A pair of 5-HT neurons responsible for emotional contagion in Drosophila

果蝇中负责情绪传染的一对 5-HT 神经元

基本信息

批准号：
21K18238
负责人：
齊藤実
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究から、ショウジョウバエも集団では翅を目安として、他者の熱逃避行動の観察から自身の熱逃避行動を亢進させる情動伝染が起こること（個別での熱逃避行動より、集団での熱逃避行動の方が逃避スコアが高い）、この集団効果に特定の神経細胞クラスター（PMPDクラスター）内のセロトニン（5-HT）作動性神経細胞（PMPD-5-HT神経細胞）が関与していること、PMPD-5-HT神経細胞はFan-shaped body (FB)の6層と楕円体のR3層に軸索を投射していることなどが分かった。さらに情動伝染は羽化後３日間の社会生活経験を通して発達し、拘束ストレスにより消失することなども分かった。本年度は、先ず情動伝染に関与する5-HTシグナルを同定するため行動薬理学的実験を行い、5-HT2B受容体が関与する結果を得た。さらにPMPD-5-HT神経細胞が軸索を投射するFBの５層で5-HT2B受容体をノックダウンすると、情動伝染による熱逃避効果の集団効果が消失することを見出した。一方楕円体のR3で5-HT2B受容体をノックダウンしても集団効果に影響はなかった。PMPD-5-HT神経細胞の活性動態を調べたところ、熱刺激を受けたときだけでなく、他者の熱逃避行動を観たときも活性化されることが示唆された。次にPMPD-5-HT神経細胞を熱遺伝学的手法により活性化させたところ、個別での熱逃避行動が亢進し、集団での熱逃避行動と変わらない逃避スコアとなった。さらに拘束ストレスを受けたハエでも集団効果が回復しただけでなく、個別での熱逃避行動が亢進し、集団での熱逃避行動と変わらない逃避スコアとなった。これらの結果から、PMPD-5-HT神経細胞に視覚情報（他者の熱逃避行動の観察）と体性感覚情報（熱刺激の受容）が入力統合することで、熱逃避行動を制御するFBの熱刺激感受性を高めることで情動伝染を表出することが伺えた。

Previous research has shown that in groups, Drosophila also uses the wing as a guideline, emotional transmission that enhances its own heat-escaping behavior occurs when observing others' heat-escaping behavior (heat-escaping behavior in groups has a higher escape score than individual heat-escaping behavior), that serotonin (5-HT)ergic neurons (PMPD-5-HT neurons) in specific neuronal clusters （PMPD群集）参与了该组效应，并且PMPD-5-HT神经元将轴突分为粉丝形体（FB）的六层和椭圆形的R3层。此外，发现情绪传染是通过社会生活经历在出现三天后发展的，并且由于压力约束而消失。今年，我们首先进行了行为药理实验，以识别与情绪传染有关的5-HT信号，并获得了5-HT2B受体参与的结果。此外，我们发现，当PMPD-5-HT神经元在5层FB投射轴突中击倒5-HT2B受体时，情绪感染的热驱动效应的组效应消失了。另一方面，在椭圆形R3处的5-HT2B受体敲低不会影响种群效应。当我们研究PMPD-5-HT神经元的活性动力学时，建议它们不仅在受到热刺激时被激活，而且还会在其他人观察到热量逃脱的行为时会被激活。接下来，当使用热遗传学技术激活PMPD-5-HT神经元时，单个逸出行为会增加，从而导致逃生评分与组的散热行为没有什么不同。此外，不仅会受到限制应力恢复组效应的飞行，而且个体逸出行为增加，从而导致逃逸评分与集体逸出行为没有什么不同。这些结果表明，视觉信息的输入整合（观察他人的热逃避行为）和体感信息（热刺激接收）到PMPD-5-HT神经元中，可以提高FB中的热刺激敏感性，从而控制了热量逃避行为，以表达情绪传染。