バッタから学ぶ神経調節物質による嗅覚処理の変化(What a Locust Can Teach Us About How Neuromodulators Alter Odor Processing)

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2026-10-05 ワシントン大学セントルイス校

ワシントン大学セントルイス校の研究者らは、バッタをモデル動物として、神経調節物質が嗅覚情報の処理と匂いに対する行動をどのように変えるかを調べた。研究では、報酬系に関係するドーパミンと、昆虫の「闘争・逃走」反応や学習に関係するオクトパミンをバッタの脳に作用させ、匂い刺激に対する神経活動と行動を比較した。その結果、ドーパミンでは嗅覚神経ネットワークが匂いに対して高感度になり、摂食を促す行動反応も増加した。一方、オクトパミンでは匂いに関連する神経活動と行動反応が低下した。これは、同じ感覚刺激でも神経調節によって脳内での重要度や行動への結び付け方が変化する仕組みを示すもので、嗅覚や意思決定などの神経回路理解に役立つ知見である。

バッタから学ぶ神経調節物質による嗅覚処理の変化(What a Locust Can Teach Us About How Neuromodulators Alter Odor Processing)
Histological images of depolarizing and hyperpolarizing local neurons that modulate the overall activity of the antennal lobe neural network that processes sensory input from the insect antenna. (Image: Raman lab)

<関連情報>

昆虫の嗅覚モデルにおけるドーパミンとオクトパミンの拮抗作用を媒介する異なるメカニズム Distinct mechanisms mediate dopamine-octopamine opponency in an insect model of olfaction

Yelyzaveta Bessonova, Ivy Clark, Ryan Sumida, Jacob Kelley, Ishaan Alva and Barani Raman
Journal of Neuroscience  Published:14 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2338-25.2026

Abstract

Neuromodulators play a key role in determining how an organism processes and responds to sensory cues. Often, different neuromodulators act on the same set of neural circuits to produce diverging behavioral outcomes. In this study, we examined how dopamine and octopamine alter odor-driven neural activity in a peripheral olfactory circuit (the antennal lobe) of the locusts (Schistocerca americana, both sexes) and thereby alter behavioral responses in an opposing manner. Our results indicate that dopamine suppressed GABAergic local neuron activity during odor stimulation. Releasing the antennal lobe network from inhibition increased the principal neural activity for all odorants and led to nonspecific increases in a behavioral appetitive response. Octopamine, on the other hand, did not alter the GABAergic inhibition in the antennal lobe but still reduced the odor-evoked principal neural activity and the behavioral responses elicited by all odorants. Thus, both dopamine and octopamine used distinct mechanisms (altering recurrent inhibition vs intrinsic excitability) to mediate opponent changes in odor-evoked neural activity and behavioral outcomes.

生物化学工学
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