感覚刺激強度の記憶と行動選択の分子・神経機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26430007
• 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: 國友 博文 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20302812)
• 連携研究者: 飯野 雄一 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (40192471)
• 研究協力者: 佐藤 博文 東京大学, 大学院理学系研究科, 研究員 ; 朴 燦賢 東京大学, 大学院理学系研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 記憶と学習 / 線虫 / 走化性 / シナプス可塑性 / 学習 / 記憶 / 神経回路 / 塩素チャネル / 化学感覚

研究成果の概要

学習は動物が環境に適応し生存競争を勝ち抜くために必須な能力であり、比較的単純な神経系をもつ動物にも備わっている。土壌線虫C.エレガンスは過去に餌を経験した塩濃度に向かい飢餓を経験した塩濃度を避ける。この味覚学習に必要な遺伝子と神経回路のはたらきを調べた。その結果、味覚神経と一次介在神経の間のシナプス伝達が経験に依存して変化し、このシナプス可塑性はグルタミン酸を介した神経伝達の符号が反転することによって生じることが明らかになった。また３種類ある一次介在神経は一部重複する機能をもちながらそれぞれ特定の条件で強く塩走性に寄与することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] A Gustatory Neural Circuit of Caenorhabditis elegans Generates Memory-Dependent Behaviors in Na(+) Chemotaxis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Lifang Wang, Hirofumi Sato, Yohsuke Satoh, Masahiro Tomioka, Hirofumi Kunitomo and Yuichi Iino
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 37 号: 8 ページ: 2097-2111
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1774-16.2017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 線虫の微小神経回路による学習と記憶 (2016)
  • 著者名/発表者名: 國友博文、飯野雄一
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 67(1) ページ: 17-21
• [雑誌論文] Structural basis for Na+ transport mechanism by a light-driven Na+ pump (2015)
  • 著者名/発表者名: H. E. Kato, K. Inoue, R. Abe-Yoshizumi, Y. Kato, H. Ono, M. Konno, S. Hososhima, T. Ishizuka, M. R. Hoque, H. Kunitomo, J. Ito, S. Yoshizawa, K. Yamashita, M. Takemoto, T. Nishizawa, R. Taniguchi, K. Kogure, A. D. Maturana, Y. Iino, H. Yawo, R. Ishitani, H. Kandori*, O. Nureki*
  • 雑誌名: Nature 巻: 未定 号: 7550 ページ: 48-53
  • DOI: 10.1038/nature14322
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of synaptic phosphatidylinositol 3-kinase in a behavioral learning response in C. elegans (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohno H, Kato S, Naito Y, Kunitomo H, Tomioka M, Iino Y.
  • 雑誌名: Science 巻: 345 号: 6194 ページ: 313-7
  • DOI: 10.1126/science.1250709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of Experience-Dependent Bidirectional Chemotaxis by a Neural Circuit Switch in Caenorhabditis elegans (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Satoh, Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Xianfeng Fei, Koichi Hashimoto, Yuichi Iino
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 34 号: 47 ページ: 15631-15637
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1757-14.2014
  • 査読あり
• [学会発表] Understanding how the interneuron AIY mediates salt concentration memory-dependent behavior in C. elegans. (2018)
  • 著者名/発表者名: Llian Mabardi, Hirofumi Kunitomo, Hirofumi Sato, Yuichi Iino
  • 学会等名: CeNeuro 2018 (C. elegans topic meeting: neuronal development, synaptic function & behavior)
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of the CLC chloride channel clh-1 in food-associated salt chemotaxis learning of Caenorhabditis elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: ChanHyun Park, Yuki Sakurai, Yuichi Iino, Hirofumi Kunitomo
  • 学会等名: 21st International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Long-lasting memory of salt chemotaxis learning in C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Yanagi, Mai Uemura, Yuichi Iino, Hirofumi Kunitomo
  • 学会等名: 37th Blankenese Conference
  • 国際学会
• [学会発表] A gustatory neural circuit for experience-dependent behavioral plasticity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Xianfeng Fei, Koichi Hashimoto, Yuichi Iino
  • 学会等名: 21st International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of primary interneurons that regulate memory-dependent salt concentration chemotaxis in C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kunitomo, Hirofumi Sato, Yuichi Iino
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学大会
• [学会発表] Identification of neurons and analysis of the neural circuit involved in the learned salt-avoidance behavior in C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: M.S. Jang, Y. Toyoshima, H. Kunitomo, Y. Iino1
  • 学会等名: 21st International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of neurons and analysis of the neural circuit involved in the learned salt-avoidance behavior in C. elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Jang Moon-Sun, Yu Toyoshima, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 第40回 日本神経科学大会
• [学会発表] Roles of the CLC chloride channel CLH-1 in salt chemotaxis learning of Caenorhabditis elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Park ChanHyun、櫻井裕樹、飯野雄一、國友博文
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] 線虫 C. elegansの DAG/PKC経路による学習制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣木 進吾、田村 成宏、富岡 征大、國友 博文、飯野 雄一
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] How taste preference is modulated in the nematode (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Iino, Takashi Nagasima, Hirofumi Sato, Jang Moon-Sun, Suzu Oe, Yu Toyoshima, Masahiro Tomioka, Hirofumi Kunitomo, Stephen Wu, Ryo Yoshida, Yuishi Iwasaki, Takeshi Ishihara
  • 学会等名: The 16th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception (YRUF2017/AISCRIB2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 線虫C. エレガンスの塩濃度の記憶と走化性の分子・神経機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 國友博文、佐藤博文、飯野雄一
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] A Neural Circuit of Caenorhabditis elegans for Memory-Dependent Na+ Chemotaxis (2016)
  • 著者名/発表者名: L. WANG, M. TOMIOKA, H. KUNITOMO, Y. IINO
  • 学会等名: 20th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: ロサンゼルス（米国）
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] A neural circuit for memory-dependent Na+ chemotaxis dissected in Caenorhabditis elegans (2016)
  • 著者名/発表者名: Lifang WANG, Hirofumi Sato, Yohsuke Sato, Masahiro Tomioka, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 17th International Symposium on Olfaction and Taste (ISOT2016)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 国際学会
• [学会発表] identification of neurons analysis of the neuronal circuit involved in the learned salt-avoidance behavior in C. elegans (2016)
  • 著者名/発表者名: Jang Moon-Sun, Yu Toyoshima, Hirofumi Kunitomo, Manami Kanamori, Takayuki Teramoto, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino
  • 学会等名: 第54回 日本生物物理学会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
• [学会発表] 線虫C. elegansのClC型クロライドチャネルclh-1の塩走性学習における機能の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: Park ChanHyun、櫻井祐樹、飯野 雄一、國友博文
  • 学会等名: 第46回日本神経精神薬理学会年会
  • 発表場所: ソウル（韓国）
• [学会発表] The ClC chloride channel CLH-1 is required for salt chemotaxis learning of Caenorhabditis elegans (2016)
  • 著者名/発表者名: ChanHyunPark, Yuki Sakurai, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: CeNeuro2016
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 国際学会
• [学会発表] A neural circuit for experience-dependent salt chemotaxis in C. elegans (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Xianfeng Fei, Koichi Hashimoto, Yuichi Iino
  • 学会等名: CeNeuro2016
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of the ClC chloride channel clh-1 in salt chemotaxis learning of Caenorhabditis elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: ChanHyun Park, Yuki Sakurai, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 第15回国際シンポジウム「味覚嗅覚の分子神経機構」
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 国際学会
• [学会発表] A gustatory neural circuit for experience-dependent salt chemotaxis in C. elegans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Xianfeng Fei, Koichi Hashimoto, and Yuichi Iino
  • 学会等名: NSF-AMED Workshop: Comparative Principles of Brain Architecture and Functions
  • 発表場所: サンディエゴ（米国）
  • 国際学会
• [学会発表] 線虫C.エレガンスの塩濃度の記憶と走化性の分子・神経機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 國友博文、飯野雄一
  • 学会等名: 包括脳冬のシンポジウム
  • 発表場所: 学術総合センター（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-12-19
• [学会発表] Roles of a ClC chloride channel CLH-1, which is required for salt chemotaxis of Caenorhabditis elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: 桜井裕樹、朴燦賢、飯野雄一、國友博文
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 線虫の化学走性における定位行動の神経機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤陽介、佐藤博文、國友博文、飯野雄一
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] A gustatory neural circuit for experience-dependent salt chemotaxis in C. elegans (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Xianfeng Fei, Koichi Hashimoto, Yuichi Iino.
  • 学会等名: 20th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: ロサンゼルス（米国）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] TOR signaling pathway is involved in regulation of salt chemotaxis learning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoko Sakai, Masahiro Tomioka, Hayao Ohno, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino.
  • 学会等名: 20th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: ロサンゼルス（米国）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Dissecting the roles of primary interneurons that regulate memory-dependent salt concentration chemotaxis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kunitomo, Hirofumi Sato, Yohsuke Satoh, and Yuichi Iino.
  • 学会等名: 20th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: ロサンゼルス（米国）
  • 年月日: 2015-06-25
  • 国際学会
• [学会発表] 線虫C. elegans を用いた塩走性学習の長期記憶形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 植村 舞、飯野 雄一、國友 博文
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 線虫C. elegans の塩濃度学習におけるモノアミン神経伝達物質の働き (2014)
  • 著者名/発表者名: 川崎 瑞己、國友 博文、飯野 雄一
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 線虫の経験塩濃度依存的な行動を制御する神経回路の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博文、國友博文、Xianfeng Fei、橋本浩一、飯野雄一
  • 学会等名: 第37回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Dissecting the roles of primary interneurons that regulate memory-dependent navigation behavior in C. elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kunitomo, Yohsuke Satoh, Hirofumi Sato, Yuichi Iino
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference, Neurobiology: Diverse Species & Conserved Principles
  • 発表場所: 蘇州（中国）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Neural basis of plasticity and bidirectionality of klinotaxis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Satoh, Hirofumi Sato, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 2014 C. elegans Development, Cell Biology & Gene Expression Meeting in association with The 6th Asia-Pacific C. elegans Meeting
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2014-07-08
• [学会発表] Identification of molecules downstream of the insulin/PI3K pathway involved in the regulation of salt chemotaxis learning (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoko Sakai, Masahiro Tomioka, Takeshi Adachi, Hirofumi Kunitomo, Yuichi Iino
  • 学会等名: 2014 C. elegans topic meeting: Neuronal Development, Synaptic Function and behavior
  • 発表場所: マディソン（米国）
  • 年月日: 2014-07-08