2013 Fiscal Year Research-status Report
偏光定位行動と脳内神経活動の同時計測による昆虫の偏光知覚の神経機構の解明
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25440168
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
佐倉 緑 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (60421989)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナビゲーション / 場所記憶 / 昆虫 |
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| Research Abstract |
多くの昆虫は天空の偏光パターンから自らの方角を検出し、それをナビゲーションに利用する。そこで本研究では、自然状態に近い偏光パターンの刺激を用い、偏光によって引き起こされる偏光定位行動と中心複合体の偏光感受性ニューロンの神経活動との相関を解析することで、ナビゲーション行動の神経機構を解明することを目的としている。
今年度はまず、自由行動中の昆虫の脳内神経から神経活動を記録する方法を確立することを目指した電気生理学実験を行った。慢性的な細胞外記録に利用可能な銅ワイヤ電極を用い、脳の偏光視の最高次中枢である中心複合体領域の神経からの記録を試みたところ、十分に解析可能な多ユニット記録を得ることに成功した。また、そのうちのいくつかのユニットは、偏光を用いた光刺激に対して有意に興奮または抑制の応答を示すことが明らかとなった。今後は、これらのユニット活動をより詳細に解析することにより、特定の偏光のe-ベクトル方向に感受性のある、コンパスニューロンから効率良く記録ができる方法を確立する計画である。
次に、電気生理学実験と併用する行動記録の指標となる偏光定位行動について解析を行った。拘束状態で飛行するミツバチを用いて、上方からの回転するe-ベクトル刺激に対する行動を観察すると、刺激の回転周期に同期した左右へのターンを繰り返すことがすでに明らかとなっている。今回定位行動を詳細に解析することにより、飛行時の腹部のピッチが高い時に強い偏光定位行動が発現することが示された。このことは、ミツバチが遠距離のナビゲーションを行う時にのみ偏光情報を利用することを示唆している。今後はこれらの知見をもとに、偏光情報を利用した場所学習の実験パラダイムを確立することを目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題においては、初年度は天空の偏光パターンを模した刺激系の確立と電気生理学な実験手法の確立を予定していた。今年度はまず、銅ワイヤを用いた慢性記録により、中心複合体領域から神経活動を多ユニットで記録することに成功した。これらの一部は偏光に応答することが示唆されており、今後、記録部位を精査することにより、本課題で着目しているコンパスニューロンからの記録を実現できると考えている。天空の偏光パターンを模した刺激系の確立については、本年度は材料の調達等の都合により着手することができなかったため、単純な偏光刺激を用いて実験を行った。しかしながら、次年度以降に行う予定であった場所学習等を利用した行動操作について、前倒しして一定の目途を示すことができたため、トータルでおおむね順調であると評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度確立した電気生理学実験の手法を元に、中心複合体のコンパスニューロンからより効率よく記録がとれるような改良を行い、偏光定位行動と神経活動の同時記録を目指していく。このことにより、本課題の目的である、偏光視に基づく行動を司る神経機構を直接的に解明することができると考えている。また同時に、天空の偏光パターンを模した刺激装置を完成させることにより、自然状態に近い刺激条件の元で、偏光定位行動などのナビゲーションに関連する行動がどの程度の精度で発現するのかを明らかとしていきたい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
刺激装置を構築するための偏光板等の光学部品について、購入予定であった一部の物品が取扱い中止により購入できなかったため。
代替品もしくは新たな購入先を選定の上、計画していたものと同等の装置の構築を目指す。
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