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マルチモーダル入力を適応的行動出力に収斂する脳情報動態の解明

公募研究

研究領域脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
研究課題/領域番号 18H05113
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
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードショウジョウバエ / コネクトミクス / マルチモーダル感覚統合 / カルシウムイメージング / 脳情報動態
研究実績の概要

動物は時々刻々と変化する外界の状況を複数の感覚モダリティを通じて解釈することで適切な行動を決定し実行する。複数のモ ダリティにまたがった判断、行動選択がなされるには、異なった脳内経路を経由して処理される各モダリティの情報が脳内のどこかで統合される必要がある。本研究では脳全体を視野に入れた神経活動測定が可能で、かつコネクトミクス解析により回路構造を網羅的に同定できるショウジョウバエ幼虫をモデルとして用い、マルチモーダル感覚統合の脳情報動態を理解することを目的とした。
幼虫は頭部に侵害刺激を受けると後退運動により逃避する。この逃避行動は、2つのモダリティ、視覚(頭部への青色光の照射 )および触覚(頭部への機械的刺激)によって誘起される。申請者らは以前の研究において視覚刺激、触覚刺激が後退運動を誘起する過程を制御するコマンドニューロンをそれぞれ同定していた(Takagi et al., 2017、大浦ら、未発表)。また昨年度計画において視覚刺激、触覚刺激から後退運動出力に至る神経経路をコネクトミクス解析により探索し、マルチモーダル入力の統合に関わるような神経経路の一部を明らかにしていた。本年度はコネクトミクス解析をさらに進め、統合に関わるような新たな経路を見出すとともに、その回路が後退を誘発するだけでなく前進を抑制する可能性を見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of St Andrews(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Freiburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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] System level analysis of motor-related neural activities in larval Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Yoon Youngteak、Park Jeonghyuk、Taniguchi Atsushi、Kohsaka Hiroshi、Nakae Ken、Nonaka Shigenori、Ishii Shin、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Journal of Neurogenetics

      巻: 33 号: 3 ページ: 179-189

    • DOI

      10.1080/01677063.2019.1605365

    • 関連する報告書
      2019 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] Regulation of forward and backward locomotion through intersegmental feedback circuits in Drosophila larvae2019

    • 著者名/発表者名
      Kohsaka Hiroshi、Zwart Maarten F.、Fushiki Akira、Fetter Richard D.、Truman James W.、Cardona Albert、Nose Akinao
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41467-019-10695-y

    • 関連する報告書
      2019 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] 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
  • [学会発表] Functional connectomics of motor circuits in Drosophila larvae2019

    • 著者名/発表者名
      Nose A
    • 学会等名
      Max Planck / HHMI Connectomics Conference Berlin 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experience-driven development of motor circuits in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Zeng X, Kawasaki T, Inada K, Kazama H, Nose A
    • 学会等名
      52th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 関連する報告書
      2019 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 feedback2019

    • 著者名/発表者名
      Zeng X, Kawasaki T, Inada K, Kazama H, Nose A
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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] Formation of the neuronal connectivity that regulates divergent action selections in Drosophila larvae2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi and A. Nose
    • 学会等名
      SfN-Society for Neuroscience 48th Annual Meeting
    • 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
  • [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/

    • 関連する報告書
      2019 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

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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