Mechanisms of memory formation and generation of adaptive behavior
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19K06952
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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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 |
國友 博文 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20302812)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 記憶と学習 / 線虫 / 化学感覚 / 神経ペプチド / 塩化物イオンチャネル / 走化性 / 塩走性 / 味覚 / ClCチャネル / 適応行動 / シナプス可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
記憶と学習は健康的な生活を支える高次脳機能であり、それらのメカニズムの解明は神経科学の重要課題である。同様の能力は生存と繁殖に必須なため、比較的単純な動物にも備わっている。土壌に生息する線虫は環境の塩濃度と餌の有無を関連付けて記憶し、その後の探索行動を調節する。この学習では、過去に経験した塩濃度の履歴は、ジアシルグリセロールと呼ばれるシグナル分子の量の変化として1個の味覚神経細胞に記憶される。本研究では、線虫の味覚学習における味覚神経の役割と記憶・学習に必要な神経回路の動作機構を遺伝子・タンパク質レベルで解明し、脳・神経系が適応行動を作り出す動作原理を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
記憶と学習は、生物が環境に適応し繁殖するために必要な能力である。経験に依存して記憶が形成されその記憶に基づいて行動が調節されるとき、脳神経系ではどのような生理的な変化が起こっているか、十分にはわかっていない。これを遺伝子レベルで理解することを目的として、本研究は線虫C. エレガンスの味覚学習の機構を調べた。
今年度は、塩濃度学習に関わる神経ペプチド、FLP-2の役割を明らかにするための研究を進めた。FLP-2を過剰に生産する個体では飢餓に伴う学習が顕著に弱まることから、このペプチドが餌シグナルとしてはたらく可能性が示唆されている。学習過程におけるFLP-2の発現・分泌レベルの変化を調べるためのレポーター株を準備した。また、受容体であるFRPR-18の機能細胞を同定するため、flp-2過剰発現・frpr-18欠損二重変異体の作製を進めた。
研究期間全体における重要な研究成果のひとつは、行動調節機構の基盤をなす、新規なシナプス伝達可塑性の機構を明らかにしたことである（Sato et al., 2021）。一般に、ニューロン間のシナプス伝達において符号が逆転（興奮性と抑制性が転換）することは珍しい。ASER味覚神経からAIB介在神経へのシナプス伝達は、個体が経験した塩濃度の履歴に依存して符号が変わる。介在神経で発現する興奮性と抑制性のグルタミン酸受容体のバランスによってこの可塑性が成立することを明らかにした。このほか、学習変異体の原因として同定したCLC型塩化物イオンチャネルの変異の性質を調べ、学習におけるチャネルの役割を明らかにした（Park et al., 2021）。CLC型チャネルは先天性ミオトニーの原因遺伝子として知られる。本研究では、CLH-1が線虫の塩濃度学習において味覚神経の興奮性に関与することを明らかにした。
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Report
(5 results)
Research Products
(22 results)
