研究業績

上川内研のメンバーが著者に入っている論文などの一覧です。



■ Tools


ChaIN (Yoon et al., 2013; Ishikawa et al., 2017)

Event-triggered feedback system (Yamanouchi et al., 2023)

 

■ 発表論文   Research Papers


【2024年】
YuMin M. Loh#, Yifeng Y.J. Xu#, Tai-Ting Lee, Takuro S. Ohashi, Yixiao D. Zhang, Daniel F. Eberl, Matthew P. Su*, Azusa Kamikouchi* (2024).
#* Equal contributions


Differences in male Aedes aegypti and Aedes albopictus hearing systems facilitate recognition of conspecific female flight tones

iScience. 27(7), 110264
Article DOI: 10.1016/j.isci.2024.110264


デング熱などを媒介する「ヤブ蚊」の分布域は拡大しています。 これら2種の異種交配を避けうる仕組みとして、聴覚特性の種間差を発見しました。 特定の蚊の繁殖を人工羽音で制御するツール開発につながることが期待されます。

Keisuke Imoto, Yuki Ishikawa, Yoshinori Aso, Jan Funke, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi (2024).


Neural-circuit basis of song preference learning in fruit flies

iScience. 27(7), 110266
Article DOI: 10.1016/j.isci.2024.110266


ショウジョウバエのリズム識別能力が音経験により変化する仕組みを解明しました。 互いに接続する抑制性と興奮性の神経細胞が、識別能力の向上を担っており、神経伝達物質GABAとドーパミンが音経験後の識別能力を調節していました。 音識別能力が経験で変化する動物の仕組みの一般的な理解につながると期待されます。


【2023年】
Hayato M Yamanouchi, Azusa Kamikouchi, Ryoya Tanaka (2023).


Copulation-triggered automatic photostimulation using deep learning in Drosophila

STAR Protocols. 4(4), 102623
Article DOI: 10.1016/j.xpro.2023.102623


ショウジョウバエの交尾中にのみ光遺伝学によってニューロンを抑制するための新しい実験方法を報告しました。 本手法では、機械学習を用いた動物のリアルタイム姿勢推定ツールであるDeepLabCut-Live!を用いてリアルタイムに交尾を判定し、交尾の判定を元にレーザー光を制御することが可能になりました。

Hayato M Yamanouchi, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi (2023).


Event-triggered feedback system using YOLO for optogenetic manipulation of neural activity

IEEE. 2023 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops)
Article DOI: 10.1109/PerComWorkshops56833.2023.10150245


深層学習の物体認識アルゴリズムの一つであるYOLO(YOLOv5)を用いてショウジョウバエの交尾行動を認識することができることを見出しました。さらに、リアルタイムに認識を行うことによって行動をトリガーとした行動への介入操作を行うことができるシステムを提案しました。

GitHub
Event-triggered feedback system

Hayato M Yamanouchi, Ryoya Tanaka*, Azusa Kamikouchi* (2023).
* Equal contributions


Piezo-mediated mechanosensation contributes to stabilizing copulation posture and reproductive success in Drosophila males

iScience. 26(5), 106617.
Article DOI: 10.1016/j.isci.2023.106617


機械刺激を受容するチャネルであるPiezoが、ショウジョウバエのオスにおいて交尾中の姿勢制御に関与することを発見しました。さらに、Piezoを阻害することによるオスの交尾姿勢の不安定化が、繁殖能力の低下をもたらす可能性を示しました。本研究により、交尾中のオスが機械刺激受容を介して積極的に姿勢を維持することが、繁殖成功につながることが分かりました。今後、動物の交尾行動を制御する分子・神経機構の全貌の解明に繋がることが期待されます。

プレスリリース
交尾を継続するためのメカニズムを解明

Boy fly meets girl fly meets AI: Training an AI to recognize fly mating identifies a gene for mating positions

Taro Ko, Hiroki Murakami, Shunjiro Kobayashi, Azusa Kamikouchi, Hiroshi Ishimoto (2023).


Behavioral screening of sleep-promoting effects of human intestinal and food-associated bacteria on Drosophila melanogaster

Genes to Cells. 1-14.
Article DOI: 10.1111/gtc.13025


キイロショウジョウバエの睡眠を促進する腸内細菌をさらに発見しました。また、その睡眠促進効果にインシュリン経路が関与する可能性を見出しました。

プレスリリース
ビフィズス菌が睡眠を促進する

Takuro S. Ohashi, Yuki Ishikawa*, Takeshi Awasaki, Matthew P. Su, Yusuke Yoneyama, Nao Morimoto, Azusa Kamikouchi* (2023).
* Equal contributions


Evolutionary conservation and diversification of auditory neural circuits that process courtship songs in Drosophila

Scientific Reports. 13: 383.
Article DOI: 10.1038/s41598-022-27349-7


オナジショウジョウバエとキイロショウジョウバエという2種類のハエの求愛歌に対する好みの進化がどのような脳内メカニズムによって起こるのかを解明しました。

プレスリリース
「好き」の進化を生み出す脳のしくみ   ~求愛歌のリズムに対する好みの種差を支える神経基盤を発見~

産経ニュースで紹介されました:
【クローズアップ科学】  「好き」受け入れる脳の仕組み  カギは音のリズム


【2022年】
#Shirasaki, Riku, #Ryoya Tanaka, Hiroki Takekata, Takashi Shimada, Yuki Ishikawa*, Azusa Kamikouchi* (2022).
# Co-first authors; * Equal contributions


Distinct decision-making properties underlying the species specificity of group formation of flies

Royal Society Open Science. 9: 220042.
Article DOI: 10.1098/rsos.220042


クワズイモショウジョウバエとキイロショウジョウバエという2種類のハエが示す、群れ形成のダイナミクスの違いを発見しました。

プレス・リリース
現代化学 2022年11月号 (東京化学同人)で紹介されました。

#Yifeng YJ Xu, #YuMin Loh, Tai-Ting Lee, Takuro S. Ohashi, Matthew P Su*, Azusa Kamikouchi* (2022).
# Co-first authors; * Equal contributions


Serotonin modulation in the male Aedes aegypti ear influences hearing

Front. Physiol. 13: 931567.
Article DOI: 10.3389/fphys.2022.931567


デング熱やジカ熱などの様々な病気を媒介するネッタイシマカは、卓越した聴覚を駆使して配偶相手を見つけています。私たちは今回の研究で、ヒトや昆虫など多くの動物で神経修飾物質として機能するセロトニンが、ネッタイシマカの聴覚機能を調節することを発見しました。音を用いてネッタイシマカの行動を制御することで、蚊の繁殖を抑制する、という新たな方法論の開発につながることが期待されます。

プレス・リリース
子供の科学 2022年11月号 (誠文堂新光社)で紹介されました。

Ryoya Tanaka, , Hiroki Takekata, Yuki Ishikawa*, Azusa Kamikouchi* (2022).
* Equal contributions


Mate discrimination of Colocasiomyia xenalocasiae and C. alocasiae (Diptera: Drosophilidae) as a possible factor contributing to their co-existence on the same host plant.

Journal of Insect Behavior. 35: 44–55.
Article DOI: 10.1007/s10905-022-09798-0


Ko T, Murakami H, Kamikouchi A. , Ishimoto H (2022).


Biogenic action of Lactobacillus plantarum SBT2227 promotes sleep in Drosophila melanogaster.

iScience. 25(7), 104626
Article DOI: 10.1016/j.isci.2022.104626


雪印メグミルク株式会社との共同研究です。乳酸菌 SBT2227株 を食べることで、ショウジョウバエ睡眠が促進されることを発見しました。今後、乳酸菌が睡眠を促進する仕組みの解明につながることが期待されます。


【2021年】
Tai-Ting Lee, Po-Lin Chen, Matthew P. Su, Jian-Chiuan Li, Yi-Wen Chang, Rei-Wen Liu, Hsueh-Fen Juan, Jinn-Moon Yang, Shih-Peng Chan, Yu-Chen Tsai, Sophia von Stockum, Elena Ziviani, Azusa Kamikouchi, Horng-Dar Wang, Chun-Hong Chen (2021).


Loss of Fis1 impairs proteostasis during skeletal muscle aging in Drosophila.

Aging Cell. doi: 10.1111/acel.13379



【2020年】
Hampel S*, Eichler K*, Yamada D, Bock DD, Kamikouchi A, Seeds AM (2020).
* Equal contributions


Distinct subpopulations of mechanosensory chordotonal organ neurons elicit grooming of the fruit fly antennae.

eLife. 9:e59976
Article DOI: 10.7554/eLife.59976


ハエの毛づくろいを制御する神経機構の解明研究に協力しました。触角にある、聴感覚ニューロンとは異なるタイプの機械感覚ニューロンの活性化が、毛づくろい行動を引き起こすことがわかりました。

Su MP*, Georgiades M*, Bagi J, Kyrou K, Crisanti A, Albert JT (2020).
* Equal contribution


Assessing the acoustic behaviour of Anopheles gambiae s.l. dsxF mutants: Implications for Vector Control.

Parasites & Vectors. 23: 9.
Article DOI: 10.1016/j.isci.2020.101486


Li X, Kruszelnicki J, Chiba Y, Ishimoto H, Yuki Ishikawa, Kamikouchi A (2020).


Auditory experience prevents loss of the innate song preference as a selective cue in Drosophila.

BioRxiv. Article DOI: 10.1101/2020.07.16.205443v1


Hampel S, Eichler K, Yamada D, Kim H, Horigome M, Franconville R, Bock DD, Kamikouchi A , Seeds AM (2020).


Convergence of distinct subpopulations of mechanosensory neurons onto a neural circuit that elicits grooming.

BioRxiv. Article DOI: 10.1101/2020.06.08.141341


Hyunsoo Kim*, Mihoko Horigome*, Yuki Ishikawa, Feng Li, J. Scott Lauritzen, Gwyneth Card, Davi D. Bock, Azusa Kamikouchi (2020). * Equal contribution


Wiring patterns from auditory sensory neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies.

J Comp. Neurol.,528(12): 2068-2098
Article DOI: 10.1002/cne.24877


ショウジョウバエの聴覚神経回路の配線図を、電験コネクトームデータの解析により、シナプスレベルの解像度で解明しました。聴覚情報処理機構の理解につながると期待できます。 学部4年生が二人、それぞれ単身でアメリカのジャネリア研究所に滞在して実施した研究の成果です。

Hiroshi Ishimoto, Azusa Kamikouchi (2020).

A feedforward circuit regulates action selection of pre-mating courtship behavior in female Drosophila.

Curr Biol, 30:1–12


ショウジョウバエのメスが、オスの求愛を徐々に受け入れていく際の意思決定を制御する神経回路機構を解明しました。

------------------------------------------------------------
各種メディアで紹介されました:
毎日新聞
「求愛拒否から受け入れへ」脳の仕組み解明  ハエの研究で  名大チームら
中日新聞
ハエの恋の秘けつ、諦めないこと?  求愛行動、名大チームが解明
時事ドットコム
ハエの求愛、粘りが大事  雌が拒否から受容へ  ―  脳の仕組み解明・名古屋大
共同通信
ハエは諦めないのが恋の秘訣?  求愛行動で名古屋大
朝日新聞
ハエの世界、求愛繰り返せば効果あり  メスの行動が変化
読売新聞
拒否されてもめげないオスの求愛、メスは結局受け入れる…仕組み解明


【2019年】
Yuki Ishikawa, Mao Fujiwara, Junlin Wong, Akari Ura, Azusa Kamikouchi (2019).

Stereotyped Combination of Hearing and Wind/Gravity-sensing Neurons in the Johnston’s Organ of Drosophila.

Front. Physiol., 10:1552 doi: 10.3389/fphys.2019.01552


ショウジョウバエの聴覚器の中で、異なる性質を持つ2つの感覚細胞がペアになって格納されていることを発見しました。感覚器の内部で、このペア同士の相互作用が生じていることが示唆されます。

Shuhei J. Yamazaki, Kazuya Ohara, Kentaro Ito, Nobuo Kokubun, Takuma Kitanishi, Daisuke Takaichi, Yasufumi Yamada, Yosuke Ikejiri, Fumie Hiramatsu, Kosuke Fujita, Yuki Tanimoto, Akiko Yamazoe-Umemoto, Koichi Hashimoto, Ken Yoda, Katsufumi Sato, Akinori Takahashi, Yuki Ishikawa, Azusa Kamikouchi, Shizuko Hiryu, Takuya Maekawa, Koutarou D. Kimura (2019).

A hybrid versatile method for state estimation and feature extraction from the trajectory of animal behavior.

Frontiers in Neuroscience, 13: 626


動物が示すナビゲーション行動を構成する様子をスケールフリーで抽出することができる、新たな解析手法の開発に協力しました。

Yuki Ishikawa, Natsuki Okamoto, Yusuke Yoneyama, Naoki Maeda, Azusa Kamikouchi (2019).

A single male auditory response test to quantify auditory behavioral responses in Drosophila melanogaster.

J Neurogenet, May 20:1-11


ショウジョウバエが示す求愛歌への応答行動を、単一個体で効率的に解析できる実験手法「SMART」を開発しました。この方法を使って解析することで、キイロショウジョウバエの系統間や、近縁種間での求愛歌への応答行動の違いを発見しました。

Nana Kudow, Azusa Kamikouchi, Teiichi Tanimura (2019).

Softness sensing and learning in Drosophila larvae.

Journal of Experimental Biology, jeb.196329


ショウジョウバエ幼虫の採餌行動をモデルとして、「柔らかさ」への好みを調節する機構を解明しました。


【2018年】
Li X, Ishimoto H, Kamikouchi A (2018).

Assessing experience-dependent tuning of song preference in fruit flies (Drosophila melanogaster).
bio-protocol, 8(14): e2932.


ショウジョウバエが示す、聴覚経験に依存した歌への好みの調節機構を解析するための新しい実験方法を報告しました。

Yamada D, Ishimoto H, Li X, Kohashi T, Ishikawa Y, Kamikouchi A (2018).

GABAergic local interneurons shape female fruit fly response to mating songs.
Journal of Neuroscience, 38(18): 4329-4347.


音のリズムを聞き分けることは、ヒトを含むさまざまな動物のコミュニケーションにおいて必須の能力です。ショウジョウバエは、ヒトとは全く異なる外見をしていますが、ヒトと同様に音のリズムの僅かな違いを聞き分けることができ、またヒトと共通した脳内メカニズムを備えていることがわかっています。今回の研究では、ショウジョウバエの脳内のニューロンが、他のニューロンの応答を絶妙に調節する「ブレーキ」の役割を果たすことで、音に対する過剰な反応が起こらないように制御していることがわかりました。今回発見された脳内メカニズムは、今後、ヒトの会話や音声認識にも共通する「音のリズムを分析する脳内メカニズム」の解明に大きく貢献することが期待されます。

プレスリリース
各種メディアで紹介されました: NHKニュース、毎日新聞、日経新聞、 共同通信社

Li X, Ishimoto H, Kamikouchi A (2018).

Auditory experience controls the maturation of song discrimination and sexual response in Drosophila.
eLife, 2018;7:e34348.


鳥の歌学習や人間の言語学習は、音パターンを識別する先天的な脳内機構と幼少期での聴覚経験で成熟する後天的な脳内機構とが協調して働くことで実現されますが、本研究では、ショウジョウバエも同様のメカニズムで正しい歌を学習することを発見しました。研究対象としてのショウジョウバエは、研究データを得るスピードの速さや遺伝子操作技術の豊富さを特徴とし、動物一般に共通する神経メカニズムを多く備えています。よって、本研究成果により、歌や言語学習を担う神経機構や分子機構を解明するための最も単純なモデル系として、多彩な実験操作が可能なショウジョウバエを用いる、という新たな研究戦略への展開が期待できます。

各種メディアで紹介されました。
→中日新聞  →財経新聞  
→EurekAlert!   →Asia Research News   →Science Daily   →Neuroscience News   →Phys.org   →Bioengineer.org   →BrightSurf   →AlphaGalileo  
→Science Newsline   →名古屋大学 Website


【2017年】

Ishikawa Y, Okamoto N, Nakamura M, Kim H, Kamikouchi A (2017).

Anatomic and physiologic heterogeneity of subgroup-A auditory sensory neurons in fruit flies.
Frontiers in Neural Circuits, doi: 10.3389/fncir.2017.00046.


ショウジョウバエが持つ聴感覚細胞のうち、広域の音に応答する「A細胞群」と呼ばれる一細胞群については、その特性や機能は、あまりよく分かっていませんでした。私たちは新しく発見した多数のショウジョウバエ系統を使うことで、このA細胞群の軸索投射パターンを単一細胞レベルで徹底解明しました。また同時に、それら神経細胞の応答性をグループ分けして調べました。その結果、これまでの想定をはるかに超える、非常に多様性の高い細胞群であることを発見しました。さらにこれらの細胞は、求愛歌への応答行動にも機能することを見出しました。この聴覚経路は、多様な周波数を含むショウジョウバエの求愛歌の情報を効率よく取り出す仕組みを担っている可能性があります。


【2016年】

Ishikawa Y, Aonuma H, Sasaki K, Miura T (2016).

Tyraminergic and octopaminergic modulation of defensive behavior in termite soldier.
PLoS ONE, 11(5): e0154230.


この論文では、兵隊シロアリの高い攻撃性を生み出す神経メカニズムを明らかにしました。アリやハチでは分業に関わるメカニズムの研究が進んでいますが、彼らとは独立に社会性を獲得したシロアリではこのような研究は全く行われていませんでした。調べてみると、アリやハチで攻撃性や分業に関与していると考えられているチラミン/オクトパミン系が、兵隊シロアリの攻撃性にも重要な役割を果たしていることがわかりました。全く異なる系統において進化した真社会性においても、共通した神経メカニズムが用いられているのはとても興味深いことです。


Matsuo E, Seki H, Asai T, Morimoto T, Miyakawa H, Ito K, Kamikouchi A (2016).

The organization of projection neurons and local neurons of the primary auditory center in the fruit fly Drosophila melanogaster.
J Comp Neurol, 524(6):1099-164.


ショウジョウバエの脳での、二次聴覚神経細胞を網羅的に同定して、その神経回路構造を解明した論文です。この研究成果により、ショウジョウバエの脳での聴覚情報処理様式を推定することが可能になりました。全長66ページにわたるこの論文は、当該分野の記念碑的論文として、表紙に採択されました。




 以前の文献はこちら

 

 

■ 総説 Reviews

Ishikawa Y, Masahito T. Kimura & Masanori J. Toda (2022).
Biology and ecology of the Oriental flower-breeding Drosophila elegans and related species.
Fly. 16(1): 207-220.


花の中になわばりを作り、ダンスを踊って求愛する面白い生態を持つカザリショウジョウバエと近縁種の世界で初めての総説です。 分類形質、系統的位置、繁殖生態や食性、生活史形質、さまざまな行動形質、また最近の分子遺伝学的な研究について、美しい生態写真と分類形質の写真とともに解説しました。

Ishimoto H*, Kamikouchi A* (2021).  * Equal contributions
Molecular and neural mechanisms regulating sexual motivation of virgin female Drosophila.
Cellular and Molecular Life Sciences. doi: 10.1007/s00018-021-03820-y


ショウジョウバエのメスが、求愛を受け入れる際に脳や身体の中でどのような変化が起こっているのでしょうか。これを解き明かすための最新の研究成果について、主に分子機構と神経機構を中心に解説しました。

Ishikawa Y, Kamikouchi A (2016).
Auditory system of fruit flies.  Hearing research. 338: 1-8.


国際的な聴覚の専門雑誌に、ショウジョウバエを使った聴覚研究の最前線を解説しています。

 
以前の文献はこちら

 

 

■ 著書 Books

Matthew P. Su, Azusa Kamikouchi (2023).
Acoustic Communication in Fruit Flies and Mosquitoes.
(Ed: Yoshimasa Seki)

Springer Nature. ISBN: 978-981-99-0831-8

哺乳類、鳥、昆虫など動物の聴覚コミュニケーションに関連する最近の研究例をまとめた教科書 「From Insect Wingbeats to Human Music (Bioacoustics Series Vol.1) 」 の中で、ショウジョウバエと蚊の聴覚系について解説しました。

Jörg T. Albert, Andrew P. Jarman, Azusa Kamikouchi, Alyona Kedera (2020).
Drosophila as a Model for Hearing and Deafness.
(Ed: Bernd Fritzsch)

Elsevier. ISBN: 978-0-12-805409-3

動物の感覚情報処理に関する知見を総まとめした教科書 「The Senses: A Comprehensive Reference (Second Edition)」 の中で、聴覚のしくみや難聴の原因を解明するための研究で使われる、ショウジョウバエの聴覚系について解説しました。

石川 由希, 上川内 あづさ(2019).
生き物と音の事典
(担当:分担執筆, 範囲:ショウジョウバエの音コミュニケーション)

朝倉書店 ISBN 9784254171679
個々の生物種の発声・聴覚のメカニズムから生態・進化的背景まで,生物と音のかかわりを幅広く取り上げた本書の執筆を分担しました。

上川内あづさ, 石川由希 (2018).
「小型でハイスペックな昆虫の脳」、In: 遺伝子から解き明かす脳の不思議な世界
(編者:村上安則、滋野修一、野村真).

一色出版  ISBN:4909383050

生き物の最上位中枢である脳。その脳の進化を解説する本書の分担執筆者として、昆虫の脳の進化についての章を執筆しました。

Kamikouchi A, Ishikawa Y (2016).
Hearing in Drosophila. In: Insect Hearing (Eds: Pollack GS, Mason AC, Popper AN, Fay RR).

Springer Japan. ISBN 978-3-319-28890-1

昆虫の聴覚に関するこれまでの知見を総まとめした教科書「Insect Hearing」において、ショウジョウバエの聴覚系についての章を執筆しました。

Eberl DF, Kamikouchi A, Albert J T (2016).
Auditory Transduction. In: Insect Hearing (Eds: Pollack GS, Mason AC, Popper AN, Fay RR).

Springer Japan. ISBN 978-3-319-28890-1

昆虫の聴覚に関するこれまでの知見を総まとめした教科書「Insect Hearing」において、音情報の伝達機構についての章を執筆しました。

石元広志松尾恵倫子上川内あづさ (2015).
研究者が教える動物実験 第1巻 感覚 日本比較生理生化学会 編集

共立出版. ISBN: 978-4-320-05772-2

「音への応答行動を測る:求愛歌は効果あり?」「重力への応答行動を測る:ショウジョウバエは上に逃げる?」という2つの項目を執筆しました。高校生や大学生が、自分たちでもショウジョウバエを使った実験ができるように、実験道具の作り方も紹介しました。

久保健雄、上川内あづさ、竹内秀明、奥山輝大 (2014).
動物行動の分子生物学 (新・生命科学シリーズ)

裳華房. ISBN: 4785358580

動物の行動メカニズムを分子レベルでどのように解明していくか、様々な研究例を紹介して分かりやすく解説しました。

Kamikouchi A, Fiala A (2013).
Monitoring neural activity with genetically-encoded Ca2+ indicators. In: Methods in Neuroethological Research (Eds: Ogawa H, Oka K).

Springer Japan. ISBN-13: 978-4431543305

ショウジョウバエの分子遺伝学を駆使したカルシウムイメージング法の原理や実験方法について分かりやすく解説しました。

石川 由希(2012).
4.6 兵蟻における神経改変, シロアリの事典
海青社


石川 由希(2012).
オオシロアリ, 研究者が教える動物の飼育 第2巻 -昆虫とクモの仲間-
共立出版


石川 由希(2011).
第4章 社会性昆虫の行動遺伝学, 行動遺伝学入門: 動物とヒトの"こころ"の科学
裳華房