聴感覚細胞の自律的な周波数特性の実現機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17K19450
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 上川内 あづさ 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)
• 研究分担者: 河野 崇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90447350)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
• キーワード: 聴覚 / 周波数特性 / ショウジョウバエ / 応答性制御 / 聴感覚細胞 / 感覚情報処理 / 神経科学 / 周波数 / チューニング / 電気的チューニング

研究成果の概要

ショウジョウバエの聴感覚細胞群は主に、異なる周波数特性を持つ２種類の集団から構成される。この周波数特性を生じさせるメカニズムを検討した。まずカルシウム依存性カリウムチャネルが、ショウジョウバエの聴感覚細胞群で発現することを見出した。また、ショウジョウバエ が示す求愛歌に対する応答性に、カルシウム依存性カリウムチャネルの相互作用因子が関与する可能性を示した。さらに、聴感覚細胞は、３種類の変位応答性細胞のどれかとペアになって、scolopidium内部に存在することを発見した。また、聴感覚細胞は脳からの神経伝達物質を介した調節により、その応答性が制御されることを示唆した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究計画では、ショウジョウバエの聴感覚細胞群が示す周波数特性の多様性が生み出される仕組みの解明を目指した。分子遺伝学を用いて、ショウジョウバエの聴感覚細胞が発現する分子や聴覚器内部での分布を解析し、カルシウム依存性カリウムチャネルの発現や、脳由来の制御機構の存在など、、ショウジョウバエの聴覚器が持つ新たな特性を見出した。以上の解析から、ショウジョウバエという、哺乳類聴覚系と異なる構造を持つ動物の聴覚系が持つ、周波数弁別機構の理解に貢献する結果が得られた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Puerto Rico/University of Vermont(米国)
• [雑誌論文] Molecular and neural mechanisms regulating sexual motivation of virgin female Drosophila (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Hiroshi、Kamikouchi Azusa
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: Apr 10. 号: 10 ページ: 4805-4819
  • DOI: 10.1007/s00018-021-03820-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct subpopulations of mechanosensory chordotonal organ neurons elicit grooming of the fruit fly antennae (2020)
  • 著者名/発表者名: Hampel Stefanie、Eichler Katharina、Yamada Daichi、Bock Davi D、Kamikouchi Azusa、Seeds Andrew M
  • 雑誌名: eLife 巻: 9
  • DOI: 10.7554/elife.59976
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Feedforward Circuit Regulates Action Selection of Pre-mating Courtship Behavior in Female Drosophila. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ishimoto,Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: Current biology 巻: 30 号: 3 ページ: 396-407
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.11.065
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wiring patterns from auditory sensory neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hyunsoo Kim,Mihoko Horigome,Yuki Ishikawa,Feng Li,J Scott Lauritzen,Gwyneth Card,Davi D Bock,Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: The Journal of comparative neurology 巻: 24877 号: 12 ページ: 1-31
  • DOI: 10.1002/cne.24877
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 総説 わずかなリズムの違いを聞き分ける脳のしくみ (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada D,Kamikouchi A
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 71 号: 6 ページ: 599-609
  • DOI: 10.11477/mf.1416201322
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • 年月日: 2019-06-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereotyped Combination of Hearing and Wind/Gravity-sensing Neurons in the Johnston窶冱 Organ of Drosophila. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa,Mao Fujiwara,Junlin Wong,Akari Ura,Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 10 ページ: 1552-1552
  • DOI: 10.3389/fphys.2019.01552
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] STEFTR: A Hybrid Versatile Method for State Estimation and Feature Extraction From the Trajectory of Animal Behavior. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki SJ,Ohara K,Ito K,Kokubun N,Kitanishi T,Takaichi D,Yamada Y,Ikejiri Y,Hiramatsu F,Fujita K,Tanimoto Y,Yamazoe-Umemoto A,Hashimoto K,Sato K,Yoda K,Takahashi A,Ishikawa Y,Kamikouchi A,Hiryu S,Maekawa T,Kimura KD
  • 雑誌名: Frontiers in neuroscience 巻: 13 ページ: 626-626
  • DOI: 10.3389/fnins.2019.00626
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Softness sensing and learning in Drosophila. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kudow N, Kamikouchi A. & Tanimura T.
  • 雑誌名: Journal of Experiemental Biology 巻: 222 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1242/jeb.196329
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Single Male Auditory Response Test to Quantify Auditory Behavioral Responses in Drosophila melanogaster (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa, Natsuki Okamoto, Yusuke Yoneyama, Naoki Maeda, Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: Journal of Neurogenetics 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 64-74
  • DOI: 10.1080/01677063.2019.1611805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessing Experience-dependent Tuning of Song Preference in Fruit Flies (Drosophila melanogaster) (2018)
  • 著者名/発表者名: Li Xiaodong、Ishimoto Hiroshi、Kamikouchi Azusa
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 8 号: 14
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.2932
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] GABAergic local interneurons shape female fruit fly response to mating songs (2018)
  • 著者名/発表者名: Daichi Yamada, Hiroshi Ishimoto, Xiaodong Li, Tsunehiko Kohashi, Yuki Ishikawa, Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 印刷中 号: 18 ページ: 4329-4347
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3644-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Auditory experience controls the maturation of song discrimination and sexual response in Drosophila (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiaodong Li, Hiroshi Ishimoto, Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.34348
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anatomic and physiologic heterogeneity of subgroup-A auditory sensory neurons in fruit flies (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa, Natsuki Okamoto, Mizuki Nakamura, Hyunsoo Kim, Azusa Kamikouchi
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 11 ページ: 46-46
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] How does the female fly evaluate the courtship song from a male fly?~Innate and experience-dependent mechanisms for song evaluation in Drosophila~ (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: The 23rd annual meeting of the Korean Society for Brain and Neural Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Song exposure modifies the chase strategy of the courting male fly (D. melanogaster) (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa KAMIKOUCHI, Yuki ISHIKAWA, Takuya MAEKAWA, Daisuke TAKAICHI
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会 第42回山形大会
• [学会発表] GABAergic system tunes the response to the courtship song in fruit flies. (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Decoding acoustic communication in flies and mosquitoes (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: International webinar on Arthropod sensory organs
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Distinct sensory stimuli modify the chase strategy of the courting male fly (D. melanogaster) (2020)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] Serotonergic neurons modulate the temporal dynamics of the auditory response behavior induced by a courtship song in the fruit fly (2019)
  • 著者名/発表者名: Nao Morimoto, Ryosuke F. Takeuchi, Ayano Ishida, Azusa Kamikouchi, Fumitaka Osakada
  • 学会等名: Neuro 2019
• [学会発表] Evolution of neural circuit for chemical communication in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishikawa,Naoki Maeda,Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: Neuro 2019
• [学会発表] Neural mechanism for evaluating love songs in fruit flies (2019)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 17th International Meeting on Invertebrate Sound and Vibration
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 性フェロモン選好性の進化的逆転をもたらす神経基盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川由希、前田直希、上川内あづさ
  • 学会等名: 日本進化学会第21回大会
• [学会発表] Presynaptic regulation of auditory sensory neurons in fruit flies (2019)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 第12回分子高次機能研究会
• [学会発表] ショウジョウバエの歌受容を調節する抑制性神経伝達 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 第92回日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Combination of sensory stimuli modifies the following strategy of the courting male fly (D. melanogaster) (2019)
  • 著者名/発表者名: 高市大輔、石川由希、上川内あづさ
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会 第41回東京大会
• [学会発表] Search for auditory neurons that shape song selectivity in two Drosophila species (2019)
  • 著者名/発表者名: 大橋拓朗、石川由希、粟崎健、上川内あづさ
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会 第41回東京大会
• [学会発表] Neural mechanism underlying acoustic communication in fruit flies (2019)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 6th Annual Meeting of the Society for Bioacoustics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural mechanism of fruit flies to detect the courtship song (2019)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 5th Tokyo Vector Encounter
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organization of the auditory system in fruit flies (2018)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: The International Congress of Neuroethology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Auditory experience controls the maturation of song discrimination in fruit flies (2018)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] Auditory sensory neurons that interact with the escape and courtship circuit in flies (2018)
  • 著者名/発表者名: Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: The 12th Japanese Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 音経験に応じて成熟するショウジョウバエの「歌受容システム」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 聴覚システムの構造と機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 昆虫脳コネクトーム研究の最前
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエ聴覚系の神経解剖学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 第１２３回日本解剖学会総会・日本学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] Experience-dependent tuning of the auditory behavior in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Li Xiaodong, Azusa Kamikouchi
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Dorosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 求愛歌受容を担うショウジョウバエの聴覚システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: 第89回日本遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] Early auditory experience shapes the auditory response in fruit flies (Drosophila melanogaster)  (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiaodong Li, Hiroshi Ishimoto, Azusa Kamikouchi,
  • 学会等名: 日本比較生理生化学会第39回大会
• [学会発表] Auditory neural circuits in the fly brain (2017)
  • 著者名/発表者名: 上川内あづさ
  • 学会等名: From sender to receiver: physics and sensory ecology of hearing in insects and vertebrates
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 遺伝子から解き明かす脳の不思議な世界 (2018)
  • 著者名/発表者名: 2.上川内あづさ、石川由希
  • 総ページ数: 520
  • 出版者: 一式出版
  • ISBN: 9784909383051
• [備考] ハエだって聞きなれた歌が好き♪ ～ヒトの言語学習のメカニズム解明につながる可能性も～
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20180320_sci_1.pdf
• [備考] わずかなリズムの違いを聞き分ける脳のしくみを発見♪
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/files/topics/180417_Kamikouchi.pdf