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

蜘蛛单眼“失焦视觉”的生理和行为分析

• 批准号: 11J02491
• 负责人: 永田 崇
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J02491/
• 关键词: ハエトリグモ; 視覚; 奥行き知覚

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。

Youdaoplaceholder0 The retina of the main eye が, the light-receiving site of the visual cell <s:1> が4 layers に volume み weight なった special な structure を supports を. こ れ ま で の research に よ り Mr か ら 2's の layer (layer 2) は に "ピ ン ぼ け" で あ る こ と が in stopping さ れ, こ れ を も と に "ハ エ ト リ グ モ は eye layer 2 で have た ピ ン ぼ け like を use い て distance know 覚 を う" と い う, new rules の 覚 メ カ ニ ズ ム の 仮 said を て た. さ ら に, action of parsing な ど に よ り こ の 仮 says strong を く support す た を る results. Tread こ れ を ま え て, former annual よ り, こ の new rules の visual 覚 メ カ ニ ズ ム が ど の よ う な god 経 institutions に よ っ て established し て い る か に つ い て push examine す る こ と を refers し, god 経 anatomy な analytic を ス タ ー ト し た. ピ ン ぼ け like か ら distance the intelligence を る た め に layer 1 and layer 2 と (ピ ン ト の close っ た like を け take る layer) の visual cell か ら の intelligence を integration す る 経 loop が god exists し て い る possibility が exam え ら れ る. Before the annual project, depending on the cell が す る first see 覚 ニ ュ ー ロ パ イ ル に, シ ナ プ ス が dense に exist す る 4 つ を の field shows し た の で, this year's は と layer 2 level 1 の visual cell が ど に の field projected す る か を ま ず adjustable べ た. Plural の visual cell に 蛍 light ト レ ー サ ー を イ ン ジ ェ ク シ ョ ン す る こ と で, こ れ ら layer 2 の visual cell の more く が 2 つ の areas (area A お よ び B) に projection し て い る こ と が in stopping さ れ た が, ど ち ら の layer が ど ち ら に の field projected す る か ま で は specific で き な か っ た. そ こ で, resin embedding し た organization か ら し 続 slice を as a system, such as cell membrane を に obtained after dyeing し た portrait デ ー タ を 3rd dimensional に to construct す る こ と で, つ つ の visual cell の projection を ト レ ー ス で き る よ う に し た. <s:1> れによって, the <s:1> domain A of the second layer of <s:1> visual cells へ へ, and the <s:1> domain B of the first layer of <s:1> visual cells へ project する ら とが とが light ら になった. に, ゴ ル ジ dyeing に よ り twice ニ ュ ー ロ ン の form を adjustable べ た と こ ろ, domain と field B の struck party に dendritic protrusions を stretch ば す ニ ュ ー ロ ン が exist し て い た. の above results か ら, ピ ン ぼ け like と ピ ン ト が close っ た like の intelligence が first see 覚 ニ ュ ー ロ パ イ ル で integration さ れ て い る こ と が in stopping さ れ, ピ ン ぼ け apparent 覚 の god 経 institutions の interpret に む け て important な base plate と な る knowledge を have る こ と が で き た.

项目成果

Characterization and localization of visual pigments expressed in the four-layered retina of a jumping spider

跳蛛四层视网膜中表达的视觉色素的表征和定位

• 作者: 竹井祥郎;飯野靖彦;Akihisa Terakita;Takashi Nagata
• 通讯作者: Takashi Nagata

Depth Perception from Image Defocus in a Jumping Spider

• DOI: 10.1126/science.1211667
• 发表时间: 2012-01-27
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Nagata, Takashi;Koyanagi, Mitsumasa;Terakita, Akihisa
• 通讯作者: Terakita, Akihisa

Blurry images tell distance to spiders

模糊的图像判断与蜘蛛的距离

• 发表时间: 2012
• 作者: 安達修二;小川剛伸;Takashi Nagata
• 通讯作者: Takashi Nagata

ハエトリグモの奥行き知覚における視物質の吸収特性の寄与

视觉物质的吸收特性对跳蛛深度知觉的贡献

• 发表时间: 2013
• 作者: 六本木貴雄;小川剛伸;安達修二;永田 崇
• 通讯作者: 永田 崇

視物質研究から見えてきたピンぼけを利用したクモの奥行き知覚

视觉物质研究揭示了蜘蛛利用散焦的深度感知

• 发表时间: 2013
• 作者: 永水宏昇;小川剛伸;安達修二;永田 崇
• 通讯作者: 永田 崇