Visual neural mechanisms of flower recognition

花卉识别的视觉神经机制

基本信息

批准号：
21K06273
负责人：
関洋一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Pharmacy and Life Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ミツバチを中心に、花の形質に関連する視覚要素を分析する行動学的な研究は数多く行われてきた。しかし、花の視覚特徴の脳内での情報表現を調べる神経生理学的なアプローチを組み合わせた研究はあまり行われておらず、花の認識に関する昆虫の視覚神経機構はまだ未解明の部分が多い。本研究では、ハナアブの一種であるホソヒラタアブ（Episyrphus balteatus）をモデル系として導入し、送粉昆虫が花を認識する視覚神経機構を解明することを目的とする。そのために、飼育系の確立から、花の探索行動を再現する行動実験系の確立と詳細な脳領域の構造を解析する脳マップの作成、さらに、視覚情報処理の神経系からの電気生理学的手法の確立を進めている。まず、新たな実験材料としてホソヒラタアブを導入するため、初年度に引き続き飼育系の確立を進めた。幼虫の餌であるアブラムシを飼育して供給することにより、実験に必要な個体数を十分に得ることができるようになった。また、自然に近い飛行状態から花の視覚要素の選択を評価できる行動実験系の確立のため、飛行環境の条件検討を行い、実験室ケージ内での長時間飛行を実現した。そして、ホソヒラタアブの詳細な3次元脳構造マップを作成するため、シナプシン免疫染色による脳画像から主要脳構造の詳細な解析を行った。さらに、視覚神経機構の機能解析に必要な電気生理学的手法の確立のため、in vivoホールセルパッチクランプ法とElectroretinogram (ERG; 網膜電図)の適用を進めた。

许多行为研究主要是在蜜蜂上进行的，分析了与花性状有关的视觉元素。但是，几乎没有研究结合了神经生理学方法来检查大脑的花朵视觉特征的表示，许多人仍然不清楚昆虫关于花朵识别的视觉神经机制。这项研究介绍了Syrphus balteatus，这是一种模型系统，旨在阐明授粉昆虫识别花朵的视觉神经机制。为此，我们现在正在建立一个繁殖系统，建立一个行为实验系统，该系统重现花朵搜索行为，创建一个大脑图，以分析详细的大脑区域的结构，并从神经系统中建立电生理方法进行视觉信息处理。首先，为了引入新的实验材料，我们继续在第一年建立一个繁殖系统。通过饲养和供应是幼虫的食物的蚜虫，我们能够获得足够数量的实验人群。此外，为了建立一个行为实验系统，可以评估从靠近自然的飞行条件下选择花朵的视觉元素的选择，我们研究了飞行环境的条件，并在实验室笼子里实现了长途飞行。为了创建念珠念珠的详细三维大脑结构图，我们使用突触素免疫染色对大脑图像的主要大脑结构进行了详细分析。此外，为了建立视觉神经机制功能分析所必需的电生理方法，我们一直在使用体内全细胞贴剂夹方法和电图（ERG）。