2014 Fiscal Year Annual Research Report
線虫Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓの定位行動出力の情報処理様式の解明
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14J10973
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐藤 陽介 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 化学走性 / 線虫 / 空間認識 / 神経回路 / 行動可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学濃度勾配上での線虫のカーブ行動(風見鶏行動)の神経機構を探るため、自由行動中の線虫の首振りに合わせて化学走性にかかわる神経細胞の活動を光遺伝学的に制御して擬似風見鶏行動を起こさせる実験系や、各神経のライブカルシウムイメージング実験を中心に研究を実施した。
まず、細胞死誘導因子により特定の神経細胞を殺傷した線虫株やチャネルロドプシンの神経特異的発現株を用いて、各介在神経の擬似風見鶏行動への関与を調べた。すでに擬似風見鶏行動において、風見鶏行動と同様に、事前条件付けにより高濃度側へのカーブも低濃度側へのカーブもそれぞれ誘導することに成功していたが、上記の一連の実験により、一次介在神経のうちAIY介在神経は低濃度側へのカーブを強く制御するが高濃度側へのカーブには全く関与せず使い分けられていることが明らかになり、またAIA神経とAIB神経はそれぞれ単独での寄与はAIY神経ほど大きくないものの関与しており、協調して働く可能性が示唆された。事前条件付けによる行動出力の逆転が介在神経の使い分けにより実現されているという発見は想定以上の成果であったので、予定よりも早い段階ではあるものの論文にまとめてThe Journal of Neuroscience誌に投稿し、掲載された。
次に各神経の活動測定を試みたが、使用する株を計画から変更し、感覚繊毛形成不全株をもとに特定の化学感覚神経のみ感覚受容が正常な株を作製して、さらにその株をもとに各神経にカルシウムインディケーターを発現した株を作製した。これらの株を用いて、擬似風見鶏行動誘導実験のときのように化学濃度変化の感覚入力が一種類に制限された状態を再現して各神経のライブカルシウムイメージングを行っている。現在は線虫の全身を固定した状態でイメージングを行っているが、半固定または自由行動中の線虫でもイメージングを行う予定であり、そのためのデバイス・ソフトウェアの開発を準備している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
神経活動の制御実験(擬似風見鶏行動誘導実験など)をおおむね完了してその成果が学術雑誌に掲載され、また主に2年目に予定していたイメージング実験も開始していることから。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進行中のカルシウムイメージング実験により、事前条件付けによる行動出力の逆転における介在神経の使い分けの詳細を明らかにする。また、半固定・自由行動中の線虫に対するカルシウムイメージング実験により濃度勾配上でのカーブ時の各神経の活動パターンを明らかにし、神経活動操作実験に反映させ、得られたデータから濃度勾配上でのカーブ行動出力を実現する神経回路の計算機モデルを構築する。
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