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本研究では、少数の細胞で構成され、ほ乳類と類似した構造や機能を備えるショウジョウバエ成虫の嗅覚回路に着目し、匂い嗜好の決定に重要とされる二次嗅覚中枢である側角における情報処理様式を解明することを目指す。具体的には、一次嗅覚中枢及び側角のほぼ全ての細胞群から匂い応答を記録し比較することで、側角でどのような情報変換が起こるかを明らかにする。特に、これまでの研究で我々が作成したモデルが示す、快いあるいは不快な匂いカテゴリ特異的に応答する側角細胞が存在するという仮説を検証する。さらに、側角細胞の匂い応答を生成するシナプスと回路のメカニズムを、光遺伝学と電気生理学を用いて解明する。
本年度は、光活性型GFPの光刺激、薬理学、非線形レジストレーションアルゴリズムを組み合わせて、大半の側角細胞を同定する方法を確立させた。また、カルシウムイメージング法で取得した細胞活動の時系列データを基に、数百の細胞体を自動的に検出するパイプラインも構築した。これら一連の手法を用いて側角細胞の匂い応答を包括的に取得したところ、当初の仮説通り、匂いの快・不快の情報を符号化する細胞が確認された。
側角細胞の匂い応答を生成するメカニズムの理解に向けて、光遺伝学と電気生理学を用いた解析を進めてきたが、それと並行して解剖学的知見に基づいた解析も行った。具体的には、本年度公開されたショウジョウバエ成虫脳のコネクトームデータを用いて、側角細胞とシナプス前細胞である投射細胞の結合性を解析することで、回路メカニズムの一端を明らかにすることができた。
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