2016 Fiscal Year Research-status Report
魚類の競争行動は脳内でどのように制御されているのか
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15K07590
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
加川 尚 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80351568)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | メダカ / 競争行動 / AVT / AVT受容体 / 脳領域 / 神経発火活動 / ノックアウトメダカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は魚類の競争行動制御における神経ペプチドホルモン（アルギニンバソトシン，AVT）の役割を解明することを目的としている。本年度は個体間競争において攻撃行動をとる優位個体と逃避行動をとる劣位個体の間で、AVTニューロン群の神経活動に相違があるかライブイメージング法を用いて精査した。実験にはAVTニューロンをGFPにより可視化した遺伝子導入メダカを用いた。昨年度までの研究から、AVTニューロンの細胞体局在領域である3つの異なる視索前核部位（POA）のうち、優位個体ではg-POA、劣位個体ではp-POAにおいて、それぞれAVTが高発現することが示されている。そこで、各領域内におけるAVTニューロン群の神経発火活動を調べた結果、それぞれの領域内で神経活動量の異なる細胞体が確認され、各領域内において数個の細胞間で同期した神経発火が認められた。しかし、神経発火活動の同期したAVTニューロン細胞体群の存在は、優位個体のpPOAにおいても確認されるとともに、mPOAにおいても個体の優劣に関わらず一定数確認された。以上のことから、競争行動後の優位個体と劣位個体にみられるAVT発現量の差異と各POA領域における細胞体間の神経発火活動の同期性は直接関連しないことが示唆された。
一方、AVT受容体の発現には優位個体と劣位個体との間に明瞭な違いが認められた。5つのAVT受容体（AVT-R）サブタイプの脳内発現をin situハイブリダイゼーション法により解析した結果、終脳腹側および中脳背側において2つのサブタイプのAVT-Rが優位個体において高発現することが明らかとなった。これらの脳領域にはAVTニューロンの軸索投射が確認されている。このことから、AVTによる攻撃行動の誘発に関与する受容体サブタイプと脳領域が判明した。
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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
H28年度に計画していた実験のうち、AVTニューロンの細胞体の神経発火活動の同期性に関する実験およびAVT受容体の発現脳領域を調べる実験を完了した。神経発火活動の同期性については、競争行動に特異的な変化を示すデータは得られず、予想に反するものであった。しかし、AVT受容体発現解析では、攻撃行動時に発現が増加するAVT受容体（2つのサブタイプ）とその脳内発現領域を特定することができた。現在はこれらの受容体をCRISPR/Cas9法によりノックアウトするメダカ系統の作製に着手しており、現在は競争行動解析実験に使用可能な体サイズに成長したオスを複数個体獲得するために系統繁殖中である。次年度前半までにはノックアウト系統の作出を完成する予定であり、概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度までの実験結果を受けて、H29年度は攻撃行動時に発現増加するAVT受容体をノックアウトしたメダカ系統の作出を完了させ、この遺伝子改変メダカを用いた競争行動試験を実施する。また、ノックアウトの対象としたAVT受容体が本来発現していた脳領域（終脳腹側および中脳背側）における機能を明らかにするため、これらの領域におけるAVT以外の神経ペプチドや神経伝達物質の発現解析を行う。得られたデータを正常メダカのデータを比較し、当該脳領域におけるAVT受容体を介したAVTの攻撃行動制御機構を総合的に考察する。
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| Causes of Carryover |
H28年度に得られたAVT受容体（AVT-R）発現解析実験の結果から、5つの受容体サブタイプのうち競争行動に伴って発現変化したAVT-Rは2タイプであった。このことからAVT-R遺伝子をノックアウトしたメダカ系統の作製は当初予定していた5系統から2系統になり、ノックアウト作製に要する試薬費用が計画よりも少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
解析対象となる2つのサブタイプのAVT-Rが発現する脳領域において、攻撃行動時にどのような脳内物質が機能し、どのようにAVTと連動した神経回路が構築されるのかを精査する実験を新たに追加実施する。この追加実験で特定脳領域における脳内物質の発現解析に用いる試薬費に次年度使用額の全額をあてる。本追加実験によって攻撃行動の制御に働く神経ネットワークを当初の実験計画よりも詳細に解明することができると考えられる。
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