Tabata Lab. @ The University of Tokyo

Tetsuya Tabata Lab.

Drosophila memory

多羽田研究室はショウジョウバエを使って記憶のメカニズムを研究しています。

記憶を理解する

記憶を司る
分子の働きを知る

本研究室の究極の目標は記憶の分子機構を知ることにある。特にキノコ体細胞の中で何が起こっているのかを明らかにしたい。そのためにキノコ体神経細胞中で、記憶前後で発現が変化する遺伝子を同定し、それらの記憶形成における機能解析を行っている。

記憶を司る
神経細胞を同定する

ショウジョウバエの脳は比較的単純な構造をしているので、個々の神経を同定することも可能である。キノコ体細胞およびそれに入出力する神経を中心に記憶形成における個々の神経細胞の機能、情報の伝達様式を明らかにする。さらにCREB転写因子への応答性を指標とすることにより、記憶形成における神経細胞の機能に新たな視点を導入することに成功した。

記憶の
神経活動を見る

2光子顕微鏡下に生きたハエをセットし、カルシウムリポーターを中心に様々なリポーターを用いたin vivoイメージングによって、記憶形成により変化する神経活動を観察している。この実験系では、1細胞レベルの精度でかつ機能回路全体を俯瞰して解析することが可能である。

ゲノムの中の記憶

記憶形成のメカニズムはゲノムに記述され、発生という形で具現化のプロセスをたどる。発生により形成された脳構造は機能発現(記憶形成)を通じて個の生存の能力を規定する。進化というフィードバック機構により長い時間をかけて、改変された発生のメカニズムはゲノムに定着するはずである。してみれば、昔獲得された“記憶する”という能力はキノコ体細胞の発生メカニズムとしてゲノムに記述されているはずである。それを探るためにキノコ体細胞の発生メカニズムの研究をしている。

記憶とは

記憶とは、どの神経細胞で作られ、どの神経細胞に蓄えられるか、そしてそれはどのような分子に担われているのか、我々はその全貌を知らない。ものを憶える時にどの脳神経が働いているかを、一神経細胞レベルの解像度で、まるで地図を見るように俯瞰することができれば、研究はどれほど進むだろう。それは神経科学研究の一つの理想郷であろう。人はおろかマウスでも脳の神経細胞の数は極めて多く、ネットワークの全容は膨大なものになるために、記憶形成に関わる神経回路に限っても、一細胞レベルで、かつ網羅的に神経の働きを明らかにする事は現実的なアプローチとは言えない。 記憶形成機構解明のモデルとしてのショウジョウバエの脳神経細胞は哺乳類のそれより6桁少ないながら、様々な脳機能解析のパラダイムが確立されている。ショウジョウバエの匂い学習記憶の研究は長い歴史を持っている。分子遺伝学が非常に進んでいるために、様々な記憶の相(短期記憶、中期記憶、麻酔耐性記憶、長期記憶)を遺伝子の変異をもとに定義することが可能であり、記憶メカニズムの分子遺伝学研究では最も進んでいる系といえる。本研究室ではショウジョウバエの匂い記憶形成のメカニズムを個々の細胞レベルで明らかにすることを目指す。

ショウジョウバエの匂い記憶

ショウジョウバエは空気中の匂いを、触覚にある匂い受容体で(哺乳類の嗅上皮と同様に)受容し、そのシグナルは触覚葉(哺乳類の嗅球に相当)の二次投射神経(projection neurons)で中継し、キノコ体(mushroom body)とよばれる左右一対の神経叢に届ける(上図左、緑の神経)。キノコ体は匂い情報と報酬・罰刺激のcoincidence detectorとして働き記憶形成の場であることが知られている。ショウジョウバエの匂い記憶は比較的簡単な方法で調べることができる。電気ショックと特定の匂いを連合させる忌避学習を簡便に行うための装置を開発した。これを用いる事により多くのサンプルを同一の条件で扱う事が可能となった。さらに効率の良い装置の開発を続けている。また、これとは逆にショ糖と匂いを連合させる嗜好性学習のパラダイムを扱う事も可能であり、両者を比べることで、さらに深い理解が得られるものと考えている。

より詳しく

Publications

    2018

  • Yamazaki D, Hiroi M, Abe T, Shimizu K, Minami-Ohtsubo M, Maeyama Y, Horiuchi J, Tabata T Two parallel pathways assign opposing odor valences during Drosophila memory formation. Cell Rep., 22(9):2346–2358.
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Members

Principal Investigator

多羽田哲也
Tetsuya Tabata


Staffs

前山有子
Yuko Maeyama

山崎大介
Daisuke Yamasaki

廣井誠
Makoto Hiroi

阿部崇志
Takashi Abe

清水一道
Kazumichi Shimizu

Technical support / Administration

滝下仁美
Hitomi Takishita

中林麻依
Mai Nakabayashi

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