2019 Fiscal Year Annual Research Report
高次嗅覚中枢における匂い嗜好の情報処理と回路メカニズム
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18H02532
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
風間 北斗 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (90546574)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 嗅覚情報処理 / イメージング / パッチクランプ法 / 光遺伝学 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、少数の細胞で構成され、ほ乳類と類似した構造や機能を備えるショウジョウバエ成虫の嗅覚回路に着目し、匂い嗜好の決定に重要とされる二次嗅覚中枢である側角における情報処理様式を解明することを目指す。具体的には、一次嗅覚中枢及び側角のほぼ全ての細胞群から匂い応答を記録し比較することで、側角でどのような情報変換が起こるかを明らかにする。特に、これまでの研究で我々が作成したモデルが示す、快いあるいは不快な匂いカテゴリ特異的に応答する側角細胞が存在するという仮説を検証する。さらに、側角細胞の匂い応答を生成するシナプスと回路のメカニズムを、光遺伝学と電気生理学を用いて解明する。
側角の大半の細胞から活動を記録するために、カルシウムイメージングを用いるが、本年度は目的に適合したカルシウム指示薬と発現ドライバー及び画像取得のための種々の顕微鏡パラメータを選定することができた。この環境の下、様々な匂いに対する側角細胞の応答を記録した。神経節からも記録を取得したが、主に細胞体にフォーカスした。側角に投射する細胞を特定するために、全ての神経細胞に発現させた光活性型GFP（PA-GFP）を側角領域でのみ光刺激するが、本手法を用いて特定の細胞タイプを各個体で繰り返し同定できることが分かった。さらに、数百以上のの細胞体を自動的に認識し、それらの匂い応答を解析するアルゴリズムやプログラムのプロトタイプを作ることにも成功した。
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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
本年度はカルシウムイメージングに注力し、適切なカルシウム指示薬、発現ドライバー、画像取得条件の選定を終え、側角細胞群から匂い応答を取得し始めることに成功したため。また、数百の細胞体を認識し、それらの匂い応答を定量的に解析するプログラムのプロトタイプを作ることもできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、カルシウムイメージングを用いて側角細胞群から包括的に匂い応答を計測し、側角でどのような計算が行われているかを分析する。また電位感受性プローブを用いることで、細胞内カルシウムのダイナミクスに加えて、膜電位のダイナミクスを計測することも試みる。また、光遺伝学とパッチクランプ法を組み合わせた実験を進捗させ、側角細胞が嗅覚一次中枢からの入力をどのように統合するかを検証する。
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[Journal Article] Nanopore formation in the cuticle of the insect olfactory sensillum2019
Author(s)
Ando T, Sekine S, Inagaki S, Misaki K, Badel L, Moriya H, Sami MM, Chihara T, Kazama H, Yonemura S, Hayashi S
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Journal Title
Current Biology
Volume: 29
Pages: 1512-1520
DOI
Peer Reviewed
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