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2013 Fiscal Year Annual Research Report

ゼブラフィッシュにおける嗅覚記憶ダイナミズムの分子・細胞・神経回路メカニズム

Planned Research

Project AreaPrinciples of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
Project/Area Number 25115005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

吉原 良浩  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (20220717)

Project Period (FY) 2013-06-28 – 2018-03-31
Keywords嗅覚記憶 / ゼブラフィッシュ / 嗅覚インプリンティング / 母川回帰 / 神経回路 / 嗅覚条件付け記憶 / 遺伝学的単一ニューロン標識法 / 嗅覚行動
Research Abstract

嗅覚は、餌を探し出す、交配相手を見つける、親子を識別する、危険から逃避するなど、すべての生物にとって個体の生存や種の保存に直結する重要な化学感覚である。すなわち外界に存在する多種多様な匂い分子が嗅細胞で受容され、その情報が嗅球さらには高次嗅覚中枢へと伝達・処理されて、嗅覚イメージの形成、快不快の情動創出、さらには匂い記憶の成立へと至る。本研究では嗅覚記憶の時空間的ダイナミズムの分子・細胞・回路メカニズムの全貌を明らかにすることを目的とし、遺伝学・発生工学・神経解剖学・神経活動イメージング・電気生理学・神経行動学など多様な実験手法を駆使できるゼブラフィッシュをモデル生物とした統合的解析を行う。平成25年度においては以下の2つの項目について研究を行い、次年度につながる重要性かを得た。
1.ゼブラフィッシュ嗅球から高次嗅覚中枢へと至る二次神経回路の包括的プロジェクトーム解析:
遺伝学的単一ニューロン蛍光標識法と最新の画像レジストレーションシステムを組み合わせることにより、嗅球出力ニューロンの軸索投射パターンを包括的に解析した。その結果、嗅球出力ニューロンは5つの標的脳領域に異なったパターンで軸索を投射し、それぞれの領域における匂い情報の収束・処理メカニズムの相違性が明らかとなった。本研究で得られた知見は嗅覚記憶の神経メカニズム解明のための基盤データとなる。
2.嗅覚インプリンティングを司る神経メカニズム解明のための行動実験システムの開発:
サケの母川回帰行動を実験室内のゼブラフィッシュで再現し、遺伝学・神経解剖学・神経活動イメージング技術を組み合わせることで、嗅覚インプリンティングを司る分子・細胞・神経回路メカニズムを解明するために、平成25年度はまず嗅覚インプリンティングを評価する行動解析システム(Y迷路)の確立を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ゼブラフィッシュ二次嗅覚神経回路の包括的プロジェクトーム解析については順調に進展し、すでに論文発表を行うことができた(Miyasaka et al., Nature Communications, 2014)。また嗅覚インプリンティングについても行動実験システムの立ち上げが完了した。

Strategy for Future Research Activity

嗅覚インプリンティングの神経メカニズム解明へ向けて、匂い分子のスクリーニング、それらの嗅覚受容体の同定、GFP及びGal4発現トランスジェニックゼブラフィッシュの作製など、予定している実験をさらに進展させる。また平成26年度からは、報酬・恐怖と関連させた嗅覚条件付け記憶を制御する神経メカニズムの解明に向けた研究にも着手し、ゼブラフィッシュをモデル生物としての嗅覚記憶ダイナミズムの解明へと挑む。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Olfactory projectome in the zebrafish forebrain revealed by genetic single-neuron labeling2014

    • Author(s)
      Miyasaka N, Arganda-Carrreras I, Wakisaka N, Masuda M, Sumbul U, Seung HS, Yoshihara Y
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 5 Pages: -

    • DOI

      10.1038/ncomms4639

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rab8a and Rab8b are essential for multiple apical transport pathways but insufficient for ciliogenesis2014

    • Author(s)
      Sato T, Iwano T, Kunii M, Matsuda S, Mizuguchi R, Jung Y, Hagiwara H, Yoshihara Y, Yuzaki M, Harada R, Harada A
    • Journal Title

      Journal of Cell Science

      Volume: 127 Pages: 422-431

    • DOI

      10.1242/jcs.136903

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Goofy coordinates the acuity of olfactory signaling2013

    • Author(s)
      Kaneko-Goto T, Sato Y, Katada S, Kinameri E, Yoshihara S, Nishiyori A, Kimura M, Fujita H, Touhara K, Reed RR, Yoshihara Y
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 33 Pages: 12987-12996

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4948-12.2013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experience-dependent vs. experience-independent postembryonic development of distinct groups of zebrafish olfactory glomeruli2013

    • Author(s)
      Braubach OR, Miyasaka N, Koide T, Yoshihara Y, Croll RP, Fine A
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 33 Pages: 6905-6916

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.5185-12.2013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sphingosine-1-phosphate can promote mast cell hyper-reactivity through regulation of contactin-4 expression2013

    • Author(s)
      Olivera A, Kitamura Y, Wright L, Allende ML, Chen W, Kaneko-Goto T, Yoshihara Y, Proia RL, Rivera J
    • Journal Title

      Journal of Leukocyte Biology

      Volume: 94 Pages: 1013-1024

    • DOI

      10.1189/jlb.0313163

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Behavioral transition from attack to parenting in male mice: a crucial role of the vomeronasal system2013

    • Author(s)
      Tachikawa KS, Yoshihara Y, Kuroda KO
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 33 Pages: 5120-5126

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.2364-12.2013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional development of the olfactory system in zebrafish2013

    • Author(s)
      Miyasaka N, Wanner AA, Li J, Mack-Bucher J, Genoud C, Yoshihara Y, Friedrich RW
    • Journal Title

      Mechanisms of Development

      Volume: 130 Pages: 336-346

    • DOI

      10.1016/j.mod.2012.09.001

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Olfactory projectome in the zebrafish forebrain revealed by genetic single-neuron labeling2014

    • Author(s)
      Nobuhiko Miyasaka, Yoshihiro Yoshihara
    • Organizer
      IIAS Conference ゲノム工学とイメージングサイエンスに基づくシステム研究の新展開
    • Place of Presentation
      国際高等研究所(京都府)
    • Year and Date
      20140227-20140228
    • Invited
  • [Presentation] ゼブラフィッシュは記憶研究に適したモデル生物であるか?2013

    • Author(s)
      吉原良浩
    • Organizer
      2013年度 生理学研究所 研究会「個体内記憶回路の同定とその機能解析による学習記憶制御基盤の統合的理解」
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県)
    • Year and Date
      20131211-20131212
    • Invited
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ嗅球における匂い地図の包括的解析2013

    • Author(s)
      小出哲也
    • Organizer
      2013年度 生理学研究所 研究会「細胞センサーの分子機構・相互関連・ネットワーク研究会」
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県)
    • Year and Date
      20131128-20131129
    • Invited
  • [Presentation] Olfactory projectome in the zebrafish forebrabrain revealed by genetic single-neuron labeling2013

    • Author(s)
      Yoshihiro Yoshihara, Nobuhiko Miyasaka
    • Organizer
      The 11th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception (YR Umami Forum 2013)
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
    • Year and Date
      20131101-20131102
    • Invited
  • [Presentation] From the olfactory bulb to higher brain centers: a comprehensive axon projection map revealed by genetic single-neuron labeling in zebrafish2013

    • Author(s)
      Nobuhiko Miyasaka, Ignacio Argranda-Carreras, Noriko Wakisaka, Miwa Masuda, Uygar Sumbul, H. Sebastian Seung, Yoshihiro Yoshihara
    • Organizer
      小型魚類研究会
    • Place of Presentation
      仙台市情報・産業プラザ(宮城県)
    • Year and Date
      20130920-20130921
  • [Presentation] ゼブラフィッシュの嗅覚行動を生み出す神経回路の遺伝学的解析2013

    • Author(s)
      小出哲也
    • Organizer
      日本味と匂学会第47回大会
    • Place of Presentation
      仙台市民会館(宮城県)
    • Year and Date
      20130905-20130907
    • Invited
  • [Presentation] ゼブラフィッシュの嗅覚行動を司る神経回路メカニズム

    • Author(s)
      吉原良浩
    • Organizer
      日本発生生物学会 2013年秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸しあわせの村(兵庫県)
    • Invited
  • [Presentation] Goofy coodinates the acuity of olfactory signaling

    • Author(s)
      Yoshihiro Yoshihara
    • Organizer
      東京工業大学 Workshop on Sensory Systems
    • Place of Presentation
      東京工業大学(神奈川県)
    • Invited
  • [Presentation] Olfactory projectome in the zebrafish forebrain revealed by genetic single-neuron labeling

    • Author(s)
      Nobuhiko Miyasaka
    • Organizer
      東京工業大学 Workshop on Sensory Systems
    • Place of Presentation
      東京工業大学(神奈川県)
    • Invited
  • [Book] Zebrafish olfactory system2014

    • Author(s)
      Yoshihara Y
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] 理化学研究所・脳科学総合研究センター・シナプス分子機構研究チーム ホームページ

    • URL

      http://www.brain.riken.jp/jp/faculty/details/53

URL: 

Published: 2015-05-28  

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