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2019 年度 実施状況報告書

昆虫のナビゲーションにおける方向選択の神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K06766
研究機関神戸大学

研究代表者

佐倉 緑  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60421989)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード昆虫 / 偏光 / 場所学習
研究実績の概要

本研究では、コオロギの偏光定位行動と罰学習を組み合わせた新たな実験パラダイムにより、特定のe-ベクトル方向への定位を学習する際の中心複合体偏光感受性ニューロンの応答変化を調査し、ナビゲーションに関わる方向選択の神経基盤を明らかにすることを目的としている。
今年度はまずコオロギを用いた場所学習の評価を行った。モリスの水迷路学習を応用した「熱迷路」学習の実験系を確立し、特定の偏光パターンとゴールとの位置関係を学習させた。その結果、コオロギは訓練を繰り返すに従って、より早く短い軌跡でゴールにたどり着くようになった。このような行動変化は偏光パターンとゴールとの位置関係が試行ごとに変化するような条件では観察できず、彼らが偏光情報に基づいて空間を認識することが明らかとなった。また、場所学習の訓練によって空間内での探索行動パターンが変化し、より効率的な探索を行うようになることも確認できた。これらの結果はコオロギが事前の経験によって偏光刺激に対する行動を柔軟に変化させ得ることを示しており、今後の罰学習実験の基礎的データとなるものである。現在は、ナビゲーション行動の観察と脳神経細胞からの活動記録を同時に行うため、同様の実験系をトレッドミル上で再現できるように、レーザーによる熱刺激とトレッドミルの回転からクローズドループで偏光刺激を制御できるシステムを構築し、上に示したような学習行動が再現できるかどうか確認中である。

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

初年度はまず今後の実験を進める上での基礎的なデータ集めと実験系の構築を行った。データ集めに関してはすでに終了し、成果を論文にまとめている。実験系の構築も予定通りすすんでおり、学習行動が再現できることを確認中である。来年度から予定通り電気生理学的実験との併用をすすめることができると考えており、おおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

今年度構築した実験系を用いて、トレッドミル上での方向学習についての詳細な解析を行うとともに、電気生理学的実験との併用についての検討を行う。具体的には、ガラス吸引電極を用いた視葉の偏光感受性ニューロンからの記録と微小ワイヤ電極を用いた中心複合体からの記録について、安定して長時間記録ができるような方策を検討し、行動変化と神経活動の同時記録を目指す。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス感染拡大防止のために予定していた出張が中止になり、またそれによって予定していた実験が翌年に持ち越しになったため。来年度はこれらの実験を実施することで予定通りの支出を見込んでいる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Host manipulation by parasites as a cryptic driver of energy flow through food webs.2019

    • 著者名/発表者名
      Sato T, Iritani R, Sakura M
    • 雑誌名

      Current Opinion in Insect Science

      巻: 33 ページ: 69-76

    • DOI

      10.1016/j.cois.2019.02.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neuroethology of the waggle dance: how followers interact with the waggle dancer and detect spatial information.2019

    • 著者名/発表者名
      Ai H, Okada R, Sakura M, Wachtler T, Ikeno H 10
    • 雑誌名

      Insects

      巻: 10 ページ: 336

    • DOI

      10.3390/insects10100336

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 緻密な行動操作?:ハリガネムシ感染コオロギにおける活動パターンの状況依存性2020

    • 著者名/発表者名
      大林 奈園,岩谷 靖,Chiu M-C,佐々木 淳成,佐倉 緑,佐藤 拓哉
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
  • [学会発表] チョウセンカマキリにおけるハリガネムシによる行動操作とその生理メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木淳成,Chiu M-C,木村文,大石紗友美,青沼仁志,橋口康之,三品達平,武島弘彦,佐藤拓哉,佐倉緑
    • 学会等名
      第64回日本応用動物昆虫学会大会
  • [学会発表] セイヨウミツバチの採餌経験に基づく偏光定位行動の解析2019

    • 著者名/発表者名
      上野 由雅,岡田 龍一,佐倉 緑
    • 学会等名
      日本動物学会近畿支部研究発表会
  • [学会発表] Comparative study of olfactory responses to the oriental orchid flower in Japanese and European honeybees.2019

    • 著者名/発表者名
      Otani M, Okada R, Sakura M
    • 学会等名
      日本比較生理学会第41回東京大会
  • [学会発表] Bees decide their flight direction based on the polarized-light pattern in the sky.2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno Y, Onishi H, Okada R, Sakura M
    • 学会等名
      日本比較生理学会第41回東京大会

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公開日: 2021-01-27  

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