ショウジョウバエ幼虫の連合学習中枢であるキノコ体における嗅覚情報処理の解明

• Project/Area Number: 22500287
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 増田 リリア (中川 リリア) 東京大学, 分子細胞生物学研究所, その他 (80300888)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2012: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2010: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 脳神経 / 学習 / 記憶 / 嗅覚 / キノコ体 / ショウジョウバエ / カルシウームイメージング / 神経回路 / カルシウムイメージング

Research Abstract

研究の目的:
昆虫脳のキノコ体は嗅覚連合学習に必須な脳中枢である。遺伝学的操作が優れているショウジョウバエをモデルに嗅覚連合学習を司る神経回路の解剖学的および機能的解析を行っている。私は、嗅覚情報の入力領域であるカリックスに焦点をおいて、カリックス糸球体の感覚地図を作成した。これを基盤に、カリックス神経回路の全貌と作動原理を明らかにする事を目的としている。本年度はGAL4系統の詳細な解剖学的解析を行って、カリックス内の神経回路構築モデルを提案し、さらに個々の神経細胞のカルシウームイメジングの確立を目的とする。
研究成果:
1)同定したカリックス神経細胞の匂い刺激によるカルシウームイメージング用の予備実験を行った。カルシウムセンサー(G-CaMP)を導入したハエ系統の幼虫に匂いを与え、カリックスにおける活性を可視化した。2)選別したGAL4系統を用いて、脳内領域への投射様式の解析を行った。神経細胞の投射領域の解析と神経細胞末端の前シナプス末端と後シナプス末端の同定を行った。さらにカリックス内の細胞連絡様式をsplit GAL4の新しい手法を適応しはじめて解析し、カリックス内の神経細胞連絡様式が明らかになった。
結果と意義:
1)カルシウームイメジングの予備実験によって、今後かリックスの匂い依存性と活性制御の機構を理解するための新しいツールを確立した。2)特異性の高いGAL4系統の選別によって、カリックスの嗅覚情報処理の細胞学的機構を明らかにした。解剖学的知見はカリックスの嗅覚処理における機能的な原理を理解するための基盤となり、今後の実験によって、嗅覚連合学習の原理が細胞レベルで明かになることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Targeting expression to projection neurons that innervate specific mushroom body calyx antennal lobe glomeruli in larval Drosophila (2010)
  • Author(s): L.M.Masuda-Nakagawa, T.Awasaki, K.Ito, C.J.O'Kane
  • Journal Title: Gene Expression Patterns Volume: 10 Pages: 328-337
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Olfactory representations in mushroom bodies in larval Drosophila (2011)
  • Author(s): Liria M.Masuda-Nakagawa
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Localyzed olfactory representation in the mushroom body calyx of larval Drosophila (2011)
  • Author(s): Liria M.Masuda-Nakagawa
  • Organizer: Neurobiology of Drosophila
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, USA
  • Year and Date: 2011-10-05
• [Presentation] A sensory map of the mushroom body calyx of larval Drosophila (2010)
  • Author(s): Liria M.Masuda-Nakagawa
  • Organizer: Neurofly
  • Place of Presentation: Manchester, UK
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] Localized olfactory representation in the mushroom body calyx of larval Drosophila (2010)
  • Author(s): Liria M.Masuda-Nakagawa
  • Organizer: Bangalore Maggot Meeting
  • Place of Presentation: Bangalore, India(Invited)
  • Year and Date: 2010-07-25
• [Book] 食品香粧学への招待、嗅覚系:匂いの検知と識別 (2011)
  • Author(s): 増田-中川, リリア
  • Total Pages: 21
  • Publisher: 共立出版