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線虫C.elegansの匂い応答行動を制御する神経ネットワークの統合的機能解析

公募研究

研究領域神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
研究課題/領域番号 23115711
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
研究機関大阪大学

研究代表者

木村 幸太郎  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20370116)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2011年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード化学走性 / カルシウムイメージング / 線虫 / optogenetics / calcium imaging
研究概要

脳・神経系の複雑なネットワークの機能はその構造と密接に結びついているが、実際にその 機能と構造の関連を詳しく明らかにした例は限られている。本研究では、全ニューロン間の接 続様式が明らかになっているモデル動物・線虫 C. elegans を対象として、特定のニューロンの活動が神経細胞のネットワークを介してどのように行動を制御するのかを統合的に解析した。具体的には、「C. elegans の匂い忌避行動とその増強」(Kimura et al., J. Neurosci. in press) を制御する神経回路の活動を解析した。まず、独自に開発した線虫行動計測装置により、C. elegansが匂い物質2-ノナノンを忌避する際に、非常に高確率で匂い勾配を下る事を明らかにした。この結果 は、従来からの biased random walk モデルや風見鶏機構では説明困難であり、C. elegans の 2-ノナノンへの応答行動は新たな原理によって制御されている可能性が高いと考えられた。さらに、非拘束下で行動するC. elegansをリアルタイムで追跡しながら任意の匂い刺激を行い、この時の神経細胞活動をカルシウムイメージングと光遺伝学によって解析する統合型顕微鏡システムを、橋本浩一教授(東北大学)との共同研究で開発した。この統合型顕微鏡システムを用いた研究により、匂い上昇と匂い減少に応答する感覚神経細胞をそれぞれ同定し、行動を制御する感覚神経活動に関して新たなモデルを提唱した。この統合型顕微鏡システムはショウジョウバエやゼブラフィッシュなど小型モデル動物の化学応答行動にも応用可能であり、動物の行動を制御する脳機能の高精度の解明に大きな役割を果たすと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A simple optogenetic system for behavioral analysis of freely moving small animals.2013

    • 著者名/発表者名
      Kawazoe, Y., Yawo, H., and Kimura, K.D.
    • 雑誌名

      Neurosci Res

      巻: 75 号: 1 ページ: 65-58

    • DOI

      10.1016/j.neures.2012.04.011

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The C.elegans DAF-2 insulin-like receptor is abundantly expressed in the nervous system and regulated by nutritional status2012

    • 著者名/発表者名
      木村幸太郎
    • 雑誌名

      Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology

      巻: (印刷中)(未定) 号: 0 ページ: 113-120

    • DOI

      10.1101/sqb.2011.76.010660

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultradian rhythm in the intestine of Caenorhabditis elegans is controlled by the C-terminal region of the FLR-1 ion channel and the hydrophobic domain of the FLR-4 protein kinase2011

    • 著者名/発表者名
      小林百合、木村幸太郎
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 16 号: 5 ページ: 565-575

    • DOI

      10.1111/j.1365-2443.2011.01508.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A neuronal mechanism for navigation along a repulsive odor gradient in the nematode C. elegans2013

    • 著者名/発表者名
      木村幸太郎
    • 学会等名
      Janelia Farm Conference: Sensory Signaling in Model organisms
    • 発表場所
      Janelia Farm Research Campus(米国バージニア州)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 効率良い忌避行動のアルゴリズムの解明とその実証2012

    • 著者名/発表者名
      木村幸太郎
    • 学会等名
      新学術領域システム分子行動学ー数理シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A virtual reality running machine for worms–a highly integrated tracking system for olfactory behavior.2012

    • 著者名/発表者名
      谷本悠生(木村幸太郎)
    • 学会等名
      5th East Asia C. elegans Meeting.
    • 発表場所
      Chientan Youth Activity Center(台湾台北市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A novel behavioral strategy at run initiation for efficient odor avoidance2012

    • 著者名/発表者名
      山添萌子(木村幸太郎)
    • 学会等名
      EMBO Conference Series C. elegans Neurobiology
    • 発表場所
      EMBL Advanced Training Centre(ドイツ国ハイデルベルグ市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] An integrative and quantitative analysis of dopamine-dependent odor avoidance behavior of the nematode C.elegans2011

    • 著者名/発表者名
      木村幸太郎
    • 学会等名
      第8回国際比較生理生化学会議
    • 発表場所
      愛知県名古屋市名古屋国際会議場(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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