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2011 年度 実績報告書

聴覚の獲得メカニズムに関する生理学的・分子生物学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 22300126
研究機関名古屋大学

研究代表者

小田 洋一  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00144444)

研究分担者 高木 新  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (90171420)
谷本 昌志  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30608716)
キーワードゼブラフィッシュ / マウスナー細胞 / 聴覚 / 触覚 / 網様体脊髄路ニューロン / カリウムチャネル / 網様体脊髄路ニューロン / 逃避運動
研究概要

今年度は,豊富な遺伝学的・発生学的背景を持ち,分子生物学的アプローチから生理学的・行動学的アプローチまでを駆使できるゼブラフィッシュを用いて,胚や稚魚の間に新しい感覚を獲得することによって変わる中枢ニューロンの役割を調べた.動物が侵害刺激からすばやく逃げる逃避運動は,もっとも基本的な感覚運動制御であるが,ゼブラフィッシュの逃避運動は後脳に左右1対存在するマウスナー(M)細胞によって駆動されていることが知られている.ところがこれはゼブラフィッシュが聴覚を獲得して十分発達してからであり,それ以前の逃避運動でのM細胞の役割はこれまで不明であった.逃避運動中のM細胞のカルシウムイメージングから,(1)発達初期のまだ聴覚に応じない時期には,触覚によってM細胞が発火し逃避運動が駆動されるが,(2)発達が進むとM細胞を発火させる主たる入力が触覚から聴覚に切り替わること,および(3)どちらの時期においても最短潜時の逃避運動にはM細胞の活動が必要であることを見出した(J.Neurosci.2012に発表).すなわち,最もすばやい逃避運動はいずれの時期においてもM細胞の活動によって起こり,M細胞の主入力が触覚から聴覚に変わることによって,ゼブラフィッシュは新たな感覚によってより俊敏な逃避運動を達成する.興味深いことに,聴覚を獲得する時期に一致して,M細胞の発火特性は他の網様体脊髄路ニューロンと同じような連続発火型からM細胞独特の単発発火型に変化する.この要因はそれぞれKv1とKv7サブユニットによって構成される2種類の低閾値型カリウムチャネルが発現によることを見出した.2種類のKチャネルともに静止膜電位付近から活性化するが異なる時間経過で開く.それらを阻害すると,M細胞は連続発火を示した.以上の研究成果は,新しい感覚の獲得に対応して異なる興奮性を持つ,脳ニューロンの機能的な分化の分子基盤を明らかにしたものとして注目される.

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

本研究の研究課題の「内耳有毛細胞の音感受性の獲得」に関しては,有毛細胞の起源まで明かにし,機械受容の開始からより高感度の音受容に至る過程をすべて解析した.聴覚入力を受け音の開始点をコードする「M細胞の特異的な興奮性」については,2つのカリウムチャネルの発現とそれぞれの特性を明かにすることができた.さらに逃避運動中のM細胞の活動計測等から,聴覚獲得前後の時期での「M細胞が逃避運動の駆動に果たす役割」を明確に示すことができ,当初の目的を達成した.

今後の研究の推進方策

M細胞の特異的な発火特性が,2つの低閾値型カリウムチャネルの発現によることが,本研究で明かになった.この発火特性がM細胞の運動制御においてどのような役割を果たすかが,今後の重要な課題となる.M細胞特異的に遺伝子発現できるトランスジェニック・ゼブラフィッシュを活用して,M細胞だけでこれらのカリウムチャネルの発現を操作し,M細胞の発火パターンや逃避運動に及ぼす効果を調べる.また,M細胞の興奮性の変化が聴覚の獲得時期に現れることは,両者の間に何らかの関係があることを示唆していて興味深い.聴覚の獲得あるいはその後の発達を阻害したゼブラフィッシュで,M細胞の興奮性がどのように変化するかを調べ,この可能性を検討する.

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (18件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effective sensory modality activating an escape triggering neuron switches during early development in zebrafish2012

    • 著者名/発表者名
      Kohashi T, Nakata N, Oda Y
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 32(17) ページ: 5810-5820

    • DOI

      doi:10.1523/JNEUROSCI.6169-11.2012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lateralized kinematics of predation behavior in a Lake Tanganyika scale-eating cichlid fish2012

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Y, Hori M, Oda Y
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 ページ: e29272

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0029272

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A shift of the TOR Adaptor from Rictor towards Raptor by Semaphorin in C.elegans2011

    • 著者名/発表者名
      Nukazuka A, Tamaki S, Matsumoto K, Oda Y Fujisawa H, Takagi S
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 2 ページ: 484

    • DOI

      doi:10.1038/ncomms1495

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of inner ear hair cells : morphological and functional differentiation from ciliary cells into hair cells in zebrafish inner ear2011

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto M, Ota Y, Inoue M, Oda Y
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 31 ページ: 3784-3794

    • DOI

      doi:10.1523/JNEUROSCI.5554-10.2011

    • 査読あり
  • [学会発表] 鱗食シクリッドにおける視覚に依存した捕食行動の左右性2012

    • 著者名/発表者名
      竹内勇一, 根木大輔, 堀道雄, 小田洋一
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 発表場所
      大津
    • 年月日
      2012-03-21
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ・マウスナー細胞が特異的な発火特性を獲得する分子基盤2012

    • 著者名/発表者名
      渡邉貴樹, 鈴木貴子, 谷本昌志, 平田普三, 小田洋一
    • 学会等名
      神経発生討論会
    • 発表場所
      福井
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] Development of Zebrafish Auditory System2012

    • 著者名/発表者名
      Msashi Tanimoto, Maya Inoue, Takaki Watanabe, Takako Suzuki, Aoba Mishiro, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behavior
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-01-12
  • [学会発表] Lateral bias of predation behavior in a scale-eating cichlid in Lake Tanganyika2012

    • 著者名/発表者名
      Maya Inoue, Msashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behavior
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-01-12
  • [学会発表] Otolith size contributes to functional differentiation of otolith organs in larval zebrafish2012

    • 著者名/発表者名
      Maya Inoue, Msashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behavior
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-01-12
  • [学会発表] Molecular basis for developmental acquisition of unique firing property of zebrafish Mauthner cell2012

    • 著者名/発表者名
      Takaki Watanabe, Takashi Shimazaki, Takako Suzuki, Hiromi Hirata, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behavior
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-01-12
  • [学会発表] Glycinergic transmissions are required for formation and maintenance of synaptic glycine receptor clusters in zebrafish Mauthner cells in vivo2012

    • 著者名/発表者名
      Iori Yamanaka, Mariko Miki, Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, Yoichi Oda, Hiromi Hirata
    • 学会等名
      Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behavior
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-01-11
  • [学会発表] Ciliary tether cells morphologically and functionally differentiate into the first hair cells in zebrafish inner ear2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tanimoto, Maya Inoue, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Neuroscience 2011 Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Washington, DC
    • 年月日
      2011-11-14
  • [学会発表] 鱗食魚における捕食行動の右利き・左利き2011

    • 著者名/発表者名
      竹内勇一, 根木大輔, 堀道雄, 小田洋一
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] Molecular basis for developmental acquisition of unique firing property of Mauthner cell in zebrafish2011

    • 著者名/発表者名
      Takaki Watanabe, Takashi Shimazaki, Takako Suzuki, Hiromi Hirata, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Neuro2011
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] A large otolith is necessary for sound detection in zebrafish macular hair cells2011

    • 著者名/発表者名
      Maya Inoue, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Neuro2011
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] Neurophysiological basis for acquisition of auditory responsiveness in developing zebrafish2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tanimoto, Maya Inoue, Yoichi Oda
    • 学会等名
      Neuro2011
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] Molecular basis for developmental acquisition of unique firing property of Mauthner cell in zebrafish2011

    • 著者名/発表者名
      Takaki Watanabe, Takashi Shimazaki, Takako Suzuki, Hiromi Hirata, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      小型魚類研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] A large otolith is essential for sound detection by macular hair cell in zebrafish larva2011

    • 著者名/発表者名
      Maya Inoue, Masashi Tanimoto, Yoichi Oda
    • 学会等名
      小型魚類研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] Morphological and Functional Differentiation of the First Hair Cells from Ciliary Tether Cells in Zebrafish Inner Ear2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tanimoto, Maya Inoue, Yoichi Oda
    • 学会等名
      小型魚類研究会
    • 発表場所
      三島
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] Developmental acquisition of auditory responsiveness in zebrafish2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tanimoto, Maya Inoue, Yoichi Oda
    • 学会等名
      7th European Zebrafish Meeting
    • 発表場所
      Florence
    • 年月日
      2011-07-16
  • [学会発表] Origin of Inner Ear Hair Cells : Morphological and Functional Differentiation from Ciliary Cells into Hair Cells in Zebrafish Inner Ear2011

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tanimoto, Yukiko Ota, Maya Inoue, Yoichi Oda
    • 学会等名
      8th IBRO World Congress of Neuroscience
    • 発表場所
      Edinburgh
    • 年月日
      2011-07-08
  • [学会発表] Lateral difference in hunting behavior in the scale-eating cichlid fish, Perissodus microlepis, in Lake Tanganyika2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takeuchi, Michio Hori, Yoichi Oda
    • 学会等名
      The 8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2011-06-03
  • [備考]

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~m7home/m7_index.htm

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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