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線虫の意思決定を担う神経回路の立体ライブイメージングによる動作原理の解明

Publicly Offered Research

Project AreaElucidation of neural computation for prediction and decision making: toward better human understanding and applications
Project/Area Number 26120719
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 InstitutionKyushu University

Principal Investigator

寺本 孝行  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90571836)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords線虫 / 神経回路 / イメージング / カルシウムイメージング / 行動選択
Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、前年度に引き続いて、2つの相反する刺激に対する線虫の行動選択を担う神経回路の活動を4Dカルシウムイメージングにより計測・可視化する技術の確立とイメージングデータの解析を進めた。前年度の研究によって、FRET型蛍光カルシウムプローブと細胞位置を精度良く捉えるための赤色蛍光タンパク質の同時3波長を立体的且つ高速に撮像することで全中枢神経系の計測が可能となっている。本年度は、これを用いて刺激を加えた実験を行った結果、誘引物質(ジアセチル)と忌避物質(銅イオン)の刺激に対して、線虫の全中枢神経において少なくとも8個程度のニューロンが明確な応答を示すことが明らかになった。これらが線虫における行動選択を担う各ニューロン(AWA, AIA, ASH, AIB)なのか、あるいは別のニューロンなのか調べるために、各ニューロン特異的に発現するプロモータを用いて蛍光カルシウムプローブを発現するトランスジェニックの作製を試みた。しかしながら、4つの異なるプロモーターを用いて複数ニューロンに蛍光カルシウムプローブを発現させると、発現が不安定になり、安定的にカルシウムプローブを発現するトランスジェニック線虫株の作製は技術的に困難であることがわかった。この問題を解決するために、蛍光カルシウムプローブを全神経で発現するH20プロモーターを用いて発現させ、行動選択を担う4つのニューロンには、カルシウムイメージングに用いる蛍光(CFP, YFP, mCherry)と区別することができる近赤外蛍光タンパク質のTagRFP675を発現させることで、これらニューロンの活動を計測する実験系の確立を進めた。その結果、TagRFP675を複数ニューロンに発現させたニューロンをイメージング後に同定する手法を確立した。この実験系を用いることで、行動選択を担う各ニューロンに加え、その下流のニューロン等をイメージング後に同定することが可能になった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Whole-brain Ca2+ imaging of C. elegans reveals the multi-neuronal dynamics that are coordinated by global synaptic connectivity.2015

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      CREST-さきがけ合同国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2015-11-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Whole-brain Ca2+ imaging of C. elegans to explore the neuronal mechanisms for behavioral choice.2015

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      International Symposium on Prediction and Decision Making 2015
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2015-10-31
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Whole-brain imaging of C. elegans reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      第38回 日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場、国際展示場
    • Year and Date
      2015-07-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Whole-brain imaging at cellular resolution reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      C. elegans 2015 20th international meeting
    • Place of Presentation
      University of California, LA , U.S.A
    • Year and Date
      2015-06-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Whole-brain imaging of C. elegans reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting Wiring the Brain
    • Place of Presentation
      Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, USA
    • Year and Date
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫中枢神経系のまるごと計測および定量解析にむけた取り組み2015

    • Author(s)
      寺本孝行、吉田寺本孝行、吉田亮
    • Organizer
      定量生物の会 第7回年会
    • Place of Presentation
      福岡市 九州大学筑紫キャンパス
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansの全中枢神経のCa2+イメージングによる刺激に対する応答と無刺激時における神経活動の計測2014

    • Author(s)
      寺本孝行、徳永旭将、広瀬修、豊島有、飯野雄一、吉田亮、石原健
    • Organizer
      第37回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜市 パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 線虫C. elegansの全中枢神経のCa2+イメージングによる刺激に対する応答と無刺激時における神経活動の計測2014

    • Author(s)
      寺本孝行、徳永旭将、広瀬修、豊島有、飯野雄一、吉田亮、石原健
    • Organizer
      JST/CREST第3回領域会議
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学
    • Year and Date
      2014-10-28 – 2014-10-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 4-D imaging of neuronal activities in the whole central nervous system visualizes correlative patterns between multiple neurons.2014

    • Author(s)
      Takayuki Teramoto, Yu Toyoshima, Terumasa Tokunaga, Ryo Yoshida, Yuichi Iino and Takeshi Ishihara
    • Organizer
      C. elegans Neuro 2014
    • Place of Presentation
      University of Wisconsin, Madison, WI, USA
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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