ショウジョウバエ幼虫の連合学習中枢であるキノコ体における嗅覚情報処理の解明

阐明蘑菇体中的嗅觉信息处理，蘑菇体是果蝇幼虫的联想学习中心

基本信息

批准号：
22500287
负责人：
増田リリア
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010-04-01 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究の目的:昆虫脳のキノコ体は嗅覚連合学習に必須な脳中枢である。遺伝学的操作が優れているショウジョウバエをモデルに嗅覚連合学習を司る神経回路の解剖学的および機能的解析を行っている。私は、嗅覚情報の入力領域であるカリックスに焦点をおいて、カリックス糸球体の感覚地図を作成した。これを基盤に、カリックス神経回路の全貌と作動原理を明らかにする事を目的としている。本年度はGAL4系統の詳細な解剖学的解析を行って、カリックス内の神経回路構築モデルを提案し、さらに個々の神経細胞のカルシウームイメジングの確立を目的とする。研究成果:1)同定したカリックス神経細胞の匂い刺激によるカルシウームイメージング用の予備実験を行った。カルシウムセンサー(G-CaMP)を導入したハエ系統の幼虫に匂いを与え、カリックスにおける活性を可視化した。2)選別したGAL4系統を用いて、脳内領域への投射様式の解析を行った。神経細胞の投射領域の解析と神経細胞末端の前シナプス末端と後シナプス末端の同定を行った。さらにカリックス内の細胞連絡様式をsplit GAL4の新しい手法を適応しはじめて解析し、カリックス内の神経細胞連絡様式が明らかになった。結果と意義:1)カルシウームイメジングの予備実験によって、今後かリックスの匂い依存性と活性制御の機構を理解するための新しいツールを確立した。2)特異性の高いGAL4系統の選別によって、カリックスの嗅覚情報処理の細胞学的機構を明らかにした。解剖学的知見はカリックスの嗅覚処理における機能的な原理を理解するための基盤となり、今後の実験によって、嗅覚連合学習の原理が細胞レベルで明かになることが期待される。

研究目的：昆虫大脑的蘑菇体是嗅觉联想学习的重要大脑中枢。我们正在使用基因工程果蝇模型对控制嗅觉关联学习的神经回路进行解剖学和功能分析。我专注于花萼，它是嗅觉信息的输入区域，并创建了花萼肾小球的感觉图。在此基础上，我们的目标是阐明杯神经回路的整体情况和工作原理。今年，我们将对GAL4谱系进行详细的解剖分析，提出花萼内的神经回路构建模型，并进一步建立单个神经元的钙成像。研究结果：1）利用气味刺激已识别的萼神经元进行钙成像的初步实验。我们将带有钙传感器（G-CaMP）的果蝇幼虫暴露在气味中，并观察其在花萼中的活动。 2) 使用选定的 GAL4 谱系，我们分析了大脑区域的投影模式。我们分析了神经元的投影面积，并识别了神经元末梢的突触前和突触后末端。此外，我们通过应用新的分裂GAL4方法首次分析了杯内的细胞通讯模式，并阐明了杯内的神经元通讯模式。结果和意义：1）通过初步的钙成像实验，我们建立了一个新的工具来理解Calix的气味依赖性和活性控制机制。 2）通过选择高度特异性的GAL4菌株，我们阐明了杯嗅觉信息处理的细胞学机制。解剖学知识为理解杯中嗅觉处理的功能原理提供了基础，未来的实验有望在细胞水平上阐明嗅觉联想学习的原理。