相同ニューロンより構成される特徴抽出機構の形成

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 23115508
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 小田 洋一 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00144444)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2012: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2011: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: マウスナー細胞 / 単発発火 / 網様体脊髄路ニューロン / ゼブラフィッシュ / 発達 / カリウムチャネル / 後脳 / 発火パターン / 興奮性 / 電気生理学

Research Abstract

ゼブラフィッシュの胚・仔魚を対象にして、形態的に相同な後脳の網様体脊髄路ニューロン群(RSNs)のなかで、M細胞だけが特異的な単発発火パターンを獲得する点に着目して、そのメカニズムを解析した。その結果、M細胞は発生初期には他のRSNsと同じように連続発火を示すが、ゼブラフィッシュが聴覚に応答し始める頃に発火特性を大きく変えることを見出した。さらにその分子基盤には２つの低閾値型カリウムチャネルの発現が重要であることを明らかにした。本年度はKv1.1サブユニットで構成される低閾値型カリウムチャネルの発達過程における発現、および補助サブユニットKvβ2の発現を解析し、それら2つのサブユニットの組み合わせがM細胞特有の単発発火に必要であることを証明した。KvβサブユニットがKv1.1チャネルの膜表出を促進するというメカニズムは今までにない知見である。研究成果はJournal of Neurophysiology (2014)に発表し、国内外で高く評価された。M細胞と他のRSNsと結合様式をゼブラフィッシュと同じRSNsを持つキンギョで調べたところ、M細胞からそれらのRSNsへ一方向の結合があり、結合様式と形態的相同性の間に密接な関係を見出した。すなわち、分節に繰り返される相同ニューロンにはM細胞から同じ結合様式が繰り返されるのである。その成果はThe Journal of Neuroscience (2014)に発表し（我々の図が雑誌の表紙を飾った）、国際的に高い評価を得た。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Functional motifs composed of morphologically homologous neurons repeated in the hindbrain segments (2014)
  • Author(s): Daisuke Neki, Hisako Nakayama, Takashi Fujii, Haruko Mtsui-Furusho, Yoichi Oda
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 34 Pages: 3291-3302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coexpression of auxiliary K_vβ2 subunits with K_v1.1 channels is required for developmental acquisition of unique firing properties sf zebrafish mauthner cells (2014)
  • Author(s): Takaki Watanabe,Takashi Shimazaki, Aoba Mishiro, Takako Suzuki, Hiromi Hirata, Masashi Tanimoto,Yoichi Oda
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology Volume: 111 Issue: 6 Pages: 1153
  • DOI: 10.1152/jn.00596.2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of ear stone size in hair cell acoustic sensory transduction (2013)
  • Author(s): Maya Inoue, Masashi Tanimoto, and Yoichi Oda
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Issue: 1 Pages: 2114-2114
  • DOI: 10.1038/srep02114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glycinergic transmission and postsynaptic activation of CaMKII are required for glycine receptor clustering in vivo. (2013)
  • Author(s): Yamanaka I, Miki M, Asakawa K, Kawakami K, Oda Y, Hirata H.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 18 Pages: 211-224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glycinergic transmission and postsynaptic activation of CaMKII are required for glycine receptor clustering in vivo (2013)
  • Author(s): Yamanaka I, Miki M, Asakawa K, Kawakami K, Oda Y, Hirata H
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 18(3) Issue: 3 Pages: 211-224
  • DOI: 10.1111/gtc.12032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effective sensory modality activating an escape triggering neuron switches during early development in zebrafish, (2012)
  • Author(s): Kohashi T, Nakata N, Oda Y.
  • Journal Title: J Neurosci. Volume: 32(17) Pages: 5810-5820
  • DOI: 10.3410/f.716597863.792002919
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゼブラフィッシュ仔魚の聴覚受容に寄与する耳石の大きさと求心性回路の電気生理学的性質 (2013)
  • Author(s): 井上摩耶, 谷本昌志, 小田洋一
  • Organizer: 日本音響学会 聴覚研究会資料
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Sound/vibration-evoked fast escapes triggered by Mauthner circuits or non-Mauthner circuits in zebrafish. (2013)
  • Author(s): Tanimoto M, Yokomichi S, Sugimoto A, Oda Y
  • Organizer: Neuro 2013
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] マウスナー細胞の活動に伴うゼブラフィッシュ仔魚の逃避運動の可塑的変化 (2013)
  • Author(s): 高橋めぐみ,井上摩耶,谷本昌志,小田洋一
  • Organizer: Neuro 2013
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Reexamination of functional roles of Mauthner cell in acoustically evoked C-starts of zebrafish. (2013)
  • Author(s): Sugimoto A, Yokomichi S, Tanimoto M, Oda Y
  • Organizer: 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: sendai
• [Presentation] Common sensory inputs and differential outputs of segmentally homologous reticulospinal neurons in zebrafish hindbrain. (2013)
  • Author(s): Mishiro A, Tanimoto M, Oda Y
  • Organizer: 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: sendai
• [Presentation] Morphological and electrophysiological properties of homeotically transformed Mauthner cells in zebrafish. (2013)
  • Author(s): Sugimura S, Watanabe T, Tanimoto M, Oda Y
  • Organizer: 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: sendai
• [Presentation] Expression and dephosphorylation of Kv7/KCNQ channels for acquiring the unique membrane properties of zebrafish Mauthner cells. (2013)
  • Author(s): Shimazaki T,Watanabe T,Oda Y
  • Organizer: 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: sendai
• [Presentation] Neural circuits that trigger sound/vibration-evoked fast escapes in zebrafish. (2013)
  • Author(s): Tanimoto M, Yokomichi S, Sugimoto A, Oda Y
  • Organizer: 第9回水生動物の行動と神経系シンポジウム
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Functional motifs composed of morphologically homologous neurons repeated in the hindbrain segments
  • Author(s): Oda Y
  • Organizer: 第１回 名古屋大学神経回路国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Invited
• [Presentation] Mechanism of lateralized predation behavior in a Lake Tanganyika scale-eating cichlid fish.
  • Author(s): 竹内勇一、堀道雄、小田洋一
  • Organizer: The 14th International Behavioral Ecology Congress
  • Place of Presentation: Lund University(Lund, Sweden)
• [Presentation] 鱗食魚の捕食行動による後脳マウスナー細胞の神経活動
  • Author(s): 竹内勇一、渡邊貴樹、積木理人、小田洋一
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [Presentation] ゼブラフィッシュ・マウスナー細胞の単発発火特性を構成する低閾値型カリウムチャネルの電気特性
  • Author(s): 島崎 宇史，渡邉 貴樹，小田 洋一
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [Presentation] Critical roles of otolith size and transmission property along afferent pathway for auditory perception in larval zebrafish
  • Author(s): Maya Inoue, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [Presentation] ゼブラフィッシュ・マウスナー細胞が特異的な発火特性を獲得する分子基盤
  • Author(s): Watanabe T., Shimazaki T., and Oda Y.
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
• [Presentation] Functional role of the Mauthner cell on the sound/vibration-evoked fast escapes in zebrafish
  • Author(s): Masashi Tanimoto, Sena Yokomichi, Yoich Oda
  • Organizer: 18th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
• [Presentation] The large otolith and the transmission property in saccular pathway underlie auditory perception in larval zebrafish
  • Author(s): Maya Inoue, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
  • Organizer: 18th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
• [Presentation] Expression of low voltage-gated potassium channels for unique membrane properties of zebrafish M-cell
  • Author(s): 島崎 宇史，渡邉 貴樹，小田 洋一
  • Organizer: 18th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: 京都大学（京都）
• [Presentation] Large-otolith-mediated mechanotransduction and afferent neural transmission in saccular pathway underlie auditory perception in larval zebrafish
  • Author(s): Maya Inoue, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center(New Orleans, USA)
• [Presentation] The molecular basis for the developmental acquisition of the unique firing properties of the Mauthner cell in zebrafish
  • Author(s): Watanabe T., Shimazaki T., and Oda Y.
  • Organizer: Neuroscience2012
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center(New Orleans, USA)
• [Presentation] Acquisition of the sense of hearing during development
  • Author(s): 小田洋一
  • Organizer: Albert Einstein University Department of Neuroscience Seminar
  • Place of Presentation: アルベルト・アインシュタイン医学校(New York,USA)
  • Invited
• [Presentation] タンガニイカ湖産鱗食魚の捕食行動における利きの発達
  • Author(s): 竹内勇一、堀道雄、小田洋一
  • Organizer: 日本動物行動学会
  • Place of Presentation: 奈良女子大学（奈良）
• [Presentation] Electrophysiological approaches to study brain functions in zebrafish
  • Author(s): 小田洋一
  • Organizer: 国際脳研究機構ワークショップ２０１２
  • Place of Presentation: モナッシュ大学（Sunway マレーシア）
  • Invited
• [Presentation] Optical approaches toward understanding neural circuits in zebrafish
  • Author(s): 小田洋一
  • Organizer: 国際脳研究機構ワークショップ２０１２
  • Place of Presentation: モナッシュ大学（Sunway マレーシア）
  • Invited
• [Presentation] History of my research
  • Author(s): 小田洋一
  • Organizer: 国際脳研究機構ワークショップ２０１２
  • Place of Presentation: モナッシュ大学（Sunway マレーシア）
  • Invited
• [Presentation] Functional architecture of zebrafish hindbrain network revealed by calcium imaging during behavior
  • Author(s): 小田洋一
  • Organizer: 国際脳研究機構ワークショップ２０１２
  • Place of Presentation: モナッシュ大学（Sunway マレーシア）
  • Invited
• [Presentation] 鱗食性シクリッドが示す左右非対称な捕食行動の獲得過程
  • Author(s): 竹内勇一、堀道雄、小田洋一
  • Organizer: 日本生態学会
  • Place of Presentation: 静岡県コンベンションアーツセンター（静岡）
• [Book] リッピンコットシリーズ イラストレイテッド 神経科学 (2014)
  • Author(s): 今村一之, 小田洋一, 黒見坦, 齋藤繁, 齋藤康彦, 白尾智明, 関野祐子, 高田昌彦, 田中聡一, 永雄総一, 西条寿夫, 丸山敬
  • Total Pages: 480
  • Publisher: 丸善出版
• [Book] イラストレイテッド神経科学 (2013)
  • Author(s): 白尾智明（監訳），小田洋一他
  • Total Pages: 466
  • Publisher: 丸善株式会社
• [Remarks] 名古屋大学生物第七講座
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~m7home/
• [Remarks] 名古屋大学生物第七講座
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~m7home/