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クモの単眼における「ピンぼけ視覚」の生理学的・行動学的解析

Research Project

Project/Area Number 11J02491
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Animal physiology/Animal behavior
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies

Principal Investigator

永田 崇  総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsハエトリグモ / 視覚 / 奥行き知覚
Research Abstract

ハエトリグモの主眼網膜は、視細胞の光受容部位が4層に積み重なった特殊な構造を持つ。これまでの研究により奥から2番目の層(第2層)は常に"ピンぼけ"であることが示唆され、これをもとに「ハエトリグモは主眼第2層で得たピンぼけ像を用いて距離知覚を行う」という、新規の視覚メカニズムの仮説を立てた。さらに、行動学的解析などによりこの仮説を強く支持する結果を得た。これを踏まえて、前年度より、この新規の視覚メカニズムがどのような神経機構によって成立しているかについて推察することを目指し、神経解剖学的な解析をスタートした。ピンぼけ像から距離情報を得るために、第2層と第1層(ピントの合った像を受け取る層)の視細胞からの情報を統合する神経回路が存在している可能性が考えられる。前年度、視細胞が投射する第一次視覚ニューロパイルに、シナプスが密に存在する4つの領域を見出したので、本年度は第2層と第1層の視細胞がどの領域に投射するかをまず調べた。複数の視細胞に蛍光トレーサーをインジェクションすることで、これら2層の視細胞の多くが2つの領域(領域AおよびB)に投射していることが示唆されたが、どちらの層がどちらの領域に投射するかまでは特定できなかった。そこで、樹脂包埋した組織から連続切片を作製し、細胞膜等を染色後に取得した画像データを3次元的に再構築することで、一つ一つの視細胞の投射をトレースできるようにした。これによって、第2層の視細胞は領域Aへ、第1層の視細胞は領域Bへ投射することが明らかになった。次に、ゴルジ染色により2次ニューロンの形態を調べたところ、領域Aと領域Bの両方に樹状突起を伸ばすニューロンが存在していた。以上の結果から、ピンぼけ像とピントが合った像の情報が第一次視覚ニューロパイルで統合されていることが示唆され、ピンぼけ視覚の神経機構の解明にむけて重要な基盤となる知見を得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Contribution of a visual pigment absorption spectrum to a visual function: depth perception in a jumping spider2013

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Kentaro Arikawa and Akihisa Terakita
    • Journal Title

      BIOPHYSICS

      Volume: 9 Issue: 0 Pages: 85-89

    • DOI

      10.2142/biophysics.9.85

    • NAID

      130003366034

    • ISSN
      1349-2942
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Image Defocus Is a Cue for Depth Perception in a Jumping Spider2013

    • Author(s)
      永田崇、 蟻川謙太郎、 寺北明久
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 53 Issue: 2 Pages: 109-110

    • DOI

      10.2142/biophys.53.109

    • NAID

      10031151795

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Homologs of vertebrate Opn3 potentially serve as a light sensor in nonphotoreceptive tissue2013

    • Author(s)
      Mitsumasa Koyanagi, Eiichiro Takada, Takashi Nagata, Hisao Tsukamoto, Akihisa Terakita
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 110 (13) Issue: 13 Pages: 4998-5003

    • DOI

      10.1073/pnas.1219416110

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Depth perception from image defocus in a jumping spider2012

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Hisao Tsukamoto, Shinjiro Saeki, Kunio Isono, Yoshinori Shichida, Fumio Tokunaga, Michiyo Kinoshita, Kentaro Arikawa, Akihisa Terakita
    • Journal Title

      Science

      Volume: 335 Issue: 6067 Pages: 469-471

    • DOI

      10.1126/science.1211667

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ハエトリグモの奥行き知覚における視物質の吸収特性の寄与2013

    • Author(s)
      永田 崇
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2013-10-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ハエトリグモの4層構造網膜に存在する視細胞の投射パターンの解析2013

    • Author(s)
      永田崇、木下充代、蟻川謙太郎、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第84回大会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2013-09-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 視物質研究から見えてきたピンぼけを利用したクモの奥行き知覚2013

    • Author(s)
      永田 崇
    • Organizer
      包括脳ネットワーク夏のワークショップ(新しい視覚の脳科学への展望シンポジウム)
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2013-08-30
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Spectral characteristic of rhodopsin underlies a novel depth perception mechanism based on image defocus in a spider2012

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Hisao Tsukamoto, Shinjiro Saeki, Kunio Isono, Yoshinori Shichida, Fumio Tokunaga, Michiyo Kinoshita, Kentaro Arikawa, Akihisa Terakita
    • Organizer
      15th International conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      Monte Verita, Ascona, Switzerland
    • Year and Date
      2012-10-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] クモにおけるピンぼけ像を用いた新規距離知覚メカニズム2012

    • Author(s)
      永田崇, 小柳光正, 塚本寿夫, 佐伯真二郎, 磯野邦夫, 七田芳則, 徳永史夫, 木下充代, 蟻川謙太郎, 寺北明久
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学・東山キャンパス(招待講演)
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ハエトリグモの眼外神経組織における視物質様タンパク質の局在2012

    • Author(s)
      永田崇, 小柳光正, 蟻川謙太郎, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第83回大会
    • Place of Presentation
      大阪大学・豊中キャンパス
    • Year and Date
      2012-09-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Blurry images tell distance to spiders2012

    • Author(s)
      Takashi Nagata
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第34回大会
    • Place of Presentation
      総合研究大学院大学・葉山キャンパス(招待講演)
    • Year and Date
      2012-07-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization and localization of a protostome homolog of an atypical opsin, peropsin, in the retina of a jumping spider2012

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Hisao Tsukamoto, Kentaro Arikawa, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第34回大会
    • Place of Presentation
      湘南国際村センター
    • Year and Date
      2012-07-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ハエトリグモの奥行き知覚メカニズムの行動学的解析2011

    • Author(s)
      永田崇, 小柳光正, 蟻川謙太郎, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第82回旭川大会
    • Place of Presentation
      旭川市大雪クリスタルホール
    • Year and Date
      2011-09-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization and localization of visual pigments expressed in the four-layered retina of a jumping spider2011

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Hisao Tsukamoto, Kunio Isono, Kentaro Arikawa, Akihisa Terakita
    • Organizer
      5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2011-07-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation on wavelength sensitivities and distributions of visual pigments in the four-layered retina in jumping spiders2011

    • Author(s)
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-04
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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