変態に伴うコオロギ概日リズム位相逆転の神経・内分泌機構

蟋蟀变态过程中昼夜节律相位逆转的神经和内分泌机制

基本信息

批准号：
09265212
负责人：
富岡憲治
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09265212/
关键词：
概日リズム神経回路変態昆虫神経系リズム逆転

项目摘要

フタホシコオロギはその概日リズムが幼虫期の昼行性から成虫脱皮後約1週間のうちに夜行性に逆転する。この行動変化は、変態に伴い神経系内の神経回路が新しく作られることを意味している。本研究では、(1)脱皮による成虫化にともなうリズムの昼行性から夜行性への位相逆転が、どの様な神経回路の組み換えによって生ずるのか、また、(2)その神経回路組み換えに対するエクダイソンやJHの生理作用を明らかにすることを目的とした。概日リズムを造り出す概日時計は脳の一部である視葉に存在している。そこでまず、ニッケルのバックフィルにより、その出力ニューロンの脳内投射領域を調べたところ、投射領域それ自体には幼虫成虫で大差は無いが、成虫では領域内での分枝数が特に脳中央部付近で著しく発達することがわかった。さらに、電位感受性色素を用いた光学的測定法により、視柄部を電気刺激して脳内の応答領域を解析したところ、幼虫では前大脳中央腹側付近が興奮性の応答を示すのに対して、成虫では抑制性の応答を示すこと、さらに、前大脳背側部では幼虫の抑制性応答に対して、成虫では興奮性となることが明らかとなった。これらの神経連絡の逆転が形態的な変化やリズム逆転とどの様に関係するかが今後の課題である。一方、HPLC-ECDによる脳内アミン類の昼夜の比較では、成虫では幼虫に比べN-アセチルセロトニン量が夜間著しく低下することがわかった。このことはセロトニンがリズム逆転に関係するらしいことを示唆している。さらに、脳内セロトニン量は成虫脱皮直後に一時的に上昇することがわかった。セロトニンは一般的に活動量を減少させる働きを持つことから、脱皮後の低活動量の原因となると考えられる。この脳内セロトニン量の上昇とエクダイソン分泌量との関係、さらにリズム逆転との因果関係に興味が持たれる。

两面蟋蟀的昼夜节律在成虫蜕皮后约一周内从幼虫阶段的昼夜节律转变为夜间节律。这种行为变化意味着神经系统内新的神经回路是由于变态而产生的。在这项研究中，我们研究了（1）当它们通过蜕皮成为成虫时，什么样的神经回路重组导致节律从昼间到夜间的相位反转，以及（2）蜕皮激素和本研究的目的是阐明其生理效应JH 的。产生昼夜节律的生物钟位于视叶，它是大脑的一部分。首先，我们利用镍回填物研究了大脑中输出神经元的投影面积，发现虽然投影面积本身在幼虫和成虫之间没有显着差异，但成虫中该区域内的分支数量特别多尤其是在大脑的中央部分，发现附近有明显的生长。此外，当我们通过使用电压敏感染料的光学测量方法对视柄进行电刺激来分析大脑中的反应区域时，我们发现，在幼虫中，原大脑腹侧中心周围的区域表现出兴奋性反应；研究表明，成虫表现出抑制反应，与幼虫的抑制反应相反，背侧原大脑变得兴奋。未来的研究将集中于神经连接的逆转如何与形态变化和节律逆转相关。另一方面，通过 HPLC-ECD 对脑胺的昼夜比较显示，成虫的 N-乙酰血清素含量在夜间显着低于幼虫。这表明血清素可能参与节律逆转。此外，人们发现，在成虫换毛后，大脑中的血清素含量会暂时增加。由于血清素一般具有降低活性的功能，因此被认为是脱落后活性低的原因。我们感兴趣的是大脑中血清素含量的增加与蜕皮激素分泌量之间的关系，以及与节律逆转的因果关系。