2000 Fiscal Year Annual Research Report
脳内光受容器を用いた微小脳の遺伝的に予定された可塑的神経構造変化の解析
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12048204
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
針山 孝彦 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (30165039)
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| Keywords | 脳内光受容器 / 光情報 / 複眼 / 側単眼 / 微小脳 / 完全変態 / 神経 / 不完全変態 |
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| Research Abstract |
動物は、環境変化に適応することによって生命の維持活動を実行できる。高次の神経系では、神経の可塑性によって環境適応が可能になっているが、刺激と可塑性の関係を直接観察することは難しい。本研究では、節足動物の頭部神経系の内、複眼と脳内光受容器を中心に微小な脳の神経発生を追跡した。時系列にのった神経の発生過程を観察することにより、遺伝的に予定されている神経の可塑的変化を利用し、それぞれの動物が各ステージで世界をどのように理解しているかを解明することを最終目標としている。
その研究のために、完全変態昆虫のホタルと、不完全変態をする甲殻類フナムシを材料とし、それぞれの光受容器の変化を追跡した。
(1)完全変態昆虫ホタルの脳内光受容器の起源;微小脳の形態観察により、脳内に光受容器の存在している事を明らかにした。発生学的起源を探るために、脳内光受容器・複眼・幼虫脳・幼虫側単眼の微細構造を比較検討した結果、幼虫側単眼の構造が成虫脳内光受容器のそれに非常に似ており、その起源ではないかという仮説に至った。仮説を検討するために、幼虫側単眼切除個体の発生を成虫まで飼育し、切除個体では脳内に光受容器が消失することを明らかにした。また、トレーサーを幼虫側単眼に加えると、蛹脳の光受容器にトレーサーが移動していることが確認され、脳内光受容器の起源は幼虫側単眼であることを明らかにした。
(2)不完全変態フナムシの視細胞脳内投射の解析;不完全変態をするフナムシでは、体長の増大に従って、複眼を形成する個眼の数が線形に上昇することを発見した。この個眼の増加は、複眼の周縁部で個眼が追加されていることを確認し、各ステージの複眼周縁部には、不完全な形の角膜が見られた。個眼内視細胞という一次感覚細胞の増大につれ、二次神経の変化がどのように生じるかは現在追跡中である。個眼の増加にしたがって、各個眼がもつレンズ系の空間弁別能は普遍である。
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[Publications] Y.Takaku: "Initial homotypic cell pair adhesion in regenerating Hydra facilitates subsequent adhesion of homotypic cells."Naturwissenschaften. 87. 177-179 (2000)
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[Publications] D.Stavenga: "Spectral characteristics and regionalization of the eye of the satyrid Bicyclus anynana."Proc.Exper,& Appl.Entomol.,N.E.V.Amsterdam. 11. 77-82 (2000)
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[Publications] T.Hariyama: "The brain as a photoreceptor : intercerebral ocelli in the firefly"Naturwissenschaften. 87. 327-330 (2000)
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[Publications] T.Hariyama: "Diurnal changes of retinula cell sensitivities and receptive fields (two-dimensional angular sensitivity functions) in the apposition eyes of Ligiaexotica (Crustacea,Isopoda)."J.Exp.Biol. 204(2). 239-248 (2001)
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[Publications] T.Kawauchi: "Rhabdom size, chromophore content and rhabdomal turnover under the daily cycle in the blowfly, Lucilia cuprina."Interdisciplinary Information Sciences. (In press). (2001)
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[Publications] Y.Takaku: "The process of cell adhesion among dissociated single cells of Hydra : Morphological observations."J.Exp.Biol. (In press). (2001)
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[Publications] T.Hariyama: "Odor bait changes the attractiveness of color for the tsetsefly."TROPICS. (In press). (2001)
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[Publications] 針山孝彦: "「アフリカの眼ツエツエバエからヒトまで」アフリカを知る(「少年ケニヤの友」東京支部編)"スリーエイネットワーク社. 16 (2000)
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[Publications] Cronin T.W.: "Spectral Sensitivity in Crustacean Eyes. PHYSIOLOGY OF THE CRUSTACEAN NERVOUS SYSTEM (ed,Konrad Wiese)."Springer Verlag, Heidelberg.(In Press). (2001)
