後脳を介した感覚運動制御系の構築メカニズムの解明

• Project Area: Systems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
• Project/Area Number: 23115720
• 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: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 浅川 和秀 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 助教 (30515664)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: ロコモーション / 方向 / ゼブラフィッシュ / Gal4 / TeTxLC / mafb / Mauthner / 逃避行動 / 後脳 / 脳幹 / 行動 / GCaMP / 触覚

Outline of Annual Research Achievements

環境中を移動する動物は、環境や身体の内部から感じ取る感覚情報をたよりにしながら、適切な移動方向（ロコモーションの方向）を選択している。本研究は、ゼブラフィッシュ胚が触覚刺激の位置に応じて体軸の旋回角度を変化させ、刺激から遠ざかる方向に逃避する行動をモデルに用いて、感覚刺激の位置情報を、ロコモーションの方向性に変換する神経回路の構造を理解することを目指した。平成２３年度、後脳のmafb陽性領域の機能を阻害すると、体幹の旋回角度が増大し、胚が逃避方向を誤ることを示した。今年度はこの結果に基づいて、カルシウムインディケーターGCaMPを用いてmafb陽性領域の神経活動をイメージングによって捉えることをめざした。ピエゾ電圧素子を用いて、胚のmafb陽性領域の神経活動を観察しながら、体表の様々な部位に触覚刺激を与える実験系を構築した。この実験系を用いて、後脳分節構造ロンボメア４から６に存在する、およそ400-500個と見積もられるmafb陽性領域の細胞のうち、ある限られた細胞集団が活性化されることが分かった。少なくともロンボメア６のmafb陽性領域には、頭部への刺激によってのみ活性化される細胞、尾部への刺激によってのみ活性化される細胞、頭部と尾部いずれの部位への刺激に対しても活性化される細胞の、大きくわけて３種類の細胞集団が存在することが分かった。幼魚や制御において逃避行動時に活動することが知られているMauthner細胞を２光子レーザーを用いて阻害し胚の逃避行動における機能を検定した。Mauthner細胞を阻害すると、触覚刺激に対する逃避行動が起こる頻度が減少する一方で、一旦行動が開始されれば、胚は正常な体幹の旋回運動を示した。このことから、Mauthner細胞は逃避行動の開始を制御するが、体幹運動の旋回角度はMauthner細胞には依存しないで決定されうることが分かった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [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] The ciliary protein Nek8/Nphp9 acts downstream of Inv/Nphp2 during pronephros morphogenesis and left-right establishment in zebrafish. (2012)
  • Author(s): Fukui H
  • Journal Title: FEBS Letter Volume: 586 Issue: 16 Pages: 2273-2279
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2012.05.064
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuronal birth order identifies a dimorphic sensorineural map (2012)
  • Author(s): Pujol-Marti, J., Zecca, A., Baudoin, J.P., Faucherre, A., Asakawa, K., Kawakami, K. and Lopez-Schier,
  • Journal Title: J Neurosci. Volume: 32 Issue: 9 Pages: 2976-2987
  • DOI: 10.1523/jneurosci.5157-11.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Connexin 39.9 protein is necessary for coordinated activation of slow-twitch muscle and normal behavior in zebrafish (2012)
  • Author(s): Hirata H, Wen H, Kawakami Y, Naganawa Y, Ogino K, Yamada K, Saint-Amant L, Low SE, Cui WW, Zhou W, Sprague SM, Asakawa K, Muto A, Kawakami K, Kuwada JY
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 287(2) Issue: 2 Pages: 1080-9
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.308205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An mnr2b/hlxb9lb enhancer trap line that labels spinal and abducens motor neurons in zebrafish (2012)
  • Author(s): Asakawa, K., Higashijima, S. and Kawakami, K
  • Journal Title: Dev Dyn Volume: 241 Issue: 2 Pages: 3273-3273
  • DOI: 10.1002/dvdy.22781
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Role of the L-type lectin VIPL/Lman2la in the development of escape locomotion in zebrafish (2012)
  • Author(s): Asakawa, K
  • Organizer: Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
• [Presentation] Role of the L-type lectin VIPL/Lman2la in the escape locomotion in zebrafish (2012)
  • Author(s): Asakawa, K
  • Organizer: The Annual Meeting of thr Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: Nagoya
• [Presentation] Role of the L-type lectin VIPL/Lman2la in the escape locomotion in zebrafish (2012)
  • Author(s): Asakawa, K
  • Organizer: The 18th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Genetic dissection of the hindbrain by the Gal4-UAS system in zebrafish (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: Neuroscience 2011
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] The Role of Iman21a, an L-tpe Lectin Gene, in the Escape Behavior in Zebrafish (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: 2011 Annual Conference of the Society for Glycobiology
  • Place of Presentation: Seattle, USA
  • Year and Date: 2011-11-10
• [Presentation] ゼブラフィッシュを用いた後脳運動制御機能の遺伝学的解剖 (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] ゼブラフィッシュL型レクチンIman2la/VIPLは、発生初期の体幹運動の発達に必要である (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: 第30回日本糖質学会年会
  • Place of Presentation: 長岡
  • Year and Date: 2011-07-11
• [Presentation] Genetic dissection of the hindbrain by the Gal4-UAS system (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: 7th European Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: Edinburgh
  • Year and Date: 2011-07-06
• [Presentation] ゼブラフィッシュGal4トラップ法による後脳の遺伝学的解剖 (2011)
  • Author(s): Asakawa K
  • Organizer: 第44回日本発生生物学会年会
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2011-05-19
• [Remarks] zTrap database
  • URL: http://kawakami.lab.nig.ac.jp/ztrap/
• [Remarks] Researchmap-Kazuhide Asakawa
  • URL: http://researchmap.jp/kazuhideasakawa/
• [Remarks]
  • URL: http://researchmap.jp/kazuhideasakawa/