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2021 年度 実績報告書

ハエ歌識別学習を用いた臨界期可塑性の機構解明への挑戦

公募研究

研究領域脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーiPlasticityー臨界期機構の解明と操作
研究課題/領域番号 21H05689
研究機関名古屋大学

研究代表者

上川内 あづさ  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワードショウジョウバエ / 歌識別学習 / 求愛歌
研究実績の概要

幼児は周囲の会話を聞くことで、その言語固有の特徴音を識別する能力が発達する。これら音声認識学習は「臨界期」と呼ばれる特定の時期に顕著であり、成熟後は、学習を担う神経回路の可塑性は低下する。しかし近年、成熟動物で臨界期を再開できる可能性が示されてきた。これは、臨界期での可塑性を担う神経機構が、臨界期の人為的な再開誘導の標的になりうることを意味しているが、それら機構の理解はいまだに限定的である。
近年我々は、音声認識学習のメカニズム研究を進めるモデルとして、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の歌識別学習パラダイムを確立した。ショウジョウバエは「求愛歌」と呼ばれる種に固有な羽音を用いて求愛する。この求愛歌は近縁種間で異なるリズムを持ち、異種間交配を避ける一要因となる。本研究では、このキイロショウジョウバエモデルを用いて、歌識別学習の神経回路機構の解明を目指す。
当該年度では、キイロショウジョウバエの脳における主要な神経修飾物質であるドーパミンとセロトニンに着目した。まずは受容体側から神経機構に迫るため、4種類のドーパミン受容体(Dop1R1, Dop1R2, Dop2R, DopEcR)、5種類のセロトニン受容体(5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT7)の発現をRNAi法で個別に抑制し、歌識別学習への影響を定量評価する、という実験系を構築した。解析した受容体遺伝子の中で、少なくとも1種類の遺伝子が、発現抑制により歌識別学習が変化する、という結果がこれまでに得られている。

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

本研究の目的は、ハエの歌識別学習におけるドーパミンやセロトニンの関与を調査することで、歌識別学習を担う神経回路機構を解明することである。当該年度は4種類のドーパミン受容体(Dop1R1, Dop1R2, Dop2R, DopEcR)、5種類のセロトニン受容体(5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT2B, 5-HT7)の発現をRNAi法で個別に抑制し、歌識別学習への影響を定量評価する、という実験系を構築した。これまでに解析した受容体遺伝子の中で、少なくとも1種類の遺伝子が、発現抑制により歌識別学習が変化する、という結果が得られており、概ね順調に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

今後はさらに、ドーパミンやセロトニンの受容体のうち、歌識別学習に関与する遺伝子の絞り込みを進める。これまでに同定した1種類については、発現するニューロンの同定及び機能解析を行うことで、歌識別学習をどのように制御するのか、そのメカニズムを追求する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] National Health Research Institutes(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Health Research Institutes
  • [雑誌論文] Loss of Fis1 impairs proteostasis during skeletal muscle aging in Drosophila2021

    • 著者名/発表者名
      Lee Tai‐Ting、Chen Po‐Lin、Su Matthew P.、Li Jian‐Chiuan、Chang Yi‐Wen、Liu Rei‐Wen、Juan Hsueh‐Fen、Yang Jinn‐Moon、Chan Shih‐Peng、Tsai Yu‐Chen、Stockum Sophia、Ziviani Elena、Kamikouchi Azusa、Wang Horng‐Dar、Chen Chun‐Hong
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: 20 ページ: -

    • DOI

      10.1111/acel.13379

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular and neural mechanisms regulating sexual motivation of virgin female Drosophila2021

    • 著者名/発表者名
      Ishimoto Hiroshi、Kamikouchi Azusa
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Life Sciences

      巻: 78 ページ: 4805~4819

    • DOI

      10.1007/s00018-021-03820-y

    • 査読あり
  • [学会発表] Identification of GABAergic neurons required for song preference learning in Drosophila2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Imoto, Ryoya Tanaka, Takuro Ohashi, Yuki Ishikawa, Azusa Kamikouchi
    • 学会等名
      比較生理学会
  • [学会発表] GABA attenuates song responses of fruit flies via presynaptic inhibition of auditory sensory neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Kamikouchi A, Oguri N, Ohashi T, Ishikawa Y, Horigome M
    • 学会等名
      JDRC14 (14th Japan Drosophila Research Conference)

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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