ゼブラフィッシュを用いた、脊椎動物脊髄運動系神経回路の動作原理の解明

2010 年度 実績報告書

• 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: 20115007
• 研究機関: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設)
• 研究代表者: 東島 眞一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 准教授 (80270479)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / 運動 / 神経回路 / トランスジェニック / 脊髄

研究概要

本研究では、透明なゼブラフィッシュ幼魚を用い、トランスジェニック技術により特定のクラスの神経細胞を生きたままラベルできる利点をフルに活かして、脊椎動物脊髄運動系神経回路の動作原理解明を明らかにしていくことを目的としている。この目的のため、脊髄内のさまざまなクラスの神経細胞で、蛍光タンパク質、組み換え酵素Cre等を発現するトランスジェニックフィッシュを作製し、脊髄内神経回路の全般的な解剖学的解析を進めた。
特に、転写因子Chx10を発現する細胞に関して詳細な解析を行った。これまでの電気生理学的な解析により、脊髄Chx10細胞は遊泳行動時に同側の運動ニューロンにフェージックな興奮性入力をすることを明らかにしている。Chx10細胞群の遊泳行動における役割をさらに解析するために、Chx10発現細胞にチャネルロドプシンを発現する魚を作製し、様々な領域に光照射を行った。その結果、後脳の後方部から脊髄の前方部にわたる領域において、光刺激により遊泳行動の誘発が可能であることが示された。特に後脳後半部は光刺激に最も強く反応した。また、カルシウムイメージングや電気生理学的解析により、後脳Chx10細胞が仮想遊泳行動時に活動することを明らかにした。この結果は、脊髄のChx10細胞群に加えて、後脳後半部のChx10細胞群も遊泳行動に重要な役割を果たしていることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] A structural and functional ground plan for neurons in the hindbrain of zebrafish (2011)
  • 著者名/発表者名: Kinkhabwara, A., Riley, M., Koyama, M., Monen, J., Satou, C., Kimura, Y., Higashijima, S., Fetcho, J.R.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.(USA) 巻: 108 ページ: 1164-1169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic visualization with an improved GCaMP reveals spatiotemporal activation of the spinal motor neurons in zebrafish (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, A., Ohkura, M., Kotani, T., Higashijima, S., Nakai, J., Kawakami, K.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.(USA) 巻: 108 ページ: 5425-5430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compartmentalized Notch signaling sustains epithelialmirror symmetry (2011)
  • 著者名/発表者名: Wibowo, I., Pinto-Teixeir, F, Satou, C., Higashijima, S., Lopez-Schier, H.
  • 雑誌名: Development 巻: 138 ページ: 1143-1152
  • 査読あり
• [雑誌論文] The habenula is crucial for experience-dependent modification of fear responses in zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Agetsuma, M., Aizawa, H., Aoki, T., Nakayama, R., Takahoko, M., Goto, M., Sassa, T., Amo, R., Shiraki, T., Kawakami, K., Hosoya, T., Higashijima, S., Okamoto, H.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 13 ページ: 1354-1356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of germline stem cells in the ovary of the teleost medaka (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, S., Kobayashi, K., Nishimura, T., Higashijima, S., Tanaka, M.
  • 雑誌名: Science 巻: 328 ページ: 1561-1563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualizing voltage dynamics in zebrafish heart (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui, H., Higashijima, S., Miyawaki, A., Okamura, Y
  • 雑誌名: J.Physiology 巻: 588 ページ: 2017-2021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proneural gene-linked neurogenesis in zebrafish cerebellum (2010)
  • 著者名/発表者名: Kani, S., Bae, Y-K, Shimizu T, Tanabe, K., Satou, C., Parsons, M., Scott, E., Baier, H., Higashijima, S., Hibi, M.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 343 ページ: 1-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dermal morphogenesis controls lateral line patterning during postembryonic development of teleost fish (2010)
  • 著者名/発表者名: Wada, H., Ghysen, A., Satou, C., Higashijima, S, Kawakami, K., Hamaguchi, S., Sakaizumi, M.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 340 ページ: 583-594
  • 査読あり
• [学会発表] Development and function of V2 neuron in zebrafish spinal cord.2nd Joint Meeting of the French and Japanese Societies for Developmental Biology (2010)
  • 著者名/発表者名: Higashijima, S.
  • 学会等名: 2nd Joint Meeting of the French and Japanese Societies for Developmental Biology
  • 発表場所: Institute Pasteur (Paris)
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] ゼブラフィッシュの逃避運動に重要な役割を果たす、特殊なクラスの交差型抑制性介在ニューロン (2010)
  • 著者名/発表者名: 東島眞一
  • 学会等名: 第87回生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール(岩手県盛岡市)
  • 年月日: 2010-05-21