2017 Fiscal Year Annual Research Report
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－
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16J03625
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
萩尾 華子 名古屋大学, 生命農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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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
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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