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2016 Fiscal Year Annual Research Report

コネクトミクスと光遺伝学による運動回路の機能解剖

Research Project

Project/Area Number 15H04255
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

能瀬 聡直  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsコネクトミクス / オプトジェネティクス / ショウジョウバエ / 運動回路 / カルシウムイメージング
Outline of Annual Research Achievements

本申請では、中枢回路研究のプラットフォームとしての整備が急速に進みつつあるショウジョウバエの幼虫において、オプトジェネティクスによる局所活動操作やコネクトミクス(電子顕微鏡画像3次元再構築)解析等の革新的技術を駆使することにより、定型運動の制御機構を理解することを目的とした。昨年度計画においてコネクトミクス解析等により、前運動神経細胞として仮にLPI(lateral premotor interneuron)と名付けた一群の介在神経細胞を同定した。今年度研究においては以下の実験を行い、その結果明らかとなったLPIの機能を論文として発表した(Hasegawa et al., Sci. Rep., 2016)。尚、明らかとなった機能に基づきLPIをCLI(cholinergic lateral interneuron)と改名した。
①局所光刺激による機能解析:CLIは各体節に存在し同じ体節(もしくは近接する体節)の運動神経細胞をシナプス支配する。CLIの機能を調べるために、解剖した幼虫において集光したレーザー光を各体節に照射し筋収縮への影響を調べた。その結果、局所的な筋収縮が観察されたことからCLIは局所的に運動神経細胞を興奮させることが分かった。
②神経伝達物質の同定:免疫組織化学法によりCLIが興奮性のアセチルコリン作動性マーカーを発現することを確認した。
③ カルシウムイメージングによる活動パターンの解析:GCaMP6をレポーターとしカルシウムイメージングを行い、ぜん動運動における活動パターンを解析した。その結果、CLIの活動はぜん動運動に伴う波状の活動を示し、各体節において運動神経細胞の活動の直前に起こることを示した。本結果はCLIが各体節において運動神経細胞を活性化していることを支持するものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通りCLI神経細胞の機能解析・活動様式解析を進め、結果を論文として発表した。

Strategy for Future Research Activity

さらに別種の前運動介在神経細胞の機能解析を行う予定である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Gap junction-mediated signaling from motor neurons regulates motor generation in the central circuits of larval Drosophila.2017

    • Author(s)
      Matsunaga T, Kohsaka H, *Nose A.
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: Feb 22;37(8) Pages: 2045-2060

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.1453-16.2017. Epub 2017 Jan 23.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Neural circuits underlying fly larval locomotion.2017

    • Author(s)
      *Kohsaka H., Guertin P.A., Nose A.
    • Journal Title

      Current Pharmaceutical Design

      Volume: 23 Pages: 1-12

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of excitatory premotor interneurons which regulate local muscle contraction during Drosophila larval locomotion.2016

    • Author(s)
      Hasegawa E, Truman JW, *Nose A.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 30806

    • DOI

      10.1038/srep30806.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Genomic and connectomics analysis of the motor circuits in larval Drosophila2016

    • Author(s)
      Nose, A.
    • Organizer
      NSF Workshop: Comparative Principles of Brain Architecture and Functions
    • Place of Presentation
      Marriott Marquis San Diego Marina(USA, San Diego)
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Circuit mechanisms that regulate motor pattern in larval Drosophila.2016

    • Author(s)
      Nose, A., Kohsaka, H., Yoon, Y., Takagi, S., Hiramoto, A., Ohura, S. and Niki, S.
    • Organizer
      Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva
    • Place of Presentation
      Janelia Farm Research Campus(USA, Ashburn)
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 能瀬研究室

    • URL

      http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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