クモの単眼における「ピンぼけ視覚」の生理学的・行動学的解析

ハエトリグモの主眼網膜は、視細胞の光受容部位が4層に積み重なった特殊な構造を持つ。これまでの研究により奥から2番目の層(第2層)は常に"ピンぼけ"であることが示唆され、これをもとに「ハエトリグモは主眼第2層で得たピンぼけ像を用いて距離知覚を行う」という、新規の視覚メカニズムの仮説を立てた。さらに、行動学的解析などによりこの仮説を強く支持する結果を得た。これを踏まえて、前年度より、この新規の視覚メカニズムがどのような神経機構によって成立しているかについて推察することを目指し、神経解剖学的な解析をスタートした。ピンぼけ像から距離情報を得るために、第2層と第1層(ピントの合った像を受け取る層)の視細胞からの情報を統合する神経回路が存在している可能性が考えられる。前年度、視細胞が投射する第一次視覚ニューロパイルに、シナプスが密に存在する4つの領域を見出したので、本年度は第2層と第1層の視細胞がどの領域に投射するかをまず調べた。複数の視細胞に蛍光トレーサーをインジェクションすることで、これら2層の視細胞の多くが2つの領域(領域AおよびB)に投射していることが示唆されたが、どちらの層がどちらの領域に投射するかまでは特定できなかった。そこで、樹脂包埋した組織から連続切片を作製し、細胞膜等を染色後に取得した画像データを3次元的に再構築することで、一つ一つの視細胞の投射をトレースできるようにした。これによって、第2層の視細胞は領域Aへ、第1層の視細胞は領域Bへ投射することが明らかになった。次に、ゴルジ染色により2次ニューロンの形態を調べたところ、領域Aと領域Bの両方に樹状突起を伸ばすニューロンが存在していた。以上の結果から、ピンぼけ像とピントが合った像の情報が第一次視覚ニューロパイルで統合されていることが示唆され、ピンぼけ視覚の神経機構の解明にむけて重要な基盤となる知見を得ることができた。

ハエトリグモの主眼網膜は、視細胞の光受容部位が4層に積み重なった特殊な構造を持つ。これまでの研究により奥から2番目の層(第2層)は常に"ピンぼけ"であることが示唆され、これをもとに「ハエトリグモは主眼第2層で得たピンぼけ像を用いて距離知覚を行う」という、新規の視覚メカニズムの仮説を立てた。さらに、行動学的解析などによりこの仮説を強く支持する結果を得た。これを踏まえて、前年度より、この新規の視覚メカニズムがどのような神経機構によって成立しているかについて推察することを目指し、神経解剖学的な解析をスタートした。ピンぼけ像から距離情報を得るために、第2層と第1層(ピントの合った像を受け取る層)の視細胞からの情報を統合する神経回路が存在している可能性が考えられる。前年度、視細胞が投射する第一次視覚ニューロパイルに、シナプスが密に存在する4つの領域を見出したので、本年度は第2層と第1層の視細胞がどの領域に投射するかをまず調べた。複数の視細胞に蛍光トレーサーをインジェクションすることで、これら2層の視細胞の多くが2つの領域(領域AおよびB)に投射していることが示唆されたが、どちらの層がどちらの領域に投射するかまでは特定できなかった。そこで、樹脂包埋した組織から連続切片を作製し、細胞膜等を染色後に取得した画像データを3次元的に再構築することで、一つ一つの視細胞の投射をトレースできるようにした。これによって、第2層の視細胞は領域Aへ、第1層の視細胞は領域Bへ投射することが明らかになった。次に、ゴルジ染色により2次ニューロンの形態を調べたところ、領域Aと領域Bの両方に樹状突起を伸ばすニューロンが存在していた。以上の結果から、ピンぼけ像とピントが合った像の情報が第一次視覚ニューロパイルで統合されていることが示唆され、ピンぼけ視覚の神経機構の解明にむけて重要な基盤となる知見を得ることができた。