ゼブラフィッシュ線条体における直接及び間接経路投射神経の個別可視化解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11J09726
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 青木 亮 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: ゼブラフィッシュ / tac1 / イメージング / 線条体 / 2光子顕微鏡 / in vivo / 学習 / Y迷路

Research Abstract

研究代表者は、既に同定したマーカー遺伝子のtac1を用いて領域特異的なBAC遺伝子組み換え系統を作製することで、これらの領域特異的に蛍光タンパクを発現させることに成功し、さらに作製した遺伝子組み換え系統を用いて投射パターンを詳細に解析したところ、脚間核と呼ばれる領域がそれらの細胞群から投射を受け、哺乳類における淡蒼球の相同領域に相当することが分かった。さらにこれらの細胞群の適応的な行動の学習に与える影響を検討するため、新たに極小部位を選択的に破壊する電気破壊法及び手術法を開発し、これら線条体の細胞群に対して投射をする脳外套部領域を電気的手法で破壊したところ、適応的行動課題の成功率が低下した。
さらに、代表者はゼブラフィッシュの環境に応じて適切な行動を選ぶ能力を測定するための課題として、Y迷路選別課題を確立した。この課題は全自動で行われることに加えて学習時間も従来の課題に比べて格段に短いため、実験者が行動実験に費やす時間を劇的に短縮することが可能になった。また、それらの意思決定の課題を顕微鏡下で再現するための準備として、2光子顕微鏡イメージングを行いながら魚に視覚刺激を提示する方法を開発することに成功した。このシステムでは、高速ゲーティング検出器と高速制御可能なLEDディスプレイを組み合わせることで、視覚刺激が撮像に干渉せずに、動物に対して提示することを可能にしている。この技術により、従来は難しかった広波長にわたる視覚刺激をイメージング中に提示することが可能になった。
これらの発見と技術は、今後のゼブラフィッシュ大脳基底核のin vivoイメージングのための重要な知見となると予想される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目標であった行動実験課題の確立、及びイメージングのための基本的なシステムの構築に成功しているため。

Strategy for Future Research Activity

今後は実際に課題を行わせた遺伝子組み換えゼブラフィッシュを用いて、イメージングを行い解析を進めていく。深部において十分な解像度を保ったままで撮像できる条件の探索が今後の課題となる。

Research Products

• [Journal Article] Imaging of neural ensemble for the retrieval of a learned behavioral program. (2013)
  • Author(s): Aoki T, Kinoshita M, Aoki R, Agetsuma M, Aizawa H, Yamazaki M, Takahoko M, Amo R, Arata A, Higashijima S, Tsuboi T, Okamoto H.
  • Journal Title: Neuron Volume: 78 Pages: 881-894
  • DOI: 10.1016/j.neuron
  • Peer Reviewed