2016 Fiscal Year Annual Research Report
ショウジョウバエ聴覚馴化システムをモデルとした記憶ダイナミズムの共通原理の解明
| Project Area | Principles of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems |
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| Project/Area Number |
25115007
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
上川内 あづさ 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00525264)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物は、外部環境を感覚情報として「記憶」し、適応的行動を発現する。そのような記憶は、単純な刺激に対する神経の馴れから、生涯保持される長期記憶まで実に多様である。本研究は、モデル生物ショウジョウバエを用いて、聴覚情報が、記憶を介して求愛行動を制御・修飾する脳神経機構を解明する。これまでに私たちは、脳内での聴覚情報処理を担う二次聴覚神経細胞を網羅同定し、単一細胞レベルの神経回路地図を完成させた。これを利用して当該年度においては、聴覚刺激が記憶システムを介して情報処理を修飾して適応的行動発現につなげる一連の神経機構を解析する目的で、長期聴覚記憶行動のメカニズム解明を進めた。これまで行ってきた、オスを用いた場合の求愛歌刺激依存の長期聴覚記憶行動実験系を拡張し、メスにおいても同様の長期聴覚記憶行動がみられるかを解析した。その結果、オスと同様に、生育段階での同種の求愛歌刺激を受けた経験によって、求愛歌応答行動を引き起こす求愛歌への選好性が鋭敏化することを発見した。次に、音経験がどの聴覚神経細胞集団の活動を変化させるかを探るため、神経活動マーカーを用いて、音経験依存に活動量が変化する細胞の同定を分子遺伝学的手法を使って試みた。しかしながら、今回行った全神経細胞を対象とした解析では、顕著に活動が変化する細胞は見出されなかった。そこでより特異的な細胞標識を目指して、現在はより少数の細胞を標識するショウジョウバエ系統を使った解析に切り替えて、解析を続けている。また、メスが示す短時間の聴覚記憶行動として、これまでに求愛され続けた個体の性的受容性の更新を担う脳領域を同定している。当該年度では、これら脳領域の関係性を神経回路レベルで明らかにした。以上、当該年度においては、長期並びに短期の聴覚記憶行動の神経機構の解明が大きく進んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
長期間、同種由来の求愛歌を聞く、という経験により、ショウジョウバエのオス、メス共に求愛歌への応答行動がより選択的になる、という現象を、世界で初めて発見した。これは、記憶ダイナミズム研究の新たな切り口になると予想され、関連分野に様々な影響をもたらすと期待できる。現時点では、どの細胞群が経験依存の聴覚行動変化を担うのか、という神経実体が同定されていないが、今後、より選択的なショウジョウバエ系統を用いた解析を進めることで、同定されてくると予想できる。また、短期の聴覚記憶についても、メスの性的受容性を変化させる神経機構に迫ることができた。よって、本研究課題は、目的と照らし合わせて概ね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、オスやメスの聴覚記憶行動をもたらす神経回路機構を解明する。まず長期の聴覚記憶行動については、経験によって神経活動が促進される神経細胞集団、並びに抑制される神経細胞集団を同定する。具体的には、これまでに使っていた全神経細胞を標識するショウジョウバエGAL4系統ではなく、特異的な細胞標識をすることができるGAL4系統群を用いて、より少数の細胞を標識するショウジョウバエ系統を使った解析に切り替える。すでにショウジョウバエ系統群は同定済みであり、順調に実験を進めている。次いで、これらの細胞群がどのような神経回路を形成することによって聴覚情報処理システムを就職するのか、その神経機構を解明する。従来の共焦点顕微鏡レベルでの解剖学的な解析に加えて、電子顕微鏡レベルでのシナプス接続の定量的な同定解析も進める。また、RNAi発現を利用し、聴覚記憶行動を制御する分子機構の解明もさらに進める。具体的には、前年度に引き続いてcAMP伝達経路に関わる遺伝子に着目する。また、抑制性制御の分子機構の解明も進めるため、GABAなどの受容体や合成酵素の発現抑制も行い、その効果を行動レベルで解析する。以上一連の解析を通じて、記憶ダイナミズムを制御する神経機構の一般原理を理解する。
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