昆虫概日時計間の相互同調に関わる視髄両側性巨大ニューロンの同定とその機能解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08640866
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 富岡 憲治 山口大学, 理学部, 教授 (30136163)
• キーワード: 昆虫 / 概日時計 / 視葉 / 視覚性ニューロン / 生体アシン / 時計間相互同調

研究概要

コオロギ視髄は26対の視髄両側性巨大ニューロン(MBN)により、単シナプス的に連結されている。MBNはいずれも視覚性介在ニューロンであり、形態と受容野から4種に大別できる。昨年度の研究により、このうち複眼後方背側部に受容野を持つニューロン(MBN4)が、左右の概日時計間の同調に重要であることが示唆されたが、今年度は、まずこの点を行動実験により確かめた。さらに、MBNの応答性の概日リズムを明らかにするため、それぞれの単一MBNにルシファーイエロ-を充填したガラス管微小電極を刺入し、応答性を各種の照度で記録し、光誘起反応と潜時を昼と夜で比較した。応答解析後、ルシファーイエロ-を細胞内に電気泳動的に注入し、形態学的な解析を行い、既に同定されている4グループのニューロン群のうちどれに属するのかを検討した。その結果、いずれのMBNにおいても応答性は夜間高くなることがわかった。しかし、その応答性は受容域ごとにかなり異なることも分かった。MBN-4は自発放電がほとんどなく、光照射に体してはon,offで一過性の応答を示した。応答性は夜間の方が有意に高く、夜のスパイク数は昼の約2倍であった。しかし、昼夜共に応答の照度依存性は他のニューロン群に比べ極めて低かった。その他のMBNはいずれも、応答の高い照度依存性、時刻依存性を示すことが明かとなった。
これらの事実は、MBNが応答のスパイク数によって時計の時刻をコードしている可能性を示唆している。また、応答性やその日周変化は各MBNグループによって異なることから、時計の相互同調系に関わるMBN4以外のMBN群もそれぞれ独自の生理的機能を持つらしいことが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Tomioka K, Uwozumi K, Matsumoto N: "Light cycles given during development affect freerunning period of circadian locomotor rhythm of period mutant in Drosophila melanogaster." J.Insect Physiol.43. 297-305 (1997)
• [文献書誌] Tomioka K, Yukizane M: "A specific area of the compound eye in the cricket Gryllus bimaculatus sends photic information to the circadian pacemaker in the contralateral optic lobe." J.Comp.Physiol.A. 180. 63-70 (1997)
• [文献書誌] Abe Y, Ushirogawa H, Tomioka K: "Circadian locomotor rhythm of the cricket Gryllodes sigillatus. I. Localization of the pacemaker and the photoreceptor." Zool.Sci.14. 719-727 (1997)
• [文献書誌] Ushirogawa H, Abe Y, Tomioka K: "Circadian locomotor rhythm of the cricket Gryllodes sigillatus. II. Interaction between bilaterally paired circadian pacemakers." Zool.Sci.14. 729-736 (1997)
• [文献書誌] Germ M, Tomioka K: "Circadian period modulation and masking effects induced by short light pulses in locomotor rhythms of the cricket,Gryllus bimaculatus." Zool.Sci.(印刷中). (1998)
• [文献書誌] 富岡憲治: "5・11測時機構.(分担執筆)三橋淳也編 昆虫学-基礎と応用" 朝倉書店(印刷中), (1998)