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環境空間依存性のマルチセンソリー情報の統合に関わる神経回路のダイナミクス

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 20H05074
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 複合領域
研究機関甲南大学

研究代表者

久原 篤  甲南大学, 理工学部, 教授 (00402412)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021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)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020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C. elegans / 温度受容ニューロン / 温度馴化 / カルシウムインジケーター / 膜電位インディケーター / 酸素受容ニューロン / 神経回路制御 / マルチセンソリー / 情報統合 / 低温馴化 / 酸素 / 神経回路
研究開始時の研究の概要

神経細胞に入力される複数の情報が、どのように細胞内や回路内で統合されるのかについての基本原理の解析を線虫C. elegansのシンプル神経回路を実験系としておこなう。具体的には、酸素受容ニューロン(URX)が神経回路上で温度受容ニューロン(ADL)に作用し低温馴化を調整する神経回路を近年同定したため(Okahata et al., Science advances, 2019)、この神経回路において温度と酸素という2つの神経情報が、どのように回路上で統合や識別されるかを解析し、脳神経系における情報の統合や識別の基本原理を理解する。

研究実績の概要

神経細胞に入力される複数の情報が、どのように細胞内や回路内で統合されるのかについての基本原理の解析を線虫C. elegansのシンプル神経回路を実験系としておこなった。具体的には、酸素受容ニューロン(URX)が神経回路上で温度受容ニューロン(ADL)に作用し低温馴化を調整する神経回路を近年同定したため(Okahata et al., Science advances, 2019)、この神経回路において温度と酸素という2つの神経情報が、どのように回路上で統合や識別されるかを解析し、脳神経系における情報の統合や識別の基本原理を理解することを目的とした解析を行った。また、温度馴化の新規の神経回路制御機構の同定を行った。酸素と温度の神経情報の統合と、それによる個体のアウトプットの相関性とその分子機構を明らかにするために、下記の解析を行った。従来のカルシウムインジケーターを使うと同時に、遺伝子でコードされる最新の膜電位インディケーターも利用した。
(1) 酸素濃度を変化させ、酸素受容ニューロンと接続している局所神経回路やそのADL温度受容ニューロンの温度応答にどのような影響を与えているかを生理的に解析したが、大きな変化は見られなかった。酸素濃度の変化がより伝わりやすいデバイスを使用する必要があると考えられる。
(2) 酸素受容に異常を持つ変異体における、温度馴化の変化を測定したところ、温度馴化に以上が見られ、温度馴化に関わる新たな神経細胞が見つかってきた
(3)記憶に関わる転写因子が低温馴化を制御している新しい細胞を同定した。その神経生理学的な動態を可視化するトランスジェニック系統を作製した。温度馴化の新規の神経回路制御機構が見つかってきた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] シアトルチルドレンホスピタル(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular physiology regulating cold tolerance and acclimation of <i>Caenorhabditis elegans</i>2022

    • 著者名/発表者名
      OKAHATA Misaki、MOTOMURA Haruka、OHTA Akane、KUHARA Atsushi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 98 号: 3 ページ: 126-139

    • DOI

      10.2183/pjab.98.009

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 年月日
      2022-03-11
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 新型コロナウイルス感染拡大状況下での年会2021

    • 著者名/発表者名
      Okahata M., Kuhara A
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 61 号: 1 ページ: 001-001

    • DOI

      10.2142/biophys.61.001

    • NAID

      130007976670

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imaging and manipulation of temperature response of nerve cells in brain-gut interaction underlying cold tolerance2021

    • 著者名/発表者名
      Fukumoto A., Okahata M., Motomura H., Ohta A., Kuhara A.
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 5 ページ: 55-61

    • NAID

      40022631164

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] OSM-9 and OCR-2 TRPV channels are accessorial warm receptors in Caenorhabditis elegans temperature acclimatisation2020

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi Kohei、Saito Shigeru、Miura Toru、Ohta Akane、Tominaga Makoto、Sokabe Takaaki、Kuhara Atsushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75302-3

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cellular identity and Ca2+ signaling activity of the non-reproductive GnRH system in the Ciona intestinalis type A (Ciona robusta) larva2020

    • 著者名/発表者名
      Okawa Nanako、Shimai Kotaro、Ohnishi Kohei、Ohkura Masamichi、Nakai Junichi、Horie Takeo、Kuhara Atsushi、Kusakabe Takehiro G.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 18590-18590

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75344-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature signaling underlying thermotaxis and cold tolerance in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Takeishi Asuka、Takagaki Natsune、Kuhara Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Neurogenetics

      巻: 34 号: 3-4 ページ: 351-362

    • DOI

      10.1080/01677063.2020.1734001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 線虫 Caenorhabditis elegansの低温馴化における温度感覚は酸素濃度の影響を受ける2020

    • 著者名/発表者名
      岡畑 美咲, 太田 茜, 久原 篤
    • 雑誌名

      比較生理生化学

      巻: 37 号: 2 ページ: 103-110

    • DOI

      10.3330/hikakuseiriseika.37.103

    • NAID

      130007889034

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of temperature sensation by single cell analysis using optgenetics2020

    • 著者名/発表者名
      岡畑美咲,本村晴佳,太田茜,久原篤
    • 雑誌名

      月刊 細胞

      巻: 52 ページ: 28-31

    • NAID

      40022427538

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of novel temperature signaling molecule via high throughput experimental system2020

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳,高垣菜式,久原篤, 太田茜
    • 雑誌名

      月刊 細胞

      巻: 52 ページ: 37-42

    • NAID

      40022454447

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] HADH functioning in neural cells regulates cold acclimation in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Fukumoto, Misaki Okahata, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      比較生理生化学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The diversity of temperature acclimation was generated by neural circuit integrating oxygen and temperature information2021

    • 著者名/発表者名
      Misaki Okahata, Sawako Yoshina , Yohei Minakuchi, Aguan D. Wei, Atsushi Toyoda, Shohei Mitani, Toru Miura, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      比較生理生化学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HADH which functions in neural cells regulates temperature acclimation in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      福本晃久、岡畑美咲、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of cold temperature stress response and neural circuit in natural variation of C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      岡畑美咲, 吉名佐和子, 水口洋平, Aguan D. Wei, 豊田敦, 三谷昌平, 三浦徹, 太田茜, 久原篤
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] C. elegans homologue of HADH involved in human mitochondrial fatty acid metabolism regulates neural function in temperature acclimation2021

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Fukumoto, Misaki Okahata, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Neural circuit regulating the diversity of cold acclimation in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      岡畑美咲, 吉名佐和子, 水口洋平, Aguan D. Wei, 豊田敦, 三谷昌平, 三浦徹, 太田茜, 久原篤
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Neural circuit of oxygen and temperature generating cold acclimation diversity in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      岡畑美咲, 吉名佐和子, 水口洋平, Aguan D. Wei, 豊田敦, 三谷昌平, 三浦徹, 太田茜, 久原篤
    • 学会等名
      遺伝学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HADH in beta oxidation reaction of fatty acid metabolism of mitochondria regulates cold acclimation2021

    • 著者名/発表者名
      福本晃久、岡畑美咲、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      遺伝学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 線虫C. elegansの低温馴化は神経系におけるミトコンドリア脂肪酸β-酸化関連分子によって制御される2021

    • 著者名/発表者名
      福本晃久、岡畑美咲、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      動物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] HADH involved in beta-oxygen reaction regulates cold acclimation in neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Fukumoto, Misaki Okahata, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      線虫研究の未来を創る会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cold acclimation regulated by neural fatty acid metabolism in mitochondria via HADH2021

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Fukumoto, Misaki Okahata, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会、第1回 CJK 国際会議(The 6st China-Japan-Korea International Meeting)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] HACD-1 in neural cells regulate cold acclimation in C. elegans2021

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Fukumoto, Misaki Okahata, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Akane Ohta, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      23th C. elegans International conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミトコンドリアの脂肪酸代謝に関わるHACD-1は神経系において線虫の低温馴化を制御する2021

    • 著者名/発表者名
      福本晃久、岡畑美咲、水口洋平、豊田敦、太田茜、久原篤
    • 学会等名
      動物学会近畿支部会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FMRFamide-related peptides and neuropeptide-like proteins modulate neuronal circuit regulating cold acclimation in C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Akane Ohta, Haruka Motomura, Satoko Fujii, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of tail interneuron integrating temperature signaling in C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tail interneurons integrate temperature signaling in temperature acclimation of C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      比較生理生化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Neural circuit circulating throughout the body regulates cold acclimation of C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      遺伝学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A tail interneuron integrating temperature signaling regulates cold acclimation2020

    • 著者名/発表者名
      本村晴佳, 藤井智子, 五百藏誠, 久原篤, 太田茜
    • 学会等名
      動物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A tail interneuron integrating temperature signaling from two thermosensoryneurons is involved in cold acclimation2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka Motomura, Satoko Fujii, Makoto Ioroi, Atsushi Kuhara, Akane Ohta
    • 学会等名
      Federation of European Neuroscience Societies (FENS) 2020 Virtual Forum
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Integrated signaling from thermosensoryneurons at a tail interneuron regulates cold acclimation2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka Motomura, Satoko Fujii, Makoto Ioroi, Atsushi Kuhara, Akane Ohta
    • 学会等名
      生物物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Neuropeptides modulate neuronal circuit regulating temperature acclimation in Caenorhabditis elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Akane Ohta, Satoko Fujii, Haruka Motomura, Atsushi Kuhara
    • 学会等名
      神経科学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of neural circuit accelerating temperature acclimation of C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka Motomura, Satoko Fujii, Makoto Ioroi, Atsushi Kuhara, Akane Ohta
    • 学会等名
      神経科学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 動物の辞典2020

    • 著者名/発表者名
      宇治澤知代、久原 篤
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://kuharan.com/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://kuharan.com/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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