2022 Fiscal Year Research-status Report
A pair of 5-HT neurons responsible for emotional contagion in Drosophila
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21K18238
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
齊藤 実 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 副所長 (50261839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒見 坦 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 研究員 (30009633)
鈴木 力憲 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 研究員 (80836172)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 情動伝染 / ショウジョウバエ / セロトニン作動性神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究から、ショウジョウバエも集団では翅を目安として、他者の熱逃避行動の観察から自身の熱逃避行動を亢進させる情動伝染が起こること（個別での熱逃避行動より、集団での熱逃避行動の方が逃避スコアが高い）、この集団効果に特定の神経細胞クラスター（PMPDクラスター）内のセロトニン（5-HT）作動性神経細胞（PMPD-5-HT神経細胞）が関与していること、PMPD-5-HT神経細胞はFan-shaped body (FB)の6層と楕円体のR3層に軸索を投射していることなどが分かった。さらに情動伝染は羽化後３日間の社会生活経験を通して発達し、拘束ストレスにより消失することなども分かった。
本年度は、先ず情動伝染に関与する5-HTシグナルを同定するため行動薬理学的実験を行い、5-HT2B受容体が関与する結果を得た。さらにPMPD-5-HT神経細胞が軸索を投射するFBの５層で5-HT2B受容体をノックダウンすると、情動伝染による熱逃避効果の集団効果が消失することを見出した。一方楕円体のR3で5-HT2B受容体をノックダウンしても集団効果に影響はなかった。PMPD-5-HT神経細胞の活性動態を調べたところ、熱刺激を受けたときだけでなく、他者の熱逃避行動を観たときも活性化されることが示唆された。次にPMPD-5-HT神経細胞を熱遺伝学的手法により活性化させたところ、個別での熱逃避行動が亢進し、集団での熱逃避行動と変わらない逃避スコアとなった。さらに拘束ストレスを受けたハエでも集団効果が回復しただけでなく、個別での熱逃避行動が亢進し、集団での熱逃避行動と変わらない逃避スコアとなった。これらの結果から、PMPD-5-HT神経細胞に視覚情報（他者の熱逃避行動の観察）と体性感覚情報（熱刺激の受容）が入力統合することで、熱逃避行動を制御するFBの熱刺激感受性を高めることで情動伝染を表出することが伺えた。
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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
コロナで当初計画に遅延があったが、掛け合わせによる系統作製の効率化や解析系の改善などにより予定通りに進捗できた
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまで熱刺激を嫌悪刺激として情動伝染による逃避行動の集団効果を観てきた。これを一般化するため、他の嫌悪刺激でも同様の情動伝染による逃避行動の集団効果が観られるかを検証する。具体的には電気ショックを嫌悪刺激として、視覚情報に依存したショック逃避行動にも集団効果（情動伝染）が起こるかを調べる。次にストレスが与える影響をより広く検証するため、新たに饑餓ストレスによっても情動伝染が消失するのかを検証する。これまでPMPD-5-HT神経細胞の神経活動痕跡はリン酸化ERKに対する抗体を用いて調べてきた。しかしこの方法では神経細胞特異的なシグナルの検出が難しい。そこでより細胞特異性を高めて神経活動の痕跡を調べるため、新たに遺伝しコード型の神経活動マーカーを用いてPMPD-5-HT神経細胞の活動痕跡を調べる。これを確立した上で、情動伝染が消失するストレス負荷（饑餓ストレスを予定）や、個別飼育により、視覚情報と嫌悪刺激によって活性化されたPMPD-5-HT神経細胞の活動がどのように変容するかを明らかにする。脊椎動物ではオレキシンが種を越えて情動伝染の発現に必要なことが提唱されているが、ショウジョウバエではオレキシン、オレキシン関連ペプチド、オレキシン受容体いずれも発現の報告は無い。本当にオレキシン・オレキシン様シグナルがハエには無いのかを検証する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により必要なショウジョウバエ変異系統の入手や作製、実験に必要な解析機器の製作依頼、出張などが困難となったため。さらに研究協力者の日程が合わず実験ができないなどの事態も起きた。こうしたことから物品費、旅費、謝金、その他などに残額が生じた。残額を使用することで、入手できなかった変異系統の獲得を進める。また熱嫌悪刺激に対する情動伝染だけでなく、電気ショック刺激に対する情動伝染の解析を行うための解析装置を開発するとともに、研究会や学会などに積極的に参加することで遅れていた情報収集を亢進させる。
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