[07: フリップ・フロップを作り出す回路]

■ちょっと複雑なんだけど、LALの左右を繋ぐニューロンだとか、フィードバックニューロンだとか、色んなニューロンがあって、それらがあるネットワークを構成することによって、最終的にフリップ・フロップ情報を作って、それがカイコガのステアリングの指令を行っている。

○どんな回路ですか？

■フリップ・フリップ応答を形成するのには、２つ重要な機能が必要です。
　１つは、左右の縦連合からフリップ・フロップ応答を同時記録すると相互に反転した応答を示すんですが、この左右で反転すること。
　もう一つは、瞬時の刺激に対して長時間応答を持続させる機能です。
　まず、はじめの相互反転から話します。免疫組織化学ってあるでしょ。たとえばある神経伝達物質を持っている神経の分布とか種類を調べる手法ですね。たとえばある神経が興奮しても、この神経が次の神経に興奮をもたらすのか、それとも抑制をもたらすのかはこの応答だけからでは判断できない。でも、その神経の伝達物質がわかると話はべつです。昆虫では、抑制性の伝達物質として、GABA（γ-アミノ酪酸）が知られてます。そこで、カイコガの脳にGABA様の免疫反応を示すニューロンがあるかどうか、特にLALに関与するニューロンであるかどうかをみたわけです。
　そうすると、LAL同士を結ぶニューロンでそのようなのがでてきたんです。さらには中心体という領域を介してLALはGABA様の反応を示すニューロンで連結されていたんです。

○抑制性伝達物質で左右が結ばれているということは…。

■結果的にいま分かっているのはね、LALを介してね、片方が興奮するともう片方が抑制される、といういことです。そういう反転がここで起こっているな、と。そこで、LALを結ぶ繊維連絡を微小外科手術でカットしてやるとね、カイコは真っ直ぐしか歩けなくなるんです。しかも連続的にまっすぐ歩き続けるんです。
　また、LAL同士を結ぶニューロンの一部で、フェロモン刺激に対して長期的興奮応答を記録したんです。この相互反転は、現在のところ、左右のLALを結ぶニューロンによる相互抑制によって起こると考えています。

○なるほど、なるほど。

■もう一つの、持続的応答については、まだ明らかにはなっていないんですが。可能性はいくつかあり、最近LALと密接するニューロパイル──ＶＰＣといってますが──これを明らかにし、LALとＶＰＣ間のフィードバックによってこの持続的応答が形成されているんじゃないかと。その辺のデータが集まりつつあります。

○まさにニューロン一つ一つから回路を追っていくわけですね。

■そう、素子からね。わりと丹念におっていくことができるし、そのやり方でそれなりの構成のされ方が分かって行くし。逆に言えば、そういう形で分かっていく系になっているんですね、昆虫は。

○ええ、何か機械の説明みたいだなあ、と思いながら伺ってました。

■もちろん今言ったところは本当にアウトラインでしかないですけど、基本的にはいい線まできたかなと個人的には考えてます。今はまだLALやＶＰＣ内部でどんな神経連絡によってフリップ・フロップが作られているのかは正確には分かりませんけどね。
　ただ構成ニューロンと、その応答特性、出力としてのフリップ・フロップ応答が押さえられているので、今までの生理実験や行動実験の結果に矛盾しないように一つのモデルを作ったわけです。相互抑制とか、持続的応答も組み込んだものです。このあたりからは東大の下山先生と共同で研究を行っているんです。

○で、結局、どんなネットワークだったんでしょう？

■８つのニューロンからなるrecurrentのネットワークをベースに、相互抑制と持続的応答が形成されるものですが、一応これで、行動でみられる刺激直後の直進、ジグザグ、ループをうまく再現できることが分かったんです。ニューロンの シナプスウエイトは、０か、＋１か、−１という単純なものです。

○タイミング的なものとかは？

■まず触角に入力される情報がありますね、その情報は脳内のいくつかの領域を経てフリップフロップニューロンに行き着くわけですが、それを順序回路的に構成し、アクティベートされるニューロンを並べていったんです。特にLALでの神経回路では相互抑制、持続応答を構成する可能性のある回路が推定されてますので、それを入れてやりました。
　結果的にはうまい具合に左に刺激が入ったら左 ターン、で次に右ターン、そして左にくるくる回るという、まさにジグザグ、クルリンが再現できたんですよ。

○うんうん、なるほど…。

■ただし、これが本当に正しいかどうかは分からない。でも…、

○でも、工学産物としてカイコのジグザグターンを再現しようと思ったら、こういう回路を書けば良いよ、ということなんでしょう？

■そうですね。それにこれが結構参考になって、逆にこういうニューロンがないと持続応答はできないよ、だからそういうのがきっとあるはずだよ。という形で仕事を進められたのも事実です。トリガーパルスがポンと入っていくと、このコンパートメントとここを結ぶニューロンできっと、ある状態が保持されたデータが取れるはずだ、こういうのがないとダメだよ、とね。
　そういう観点から実際に調べてみたんですよ。そうするとね、出てきたんですよ。特に、LALとＶＰＣのフィードバック回路ははじめはまったく想像してなかったんですが、このモデルから、そういったニューロンの存在が仮定され、調べていくうちに遭遇できたんです。

○ほう…。

■もちろん、この８つのニューロンからなる回路だけで十分とは思っていないけども、今のところはこれをベースにしていろんな可能性を考えています。逆に、こういうニューロンを破壊していくとどうなるかとか、ね。そういうことを想定しながら、実験している状況ですね。

○なるほど。

■もう一つは免疫組織化学で、抑制性のものをもっと詳しく調べてやるとかね。そういう形でネットワークをさらに詳しく調べることも併用してやってます。