ゼブラフィッシュ胸びれを用いた脊椎動物付属肢リズム運動制御基盤神経回路の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

脊椎動物の付属肢は移動運動に大きな役割を果たす。四足動物の歩行では、四肢を一定のリズムやパターンで動かして移動する。このリズムやパターンは脊髄に存在する神経回路によって生成されるが、その回路の詳細は分かっていない。歩行運動の回路が複雑で、実験操作も困難なためである。魚類の胸びれは四肢の相同器官であり、四肢と類似だが、よりシンプルな運動をする。そのため、胸びれのリズム運動を制御する神経回路は、歩行回路と共通性が高いがより単純と考えられ、歩行制御の原型的な仕組みを持つことが期待される。しかし、胸びれ運動を制御する神経回路は、ほとんど調べられていない。本研究では、単純な神経回路を持ち、実験操作がしやすいゼブラフィッシュ仔魚を用いて胸びれのリズム運動を制御する脊髄神経回路を明らかにすることを目的とする。本年度は胸びれ運動ニューロンに直接シナプス結合して、胸びれ運動ニューロンのリズミックな活動を制御する抑制性ニューロンの探索を行った。カルシウムイメージングにより、胸びれ運動中に活動する数種類の抑制性の脊髄介在ニューロンを同定し、解析候補ニューロンとした。これらのニューロンの発火パターンを調べ、それぞれのタイプのニューロンが胸びれの内転筋運動ニューロン、外転筋運動ニューロンのどちらに結合する可能性が高いか推定した。これらのニューロンが胸びれ運動ニューロンの活動制御に実際に関わり、どのような役割を果たすか明らかにするために、これらのニューロンの遺伝学的除去や光遺伝学的操作が可能になる遺伝子組換え魚を作製した。次年度にこれらの魚を使用して胸びれ運動に関わる脊髄抑制性ニューロンの解析を行う予定である。