光遺伝学による神経回路と行動の解析

• 研究課題/領域番号: 24247001
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 森 郁恵 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90219999)
• 連携研究者: 塚田 祐基 名古屋大学, 大学院理学研究科, 助教 (80580000) ; 中野 俊詩 名古屋大学, 大学院理学研究科, 助教 (60608529)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円); 2014年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2013年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2012年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
• キーワード: 感覚神経細胞 / 記憶・学習 / 温度走性 / Cエレガンス / 神経回路

研究成果の概要

線虫の温度に対する学習行動をモデル実験系とし、新しい光遺伝学ツールの導入と評価を行うことで、これまで解析が難しかった、行動中の神経回路における活動動態とそれによる行動制御メカニズムの一端を明らかにした。特に、線虫の特性を活かして厳密な行動実験を実現する実験系を構築し、神経活動や行動を同時計測している最中に光遺伝学の利点を活用することで、神経活動を制御した。これらの解析により、AFD感覚神経細胞における感覚シグナルと行動の関係や、AIYおよびRIA介在神経細胞で観測される確率的な神経活動の機能解明を進めた。

研究成果

• [雑誌論文] The Importance of cGMP Signaling in Sensory Cilia for Body Size Regulation in Caenorhabditis elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Hino, T., Miyamoto, R., Inada, H., Mori, I., Koga, M., Miyahara, K., Ohshima, Y., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Genetics 巻: 201 号: 4 ページ: 1497-1510
  • DOI: 10.1534/genetics.115.177543
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-Cell memory regulates a neural circuit for sensory behavior. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Nakano,S., Amano, M., Tsuboi, D., Nishioka, T., Ikeda, S., Yokoyama, G., Kaibuchi, K., Mori,I.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 14 号: 1 ページ: 11-21
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.11.064
  • NAID: 120007001027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstruction of spatial thermal gradient encoded in thermosensory neuron AFD in Caenorhabditis elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Yamao, M., Honda, N., Shimowada, T., Ohnishi, N., Kuhara, A., Ishii, S., Mori, I.
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 36 号: 9 ページ: 2571-2581
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2837-15.2016
  • NAID: 120006360790
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optically Detected Magnetic Resonance of Nanodiamonds In Vivo; Implementation of Selective Imaging and Fast Sampling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, Y., Mori, S., Igarashi, R., Sugi, T., Yokota, H., Ikeda, K., Sumiya, H., Mori, I, Tochio, H., *Harada, Y. and Shirakawa, M.
  • 雑誌名: J Nanosci Nanotechnol. 巻: 15 号: 2 ページ: 1014-1021
  • DOI: 10.1166/jnn.2015.9739
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular biology of thermosensory transduction in C. elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I. and Mori, I.
  • 雑誌名: Curr Opin Neurobiol. 巻: 34 ページ: 117-124
  • DOI: 10.1016/j.conb.2015.03.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A glial K+/Cl－ cotransporter modifies temperature-evoked dynamics in Caenorhabditis elegans sensory neurons. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, A., Nakano, S., Suzuki, T., Ihara, K., Higashiyama, T., Mori, I.
  • 雑誌名: Genes Brain Behav. 巻: 15 号: 4 ページ: 429-440
  • DOI: 10.1111/gbb.12260
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Japanese studies on neural circuits and behavior of Caenorhabditis elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasakura, H., Tsukada, Y., Takagi, S. & Mori, I.
  • 雑誌名: Front. Neural Circuits 巻: 7 ページ: 187-187
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00187
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線虫C. elegansにおけるモノアミンによる神経制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笹倉寛之、森郁恵
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 64 ページ: 354-359
  • 査読あり
• [雑誌論文] dnc-1/dynactin 1 knockdown disrupts transport of autophagosomes and induces motor neuron degeneration (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikenaka K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 2 ページ: e54511-e54511
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0054511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Behavioral plasticity, learning, and memory in C. elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasakura H, Mori I.
  • 雑誌名: Curr Opin Neurobiol. 巻: 23 号: 1 ページ: 92-99
  • DOI: 10.1016/j.conb.2012.09.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human myo-inositol monophosphatase 2 rescues the nematode thermotaxis mutant ttx-7 more efficiently than IMPA1: functional and evolutionary considerations of the two mammalian myo-inositol monophosphatase genes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, T., Tanizawa, Y., Watanabe, A., Nakamura, T., Ohba, H., Hirata, H., Kaneda, C., Iwayama, Y., Arimoto, T., Watanabe, K., Mori, I., Yoshikawa, T.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 124 号: 5 ページ: 685-694
  • DOI: 10.1111/jnc.12112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time background-free selective imaging of fluorescent nanodiamond in vivn (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Igarashi, Yohsake Yoshinari, Riroaki Yokoia, Takuma Sugi, Fuminori Sugihara, Kazuhiro Ikeda, Hiroshi Sumiya, Shigenori Tsuji, Ikme Mori, Hidehito Tochio, Yoshie Rarada, Masahiro Shirakawa.
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 12 号: 11 ページ: 5726-5732
  • DOI: 10.1021/nl302979d
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線虫を用いたオプトジェネティクス研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基、森郁恵
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 30 ページ: 2590-2591
• [雑誌論文] Synaptic Polarity Depends on Phosphatidylinositol Signaling Regulated by Myo-inositol Monophosphatase in Caenorhabditis elegans (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimata, T., Tanizawa, Y., Can, Y., Ikeda, S., Kuhara, A., Mori, I.
  • 雑誌名: Genetics 巻: (印刷中)(未定) 号: 2 ページ: 509-521
  • DOI: 10.1534/genetics.111.137844
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel and conserved protein AHO-3 is required for thermotactic plasticity associated with feeding states in Caenorhabditis elegans. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishio, N., Mohri-Shiomi, A., Nishida, Y., Hiramatsu, N., Kodama-Namba, E., Kimura, K.D., Kuhara, A., and Mori, I.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 号: 5 ページ: 365-386
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01594.x
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular, cellular, and circuit mechanisms underlying learning, memory and decision making (2016)
  • 著者名/発表者名: 森 郁恵
  • 学会等名: 新学術領域研究「神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築」終了国際シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学小柴ホール, 東京都
  • 年月日: 2016-02-11
  • 国際学会
• [学会発表] 線虫C.elegansをモデル系としたイネキシンの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚本聡美, 延命大士, 西尾奈々, 笹倉寛之, 赤坂茉莉, 森 郁恵
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • 発表場所: 神戸国際会議場および神戸国際展示場, 神戸市
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 線虫温度走性における情報コードの再構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基, 本田直樹, 山尾将隆, 石井 信, 森 郁恵
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場および神戸国際展示場, 神戸市
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 線虫C.elegansにおける記憶の更新に関する分子および神経回路の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木一郎, 井原邦夫, 森 郁恵
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場および神戸国際展示場, 神戸市
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 感覚情報の時間統合を担う分子神経基盤 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野俊詩, Giles C. Andrew, 鈴木孝征, 佐野文菜, 東山哲也, 森 郁恵
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場および神戸国際展示場, 神戸市
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] The C. elegans MAST Kinase Acts through Stomatin to Regulate Thermotaxis Behavior. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakano S, A. C. Giles, Ikeda M, Suzuki T, Sano A, Higashiyama T, Mori I.
  • 学会等名: C.elegans 20th International Meeting2015
  • 発表場所: University of California, LA, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal memory and behavioral regulation revealed by calcium imaging of the cultured neurons and neural circuits. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Nakano S, Amano M, Tsuboi D, Nishioka T, Ikeda S, Yokoyama G, Kaibuchi K, Mori I.
  • 学会等名: C.elegans 20th International Meeting2015
  • 発表場所: University of California, LA, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] INX-4/Innexin in AFD sensory neurons is required to regulate thermotaxis behavior in C. elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto S, Emmei T, Nishio N, Sasakura H, Akasaka M, Mori I.
  • 学会等名: C.elegans 20th International Meeting2015
  • 発表場所: University of California, LA, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] 記憶情報探索行動の分子および神経回路基盤の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 郁恵
  • 学会等名: 新学術領域研究「神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築」領域班会議
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] K+/Cl- Cotransporter KCC-3 functions in glia- like cells and regulates in thermotaxis behavior in C.elgans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Nakano S, Suzuki T, Higashiyama T, Ihara K, Mori I.
  • 学会等名: 第45回生理学研究所 国際シンポジウム
  • 発表場所: 生理学研究所, 岡崎市
  • 年月日: 2014-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of BK Potassium Channels in Memory Updating in C.elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoki I, Ihara K, Mori I.
  • 学会等名: 第45回生理学研究所 国際シンポジウム
  • 発表場所: 生理学研究所, 岡崎市
  • 年月日: 2014-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] 線虫神経回路における意思決定、学習と記憶のデコーディング (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 郁恵
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜市
  • 年月日: 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 線虫C.elegansにおける記憶の更新に関する分子および神経回路の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木一郎, 井原邦夫, 森郁恵
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 横浜市
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Unveiling principle of neural circuits underlying learning, memory and decision making. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: The 11th International Congress of Neuroethology and the 36th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター, 札幌市
  • 年月日: 2014-07-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] System identification and reconstruction of sensory neural activity during thermotaxis behavior in C.elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Y, Honda N, Yamada M, Murase A, Shimowada T, Ohnishi N, Kuhara I, Ishii S, Mori I.
  • 学会等名: The 11th International Congress of Neuroethology and the 36th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター, 札幌市
  • 年月日: 2014-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Memory updating in Caenorhabditis elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoki I, Ihara K, Mori I.
  • 学会等名: The 11th International Congress of Neuroethology and the 36th Annual Meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター, 札幌市
  • 年月日: 2014-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] The roles of biogenic amines on feeding state-dependent thermotactic behavior in C.elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto S, Nakano S, Mori I.
  • 学会等名: CeNeuro2014 C.elegans Topic meeting: Neural development, synaptic function & behavior
  • 発表場所: ウィスコンシン大学マディソン校, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2014-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] K+/Cl- Cotransporter KCC-3 regulates thermotaxis behavior in C.elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida A, Nakano S, Suzuki T, Higashiyama T, Ihara K, Mori I.
  • 学会等名: CeNeuro2014 C.elegans Topic meeting: Neural development, synaptic function & behavior
  • 発表場所: ウィスコンシン大学マディソン校, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2014-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Differing Levels of MAST Kinase Activity Can Code Two Opposing Behavioral Drives During C.elegans Thermotaxis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano S, de Ridder I, Suzuki T, Higashiyama T, Mori I.
  • 学会等名: Differing Levels of MAST Kinase Activity Can Code Two Opposing Behavioral Drives During C.elegans Thermotaxis.
  • 発表場所: ウィスコンシン大学マディソン校, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2014-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Decoding neural circuits underlying learning, memory and decision-making (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: CSHL Asia Meeting, Neural Circuit Basis of Behavior and its Disorders
  • 発表場所: Suzhou Dushu Lake Conference Center, 蘇州, 中華人民共和国
  • 年月日: 2014-05-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular dissection of neural coding underlying behavior. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: OIST Workshop Gradients and Signallng: from chemotaxis to development
  • 発表場所: Okinawa
  • 招待講演
• [学会発表] 線虫C. elegansの温度受容細胞における温度記憶の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林曉吾, 森郁恵
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] C.elegans温度受容ニューロンにおけるGタンパク共役型受容体による温度受容の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笹倉寛之, 伊藤浩子, 小林曉吾, 鈴木啓太, 森郁恵
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Thermal memory and behavioral regulation revealed by calcium imaging of the cultured neurons and neural circuits. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] The roles of biogenic amines on feeding state-dependent thermotactic behavior in C. elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, S., Nakano, S. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] Identification of New Genes Involved in C.elegans Thermotaxis Behavior. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakano, S., Jiang, T., Suzuki, T., Higashiyama, T. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] Toward the identification of behavioral strategies underlying C. elegans thermotaxis using the Multi-Worm Tracker. (2013)
  • 著者名/発表者名: Giles, A. C., Tsukada, Y., Nakano, S. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] G protein coupled receptor SRTX-1 is a key component for themosensation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasakura, H., Ito, H., Suzuki, K., Kobayashi, K. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] Insights into the molecular mechanisms of memory rewriting in Caenorhabditis elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoki, I. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] Design of the microchip device to dissect the neural circuits based on thermotactic behavior in C. elegans. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishida, Y., Nakajima, M., Jaehoon, J., Takeuchi, M., Kobayashi, K., Fukuda, T. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] High-speed, high-magnification tracking system for calcium imaging of neurite during free moving. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Min, C., Fei, X., Hashimito, K., & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] System identification for thermosensory neuron encoding thermal environment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Honda, N., Murase, A., Shimowada, T., Onishi, N., Kuhara, A., Ishii, S. & Mori, I.
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angels, USA
• [学会発表] Information processing of the neural circuit underlying learning and memory in C. elegans.
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: 1st Nagoya International Symposium on Neural Circuits
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] 線虫C. elegansにおける学習と記憶を含む行動の分子神経遺伝学
  • 著者名/発表者名: 森郁恵
  • 学会等名: 日本遺伝学会第86回大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] 行動を規定する神経回路動態の分子神経生物学
  • 著者名/発表者名: 森郁恵
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] Memory Circuits
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: Mittwochskolloquium, Max Planck Institute for Developmental Biology
  • 発表場所: Max Planck Institute(テュービンゲン市 ドイツ）
  • 招待講演
• [学会発表] 線虫の温度走性神経回路における光遺伝学
  • 著者名/発表者名: 森郁恵
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] オプトジェネティクスによる線虫神経回路の解析
  • 著者名/発表者名: 森 郁恵
  • 学会等名: 文部科学省『包括型脳科学研究推進支援ネットワーク』夏のワークショップ
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県）
  • 招待講演
• [学会発表] Dissecting information processing in neural circuits
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: 5th East Asia Worm Meeting
  • 発表場所: 救國團劍潭青年活動中心（台北市 中華民国）
  • 招待講演
• [学会発表] Memory, circuits and behavior
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: CSHL Asia Conference Invertebrate Neurobiology
  • 発表場所: Suzhou Dushu Lake Conference Center（蘇州市 中華人民共和国）
  • 招待講演
• [学会発表] Memory Circuits
  • 著者名/発表者名: Ikue Mori
  • 学会等名: EMBL Conference Series C. elegans neurobiology conference
  • 発表場所: EMBL Advanced Training Centre（ハイデルベルク市 ドイツ）
  • 招待講演
• [図書] Thermosensory Learning in Caenorhabditis elegans. In: Invertebrate Learning and Memory (Eds: Menzel, R., Benjamin, P.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasakura, H. & Mori, I.
  • 総ページ数: 600
  • 出版者: Academic Press
• [図書] Behavioral Analysis in Caenorhabditis elegans. In: Methods in Neuroethological Research (Eds: Ogawa, H., Oka, K.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y. & Mori, I.
  • 総ページ数: 175
  • 出版者: Springer
• [図書] 「線虫を用いたオプトジェネティクス研究」『オプトジェネティクス―光工学と遺伝学による行動抑制技術の最前線』 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森郁恵、塚田祐基
  • 総ページ数: 324
  • 出版者: NTS出版
• [図書] ”線虫を用いたオプトジェネティクス研究”オプトジェネティクス-光工学と遺伝学による行動制御技術の最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚田祐基、森郁恵
  • 総ページ数: 288
  • 出版者: NTS出版
• [図書] "Behavioral Analysis in Caenorhabditis elegans" Methods in Neuroethological Research, (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Mori, I.
  • 出版者: Springer