東京農業大学・応用生物科学部　教授

喜田　聡

　記憶制御とサーカディアンリズムの関係性は明らかではない。本研究では、視交叉上核により制御される行動リズムは正常であるものの、記憶制御の中枢である前脳領域においてのみサーカディアン転写リズムが破壊されたドミナントネガティブ型BMAL1(dnBMAL1)発現マウスを用いて、記憶のサーカディアン制御基盤を解析する。現在までの解析から、このdnBMAL１発現マウスでは記憶想起に障害が観察されており、記憶想起とサーカディアンリズムの関係性が示唆されている。この２年間で、以上の解析をさらに進めると共に、dnBMAL1マウスの記憶想起障害モデルマウスとしての有用性の検証とBMAL1を中心とした記憶想起制御の分子機構に関しても解析を進める。

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平成23年8月6日～8月7日
東京大学大学院理学系研究科　飯野雄一

　平成２３年８月６日～８月７日、　日本科学未来館において、　本領域の班員である飯野雄一、多羽田哲也、東島眞一、平田晋三の研究室の協力により研究者トークと実験ワークショップを開催致しました。二日間に渡り、多くの閲覧者が訪れ、ゼブラフィッシュ、ショウジョウバエ、線虫の行動に関する展示および講演を興味深く聞いてくれました。なお、このイベントは日本科学未来館と本新学術領域研究との共催として、日本科学未来館友の会イベントとして開催されました。ご協力頂きました日本科学未来館のスタッフの皆様に御礼申し上げます。

★イベントの詳細はこちらをご覧下さい： 研究者トーク参加募集ページ　 ワークショップ参加募集ページ

ゼブラフィッシュの実習

ショウジョウバエの実習

飯野のトーク

多羽田のトーク

東島、平田の実習講義

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国立遺伝学研究所・個体遺伝研究系　助教

浅川　秀和

　私たちの身体から生まれる無数の美しい所作・動作のほとんどは、調和のとれた体幹の動きに支えられています。この「調和のとれた体幹の動き」は、脳が外界からの感覚情報を統合して、その場に最適な運動パターンを指令することで生み出されています。
　感覚情報に基づいて特異的な運動パターンを指令する脳神経回路の構造と機能を明らかにする為に、我々はゼブラフィッシュ胚の触覚に基づいた逃避行動をモデルとして用います。皮膚への機械刺激を感知した胚は、素早く滑らかに体幹を旋回させ、刺激から最も離れるように体軸を方向付けます。我々はこれまでの研究で、後脳領域の機能を阻害すると、胚が体幹の旋回方向や旋回角度を誤ることを見いだしました。本研究では、後脳の局所的な機能阻害実験と、後脳活動のイメージングを駆使して、感覚刺激の位置情報を体幹の旋回角度に変換する後脳神経回路の動作原理に迫ることを目指します。

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大阪大学・大学院理学研究科　特任准教授

木村　幸太郎

　脳・神経系の複雑なネットワークの機能はその構造と密接に結びついていますが、実際にその機能と構造の関連を詳しく明らかにした例は限られています。本研究では、全ニューロン間の接続様式が明らかになっているモデル動物・線虫C. elegansを対象として、特定のニューロンの活動が神経細胞のネットワークを介してどのように行動を制御するのかを統合的に解析します。特に、私たちが注目している2-ノナノンに対する忌避行動に関わると考えられる幾つかのニューロンの活動を、分子遺伝学的および光遺伝学的手法を用いて制御します。そして、これらの制御が与える影響をニューロン活動および行動において解析します。本研究によって、特定ニューロンの活動がネットワーク構造を介して下流のニューロンに、そして最終的な行動にどのように反映されるか、という「神経ネットワークの動作原理」の一端が明らかにできると考えています。

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生理学研究所・統合生理研究系　助教

知見　聡美

　大脳基底核は、大脳皮質との間でループ回路を形成し、運動の発現や制御に寄与していると考えられている。大脳基底核の主要な入力部である線条体は、大脳皮質の広い領域からの入力を受けると同時に中脳ドーパミン作動性の投射を受けている。パーキンソン病において線条体内のドーパミンが枯渇すると重篤な運動障害が生じることから、大脳基底核におけるドーパミン神経伝達が運動制御において極めて重要な役割を果たすことは明らかであるが、運動制御機構への寄与の詳細は不明である。本研究では、ドーパミン受容体ノックアウトマウスをはじめとする遺伝子改変マウスにおいて、覚醒下神経活動の記録、非拘束運動中の神経活動記録、行動観察を行うことにより、大脳基底核内情報伝達におけるドーパミン神経伝達の機能と、大脳基底核－大脳皮質ループ回路による運動制御機構の解明を目指す。

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埼玉大学・脳科学融合研究センター　特任准教授

安藤　恵子

　歩行、飛翔、遊泳、呼吸などのリズム運動は無脊椎動物から哺乳動物まで広く認められる基本的運動であるが、リズム運動時の神経回路の動作機構や運動パターンの形成のしくみについてはよくわかっていない。線虫は302個の神経細胞からなるシンプルな神経系を持ち、リズミカルな蛇行運動によって移動する。本研究では、線虫の行動と神経活動を同時に記録し解析するために、蛍光カルシウムセンサー（改良型G-CaMP）を用いて移動運動中の線虫の神経筋活動をリアルタイムで画像化するシステムを開発する。このシステムを用いて野生型および神経機能分子変異体における自由運動下での神経筋活動を詳細に解析し、リズム運動における運動出力系回路の動作原理の解明を目指す。

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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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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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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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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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