Research on brainstem circuits that integrate binaural vestibular inputs in larval zebrafish as a model system

以斑马鱼幼体双耳前庭输入为模型系统的脑干回路研究

基本信息

批准号：
20K06866
负责人：
谷本昌志
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までの研究により、受精後5日のゼブラフィッシュにおいて、ロール方向の静的傾斜時には、主に傾斜時下側の内耳耳石器官から脳へ前庭入力が伝達されることが明らかになったため、その前庭情報がどのような神経回路によって情報処理されるのかを調べた。前庭神経核の亜核であるTangentail nucleus(TAN)の一部のニューロンが転写因子evx2陽性であることを発見し、それを基に形態学的・機能的解析を行った。evx2陽性TANニューロンはグルタミン酸作動性の交連性ニューロンであった。上行・下行性の軸索分枝をもつニューロンと、上行性の軸索をもつニューロンが観察され、上行枝は動眼・滑車神経核および内側縦束核へ投射した。ロール方向の静的傾斜時の活動をCa2+イメージングで調べると、期待された通り傾斜時下側のTANニューロンで大きな活動が観察された。ロール方向の静的傾斜時に、仔魚は傾斜時上側へ持続的に胴体を屈曲させることをも発見し、この運動へのTANニューロンの寄与を調べた。TANニューロンを光遺伝学的に活性化させると反対側への胴体屈曲が観察され、TANニューロンをレーザー破壊すると破壊側が傾斜時下側になる静的ロール傾斜時に胴体の屈曲角度が著しく減少した。同様にCa2+イメージングおよび細胞破壊実験を行うことにより、（傾斜時下側の）TANから（傾斜時上側の）内側縦束核、そしてposterior hypaxial muscleという胴体の筋肉へ至る神経回路と筋によってロール傾斜から直立姿勢を回復する行動が行われていることが明らかになった。

直到上一年的研究表明，在受精后五天，在斑马鱼中，前庭输入主要是在静态倾斜方向倾斜到大脑时主要从下部耳朵的下耳器官传播，因此我们研究了哪些神经电路进行了处理。我们发现，一些前庭神经核的亚核核核（TAN）的神经元对转录因子EVX2呈阳性，并且基于此进行了形态学和功能分析。 EVX2阳性棕褐色神经元是谷氨酸能连接神经元。观察到具有上升和下降的轴突分支和带有上升轴突的神经元的神经元，并将上升的分支投射到眼部和后杆神经核和内侧纵向束核。当Ca2+成像检查在滚动方向上静态倾斜的活性时，在倾斜下的下棕褐色神经元中观察到大活性，如预期的那样。我们还发现，在侧面倾斜方向上，幼虫在倾斜时持续将躯干向上弯曲，并研究了棕褐色神经元对这一运动的贡献。观察到光遗传活化的棕褐色神经元，身体向相对侧的屈曲，当静态滚动将破坏侧倾斜到下部时，将激光毁灭的棕褐色神经元显着降低了身体的屈曲角。同样，CA2+成像和细胞破坏实验表明，从侧倾倾斜的固定位置的作用是由神经回路和肌肉从棕褐色（倾斜时较低）到内侧纵向束核（倾斜时较低）（倾斜时倾斜时倾斜）和后肌的低血肌，导致肌肉的肌肉，肌肉的肌肉。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

対物レンズ傾斜顕微鏡によって頭部の傾斜・運動中の神経活動の可視化に成功

使用倾斜物镜成功观察头部倾斜和运动过程中的神经活动

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ゼブラフィッシュ仔魚を用いた前庭神経回路のイメージング解析

斑马鱼幼虫前庭神经回路的成像分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryutaro Kajihara;Tadahiro Numakawa;Haruki Odaka;Yuji Yaginuma;Noemi Fusaki;Toshika Okumiya;Hirokazu Furuya;Seiji Inui;and Takumi Era;谷本昌志
通讯作者：
谷本昌志

Striolar and extrastriolar utricular hair cells preferentially transduce head vibration and static tilt respectively

纹状体和纹状体外椭圆囊毛细胞分别优先传导头部振动和静态倾斜