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体性感覚フィードバックによる発生期運動回路の編成と機能シフト

公募研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 17H05554
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

能瀬 聡直  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード運動回路 / ショウジョウバエ / 機能シフト / コネクトミクス / 感覚フィードバック
研究実績の概要

動物は自身が生み出す運動の結果を常にモニターし修正することで適切な運動能力を発達させる。また、運動経験を様々な脳領域に反映させることで多様かつ柔軟な運動制御を可能とする。本研究では運動経験のフィードバックを介した機能シフトにより運動回路が適応的に発達する過程を探ることを目的とした。
我々の以前の研究により、ショウジョウバエ幼虫の運動系は段階的な機能シフトを経て発達すること、この機能シフトは筋収縮の感覚フィードバックに依存することを明らかにしていた。昨年度計画において、上記過程の回路機構を探るため、体性感覚を主に担う感覚神経細胞であるmd class I neuronsからの入力を受け、かつ幼虫のぜん動運動の制御に関わっていることが以前の研究によって示されていたA27h介在神経細胞に着目して研究を進め、A27hを含む少数の細胞においてギャップ結合の機能を阻害すると、運動の発達が著しく阻害されることを見出した。このことから、体性感覚のフィードバックを反映させたA27h細胞の活動がギャップ結合を介して運動回路の機能発達を制御している可能性が示唆された。そこで本年度研究においては、パッチクランプ法を用いてA27h細胞にギャップ結合透過性の色素を導入し、この細胞と電気シナプスを介してつながっている細胞群を同定することを試みた。その結果、ひとつのA27h細胞が多数(100個程度)の細胞とdye-coupleしていることが明らかとなった。さらに感覚フィードバックを欠くnompCミュータントにおけるdye-couplingを調べると有意に減少していることを見出した。以上の結果は、感覚フィードバックが下流細胞のギャップ結合を変化させることで運動回路の発達を制御するという仮説を支持するものである。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Janelia Farm Research Campus(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of St Andrews(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Data-driven analysis of motor activity implicates 5-HT2A neurons in backward locomotion of larval Drosophila2018

    • 著者名/発表者名
      Park Jeonghyuk、Kondo Shu、Tanimoto Hiromu、Kohsaka Hiroshi、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28680-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Divergent Connectivity of Homologous Command-like Neurons Mediates Segment-Specific Touch Responses in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      Takagi Suguru、Cocanougher Benjamin Thomas、Niki Sawako、Miyamoto Dohjin、Kohsaka Hiroshi、Kazama Hokto、Fetter Richard Doty、Truman James William、Zlatic Marta、Cardona Albert、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 96 号: 6 ページ: 1373-1387.e6

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.10.030

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 光によるショウジョウバエ中枢回路の機能解剖2017

    • 著者名/発表者名
      能瀬聡直、高坂洋史、伏木彬
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 68(5) ページ: 478-479

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Proprioceptive Experience and Electrical Transmission Regulate Formation of Functional Locomotor Circuits2019

    • 著者名/発表者名
      X. Zeng, T. Kawasaki, K. Inada, H. Kazama and A. Nose
    • 学会等名
      2019 ASIA-PACIFIC DROSOPHILA NEUROBIOLOGY CONFERENCE
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of motor circuit development by proprioceptive feedback2019

    • 著者名/発表者名
      A. Nose
    • 学会等名
      2019 ASIA-PACIFIC DRORSOPHILA NEUROBIOLOGY CONFERENCE
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of embryonic motor circuit formation by somatosensory feedback2018

    • 著者名/発表者名
      A. Nose, X. Zeng, K. Inada and H. Kazama
    • 学会等名
      The Joint Research Area Meeting Scientific Research on Innovative Areas. “Artificial Intelligence and Brain Science” and “Adaptive Circuit Shift”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proprioceptive experience regulates formation of functional locomotor circuits via transient gap junctions2018

    • 著者名/発表者名
      X. Zeng, K. Inada, H. Kazama and A. Nose
    • 学会等名
      Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optogenetic and connectome analyses of the neural circuits regulating escape behaviors in Drosophila larvae2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi and A. Nose
    • 学会等名
      第10回光操作研究会・第2回脳情報動態 合同国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Embryonic development of the motor circuits in Drosophila: emergence of coordinated neural activities and the role of sensory feedback2018

    • 著者名/発表者名
      X. Zeng, T. Kawasaki, K. Inada, H. Kazama and A. Nose
    • 学会等名
      Behavioral Neurogenetics of Drosophila Larva
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neural circuits regulating divergent escape responses in Drosophila larvae: implication for evo-devo of adaptive behaviors2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi and A. Nose
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Circuit mechanisms of action selection in Drosophila larvae, Systems biology of the brain2017

    • 著者名/発表者名
      Akinao Nose
    • 学会等名
      “Reconstructing the connectome of the fruit fly larva” : CUSO Staromics PhD-program Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optophysiological and connectome analyses of the neural circuits regulating escape behaviors in Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Akinao Nose
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第39回福岡大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Divergent connectivity of homologous command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila2017

    • 著者名/発表者名
      Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose.
    • 学会等名
      CSHLMeeting "Neurobiology of Drosophila"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Divergent connectivity of command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      高木 優, Benjamin Cocanougher, 二木 佐和子, 宮本 道人, 高坂 洋史, 風間 北斗, Richard Fetter, James Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, 能瀬 聡直
    • 学会等名
      第17回 東京大学生命科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bidirectional feedback circuits regulate propagation of motor activity in opposite directions.2017

    • 著者名/発表者名
      Kohsaka, H., Zwart, M.F., Fushiki, A., Fetter, R. D., Truman, J. W., Cardona, A. and Nose, A.
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Identification of interneurons that regulate backward locomotion during light-avoidance behavior in Drosophila larvae.2017

    • 著者名/発表者名
      Shoya Ohura, Hiroshi Kohsaka, Akinao Nose
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A segment-specific sensorimotor pathway mediates touch-triggered backward escape response in Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Suguru Takagi, Benjamin T. Cocanougher, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Hiroshi Kohsaka, Hokto Kazama, Richard D. Fetter, James W. Truman, Marta Zlatic, Albert Cardona, Akinao Nose
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Identification of neuronal circuitry that regulate backward escape behavior in Drosophila larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Atsuki Hiramoto, Julius Jonaitis, Sawako Niki, Dohjin Miyamoto, Richard Fetter, Albert Cardona, Stefan Pulver, Akinao Nose.
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ幼虫の光逃避行動において後退運動を制御する介在神経細胞の同定2017

    • 著者名/発表者名
      Shoya Ohura, Hiroshi Kohsaka, Akinao Nose
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエ近縁種における幼虫行動特性の比較解析2017

    • 著者名/発表者名
      松尾悠司、能瀬聡直、高坂洋史
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos.2017

    • 著者名/発表者名
      Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos.2017

    • 著者名/発表者名
      Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
    • 学会等名
      Behavioral adaptation and functional recovery from pathological states
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sensory feedback regulates the development of locomotor circuits in Drosophila embryos.2017

    • 著者名/発表者名
      Xiangsunze Zeng, Tappei Kawasaki, Akinao Nose.
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Neuroscience2019

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi and A. Nose
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      Circuit architecture for somatotopic action selection in Invertebrates
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 能瀬・高坂研究室

    • URL

      http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 能瀬・高坂研究室

    • URL

      http://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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