昆虫触角葉のシナプス構築に関する細胞内染色法・免疫電顕法による解析

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03640619
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 冨永 佳也 福岡大学, 理学部, 教授 (70078591)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下東 美樹 福岡大学, 理学部, 助手 (60078590) ; 西川 道子 福岡大学, 理学部, 助手 (30078563) ; 伊東 綱男 福岡大学, 理学部, 講師 (40131809) ; 横張 文男 福岡大学, 理学部, 教授 (20117287)
• Keywords: 昆虫 / 湿度受容 / 温度受容 / 中枢神経系 / 介在神経繊維 / 触角葉 / 前大脳 / 電気生理

Research Abstract

本研究は、昆虫の脳内の触角葉とキノコ体のシナプス構築を細胞内染色法と免疫電顕法を用いて調べ、触角に分布する嗅覚器、味覚器、湿度・温度受容器および機械受容器等からの情報処理機構の形態的基盤を明らかにすることを目指している。本年度は、ミツバチとワモンゴキブリを用いて、湿度または温度に応答する中大脳の介在神経繊維について、おもに細胞内記録・染色法によって調べた。触角の湿度・温度感覚子、温度・嗅感覚子、嗅感覚子および機械感覚子からそれぞれの感覚子にある受容細胞に電気泳動的に染色剤を注入し、その軸索終末を検索した。その結果、温度・湿度・嗅受容細胞の軸索はモダリティごとに中大脳の異なる部域の糸球体に終末し、機械受容細胞の軸索は中大脳を経ずに後大脳に伸びていることがわかった。湿度または温度に応答する中大脳の介在神経繊維には中大脳内の局所介在神経繊維と前大脳に軸索を伸ばす出力性介在神経繊維とがあった。大部分の局所介在神経繊維は多数の糸球体に分枝を伸ばすが、出力性介在神経繊維は1つの糸球体にのみ分枝を持つものが多かった。出力性介在神経繊維の軸索は前大脳のキノコ体に側枝を出し、前大脳側部(LLP)で終末するものがあった。これらの性質は嗅覚の介在神経繊維と共通する特徴である。湿度に応答する介在神経繊維には高湿度・低湿度・中間的な湿度に最大応答をしめすものがあった。ゴキブリの触角には温度受容器は温度低下で興奮するもの(冷受容器)しかないが、温度に応答する介在神経繊維には温度低下で興奮するものだけでなく、温度上昇で興奮するものもあった。後者の場合は応答するまでの潜時が長く、中大脳内での情報処理の結果であることが示唆された。いくつかの介在神経繊維は湿度または温度変化に応答するだけではなく匂い刺激にも応答し、モダリティの異なる情報が中大脳内で統合されていることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Fujimura,K.,Yokohari,F.& Tateda,H.: "Classification of antennal olfactory receptors of the cockroach,Periplaneta americana L." Zoological Science. 8. 243-255 (1991)
• [Publications] Itoh,T.,Yokohari,F.,Tanimura,T.& Tominaga,Y.: "External Morphology of sensilla in the sacculus of an antennal flagellum of the fruit fly Drosophila melanogaster Meigen (Diptera:Drosophilidae)." Int.J.Insect Morphol.& Embryol.20. 235-243 (1991)
• [Publications] Itoh,T.,Yokohari,F.& Tominaga,Y.: "Response to humidity change of deutocerebral interneurons of the honeybee,Apis mellifera L." Naturwissenschaften. 78. 320-322 (1991)
• [Publications] Nishikawa,M.,Yokohari,F.& Ishibashi,T.: "Deutocerebral interneurons responding to thermal stimulation on the antennae of the cockroach,Periplanata americana L." Naturwissenschaften. 78. 563-565 (1991)
• [Publications] Shimohigashi,M. Tominaga,Y.: "Identification of UV,green and red receptors,and their projection to Iamina in the cabbage butterfly,Pieris rapae." Cell Tissue Res.263. 49-59 (1991)
• [Publications] Nishikawa,M.,Yokohari,F.& Ishibashi,T.: "Response characteristics of two types of cold receptors on the antennae of the cockroach,Periplanata americana L." J.Comp Physiol.A. (1992)
• [Publications] Yokohari,F.,Itoh,T.& Nishikawa,M.: "Animal behavior and neuroethology Ed.K.Kubota" Kyoto Univ.Press, (1992)