ゼブラフィッシュの脳の原始的な部分が、彼らが家に帰る道を見つけるのを助けている

2003年、ニモという名の迷子になった架空のカクレクマノミが、興行的に大成功を収めた。新たな研究によると、もしニモが歯医者の水槽に行き着かなかったら、脳の後ろにある古い領域が働いて、ニモが故郷のサンゴ礁に戻る道を見つけることができた可能性があるという。

ハワード・ヒューズ医学研究所（HHMI）のジャネリア研究キャンパスの科学者チームは、動物が環境との関係で自分の位置を知る仕組み、そして通ってきた道に戻る方法をより深く理解しつつある。12月22日にCell誌に発表された研究は、後脳と呼ばれる領域が動物の位置を特定し、その情報を使って次にどこへ行くかを計画する仕組みを詳細に説明している。

[関連: 魚の脳は人間がどのように記憶を保存するかについての洞察を提供します。]

後脳は脳の後ろ側にある古い領域で、進化の過程で保存されている、つまり進化の過程を通じてほとんど変化していない。著者らは半透明の小さなゼブラフィッシュを調べた。ゼブラフィッシュは、成長速度が速い、科学者が内部を覗きやすい半透明の体、人間と似た遺伝子構造など、さまざまな理由から、歴史的に研究、特に遺伝学の研究に使用されてきた。ゼブラフィッシュのゲノムは 2013 年に完全に配列された。

魚は流れを模した環境に置かれ、その後、流れが予期せず変化したため進路を外れた。しかし、進路を修正して出発点に戻ることができた。ゼブラフィッシュが泳いでいる間、研究者らは全脳画像化技術を使用して、魚の脳内で何が起こっているか測定した。科学者らは脳全体を調査して、ゼブラフィッシュが進路を修正したときにどの回路が活性化したかを記録し、個々の活動を区別することができた。

研究チームは、動物の環境の内部地図を保管する海馬がある前脳が見えるだろうと予想していた。しかし、実際には延髄のいくつかの領域が活性化しているのが見られた。これは、動物の位置に関する情報が新たに特定された回路を通じて伝達されている場所である。後脳の下オリーブと呼ばれる部分が運動回路を使用して、魚を動かす小脳に情報を送っていた。これらの経路が遮断されると、魚は元の位置に戻ることができなかった。

[関連: これらのクラゲには脳がありませんが、それでも眠っているようです。]

「魚が現在位置と好みの位置の差を計算し、その差を利用してエラー信号を生成しようとしていることが分かりました」と、新研究の筆頭著者で、ジャネリアのアーレンス研究室の博士研究員であるエン・ヤン氏は声明で述べている。「脳はそのエラー信号を運動制御中枢に送り、魚は流れによって意図せず動かされた後、たとえ数秒後であっても修正することができます。」

これまでの研究では、下オリーブと小脳は到達や移動に関連する動作を行うが、この種のナビゲーションには関与していないことが分かっている。研究チームによると、この後脳ネットワークは、魚が特定の場所に泳いで避難するときなど、他のナビゲーションスキルの基礎にもなっている可能性があるという。

「この形態のナビゲーションのための回路は非常に知られていないが、探索やランドマークに基づくナビゲーションのための高次海馬回路の基盤となっている可能性があると私たちは考えている」とジャネリアのシニアグループリーダー、ミシャ・アーレンズ氏は声明で述べた。

同じネットワークが他の動物の同様​​の行動にも関与しているかどうかを判断するには、さらなる研究が必要です。