線虫の温度走性を実現する行動戦略の同定およびその神経回路基盤の解析

线虫实现趋热行为策略的识别及其神经回路基础分析

• 批准号: 16J05770
• 负责人: 池田 宗樹
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05770/
• 关键词: 線虫; 神経回路; 温度走性; 再帰結合神経回路モデル; 遺伝的アルゴリズム; 移動エントロピー; 文脈依存的情報処理; 行動解析; 回路同定; 細胞破壊

本研究では線虫の温度走性行動をモデルとし、神経回路動作原理の解明を目指した。前年度までの研究において、温度走性を実現するのに重要であった、線虫の基本行動要素である”curve”および”reversal turn”を制御する神経回路を同定した。本年度の研究では、以下の2つの方策により、上記神経回路における情報処理機構に迫った。1) 同定した神経回路を単一神経細胞レベルで数理モデル化し、情報理論解析によって回路内における情報の流れを定量比較した。数理モデルの構築にあたっては、現実の温度走性データを再現するような複数のパラメータセットを遺伝的アルゴリズムにより取得した。温度走性中のこれらモデル回路における移動エントロピーを算出・比較したところ、神経回路上流に比べ回路下流における移動エントロピーが大きく、また上流から下流への情報伝達は第1層の介在神経細胞であるAIBから直接運動神経につながる経路が担う割合が大きいといったことが示唆された。これらの予測は今後の研究を通じて実験的に検証していく。2) 同定した神経回路中の複数の感覚・介在神経細胞に着目し、温度走性中の活動測定をおこなった。温度走性中の神経活動と温度入力、および神経活動とcurve, reversal turnとの相関解析を行ったところ、介在神経細胞の活動と温度入力との関係、および感覚神経細胞の活動と行動出力との関係は、線虫が記憶温度より低温域にいるか高温域にいるかによって逆転していた。このような、外界依存的な情報処理の切り替えにより、記憶温度より低温域では温度を上り、高温域では温度を下るという、記憶温度への恒常的な移動を実現することができ、温度走性行動が成立していることが明らかとなった。

This study elucidates the temperature-driven action of で nematodes をモデ と と <e:1> and the principle of the neural circuit action <s:1>, and explains the を finger <s:1> た. Before the annual ま で の research に お い て, temperature go を be presently す る の に important で あ っ た, nematodes の action basic で あ る "curve" お よ び reversal "turn" を suppression す る god を 経 circuit with constant し た. This year 's <s:1> research で で, the following <s:1> 2 <s:1> <s:1> strategy によ によ によ, and the above record of the における information processing agency of the Shinto circuit に urgent った. 1) be し た god 経 loop を 単 a god 経 cells レ ベ ル で mathematical モ デ ル し, intelligence theory analytical に よ っ て within the loop に お け る intelligence の flow れ を quantitative comparison し た. Mathematical モ デ ル の build に あ た っ て は, now be の temperature go sexual デ ー タ を reappearance す る よ う な plural の パ ラ メ ー タ セ ッ ト を but 伝 ア ル ゴ リ ズ ム に よ り obtain し た. Temperature go sexual の こ れ ら モ デ ル loop に お け る mobile エ ン ト ロ ピ ー を calculate, compare し た と こ ろ, god 経 loop than upper-class に べ obscene に お け る mobile エ ン ト ロ ピ ー が big き く, ま た upper か ら obscene へ の intelligence 伝 da は の dielectric layer 1 in god 経 cell で あ る AIB か ら direct movement god 経 に つ な が る が bear う 経 road cut が Large と と った とが とが とが show された. <s:1> れら <s:1> to provide に検 evidence for を future <s:1> research を to conduct じて experiments. Youdaoplaceholder5 て く く く く. 2) The determination of <s:1> complex nerve sensation 覚 in the <s:1> nerve circuit of た and the activity of <s:1> in the に lens of <s:1> and temperature behavior of the medium in the nerve cells をお and the determination of <s:1> なった なった なった なった. In the temperature variation, the activity of the Hindu と temperature force, the activity of the Hindu および curve Line phase reversal turn と の masato parsing を っ た と こ ろ, medium in god 経 cell の と temperature into force と の masato, お よ び 覚 god 経 と の cells work efforts と の masato は, nematode が memory temperature よ り cryogenic domain に い る か high temperature domain に い る か に よ っ て inverse planning し て い た. こ の よ う な, dependent on external な intelligence 処 の り cutting for え に よ り, memory temperature よ り cryogenic domain で は temperature on を り, high temperature domain で は を temperature る と い う, memory temperature へ の constant な mobile を be presently す る こ と が で き established, temperature go action が し て い る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Identification of behavior elements during thermotaxis behavior in the nematode Caenorhabditis elegans

线虫趋热行为过程中行为要素的鉴定

• 发表时间: 2016
• 作者: Muneki Ikeda

光駆動型細胞死誘導タンパク質miniSOGを用いた機能的神経回路の同定

使用光驱动细胞死亡诱导蛋白 miniSOG 识别功能性神经回路

• 发表时间: 2017
• 作者: Ikeda M;Nakano S;Giles AC;Mori I
• 通讯作者: Mori I

Identification and analysis of multifunctional neurons in a C. elegans thermotaxis behavior.

秀丽隐杆线虫趋热行为中多功能神经元的识别和分析。

• 发表时间: 2017
• 作者: Ikeda M;Nakano S;Giles AC;Mori I
• 通讯作者: Mori I

線虫走性行動において感覚入力・運動出力の統合を担う局所神経回路の同定

识别负责整合秀丽隐杆线虫趋化行为中感觉输入和运动输出的局部神经回路

• 发表时间: 2016
• 作者: Eri Niiyama;ChunMan Lee;Mitsuhiro Ebara;梶谷丈;Mahabal Ashish et al.;池田宗樹
• 通讯作者: 池田宗樹

線虫C. elegansにおける機能的神経回路の抽出と統合情報量解析

线虫功能神经回路的提取和综合信息内容分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Ikeda M;Nakano S;Giles AC;Mori I;Lokachari Siddharth，林勇貴，山岸郷志，岡崎正和;新山瑛理, 荏原充宏;池田宗樹
• 通讯作者: 池田宗樹