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2014 年度 実績報告書

遺伝学的摂動を用いた樹状突起ジオメトリーの演算原理の追究

計画研究

研究領域メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
研究課題/領域番号 22115006
研究機関京都大学

研究代表者

上村 匡  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80213396)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード樹状突起 / 神経回路 / 演算 / ショウジョウバエ
研究実績の概要

ショウジョウバエの一次感覚ニューロンであるClass IV dendritic arborization neuron (Class IV neuron)をモデル細胞として、以下の成果をあげた。Class IV neuron は異なる侵害性刺激(高温、機械刺激、短波長光)に応答し、各々に対して固有の忌避行動を惹起させる。幼虫腹部への高温刺激は、体全体を側方に回転させる行動(Rolling)を生じさせる。一方、幼虫頭部への光刺激は、頭部を転向させる行動(Head turning)を惹起させる。このことから、Class IV neuronは感覚入力を弁別的に処理して、下流の回路に情報を伝えていると考えられる。腹部体節のClass IV neuronを赤外線レーザーにより熱刺激したところ、樹状突起の広範にわたる一過的なCa2+上昇(Ca2+ transient)がみられた。同時に、高頻度発火とそれに続く停止期で構成されるBurst-and-Pause型の発火パターンが発生した。この2つの生理現象は、L型電位依存性Ca2+チャネル(L-type VGCC)のα1サブユニット遺伝子のノックダウンにより著しく発生確率が減少した。さらに、Class IV neuron特異的にL-type VGCCをノックダウンした個体は熱忌避Rolling行動の遅延を示した。よって、Class IV neuronにおけるL-type VGCC依存的なBurst-and-Pause型の発火パターンが、熱忌避Rolling行動の指令信号である可能性を考えた。熱刺激とは対照的に、Class IV neuronを光刺激した際にはCa2+ transientは起きず、低頻度の一様発火が発生した。以上の結果から、熱刺激と光刺激は異なる符号様式によって伝達され、各々に固有の忌避行動を引き起こすと考えられた。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Age-dependent deterioration of locomotion in Drosophila melanogaster deficient in the homolog of Amyotrophic Lateral Sclerosis 2.2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Takayama, Reina E. Itoh, Taiichi Tsuyama, and Tadashi Uemura.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 19(6) ページ: 464-477

    • DOI

      10.1111/gtc.12146

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An evolutionarily conserved protein CHORD regulates scaling of dendritic arbors with body size.2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Shimono, Kazuto Fujishima, Takafumi Nomura, Masayoshi Ohashi, Tadao Usui, Mineko Kengaku, Atsushi Toyoda, and Tadashi Uemura.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 4415

    • DOI

      10.1038/srep04415

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Interorgan communication controlling size of neuronal dendritic arbors in response to nutritional restriction.2015

    • 著者名/発表者名
      上村 匡
    • 学会等名
      The CDB Symposium 2015 "Time in Development"
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-03-23
  • [学会発表] Nociceptor neurons control escape behaviors by regulating specific firing patterns through Ca2+ spikes.2015

    • 著者名/発表者名
      小野寺 孝興
    • 学会等名
      生命動態科学拠点シンポジウム
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-03-16
  • [学会発表] Nociceptor neurons control escape behaviors by regulating specific firing patterns through Ca2+ spikes.2015

    • 著者名/発表者名
      小野寺 孝興
    • 学会等名
      第13回国際学生セミナー(International Student Seminar)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-03-03
  • [学会発表] 高温感覚器への赤外線レーザー刺激とCaイメージングの同時実施2015

    • 著者名/発表者名
      碓井 理夫
    • 学会等名
      第9回NIBBバイオイメージングフォーラム
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2015-01-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Making a sensory system: a transcriptional program, scaling growth, and polymodality.2014

    • 著者名/発表者名
      上村 匡
    • 学会等名
      ICOB Seminar
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2014-12-22
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経細胞樹状突起のスケーリング成長2014

    • 著者名/発表者名
      上村 匡
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-26
  • [学会発表] 痛覚受容ニューロンはCa2+スパイクを介した特異的発火パターンの生成により逃避行動を制御する2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺 孝興
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25
  • [学会発表] 痛覚受容ニューロンはCa2+スパイクを介した特異的発火パターンの生成により逃避行動を制御する2014

    • 著者名/発表者名
      小野寺 孝興
    • 学会等名
      メゾ神経回路第1回領域会議
    • 発表場所
      熱海
    • 年月日
      2014-09-29
  • [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary sensory neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      碓井 理夫
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-12
  • [学会発表] Single-cell multimodal encoding of noxious thermal and light sensation in Drosophila primary somatosensory neurons.2014

    • 著者名/発表者名
      碓井 理夫
    • 学会等名
      第11回日本ショウジョウバエ研究会(JDRC11)
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2014-06-06
  • [学会発表] Neuronal subtype-specific regulation of directional dendrite growth through a cell adhesion molecule Ten-m.2014

    • 著者名/発表者名
      服部 佑佳子
    • 学会等名
      第11回日本ショウジョウバエ研究会(JDRC11)
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2014-06-06
  • [備考] 日本の発生学を知る写真シリーズ|上村研究室(1)

    • URL

      http://www.jsdb.jp/leaders/post-19.html#000277

  • [備考] 日本の発生学を知る写真シリーズ|上村研究室(2)

    • URL

      http://www.jsdb.jp/leaders/post-20.html#000278

  • [備考] 研究内容まとめ1

    • URL

      http://www.cellpattern.lif.kyoto-u.ac.jp/research/long1/index.html

  • [備考] 京都大学大学院 生命科学研究科 細胞認識学 研究概要

    • URL

      http://www.lif.kyoto-u.ac.jp/j/?post_type=labos&p=148

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公開日: 2016-06-01  

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