甲虫類の成長脱皮毎に付加される感覚視細胞を利用した神経情報処理機構の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540625
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 針山 孝彦 浜松医科大学, 医学部, 助教授 (30165039)
• Keywords: 甲殻類 / 神経 / 可塑性 / 複眼 / 視細胞 / 脱皮 / 情報処理 / ラブドーム

Research Abstract

甲殻類は,昆虫などでは見られない「成虫脱皮後も成長を続け感覚器も脱皮に伴い増加する」という特徴をもつ。また,視覚器において顕著な日周期変化を昼夜で行い,形態学的にも生理学的にも劇的な変化をする。これらの情報受容システムが劇的に変わるという特徴を用いて,情報量の変化を基本的に同一の脳(情報処理システム)が外界をいかに認識しているかを明らかにしようとすることが本研究の目的である。
第一段階として,新生される複眼視細胞の形態を電子顕微鏡レベルで詳細に記述し、その特徴を解析した。実験材料としては,海岸域に生息する甲殻類フナムシを用いた。フナムシは左右の体側に複眼を持ち,多数の個眼から形成されている。体長が0.6cmから4.0cmの個体を用いて測定したところ,個眼の数800個から1500個に増加し、個眼の口径は35μmから100μmに増加していた。眼の長さは1.2から3.2mmへ,幅は0.9mmから2.5mmへと増加していることが分かった。これらの増加には,雌雄差は見られなかった。このように個体の体長に従って,複眼のそれぞれの光受容部位も線形に増加しているように見えたが,外界を弁別するために最も必要である視覚情報を入力する角度(角膜と円錐晶体からレンズの直径と長さの比率)は一定であることが分かった。このことから,フナムシは成長に伴い視細胞などのサイズが変化するにも関わらず,個眼が入力し脳に送る基本的なデータは,成長に伴わず一定であることが強く示唆された。
これらの劇的な形態学的変化が行われるためには,個眼の付加が行われなければならない。果たして複眼のどの場所から個眼の付加が行われているのだろうか。新規の視細胞が不可されるとすれば,成長脱皮の各ステージのどこかで新生細胞が観察されるはずである。成長段階の各ステージのフナムシの複眼を観察したところ,新生細胞は複眼の中央部では観察されず,前方・腹部側の複眼の端に集中していることが分かった。

Research Products

• [Publications] Keskinen E., Takaku Y., Meyer-Rochow V.B., Hariyama T.: "Post-embryonic eye growth in the sea-shore Isopod Ligia exotica(Crustacea, Isopoda)"Biol. Bull.. 202(3). 223-231 (2002)
• [Publications] Keskinen, E., Takaku Y., Meyer-Rochow V.B., Hariyama T.: "Microanatomical characteristics of marginal ommatidia in three different size-classes of the semi-terrestrial Isopod Ligia exotica(Crustacea ; Isopoda)"Bio. Cell. 26(3). 357-367 (2002)