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神経科学：ショウジョウバエの計算を行う脳モデルによって明らかになった感覚運動処理
Nature 634, 8032 doi: 10.1038/s41586-024-07763-9
成虫のキイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）の中央脳コネクトームの最近の構築体には、12万5000個以上のニューロンと5000万以上のシナプス接続が含まれていて、脳全体の感覚処理を調べるための鋳型とすることができる。今回我々は、神経接続と神経伝達物質の性質に基づいてショウジョウバエ脳全体の漏れ積分発火計算モデルを作成し、摂食行動回路とグルーミング行動回路の特性について調べた。計算モデルで糖感知と水感知を行う味覚ニューロンを活性化すると、味への反応と摂食開始に必要なニューロンを正確に予測することが明らかになった。さらに、このモデルを用いてショウジョウバエ脳の摂食領域中のニューロンを活性化すると、運動ニューロンの発火を引き起こすニューロンが予測された。この予測は検証可能であり、光遺伝学的活性化と行動研究によって実証された。このモデルでさまざまなクラスの味覚ニューロンを活性化することで、複数の味覚のモダリティーがどのように相互作用するかが正確に予測され、忌避性と嗜好性の味覚処理に関する回路レベルの手掛かりが得られた。また、このモデルを機械感覚回路に適用したところ、機械感覚ニューロンの計算による活性化は、触角のグルーミング回路を構成する少数のニューロン群の活性化を予測し、さまざまな機械感覚サブタイプの活性化に対する回路応答を正確に記述することが分かった。我々の結果は、シナプスレベルの接続性と予測された神経伝達物質の性質だけを用いた脳回路のモデル化によって、実験的に検証し得る仮説が生まれ、完全な感覚運動変換を記述できることを実証している。
