ショウジョウバエをモデルとした歌学習機構の解明

• Project Area: Studies of Language Evolution for Co-creative Human Communication
• Project/Area Number: 18H05069
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 上川内 あづさ 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 歌識別学習 / キイロショウジョウバエ / ショウジョウバエ / 神経機構 / 神経科学 / 求愛歌

Outline of Annual Research Achievements

幼児は成長初期に母語に曝されることで、その言語が持つ音の特徴を識別する能力を獲得する。言語発達のメカニズムを理解するためのモデルとして用いられるキンカチョウなどの鳴禽類においても、幼少期の歌を聴く、という経験がその後の歌識別に必要である。このような言語や歌の識別能力が発達するためのメカニズムを理解するため、本研究では、分子・神経回路研究の手法が発達したキイロショウジョウバエを新たな「歌識別学習モデル」として用いることで、これらの機構の解明に取り組んだ。
まず、キイロショウジョウバエが示す歌識別学習において、脊椎動物と同様に、（１）音経験が有効な「臨界期」と呼ばれる期間があるのか、（２）獲得した歌識別能力は生涯に渡って保持されるのか、という課題項目の解明を進め、結果を得ることができた。これにより、キイロショウジョウバエが固有に持つ歌識別学習の特性が明らかになった。
また、キイロショウジョウバエの歌識別学習に関わる責任因子の同定も進めた。責任ニューロンとしてGABAニューロンが機能する、という以前の発見を基にして、intersection法によりGABAニューロンを脳と胸腹部神経節のどちらかに細胞体を持つか、を指標に分類した。さらに、脳のGABAニューロンを４種類の部分集団に分類した。次に、これらの部分集団を選択的に遺伝子操作可能なショウジョウバエ系統を作成した。また、歌識別学習の分子機構として記憶の制御に関わるcAMP情報伝達系に着目した解析を進めた。cAMP情報伝達系を構成するタンパク質をコードする遺伝子の発現を特定の細胞群で抑制するキイロショウジョウバエ系統を作成し、行動解析を行った。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Feedforward Circuit Regulates Action Selection of Pre-mating Courtship Behavior in Female Drosophila. (2020)
  • Author(s): Hiroshi Ishimoto,Azusa Kamikouchi
  • Journal Title: Current biology Volume: 30 Issue: 3 Pages: 396-407
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.11.065
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Wiring patterns from auditory sensory neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies. (2020)
  • Author(s): Hyunsoo Kim,Mihoko Horigome,Yuki Ishikawa,Feng Li,J Scott Lauritzen,Gwyneth Card,Davi D Bock,Azusa Kamikouchi
  • Journal Title: The Journal of comparative neurology Volume: 24877 Issue: 12 Pages: 1-31
  • DOI: 10.1002/cne.24877
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 総説 わずかなリズムの違いを聞き分ける脳のしくみ (2019)
  • Author(s): Yamada D,Kamikouchi A
  • Journal Title: BRAIN and NERVE Volume: 71 Issue: 6 Pages: 599-609
  • DOI: 10.11477/mf.1416201322
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • Year and Date: 2019-06-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stereotyped Combination of Hearing and Wind/Gravity-sensing Neurons in the Johnston窶冱 Organ of Drosophila. (2019)
  • Author(s): Yuki Ishikawa,Mao Fujiwara,Junlin Wong,Akari Ura,Azusa Kamikouchi
  • Journal Title: Frontiers in Physiology Volume: 10 Pages: 1552-1552
  • DOI: 10.3389/fphys.2019.01552
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] STEFTR: A Hybrid Versatile Method for State Estimation and Feature Extraction From the Trajectory of Animal Behavior. (2019)
  • Author(s): Yamazaki SJ,Ohara K,Ito K,Kokubun N,Kitanishi T,Takaichi D,Yamada Y,Ikejiri Y,Hiramatsu F,Fujita K,Tanimoto Y,Yamazoe-Umemoto A,Hashimoto K,Sato K,Yoda K,Takahashi A,Ishikawa Y,Kamikouchi A,Hiryu S,Maekawa T,Kimura KD
  • Journal Title: Frontiers in neuroscience Volume: 13 Pages: 626-626
  • DOI: 10.3389/fnins.2019.00626
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Softness sensing and learning in Drosophila. (2019)
  • Author(s): Kudow N, Kamikouchi A. & Tanimura T.
  • Journal Title: Journal of Experiemental Biology Volume: 222 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1242/jeb.196329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Single Male Auditory Response Test to Quantify Auditory Behavioral Responses in Drosophila melanogaster (2019)
  • Author(s): Yuki Ishikawa, Natsuki Okamoto, Yusuke Yoneyama, Naoki Maeda, Azusa Kamikouchi
  • Journal Title: Journal of Neurogenetics Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 64-74
  • DOI: 10.1080/01677063.2019.1611805
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assessing Experience-dependent Tuning of Song Preference in Fruit Flies (Drosophila melanogaster) (2018)
  • Author(s): Li Xiaodong、Ishimoto Hiroshi、Kamikouchi Azusa
  • Journal Title: BIO-PROTOCOL Volume: 8 Issue: 14
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2932
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] GABAergic local interneurons shape female fruit fly response to mating songs (2018)
  • Author(s): Daichi Yamada, Hiroshi Ishimoto, Xiaodong Li, Tsunehiko Kohashi, Yuki Ishikawa, Azusa Kamikouchi
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 印刷中 Issue: 18 Pages: 4329-4347
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3644-17.2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Serotonergic neurons modulate the temporal dynamics of the auditory response behavior induced by a courtship song in the fruit fly (2019)
  • Author(s): Nao Morimoto, Ryosuke F. Takeuchi, Ayano Ishida, Azusa Kamikouchi, Fumitaka Osakada
  • Organizer: Neuro 2019
• [Presentation] Evolution of neural circuit for chemical communication in Drosophila (2019)
  • Author(s): Yuki Ishikawa,Naoki Maeda,Azusa Kamikouchi
  • Organizer: Neuro 2019
• [Presentation] Neural mechanism for evaluating love songs in fruit flies (2019)
  • Author(s): Azusa Kamikouchi
  • Organizer: 17th International Meeting on Invertebrate Sound and Vibration
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 性フェロモン選好性の進化的逆転をもたらす神経基盤 (2019)
  • Author(s): 石川由希、前田直希、上川内あづさ
  • Organizer: 日本進化学会第21回大会
• [Presentation] Presynaptic regulation of auditory sensory neurons in fruit flies (2019)
  • Author(s): 上川内あづさ
  • Organizer: 第12回分子高次機能研究会
• [Presentation] ショウジョウバエの歌受容を調節する抑制性神経伝達 (2019)
  • Author(s): 上川内あづさ
  • Organizer: 第92回日本生化学会
  • Invited
• [Presentation] Combination of sensory stimuli modifies the following strategy of the courting male fly (D. melanogaster) (2019)
  • Author(s): 高市大輔、石川由希、上川内あづさ
  • Organizer: 日本比較生理生化学会 第41回東京大会
• [Presentation] Search for auditory neurons that shape song selectivity in two Drosophila species (2019)
  • Author(s): 大橋拓朗、石川由希、粟崎健、上川内あづさ
  • Organizer: 日本比較生理生化学会 第41回東京大会
• [Presentation] Neural mechanism underlying acoustic communication in fruit flies (2019)
  • Author(s): Azusa Kamikouchi
  • Organizer: 6th Annual Meeting of the Society for Bioacoustics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Neural mechanism of fruit flies to detect the courtship song (2019)
  • Author(s): Azusa Kamikouchi
  • Organizer: 5th Tokyo Vector Encounter
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Organization of the auditory system in fruit flies (2018)
  • Author(s): Azusa Kamikouchi
  • Organizer: The International Congress of Neuroethology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Auditory experience controls the maturation of song discrimination in fruit flies (2018)
  • Author(s): Azusa Kamikouchi
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
  • Invited
• [Presentation] 音経験に応じて成熟するショウジョウバエの「歌受容システム」 (2018)
  • Author(s): 上川内あづさ
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] 聴覚システムの構造と機能 (2018)
  • Author(s): 上川内あづさ
  • Organizer: 東京大学 弥生キャンパス
  • Invited
• [Book] 遺伝子から解き明かす脳の不思議な世界 (2018)
  • Author(s): 上川内あづさ、石川由希
  • Total Pages: 520
  • Publisher: 一式出版
  • ISBN: 9784909383051