2020 Fiscal Year Annual Research Report
Color vision mechanisms based on color opponent cells
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18K06342
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
関 洋一 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (30634472)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 色覚 / ショウジョウバエ / パッチクランプ / 電気生理 / 反対色性 / 色識別 / 光受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、遺伝学的手法が豊富で、脊椎動物とも多くの機能構造的共通性を持つショウジョウバエの視覚系を用い、電気生理学的および行動学的手法を適用することで、色覚生成機構の神経基盤を解明することを目的とした。
今年度は熱忌避連合学習実験系を用いた色識別の行動実験を進め、光の波長および明るさの識別における各光受容体の寄与について検討を行った。まず、菫、青、緑、黄、橙、赤の6種類の波長のLEDを用い、すべての波長の組み合わせに対する野生型のハエの識別能を調べた。次に各波長の光に対して、明るさの違いに対する識別能を調べた。その結果、波長の識別と明るさの識別は条件により優先度が選択されている可能性が示唆された。さらに波長と明るさの識別と各光受容体の関係を調べるため、各光受容体の光子補足量に基づく識別モデルを作成し、光受容体の組み合わせによる反対色性や各光受容体の重みについて、行動実験の結果を参照しながら最適なモデルの検討を行った。最後に波長と明るさの識別の優先度の選択に関わる仮説について、光受容体変異体を用いた行動実験により検証した。
また、研究期間全体を通じた成果として、電気生理学的手法を用いて中枢神経の波長応答特性を分析する手法を確立した。in vivo ホールセルパッチクランプ法を高次視覚ニューロンに適用し、波長応答特性の記録を行った。多くのニューロンは広帯域の波長の光に興奮性の応答を示し、細胞集団レベルでは、紫外領域(300-375nm)と中波長領域(425-575nm)の波長の分離が確認された。この結果を、ショウジョウバエにおける高次視覚ニューロンの波長応答特性に関する最初の報告として発表した。さらに、in vivo カルシウムイメージング法を確立し、色覚学習に関わるケニオン細胞からの波長応答特性の記録に成功した。
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