2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of neuronal mechanisms for flight control
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17H05011
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
並木 重宏 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (40567757)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 飛行回路 / ハルテア神経叢 / Spllit-GAL4 / 神経行動学 / 光遺伝学 / ニューロンデータベース / 飛行制御 / 飛翔神経叢 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
飛行制御ニューロンの分析：飛行制御ニューロンDNa02の活性化によって引き起こされるはばたき振幅の増大・はばたき周波数の上昇の時間変化について分析を行った．この結果，はばたき周波数の変化は常にはばたき振幅の変化に先行することが分かった．またさまざまな活動状態の条件を比較した結果，活性化以前に高いはばたき周波数を示す場合においては周波数の減弱も認められたことから，DNa02の活性化に伴い，周波数が一定の値（~210Hz）に収束するセットポイントの存在が示唆された．
カリフォルニア工科大学との共同研究によって，飛行時ショウジョウバエ脳のin vivoカルシウムイメージングによって，DNa02は視覚刺激に応答し，神経活動がはばたき振幅と相関することが明らかになった．DNa02は実際には，よく似た形態学的特徴を示す細胞集団であるが，それぞれの細胞が，視覚刺激に対して異なる選好性を持つことがわかった．
飛行回路の解析：昨年度に引き続きGAL4系統データベースにより，飛翔神経叢・ハルテア神経叢を構成する運動ニューロン，介在ニューロンの同定を行い，ニューロンタイプ別のリストを作成した．このリストを元に，Split-GAL4交差法を用いて，ニューロンタイプを選択的に標識する遺伝子組み換え系統を作出した．飛翔神経叢，ハルテア神経叢のニューロンデータを標準座標系に変換し，神経細胞の分布を調査した．分布の類似度により，ハルテア神経叢の内部構造を，背側と腹側の領域に定量的に分割した．
予想していなかった結果として，ハルテア神経叢から，飛翔神経叢へと接続する巨大な軸索をもつ5つの新しいタイプの介在ニューロンを発見した．すでに報告されている2タイプに加え，軸索径および投射先により計7種類に分類し，それぞれのタイプを選択的に標識する系統を作出した．
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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
飛行制御ニューロンの分析，飛行回路の解析の両方のテーマで研究が進んでいる．また胸部神経節に存在する新たな神経細胞を発見するという予想外の結果を得た．無脊椎動物神経系における巨大な細胞は，行動と大きく関わる事例が多い．この細胞タイプについては，遺伝子組み換え系統を作出しており，今後ショウジョウバエの飛行能力を研究するための重要なツールになると思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
はばたき飛行の制御と飛行回路の解剖学に関する成果をまとめ，論文発表を行う．
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[Presentation] Ache JM, Namiki S, von Reyn CR, Card GM2019
Author(s)
Feature detection and action selection in neuronal circuits for escape and and landing Drosophila
Organizer
13th Gottingen Meeting of the German Neuroscience Society, Centre for Humanities, Gottingen, Germany
Int'l Joint Research
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[Presentation] A cell-type specific driver line library targeting motoneurons and interneurosn in the wing neuropil of the ventral nerve cord of Drosophila melanogaster2019
Author(s)
Ehrchardt E, Whitehead S, Namiki S, Siwanowicz I, Otsuna H, Stern D, Dickinson M, Ito K, Truman J, Cohen I, Korff W, Card GM
Organizer
13th Gottingen Meeting of the German Neuroscience Society, Centre for Humanities, Gottingen, Germany
Int'l Joint Research
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[Presentation] Innate freezing behavior, triggered by P9 descending neurons, is plastic2018
Author(s)
Zacarias R, Ferreira C, Vieira R, Namiki S, Card G, Vasconcelos ML, Moita MA
Organizer
Janelia Conference "Neural Circuits of the Insect Ventral Nerve Cord", HHMI Janelia Research Campus, VA USA
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Optogenetic activation of wing motoneurons of Drosophila melanogaster in flight and courtship song2018
Author(s)
Ehrhardt EE, Namiki S, Whitehead S, Truman J, Dickinson M, Cohen I, Stern D, Korff W, Card GM
Organizer
Janelia Conference "Neural Circuits of the Insect Ventral Nerve Cord", HHMI Janelia Research Campus, VA USA
Int'l Joint Research
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