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理化学研究所(理研)は4月1日、動物が争う際、いつ降参するかを決めるのに重要な役割を果たす脳内の神経回路を発見したと発表した。

同成果は、理研 脳科学総合研究センター発生遺伝子制御研究チーム 岡本仁チームリーダーらの研究チームによるもので、4月1日付けの米科学誌「Science」に掲載される。

動物の多くは、食物や縄張り、より良い生殖パートナーなどを求めて、同種同士でも争うことがあるが、通常このような争いは、相手が死ぬまで続けられるのではなく、2匹のうちのどちらかが降参すれば終わる。たとえば、オスのゼブラフィッシュを2匹同じ水槽に入れると、威嚇し合った後、円を描くように泳ぎ、互いに噛みついて攻撃を繰り返す。通常、30分以内で勝ち負けが決まり、勝った魚は自由に泳ぎまわるが、負けた魚は尾を下げ、水槽の底の方であまり動かなくなってしまう。こういった同種同士での争いで優劣を決める際に働く脳内メカニズムは、これまでほとんど明らかになっていなかった。

脳には、闘争や逃走、すくみ反応などの、動物のさまざまな防御行動に関わるとされる「中脳水道周囲灰白質(PAG)」という領域があるが、同研究グループは、PAGに情報を伝え、その働きを制御する可能性のある「手綱核-脚間核神経回路」に注目。これまでに、小型熱帯魚ゼブラフィッシュの手綱核が、大きく背側と腹側に分かれており、そのうち背側手綱核のみが脚間核に情報を伝えていることを明らかにしている。

同研究グループは今回新たに、ゼブラフィッシュの背側手綱核がさらに外側、内側の2つの領域に分かれており、それぞれ脚間核の背側寄り、腹側寄りにつながっていることを発見した。また、争いによる勝敗の決定について、それぞれの回路の役割を調べるため、背側手綱核の外側、内側それぞれの回路の神経情報の伝達を阻害するタンパク質を発現させる遺伝子改変魚を作製したところ、背側手綱核の外側の回路の働きを人工的に抑制すると魚は負けやすくなり、内側の回路を抑制すると負けにくくなることがわかった。

さらに詳しい解析により、外側の回路は闘争を持続させやすくし、内側の回路は闘争を終わらせやすくするように働いていることが明らかになった。これは、手綱核と脚間核をつなぐ2つの回路が競合し、「逃走か、闘争か」という2つの正反対の行動のうちのひとつが誘導されて、動物同士の優劣が決定されることを示している。

同研究グループによると、手綱核-脚間核神経回路は、魚からヒトまで共通であるため、今回発見されたメカニズムは、広く動物の闘争行動を制御している可能性があるという。

(周藤瞳美)