| 研究課題/領域番号 |
15K07147
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
石元 広志 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80643361)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 性行動 / ショウジョウバエ / モチベーション / 意思決定 / 求愛歌 / 聴覚 / ドーパミン |
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| 研究実績の概要 |
ヒトを含む多くの動物種は声や翅音などの音を用いたコミュニケーションをするが、この聴覚情報が、どのような脳の仕組みで行動判断の制御に統合されるのか、その全容は解明されていない。配偶行動において求愛歌と呼ばれる種特異的な聴覚情報は、同種を識別したり性的興奮を惹起する。本研究はモデル生物ショウジョウバエを用いて、このような聴覚情報が行動制御と統合する脳の基本原理を解明する。ショウジョウバエにおいても求愛歌は交配パートナーの選択や性行動の意思決定に必要である。ショウジョウバエのオスは片翅を振動させて、種に固有の音パターンを持つ求愛歌を奏でる。メスは出会って間もないオスの求愛を拒むが、求愛歌を聴き続けるとオスの求愛を受容するように行動が転換する。この求愛歌で誘導されるメスの性行動の転換に着目して、聴覚情報と性行動の発現を統合する神経回路の探索を行う。具体的には、異なる神経細胞群をGal4標識する40系統を用いて、標識神経細胞群特異的にテタヌス毒素や内向き整流性K+チャネルを強制発現することで神経活動を抑制する。標的神経細胞の活動を抑制した雌の交尾受容行動を定量解析して、行動異常を引き起こすGal4系統を選抜する。選抜したGal4標識神経細胞の機能を推定する目的で、温度感受性チャネルを標的神経細胞で発現させて、温度依存的に該当神経を活性化させた時の行動発現に対する効果を抑制した場合と比較する。さらに、該当神経と連絡する神経細胞群を探索し、それらが構成する神経回路構造を複数の分子マーカーを用いて詳細に明らかにする。さらに、求愛歌の種特異性を弁別する神経生理機構を明らかにするため、求愛歌の種特異的要素を体系的に改変した人工求愛歌に対する該当神経の生理応答をCa2+イメージング法を用いて解析する。
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| 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
求愛歌は、種の識別や性的欲求の賦活など配偶行動の発現に深く関わる聴覚情報である。この聴覚情報がどのような脳神経回路で情報処理されて、配偶行動の制御に統合されるのかを明らかにする。そのため当該年度は、特異的な神経細胞の活動を抑制した雌バエの求愛歌応答行動を解析して、その制御に関与する神経回路の同定を行った。異なる神経細胞群を特異的に標識する40のGal4系統を用いて神経活動を抑制したメスの交尾潜時と交尾成功率の行動解析が完了した。その結果、メスの交尾受容度を著しく上昇させる（交尾潜時が短く、交尾成功率が高い）Gal4系統が選抜できた。選抜Gal4系統の中にほぼ全て(98%)のドーパミン作動性神経細胞群を標識する系統が含まれていた。薬理学的、分子遺伝学的にドーパミンシグナルを促進した雌の交尾受容度が低下したことから、ドーパミンが雌の交尾受容行動を負に制御する因子であると推察された。さらに、昆虫脳に共通して存在する神経構造体(神経構造Aとする)の神経活動を抑制した場合にメスの交尾受容行動が促進されることが分かった。そこで、この標的神経細胞の活動を人為的に活性化したところ、雌の交尾受容度が著しく低下した。つまり神経構造Aが雌の交尾受容行動を負に制御する神経回路を含む可能性が高いと考えられる。さらに、この神経構造Aに接続するドーパミン作動性神経細胞群(片半球に６細胞)を同定した。これら神経構造Aへの接続神経についても神経活性の抑制/活性化解析からメスの交尾受容度を負に制御することを明らかにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究成果で判明したドーパミン作動性神経細胞群と神経構造体Aで構成される神経回路の神経構造と生理特性を詳細に解析する。特に神経構造体Aは神経網で層構造、ユニット構造を形成している。そこで、すでに得ている各構造を独立して標識するGal4系統群を用いて、これら各々の神経構造の機能的差異を検証する。これまで用いた配偶行動アッセイでは、求愛歌はパートナーに正常なオス個体を用いていた。翅を除いて求愛歌を発生できなくしたオスバエとスピーカ再生の人工求愛歌を組み合わせた配偶行動アッセイを行う。初年度に同定した神経細胞群の働きが求愛歌の聴覚入力に依存するかどうかを確かめる。さらに、該当神経群の生理応答をCa2+イメージング法を用いて解析する計画である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
録音再生装置を用いた配偶行動観察装置の手配が遅れたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
録音再生装置を用いた配偶行動観察装置に用いる照明装置、カメラ、記録用PCの購入に用いる。
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