2018 Fiscal Year Research-status Report
視覚情報処理と行動制御の基盤となる神経メカニズムの解明
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17K20147
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
久保 郁 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授
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| Project Period (FY) |
2018 – 2020
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| Keywords | オプティックフロー / 前視蓋 / ゼブラフィッシュ / FuGIMA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一に、前視蓋に存在する単眼性および両眼性ニューロンの個々の機能を調べるために、異なる細胞タイプを遺伝学的に同定できるゼブラフィッシュ系統を探索した。これまでに、転写因子Gal4またはCreリコンビナーゼ遺伝子がゼブラフィッシュゲノム中にランダムに挿入されたトラップ系統が作製され、データベースに登録されている(Z-Brain, zTrap, Zebrafish Brain Browserなど)。これらのデータベースから、前視蓋領域で発現が見られるゼブラフィッシュ系統を選抜した。選抜した系統とレポーター系統とかけ合わせることによって得られる稚魚を用いて、受精後5-7日目において共焦点顕微鏡により発現細胞を詳細に調べた。その結果、前視蓋領域の一部で発現する系統がいくつか得られた。
第二に、前視蓋に存在する様々な神経細胞タイプの神経ネットワークを明らかにするために、前視蓋に存在する様々なタイプの神経細胞の解剖学的な解析を行った。まず、反応タイプの異なる単眼性・両眼性ニューロンが異なる細胞形態を示すかどうかについて、光学顕微鏡レベルで調べた。そのために、カルシウムインディケーターGCaMPによる神経活動イメージングと光活性化型GFP(Photoactivatable GFP)を単一細胞内で併用することのできるFuGIMA法(F〓rster et al., 2018)に注目し、この技術を前視蓋に応用した。その結果、単眼性ニューロンは、動きの情報をコードする網膜神経節細胞からの入力を受ける神経領域に密に投射していたのに対し、両眼性ニューロンではそのような神経突起の投射パターンは見られなかった。従って、反応特性の異なる前視蓋ニューロンにはそれぞれ特異的な神経接続を形成していることが示唆された。
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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
現在までに、前視蓋領域の一部で発現するGal4やCre系統がいくつか見出すことができた。これは前視蓋ニューロンのサブタイプを遺伝学的に標識するために必要な系統を得ることができたことを意味し、計画通り順調に進展していると言える。次年度以降、これらの系統を手掛かりとして用いることで、標識された前視蓋ニューロン群とオプティックフローに対する反応性の対応関係、およびオプティックフロー依存的な行動における機能的意義を調べる予定である。解剖学的アプローチにおいては、異なるタイプのオプティックフロー反応細胞が異なる神経突起パターンを示すことを光学顕微鏡レベルで観察することができた。この結果は、オプティックフロー反応細胞群は、特徴的な神経接続を介してネットワークを形成しているという我々の仮説を裏付けるものであり、今後、電子顕微鏡画像データを用いた解析へ向けた礎となると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
前視蓋で発現することが明らかとなったGal4またはCre候補系統群を用いてカルシウムイメージングを行うことにより、特定の反応タイプがオプティックフロー視覚刺激に対してどのように反応するのか調べる。さらに、これら候補系統のうち、特定の反応タイプを特異的に標識するものが得られた場合、当該反応タイプを消失させたりその機能を阻害したりすることにより、オプティックフロー依存的な行動にどのような影響が見られるのかについて調べる(遺伝学的解析)。
光学顕微鏡レベルで明らかとなった細胞形態の違いをもとに、すでに取得済みのゼブラフィッシュ電子顕微鏡像データの解析を行う。オプティックフロー刺激に対して異なる反応性を示す細胞同士が形成するシナプスを同定することにより、前視蓋ネットワークにおけるシナプスレベルでの神経接続パターンの解析を進める(解剖学的解析)。
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| Causes of Carryover |
博士研究員の雇用を予定していたが、本年度は雇用しなかった。また、電子顕微鏡画像データ解析費を計上していたが、実際の出費が計上額を下回った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
この助成金は、翌年度以降に予定している電子顕微鏡像データ解析に用いる。
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