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単一痛覚神経細胞とその標的による異種感覚刺激の弁別的な演算機構の解明

阐明单个疼痛感觉神经元及其目标对不同感觉刺激的差分计算机制

基本信息

批准号：
15J06383
负责人：
小野寺孝興
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

外界の有害な刺激を感覚器・感覚神経により受容し、それらに適切に対応することは生存上必須である。この生体における“警報装置”とも呼べる機能について、私はショウジョウバエ幼虫の一次感覚神経であるClass IV neuronをモデルとして解析をおこなった。Class IV neuronが42℃以上の高温刺激にさらされて活性化すると、個体は“回転忌避行動”をおこなうことで刺激から逃れていく。これまで、私たちは赤外線レーザーを熱源とした高時間解像度の刺激系を用いてClass IV neuronの熱応答性を調べてきた。そして、高頻度の発火列とそれに続く発火停止期で構成されるBurst-and-pause型の発火パターンが回転行動の促進シグナルであるという仮説を検証してきた。昨年度は、Burst-and-pause型の発火パターンが「下流の神経回路でどのように情報処理されているか」という読み出し機構の解明に着手した。私たちは、Class IV neuronの活性化を光遺伝学に操作した際に、下流の中枢神経系でのカルシウム動態を観察した。その結果、回転行動を調節する一対の介在神経細胞において、シンプルな連続型とBurst-and-pause型の発火パターンの間でカルシウム応答の強さが劇的に異なることを発見した。これは、この介在神経がBurst-and-pause型という特徴的な発火パターンを機能的な信号として識別していることを示していた。つまり、私たちが提唱してきたBurst-and-pause型の発火パターンが回転行動の促進シグナルであるという仮説が強く支持されたことになる。以上の研究成果を取りまとめ、筆頭著者の論文として発表した（Onodera et al., eLife, 2017）。

Harmful stimuli from the outside world, sensors, sensors, sensors This biological "alarm device" can be used to detect and analyze the primary sensory system of the organism. Class IV neuron is activated by high temperature stimulation above 42℃, and the individual is "resistant to action". The high temporal resolution of the stimulus system is modulated by the Class IV neuron. In addition, high-frequency fire trains are composed of Burst-and-pause fire trains, which are used to promote fire recovery. Last year, Burst-and-pause type fire transmission was started in the "downstream neural loop" and "information processing". The activation of Class IV neurons is monitored by optical spectroscopy during operation and downstream central nervous system dynamics. The results of this study suggest that the regulation of neurocellular responses is a key factor in the development of neurocellular responses, such as Burst-and-pause responses. This is the first time that a person has been identified as a Burst-and-pause type in the brain. A Burst-and-pause type of fire is used to promote a return to action. The above research results are taken from the papers of the authors (Onodera et al., eLife, 2017）。