Neural mechanism of sensory integration and decision-making in higher brain centers

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J40065
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 木矢 星歌 金沢大学, 理工研究域生命理工学系, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2021-07-01 – 2025-03-31
• Keywords: 神経科学 / 即初期遺伝子 / 初期応答遺伝子 / 昆虫 / 性行動 / Hr38 / Stripe

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、ショウジョウバエの性行動をモデルとして、感覚情報を統合し行動を決定する脳高次中枢神経機構を明らかにする事である。これまでに、雄の脳のaSP2と呼ばれる神経細胞群の活動が求愛の持続と交尾遂行に必要であることを見出した。
1.aSP2から放出され下流神経の活動を制御する神経伝達物質の特定　aSP2がどの神経伝達物質によって神経回路の活動を制御するのかを調べるため、神経伝達物質トランスポーターや合成酵素をaSP2神経特異的にRNAiでノックダウンし、雄の性行動への影響を調べた。その結果、アセチルコリントランスポーターをノックダウンした雄では、aSP2の活動を抑制した雄と同様に交尾の成功率が低下した。このことから、aSP2からはアセチルコリンが放出されることで、下流神経の活動が変化し性行動が制御されると考えられる。
2.人為的に活性化可能なイオンチャネルを利用したイメージングの準備　aSP2の神経回路における役割を明らかにするためには、aSP2神経活動時の接続先神経の活動を調べることが重要である。そこでaSP2神経に、人為的に活性化できるイオンチャネルP2X2（細胞外のATPとの結合により活性化可能）を発現するハエを作出した。
3．初期応答遺伝子stripeを用いた神経活動ラベル法についての論文投稿　初期応答遺伝子stripe（哺乳類のEGR1ホモログ）を用いた新たな神経活動ラベル法について論文を執筆し、投稿した（筆頭責任著者：現在リバイズ中）。本論文中では、aSP2が雄の性行動によって活動しラベルされることを再度確認した。さらに、2つの異なる時間帯に活動した神経細胞を、同じ個体内でそれぞれ別の色でラベルする手法を開発し報告した（内在性Stripeの抗体による免疫染色と、Stripeの発現活性を利用したGFPラベルを組み合わせることで実現）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していたaSP2神経の機能解析に一定の進展があった。また、Hr38とは異なる初期応答遺伝子stripeを利用した神経ラベル法について論文の投稿を行い、発表の見通しを得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度には、aSP2神経に人為的に活性化可能なP2X2（細胞外のATPとの結合により活性化可能）を発現するハエを作出した。このハエには同時に、P1神経（aSP2の接続先と考えられる）を含む神経群にカルシウムインジケーターjGCaMP7cを発現させている。令和5年度にはこのハエを用いて、aSP2神経を人為的に活性化させた際のP1神経の活動をカルシウムイメージングにより解析する予定である。また、stripeを利用した新規神経活動ラベル法を報告した論文について、再投稿を行いアクセプトを目指す。