2015 Fiscal Year Research-status Report
異感覚種における刺激方向情報を搬送する細胞集団のコーディング精度による予測
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26440176
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小川 宏人 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70301463)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 神経回路 / コーディング / 方向選択性 / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度の実験で，コオロギ前胸神経節からの上行性神経ユニットに気流刺激と音刺激の両方に応答するものが存在することがわかった。そこで本年度は，細胞内電位記録法によって，これらのmulti-modal neuronを前胸神経節内で探索した。その結果，すでに聴覚性投射ニューロンとして同定されているAN1と局所介在ニューロンであるOmega neuronがそれぞれmulti-modalな応答を示すことがわかった。これらの気流応答は前肢の鼓膜器官を接着剤で固定しても変化せず，また尾葉神経束を電気刺激すると一定潜時で活動電位を発生したことから，最終腹部神経節から上行する投射ニューロンから入力を受けていることが示唆された。
また，気流感覚系の上行性介在ニューロン群のin vivo 大規模カルシウムイメージングのための実験系を立ち上げた。腹側縦連合にカルシウム感受性蛍光色素(Oregon Green BAPTA-1, dextran-conjugated)を注入後，エレクトロポレーションで神経軸索内にカルシウムプローブを取り込ませることにより，最終腹部神経節内に上行性介在ニューロンの細胞体を選択的にラベルすることに成功した。さらに，腹側縦連合を電気刺激して上行性ニューロンを逆行的に興奮させたところ，細胞体でカルシウム濃度が上昇すること，その振幅が電気刺激パルス数に応じて増大することを確認できた。以上の結果は，本手法によって得られたカルシウムシグナルが神経活動に依存し，その振幅を気流刺激方向のデコーディングに用いることができることを示している。
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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
気流感覚系では研究計画通り，多細胞カルシウムイメージング法により方向情報を搬送する上行性ニューロンの細胞構成が解明できる道筋がついた。現在気流刺激による応答の計測を行っており，今後刺激強度を変化させたときの方向情報コーディングに関与するニューロン集団を推定したい。聴覚系ではmultimodal neuronのいくつかを同定できたが，デコーディングに必要な多細胞の神経活動記録はできていない。しかし，本年度後半に哺乳類のユニットレコーディングで用いられているテトロード電極の作成法を習得し，多チャンネル記録装置の準備が完了したので，同一細胞の神経活動を多チャンネルで記録することにより，平成26年度に問題となったユニット分離の信頼性を向上させることができると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は，気流感覚系については，現在進めている上行性介在ニューロン群の多細胞カルシウムイメージングをさらに進める。刺激に対するカルシウム応答の方向選択性データを26年度に用いたデコーディング法を用いて解析することにより，方向情報をコーディングしている細胞集団を構成する個々のニューロンを同定する。さらに様々な速度の気流刺激を用いることにより，刺激強度によって方向情報のコーディング精度が変化するか，またコーディングしている細胞集団の構成が変わるのかを調べる。
聴覚系の上行性ニューロンについては，テトロード電極を用いて多細胞神経活動記録を行い，デコーディング解析を行う。また，気流刺激と聴覚刺激を与えた時の応答から，方向情報コーディングを行っているニューロン群がmultimodalかどうか，さらにこれらのニューロンによるコーディング精度が，気流刺激と聴覚刺激を同時に与えた場合にどのように変化するのかを調べる。
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| Causes of Carryover |
博士課程に進学した学生が学振特別研究員となり，消耗品費の一部をそちらの研究費から支出できたこと，また国際会議での発表を予定していた大学院生が発表を取りやめたため，旅費が少額で済んだことにより，差額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰り越し分を合わせて，イメージング実験および組織学実験のための試薬類の購入と光学機器の整備，および昨年度発表しなかった大学院生の国際会議発表のための旅費に使用する予定である。
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