Elucidating a role of the number and location of synapse for information transmission

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06870
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: TSUKADA YUKI 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (80580000)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 探索行動 / シナプス / 情報伝達

Outline of Final Research Achievements

We succeeded in creating a transgenic C. elegans that carries fluorescent labels on synapses and specific neurons with three different fluorescent proteins. We used it to perform laser surgery experiments for cutting an axon along with a specific synaptic position. The effect on neurotransmission was evaluated for each synapse group by performing calcium imaging on these nematodes. We also succeeded in inducing synapse-specific expression of miniSOG, which suppresses synaptic function locally in response to light, and confirmed that light illumination suppresses neurotransmission. Along with the laser surgery experiments, we discovered axonal regeneration in head ganglion neurons and elucidated some of the molecular and cellular mechanisms involved in this process.

Free Research Field

神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

神経細胞は複雑な形状をしており、お互いの接続関係も複雑な構造を形成していることが特徴である。しかし神経回路の機能である情報処理において、その形状や接続関係が果たす役割は未知である。本研究の成果は接続関係の機能的役割を調べる方法を開発したことで、コンパクトな実験系である線虫を用いてこの神経科学における重要な問題を解明する糸口を提供する。さらに末梢と異なる頭部の神経細胞における再生機構の一端を明らかにしたことで、医療応用や、神経回路形成を理解する基盤となる。またモデル生物である線虫を用いてさらに発展した研究を生み出せることを示した。