光機能性有機小分子による神経活動制御を活用した神経回路機能の解析

使用光功能有机小分子控制神经活动来分析神经回路功能

基本信息

批准号：
21K15205
负责人：
高橋光規
金额：
$ 3万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，線虫C. elegansをモデル動物として有害刺激からの回避行動を制御する神経回路機能の解明を目指し，初年度は行動と神経活動を対応づける自作の顕微鏡システムを構築した．今年度は，大口径対物レンズの選定によりCa2+センサーGCaMPの蛍光シグナル検出感度を高め，神経応答のシグナルレベルが低い介在神経についても，その応答を取得することに成功した．そこで，線虫に浸透圧刺激を与え，各神経細胞の応答と行動を同時に計測したところ，感覚神経ASHは常に一定の十分な応答を示す一方，ASHの下流にある介在神経AIBの応答はばらつきが大きく，かつ，方向転換行動と相関があることを見出した．また，AIBの活動を制御する神経細胞を同定するため，解剖学的にAIBに接続する介在神経をコネクトームデータベースから探し，それらにシナプス伝達を阻害するタンパク質TeTxを発現させた線虫株を作製した．この組換え株に浸透圧刺激を与え，AIB応答と行動を同時取得することで，AIB応答を制御するAIA，RIM，RIBから成る神経回路を見出した．AIB応答および行動応答からこれらの細胞の機能解析を行うと，AIAはAIBを抑制し方向転換行動の割合を下げ，RIMはAIBを活性化し方向転換行動の割合を上げることが明らかとなった．RIBは，AIB応答を抑制するが，行動応答の割合には影響を与えなかった．最終年度となる次年度は，これらの神経回路の活動状態に応じて，どのようにAIB応答が決定されるかをCa2+イメージングによって明らかにする予定である．

这项研究旨在阐明使用神经血管杆菌作为模型动物来控制不良刺激行为的神经回路函数，在第一年，我们构建了一种自制显微镜系统，该系统将行为与神经活动相关联。今年，我们能够通过选择大直径物镜来提高Ca2+传感器GCAMP的荧光信号检测的灵敏度，并且我们成功地获得了神经反应较低信号水平的中间神经元的响应。因此，当将渗透刺激应用于线虫并同时测量每个神经元的反应和行为时，我们发现感觉神经灰总是显示出恒定且充分的反应，而灰烬中间的神经AIB下游的响应在很大程度上是变化的，并且与重生行为相关。此外，为了识别控制AIB活性的神经元，我们搜索了从连接组数据库中解剖与AIB连接的中间神经元，并创建了表达蛋白质TETX的线虫菌株，该蛋白TETX抑制突触传播。通过将渗透刺激应用于这种重组菌株并同时获得AIB反应和行为，我们发现了控制AIB反应的AIA，RIM和RIM和RIB组成的神经回路。当根据AIB和行为反应对这些细胞进行功能分析时，据显示AIA抑制AIB并降低了重定向行为的比例，而RIM激活了AIB并增加了重定向行为的比例。 RIB抑制了AIB的反应，但不影响行为反应的比例。在第二年，最后一年，我们将能够阐明如何根据CA2+成像这些神经回路的活动状态确定AIB响应。