ショウジョウバエをモデルとする報酬記憶の分子行動学

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 21115503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 古久保 克男 (徳永 克男) 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 教授 (00272154)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2010: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2009: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 脳 / 幼虫 / 学習・記憶 / 遺伝子 / 神経回路 / 触角葉 / キノコ体 / ショウジョウバェ / キノロ体

Research Abstract

我々は、これまでにショウジョウバエ幼虫を使用した嗅覚連合学習パラダイムを確立し、キニーネ罰学習では最長20分の短期記憶しか形成されないが、ショ糖報酬学習では2時間にわたり維持されるCREB依存性中期記憶が生成されることを明らかにし、条件刺激と非条件刺激を統合する神経回路の違いが記憶の安定度の違いを生み出す主要な基盤である事を提唱してきた。この仮説を検定するために、嗅覚受容体遺伝子プロモーター調節下でチャネルロドプシン(ChR2)を発現させ、匂い刺激を青色光刺激に置きかえるさまざまなショウジョウバエ系統(Or82a-ChR2,Or42b-ChR2,Or47a-ChR2,Or24a-ChR2,Or83b-ChR2)を作製した。さらに、ショ糖報酬刺激を温度刺激に置きかえるために、オクトパミン神経特異的なTDC2遺伝子のプロモーター調節下で温度依存性チャネルdTrpA1を発現させる系統(TDC2-dTrpA1)を作製した。また、キニーネ罰刺激を温度刺激に置きかえるために、ドーパミン神経特異的なTH遺伝子プロモーター調節下で温度依存性チャネルdTrpA1を発現させる系統(TH-dTrpA1)を作製した。少なくとも5回の戻し交配によりこれらの系統の遺伝学的背景を標準化した後に、構築した系統の掛合わせにより様々なOr-ChR2とTDC2-dTrpA1またはTH-dTrpA1の両者を持つショウジョウバエを構築した。幼虫行動解析により、構築した系統は青色光または温度刺激により誘引される事を明らかにし、これらの人為的神経刺激が外部刺激を期待どおりに置換する事を確認した。さらに、1)温度刺激と青色光、2)青色光のみ、3)温度刺激のみの条件付けをおこない、人為的刺激による連合学習の効果検討を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Unc-51/ATG1 Controls Axonal and Dendritic Development via Kinesin-Mediated Vesicle Transport in the Drosophila Brain (2011)
  • Author(s): Mochizuki, H.
  • Journal Title: PloS ONE Volume: 6(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain patterning defects caused by mutations of the twin of eyeless gene in Drosophila melanogaster (2009)
  • Author(s): Furukubo-Tokunaga, K.
  • Journal Title: Fly 3 Pages: 263-269
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Modeling schizophrenia in flies (2009)
  • Author(s): Furukubo-Tokunaga, K.
  • Journal Title: Progress in Bran Research 179 Pages: 107-115
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Expression of DISC1 impairs associative learning and axonal development in Drosophila. (2010)
  • Author(s): Ando, M.
  • Organizer: Society for Neuroscience 40th Annual Meeting
  • Place of Presentation: 米国・サンジエゴ
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Direct expression of DISC1 alters sleep homeostasis and impairs associative learning and axonal branching in Drosophila (2010)
  • Author(s): Furukubo-Tokunaga, K.
  • Organizer: John McIntyre Conference"DISC1 2010"
  • Place of Presentation: 英国・エジンバラ
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] UNC-51/ATG1 controls dendritic and axonal development via kinesin-mediated transport in the Drosophila brain. (2010)
  • Author(s): Furukubo-Tokunaga, K.
  • Organizer: Bangalore Maggot Meeting : Neural Circuits to Behavior
  • Place of Presentation: インド・バンガロール
  • Year and Date: 2010-07-26
• [Presentation] Unc-51/Atg1 Kinase Regulates Kinesin-1 Dependent Axonal Transport and Polarized Axonal Targeting of Diverse Neural Molecules in Drosophila (2009)
  • Author(s): Mochizuki, H.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting "Neurobiology of Drosophila"
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, New York, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-10-01
• [Presentation] Modeling Schizophrenia in Flies : Direct Expression of a Schizophrenia Susceptibility Gene, DISC1, Impairs Arousal and Associative Learning in Drosophila (2009)
  • Author(s): Ando, T.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting "Neurobiology of Drosophila
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, New York, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-09-30
• [Book] Development of memory centers in the Drosophila brain. (2011)
  • Author(s): Furukubo-Tokunaga, K.
  • Publisher: World Scientific, London, U.K.(in press)
• [Remarks]
  • URL: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~tokunaga/welcome.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~tokunaga/welcome.html