2017 Fiscal Year Annual Research Report
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16H04655
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上川内 あづさ 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、キイロショウジョウバエの求愛行動をモデルとして、種に固有な求愛歌の音を判別するシステムを構成するバンドパスフィルターの神経回路実体を同定し、フィルター特性を生み出す神経回路機構に迫る。前年度までの解析から、AMMC-B1, AMMC-LNと呼ばれる２種類のニューロンが、求愛歌の時間要素（リズム）の識別を担うシステムを制御している可能性が示された。そこで本年度は、これらのニューロンがリズム識別にどのように関与するかを解析した。また、解剖学的な特徴から、このシステムに同様に関与することが期待される、AMMC-B2と呼ばれるニューロンについても解析した。
まず神経解剖学的な解析を行い、AMMC-LNニューロン、AMMC-B2ニューロンはAMMC-B1ニューロンに対してフィードフォワード神経回路を形成していることを見出した。そこで、AMMC-LN、AMMC-B2の神経伝達をそれぞれ阻害した個体を分子遺伝学を用いて作成し、その個体におけるAMMC-B1ニューロンのリズム応答性を、カルシウムイメージング法により計測した。その結果、どちらのニューロンの阻害時においても、早いリズムの求愛歌への応答のみが強まることが判明した。この結果から、AMMC-LNニューロン、AMMC-B2ニューロンはAMMC-B1ニューロンが示すバンドパス特性の形成を担うことが示された。
また、AMMC-B1ニューロンがどのような聴覚入力を受け取るのかを定量的に解明するため、脳の連続電子顕微鏡画像を用いたコネクトーム解析に着手した。
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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
前年度までに絞り込んだ、AMMC-B1ニューロンが持つリズム識別特性の形成に関与する可能性のあるAMMC-LNニューロンに加えて、新たに着目した、AMMC-B2ニューロンについても解析を進めた。その結果、これら３種類のニューロンが形成する神経回路構造を解明できた。この神経回路は抑制性のフィードフォワード構造を持っており、AMMC-B1ニューロンの応答性を素早く制御するためには合理的な構造である。実際に、ニューロンの阻害実験から、予想通りにAMMC-LNニューロン、AMMC-B2ニューロンがAMMC-B1ニューロンのリズム応答性を調節することが示された。この結果により、当初の研究目的であった、種に固有な求愛歌の音を判別するシステムの一端が解明できた。また、それぞれのニューロンを選択的に標識するショウジョウバエ系統の同定にも成功し、今後、行動実験を行うためのツールの整備にも成功した。また共同研究により、脳の連続電子顕微鏡画像を用いたコネクトーム解析も順調に進んでいる。
以上の理由により、本研究計画はこれまで概ね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの研究により、AMMC-B1ニューロンのリズム応答性を調節することが示されたAMMC-LNニューロン、AMMC-B2ニューロンについて、それぞれのニューロンの応答特性を、カルシウムイメージング法により決定する。また、AMMC-LNニューロン、AMMC-B2ニューロンの神経伝達を分子遺伝学的手法により阻害し、得られた個体の聴覚行動を解析することで、様々なリズムの求愛歌に対する応答行動の発現における寄与を決定する。これらの実験は、これまでに同定した、それぞれのニューロンを選択的に標識するショウジョウバエ系統を用いることで、効率的に進める。以上の解析により、本年度に同定したフィードフォワード神経回路が、実際の求愛歌に応答した行動にどのように関与するのかを解明する。
また、現在までに着手した、脳の連続電子顕微鏡画像を用いたコネクトーム解析をさらに進める。今後は、これまでの解析結果を確認するプルーフリード作業を行い、それぞれの聴覚ニューロン同士をつなぐシナプスの分布と数を決定する。共同研究先であるJanelia Research Campusに研究協力者を派遣して、先方の研究チームとともに解析を進める予定である。
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