微小脳における色知覚機構の解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204080
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 蟻川 謙太郎 横浜市立大学, 総合理学研究科, 教授 (20167232)
• キーワード: 昆虫 / 複眼 / 視覚行動 / 視覚中枢 / 色覚 / 色恒常性 / 色誘導 / 微小脳

研究概要

本年度は、1.視葉板シナプス結合様式の解析、2.網膜に於ける波長情報処理の細胞機構、3.アゲハ脳地図の作成、4.色情報処理脳内経路の探索の4点について研究を行った。項目ごとに記述する。
1.視葉板シナプス結合様式の解析
アゲハ複眼を構成する個眼には3つのタイプがある。視細胞には、紫外、紫、青、緑、赤、広帯域の6種類があり、これが3タイプの個眼に特定の組合せで含まれる。視細胞は視葉板に軸索を伸ばして視覚二次ニューロンとシナプスを形成している。視葉板の連続電子顕微鏡写真を作成・観察し、視細胞同士のシナプス結合を丹念に解明した。視細胞間シナプスの結合パターンは個眼タイプごとに特徴的であることがわかった。
2.網膜における波長情報処理の細胞機構
アゲハのタイプ2個眼は紫外線下で蛍光を発する。蛍光を発している物質は3OH-レチノールと予想されており、紫外線カットフィルターとして機能している。今回は個眼の微細構造を詳細に調べ、タイプ2個眼の遠位部にのみ、感桿内部の細胞外療育に直径55nm程度の小顆粒が存在することを発見した。これが3OH-レチノールを含む構造と考えられる。
3.アゲハ脳地図の作成
アゲハ脳地図の作成の一環として、昆虫免疫組織化学の第一人者であるドイツ・マーブルグ大学のホンベルグ教授との共同研究として、神経伝達物質の免疫組織化学法の検討を行った。
4.色覚情報処理脳内経路の探索
視覚情報は色、形、動き、偏光などを含む。色情報処理経路を同定することは、同時に色以外の情報処理経路を同定することでもある。アゲハにおける生理学的研究の予備実験として、ホンベルグ教授にバッタ偏光感受性ニューロンの同定法に関して、指導を受けた。

研究成果

• [文献書誌] Qiu X, Arikawa K: "Localization of spectral receptors in the distal tier of the ommatidium of the male small white butterfly, Pieris rapae crucivora : evidence for spectral heterogeneity of the ommatidia"J Comp Physiol A. 189. 81-88 (2003)
• [文献書誌] Arikawa K.: "Spectral organization of eyes of a butterfly Papilio"J Comp Physiol A. 189. 791-800 (2003)
• [文献書誌] Arikawa K, Mizuno S, Kinoshita M, Stavenga DG: "Coexpression of two visual pigments in a photoreceptor causes an abnormally broad spectral sensitivity in the eye of a butterfly ; Papilio xuthus"J Neurosci. 23. 4523-4532 (2003)
• [文献書誌] Qui X, Arikawa K.: "Polymorphism of red receptors : Sensitivity spectra of proximal photoreceptos in the small white butterfly, Pieris rapae crucivora"J Exp Biol. 206. 2787-2793 (2003)
• [文献書誌] Koshitaka H, Kinoshita M, Arikawa K: "Action spectrum of foraging behavior of the Japanese yellow swallowtail butterfly, Papilio xuthus. s"Acta Biologica Hungarica. (in press).
• [文献書誌] Wakakuwa M, Ozaki K, Arikawa K.: "Immunohistochemical localization of Papilio RBP in the eye of a butterfly in the eye of butterflies"J Exp Biol. 207. 1479-1486 (2003)
• [文献書誌] 蟻川謙太郎, 木下充代: "昆虫の色覚"脳21. 6. 374-380 (2003)
• [文献書誌] 蟻川謙太郎, 邱旭東, D.G.スタベンガ, 若桑基博, 倉沢真澄: "モンシロチョウ複眼をめぐる問題"昆虫と自然. 39. 27-30 (2004)
• [文献書誌] 蟻川謙太郎(分担執筆): "理科年表Q&A"丸善. 212 (2003)
• [文献書誌] 蟻川謙太郎, 木下充代(分担執筆): "チョウの生物学:チョウ類の感覚"東京大学出版会(印刷中).
• [文献書誌] 蟻川謙太郎(分担執筆): "もうひとつの脳〜微小脳の研究入門:微小脳がつくる感覚の世界"培風館(印刷中).
• [文献書誌] 蟻川謙太郎(分担執筆): "生物物理学ハンドブック:視細胞の分光感度"朝倉書店(印刷中).
• [文献書誌] Arikawa K, Kinoshita M, Stavenga DG(分担執筆): "Prete F(ed) Complex worlds from simplerr nervous systems : Color vision and retinal organization in butterflies"MIT Press(in press).