ショウジョウバエ音識別システムのトポロジー構造と情報処理ダイナミクスの包括解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25710001
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 上川内 あづさ 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00525264)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 神経活動記録

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、本申請者が独自に実験モデルとして基盤整備を行ったショウジョウバエ聴覚系を用いた研究を発展させ、脳において同種交信音の識別を可能にする神経基盤を解明することを目的としている。そのためには、聴覚神経細胞の体系的な同定に加えて、神経回路における聴覚情報処理システムを構成する、個々の細胞の応答特性を解明する必要がある。そのため本研究計画では、カルシウムイメージング法と電気生理学的手法の２種類の方法を検討し、聴覚神経細胞の応答特性を体系的に解明することとした。
当該年度において、まずはカルシウムイメージング法を確立するため、Light Engine Spectraという装置を用いた解析を試みた。しかし脳内部のカルシム応答を解析するには光量が不足している、という問題点が明らかになったため、電気生理学的手法を用いた解析をまずは進めることにした。まず、解析システムの選定を行い、実験条件の最適化を行った。その結果、音刺激に応じた聴覚神経細胞の応答を記録する実験系の構築に成功した。また、カルシウムイメージング法も併用して研究計画を進めるため、新たな機種選定を行い、脳内部のカルシウム応答を可視化することができる実験系の構築にも成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画においては、平成２６年度以降に、カルシウムイメージング法などを用いた聴覚神経細胞の体系的な応答解析を計画していた。今回、そのための実験系の構築を進め、最適な実験条件を設定することができた。これを利用して、次年度以降は、体系的な応答特性の解析を進めることが可能となった。また、どちらの方法においても、目的の細胞だけを遺伝的に標識することで、目的細胞を視覚的に「単離」することが必要となる。これを行うためのショウジョウバエ系統のスクリーニングも順調に進んでおり、次年度から応答性の解析は解析できることとなった。以上のような状況を鑑みると、本研究計画は、現在までおおむね順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、これまでに確立したカルシウムイメージング法と電気生理学的手法の２種類の方法を併用して、これまでに本研究計画にて網羅的に同定した聴覚神経細胞の応答特性の解析を進める。どちらの方法においても、目的の細胞だけを遺伝的に標識することで、目的細胞を視覚的に「単離」することが必要となる。そのためにはまず、個々の聴覚神経細胞を選択的に標識するようなショウジョウバエGAL4系統群の同定を進める必要がある。これに関しては、本研究計画の中でこれまでに行ってきた聴覚神経細胞の解剖学的な解析研究の過程で、それぞれの聴覚神経細胞を選択的に標識するGAL4系統群はある程度は同定済みであり、今後はこれらを用いた解析を進める予定である。具体的には、電気生理学的手法により解析をする場合には、目的の神経細胞に緑色蛍光タンパク質などのマーカーを発現させることで、解析対象を可視化する。また、カルシウムイメージングを行う際には、カルシウム応答性分子を特異的に目的細胞に発現させることで、目的細胞のみの応答性を可視化する。このような解析を順次行うことで、聴覚情報処理を担う個々の細胞の応答特性を体系的に解明し、それらの組み合わせとしての情報処理様式を理解する。

Causes of Carryover

カルシウムイメージング法や電気生理学的手法による解析のための試薬や刺激装置について、次年度使用額を用いて整備することとなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

カルシウムイメージング法や電気生理学的手法による解析のための試薬や刺激装置を整備する。