線虫C. elegansを用いたシナプスの構造変化メカニズムの分子遺伝学的解析

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動物は周囲の環境の変化を的確に察知し、それに応答することで自らの生存の確保や子孫の維持をおこなう。このような精巧に出来た動物の応答行動の動作原理を解明するためには神経系をシステムとして網羅的に理解することが必須である。そして、神経系における情報処理のメカニズムが明らかとなることで、神経疾患に対する治療や創薬へとつながるなど医学的応用への期待も大きい。しかし、高等な動物では神経細胞(ニューロン)の数は非常に多く、その神経回路網における神経細胞同士の接続の組み合わせは天文学的な数値になり極めて複雑である。一方、個々の神経細胞の物理化学的性質をみてみると高等動物と単純な動物の間に差はあまりない。つまり、特定の行動を制御するシンプルな神経回路の機能を解明することで、複雑な神経機能の基本原理を明らかにすることができる可能性があると考えられる。線虫C. elegansは神経系がわずか302個の神経細胞により構成され、すべての神経細胞同士の接続が電子顕微鏡の連続切片像から再構築されているモデル動物である。そして、C. elegansは少数の神経細胞を駆使して高等動物と同様に様々な刺激に対する応答行動を示す。このような背景から、神経ネットワーク内での情報の伝達や処理の基本原理を明らかにするためには、透明な体とシンプルな神経系を持つモデル生物である線虫C. elegansを用いて、生きた個体の中でシナプスの動態を観察することが非常に重要であると申請者は考えた。平成24年度においては前年度から引き続き、生きた個体においてシナプスの動態の経時的な観察をおこなった。また、シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析をおこなった。