ショウジョウバエを用いた、セロトニンによる時間経過に伴う価値判断システムの解析

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K16257
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 森本 菜央 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (30762249)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ショウジョウバエ / セロトニン / 行動持続

Outline of Annual Research Achievements

動物は、外界からの刺激に応じて、応答行動を決定する。このとき、動物の内部状態と照らし合わせた上で、その刺激に対して「価値判断」を行い、応答行動を調節する。したがって、同一の刺激に対して、いつも同じ応答行動をとるとは限らない。こういった柔軟な応答行動を可能にする神経機構は部分的には明らかになってはいるものの、応答行動の 「量」や「時間」をダイナミックに調節する機構の全容は不明であった。研究代表者はこれまでに、ショウジョウバエを用いて、音の刺激により誘導され、数十分スケールで持続する行動を用いて、行動スクリーニングにてセロトニンが応答行動の持続に関与することを見出してきた。本研究では、セロトニンが作用する細胞を同定し、セロトニンが作用する細胞の活動性を解析することにより、セロトニンが複数の時間スケールにおいて、出力行動を調節する原理を解明することを目指す。
これまでの研究で、刺激により誘導される行動の継続時間をセロトニンが制御することを示したものの、興味深いことに、そのセロトニン作動性神経細胞そのものは、刺激に応じた活動変化はしないことを、カルシウムイメージングにて見いだした。さらに、これまでの年度において、セロトニンを受容する作用点となる神経細胞集団の候補を見出していた。そこで、当該年度においては、行動実験を用いて、候補細胞集団の絞り込みを行った。その結果、複数の細胞集団におけるセロトニンの受容が応答行動調節には重要であることを示唆する結果を得、さらに、ショウジョウバエにおいて5つあるセロトニン受容体のうち、このセロトニンの作用に関わる受容体を見出した。このことは、セロトニンが特定の神経細胞に作用するのではなく、求愛に関与する細胞に広く作用することで、動物の内部状態を規定することを示唆すると考えている。
本研究で得られた成果については現在、論文投稿準備中である。