Neuronal mechanisms of visual prey recognition in zebirafish

2022 Fiscal Year Annual Research 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 / 視覚 / 摂食行動 / 捕獲行動 / Gal4/UASシステム / 稚魚 / 神経細胞

Outline of Annual Research Achievements

ゼブラフィッシュは視覚情報に基づいて、周囲の物体が餌/獲物かどうかを認識し、捕獲行動をとる。その際、獲物の認識から捕獲行動に至るまでの間にどのような神経回路が関与するのかは明らかになっていない。そこで、カルシウムプローブGCaMPを用いた神経活動の可視化と行動学的な解析を組み合わせることにより、資格依存的な捕獲行動において活動を示す脳部位および神経回路を同定することを試みた。方法論としては、UAS:GCaMP系統のゼブラフィッシュと、脳部位特異的な発現を示す多数のgal4系統とを掛け合わせて、脳部位特異的な神経活動を検出するという戦略を用いた。その結果、中脳視蓋、前視蓋、視床下部下葉といった部位での神経活動が検出できた。また、最終年度は、gal4系統の脳活動データベース（gal4系統ごとのCaイメージングデータおよびレーザー顕微鏡Z-stackデータ）を構築したほか、カルシウムイメージングと捕獲行動測定を同時に組み合わせて長時間観察を行い、捕獲行動の馴化における神経活動の変化の検出を試みた。また、ゼブラフィッシュ稚魚の獲物としてゾウリムシを用いて、獲物を捕獲して飲み込む一連の行動時の味覚系の神経活動の変化を捉えることにも成功した。物体を視覚的に認識して摂食可能なものかどうかを認識する神経回路は、味覚情報（食べ物だったかそうでなかったか）からのフィードバックを受けて活動が変化すると予想される。そのような摂食体験に基づく視覚情報の認知の変化を、機能的神経回路の変化として説明するための研究基盤が確立できたと考える。