恐怖条件付けにおける小脳の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 18K06333
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44050:動物生理化学、生理学および行動学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 清水 貴史 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50324760)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 小脳 / 恐怖条件付 / 神経回路 / ゼブラフィッシュ / 社会性行動 / 回避学習 / 神経発生 / 顆粒細胞 / 恐怖応答 / 条件付け / 恐怖 / 学習

研究成果の概要

本研究では、ゼブラフィッシュをモデル動物として小脳神経回路の恐怖条件づけにおける役割の解明を試みた。ゼブラフィッシュ成魚は電気ショックなどの恐怖を伴う刺激（無条件刺激）とライトの点灯などの無害な刺激（条件刺激）を繰り返し与えると両者の関連を学習し、条件刺激のみで逃避行動(能動的回避学習)をとる。小脳神経回路を阻害した魚においてこの学習が著しく低下していたことから、自由遊泳下の恐怖条件付けに小脳が重要な働きをしていることが明らかとなった。また、小脳神経回路阻害魚において社会性行動に異常が観察された。以上のことから、小脳は恐怖条件付け、回避学習や社会性行動に関与していることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ゼブラフィッシュを用いて小脳神経回路が恐怖条件付けや回避学習に関与していることを明らかとした。自由遊泳下では恐怖応答に関与する連合学習に小脳神経回路が重要な役割を果たしていると考えられた。さらにセブらフィッシュにおいても社会性行動に小脳神経回路が関与しており、社会性行動の神経基盤は魚類から哺乳類に到るまで保存されている可能性が示唆された。また、これらの結果は自閉症などの神経疾患の原因解明に有効であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of cerebellar neural circuits in active avoidance conditioning in zebrafish. (2021)
  • 著者名/発表者名: Koyama W, Hosomi R, Matsuda K, Kawakami K, Hibi M, Shimizu T.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] ゼブラフィッシュ小脳神経回路の発生と機能 (2021)
  • 著者名/発表者名: 清水貴史、日比正彦
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 72 ページ: 3-8
• [雑誌論文] Gsx2 is required for specification of neurons in the inferior olivary nuclei from Ptf1a-expressing neural progenitors in zebrafish. (2020)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakgami M, Asakawa K, Sumiyama K, Kawakami K, Shimizu T, Hibi M.
  • 雑誌名: Development 巻: 147
  • DOI: 10.1242/dev.190603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of Reelin in cell positioning in the cerebellum and the cerebellum-like structure in zebrafish. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nimura T, Itoh T, Hagio H, Hayashi T, Di Donato V, Takeuchi M, Itoh T, Inoguchi F, Sato Y, Yamamoto N, Katsuyama Y, Del Bene F, Shimizu T, Hibi M.
  • 雑誌名: Dev Biol. 巻: 455 号: 2 ページ: 393-408
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2019.07.010
  • NAID: 120006808762
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing of Afferent Connections in the Zebrafish Cerebellum Using Recombinant Rabies Virus (2019)
  • 著者名/発表者名: Dohaku Ryuji、Yamaguchi Masahiro、Yamamoto Naoyuki、Shimizu Takashi、Osakada Fumitaka、Hibi Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 13 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fncir.2019.00030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Investigations of effectivity of novel optogenetic tools controlling intracellular second messengers in neurons and the heart muscle (2020)
  • 著者名/発表者名: Hagio, H., Koyama, W., Hosaka, S., Narantsatsral, J., Matsuda, K., Shimizu, T., Koyanagi, M., Hosohima, S., Tsunoda, S.P., Terakita, A, Kandori, H, Hibi, M.r
  • 学会等名: 26th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
• [学会発表] Molecular mechanisms that control differentiation of Purkinje cells in zebrafish (2020)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Yura, S., Nakanishi, A., Uehara, M., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: 26th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
• [学会発表] Role of cerebellar neural circuitry in active avoidance conditioning in zebrafish (2020)
  • 著者名/発表者名: Koyama, W., Hosomi, R., Matsuda, K., Kawakami, K., Hibi, M., Shimizu, T.
  • 学会等名: 26th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
• [学会発表] 細胞内二次メッセンジャーの光操作開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 清水 貴史、萩尾 華子、Janchiv Narantsatsral、松田 光司、小柳 光正、寺北 明久、細島 頌子、角田 聡、神取 秀樹、日比 正彦
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 能動的回避学習におけるゼブラフィッシュの小脳の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小山 航, 細見 椋, 松田 光司, 川上 浩一, 日比 正彦, 清水 貴史
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Cfdp1 regulates cell cycle and differentiation of granule cells in the zebrafish cerebellum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Inoue S, Xiaodoing Sun, Hibi M.
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学会大会
• [学会発表] Roles of transcription regulators Foxp1b/Foxp4 and Skor1b/Skor2 in differentiation of Purkinje cells in zebrafish cerebellum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yura S, Itoh T, Shimizu T, Hibi M.
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学会大会
• [学会発表] Molecular mechanisms for differentiation of the inferior olivary nucleus neurons in zebrafish. (2019)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakagami M, Shimizu T, Hibi M.
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学会大会
• [学会発表] Generation of novel optogenetic tools controlling intracellular second messengers in neurons. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hagio H, Matsuda K, Shimizu T, Nagata T, Koyanagi M, Terakita A, Hibi M.
  • 学会等名: 第25回小型魚類研究会
• [学会発表] Optogenetic manipulation of zebrafish neural circuits toward understanding higher order function of the cerebellum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Matsuda K, Hibi M.
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Transcriptional regulators controlling formation of the cerebellar neural circuits. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Itoh T, Yura S, Matsuda K, Shimizu T.
  • 学会等名: 5th Imaging Structure and Function in the Zebrafish Brain Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of axonal transport of Reelin in the layer and the neural circuit formation of the cerebellum and the optic tectum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Nimura T, Itoh T, Hayashi T, Takeuchi M, Di Donata V, Del Bene F, Shimizu T.
  • 学会等名: 13th International Zebrafish Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The cerebellar neural circuits differentially regulate freezing and active avoidance responses in the classical fear conditioning. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda K, Yoshida M, Hosomi R, Tanabe H, Kawakami K, Hibi M, Shimizu T.
  • 学会等名: 13th International Zebrafish Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of cerebellar neural circuits in active avoidance conditioning and classical fear conditioning in zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda K, Yoshida M, Hosomi R, Tanabe H, Kawakami K, Hibi M, Shimizu T
  • 学会等名: 第24回小型魚類研究会
• [図書] ゼブラフィッシュ実験ガイド 第１７章実験に必要な手続き (2020)
  • 著者名/発表者名: 日比正彦、清水貴史、橋本寿史、井原邦夫
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254171730
• [備考] Gsx2はPtf1a陽性神経前駆細胞から下オリーブ核ニューロンへの運命決定に必要である
  • URL: https://www.bio.nagoya-u.ac.jp/paper/2020-36/08.html
• [備考] 名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻動物器官機能学グループ ホームページ
  • URL: http://bbc.agr.nagoya-u.ac.jp/~junkei/new/index.html
• [備考]
  • URL: http://bbc.agr.nagoya-u.ac.jp/~junkei/new/index.html