遺伝子導入カイコガを用いた神経活動制御とネットワーク機構の解析

转基因蚕蛾的神经活动控制和网络机制分析

• 批准号: 10J00420
• 负责人: 田渕 理史
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00420/
• 关键词: 光遺伝学; パッチクランプ; 触角葉; 機能的シナプス接続性; 神経科学; 昆虫; 遺伝子; 脳・神経系

光感受性イオンチャネルを遺伝的に導入したカイコガを作出し,嗅覚一次中枢神経ネットワークである触角葉において,GABA作動性の介在神経は,弱い刺激が入ってきた場合では作動せず,出力神経のスパイク出力の非線形的応答は,嗅受容細胞と出力神経との間のシナプス結合の特性によってのみ決定している可能性が示唆した.強い刺激が入ってきた場合は,介在神経はGABA作動性抑制を示し出力神経のスパイク出力抑制に関与することで,出力神経の時間積分スケールに寄与している可能性を示唆した.さらに,触角葉の機能的シナプス接続性を調査することを目的とし介在神経及び出力神経からのホールセルパッチクランプ法による膜電位の同時計測を実施し,投射神経とスパイキングタイプの介在神経は一方向性の興奮性入力でのみ接続されており,スパイキングタイプの介在神経からの発生していることが予想された抑制性のシナプス入力は,投射神経において明確に認められないことが分かった.いっぽうで,ノンスパイキングタイプの介在神経と投射神経との間の機能的シナプス接続性を調査した場合,投射神経からノンスパイキングタイプの介在神経へ向けた興奮性のシナプス入力は,スパイキングタイプと同様に存在していることが示唆された.逆に,ノンスパイキングタイプの介在神経から投射神経へ向けたシナプス入力は,スパイキングタイプの場合とは異なり,非常に明確な抑制シナプス入力を観測することができた.さらには嗅覚高次中枢神経ネットワークであるキノコ体の主要構成細胞であるにおいてケニオン細胞に対してホールセルパッチクランプ法による膜電流計測を行い,ケニオン細胞の持つ電位依存性膜電流の解析に成功した.この膜電流は活性化の早い内向き電流と,その後に続く外向き電流として記録された.内向き電流の成分としてNa+電流とCa2+電流が,外向き電流の成分としては4-AP感受性で一過的なK+電流とTEA感受性で持続時間の長いK+電流,Ca2+依存性K+電流をそれぞれ薬理学的に単離することに成功した.また,電気的に記録した細胞を染色することで,その形態学的な特徴と対応させることに成功した.

Light sensitivity イ オ ン チ ャ ネ ル を but 伝 に import し た カ イ コ ガ を し, olfactory 覚 a central god 経 ネ ッ ト ワ ー ク で あ る antenna lobe に お い て, GABA actuation の interface in god 経 は, weak い stimulus が into っ て き た occasions で は actuation せ ず, output god 経 の ス パ イ ク output の nonlinear 応 answer は, olfactory と output capacity cells 経 god と の <s:1> シナプス, in combination with the characteristics of によって, み determines the possibility of <s:1> て, る, る, が, which indicates that た た. Strong い stimulus が into っ て き は た situations, medium in god 経 は GABA actuation inhibition を shown し output god 経 の ス パ イ ク output inhibit に masato and す る こ と で, output god 経 の time integral ス ケ ー ル に send し て い を る possibility in stopping し た. さ ら に, antenna lobe の functionary シ ナ プ ス receive 続 sex を investigation す る こ と を purpose と し 経 god and び output interface God 経 か ら の ホ ー ル セ ル パ ッ チ ク ラ ン プ method に よ る membrane potential の simultaneously measuring を be し, projection god 経 と ス パ イ キ ン グ タ イ プ の interface in god 経 は a directional の excitatory で into force の み meet 続 さ れ て お り, ス パ イ キ ン グ タ イ プ の interface in god 経 か ら の 発 raw し て い る こ と が to think さ れ た inhibitory の シ ナ プ ス は into force, the projection God 経 に お い て に clearly recognize め ら れ な い こ と が points か っ た. い っ ぽ う で, ノ ン ス パ イ キ ン グ タ イ プ の interface in god 経 と projection god 経 と の の function between シ ナ プ ス receive 続 sex を investigation し た occasions, projection god 経 か ら ノ ン ス パ イ キ ン グ タ イ プ の interface in god 経 へ to け た excitatory の シ ナ プ ス は into force, ス パ イ キ ン グ タ イ プ と The same に exists in the form of て て る る とが とが suggesting された. Inverse に, ノ ン ス パ イ キ ン グ タ イ プ の interface in god 経 か ら projection god 経 へ to け た シ ナ プ ス は into force, ス パ イ キ ン グ タ イ プ の occasions と は different な り, very に clear な inhibit シ ナ プ ス を into force 観 measuring す る こ と が で き た. さ ら に は olfactory 覚 higher order central god 経 ネ ッ ト ワ ー ク で あ る キ ノ コ の main body component cells で あ る に お い て ケ ニ オ ン cells に し seaborne て ホ ー ル セ ル パ ッ チ ク ラ ン プ method に よ る membrane galvanometer measuring を い, ケ ニ オ ン の hold つ potential dependency membrane current analytical に の successful し た. こ の membrane current は activeness の い き current と introversion, early そ の after に 続 く outgoing き current と し て record さ れ た. Introverted き current の composition と し て Na + current と が Ca2 + current, outgoing き current の composition と し て は 4 - AP sensibility after で な K + current と TEA susceptibility で の 続 time long い K + currents, Ca2 + dependency K + current を そ れ ぞ れ 薬 neo-confucianism of に 単 from す る こ と に successful し た. ま た, electric 気 に record し を た cells Staining する 応させる とで,そ <s:1> morphological な characteristics と successfully た 応させる against 応させる 応させる とに とに.

项目成果

嗅覚を光刺激で制御する-カイコガにおける嗅覚情報処理と行動の時間積分メカニズム-

通过光刺激控制嗅觉 - 蚕蛾嗅觉信息处理和行为的时间积分机制 -

• 发表时间: 2010
• 作者: Oie S;Matsuzaki K;Yokoyama W;Murayama A;Yanagisawa J;大家祥平;大家祥平;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史
• 通讯作者: 田渕理史

カイコガ触角葉における電位依存性カルシウムチャネルの役割

电压门控钙通道在家蚕触角叶中的作用

• 发表时间: 2010
• 作者: 河野菜摘子,金井誠也,荒木直也,吉田薫,吉田学,宮戸健二;田渕理史
• 通讯作者: 田渕理史

Temporal integration for gain control in the moth olfactory system

飞蛾嗅觉系统增益控制的时间积分

• 发表时间: 2010
• 作者: Kaiya;H.;Kodama;S.;Ishiguro;K.;Matsuda;K.;Uchiyama;M.;Miyazato;M.;Kangawa;K.;Masashi Tabuchi
• 通讯作者: Masashi Tabuchi

Gene expression profiles and synaptic interactions in the antennal lobe neurons of the silkmoth

蚕蛾触角叶神经元的基因表达谱和突触相互作用

• 发表时间: 2011
• 作者: Oie S;Matsuzaki K;Yokoyama W;Murayama A;Yanagisawa J;大家祥平;大家祥平;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史
• 通讯作者: 田渕理史

カイコガ触角葉における電気シナプス結合を持つ介在神経の相関活動

家蚕触角叶中间神经元与电突触连接的相关活动

• 发表时间: 2011
• 作者: Oie S;Matsuzaki K;Yokoyama W;Murayama A;Yanagisawa J;大家祥平;大家祥平;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史;田渕理史
• 通讯作者: 田渕理史