Analysis of posut in zebrafish

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03333
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Higashijima Shin-ichi 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): 郷 康広 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, 特任准教授 (50377123)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ゼブラフィッシュ / 前庭感覚 / 姿勢制御 / 神経回路 / 回転顕微鏡 / イメージング

Outline of Final Research Achievements

Land-walking vertebrates maintain a desirable posture by finely controlling muscles. It is unclear whether fish also finely control posture in the water. Here, we showed that larval zebrafish have fine posture control. When roll-tilted, fish recovered their upright posture using a reflex behavior, which was a slight body bend near the swim bladder. The vestibular-induced body bend produces a misalignment between gravity and buoyancy, generating a moment of force that recovers the upright posture. We identified the neural circuits for the reflex, including the vestibular nucleus (tangential nucleus) through reticulospinal neurons (neurons in the nucleus of the medial longitudinal fasciculus) to the spinal cord, and finally to the posterior hypaxial muscles, a special class of muscles near the swim bladder. These results suggest that fish maintain a dorsal-up posture by frequently performing the body bend reflex.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、魚は微細な姿勢制御メカニズムを有していることを明らかにした。また、それを司る神経回路の全貌を明らかにした。特に、毛様体脊髄路の神経細胞が重要な役割を果たしていることを明瞭に示した。哺乳動物においても、毛様体脊髄路は姿勢制御に大事な役割を果たしていることが示唆されているが、その詳細は明らかでない。本研究により、今後、哺乳類における微細な姿勢制御に関わる神経回路のより詳細な解明につながることが期待される。