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2023 Fiscal Year Annual Research Report

適応的な行動制御を可能とする神経回路の構築原理

Research Project

Project/Area Number 21H02576
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

能瀬 聡直  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsショウジョウバエ / 行動制御 / 神経回路発達 / 軸索誘導 / 行動進化
Outline of Annual Research Achievements

環境中からもたらされる様々な感覚情報を適切な行動の実行につなげることは脳神経系の最も基本的な機能のひとつである。本研究ではこれを可能とする神経回路の分子発生機構を、ショウジョウバエ幼虫をモデルとして探ることを目的とした。申請者はこれまでに幼虫の前進、後退運動の選択において 決定的な役割を果たす司令ニューロンWaveを発見している。Waveは体部位によって軸索突起の伸長パターンを変化させることで、異なる体部位 への接触刺激を異なる行動へと結びつけるノードとしての役割をもつ。申請者らはさらにWaveの適応的な軸索走行制御において決定的な役割を果たす軸索誘導分子の候補としてDWnt4およびその受容体Fz2を同定していた。昨年度までの計画においてDFz2を機能損失すると従来体の前方へと軸索を伸ばす前方Waveが、体の後方へと軸索を伸ばすようになり、それに伴って誘導する行動のパターンにも変化が見られた。DWnt4は体の後方において高い濃度勾配をもつのに対しFz2は前方で高い発現を示すことから、DWnt4がFz2を介して、前方Waveの軸索に対して反発的に働きかけることにより、後方ではなく前方へと伸長するよう制御していることが示唆された。今年度計画においては、従来Fz2の発現が低い後方WaveにおいてFz2を強制的に高発現したときに、このニューロンの軸索投射にどのような影響が出るかを調べた。その結果、軸索の後方伸長が短縮する結果が得られたとともに、一部のWave では後方伸長の欠損も見られた。この結果は、DWnt4がFz2を介して、a-Waveの軸索に対して反発的に働きかけるという上記の仮説をさらに裏付けるものである。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Cambridge/University of St Andrews(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Cambridge/University of St Andrews
  • [Journal Article] A vacuum-actuated soft robot inspired by Drosophila larvae to study kinetics of crawling behaviour2023

    • Author(s)
      Sun Xiyang、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Pages: e0283316

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0283316

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synchronous multi-segmental activity between metachronal waves controls locomotion speed in Drosophila larvae2023

    • Author(s)
      Liu Yingtao、Hasegawa Eri、Nose Akinao、Zwart Maarten F、Kohsaka Hiroshi
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.7554/eLife.83328

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Segment-specific axon guidance by Wnt/Fz signaling diversifies motor commands in Drosophila larvae2023

    • Author(s)
      Takagi Suguru、Takano Shiina、Hashimoto Yusaku、Morise Shu、Zeng Xiangsunze、Nose Akinao
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2023.09.05.555126

    • Open Access
  • [Presentation] Transient suppression of tonically active neurons gates motor output in Drosophila larval crawling2024

    • Author(s)
      Date Takahisa、Liu Yingtao、Yamaguchi Akihiro、Rui Wu、Paul McNulty、Marc Gershow、Maarten Zwart、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Organizer
      Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference 3
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of a novel interneuron that regulates forward wave propagation in Drosophila larvae2024

    • Author(s)
      Seki Takaki、Kohsaka Hiroshi、Nose Akinao
    • Organizer
      Asia Pacific Drosophila Neurobiology Conference 3
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A tonically active neuron implicated in the maintenance of muscle relaxation in Drosophila larvae2023

    • Author(s)
      Date Takahisa、Liu Yingtao、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Organizer
      Neurobiology of Drosophila 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Emergence of oscillatory motor activities in developing Drosophila embryos2023

    • Author(s)
      Zeng XiangSunZe、Komanome Yuko、Seki Takaki、Kazama Hokuto、Nose Akinao
    • Organizer
      The 56th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Two perpendicular stripe-wise structures in the neuropil involved in generation of Drosophila larval crawling behaviors2023

    • Author(s)
      Fukumasu Kazushi、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Organizer
      第46 回日本神経科学大会
  • [Presentation] Revealing behavior-specific neuronal populations in Drosophila larvae with a photoconvertible calcium sensor2023

    • Author(s)
      Date Takahisa、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Organizer
      第46 回日本神経科学大会
  • [Presentation] Mechanisms of neural circuit reorganization that enable coordinated movement2023

    • Author(s)
      Seki Takaki、Komanome Yuko、 Zeng XiangSunZe、Kohsaka Hiroshi、Nose Akinao
    • Organizer
      第46 回日本神経科学大会
  • [Presentation] Spatiotemporal structure of synapse population activity in the motor circuits for crawling2023

    • Author(s)
      Fukumasu Kazushi、Nose Akinao、Kohsaka Hiroshi
    • Organizer
      第75回日本細胞生物学会大会
    • Invited
  • [Remarks] 能瀬研究室

    • URL

      http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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