Neuronal mechanisms of visual prey recognition in zebirafish

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07494
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 武藤 彩 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 客員研究員 (00525991)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゼブラフィッシュ / カルシウムイメージング / 神経回路 / 捕獲行動 / 視覚系

Outline of Annual Research Achievements

本研究はゼブラフィッシュ稚魚をモデル動物として用いて、獲物の視覚的特抽出を行う神細胞の遺伝学的同定を行うことにより、獲物検出に関わる機能的神経回路の全貌を明らかにすることを研究目的としている。捕獲行動の全過程に関与する神経回路を可視化できるようなGal4系統とUAS:GCaMP系統と掛け合わせることによりカルシウムイメージング実験を行ってきた。これらの実験で取得されたデータを用いて、Gal4系統のデータベースを作り、測定条件データ（形態観察のための共焦点レーザー顕微鏡のＺスタック画像および、機能観察のためのカルシウムイメージング画像データ）をデータベースにアップロードして、データ閲覧システムを構築した。次に、特定のGal4系統を用いた捕獲行動時におけるカルシウムイメージングデータおよび行動学データの解析を行い、疑似餌に対する捕獲行動の馴化と脳活動（カルシウムシグナル強度の変化）との関連を解析中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

行動学実験、カルシウムイメージングの実験は大半が終了しており、現在はそのイメージングデータの解析を行っている。解析を行うためには画像処理の自動化が必要であるが、それに必要となるプログラミング環境（MATLAB, LABVIEW)は準備されていて、今後の解析の支障になるものはないため。

Strategy for Future Research Activity

特定のGal4系統を用いた捕獲行動時におけるカルシウムイメージングデータの解析を行うことにより、疑似餌に対する捕獲行動の馴化と脳活動（カルシウムシグナル強度の変化）との関連を明らかにすることが当面の目標である。そのためには、疑似餌の位置情報、稚魚の位置情報、稚魚の脳部位におけるカルシウムシグナルの強度変化を定量解析する必要がある。これは手作業で行うことは困難であることから、画像解析の手法を利用した自動処理が必要であり、そのための解析ツールの開発をMatlabやLabVIEWのプログラミング環境を利用して行っており、その作業を継続する。また、解析を容易にするような行動学実験系を確立するため、LabVIEW環境およびマルチファンクションI/Oデバイスを利用したシステムの開発を試みる。

Causes of Carryover

カルシウムイメージングデータを用いたゼブラフィッシュ稚魚脳機能データベースは、基本形は完成しているが、データ閲覧のユーザビリティに関する機能がまだ不十分である。そのため、今後ユーザビリティに関する改良に予算を使用する予定である。