Dissecting the mechanism underlying behavioral regulation through real-time spatiotemporal manipulation of neural circuits

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本研究は、機能的ネットワークの状態および個体の行動状態をモニターしながら、それらの状態に応じてAFDなどの単一ニューロンの光操作を行うリアルタイム光操作技術、および機能的ネットワークの状態を操作する技術を開発し、それにより特定のニューロンの活動が「ばらつきのある行動」に変換されるまでの一連の情報処理プロセスを明らかにすることを目指している。前年度までに導入したスピニングディスク共焦点顕微鏡と組み合わせて、高倍率下で自由行動中の線虫を追尾し、蛍光イメージングと同時に光刺激を行うシステムが整い、実際の実験を進めている。また同じく前年までに導入した計算サーバを活用し、取得したデータの解析や保守も円滑に進めることができた。さらに開発が活発な光遺伝学ツールの中でも、顕著な性能を示すものを新たに導入し、信頼性の高い実験条件も構築が進んだ。研究を進める上で作成している遺伝子組換え体や、実験プロトコル、解析プログラムなども蓄積されており、今後のさらなる発展を支える体制が構築されている。当初計画では予想をしていなかった成果も得られつつあり、過去に経験した温度付近で前進行動を持続するIsothermal Tracking (IT)に関する制御遺伝子、制御神経細胞の候補が絞られており、目標であるばらつきのある行動に関する情報処理プロセス解明の糸口となる可能性も期待される。また当初、特定の神経細胞の活動と、周辺神経細胞の活動の関連のみを想定していたが、神経細胞だけではなく神経以外の組織細胞にまで目をむけ、腸や筋肉など、非神経系と神経系の相互作用についても成果が出つつあり、これについても発展的な成果が期待される。今後、当初計画の実施に邁進するとともに、新たに得られた結果をもとに、発展的な研究も同時に進めることで、目標達成とその社会的意義を高めることを目指す。