2012 Fiscal Year Annual Research Report
遺伝学的技術を用いたホヤ幼生の光感覚入力から行動出力に至る神経回路の機能解析
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24687008
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
堀江 健生 筑波大学, 生命環境系, 助教 (10455925)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ホヤ / 神経回路 / 光受容細胞 / 行動 / 光遺伝学 |
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| Research Abstract |
尾索動物ホヤの幼生の中枢神経系は脊椎動物と多くの共通点を備えているにもかかわらず、わずか100個程度という非常に少数のニューロンから構成されている。また、ホヤ幼生の中枢神経系は光制御型チャネル/ポンプを利用することにより簡単に操作することが可能である。本研究はシンプルかつ操作可能であるホヤ幼生の中枢神経系をモデルとして、光感覚入力から行動出力に至るまでの神経回路について、その全貌を細胞レベル、遺伝子レベルで解明することを目的としている。
ホヤ幼生は明刺激では停止し、暗刺激で遊泳行動を開始する。光受容細胞で受容された光感覚入力がどのようにして行動を出力するのかを明らかにするために、光受容細胞で蛍光タンパク質および経シナプストレーサーWGAを発現させ、光受容細胞を起点とする神経回路のトレース実験を行った。その結果、光感覚入力から行動出力に至るまでの神経回路は、(1)光受容細胞、(2)光受容細胞からの入力をうける2次ニューロン、(3)2次ニューロンからの入力を受け筋肉を駆動させる運動神経回路によって構築されることが明らかになった。これらの結果から視細胞で受容された光信号は脳内の2次ニューロンに伝えられ、さらに運動神経回路に投射され、幼生のリズミカルな遊泳行動を制御している中枢パターン発生器を駆動することが明らかとなった。光受容細胞、運動神経回路については、その特性(興奮性か抑制性か)、軸索の投射部位、神経終末部位は明らかとなっているが、光受容細胞からの入力を受ける2次ニューロンについてはまだ不明である。現在、また、光受容細胞からの入力を受ける2次ニューロンについて解析を行っている。Ca2+センサータンパク質GCaMPを用いたCaイメージングにより、遊泳運動中の個体において神経回路の活動イメージングを行うことが出来る実験系の構築を行った。今後、この実験系を用いて、光受容細胞を起点とする神経回路の活動イメージングを行う予定である。
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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
H24年度は光受容細胞を起点とする神経回路の組織学的な解析と活動イメージングを行った。光受容細胞を起点とする神経回路については、当初の目標通り、その全貌をほぼ明らかにすることが出来た。神経回路の活動イメージングについても、実験系が構築することが出来たため、計測することが出来るようになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通りに研究が進行しているので、このままの方針で研究を遂行する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
直接経費次年度使用額は研究補助員の3月分の給与が4月17日に入金されるために生じたものであり、4月17日に予算を消化済みである。
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