研究組織・メンバー

A01:マルチモーダル入力を適応的行動出力に収斂する脳情報動態の解明

研究代表者
能瀬 聡直
東京大学大学院新領域創成科学研究科・教授
WEBhttp://bio.phys.s.u-tokyo.ac.jp/

紹介文本文

動物は時々刻々と変化する外界の状況を複数の感覚モダリティを通じて解釈することで適切な行動を決定し実行します。複数のモダリティにまたがった判断、行動選択がなされるには、異なった脳内経路を経由して処理される各モダリティの情報が脳内のどこかで統合される必要があります。本研究では脳全体を視野に入れた神経活動測定が可能で、かつコネクトミクス解析により回路構造を網羅的に同定できるショウジョウバエ幼虫をモデルとして用い、マルチモーダル感覚統合の脳情報動態を理解することを目指します。幼虫は頭部に侵害刺激を受けると後退運動により逃避します。この逃避行動は、２つのモダリティ、視覚（青色光の照射）および触覚（頭部への機械的刺激）によって誘起されます。私達はこれまでの研究において視覚刺激、触覚刺激から後退運動出力に至る神経経路をコネクトミクス解析により探索し、視覚、触覚の統合に関わるような回路の候補を見出しています。本公募研究では単一細胞種を対象とした光操作、カルシウムイメージング、経シナプス回路可視化・操作、コネクトミクス等の先端技術を駆使して、この候補回路の構造、機能、活動様式を解析します。触覚、視覚の検知から行動出力にいたる信号の流れを明らかにし、さらにこの回路内を神経活動がフローしていく過程を細胞レベルで解析することで、マルチモーダル入力が適応的行動出力に収斂する脳情報動態を解明することを目指します。

文献

1. Kohsaka H, Zwart M, Fushiki A, Fetter R, Truman J, Cardona A, Nose A (2019) Regulation of forward and backward locomotion through intersegmental feedback circuits in Drosophila larvae.
   Nat Commun 1: 2654.
2. Yoon Y, Park J, Taniguchi A, Kohsaka H, Nakae K, Nonaka S, Ishii S, Nose A (2019)
   System level analysis of motor-related neural activities in larval Drosophila.
   J Neurogenet 33: 179-189.
3. Park J, Kondo S, Tanimoto H, Kohsaka H, Nose A (2018)
   Data-driven analysis of motor activity implicates 5-HT2A neurons in backward locomotion of larval Drosophila.
   Sci Rep 8: 10307.
4. Takagi S, Cocanougher BT, Niki S, Miyamoto D, Kohsaka H, Kazama H, Fetter RD, Truman JW, Zlatic M, Cardona A, Nose A (2017)
   Divergent Connectivity of Homologous Command-like Neurons Mediates Segment-Specific Touch Responses in Drosophila.
   Neuron 96: 1373-1387.