Neural mechanism of sensory integration and decision-making in higher brain centers
| Project/Area Number |
22KJ1468
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| Project/Area Number (Other) |
21J40065 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
木矢 星歌 金沢大学, 理工研究域生命理工学系, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 神経科学 / 即初期遺伝子 / 初期応答遺伝子 / 性行動 / 昆虫 / Hr38 / Stripe |
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| Outline of Research at the Start |
動物は様々な感覚情報を元に最適な行動を選択する。しかし、脳の高次中枢において多種感覚情報を統合し、行動発現を制御する神経機構については不明な点が多い。本研究では雄のショウジョウバエの性行動をモデルとして、複数の感覚情報を受け取るaSP2と呼ばれる神経群の活動に着目する。
aSP2神経の活動は雄の性行動の持続に必要であることが明らかとなっている。aSP2神経と、aSP2神経の接続先の神経であるP1神経の活動を様々な条件下で調べることで、脳の高次中枢で感覚情報がどのように伝達され、行動の発現を制御しているのかを調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ショウジョウバエの性行動をモデルとして、多種の感覚情報を統合し行動を決定する脳の高次中枢神経機構の一端を明らかにすることを目的としている。これまでに私は、昆虫の初期応答遺伝子Hr38の発現を利用して、性行動中の雄では脳高次中枢のaSP2と呼ばれる神経群が活動することを明らかにした。また、aSP2の活動は雄が雌との交尾に至るための持続的な求愛行動に必要であることを見出した。
本年度は、ショウジョウバエの初期応答遺伝子stripe（哺乳類のEGR1ホモログ）の発現を利用して、2つの異なる時間帯に活動した神経群をそれぞれ別個にラベルする手法について、これまでに得た研究結果を論文にまとめ、筆頭責任著者として発表した(Takayanagi-Kiya et al. PNAS, 2023)。本手法は、神経活動によって誘導される内在性Stripeの発現と、Stripeの発現パターンを反映するGFPレポーターの検出を組み合わせることにより実現した。本論文中では、上記の手法について詳細に記述するとともに、①雌との性的接触によって雄の脳で神経群aSP2が活動すること、②雄同士の接触により、雄の脳で攻撃行動に関わることが知られるaSP3神経の1部が活動すること、③性行動と攻撃行動の双方に関係すると考えられている、fruitless遺伝子を発現する神経群において、雌との接触と雄同士の接触では異なる細胞が活動すること、を論じた。昆虫において、異なるコンテクスト下で活動した神経群を比較する簡便な手法はこれまでなかったため、今回発表した論文は昆虫の神経生物学分野において重要な意味を持つと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
雄の性行動中にaSP2神経が活動することを、神経活動依存的なHr38の発現に加えStripeの発現を利用して確認することができた。さらに、内在性Stripeの発現とStripeレポーターの発現をそれぞれ検出することで、異なる時間帯に活動した神経を別個にラベルするという新たな手法について論文発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの研究から、雌と接触した雄の脳で神経群aSP2が活動することを見出し、さらにaSP2からアセチルコリンが放出されることが雄の性行動の積極性に重要であることを発見した。現在は雄の脳におけるaSP2の活動と性行動の関連についてより詳細な解析を行うための準備を行っており、令和6年度にはaSP2と下流神経の活動との関連について調べる予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
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[Presentation] 神経活動依存的に発現する初期応答遺伝子Hr38/Nr4aはショウジョウバエのドーパミン神経において長期記憶を制御する2023
Author(s)
木矢星歌, 坂本沙紀, 橋本光平, 大村知世, 掛井伶華, 箕口昌杜, 小宮聖十朗, 佐藤翔馬, 坂井貴臣, 岩見雅史, 木矢剛智
Organizer
第46回日本分子生物学会年会
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