2021 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis of neuronal circuits that control body posture using larval zebrafish

Research Project

Project/Area Number	18KK0215
Research Institution	Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
Principal Investigator	東島眞一大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (80270479)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	谷本昌志大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (30608716) 木村有希子大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (70581122)
Project Period (FY)	2018-10-09 – 2022-03-31
Keywords	ゼブラフィッシュ / 姿勢制御 / 前庭感覚 / イメージング / 回転顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements	姿勢制御に関わるニューロン群の活動を可視化するために、前庭刺激中にゼブラフィッシュ仔魚ニューロン群のカルシウムイメージングを可能にするカスタム顕微鏡の構築、および前庭受容細胞や前庭神経回路の構成ニューロンにカルシウム指示蛍光タンパク質等を発現する遺伝子組換え魚の作成を行った。カスタム顕微鏡は、電動回転ステージにミラー・対物レンズ・試料保持台等の光学部品を取り付け、チューブレンズ・ニポウディスク式共焦点スキャナユニットおよびsCMOSカメラと接続して構築し、これにより仔魚に傾斜刺激を与えながらニューロン活動を撮像することが可能になった。頭部の傾きや振動を受容する内耳耳石器官の卵形嚢は、体平衡の保持に必要不可欠であることがゼブラフィッシュ仔魚で報告されている。感覚受容細胞である有毛細胞は、その感覚毛の配向によってどの向きの刺激に応答するかが決まるが、生体内でその活動の様子を可視化した報告例はなく、個々の細胞の機能的差異について不明な点が残されている。そこで、卵形嚢の有毛細胞および前庭神経節ニューロンにカルシウム指示緑色蛍光タンパク質(jGCaMP7f)および赤色蛍光タンパク質(tdTomato)を発現する遺伝子組換え体を用いて、ロール（左右）方向、ピッチ（前後／吻尾）方向の傾斜および振動刺激に対する応答を調べ、毛の配向に応じた応答を初めて生体内で可視化することに成功した。さらに、ロール方向刺激に対して反応する脳幹の神経細胞を探索した。その結果、Tangential Nucleus、および、Nucleus of MLFに属する神経細胞群が強く反応することが明らかになった。このことは、これらのニューロン群が姿勢制御に関与している可能性を示唆している。