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同一の神経回路網が相異なる運動出力を生み出すネットワーク機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07042
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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

高坂 洋史  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (20431900)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード運動回路 / 神経回路 / コネクトミクス / 運動制御 / ショウジョウバエ / 遺伝学 / オプトジェネティクス / 介在神経細胞 / 軸性伝播
研究成果の概要

動物は、多様な運動パターンで動くことができます。本研究では、ショウジョウバエ幼虫の運動をモデルとして用いて、一つの神経回路が多様な運動パターンを生み出すしくみを調べました。その結果、前進運動に関わるIfb-Fwdと、後進運動に関わるIfb-Bwdという新しい介在神経細胞を発見しました。この発見により、中枢神経回路の中に、異なる運動を担う別々の回路が組み込まれていることが明らかになりました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動物は、多様な運動パターンで動くことができます。例えば、ヒトは前歩きと後ろ歩きができます。しかし、ヒトには一つの中枢神経系しかありません。一つの神経回路がどのようにして異なる運動パターンを生み出すのか、その仕組みは不明でした。本研究では、ショウジョウバエを実験モデルとして用いて、運動に関わる神経回路を詳しく調べました。その結果、異なる運動を生み出すために、それぞれの運動専用の神経細胞があることを発見しました。このことから、神経回路の中には、異なる運動パターンを生み出すためにそれぞれの専用回路が組み込まれていることが明らかになりました。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] HHMI Janelia Research Campus/Columbia University/University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of St. Andrews/University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Janelia research campus/University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of St. Andrews/University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] HHMI Janelia research campus(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Regulation of forward and backward locomotion through intersegmental feedback circuits in Drosophila larvae2019

    • 著者名/発表者名
      Kohsaka Hiroshi、Zwart Maarten F.、Fushiki Akira、Fetter Richard D.、Truman James W.、Cardona Albert、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10695-y

    • 関連する報告書
      2019 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] System level analysis of motor-related neural activities in larval Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Yoon Youngteak、Park Jeonghyuk、Taniguchi Atsushi、Kohsaka Hiroshi、Nakae Ken、Nonaka Shigenori、Ishii Shin、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Journal of Neurogenetics

      巻: 33 号: 3 ページ: 179-189

    • DOI

      10.1080/01677063.2019.1605365

    • 関連する報告書
      2019 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] Data-driven analysis of motor activity implicates 5-HT2A neurons in backward locomotion of larval Drosophila2018

    • 著者名/発表者名
      Park Jeonghyuk、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Kohsaka Hiroshi、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28680-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ショウジョウバエ幼虫を動かす神経回路機構2018

    • 著者名/発表者名
      高坂洋史
    • 雑誌名

      比較生理生化学

      巻: 35(2) ページ: 93-99

    • NAID

      130007435530

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-driven analysis of motor activity implicated 5-ht2a neurons in backward locomotion of larval Drosophila.2018

    • 著者名/発表者名
      Park, J., Kondo, S., Tanimoto, H., Kohsaka, H., Nose, A.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 257568

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Divergent Connectivity of Homologous Command-like Neurons Mediates Segment-Specific Touch Responses in Drosophila2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A neuromechanical model for forward locomotion of Drosophila larvae.2019

    • 著者名/発表者名
      Sun X., Nose A. and Kohsaka H.
    • 学会等名
      東大-浙江大合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of forward and backward locomotion through intersegmental feedback circuits in Drosophila larvae.2019

    • 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
      The 26th European Drosophila research conference EDRC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic modules underlying multiple motor patterns in Drosophila CNS revealed by populational synapse imaging.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukumasu K., Nose A. and Kohsaka H.
    • 学会等名
      第42 回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural activities related to axial locomotion in the terminal segments of Drosophila larval CNS2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Liu, A. Nose and H. Kohsaka
    • 学会等名
      2019 ASIA-PACIFIC DROSOPHILA NEUROBIOLOGY CONFERENCE
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of populational synapse activity in Drosophila nervous system revealed dynamic modules underlying multiple behaviors2019

    • 著者名/発表者名
      K. Fukumasu, A. Nose and H. Kohsaka
    • 学会等名
      SNSS2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A modular structure in premotor circuits for bidirectional axial locomotion2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kohsaka, M.F. Zwart, A. Fushiki, R.D. Fetter, J.W. Truman, A. Cardona, and A. Nose
    • 学会等名
      Behavioral neurogenetics of Drosophila larva
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Motor circuits in Drosophila larvae2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kohsaka
    • 学会等名
      Developmental Neurobiology Course 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of spontaneous neural activity patterns in the fly embryos2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kohsaka, R.K. Chhetri, W.C. Lemon, P.J. Keller and A. Nose
    • 学会等名
      The Joint Research Area Meeting Scientific Research on Innovative Areas. “Artificial Intelligence and Brain Science ”and“ Adaptive Circuit Shift ”
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of neural network by machine learning aided Gal4 line screening and neural activity visualization in the terminal segments of Drosophila larval CNS2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Liu, A. Nose and H. Kohsaka
    • 学会等名
      第41 回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動神経回路発達における神経活動遷移のCa2+ イメージングによる解析2018

    • 著者名/発表者名
      戸松一貴、能瀬聡直、高坂洋史
    • 学会等名
      第41 回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Divergent connectivity of homologous command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila2017

    • 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
      Cold Spring Harbor Laboratry, USA
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ca imaging and electrophysiological recording from Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Kohsaka, H.
    • 学会等名
      Developmental Neurobiology Course 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Divergent connectivity of command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila larvae2017

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Identication and imaging of interneurons related to the motor control of Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Kohsaka, H., Xiangsunze, Z., Kawasaki, T. and Nose A.
    • 学会等名
      新学術領域研究「適応回路シフト」第5回領域班会議
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Identication 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A segment-specific sensorimotor pathway mediates touch-triggered backward escape response in Drosophila larvae2017

    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 前に行ったり、後ろに行ったり:1つの神経回路が異なる動きを効率よく生み出すしくみ

    • URL

      http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry747/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 「臨機応変」を配線する:動物の行動選択を担う神経回路メカニズムの解明

    • URL

      http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry618/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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