- 公募研究 大阪大学・筒井秀和
細胞膜電位の時空間制御と同時計測
大阪大学・大学院医学系研究科 助教
筒井 秀和
細胞膜電位の信頼性の高い時空間測定法を確立することは、現代生理学の重要な課題である。これまで、ホヤゲノムから新しく発見された電位センサー蛋白質や、独自にクローニングした新規蛍光蛋白質を巧みに組み合わせ、従来にない優れた性能を持つFRET（蛍光エネルギー移動）型の膜電位プローブを開発し、哺乳類神経細胞において単一発火のイメージングなどに成功してきた。しかしながら、そのプローブを実際に、モデル動物におけるin vivo神経回路網に適用しようとした場合には、依然として多くの課題が残されている。本研究計画は、最新の電位センサー蛋白質に関する知見、及び、蛍光蛋白質技術を総動員し、in vivo でも適応可能な、より発展型の膜電位プローブ分子群の創出に取り組む。
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- 公募研究 東京大学・冨田 太一郎
感覚神経ＭＡＰＫ制御のリアルタイムな可視化による線虫の環境応答行動の研究
東京大学・医科学研究所 助教
冨田 太一郎
生体には環境変化を察知して、その情報を処理し、うまく適応するという一連の環境応答のしくみが備わっています。従来の遺伝学的あるいは生化学的な解析からどのような分子が環境応答に関与するかという点は明らかにされてきましたが、その一方で、実際に生きた動物体内において分子レベルでどのような情報伝達が生じているのかはほとんど理解がなされていません。本研究では、酵母から哺乳類に至るまで真核生物種に広く保存されている代表的な環境応答シグナルのMAPキナーゼ経路に着目し、線虫の感覚神経をモデルに、従来法では理解することが難しい「生きた動物個体」の中で生じるキナーゼ活性やその上流分子の活性をリアルタイムに「可視化」することによって、環境からの刺激の情報が分子のレベルでどのような形で伝達されていくのかを追跡します。本研究により、MAPキナーゼ経路の分子レベルでの情報伝達の実像とその伝達メカニズムの理解を進めることで、動物が環境応答行動を作り出す過程に分子活性化の時間・空間的なダイナミクスがどのように寄与するのかを解明することを目指します。
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- 公募研究 京都大学・井上 謙一
霊長類における神経路選択的な機能分子制御技術の開発
京都大学・霊長類研究所 特定助教
井上 謙一
霊長類はモデル動物の中で最もヒトに近縁であり、現在までに感覚・運動・認知などの様々な脳機能やそれらを支える神経回路に関する解剖学的、生理学的知見がかなり集積されている。しかしながら、霊長類における行動遺伝学的手法は未だ実用段階にあるとはいえず、無脊椎モデル動物やマウスなどで集積された知見・技術を直接応用することは困難である。このような背景のもと、本研究課題では、複数のウイルスベクターを用いた遺伝子導入・発現制御技術によって、ターゲットニューロンにおけるチャネル分子などの機能分子の発現を特異的に制御する技術を霊長類の個体レベルで実現し、特定のニューロン集団における目的分子の動態が行動に及ぼす影響を、種を超えて解析しうる基盤技術を確立することを目指す。
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- 公募研究 国立遺伝学研究所・平田 普三
ロコモーション発達過程におけるグリシン作動性シナプスの形成
国立遺伝学研究所・新分野創造センター 准教授
平田 普三
脊椎動物はどのように運動を発達させていくのだろうか？グリシン作動性シナプス伝達はロコモーションにおける左右の運動リズム生成に重要で、これに異常があると動物は運動発達過程で、硬直性の異常運動をするようになる。ゼブラフィッシュは発生が早い、遺伝学か可能、ライブイメージングが容易などの利点から神経科学研究のモデル動物として有用である。ゼブラフィッシュではグリシン作動性シナプスは受精後２日程度で形成され、運動制御に寄与する。このシナプス形成は遺伝的プログラムが必要だが、実際にはそれだけではなく、シナプス形成にシナプス伝達が必要である。本研究では、ゼブラフィッシュをモデルとして、運動発達期のグリシン作動性シナプス形成に注目し、その活動依存性形成の分子レベルでの理解を目指す。
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- 公募研究 東北大学･小金澤 雅之
ショウジョウバエ求愛行動をモデルとした行動進化の神経基盤の解明
東北大学・大学院生命科学研究科 准教授
小金澤 雅之
キイロショウジョウバエ(D. melanogaster)の雄型求愛行動には、fruitless(fru)遺伝子を発現する神経回路が中心的な役割を果たしている。fru発現神経回路を強制的に興奮させると、ターゲットとなる雌が存在しなくても求愛行動を解発できることがわかってきた。本研究では、まず機能的モザイク法を用いてどのfru発現神経細胞が特定の求愛行動パターンを生み出すのかを明らかとする。異なる種のショウジョウバエはそれぞれ種特異的な求愛行動パターンを示す。他種でもfru発現神経回路が求愛行動の解発に重要な役割を果たしていると考えられるため、異なる種のfru発現制御配列を利用することにより、キイロショウジョウバエ脳内に他種のfru発現神経回路を再現し、他種の種特異的行動を遺伝的に移植する事を試みる。本研究を通して種特異的行動を生み出す神経回路構築のロジックを明らかにすることを目指す。
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- 公募研究 首都大学東京・坂井 貴臣
行動・イメージング解析による長期記憶プロセスの分子・細胞基盤の解明
首都大学東京・大学院理工学研究科 准教授
坂井 貴臣
動物の記憶は、短期間維持される記憶と長期間維持される記憶に大別さる。記憶形成の分子・細胞基盤を明らかにするためのモデル動物の１つとして、遺伝学の発達したショウジョウバエが利用されてき。ショウジョウバエの連合学習実験において、キノコ体と呼ばれるニューロパイルは短期記憶の中枢であると考えられている。一方、長期記憶中枢に関しては厳密に特定されていない。本研究課題では、分子・細胞・行動の連関に注目して長期記憶にかかわる脳内経路と動作原理を明らかにすることを目的とする。具体的には、まず長期記憶を作るために必要な遺伝子の脳内発現部位から、長期記憶に必要な脳領域を詳細に同定する。次に、時間的空間的遺伝子発現技術、RNA干渉法やシナプス伝達阻害技術と、行動解析やCa2+イメージングを併用して記憶の「形成」「維持」「想起」にかかわる脳内経路の同定を目指したい。
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- 公募研究 名古屋大学大学院・上川内 あづさ
聴覚情報処理を担う機能モジュールの体系的な同定と解析
名古屋大学大学院・理学研究科 教授
上川内あづさ
動物の脳は、感覚器によって受容された音がその個体にとって意味を持つか否かを瞬時に判別できます。しかし、どのような神経回路がどのような組み合わせで動作した結果、そのような判断を導いているのか、その神経機構は不明な点が多く残されています。本研究では，解剖学・生理学・行動実験の手法を組み合わせることにより、単純なモデル生物であるショウジョウバエが音を認識する際に機能する高次の聴覚神経回路が、どのような機能モジュールの組み合わせで構成されているかを推定し、さらに、各機能モジュールに対応する聴覚神経細胞を同定します。この研究は、個体にとって意味のある音とそれ以外の雑音を弁別する、脳内機構の神経回路基盤の解明につながると期待されます。
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- 公募研究 関西医科大学・中村 加枝
嫌悪刺激回避行動の学習機構
関西医科大学・医学部 教授
中村 加枝
食物などの報酬を得ようと近づき、逆に痛みや危険などの嫌悪刺激を回避するという報酬獲得・罰回避行動のメカニズムは種を超えて存在している。さらに、新しく経験する手掛かり刺激への価値評価と行動の学習は生体の生存に必須である。哺乳類の大脳基底核は感覚・運動系と辺縁系の情報が収束する位置にあり、この行動学習の神経メカニズムの中心であると考えられるが、特に、嫌悪刺激に対する回避行動の学習における大脳基底核の役割やそのメカニズムはほとんどわかっていない。
本研究では、眼球運動課題を行っている霊長類の大脳基底核の入力チャンネルである線条体、そしてその線条体の機能を支える神経伝達物質とくにセロトニンとドパミンの報酬獲得・罰回避行動における役割を、電気生理学的・薬理行動学的に解明する。本研究の成果は、報酬かつ嫌悪刺激の要素を導入したより幅広い場面で応用可能な強化学習モデルの考案、さらに、嫌悪刺激の回避の学習とも考えられる薬物中毒の病態解明や治療への貢献が期待されるクリックで大きい画像へ
- 公募研究 甲南大学・久原 篤
線虫の神経回路の光操作から探る感覚と記憶に関わる神経の暗号
甲南大学・理工学部 講師
久原 篤
本研究では、線虫の温度応答に関わるシンプルな神経回路の実験系に、光駆動性チャネルによる神経活動の操作技術を導入することで、神経情報処理の新概念の創出をめざす。具体的には、(1) 行動時や、(2)記憶時の特定の時間において神経回路活動を操作することにより、行動や記憶に関わる生理的暗号を明らかにする。 本研究は、光駆動性チャネルの利点である、意図した「場所」と「時間」と「意図した強さ」でという利点が生かし、回路活動を細かく変化させ、そのときの神経活動と行動の変化を測定し、神経の暗号を明らかにする。この研究は、シンプルなモデル動物をつかうことで可能になる研究であり、本研究から得られる成果は、感覚情報処理から記憶にいたる研究分野にインパクトを与えると考えられる。また、温度以外の感覚に対する行動についても従来の分子遺伝学を組み合わせた解析を試みる。
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- 公募研究 京都大学・江島 亜樹
ショウジョウバエ求愛行動を環境適応的に制御する嗅覚系神経分子機構
京都大学・生命科学系キャリアパス形成ユニット 特定助教
江島 亜樹
ショウジョウバエのオスは、自らの求愛経験や周囲の環境の変化に応じてフェロモン感受性を変化させ、求愛活動の効率化をはかっている。
本研究では、環境適応的な嗅覚感受性制御に関わる神経分子を同定するため、RNAiライブラリを用いた機能的スクリーニングを行う。RNAiを各嗅覚神経サブグループで発現させた変異体の中枢領域におけるフェロモン応答をリアルタイムイメージングにより解析し、さらには同変異体を用いた行動解析により該当神経分子の行動レベルでの必要性を決定する。次に、一過的に神経活性を促進もしくは抑制する温度感受性神経活性制御因子を発現させ、行動決定機構における各神経活性の必要・十分条件と活性のタイミングを明らかにし、求愛行動を環境適応的に決定する機能的嗅覚神経回路モデルを構築する。クリックで大きい画像へ
