統合型解析顕微鏡を用いた線虫Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓの感覚応答行動制御メカニズムの解明

• Project/Area Number: 14J01861
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neurophysiology / General neuroscience
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 谷本 悠生 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: C. elegans / カルシウムイメージング / 嗅覚 / ナビゲーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「感覚入力に基づいて運動出力を制御する神経回路活動を、細胞レベルで理解すること」を目的とし、極めてシンプルな神経系を持つ線虫C. elegansをモデルとして、匂い物質ノナノンに対する濃度勾配に沿った効率的な忌避行動を可能にする神経メカニズムを明らかにする。これまでに我々は、独自に開発した統合型顕微鏡システムを用いて、ノナノンの増加と減少に反応する異なる二種類の感覚神経細胞を同定した。一種類の感覚細胞は濃度増加に対して微分的に活動し素早く方向転換を引き起こす一方、もう一種類の感覚細胞は濃度減少に積分的に反応し慎重に正しい方向への直進を引き起こしていた。さらに、この積分的な神経活動のパターンは、一種類の電位依存性カルシウムチャネルが持続的なカルシウム流入を引き起こすことで生成されることも明らかになった。今年度は、濃度増加に反応する細胞において、微分的活動が引き起こされるメカニズムを解明した。変異体や阻害剤を用いた解析と神経活動パターンの数理モデル化を組み合わせることで、この微分的活動は一過的な早い成分と積分的な遅い成分の和として表せられること、さらに、それぞれの成分を介する複数のカルシウムチャネルを同定した。以上から、細胞の種類依存的なカルシウムチャネルの関与が、神経細胞の応答性の速さを決定づけていることを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] In actio optophysiological analyses reveal functional diversification of dopaminergic neurons in the nematode C. elegans (2016)
  • Author(s): Tanimoto, Yuki, Zheng, Ying Grace, Fei, Xianfeng, Fujie, Yukako, Hashimoto, Koichi and Kimura, Koutarou D.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/srep26297
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ロボット顕微鏡が解析する線虫の行動とドーパミンの関係 (2016)
  • Author(s): 木村 幸太郎, 谷本 悠生
  • Journal Title: ロボット顕微鏡が解析する線虫の行動とドーパミンの関係 Volume: 34 Issue: 9 Pages: 609-613
  • DOI: 10.7210/jrsj.34.609
  • NAID: 130005250301
• [Journal Article] ロボット顕微鏡システムによる神経細胞活動計測と操作 ─ 線虫のドーパミン細胞と刺激応答行動の関連の解明 ─ (2016)
  • Author(s): 谷本 悠生，木村 幸太郎
  • Journal Title: オプトロニクス Volume: 2016 No.12 Pages: 69-74
• [Presentation] In actio optophysiological analyses reveal functional diversification of dopaminergic neurons in the nematode C. elegans. (2016)
  • Author(s): Tanimoto Y, Zheng YG, Fei X, Fujie Y, Hashimoto K, Kimura K.
  • Organizer: CeNeuro 2016
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2016-07-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In actio optophysiological analyses reveal functional diversification of dopaminergic neurons in the nematode C. elegans. (2016)
  • Author(s): Tanimoto Y, Zheng YG, Fei X, Fujie Y, Hashimoto K, Kimura K.
  • Organizer: 第39回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-07-22
• [Presentation] Neuronal mechanisms for C. elegans olfactory navigation revealed by a highly integrated microscope system. (2015)
  • Author(s): Tanimoto Y, Yamazoe A, Fujita K, Kawazoe Y, Miyanishi Y, Yamazaki S, Gengyo-Ando K, Nakai J, Fei X, Iwasaki Y, Hashimoto K, Kimura K.
  • Organizer: 20th International C. elegans Meeting.
  • Place of Presentation: Los Angeles, CA
  • Year and Date: 2015-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optophysiological dissection of individual dopaminergic neuron pairs during food-dependent behavioral modulation. (2015)
  • Author(s): Zheng YG, Tanimoto Y, Fei X, Hashimoto K, Kimura K.
  • Organizer: 20th International C. elegans Meeting.
  • Place of Presentation: Los Angeles, CA
  • Year and Date: 2015-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 線虫C. elegansの匂い応答行動における意思決定のための神経メカニズム ―統合型顕微鏡システムによる解析 (2014)
  • Author(s): 谷本悠生、山添萌子、藤田幸輔、川添有哉、宮西洋輔、山崎修平、安藤恵子、中井淳一、費仙鳳、岩崎唯史、橋本浩一、木村幸太郎
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Neuronal mechanisms of decision making in C. elegans olfactory behavior revealed by a highly integrated microscope system (2014)
  • Author(s): Tanimoto Y, Yamazoe A, Fujita K, Kawazoe Y, Miyanishi Y, Yamazaki S, Gengyo-Ando K, Nakai J, Fei X, Iwasaki Y, Hashimoto K, Kimura K
  • Organizer: C. elegans Development Topic Meeting/Asia-Pacific C. elegans Meeting
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2014-07-15
  • Int'l Joint Research