糖質報酬の減退を介した食欲的嗅覚記憶の低下は、ミツバチにおける5-HTシグナルを介して媒介されている

Degradation of an appetitive olfactory memory via devaluation of sugar reward is mediated by 5-HT signaling in the honey bee.

• Yuan Lai
• Elodie Despouy
• Jean-Christophe Sandoz
• Songkun Su
• Maria Gabriela de Brito Sanchez
• Martin Giurfa

抄録

条件付き味覚嫌悪学習（CTA）は、内臓疾患を誘発する刺激との対になることで、好ましい食べ物の評価を低下させる。無脊椎動物では、この回避的学習がどのようにして切り捨てられる前に食欲をそそる刺激の記憶を損なうのかは不明であった。ここでは、ミツバチにおけるこの現象を研究し、その神経基盤を特徴づけた。我々はまず、パブロフ嗅覚条件付けを用いて、嗅覚刺激（条件付き刺激、CS）と食欲をそそる果糖液（無条件刺激、US）を関連付けるようにハチを訓練した。次に、この連想を学習したハチに、果糖水溶液を摂取して数時間後に倦怠感を誘発するキニーネ水溶液を摂取した場合に、果糖水溶液の触角の味が偶発的であるか否かを示すCTA訓練を行った。偶発的な果糖刺激とキニーネによる倦怠感を経験した群のみが、当初の臭気条件付けの23時間後に実施された試験において、果糖に対する反応の低下と、それに伴う臭気特異的保持力の低下を示した。さらに、CTA学習後にドーパミンおよびセロトニン受容体拮抗薬を注射したところ、この長期的な減少はセロトニン作動性シグナル伝達によるものであることが明らかになった。その後のCTA条件付けにより、以前のCS記憶が障害されたことから、ハチはCSを提示されたときに、評価の低いUS表現を回収することが確認された。本研究の結果は、ハチの忌避的学習におけるセロトニン作動性シグナル伝達の重要性をさらに強調し、無脊椎動物の内臓疾患によって誘発される忌避的記憶の根底にあるメカニズムを明らかにするものである。

Conditioned taste aversion (CTA) learning induces the devaluation of a preferred food through its pairing with a stimulus inducing internal illness. In invertebrates, it is still unclear how this aversive learning impairs the memories of stimuli that had been associated with the appetitive food prior to its devaluation. Here we studied this phenomenon in the honey bee and characterized its neural underpinnings. We first trained bees to associate an odorant (conditioned stimulus, CS) with appetitive fructose solution (unconditioned stimulus, US) using a Pavlovian olfactory conditioning. We then subjected the bees that learned the association to a CTA training during which the antennal taste of fructose solution was contingent or not to the ingestion of quinine solution, which induces malaise a few hours after ingestion. Only the group experiencing contingent fructose stimulation and quinine-based malaise exhibited a decrease in responses to the fructose and a concomitant decrease in odor-specific retention in tests performed 23 h after the original odor conditioning. Furthermore, injection of dopamine- and serotonin-receptor antagonists after CTA learning revealed that this long-term decrease was mediated by serotonergic signaling as its blockade rescued both the responses to fructose and the odor-specific memory 23 h after conditioning. The impairment of a prior CS memory by subsequent CTA conditioning confirms that bees retrieve a devaluated US representation when presented with the CS. Our findings further highlight the importance of serotonergic signaling in aversive learning in the bee and uncover mechanisms underlying aversive memories induced by internal illness in invertebrates.

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