脊髄介在ニューロンサブタイプの分子マーカー同定と神経機能の解析

脊髓中间神经元亚型分子标记鉴定及神经功能分析

• 批准号: 20J14621
• 负责人: 川野 幸平
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14621/
• 关键词: ゼブラフィッシュ; 神経回路; 脊髄介在ニューロン; イメージング; 行動実験

ゼブラフィッシュ仔魚が頻繁に行う、ゆったりとした遊泳運動において、頭は進行方向にほぼ固定されており、左右にほとんどぐらつかない。このように、遊泳運動時に頭を安定させることは視線の保持に重要であり、魚の生存戦略上で大きな意義をもつと考えられる。ゼブラフィッシュ仔魚の重心は、前後軸上において胴体部分のもっとも前方付近に位置しており、頭をぐらつかせないためには、遊泳時に胴体部分の動きが重心に与える横方向（ヨーイング）の回転モーメントを小さな状態に保つ必要がある。このためには、遊泳のフォームはC字状ではなく、S字状である必要がある。これにより、胴体の前方部分が左方向へ力を受ける場合は、後方部分は右方向へ力を受けることとなり、胴体全体として、重心に与えるヨー方向回転モーメントを最小化することが可能となる。本研究では、このようなS字フォームの遊泳運動の生成には、脊髄内に存在するV0vニューロンサブタイプのMCoDニューロンが重要な役割を果たすことを示した。MCoDニューロンは交叉性かつ長軸方向に長い軸索をもつ興奮性ニューロンであり、長軸の斜め方向（たとえば、右前と左後ろ）の活動をカップルさせるのに最適な形態的特徴をもつ。具体的な実験として、MCoDニューロンが可視化されたトランスジェニック個体を用いてそれらをレーザー破壊し、得られた幼魚の遊泳運動を高速度カメラで解析した。その結果、MCoD破壊魚では、遊泳運動のS字状屈曲パターンが乱れ、また、頭部が左右方向に顕著に揺れ動く表現型を示した。本研究により、頭を安定させて泳ぐために重要な役割を果たす神経細胞群がゼブラフィッシュ仔魚脊髄内に存在することが明らかとなった。同様の神経細胞はすべての魚に存在し、頭を安定させた遊泳運動の生成に寄与しているものと考えられる。

Impaction ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ が に う, frequent ゆ っ た り と し た swimming に お い て, head は direction に ほ ぼ fixed さ れ て お り, left and right sides に ほ と ん ど ぐ ら つ か な い. こ の よ う に, swimming exercise に head を settle さ せ る こ と は sight の keep important で に あ り, fish の survival 戦 slightly で large き な meaning を も つ と exam え ら れ る. ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ の impaction on the center of gravity は, front axle に お い て carcass part の も っ と も front position paying nearly に し て お り, head を ぐ ら つ か せ な い た め に は, swimming に carcass part の き が gravity に and え る transverse direction (ヨ ー イ ン グ) の back planning モ ー メ ン ト を small さ な state に bartender つ necessary が あ る. <s:1> ために ために, swimming フォ ム ム ム C shaped で なく なく, S shaped である necessary がある. こ れ に よ り, carcass の front part が left direction を へ force by け は る occasions, the rear part of the は right direction を へ force by け る こ と と な り, carcass all と し て, center of gravity に and え る ヨ ー direction back to the planning モ ー メ ン ト を minimize す る こ と が may と な る. This study で は, こ の よ う な S フ ォ ー ム の swimming の generated に は exist, spinal marrow に す る V0v ニ ュ ー ロ ン サ ブ タ イ プ の MCoD ニ ュ ー ロ ン が important な "を cut fruit た す こ と を shown し た. MCoD ニ ュ ー ロ ン は crossed か つ long long axis direction に い axon を も つ excitatory ニ ュ ー ロ ン で あ り, long axis の め direction (た と え ば, right front と left after ろ) の activity を カ ッ プ ル さ せ る の に optimum な form of 徴 を も つ. Specific な be 験 と し て, MCoD ニ ュ ー ロ ン が visualization さ れ た ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク individual を with い て そ れ ら を レ ー ザ ー broken 壊 し, ら れ た larval の swimming を high speed カ メ ラ で parsing し た. そ の results, MCoD 壊 fish で は, swimming exercise の to S buckling パ タ ー ン が れ disorderly, ま が た, head left and right に 顕 the に 揺 れ dynamic く phenotype を shown し た. This study に よ り, head を stable さ せ て swimming ぐ た め に important な "を cut fruit た す god 経 cells が ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ impaction ュ ridge に exist within the marrow す る こ と が Ming ら か と な っ た. With others in の god 経 cells は す べ て の に し, fish head を settle さ せ た swimming の generated に send し て い る も の と exam え ら れ る.