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2010 Fiscal Year Annual Research Report

昆虫の偏光視の時間補償を司る神経機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22770064
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

佐倉 緑  神戸大学, 理学研究科, 講師 (60421989)

Keywords偏光視 / ナビゲーション / 太陽コンパス / 昆虫
Research Abstract

多くの昆虫は天空の偏光パターンから自らの向いている方角を検出し、それをナビゲーションに利用する。本研究では、脳内の偏光感受性ニューロンの活動を長時間記録することにより、これらのニューロンが時刻(太陽高度)によって変化する天空の偏光パターンをどのように時間補償しているのかを解明することを目的としている。
本年度はまず、偏光情報が脳内でどのように情報処理されているのかを調べるため、ミツバチを用いた行動学的実験を行った。昆虫では、視覚の一次中枢である視葉のうち視髄においてPOLニューロンとよばれるニューロン群によって、偏光情報が3種類のe-ベクトル情報に集約されていることが明らかとなっている。このことは、偏光の情報がヒトにおける色覚と同様な機構によって処理されることを示唆している。また、これまでの電気生理学的研究により、脳の高次中枢である中心複合体においてe-ベクトルの情報がさらに細かくコードされていることが明らかとなっており、中心複合体がコンパスの役割を果たす領域であると考えられている。これらの事実から、昆虫が偏光により方向を知覚するメカニズムとして、自らの回転運動により天空をスキャンする方法(successive method)と、神経回路の発火パターンによってスキャンすることなく一意に方向を検出できる方法(instantaneous method)の2つの仮説がある。今回、拘束状態のミツバチを用いて、特定のe-ベクトルの方向と砂糖水とを連合させる学習実験の確立を試み、ミツバチは頭部を回転させることなく異なる2種類のe-ベクトルを識別できることが明らかとなった。この結果は昆虫が偏光の情報処理にinstantaneous methodを利用していることを初めて示したものであり、これまでの電気生理学的知見から予測されていた仮定を証明するものである。
今後は、情報処理の過程にあるPOLニューロンとコンパスの座である中心複合体のニューロンの両方から、偏光刺激に対する応答を長時間記録することによって、これらのニューロンのe-ベクトルチューニングが時刻によってどのように変化するかを調べる予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2011 2010

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Model of a sensory-behavioral relation mechanism for aggressive behaviors of cricket.2011

    • Author(s)
      Mizuno T, Sakura M, Ashikaga M, Aonuma H, Chiba R, Ota J
    • Journal Title

      Robotics and autonomous systems

      Volume: (掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] セロトニン仮説に基づく行動修飾機構を持つ競争的エージェントの社会相互作用2011

    • Author(s)
      矢野史朗、渡邊崇之、佐倉緑、青沼仁志、淺間一
    • Organizer
      第23回自律分散システムシンポジウムDAS2011
    • Place of Presentation
      (北海道)北海道大学 中央キャンパス総合研究棟
    • Year and Date
      2011-01-30
  • [Presentation] NO/OA systems mediate aggressive behavior in the crickets.2010

    • Author(s)
      Aonuma H, Sakura M
    • Organizer
      The 9th International Congress of Neuroethology (ICN2010)
    • Place of Presentation
      Palacio de Congresos Salamanca,(Spain)
    • Year and Date
      20100805-20100806
  • [Presentation] Associative learning for the polarized light in the honey bee.2010

    • Author(s)
      Sakura M, Okada R, Aonuma H
    • Organizer
      The 9th International Congress of Neuroethology (ICN2010)
    • Place of Presentation
      Palacio de Congresos Salamanca,(Spain)
    • Year and Date
      20100805-20100806
  • [Presentation] セロトニン仮説の数学的表現と分岐解析2010

    • Author(s)
      矢野史朗、渡邊崇之、佐倉緑、青沼仁志、淺間一
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会SSI2010
    • Place of Presentation
      キャンパスプラザ京都(京都府)
    • Year and Date
      2010-11-25
  • [Presentation] クロコオロギの闘争行動における一酸化窒素およびオクトパミンの関与2010

    • Author(s)
      佐倉緑、菊地美香、青沼仁志
    • Organizer
      日本動物学会第81回東京大会
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] コオロギの攻撃行動発現における一酸化窒素及びオクトパミンの効果2010

    • Author(s)
      佐倉緑、菊地美香、青沼仁志
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第32回大会
    • Place of Presentation
      (福岡県)九州産業大学
    • Year and Date
      2010-07-17

URL: 

Published: 2012-07-19  

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