Molecular and circuit mechanisms underlying proprioceptive feedback-dependent motor development
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19J21596
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46030:Function of nervous system-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
ZENG XIANGSUNZE 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 自発神経活動 / 運動回路 / IP3シグナリング / 中枢パターン生成器 / motor development / gap junction / IP3 signaling / GPCR / pacemaking activity / proprioceptive feedback / 感覚フィードバック / 電気シナプス / IP3受容体 |
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| Outline of Research at the Start |
母親の体内で手足を動かすヒトの胎児のように、動物はまだ子宮や卵の中にいる発生期から運を開始する。このような自発的な活動の意義について、「試行的に筋肉を動かし、その結果を体感覚のフィードバックを通じてモニターすることで、適切な運動能力を発達させる」という仮説ある。しかし、実際に感覚フィードバックが運動回路の発達に貢献するのか、さらにどのような回路・分子メカニズムを介して回路編成を促すのかについては未だ明らかになっていない。そで、本計画研究では、運動制御の諸要素を遺伝学的に解剖可能なショウジョウバエの胚・幼虫をい、体性感覚のフィードバックが運動回路の発達を制御する過程を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
母親の体内で手足を動かす胎児のように、多くの動物は、子宮や卵の中にいる間に動き始める。このような局所的で未熟な動きは運動系の自発的な神経活動により引き起こされる。しかし、この神経活動が運動回路の発達においての意義は不明であった。
本研究はショウジョウバエの胚・幼虫を用いて、この活動の意義について、「試行的に筋肉を動かし、その結果を体性感覚のフィードバックを通じて学習することで、孵化後に見られる協調的かつ成熟な運動パターンに発達させる」ということをはじめて示した。さらに未熟な動きを促すM/A27ｈ神経回路を同定し、この回路が運動系形成の初期からIP3シグナリングに依存した自発活動を生成することを示した (Zeng, et al., 2021)。
本年度では遺伝子スクリーニングを用いてM/A27ｈ回路のIP3シグナリングを促すためのGタンパク質共役受容体(GPCR)を同定することを目的とした。RNA干渉法をカルシウムイメージング、行動実験と組み合わせ、候補のGPCRをそれぞれ阻害した時M/A27ｈ回路の自発活動と幼虫の前進運動への影響を調べた。すると、CCHa1R とｍGluRと呼ばれるGPCRをそれぞれ阻害した際に自発神経活動の頻度が有意に減少し、幼虫の運動パターンも大きく損なうことを見出した。以上の結果からこの二つのGPCRが運動回路の発達に必須であることを示唆している。
以上の研究結果のほかには、胚発生期において協調的な動きを生むための中枢パターン生成器の分子・回路の変遷についても調べた。これまでの結果により、M細胞は運動回路発達の中核として発生につれ周辺に存在する抑制性の神経細胞をリクルートし、協調的な運動パターン生成する回路を構築することを見出している。今後は数理モデルを用いて、これらの候補細胞はどのようにM細胞と接続し、協調的な神経活動を生むのかを調べていく。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
