研究組織・メンバー

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A01:行動の頑健性と柔軟性を制御する神経回路動態の可視化と機能制御

研究代表者
石原　健・九州大学大学院理学研究院・教授
WEBhttp://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~bunsiide/

紹介文本文

動物は、様々な情報を中枢神経回路において適切に処理することによって、刻々と変動する環境に適応している。本研究では、線虫をモデルとして、特定の刺激に対していつも同じ行動をとる（頑健性がある）場合と、確率的に行動を変化させる（柔軟な）場合とでどのように情報処理に違いがあるのかを明らかにすることを目的としている。具体的には、頑健性を示す行動を引き起こす刺激を二つ組み合わせることによって確率的に行動を選択するときの情報処理、学習や忘却の過程における感覚応答の変化に依存せずに行動が変化するときの情報処理、成長過程において確率的な行動が頑健性を持つ行動へと変化するときの情報処理の変化などをモデルとして用いる。私達は、４Dイメージングシステムによって全中枢神経回路を構成する神経細胞の個々の活動を同時に測定すること、そのアノテーション（細胞名の識別）をすることなどを進めてきている。本研究では、全中枢神経回路を構成する神経細胞約180個の時系列活動と、統計学的な手法を主に使って推定した因果関係とから、刺激に対する応答に関わる機能的な回路を推定する。さらに、実際にその回路が使われているかを、自由運動している個体での神経活動の測定と神経機能に摂動を施した線虫の行動と神経活動測定とによって検証する。これらの解析によって、行動の頑健性と柔軟性を担う機能的な神経回路とそこにおける情報処理の基盤メカニズムを明らかにすることを目指す。

文献

  1. Hara-Kuge　S., Nishihara　T., Matsuda T., Kitazono T., Teramoto T., Nagai T. Ishihara T. (2018)
    An improved inverse-type Ca2+ indicator can detect putative neuronal inhibition in Caenorhabditis elegans by increasing signal intensity upon Ca2+ decrease.
    PLOS ONE. (in press)
  2. Kitazono T., Hara-Kuge S. Matsuda O, Inoue A., Fujiwara M., Ishihara T. (2017)
    Multiple signaling pathways coordinately regulate forgetting of olfactory adaptation through control of sensory responses in C. elegans
    Journal of Neuroscience. 37: 10240-10251.
  3. Fujiwara M, Aoyama I, Hino T, Teramoto T, Ishihara T. (2016)
    Gonadal maturation changes chemotaxis behavior and neural processing in the olfactory circuit of Caenorhabditis elegans
    Current Biology. 26: 1522-1531
  4. Inoue A, Sawatari E, Hisamoto N, Kitazono T, Teramoto T, Fujiwara M, Matsumoto K,
    Ishihara T. (2013)　
    Forgetting in C. elegans is accelerageted by neuronal communication via the TIR-1/JNK-1 pathway.
    Cell Reports. 3: 808-819

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