適応的な行動制御を可能とする神経回路の構築原理

環境中からもたらされる様々な感覚情報を適切な行動の実行につなげることは脳神経系の最も基本的な機能のひとつである。本研究ではこれを可能とする神経回路の分子発生機構を、ショウジョウバエ幼虫をモデルとして探る。申請者らはこれまでに幼虫の前進、後退運動の選択において決定的な役割を果たす司令ニューロンWaveを発見している。Waveは体部位によって軸索突起の伸長パターンを変化させることで、異なる体部位への接触刺激を異なる行動へと結びつけるノードとしての役割をもつ。申請者らはさらにWaveの適応的な軸索走行制御において決定的な役割を果たす候補分子としてWnt受容体Fz2を同定している。本申請研究では、Fz2によるWaveの軸索走行制御が感覚―運動回路の入出力パターン、行動、神経結合に与える影響を包括的に解析することにより、適応的な行動制御を可能とする神経回路の構築原理を解読することを目的とする。上記の目的を実現するため、昨年度計画において単離脳における局所光刺激により、Fz変異体において前方Waveが誘導する行動が変化することを示唆する結果を得た。本年度は、さらにこの可能性を確かめるために、幼虫の正常な行動への影響を検討した。Waveニューロンは頭部への触覚刺激に対する後退運動の誘発に必須の役割を果たす。そこで、Fz2変異体において、この頭部刺激による後退運動の誘発にどのような影響が出るかを調べたところ、後退運動の頻度が減少するとともに、速い前進運動が誘発されるのが観察された。この結果は、Fz欠失変異体において前方Waveの軸索伸長のパターンが変化するのに伴って、このニューロンが誘発する行動も変化していることをさらに支持するものである。

環境中からもたらされる様々な感覚情報を適切な行動の実行につなげることは脳神経系の最も基本的な機能のひとつである。本研究ではこれを可能とする神経回路の分子発生機構を、ショウジョウバエ幼虫をモデルとして探る。申請者らはこれまでに幼虫の前進、後退運動の選択において決定的な役割を果たす司令ニューロンWaveを発見している。Waveは体部位によって軸索突起の伸長パターンを変化させることで、異なる体部位への接触刺激を異なる行動へと結びつけるノードとしての役割をもつ。申請者らはさらにWaveの適応的な軸索走行制御において決定的な役割を果たす候補分子としてWnt受容体Fz2を同定している。本申請研究では、Fz2によるWaveの軸索走行制御が感覚―運動回路の入出力パターン、行動、神経結合に与える影響を包括的に解析することにより、適応的な行動制御を可能とする神経回路の構築原理を解読することを目的とする。上記の目的を実現するため、昨年度計画において単離脳における局所光刺激により、Fz変異体において前方Waveが誘導する行動が変化することを示唆する結果を得た。本年度は、さらにこの可能性を確かめるために、幼虫の正常な行動への影響を検討した。Waveニューロンは頭部への触覚刺激に対する後退運動の誘発に必須の役割を果たす。そこで、Fz2変異体において、この頭部刺激による後退運動の誘発にどのような影響が出るかを調べたところ、後退運動の頻度が減少するとともに、速い前進運動が誘発されるのが観察された。この結果は、Fz欠失変異体において前方Waveの軸索伸長のパターンが変化するのに伴って、このニューロンが誘発する行動も変化していることをさらに支持するものである。