2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study on neural circuits generating adaptive motor outputs
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26430004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高坂 洋史 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (20431900)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 神経回路 / 運動制御 / ショウジョウバエ / オプトジェネティクス / コネクトミクス / ゲノミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の運動速度は、動物の行動の中で重要なパラメータの１つである。本研究では、ショウジョウバエ幼虫の運動をモデル系として、運動速度を制御する介在神経細胞を同定し、速度が生み出される回路機構を解明を行なった。ショウジョウバエ幼虫は、ぜん動運動と呼ばれる定型的な運動を示す。幼虫は体節構造をなし、ぜん動運動において各体節は尾端の体節から順に収縮する。適切な時間差を持って隣り合う体節が収縮することによって、運動速度が制御されている。このような、回路を伝わる活動伝播は、哺乳類にもみられる普遍的な神経回路のダイナミクスパターンであり、神経回路の動作を理解する上で重要な研究テーマである。
遺伝学的手法により介在神経細胞の探索を行なった結果、速度制御に関与する神経細胞の同定に成功し、PMSIsと名付けた。詳細な解析により、この細胞は、運動神経細胞を抑制することで、運動神経細胞の活動する時間幅を調整し、運動速度を制御していることが明らかになった。この発見は、運動速度の回路機構を理解する上で重要な知見となった。
神経回路がどのように運動速度を制御するのかをより深く明らかにするために、コネクトミクスと呼ばれる手法を用いて、PMSIsの活動を制御する上流の神経細胞の探索を行なった。その結果、prePMSI1とprePMSI2という介在神経細胞を新たに同定した。興味深いことに、これらの介在神経細胞の活動には、方向特異性があった。prePMSI1は前進運動時に活動するのに対し、prePMSI2は後退運動時に活動する。これらの知見は、適切な運動出力を生み出す神経回路機構の一端を明らかにするものとなった。
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[Presentation] Circuit mechanisms that regulate motor pattern in larval Drosophila.2016
Author(s)
Nose, A., Kohsaka, H., Yoon, Y., Takagi, S., Hiramoto, A., Ohura, S. and Niki, S
Organizer
Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva, HHMI Janelia Research Campus
Place of Presentation
HHMI Janelia Research Campus, USA
Year and Date
2016-10-23 – 2016-10-26
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Local feedback on axial propagation in Drosophila larval locomotor circuits.2016
Author(s)
Kohsaka, H., Zwart, M. F., Fushiki, A., Fetter, R. D., Cardona, A., Truman, J. W. and Nose, A.
Organizer
Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva, HHMI Janelia Research Campus
Place of Presentation
HHMI Janelia Research Campus, USA
Year and Date
2016-10-23 – 2016-10-26
Int'l Joint Research / Invited
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