方向指向性行動を制御する昆虫単一神経細胞で行われる樹状突起内情報統合の解明

阐明控制方向行为的单个昆虫神经元的树突内信息整合

基本信息

批准号：
18J00589
负责人：
設樂久志
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

単一神経細胞上で行われる情報統合の過程を明らかにするためには、どの様な入力を受け出力を行うのか詳細に記述できる神経細胞をモデルに考える必要がある。特に神経細胞の応答特性はその動物が置かれている状況に依存して修飾を受けるため、こうした修飾のメカニズムを理解するために、詳細な記述ができる神経細胞を扱うことは有益である。コオロギは尾葉に気流を検出するための機械感覚毛を持ち、機械感覚毛で検出された気流の情報を最終腹部神経節内にある同定された巨大介在ニューロン群（GIs）が受け取り脳へ情報を伝える。これらのGIsは解剖学的にユニークな特徴を持っており、気流刺激の応答性もそれぞれ異なる。そのため、それぞれのGIsが異なる演算処理を行っていると考えられている。本研究では、電気生理学的手法とカルシウムイメージング法を組み合わせることによって、単一神経細胞の入出力関係を明らかにし、単一神経細胞で行われる演算処理様式を明らかにすることを目的とする。昨年度は、GIsの中でも強い方向選択性を持ち、各々の樹状突起上で異なる方向選択性を持っていると考えられているGI 10-3に注目して研究を行ってきた。薬理実験によりGI 10-3における抑制性入力の役割を調べ、さらに樹状突起局所で行われる演算様式を明らかにしようと試みたが局所刺激のコントロールなど難しい問題が残った。また、直接的な入力過程を調べるために遺伝子導入にも試みたが成果は芳しくなかった。そこで本年度は、様々な条件の気流刺激を与えることで樹状突起局所での情報処理過程を明らかにしようと考えた。また、GIsだけではなく、GIsの出力形成に影響を与えていると考えられる介在性ニューロンを直接計測することによって情報統合の解明を行おうと考えた。加えて、行動実験系についても改良を重ね、行動出力から情報統合の過程を明らかにしようとも試みた。

为了阐明单个神经元上发生的信息积分的过程，有必要考虑一个可以详细描述的神经元模型，该模型已接收到哪种输入并输出。特别是，根据动物所处的情况，对神经元的反应特征进行了修改，因此可以详细描述的神经元对这种修饰的机制进行详细描述是有益的。板球的尾瓣有机械感应的毛发，以检测气流，并且在最终的腹部神经节中，一大群已识别的中间神经元（GIS）收到了有关气流的信息，并将信息传达给大脑。这些GIS具有解剖学独特的特征，并且对气流刺激的反应有所不同。因此，人们认为每个GIS都执行不同的算术过程。这项研究旨在通过结合电生理技术和钙成像方法来阐明单个神经元的输入/输出关系，并阐明在单个神经元中进行的计算方法。去年，我们进行了针对GI 10-3的研究，该研究被认为在GIS之间具有强烈的方向选择性，并且对每个树突具有不同的方向选择性。我们通过药理学实验研究了抑制性输入在GI 10-3中的作用，并试图阐明在局部树突上执行的计算样式，但是仍然存在困难的问题，例如控制局部刺激。此外，我们还尝试了基因转移来研究直接输入过程，但结果很差。因此，今年我们决定通过在各种条件下应用气流刺激来阐明本地树突的信息处理过程。我们还希望通过直接测量被认为会影响GIS输出形成的中间神经元而不仅仅是GIS来阐明信息集成。此外，我们还对行为实验系统进行了重复改进，并试图阐明行为输出的信息集成过程。