昆虫の神経系において対象物までの距離計測を可能にする神経機構

昆虫神经系统中能够测量物体距离的神经机制

• 批准号: 01J10319
• 负责人: 岡村 純也
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J10319/
• 关键词: 昆虫; 視覚; 距離計測; 単眼; ラミナ層; メダラ層; 距離感受性; サイズの識別; 距離測定; 神経機構; ハンミョウ幼虫; ニューロン; 細胞内染色

本研究は脊椎動物に比べて単純な神経系を持つ昆虫を研究対象とし、動物が視覚的に対象物までの距離を計測する神経機構を明らかにすることを目的とする。ハンミョウの幼虫は視覚的に対象物までの距離を計測し、近い物体には捕獲行動、遠い物体には逃避行動をとる。幼虫は頭部に左右2対の大きな単眼を持ち、両眼視で主に距離を計測するが、一個の単眼でも距離の計測がある程度可能である。単眼の下には視葉が位置し、視葉にはラミナ層とメダラ層がある。これまでの研究から、メダラ層の若干のニューロンが距離感受性の応答を示すことを明らかにした。さらに、距離感受性ニューロンを蛍光色素で細胞内染色し、近い物体の動きに選択的に応答するニューロンと遠い物体の動きに選択的に応答するニューロンとでは樹状突起を広げる領域が異なることを明らかにした。形態を同定した距離感受性ニューロンは反対側の単眼から入力を受けていなかったので、一個の単眼による距離計測に関係すると考えられた。メダラ層には反対側の単眼から入力を受ける遠心性ニューロンが多く存在し、両眼視に関係すると考えられた。本年度は距離感受性ニューロンをHRPで染色することを試みたが、鮮明に染色することは困難であった。メダラ層の距離感受性ニューロンに入力すると予想されるラミナ層のニューロンの応答を記録し、特性を調べた。ハンミョウ幼虫のラミナ層には軸索の直径が約1μm程度のラミナ単極性ニューロンが柵上に配列しており、そのなかに直径約5μmの太いニューロンが一本だけ存在する。この軸索の太いニューロンの細胞内応答を記録した。このニューロンは大きな物体の動きに強く応答し、小さな物体の動きには弱く応答した。ニューロンを細胞内染色した結果、ラミナ層の広い領域に樹状突起を広げていた。樹状突起の形態と応答特性から、このニューロンは距離計測よりも物体のサイズの識別に深く関係すると考えられた。

This study is aimed at measuring the distance between vertebrate and animal vision. The larvae are able to measure the distance between the target and the object, capture the target and escape the target. The distance between the two eyes of the larvae can be measured. The lower part of the eye is the position of the optic lobe, and the optic lobe is the layer of the optic lobe. The study of distance sensitivity and response in several different areas of the study In addition, the distance sensitivity of the light pigment is different from that of the distant object. The shape of the eye is the same as the distance sensitivity. The distance between the two sides of the eye and the eye is small. This year's HRP The distance sensitivity of the layer and the input force are expected to be adjusted. The diameter of the axon in the axon layer of the larvae is about 1μm, and the polarity of the axon layer is about 5μm. The axis of the cell is the center of the cell. The motion of a large object is strong and the motion of a small object is weak. The result of intracellular staining is that the dendrites in the middle of the cell are distributed in different layers. The shape and characteristics of tree protrusions are measured by distance measurement, and the identification of objects is studied.

项目成果

Toh Y., Okamura J.-Y.: "Forage navigation of hornets studied in natural habitats and laboratory experiments"Zoological Science. 20. 311-324 (2003)

Toh Y.，Okamura J.-Y.：“在自然栖息地和实验室实验中研究的黄蜂觅食导航”动物学。

Toh, Y., Okamura, J.-Y.: "Forage navigation of hornets studied in natural habitats and laboratory experiments"Zoological. Science. 20. 1-14 (2003)

Toh，Y.，冈村，J.-Y.：“在自然栖息地和实验室实验中研究的黄蜂的觅食导航”动物学。

Toh Y., Okamura J.-Y.: "Behavioural responses of the tiger beetle larva to moving objects : Role of binocular and monocular vision"Journal of Experimental Biology. 204. 615-625 (2001)

Toh Y.、Okamura J.-Y.：“虎甲虫幼虫对移动物体的行为反应：双眼和单眼视觉的作用”实验生物学杂志。

Toh Y., Okamura J.-Y., Takeda Y.: "Distance and size estimation in the tiger beetle larva : behavioral, morphological and electrophysiological approaches."Neural Mechanism of Early Vision (ed.by A.Kaneko). 72-82 (2003)

Toh Y.、Okamura J.-Y.、Takeda Y.：“虎甲虫幼虫的距离和大小估计：行为、形态和电生理学方法。”早期视觉的神经机制（A.Kaneko 编辑）。

Ikeda S., Toh Y, Okamura J.-Y., Okada J.: "Intracellular responses of antennal chordotonal sensilla of American cockroaches"Zoological Science. (in press). (2004)

Ikeda S.、Toh Y、Okamura J.-Y.、Okada J.：“美洲蟑螂触角脊索感器的细胞内反应”动物学科学。