2021 Fiscal Year Research-status Report
魚の大脳高次視覚回路の解明と魚が飛びつく視覚刺激の探索
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20K15597
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
萩尾 華子 名古屋大学, 高等研究院(農), 特任助教 (80848309)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 視覚回路 / 視覚機能 / 魚 / イメージング / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚の間脳や大脳の視覚処理と、大脳内の高次視覚回路はまだ解明されておらず、なぜ魚は進化の過程で視覚路が2つから1つになったのかに関しても全くわかっていない。そこで、視覚路が2つであるゼブラフィッシュと、1つだけのマハゼとメダカの大脳内高次視覚回路を含む脳内視覚回路の全貌を解明するとともに、視覚中枢のニューロン活動をリアルタイムでイメージングし、視覚機能を解明することを目的としている。
メダカの視覚回路およびマハゼの大脳内視覚回路の追加実験を行い、データが集まり、論文を執筆している。なお、メダカの発生および神経系関連の著書のChapterを分担執筆し、新しい結果を踏まえて執筆することができた。出版に向けて進行している。また、魚独自の視覚回路の進化を解明する上で重要な位置で出現したウナギの視覚回路も明らかになりつつある。
そして、ニューロン活動のイメージングにおいては、成魚と同等の視覚回路をもつ稚魚を用いることが視覚機能の解明には重要である。ゼブラフィッシュの間脳視覚性ニューロンにGFPを発現させた遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いて、間脳から大脳への投射形成過程を観察し、成魚と同等の大脳形態および投射量である週齢がわかった。次に、間脳視覚性ニューロンにGCaMP6sを発現させたトランスジェニックゼブラフィッシュを作出することができた。この系統の脳が成魚と同等に発達した週齢を用いて、さまざまな視覚刺激を呈示できれば、視覚性ニューロン活動のイメージングを行うことができる。視覚回路を構成するニューロンがどのような視覚刺激に強く応答するのかを明らかにするため、試行錯誤をして実験方法を確立させ、さまざまな視覚刺激に対するニューロン応答を記録することに成功した。
また、魚の視覚系の研究を評価してくださり、第38回井上研究奨励賞をいただいた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
メダカの視覚回路とマハゼの大脳内視覚回路の実験および結果の解釈が難しく、追加実験を行い、よりよい論文を仕上げて投稿しようとしている。新たにウナギの視覚回路を調べ始め、成果が得られた。
ニューロン活動のイメージングにおいては、成魚と同等の視覚回路をもつ稚魚を用いることが視覚機能の解明には重要であるため、これまで多くの研究者が使用してきた週齢よりも長い稚魚を用いる必要があり、魚体保定法などの改良が求められた。保定法などについて試行錯誤をした結果、最適の方法を見つけることができた。線や図形などさまざまな視覚刺激をモニター画面に投影して魚に呈示する方法についてもほぼ確立し、さまざまな視覚刺激に対するニューロン応答を記録することができた。以上の進行状況は、当初の計画通りである。
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| Strategy for Future Research Activity |
メダカの視覚回路とマハゼの大脳内視覚回路の論文を投稿する予定である。ニューロン活動のイメージングを別の研究機関で実施する必要があり、COVID-19の感染拡大により1回しか出張することができなかった。来年度は出張回数を増やし、実験を重ねたい。呈示する視覚刺激の種類については引き続き熟考する必要があり、それぞれに対するニューロン応答の違いを明らかにする。ニューロン応答の強い視覚刺激を反映した餌や擬餌の開発による水産業への貢献を目指すためには、遺伝子改変が困難な漁業対象魚にも適用可能な視覚実験系の確立が必要である。神経活動マーカーに対する抗体を用いた免疫組織化学を行い、応答したニューロンを特定する実験に着手する。遺伝子改変していない魚に、今年度のイメージング時に応答が見られた視覚刺激を与え、応答したニューロンを特定する方法を検討し、新しい視覚実験系の確立を目指す。今後も計画通りに進むよう日々研究に励む。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の感染拡大により、他研究機関で実施を予定していた実験ができなかったり、国内外の学会発表に参加するための出張費などの使用がなくなった。次年度に他研究機関での実験回数を増やし、国内外の学会に積極的に参加して研究成果を発表するために使用する予定である。
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[Journal Article] Morphological analysis of the cerebellum and its efferent system in a basal actinopterygian fish, Polypterus senegalus2022
Author(s)
Ikenaga T*, Shimomai R, Hagio H, Kimura S, Matsumoto K, Kato D, Uesugi K, Takeuchi A, Yamamoto N, Hibi M.
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Journal Title
The Journal of Comparative Neurology
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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