2017 Fiscal Year Annual Research Report
Functional dissection of motor circuits by connectomics and optogenetics
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15H04255
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | コネクトミクス / 光遺伝学 / ショウジョウバエ / 運動回路 / カルシウムイメージング |
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| 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。
昨年度までの計画において、運動制御に関わる新たな興奮性介在神経細胞の候補としてCDLI(cholinergic dorso-lateral interneurons)を見いだした。今年度研究においてはCDLIの機能をより詳細に調べるため以下の実験を行った。
①カルシウムイメージングによる活動パターンの解析:CDLIは各体節に存在する介在神経細胞である。ぜん動運動の制御にどのように関わっているのかを探るため、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。標本としては単離した脳神経系（脳および腹部神経節）を用い、自発的に起こるぜん動運動時(fictive movement)の神経活動を記録した。その結果、ぜん動運動の開始と同じタイミングで、体の中程の数体節において同時に活動が起こることが分かった。
②コネクトミクスによる下流回路の同定:CDLI がどのような下流回路を介して運動制御に関わるのかを探るため、CDLIを起点としてコネクトミクス解析を行った。その結果、CDLIの主な下流ニューロンとして、体壁を縦に走る筋肉群（transvers muscles, TMs）を支配する運動神経細胞を阻害すると考えられるGABA作動性ニューロンを同定した。
以前にテタナス毒素を用いてCDLIニューロンを阻害すると、ぜん動運動の頻度と速度が減少することが分かっている。以上の結果を合わせると、CDLIニューロンはぜん動運動の開始時に筋肉群TMsを弛緩させることで、正常な運動を制御していることが示唆された。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(16 results)
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[Presentation] Divergent connectivity of homologous command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila2017
Author(s)
Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose.
Organizer
CSHLMeeting "Neurobiology of Drosophila"
Int'l Joint Research
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[Presentation] Divergent connectivity of command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila larvae2017
Author(s)
高木 優, Benjamin Cocanougher, 二木 佐和子, 宮本 道人, 高坂 洋史, 風間 北斗, Richard Fetter, James Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, 能瀬 聡直
Organizer
第17回 東京大学生命科学シンポジウム
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[Presentation] Bidirectional feedback circuits regulate propagation of motor activity in opposite directions.2017
Author(s)
Kohsaka, H., Zwart, M.F., Fushiki, A., Fetter, R. D., Truman, J. W., Cardona, A. and Nose, A.
Organizer
第40回日本神経科学大会
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[Presentation] A segment-specific sensorimotor pathway mediates touch-triggered backward escape response in Drosophila larvae2017
Author(s)
Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose
Organizer
第40回日本神経科学大会
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