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線虫の意思決定を担う神経回路の立体ライブイメージングによる動作原理の解明

公募研究

研究領域予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用
研究課題/領域番号 26120719
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
研究機関九州大学

研究代表者

寺本 孝行  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90571836)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード線虫 / 神経回路 / イメージング / カルシウムイメージング / 行動選択
研究実績の概要

本年度においては、前年度に引き続いて、2つの相反する刺激に対する線虫の行動選択を担う神経回路の活動を4Dカルシウムイメージングにより計測・可視化する技術の確立とイメージングデータの解析を進めた。前年度の研究によって、FRET型蛍光カルシウムプローブと細胞位置を精度良く捉えるための赤色蛍光タンパク質の同時3波長を立体的且つ高速に撮像することで全中枢神経系の計測が可能となっている。本年度は、これを用いて刺激を加えた実験を行った結果、誘引物質(ジアセチル)と忌避物質(銅イオン)の刺激に対して、線虫の全中枢神経において少なくとも8個程度のニューロンが明確な応答を示すことが明らかになった。これらが線虫における行動選択を担う各ニューロン(AWA, AIA, ASH, AIB)なのか、あるいは別のニューロンなのか調べるために、各ニューロン特異的に発現するプロモータを用いて蛍光カルシウムプローブを発現するトランスジェニックの作製を試みた。しかしながら、4つの異なるプロモーターを用いて複数ニューロンに蛍光カルシウムプローブを発現させると、発現が不安定になり、安定的にカルシウムプローブを発現するトランスジェニック線虫株の作製は技術的に困難であることがわかった。この問題を解決するために、蛍光カルシウムプローブを全神経で発現するH20プロモーターを用いて発現させ、行動選択を担う4つのニューロンには、カルシウムイメージングに用いる蛍光(CFP, YFP, mCherry)と区別することができる近赤外蛍光タンパク質のTagRFP675を発現させることで、これらニューロンの活動を計測する実験系の確立を進めた。その結果、TagRFP675を複数ニューロンに発現させたニューロンをイメージング後に同定する手法を確立した。この実験系を用いることで、行動選択を担う各ニューロンに加え、その下流のニューロン等をイメージング後に同定することが可能になった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Whole-brain Ca2+ imaging of C. elegans reveals the multi-neuronal dynamics that are coordinated by global synaptic connectivity.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      CREST-さきがけ合同国際シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Whole-brain Ca2+ imaging of C. elegans to explore the neuronal mechanisms for behavioral choice.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      International Symposium on Prediction and Decision Making 2015
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-10-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Whole-brain imaging of C. elegans reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      第38回 日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、国際展示場
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Whole-brain imaging at cellular resolution reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans 2015 20th international meeting
    • 発表場所
      University of California, LA , U.S.A
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Whole-brain imaging of C. elegans reveals multi-neuronal dynamics under non-stimulus condition.2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting Wiring the Brain
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, USA
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 線虫中枢神経系のまるごと計測および定量解析にむけた取り組み2015

    • 著者名/発表者名
      寺本孝行、吉田寺本孝行、吉田亮
    • 学会等名
      定量生物の会 第7回年会
    • 発表場所
      福岡市 九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 線虫C. elegansの全中枢神経のCa2+イメージングによる刺激に対する応答と無刺激時における神経活動の計測2014

    • 著者名/発表者名
      寺本孝行、徳永旭将、広瀬修、豊島有、飯野雄一、吉田亮、石原健
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜市 パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 線虫C. elegansの全中枢神経のCa2+イメージングによる刺激に対する応答と無刺激時における神経活動の計測2014

    • 著者名/発表者名
      寺本孝行、徳永旭将、広瀬修、豊島有、飯野雄一、吉田亮、石原健
    • 学会等名
      JST/CREST第3回領域会議
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 4-D imaging of neuronal activities in the whole central nervous system visualizes correlative patterns between multiple neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Yu Toyoshima, Terumasa Tokunaga, Ryo Yoshida, Yuichi Iino and Takeshi Ishihara
    • 学会等名
      C. elegans Neuro 2014
    • 発表場所
      University of Wisconsin, Madison, WI, USA
    • 年月日
      2014-07-07 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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