| 研究課題/領域番号 |
25430026
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
遠藤 啓太 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (40425616)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 感覚情報処理 / 嗅覚 / キイロショウジョウバエ / mushroom body / キノコ体 / カルシウムイメージング / 神経表現 / 知覚 |
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| 研究概要 |
キイロショウジョウバエの嗅覚神経系では、末梢の感覚神経細胞で受容された匂いの情報は、脳内の一次嗅覚中枢へ集められた後、さらに高次の脳中枢である lateral horn (LH) と mushroom body (MB) へと伝えられ、これら高次中枢における神経情報処理を経て、それぞれ、本能行動に結びつく匂いの知覚と、経験依存的な匂いの知覚に変換されると考えられている。本研究は、経験依存的な匂い知覚の構築にあずかる神経情報処理機構の解明を目的としており、本年度は、MB における匂い情報の神経表現の包括的な解析を行なった。
この解析に先立ち、MB を構成する約2,000個の神経細胞 Kenyon cells (KCs) 全ての神経応答を、二光子励起レーザー顕微鏡を用いた機能的カルシウムイメージング法を用いて同時記録する手法を確立した。また、様々な種類の匂い刺激に対する KCs の神経応答を同一個体から繰り返し効率よく記録するため、１６チャンネルの匂い刺激装置とその自動制御システムを構築した。
これらのシステムを用いて、様々な種類や濃度の匂い刺激に対する KCs の神経応答を解析した結果、(1) MB における匂い情報の神経表現は、匂いの種類や濃度に関わらず、その匂い空間内により均等に表現されるようになること、および、(2) 異なる匂いの神経表現の間の距離（類似度）は個体間で保存されていることが分かった。これらの結果は、経験依存的な匂いの知覚と弁別が、匂いの種類や濃度に関わらず比較的一定の確度で起こること、および、これを保証する機構が MB の神経回路に遺伝的に組み込まれていることを示唆している。また、(3) 匂いの混合物は、その構成分子とは異なる神経活動パターンとして表現されていることも明らかになった。これは、匂いの混合物も構成分子もそれぞれ独立した匂いとして知覚／弁別されることを示唆している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
カルシウムイメージングの実験手法は予定通りに確立できたが、イメージングによって得られた膨大な画像データの解析に用いる数値解析ソフトウェア（MATLAB）のプログラミングにおいて、解析アルゴリズムの最適化に予想以上に時間を取られたため、行動解析の実験準備はまだ進んでいない。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に得られた解析結果を裏付けるため、より最適化した解析アルゴリズムを用いて、実験を繰り返す。また、本年度に得られた神経表現の結果を個体の行動（匂いの知覚と弁別能力）に対応させるため、行動解析の実験準備を速やかに行なう。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
前年度の未使用額が生じた理由は、上述した通り、研究の進捗がやや遅れており、研究計画にあった実験の一部（行動解析実験の準備）が進んでおらず、必要な物品／消耗品の購入を控えていたため。また、それにともなって、学会への出席を見合わせた結果、旅費を使わなかったため。
本年度は、研究の遅れを取り戻し、それにともない、昨年度から持ち越した実験に必要な物品／消耗品等の購入を行なう。
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