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速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路の小型魚類を用いた解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06897
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46010:神経科学一般関連
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究

研究代表者

木村 有希子  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (70581122)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードゼブラフィッシュ / 遊泳運動 / 移動運動 / 神経回路
研究開始時の研究の概要

脊椎動物の移動運動では速度変化にともない、ウマの常歩、襲歩のように運動パターンが変化することがある。異なる速度の異なる運動パターンは、特定の速度で特定の脊髄ニューロンが選択的に活動して作られると考えられるが、その具体的なメカニズムは明らかでない。本研究では、ゼブラフィッシュ幼魚を材料に、特定の運動パターン生成に関わる脊髄ニューロンが速度依存的発火パターンを示す機構を解明するために、そのニューロンが様々な速度の運動で脊髄および後脳のニューロンから受ける入力を調べる。本研究によって、速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路を明らかにする。

研究成果の概要

速度依存的に変化する運動を制御する脊髄神経回路の動作原理の解明を目的に、実験操作が容易なゼブラフィッシュ仔魚を用いて、速度特異的な運動生成に関わる複数種の脊髄ニューロンが様々な速度の運動で受ける入力を調べた。その結果、速度依存的なニューロン活動パターンの変化制御には、速度依存的な興奮性入力と抑制性入力の変化が重要であるが、入力変化パターンとその調節機構は細胞の種類毎に異なることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、速度依存的な運動を制御する脊髄神経回路の理解を進展させたことである。ゼブラフィッシュ仔魚の小型で単純な神経回路を遺伝学的解析と電気生理学的解析を組み合わせて解析することで、哺乳類など大型の脊椎動物では容易ではない解析を行えた。また社会的意義として、本研究による脊髄の運動系神経回路の動作原理の解明は、脊椎・脊髄疾患の理解や治療法の開発に将来的につながる可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件)

  • [雑誌論文] Long descending commissural V0v neurons ensure coordinated swimming movements along the body axis in larval zebrafish2022

    • 著者名/発表者名
      Kawano Kohei、Kato Kagayaki、Sugioka Takumi、Kimura Yukiko、Tanimoto Masashi、Higashijima Shin-ichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 4348-4348

    • DOI

      10.1038/s41598-022-08283-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Central Vestibular Tuning Arises from Patterned Convergence of Otolith Afferents2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Zhikai、Kimura Yukiko、Higashijima Shin-ichi、Hildebrand David G.C.、Morgan Joshua L.、Bagnall Martha W.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 108 号: 4 ページ: 748-762.e4

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2020.08.019

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuronal Circuits That Control Rhythmic Pectoral Fin Movements in Zebrafish2020

    • 著者名/発表者名
      Uemura Yuto、Kato Kagayaki、Kawakami Koichi、Kimura Yukiko、Oda Yoichi、Higashijima Shin-ichi
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 40 号: 35 ページ: 6678-6690

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1484-20.2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Diversity of Glycinergic Commissural Inhibitory Neurons in Larval Zebrafish2020

    • 著者名/発表者名
      Satou Chie、Sugioka Takumi、Uemura Yuto、Shimazaki Takashi、Zmarz Pawel、Kimura Yukiko、Higashijima Shin-ichi
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 30 号: 9 ページ: 3036-3050

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.02.015

    • 関連する報告書
      2019 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] Regulation of locomotor speed and selection of active sets of neurons by V1 neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Yukiko、Higashijima Shin-ichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 2268-2268

    • DOI

      10.1038/s41467-019-09871-x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spinal V2b neurons reveal a role for ipsilateral inhibition in speed control2019

    • 著者名/発表者名
      Callahan Rebecca A、Roberts Richard、Sengupta Mohini、Kimura Yukiko、Higashijima Shin-ichi、Bagnall Martha W
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.47837

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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