線虫の行動解析と神経回路モデル

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650472
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 新貝 鉚蔵 岩手大学, 工学部, 教授 (00089088)
• 研究分担者: 蛯名 良雄 山口大学, 工学部, 教授 (70006229) ; 小栗栖 太郎 岩手大学, 工学部, 助教授 (70177202)
• キーワード: 線虫 / 行動 / 運動 / 神経伝達物質受容体 / 変異種 / ひも状ロボット / 神経回路モデル

研究概要

(1)線虫(C.elegans)の寒天培地上の自由行動,及び寒天培地に予め誘因物質などの化学物質を与えておいた場合の走化性などの特徴パラメータを求める目的で,寒天培地上の線虫の顕微鏡画像を,コンピューター制御できるVTRに記録した。その再生画像をコンピューターに入力して,運動・行動の特徴量を抽出した。前進・後退・停滞の各状態を解析するプログラムを作成した。
(2)寒天上にバクテリアを貼付した条件下,またはバクテリア貼付しない条件下で,野性種(N2)の前進・後退・停滞の各状態に停滞する状態及び運動方向変化の間の時間間隔を測定し,ヒストグラムを作成した。それぞれのヒストグラムは1個または2個の指数関数の和で表現できることが判明した。
(3)化学物質存在下で餌のバクテリアを食べる際の咽喉部筋肉の周期的動き,首振り運動を,2次元パワースペクトルでを求めることにより解析した。咽喉部筋肉の周期的動きに着目して、アンコールの麻酔作用からの回復を、数理モデルを作って解析した。
(4)GABA受容体サブユニット内の1つを欠損する変異種を作成する目的で,リバースジェベティクス法を用いた実験を準備した(未完)。また,線虫のGABA受容体の状態と比較するための対照実験として,高等生物のGABA受容体をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて薬理学的機能を調べた。
(5)運動・行動の特徴量を基に線虫に似たヒモ状モデルを計算機内に作成して解析した。線虫の神経間結合のデータベースを作成した。Rallモデルを基本として神経細胞-神経細胞及び神経細胞-筋肉細胞の結合モデル汎用神経回路モデルソフトウェアを用いて計算機上に作成した。

研究成果

• [文献書誌] S.Biswas, Y.Ebina, H.Okada, R.Shingai: "A Phenomenological Model Describing Pharyngeal Pulsing in Caenorhabditis elegans Anesthetized by Alcohol" Research Communications in Molecular Pathology and Pharmacology. 92. 233-244 (1996)
• [文献書誌] 新貝鉚蔵, 池上修, 蛯名良雄: "線虫行動の特徴抽出:進行方向の変化" 第11回生理生体工学シンポジウム論文集. BPES'96. 181-184 (1996)
• [文献書誌] Y.Ebina, S.Biswas, H.Okada, T.Miki, R.Shingai: "Extraction of Dynamic Characteristics in C.elegans Behaviors by Sequential VTR Picture Analysis" 第11回生理生体工学シンポジウム論文集. BPES'96. 169-172 (1996)
• [文献書誌] R.Shingai, K.Yanagi et al.: "Functional Expression of GABA Receptor ρ3 Subunit in Xenopus Oocytes" Neuroscience Research. 26. 387-390 (1996)
• [文献書誌] R.Shingai, K.Yanagi et al.: "Functional Expression of Rat GABA Receptor ρ3 Subunit" 26^<th> Annual Meeting Society for Neuroscience(USA)Abstracts. 22. 1295-1295 (1996)
• [文献書誌] Y.Ebina, H.Okada, T.Miki and R.Shingai: "Extraction and Display of Dynamic Characteristics in Undulatory Locomotion of C.elegans" 11^<th> International C.elegans Meeting,Abstracts. 575-575 (1997)
• [文献書誌] S.N.Biswas, Y.Ebina, T.Murata, T.Miki, R.Singai: "Investigation of Dynamic Behaviors in periodic organs of C.elegans" 11^<th> International C.elegans Meeting,Abstracts. 649-649 (1997)
• [文献書誌] 新貝鉚蔵, 千葉, 日野沢, 蛯名: "線虫行動の特徴抽出:前進・後退・停滞時間" 第12回生理生体工学シンポジウム論文集. BPES'97. 85-88 (1997)
• [文献書誌] 坂梨, 蛯名良雄, 岡田, 新貝鉚蔵: "数式モデルなどによる線虫の波動状(蛇行)運動のパターン解析" 第12回生理生体工学シンポジウム論文集. BPES'97. 89-92 (1997)