Neural mechanisms and evolution of the control of behavioral expression in higher centers of the insect brain

外界からの感覚情報に対する適切な行動発現は、動物の生存や種の維持に重要である。その神経回路の動作機構や進化の理解は、生物学において重要な未解明の課題の一つである。本課題の解決には、哺乳類に比べ極めてシンプルな昆虫の脳を用いた包括的な解析が有効である。また、昆虫の性フェロモンは、入力（感覚情報）と出力（性行動）が明確に対応しているといった特徴がある。これまでに本研究者は、カイコガ・ショウジョウバエの脳において活動依存的に神経回路を可視化する手法を新規に確立し、昆虫の脳高次領域において性フェロモンに応答する神経回路を同定してきた。本研究は、これらの神経回路の動作機構を解析し、性フェロモンが性行動の発現を制御する神経機構の解明することを目的とした。また、カイコガとショウジョウバエのような進化的に離れた昆虫種間で、神経回路機構の共通性と相違性を明らかにし、昆虫脳の進化（特に性行動に関わる脳機能の進化）を解明することも目的とした。初年度は以下の3つの項目について重点的に研究を進めた。１．aSP2神経回路の解析、２．性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子の同定と解析、３．Bmdsx-GAL4系統を用いたDSX発現細胞や遺伝子機能の解析初年度、執筆・投稿した論文がPNASにおいてリバイズとなっているため、次年度にはこれを出版することを目指す。また、共同研究として行っていたcaged-アセチルコリンの研究がアメリカ化学学会のJACSでリバイズ中である。初年度に得られた結果を踏まえ、次年度は、①CaイメージングによるaSP2神経回路の解析、②性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子のノックアウト系統の解析、脳における発現解析、培養細胞を用いた性特異的スプライシング機構の解析、③DSX発現細胞可視化系統を利用した包括的な性差形成機構の解析、を行う。

外界からの感覚情報に対する適切な行動発現は、動物の生存や種の維持に重要である。その神経回路の動作機構や進化の理解は、生物学において重要な未解明の課題の一つである。本課題の解決には、哺乳類に比べ極めてシンプルな昆虫の脳を用いた包括的な解析が有効である。また、昆虫の性フェロモンは、入力（感覚情報）と出力（性行動）が明確に対応しているといった特徴がある。これまでに本研究者は、カイコガ・ショウジョウバエの脳において活動依存的に神経回路を可視化する手法を新規に確立し、昆虫の脳高次領域において性フェロモンに応答する神経回路を同定してきた。本研究は、これらの神経回路の動作機構を解析し、性フェロモンが性行動の発現を制御する神経機構の解明することを目的とした。また、カイコガとショウジョウバエのような進化的に離れた昆虫種間で、神経回路機構の共通性と相違性を明らかにし、昆虫脳の進化（特に性行動に関わる脳機能の進化）を解明することも目的とした。初年度は以下の3つの項目について重点的に研究を進めた。１．aSP2神経回路の解析、２．性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子の同定と解析、３．Bmdsx-GAL4系統を用いたDSX発現細胞や遺伝子機能の解析初年度、執筆・投稿した論文がPNASにおいてリバイズとなっているため、次年度にはこれを出版することを目指す。また、共同研究として行っていたcaged-アセチルコリンの研究がアメリカ化学学会のJACSでリバイズ中である。初年度に得られた結果を踏まえ、次年度は、①CaイメージングによるaSP2神経回路の解析、②性特異的なスプライシングを示す新規遺伝子のノックアウト系統の解析、脳における発現解析、培養細胞を用いた性特異的スプライシング機構の解析、③DSX発現細胞可視化系統を利用した包括的な性差形成機構の解析、を行う。