2023/02/02
庆应义塾大学
庆应义塾大学大学院 理工学研究科の修士1年 内海円花、同大学理工学部の岡浩太郎教授、堀田耕司准教授らは、カタユウレイボヤ発生初期のリズミカルな自発運動を生み出す一対の運動神経細胞が、発生に伴い7段階の神経活動変化を示すことを明らかにしました。
歩行や游泳といったリズミカルな运动パターンは、脊髄に位置する中枢パターン生成器（颁笔骋）によって生成されています。しかし、この回路を司る个々の神経细胞の动态や、リズミカルな神経活动を担う颁笔骋回路の形成机构は未だ解明されていません。
本研究では、脊椎動物に最も近縁であり、細胞系譜や幼生期における全神経接続情報が判明しているカタユウレイボヤを用いて、この謎に迫りました。カタユウレイボヤの遊泳幼生は、尾部の筋肉を左右交互に収縮させることで尾を振って泳ぐことができます。我々の先行研究から、ホヤ後期尾芽胚期での初期運動行動であるEarly Tail Flick（ETF）のリズムは、運動神経節にある左右一対の運動神経細胞MN2 によって生成されることがわかりました（Akahoshiet al., 2021）。しかし、この研究では孵化前（St.24）までのMN2の神経応答を観察したにすぎず、MN2が遊泳幼生期以降における尾を左右に振る際のリズムの生成に関わっているかどうかは不明でした。
本研究では、左右惭狈2のカルシウム応答の长时间计测に成功し、その発火间隔や同期?非同期などを基準にして、惭狈2の発火パターンは7つのフェーズに分けられることを示しました。フェーズⅢまでに惭狈2のリズムは数十秒周期に収束すること、フェーズⅤから左右の惭狈2のリズムが同期し始めること、フェーズⅥでは周期が伸びること、最后に、変态により尾部が退缩して运动が停止し神経活动が必要なくなったフェーズⅦにおいても、惭狈2は発火し続けました。これにより、ホヤの尾が动き始めてから、游泳运动を経て、尾がなくなる时までの、游泳幼生の一生における尾の运动を惭狈2が制御し続けていることが示唆されました。本研究成果は、颁笔骋回路の形成过程の解明に寄与する重要な発见と期待されます。
研究成果は、2023年1月13日にスイスの科学誌『Frontiers in Cell and Developmental Biology』にオンライン掲载されました。
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