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ショウジョウバエの匂い記憶情報処理の時空間ダイナミズムの解明

計画研究

研究領域多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
研究課題/領域番号 25115008
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

多羽田 哲也  東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (10183865)

研究分担者 江島 亜樹  東京大学, 農学生命科学研究科, 特任講師 (00548571)
山崎 大介  東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (80588377)
廣井 誠  東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (80597831)
阿部 崇志  東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (70756824)
村上 智史  東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (10463902)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
115,830千円 (直接経費: 89,100千円、間接経費: 26,730千円)
2017年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2016年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2015年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2014年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2013年度: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)
キーワードショウジョウバエ / 報酬記憶 / 罰記憶 / 相互抑制 / キノコ体 / 扁桃体 / ドーパミン / 忘却 / キノコ体KCs / CRE-p / CRE-n / ドーパミン作動性神経 / 記憶 / Caイメージング / CREB / 匂い記憶 / MBON-γ1pedc / DANs / 求愛抑制効果 / オスフェロモン / 記憶痕跡 / 記憶の素過程
研究成果の概要

ショウジョウバエの匂い報酬学習と罰学習において、それぞれの記憶のステージ(獲得、保持、想起)を通してValence(報酬と罰)特異的に機能し、相互抑制する3次および4次の嗅覚神経系を同定した。また記憶獲得時にドーパミン神経を抑制することによってS/Nを向上させる神経回路機能を見出した。さらにKCsに特異的に蓄積する小分子 GTPase、 RGK1はRac1依存の忘却を抑制することによって記憶レベルを維持していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はMBsの内在神経自体が報酬と罰の価値情報(valence)をコードしていることを明らかにした。最近、マウスの扁桃体(MBsと機能的に相同と思われる)に正と負のvalenceを担う2種の神経系が相互抑制していることが報告され、この機構は進化上保存された根源的なものであることが示唆される。また、Rac1依存的な忘却の機構も哺乳類で報告されていることから本研究で明らかにされたRGK1と相同の分子機構が進化上保存されている可能性がある。今後も本実験系は1神経細胞レベルで記憶の基本的な機構の解明に寄与することが期待される。

報告書

(6件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Two Parallel Pathways Assign Opposing Odor Valences during Drosophila Memory Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Daisuke、Hiroi Makoto、Abe Takashi、Shimizu Kazumichi、Minami-Ohtsubo Maki、Maeyama Yuko、Horiuchi Junjiro、Tabata Tetsuya
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 22 号: 9 ページ: 2346-2358

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.02.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] DISCO Interacting Protein 2 regulates axonal bifurcation and guidance of Drosophila mushroom body neurons.2017

    • 著者名/発表者名
      Nitta Y, Yamazaki D, Sugie A, Hiroi M, Tabata T
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: Jan15, 421 号: 2 ページ: 233-244

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2016.11.015

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Suppression of a single pair of mushroom body output neurons in Drosophila triggers aversive associations2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Ueoka, Makoto Hiroi, Takashi Abe and Tetsuya Tabata
    • 雑誌名

      FEBS Open Bio

      巻: 7 号: 4 ページ: 562-576

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12203

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two components of aversive memory in Drosophila, anesthesia-sensitive and anesthesia-resistant memory, require distinct domains within the Rgk1 small GTPase2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Maki Minami-Ohtsubo, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, Tetsuya Tabata
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 印刷中 号: 22 ページ: 5496-5510

    • DOI

      10.1523/jneurosci.3648-16.2017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modification of male courtship motivation by olfactory habituation via the GABAA receptor in Drosophila melanogaster.2015

    • 著者名/発表者名
      Tachibana, S., Touhara, K. and Ejima, A.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 号: 8 ページ: e0135186-e0135186

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0135186

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The NAV2 homolog Sickie regulates F-actin-mediated axonal growth in Drosophila mushroom body neurons via the non-canonical Rac-Cofilin pathway2014

    • 著者名/発表者名
      Abe, T., Yamazaki, D., Murakami, S., Hiroi, M., Nitta, Y., Maeyama, Y., and Tabata T.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 141 号: 24 ページ: 4716-4728

    • DOI

      10.1242/dev.113308

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Glial dysfunction causes age-related memory impairment in Drosophila.2014

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki D, Horiuchi J, Ueno K, Ueno T, Saeki S, Matsuno M, Naganos S, Miyashita T, Hirano Y, Nishikawa H, Taoka M, Yamauchi Y, Isobe T, Honda Y, Kodama T, Masuda T, Saitoe M
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 84 号: 4 ページ: 753-763

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2014.09.039

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Principal component analysis of odor coding at the level of third-order olfactory neurons in Drosophila.2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroi M, Ohkura M, Nakai J, Matsuda N, Hashimoto K, Inoue K, Fiala A, *Tabata T
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 18 号: 12 ページ: 1070-1081

    • DOI

      10.1111/gtc.12094

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ショウジョウバエの嗅覚記憶形成における罰情報経路と報酬情報経路の協働性2018

    • 著者名/発表者名
      山崎 大介、廣井 誠、阿部 崇志 、清水 一道 、多羽田 哲也
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Population of Projection Neurons that Inhibits the Lateral Horn but Excites the Antennal Lobe in Drosophila.2018

    • 著者名/発表者名
      清水 一道
    • 学会等名
      AChemS
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Olfactory valence in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      第10回分子高次機能研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ嗅覚連合記憶における価値情報の維持機構2017

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Functional imaging of the extrinsic neurons of the mushroom body in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      廣井誠
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第39回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Two parallel pathways assinging opposite odor valences in Drosophila olfactory memory.2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yamazaki, Makoto Hiroi, Takashi Abe, Yuko Maeyama, Maki M Ohtsubo, Tetsuya Tabata
    • 学会等名
      Structure and Function of the Insect Mushroom Body
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bidirectional switch of disihibition for di erentiating positive and negative associations.2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yamazaki, Makoto Hiroi, Maki M Ohtsubo, Yuko Maeyama, Tetsuya Tabata
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] olfactory aversive memory, gene expression, smallGTPase2016

    • 著者名/発表者名
      村上智史
    • 学会等名
      第9回分子高次機能研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Plastic control of pheromone sensitivity and male reproductive performance2016

    • 著者名/発表者名
      江島亜樹、東原和成
    • 学会等名
      XXV International Congress of Entomology 「Molecular basis of insect learning and behavior」
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ~可塑性を生み出す情報統合機構~背景依存的・経験依存的なショウジョウバエ求愛行動制御機構2016

    • 著者名/発表者名
      江島亜樹
    • 学会等名
      比較動物学と現象数理学から考える「海の霊長類」の知の表現法
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 記憶形成による匂い情報への価値変化を規定する双方向回路の同定2015

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      包括脳ネットワーク冬のシンポジウム
    • 発表場所
      一橋講堂学術センター(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] rgk1, a small GTPase of REM family, regulates olfactory memory maintenance possibly by counteracting Rac-dependent forgetting process.2015

    • 著者名/発表者名
      村上智史
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 記憶形成による匂い情報への価値変化を規定する双方向回路の同定2015

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸国際展示場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 報酬記憶と罰記憶を切り替える双方向性脱抑制スイッチ2015

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      第8回分子高次機能研究会
    • 発表場所
      KKRホテル金沢(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ嗅覚連合学習における3次及び4次神経の細胞集団応答解析2015

    • 著者名/発表者名
      廣井誠、多羽田哲也
    • 学会等名
      第3回ケモビ研究会
    • 発表場所
      古賀温泉(神奈川県箱根町)
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Functional imaging of the third-order olfactory neurons Kenyon cells in the mushroom body of Drosophila.2015

    • 著者名/発表者名
      廣井誠
    • 学会等名
      第13回国際シンポジウム「嗅覚味覚の分子神経機構」
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-11-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modification of Male Courtship Motivation by Olfactory Habituation via the GABAA Receptor in Drosophila2015

    • 著者名/発表者名
      江島亜樹、橘真一郎、東原和成
    • 学会等名
      Neurobiology of Drosophila 2015
    • 発表場所
      New York(U.S.A.)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエの匂い馴化:性フェロモン受容の可塑的制御機構2015

    • 著者名/発表者名
      江島亜樹、橘真一郎、東原和成
    • 学会等名
      日本味と匂学会第49回大会
    • 発表場所
      じゅうろくプラザ(岐阜県岐阜市)
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Functional imaging of the third-order olfactory neurons Kenyon cells in the mushroom body of Drosophila.2015

    • 著者名/発表者名
      廣井誠、多羽田哲也
    • 学会等名
      14th European Symposium for Insect Taste and Olfaction (ESITO)
    • 発表場所
      Cagliari(Italy)
    • 年月日
      2015-09-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエのキノコ体軸索部における匂い情報受容の定量的解析2015

    • 著者名/発表者名
      廣井誠、多羽田哲也
    • 学会等名
      記憶のメカニズムを理解するー数理解析からのアプローチ」シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学中島董一郎記念ホール(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] CREBレポーター陽性・陰性細胞の記憶における役割2015

    • 著者名/発表者名
      山崎大介
    • 学会等名
      第38回日本神経科学会大会
    • 発表場所
      神戸国際展示場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエ3次嗅覚神経の機能イメージング -- 嗅覚コードと嗅覚記憶をめぐって2015

    • 著者名/発表者名
      多羽田哲也、阿部崇、上岡雄太郎、廣井誠
    • 学会等名
      第38回日本神経科学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The NAV2 homolog Sickie regulates F-actin-mediated axonal growth in Drosophila mushroom body neurons via the non-canonical Rac-Cofilin pathway.2015

    • 著者名/発表者名
      阿部崇志、山崎大介、村上智史、廣井誠、新田陽平、前山有子、多羽田哲也
    • 学会等名
      2015 Annual Drosophila Research Conference.
    • 発表場所
      シカゴ(アメリカ)
    • 年月日
      2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエの目から:モデル動物の比較行動学2014

    • 著者名/発表者名
      江島亜樹
    • 学会等名
      日本動物行動学会第33回大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2014-11-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ライバルは気にしない:嗅覚系フェロモン馴化と求愛意欲2014

    • 著者名/発表者名
      橘真一郎、東原和成、江島亜樹
    • 学会等名
      日本動物行動学会第33回大会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2014-11-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plastic control of olfactory pheromone coding for decent courtship decision in Drosophila.2014

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichiro Tachibana, Kazushige Touhara, Aki Ejima
    • 学会等名
      Cold Spring Harbar Asia meeting, Neurobiology: Diverse Species and Conserved
    • 発表場所
      蘇州(中国)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A mushroom-body-specific small GTPase Rgk1 regulates the anesthesia-resistant component of Dorosophila olfactory memory.2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Maki Minami, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, Tetsuya Tabata.
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] キイロショウジョウバエ嗅覚記憶中枢における匂い応答のライブイメージング解析2014

    • 著者名/発表者名
      廣井誠、多羽田哲也
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CREBレポーターを用いたショウジョウバエ嗅覚記憶に関わる神経の解析2014

    • 著者名/発表者名
      上岡雄太郎、山崎大介、市之瀬敏晴、大坪真樹、廣井誠、多羽田哲也
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sickie, a human MAP Nav2 homolog, facilitates F-actin-mediated axonal growth in Drosophila MB neurons by relaying non-canonical Rac signaling to the Cofilin pathway.2014

    • 著者名/発表者名
      阿部崇志、山崎大介、村上智史、廣井誠、新田陽平、前山有子、多羽田哲也
    • 学会等名
      第11回日本ショウジョウバエ研究会
    • 発表場所
      金沢歌劇座(石川県金沢市)
    • 年月日
      2014-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Genetic dissection of the mushroom bodies by CREB reporter flies that causes unique phenotypes in aversive olfactory memory.2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yamazaki, Makoto Hiroi, Maki Ohtsubo-minami, Tetsuya Tabata.
    • 学会等名
      79th CSHL Symposium
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor Laboratory(アメリカ)
    • 年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「ショウジョウバエの匂い馴化:性フェロモン受容の可塑的制御機構」2014

    • 著者名/発表者名
      Aki Ejima
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      高知大学(高知県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] The requirement of a mushroom-body-specific RGK family protein in Drosophila olfactory memory retention2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Maki Minami, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, Tetsuya Tabata
    • 学会等名
      平成25年度『包括型脳科学研究推進支援ネットワーク』 夏のワークショップ
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「揮発性メスフェロモン成分の同定」2013

    • 著者名/発表者名
      Aki Ejima
    • 学会等名
      第六回分子高次機能研究会
    • 発表場所
      軽井沢ホテル1130(群馬県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] The requirement of a mushroom-body-specific RGK family protein in Drosophila olfactory memory retention2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Murakami, Maki Minami, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, Tetsuya Tabata
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Principal component analysis of odor coding at the level of third order olfactory neurons in Drosophila2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroi M, Ohkura M, Nakai J, Masuda N, Hashimoto K, Inoue K, Fiala A, Tabata T
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Functional analyses of CREB reporter-positive mushroom body neurons in middle- and long-term memory in Drosophila.2013

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yamazaki
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 多羽田哲也研究室ホームページ

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/fly/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 多羽田哲也研究室ホームページ

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/fly/htmls/index.htm

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 多羽田哲也研究室

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/fly/htmls/index.htm

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-07-10   更新日: 2020-03-30  

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