2019 Fiscal Year Research-status Report
線虫の塩走性行動における時間的多重化の4Dイメージング解析
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18K14848
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
豊島 有 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10632341)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | システム生物学 / 機能的全脳イメージング / 神経情報処理 / モデル化とシミュレーション / 線虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、行動中の線虫の神経活動の包括的な観測を通じて、塩走性に関わるピルエット機構と風見鶏機構の使い分けについて信号の時間的多重化が利用されているか確かめることを目指す。
2019年度は、線虫を保定する微小流路を改良し、線虫が頭部を自由に振ることができる状態で、繰り返し刺激を与えながら神経活動を観察することに成功した。二次介在神経については、頭部の動きが大きいときほど、刺激に対する神経応答が強くなることがわかった。また刺激が与えられるタイミングによって頭部の動きの傾向が異なる様子も観察された。こうした活動や応答が時間的多重化とどのように関係しているか、数理モデルも含めて検討を進めている。
また自由行動中の線虫の神経活動を包括的に観測するために必要な顕微鏡の開発が遅延したため、研究期間延長を申請した。スピニングディスク型共焦点顕微鏡に改良を加えることで代替できる可能性があるか検討した。
保定下の線虫の頭部神経を包括的に観測した動画像から、各々の神経活動を抽出し、神経回路に割り当てる手法の整備をすすめた。動画像中の細胞を検出・追跡して神経活動を抽出する手法は、大きな変形への耐性を持たせることで、自由行動中の線虫の動画像にも適用できるよう配慮しつつ、追跡精度を向上させるなど改良を進めた。また、動画像中で検出された細胞を既存の神経細胞に割り当てる方法を論文にまとめて発表し、ソフトウェアを公開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
自由行動中の線虫の神経活動を包括的に観測するために必要な顕微鏡の開発が遅延したため、研究期間延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度開発した微小流路を用いて、二次介在神経や運動神経の活動計測をすすめる。
顕微鏡の開発の遅延については、スピニングディスク型共焦点顕微鏡に改良を加えることで代替することも視野に検討をすすめる。
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| Causes of Carryover |
自由行動中の線虫の神経活動を包括的に観測するために必要な顕微鏡の開発が遅延したため、研究期間延長を申請した。スピニングディスク型共焦点顕微鏡に改良を加えることで代替できるか検討する。
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[Journal Article] Neuron ID dataset facilitates neuronal annotation for whole-brain activity imaging of C. elegans2020
Author(s)
Yu Toyoshima, Stephen Wu, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Moon Sun Jang, Suzu Oe, Yuko Murakami, Takayuki Teramoto, Chanhyun Park, Yuishi Iwasaki, Takeshi Ishihara, Ryo Yoshida & Yuichi Iino
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Journal Title
BMC Biology
Volume: 18
Pages: 30
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 自由行動中の生物の機能的全脳計測に適した高精度な細胞追跡手法2019
Author(s)
豊島 有, Stephen Wu, 佐藤 研, 滝沢 拓己, 徳永 旭将, 広瀬 修, 金森 真奈美, 佐藤 博文, 寺本 孝行, Jang Moon-Sun, 久下 小百合, 石原 健, 吉田 亮, 飯野 雄一
Organizer
新学術領域「レゾナンスバイオ」班会議
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[Presentation] 線虫全脳の機能的イメージングと動態解析2019
Author(s)
豊島 有, Wu Stephen, 金森 真奈美, 佐藤 博文, Jang Moon Sun, 村上 悠子, 大江 紗, 徳永 旭将, 広瀬 修, 久下 小百合, 寺本 孝行, 岩崎 唯史, 吉田 亮, 石原 健, 飯野 雄一
Organizer
第44回レーザー顕微鏡研究会
Invited
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[Presentation] Exploring the origin of brain and central nervous system through monitoring the neural activity of the whole animal2019
Author(s)
Yu Toyoshima, Hirofumi Sato, Manami Kanamori, Stephen Wu, Moon Sun Jang, Suzu Oe, Yuko Murakami, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Sayuri Kuge, Takayuki Teramoto, Yuishi Iwasaki, Ryo Yoshida, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino
Organizer
第42回日本神経科学大会
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[Presentation] Bio-image informatics for whole brain activity imaging and analysis of neural activity of C. elegans2019
Author(s)
Yu Toyoshima, Stephen Wu, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Moon Sun Jang, Yuko Murakami, Suzu Oe, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Sayuri Kuge, Takayuki Teramoto, Yuishi Iwasaki, Ryo Yoshida, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino
Organizer
第57回日本生物物理学会年会
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[Presentation] Bio-image informatics for whole brain imaging and analysis of neural activity of C. elegans2019
Author(s)
Yu Toyoshima, Stephen Wu, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Moon Sun Jang, Yuko Murakami, Suzu Oe, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Sayuri Kuge, Takayuki Teramoto, Yuishi Iwasaki, Ryo Yoshida, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino
Organizer
Resonance Bio International Symposium
Int'l Joint Research
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[Presentation] A pipeline of bio-image informatics for whole-brain imaging of C. elegans and analysis of the neural activity2019
Author(s)
Yu Toyoshima, Stephen Wu, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Moon Sun Jang, Yuko Murakami, Suzu Oe, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Sayuri Kuge, Takayuki Teramoto, Yuishi Iwasaki, Ryo Yoshida, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino
Organizer
The 20th International Conference of Systems Biology
Int'l Joint Research
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