| Project/Area Number |
23K23929
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| Project/Area Number (Other) |
22H02666 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
東島 眞一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 教授 (80270479)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | ゼブラフィッシュ / 姿勢制御 / 前庭感覚 / 神経回路 / 脳幹・脊髄 / ゼブラフィシュ / 神経 / 前庭 / イメージング / 筋肉 / 回転顕微鏡 |
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| Outline of Research at the Start |
脊椎動物は、前庭器官が感知した重力の情報に基づいて、体幹や四肢の筋肉を制御し姿勢制御を行う。しかし、長い研究の歴史に関わらず、前庭情報が中枢内でどのように処理されて、最終的に姿勢制御を担う脊髄内運動ニューロンの活動が制御されているかについての回路の詳細は不明である。この研究が困難であったのは、傾き刺激を与えつつ神経細胞の活動をモニターすることが著しく困難であったことが主な要因である。本研究では、ゼブラフィッシュ幼魚を用い上述の困難を克服する。特定の細胞種のラベリング、対物レンズ回転式顕微鏡によるカルシウムイメージング、細胞種選択的破壊法と行動解析を駆使し、姿勢制御の神経回路網の全貌を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究で、ゼブラフィッシュ幼魚のロール方向の姿勢制御において、傾斜姿勢からの立て直しに胴体の屈曲が重要であることを示している。そして、力学的な観点から、胴体の屈曲は浮き袋の相対的位置を横方向へ移動させ、これにより重心と浮力中心を横方向にずらすことで姿勢を立て直す方向への力のモーメントを生じさせ、魚は姿勢を立て直している、というモデルを打ち立てることに成功している。本年度は、この姿勢制御機構がゼブラフィッシュ成魚、そして系統が異なる複数の魚種（いずれも成魚）においても存在するか否か調べた。その結果、ゼブラフィッシュ、テトラ、グッピー、メダカにおいて、傾斜刺激に応じて体軸を屈曲させる挙動が観察された。また、ゼブラフィッシュ成魚において浮き袋の気体を除去すると、傾き刺激に対応する体軸の屈曲は起こるが、姿勢を立て直すことが困難になっていることが明らかとなった。したがって、本研究において、体軸の屈曲を用いた姿勢回復はゼブラフィッシュ仔魚に限定された挙動ではなく、成魚にも存在する姿勢制御機構であることが明らかとなった。
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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
本研究により、、胴体屈曲による微細な姿勢制御機構は、ゼブラフィッシュ幼魚に限られたものではなく、多くの魚種で用いられている機構であることが初めて明らかになった。この成果は魚の生理学を理解する上で非常に重要な知見である。今後、この運動を司る神経回路が明らかにされることが期待され、そうなれば、哺乳類における微細な姿勢制御に関わる神経回路のより詳細な解明に役立つことが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、今回見いだした胴体の屈曲運動を司る神経回路の解明を行う。
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