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ショウジョウバエ脳におけるシナプス神経回路の再構築とその機能解析

果蝇大脑突触神经回路的重建及其功能分析

基本信息

批准号：
09J06867
负责人：
竹村伸也
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ショウジョウバエの視覚中枢メダラ神経節を電顕連続切片から3次元再構築し、ニューロン間のシナプス結合をすべて記述して神経回路を完全同定し、情報処理機構の一端を解明することを目的としている。本年度上半期には、1)試料作製のための最適条件の検討を行ない、2)組織超薄連続切片シリーズを作成し、3)電顕観察により2次元画像データを獲得した。本研究では、電顕画像のクオリティと自動画像解析プログラムのアルゴリズムとをうまくフィットさせることが要となる。いくつかの固定法を試した結果、解析アルゴリズムに最もフィットする高圧急速凍結・凍結置換法を採用しサンプル試料とした。固定した試料をプラスチックに包埋後、メダラ全長約50ミクロンにわたる連続切片(40nmx1300枚)を薄切し、電顕観察により各切片の2次元画像を獲得した。下半期には、1)獲得した画像データの切断方向への位置合わせ、2)細胞線維のトレース(セグメンテーション)、3)セグメンテーションの3次元的結合(3Dリンケージ)、4)セグメンテーションとリンケージのエラー修正と再検証を行ない、メダラ1カラムを3次元再構築した。この領域からこれまでに、視細胞軸索終末R7/R8、ラミナ神経節(視覚第一次中枢)からの投射ニューロンL1-L5、ラミナとメダラをつなぐニューロンT1/C2/C3を同定した。さらに、投射型メダラニューロンとメダラ内在性ニューロンをそれぞれ3種類、アマクリンタイプのメダラニューロンを1種類同定した。ラミナニューロンL1/L2は、ハエの運動視覚に重要な役割をもつことが知られている。これまでにL1、L2ニューロンがメダラにおいて、それぞれMi1/Tm3/L5、Tm1/Tm2/L5とシナプス結合していることを突き止めた。本研究によりメダラ神経節における運動視覚経路の詳細が初めて明らかとなった。

This study describes the complete identity of the neural circuit and the purpose of understanding one end of the information processing mechanism. In the first half of this year, 1) the optimal conditions for sample preparation were investigated, 2) the ultra-thin tissue sections were prepared, 3) the electrophotography was performed, and 2) the dimensional images were obtained. This study is aimed at analyzing the characteristics of electronic images and automatic image analysis. The fixed method is used to test the results, analyze the highest temperature, and freeze the replacement method. After the sample was fixed and embedded, the total length of the sample was about 50 mm. The continuous slices (40 nm x 1300 pieces) were cut thin and the 2D images of each slice were obtained by electric observation. In the second half, 1) the position of the cut direction of the image is obtained, 2) the cell line dimension is changed, 3) the three-dimensional combination of the cell line dimension is changed, 4) the three-dimensional reconstruction of the cell line dimension is changed, and 1) the three-dimensional reconstruction is changed. R7/R8, R7/R7/R8, R7/R There are three kinds of projection type, one kind of projection type and one kind of intrinsic type. L1/L2, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10, L10, L11, L12, L11, L12, L12, L13, L14, L15, L16, L17, L18, L18, L19, L10, L19, L10, L11, L10, L10, L11, L12, L10, L10, L11, L10, L11, L12, L10, L10, L11, L11, L12, L10, L11, L11, L12, L10, L11, L11, The L1, L2 and Tm3/L5 combinations are described in detail below. This study focuses on the details of the movement of the brain.