逃避行動の時間枠を生み出す神経基盤の解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20J22063
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中溝 真未 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2024-03-31
• Keywords: 神経基盤 / 行動 / 抑制 / ショウジョウバエ / 侵害受容

Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、１. 回転抑制ニューロンの機能を明らかにした。また、２. 回転運動を停止する分子メカニズムの解明を進めた。さらに、３. 回転運動と他の行動との関わりを解明するための突破口を見つけた。
１. 回転抑制ニューロンにおけるGABAの合成酵素をノックダウンした結果、回転運動の停止が遅延し、さらに、侵害刺激に対する感受性が上昇した。これは、回転抑制ニューロンを機能阻害した時と、同様の効果であった。したがって、回転抑制ニューロンがGABAを放出することで、能動的に回転運動を停止することが示唆された。
２.上記の結果から、回転抑制ニューロンによる侵害受容ニューロンの抑制はGABAを介することがわかった。また、RNAi法および光遺伝学を用いて、侵害受容ニューロンにおけるGABA受容体遺伝子を機能阻害した際の、回転運動への影響を検討すると、回転運動の停止が遅延し、さらに、侵害刺激に対する感受性が上昇することが昨年までのデータから明らかであった。そこで、カルシウムイメージング法を用いて、さらに検討した。その結果、侵害受容ニューロンにおけるGABA受容体遺伝子を機能阻害すると、侵害受容ニューロンのカルシウムのピークが増加した。したがって、回転抑制ニューロンが、侵害受容ニューロンにおけるGABA受容体を介して、回転運動を能動的に停止するモデルが示唆された。
３. これまでは回転運動を停止するための神経基盤や分子基盤に着目し、解明してきた。しかし、今後の展望として、回転運動と他の行動との関わりを考察するデータが得られ、行動と他の行動の調整に対する知見を提供できる予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画どおり、神経細胞のカルシウムイメージング法や光遺伝学による操作法を確立し、回転抑制ニ
ューロンの含まれる「回転停止回路」を中心にして、回転運動を停止するまでの時間枠を規定する分子メカニズムを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

今後は、回転運動を能動的に停止するモデルを用いて、回転運動と他の行動との関わりを明らかにする。これにより、自然界における逃避行動に対する回転抑制ニューロンの生理学的意義に迫る。