ショウジョウバエ嗅覚回路におけるシナプス前抑制とシナプス後抑制の匂い弁別に対する違い

摘要

ショウジョウバエの触角葉において，シナプス前抑制によるゲインコントロールが行われていることが近年の研究によって示唆されている．この研究において著者らは投射ニューロン(PN）への抑制入力の大きさは嗅覚受容細胞(ORN）からの全入力におおよそ比例することを示した．我々はこのゲインコントロールがPNの反応における匂いの弁別性に対してどのような寄与があるかをネットワークモデルを用いたシミュレーションによって調べる．ゲインコントロールがシナプス「前」抑制によって行われている機能的意義を明確化するために，我々はゲインコントロールがシナプス「後」抑制によって行われる場合も考える．シナプス前抑制とシナプス後抑制の本質的な違いは，前者がORNとPN間のシナプスの神経伝達物質の放出確率を下げることによってPNを間接的に抑制するのに対し，後者はPNの膜電位を下げることでPNを直接的に抑制することにある．我々はまず，シナプス後抑制はPNの匂い選択制の鋭さを変えない一方で，シナプス前抑制はPNの匂い選択制を鋭くし得ることを示す．次に我々はシナプス前抑制によるゲインコントロールは匂い弁別の精度を上げることを示し，シナプス後抑制によるゲインコントロールは匂い弁別の精度を単に下げるだけであることを示す．最後に，我々はシナプス前抑制によるゲインコントロールが匂いの弁別を上げ得る理由を議論する．