コネクトミクスと光遺伝学による運動回路の機能解剖

• 研究課題/領域番号: 15H04255
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 能瀬 聡直 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: コネクトミクス / 光遺伝学 / ショウジョウバエ / 運動回路 / カルシウムイメージング / オプトジェネティクス

研究成果の概要

ショウジョウバエ幼虫のぜん動運動は体の前後に沿って後から前へと筋肉が順番に収縮することで起こる。本研究で私達はコネクトミクスと光遺伝学を用い、この系ではたらく興奮性の前運動介在神経細胞群、CLIsを同定した。このニューロンは各神経節に存在し、ぜん動運動が起こる際に、後方から前方へと順番に活動する。CLIsはコリン作動性ニューロンのマーカーであるChATを発現し、運動神経が発火する直前に活動していた。さらに、CLIsを局所的に活性化すると対応する筋肉の収縮が誘導された。これらの結果はCLIsが幼虫の移動運動において体の前後に沿って運動神経細胞を直接活性化していることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Divergent Connectivity of Homologous Command-like Neurons Mediates Segment-Specific Touch Responses in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Takagi Suguru、Cocanougher Benjamin Thomas、Niki Sawako、Miyamoto Dohjin、Kohsaka Hiroshi、Kazama Hokto、Fetter Richard Doty、Truman James William、Zlatic Marta、Cardona Albert、Nose Akinao
  • 雑誌名: Neuron 巻: 96 号: 6 ページ: 1373-1387.e6
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.10.030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 光によるショウジョウバエ中枢回路の機能解剖 (2017)
  • 著者名/発表者名: 能瀬聡直、高坂洋史、伏木彬
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 68(5) ページ: 478-479
• [雑誌論文] Gap junction-mediated signaling from motor neurons regulates motor generation in the central circuits of larval Drosophila. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga T, Kohsaka H, *Nose A.
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: Feb 22;37(8) 号: 8 ページ: 2045-2060
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1453-16.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neural circuits underlying fly larval locomotion. (2017)
  • 著者名/発表者名: *Kohsaka H., Guertin P.A., Nose A.
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Design 巻: 23 ページ: 1-12
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of excitatory premotor interneurons which regulate local muscle contraction during Drosophila larval locomotion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa E, Truman JW, *Nose A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 30806-30806
  • DOI: 10.1038/srep30806
  • 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] A circuit mechanism for the propagation of waves of muscle contraction in Drosophila (2016)
  • 著者名/発表者名: Fushiki A, Zwart MF, Kohsaka H, Fetter RD, Cardona A, Nose A.
  • 雑誌名: Elife 巻: 5 pii ページ: 13253-13253
  • DOI: 10.7554/elife.13253
  • 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] Identication of Inhibitory Pre- motor Interneurons Activated at a Late Phase in a Motor Cycle during Drosophila Larval Locomotion. (2015)
  • 著者名/発表者名: Itakura Y, Kohsaka H, Ohyama T, Zlatic M, Pulver SR, Nose A.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 9 ページ: e0136660-e0136660
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136660
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Circuit mechanisms of action selection in Drosophila larvae, Systems biology of the brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Akinao Nose
  • 学会等名: “Reconstructing the connectome of the fruit fly larva” : CUSO Staromics PhD-program Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optophysiological and connectome analyses of the neural circuits regulating escape behaviors in Drosophila larvae (2017)
  • 著者名/発表者名: Akinao Nose
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第39回福岡大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Divergent connectivity of homologous command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose.
  • 学会等名: CSHLMeeting "Neurobiology of Drosophila"
  • 国際学会
• [学会発表] Divergent connectivity of command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila larvae (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木 優, Benjamin Cocanougher, 二木 佐和子, 宮本 道人, 高坂 洋史, 風間 北斗, Richard Fetter, James Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, 能瀬 聡直
  • 学会等名: 第17回 東京大学生命科学シンポジウム
• [学会発表] Bidirectional feedback circuits regulate propagation of motor activity in opposite directions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohsaka, H., Zwart, M.F., Fushiki, A., Fetter, R. D., Truman, J. W., Cardona, A. and Nose, A.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Identification of interneurons that regulate backward locomotion during light-avoidance behavior in Drosophila larvae. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoya Ohura, Hiroshi Kohsaka, Akinao Nose
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] A segment-specific sensorimotor pathway mediates touch-triggered backward escape response in Drosophila larvae (2017)
  • 著者名/発表者名: Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Identification of neuronal circuitry that regulate backward escape behavior in Drosophila larvae (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsuki Hiramoto, Julius Jonaitis, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Richard Fetter, Albert Cardona, Stefan Pulver, Akinao Nose.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] ショウジョウバエ幼虫の光逃避行動において後退運動を制御する介在神経細胞の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoya Ohura, Hiroshi Kohsaka, Akinao Nose
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ショウジョウバエ近縁種における幼虫行動特性の比較解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾悠司、能瀬聡直、高坂洋史
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会
• [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会
• [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
  • 学会等名: Behavioral adaptation and functional recovery from pathological states
• [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
• [学会発表] Genomic and connectomics analysis of the motor circuits in larval Drosophila (2016)
  • 著者名/発表者名: Nose, A.
  • 学会等名: NSF Workshop: Comparative Principles of Brain Architecture and Functions
  • 発表場所: Marriott Marquis San Diego Marina(USA, San Diego)
  • 年月日: 2016-11-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Circuit mechanisms that regulate motor pattern in larval Drosophila. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nose, A., Kohsaka, H., Yoon, Y., Takagi, S., Hiramoto, A., Ohura, S. and Niki, S.
  • 学会等名: Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva
  • 発表場所: Janelia Farm Research Campus(USA, Ashburn)
  • 年月日: 2016-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Search for cholinergic interneurons that regulate larval locomotion in Drosophila. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, E., Truman, J,W,, Nose, A.
  • 学会等名: 第7回光操作研究会国際シンポジウム「神経回路と神経修飾」
  • 発表場所: 東京医科歯科大学 鈴木章夫記念講堂
  • 年月日: 2015-12-04
  • 国際学会
• [備考] 能瀬・高坂研究室
  • URL: http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 能瀬研究室
  • URL: http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/