マイクロセンサー研究開発に向けたミツバチ聴覚の基礎的研究

• Project/Area Number: 17658050
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 門脇 辰彦 名古屋大学, 大学院生命農学研究科, 助教授 (90313973)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: ミツバチ / 触角 / 聴覚 / ジョンストン器官 / バイオメカニクス / ダンス言語 / 音声コミュニケーション / 聴覚神経

Research Abstract

ミツバチは、触角によりダンス言語を代表とする音または気流を検出する。このメカニズムを明らかにするために、我々は触角とジョンストン器官の形態、および音刺激に対する触角の機械的な応答特性とジョンストン神経細胞の反応特性について解析を行った。ミツバチのジョンストン器官は、300-320個の神経細胞ユニットにより構築され、各々のユニットには、I型とII型の絨毛を持つ両極性感覚神経細胞が存在する。触角第3節の機械的な応答は、265-350Hzの周波数帯において、より小さい音に対して増大する。この非線形的な反応特性は、カやショウジョウバエとは異なり、ジョンストン神経細胞ではなく、触角の構造的な特徴に依存する。ミツバチ触角第3節は、先端の20nmの振動に応答することができる超高感度の振動受容器として機能し、これは、雌の力に匹敵する。さらに、ジョンストン神経細胞は収穫ダンス音を含む様々な音刺激のテンポと周波数情報の両方を伝達する能力を持つ。非常に興味深いことに、ジョンストン神経細胞の反応は年齢に依存することから、ダンスコミュニケーションは外勤蜂でのみ可能である。以上の結果から、成熟したミツバチの触角とジョンストン神経細胞は、収穫ダンスによって生じる250-300Hzの音を遠距離から検出できるようにチューニングされおり、ダンサーの近くにおいては触角第3節の機械的な応答性を減少させることにより、必要十分なジョンストン神経細胞の反応が得られる。この非線形性が、ミツバチ聴覚におけるダイナミックレンジの圧縮を引き起こす。

Research Products

• [Journal Article] A honey bee Dscam family member, AbsCAM, is a brain-specific cell adhesion molecule with the neurite outgrowth activity which influences neuronal wiring during development. (2007)
  • Author(s): Funada M, Hara H, Sasagawa H, Kitagawa Y, Kadowaki T
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience 25 Pages: 168-180
• [Journal Article] Dynamic range compression in the honey bee auditory system toward waggle dance sounds. (2007)
  • Author(s): Tsujiuchi S, Sivan-Loukianova E, Eberl DF, Kitagawa Y, Kadowaki T
  • Journal Title: PLoS ONE 2
• [Journal Article] Insights into social insects from the genome of the honey bee Apis mellifera. (2006)
  • Author(s): The Honey Bee Genome Sequencing Consortium
  • Journal Title: Nature 443 Pages: 931-949
• [Journal Article] Patterns of conservation and change in honey bee developmental genes. (2006)
  • Author(s): Dearden PK, Wilson MJ, Sablan L, Osborne PW, Havler M, McNaughton E, Kimura K, Milshina NV, Hasselmann M, Gempe T, Schioett M, Brown SJ, Elsik CG, Holland PWH, Kadowaki T, Beye M
  • Journal Title: Genome Research 16 Pages: 1376-1384
• [Journal Article] ミツバチゲノムの解読-社会性行動や認知をささえる遺伝子基盤解明へのマイルストーン- (2006)
  • Author(s): 門脇 辰彦
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 51 Pages: 2360-2365
• [Journal Article] Conservation of novel Mahya genes show the existence of neural functions common between Hymenoptera and Deuterostome (2005)
  • Author(s): Tsuchimoto et al.
  • Journal Title: Dev.Genes Evol. 215 Pages: 564-574