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

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．

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．