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Olfactory imprinting for individuality

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
Project/Area Number 17H05943
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

西住 裕文  福井大学, 学術研究院医学系部門, 准教授 (30292832)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords個性 / 嗅覚 / 遺伝子改変マウス / 刷り込み記憶 / 臨界期 / シナプス形成 / 神経回路形成 / 刷り込み / 記憶 / 神経科学 / 脳・神経 / 脳神経疾患
Outline of Annual Research Achievements

高等生物は、発達期における外環境からの感覚刺激によって脳神経を可塑的に変化させ、嗜好性・社会性・環境への適応性に変化が生じる。私たちはこの変化を「個性の創発」と捉え、遺伝的にプログラムされた神経回路によって制御される先天的な情動・行動の出力が、新生仔期の外界入力によって抑制もしくは修正されるプロセスを、マウス嗅覚系を用いて分子・神経回路・行動レベルで明らかにすることを目指している。
前年度の研究で、生後一週間という臨界期に、嗅覚刺激がSema7Aシグナルを介して嗅細胞と僧房細胞間のシナプス形成を促進することを明らかにした。そこでまず、嗅覚入力を阻害してシナプス形成が不全だった場合に、マウスは匂いを検出・識別できるかについて解析を行った。その結果、検出感度は減弱するが、誘引性の餌の匂いや、忌避性の天敵臭・腐敗臭を正しく識別できることを確認した。しかし、通常は強い興味を抱く仲間の尿の匂いに対して、逆に避けることを見出した。これは、尿の匂いなど社会性に関わる特定の匂いには、臨界期に嗅いでおくことがマウスの社会性獲得に必要であると考えられる。
次に、臨界期に特定の匂いを嗅がせ、Sema7Aシグナルによるシナプス形成を積極的に促進した場合、どのようなことが起こるかについて解析を行った。その結果、嗅がせた匂いに反応する嗅細胞と僧房細胞間のシナプス形成が増強され、検出感度も上昇していた。更に驚いたことに、嗅がせる匂いの質感が中性や忌避性であっても、臨界期に嗅がせておくと、成長後その匂いが誘引性に変化していることを観察した。つまり、臨界期に嗅ぐ匂いは、例え先天的に忌避性の匂いであったとしても、誘引的な匂いとして上書きされ、刷り込み記憶される仕組みがあると考えられる。
以上のように、臨界期の匂い環境がマウスの神経回路形成に影響を及ぼして個性を決定し、成長後の行動に影響を及ぼし得ることを見出した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Pennsylvania State University(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Primary dendrites of mitral cells synapse unto neighboring glomeruli independent of their odorant receptor identity2019

    • Author(s)
      Nishizumi Hirofumi、Miyashita Akihiro、Inoue Nobuko、Inokuchi Kasumi、Aoki Mari、Sakano Hitoshi
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 14-14

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0252-y

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sema7A/PlxnC1 signaling is essential for triggering the activity-dependent olfactory synapse formation.2018

    • Author(s)
      Inoue, N., Nishizumi, H., Naritsuka, H., Kiyonari, H., and Sakano, H
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1842-1842

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04239-z

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Immobility responses are induced by photoactivation of single glomerular species responsive to fox odour TMT2017

    • Author(s)
      H. Saito, H. Nishizumi, S. Suzuki, H. Matsumoto, N. Ieki, T. Abe, H. Kiyonari, M. Morita, H. Yokota, N. Hirayama, T. Yamazaki, T. Kikusui, K. Mori, H. Sakano
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 16011-16011

    • DOI

      10.1038/ncomms16011

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nrp2 is sufficient to instruct circuit formation of mitral-cells to mediate odour-induced attractive social responses2017

    • Author(s)
      K. Inokuchi, F. Imamura, H. Takeuchi, R. Kim, H. Okuno, H. Nishizumi, H. Bito, T. Kikusui, H. Sakano
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 15977-15977

    • DOI

      10.1038/ncomms15977

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system2019

    • Author(s)
      H. Nishizumi, K. Inokuchi, N. Inoue, H. Saito, H. Sakano
    • Organizer
      Keystone Symposia: Mammalian Sensory Systems
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Circuit formation and decision making in the mouse olfactory system2018

    • Author(s)
      H. Nishizumi, K. Inokuchi, N. Inoue, H. Saito, H. Sakano
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Symposium: Brains & Behavior: Order & Disorder in the Nervous System
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Olfactory imprinting during the critical period in mice2018

    • Author(s)
      N. Inoue, H. Nishizumi, H. Naritsuka, H. Kiyonari, T. Kikusui, and H. Sakano
    • Organizer
      Gordon Research Conference: Neuroplasticity of Sensory Systems
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neonatal olfactory memory induces attractive responses even to aversive odorants in adult mice2018

    • Author(s)
      H. Nishizumi, N. Inoue, H. Sakano
    • Organizer
      The 28th Annual Meeting of the European Chemoreception Research Organization
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Olfactory imprinting during the critical period in mice2017

    • Author(s)
      H. Nishizumi, N. Inoue, H. Sakano
    • Organizer
      The 44th Naito Conference “Decision Making in the Brain - Motivation, Prediction, and Learning”
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Olfactory neural circuit formation in the mouse olfactory system2017

    • Author(s)
      H. Nishizumi, N. Inoue, K. Inokuchi, H. Sakano
    • Organizer
      EMBO/EMBL Symposium “Neural Circuits in the Past, Present and Future”
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 福井大学研究者総覧

    • URL

      http://t-profile.ad.u-fukui.ac.jp/profile/ja.75dd2bfbfea687f1520e17560c007669.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2022-02-28  

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