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2017 年度 実績報告書

魚はものをどのように見ているのか-視覚中枢の生理学的特性と機能的意義-

研究課題

研究課題/領域番号 16J03625
研究機関名古屋大学

研究代表者

萩尾 華子  名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード視覚路 / マハゼ / ヒメダカ / シトクロム酸化酵素活性 / 視覚刺激
研究実績の概要

魚がものをどのように見ているのかについてはわかっておらず、特に魚類の間脳や終脳における視覚情報処理についてはほとんど調べられていない。魚類の視覚を解明するためには、網膜から終脳に至る視覚路を構成するどのニューロンが、ものの形、色、動きなどのどのような視覚刺激に実際に応答しているのかを調べる必要がある。それぞれの視覚刺激に応答したニューロンの局在および応答の違いを比較検討し、魚類の視覚系について視覚路の形態学的および生理学的特性、そして機能的役割について総合的に判断して明らかにすることを本研究の目的とする。
実験には、視覚情報が網膜から終脳に至る視覚路を形態学的に明らかにしたマハゼを用いた。視覚路の機能に関する研究の第一歩として、光刺激により活動するニューロンの局在を調べるために、昨年の実験を改善し、マハゼに光のON-OFF刺激(光のON(照射2秒間)とOFF(消灯2秒間)を交互に5分間繰り返した。)を与え、シトクロム酸化酵素組織化学を実施した。ミトコンドリアの電子伝達系のシトクロム酸化酵素は、ニューロン活動に依存して活性が上昇する。結果、酵素活性が上昇した脳部位とトレーサーで調べた視覚路の脳部位はほぼ一致した。また、マハゼと同じスズキ系魚類に属するヒメダカの視覚路が明らかになりつつあり、ヒメダカにも同様に光刺激を与え、シトクロム酸化酵素組織化学を実施した。マハゼと同様にトレーサーで調べた視覚路は、光刺激により活性化することがわかった。
さらに、フランスのCNRS研究所に受け入れていただき、遺伝子Aが発現している脳部位が視覚中継部位であるかを特定するための研究を行い、その脳部位が視覚中継部位であることを特定した。ヒメダカでも視覚中継部位で遺伝子Aが発現していることを確認した。
得られた成果をアメリカの2つの学会で発表した。マハゼの視覚路に関する論文を執筆して受理された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

視覚刺激実験の研究対象として、マハゼには限界があることも明らかになってきたので、マハゼに加えて、ヒメダカを用いて、シトクロム酸化酵素組織化学を行い、マハゼおよびヒメダカの視覚路が光刺激で活性化していることを明らかにした。計画していたカルシウムイメージング法はマハゼなどの成魚への適用は困難なことがわかり、c-Fosに対する抗体を用いた実験も交叉性の問題が生じてしまったが、別のニューロン活動マーカーが有望な可能性があることがわかり、新たな実験系の確立を目指している。
また、フランスのCNRS研究所で、遺伝子Aが発現している脳部位が視覚中継部位であることを特定した。海外で研究を行い、分子生物学的手法を研究の発展のために習得し、結果も得ることができた。この海外渡航をきっかけに、遺伝子Aに関する共同研究も開始した。
得られた成果については、アメリカで開催されたJ. B. Johnston Club for Evolutionary Neuroscience Annual Meetingで口頭発表、Society for Neuroscience Annual Meetingでポスター発表を行った。国内でも日本水産学会などで研究発表をし、多くのご助言をいただいた。そして、マハゼの視覚路に関する論文を執筆し、The Journal of Comparative Neurologyに受理された。したがって、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

抗体の交叉性の問題が生じない可能性が高い別のニューロン活動マーカーを用いて、新たな視覚実験系を確立する予定である。マハゼおよびヒメダカに与える視覚刺激は、光のON-OFF刺激の他に、物の形や色、動きなどを変えた視覚刺激を考えている。そして、視覚路に関する追加実験なども行い、得られた研究成果について国際学会などで積極的に発表する。そして、論文を執筆して、投稿する予定である。
フランスのCNRS研究所とこの遺伝子Aに関する共同研究を開始したので、追加実験を行い、共同研究者らと議論を重ねて、投稿準備を進める予定である。
得られた研究成果について論文を執筆して、国際学会や国内学会で研究発表をする予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CNRS
  • [雑誌論文] An ascending visual pathway to the dorsal telencephalon through the optic tectum and nucleus prethalamicus in the yellowfin goby Acanthogobius flavimanus (Temminck & Schlegel, 1845)2018

    • 著者名/発表者名
      Hanako Hagio, Moe Sato, Naoyuki Yamamoto
    • 雑誌名

      The Journal of Comparative Neurology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/cne.24444

    • 査読あり
  • [学会発表] 光刺激により賦活化した硬骨魚類の中枢視覚路の組織化学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      ○萩尾華子、佐藤萌、阿部秀樹、山本直之.
    • 学会等名
      平成30年度日本水産学会春季大会
  • [学会発表] Ascending visual pathways activated by light in goby fish2017

    • 著者名/発表者名
      ○Hagio H, Sato M, Abe H, Yamamoto N.
    • 学会等名
      J. B. Johnston Club for Evolutionary Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Ascending visual pathways and activation of visual centers by light stimulation in teleosts2017

    • 著者名/発表者名
      ○Hagio H, Sato M, Abe H, Yamamoto N.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 高校の植物観察から現在の魚の視覚の研究活動に至るまでの私の経験2017

    • 著者名/発表者名
      ○萩尾華子
    • 学会等名
      名古屋大学開催「研究者になりたい人集合」
    • 招待講演
  • [学会発表] 魚はものをどのように見ているのか?-視覚の解明へ- 【名古屋大学総長賞 受賞】2017

    • 著者名/発表者名
      ○萩尾華子
    • 学会等名
      若手女性研究者サイエンスフォーラム
  • [学会発表] 視覚に関わる魚の脳の解明へ-学術的・社会的貢献を目指して- 【ベストポスター賞 受賞】2017

    • 著者名/発表者名
      ○萩尾華子
    • 学会等名
      第7回企業と博士人材の交流会
  • [学会発表] Importance of Research activity abroad, Academia-Industry collaboration, and Various cultures & people -Making the most of What I’ve learned in IGER- 【Academia Future Leader Award 受賞】2017

    • 著者名/発表者名
      ○Hagio H
    • 学会等名
      Program for Leading Graduate Schools Forum 2017

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公開日: 2018-12-17  

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