Study of Molecular and Neural Circuit Mechanisms for Behavioral Switching

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1) 細胞内シグナル伝達と転写制御によるシナプス制御機構の解析、記憶分子の特定：　ジアシルグリセロール（DAG）の役割について集中的に解析した。DAGとの結合により蛍光強度が低下するDownward DAG2プローブをASER味覚神経に発現させたところ、前シナプスマーカーとよく一致する局在を示した。塩濃度刺激を与えつつ共焦点顕微鏡で蛍光の変化を測定したところ、ASER神経の前シナプス部におけるDAGの量は、塩濃度の上昇により上昇し、塩濃度の低下により低下することがわかった。さらに、線虫に飢餓を与えたあとに同じ測定を行ったところ、餌を与えられた線虫と比べ、DAGレベルの変化が小さいことが分かった。ASER神経におけるDAG量が上昇、低下する突然変異体はそれぞれ高塩濃度、低塩濃度に向かう傾向が強くなることから、今回観察されたDAGレベルの変化は可塑的な塩走性をよく説明でき、DAGが記憶の一端を担っていると考えられた。2) シナプス伝達の反転の機構の解明：　過去に曝された塩濃度の違いにより、同じ感覚刺激に対してASER味覚神経からのシナプス伝達が逆転する現象を見出しているので、そのしくみを調べるため、まず関わる神経伝達物質を特定することを試みた。伝達物質の変異体を用いてカルシウムイメージングの実験を行うことにより、関与する伝達物質を検討した。3) 運動回路の同定と回路ダイナミクスの定量化：　微小流路チップに線虫を固定し、頭部先端に塩濃度変化の感覚刺激を与えつつ、九州大学の4Dイメージングシステムを用いて頭部の全神経の活動をYCカメレオンの蛍光を指標に測定した。結果を我々が開発した細胞認識プログラムとトラッキングプログラムで画像解析し、各神経の輝度情報を神経活動時系列として取得した。結果の数理的な解析を行った。