小型トレッドミルで昆虫の移動研究、神経系の調整を発見

Tokyo科学者たちは、小型のトレッドミルを使って、不測の事態で果実バエがどのように動くかを研究しています。ワシントン大学の研究者たちは、これらの小さな装置を作り、昆虫の歩行と動きの感知方法を観察しています。主な目的は、急に状況が変化したときに、彼らの感知能力がどのように動きに影響を与えるかを理解することです。

この研究の重要なポイントには以下が含まれます。

1. 低コストな部品を使用して、ハエサイズのトレッドミルを設計および開発します。
2. 固有感覚が損なわれたハエの歩行を評価します。
3. スプリットベルトトレッドミルを用いた協調運動の観察を行います。
4. 研究目的での世界的な使用を促進するために、トレッドミルの設計をオープンソースとして公開します。

ミニトレッドミルは、大型動物の動きを研究するために使用される通常のトレッドミルを基にしています。これを果実バエ用に作ることで、研究者たちはその動きを細かく観察し、制御することができます。果実バエは神経系が小さく深く理解されているため、脳の働きを研究する上で優れたモデルとなります。

実験では、ハエは通常のトレッドミルと分割されたトレッドミルの両方を使用しました。通常のトレッドミルでは、ハエの歩行パターンを長時間追跡することができました。ハエは非常に速く、毎秒50ミリメートル以上のスピードで歩きました。分割されたトレッドミルでは、トレッドミルの両側が異なる速度で動くと、ハエはステップのパターンを変えました。これは、ハエの中脚の変化が方向制御に大きく影響していることを示しています。

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研究者たちは特定のニューロンを停止させ、身体の位置感覚への影響を調べました。その結果、歩幅は大きくなったものの歩数が減少し、脚の協調運動の質には変化が見られませんでした。これは、神経系が適応する方法を持っている可能性があること、あるいは他のニューロンが歩行の滑らかさを保つ助けをしている可能性があることを示しています。

この装置は、動物がどのように動くかや、動作中に脳がどのように機能するかを研究するための制御された環境を提供します。遺伝学的手法をトレッドミルと組み合わせることで、実験を正確かつ再現可能にし、歩行中の脳の制御と身体認識に関する重要な洞察を得ることができます。

チームはトレッドミルの設計を無料で公開しており、世界中の科学者がそれを模倣し改良できます。この協力により、昆虫や他の動物、さらには人間における神経系がどのように動きを制御するかについての研究が加速される可能性があります。

ミニチュアトレッドミルはただの新しい道具を超えた存在です。これらは工学、生物学、神経科学を組み合わせて、生物の運動やバランスを研究します。ワシントン大学で行われているこの研究は、将来的な神経筋障害の治療法の開発にも役立つかもしれません。