大阪大学は2017年5月22日、線虫が嫌いな匂いから遠ざかるために「意思決定」を行うこと、意思決定は匂い濃度の情報を蓄積して一定値に達したら行われること、この刺激の「積分」に関わる遺伝子がヒトにも存在する重要な遺伝子であることを発見したと発表した。
ヒトや動物は、外部からの情報に基づいて決定する。この情報に基づいた意思決定は、変化する刺激情報から一つの行動だけを選択する事と定義される。これまで、意思決定の脳内メカニズムはサルやネズミを中心に研究され、神経細胞が情報を蓄積して意思決定を行うことが明らかになっていた。しかし、そのための遺伝子は特定されておらず、詳細な仕組みも明らかになっていなかった。
まず、研究チームは、線虫が2‐ノナノンという嫌いな匂い物質から逃げる時、他の刺激に比べてより正しい方向へ逃げている事を発見。この匂いと神経活動と行動の関係を調べた。
結果、匂い濃度の上昇を感ずる神経細胞は、濃度上昇を微分によって検出し、そのとき線虫はすぐさま逆走や方向転換を開始。逆に、匂い濃度の減少を感ずる神経細胞は、濃度の減少を一定時間積み重ねる積分を行い、この値が一定に達した時に線虫はその方向に逃げた。
さらに、積分の際には、細胞へのカルシウムの流入が1種類のカルシウム通路タンパク質のみを通して行われることで、刺激が細胞活動として積み重ねられ、微分の際には、多数のカルシウム通路タンパク質が開き、素早くカルシウム濃度が上昇していることを発見した。
研究チームは、これらのカルシウムチャネルを実現する遺伝子はヒトにも存在するため、この遺伝子がヒトの意思決定にも関係している可能性があるとしている。
論文情報：【eLife】Calcium dynamics regulating the timing of decision-making in C. elegans
