ハト網膜光受容体における磁気コンパス機構の探索

Searching for magnetic compass mechanism in pigeon retinal photoreceptors.

• Alexander Yu Rotov
• Roman V Cherbunin
• Anna Anashina
• Kirill V Kavokin
• Nikita Chernetsov
• Michael L Firsov
• Luba A Astakhova

抄録

渡り鳥は、磁気コンパスの感覚を利用して地球の磁場の方向を知ることができます。しかし、この磁気コンパスの感覚的基盤は未だに謎に包まれている。鳥類の磁気コンパスは網膜に局在していることが間接的に多くの証拠から示唆されている。この点を確認するためには、磁場（MF）による視覚信号の変調の証拠を得る必要があります。これまでの研究では、ハトの単離された網膜から記録された生体外網膜電図（ERG）の振幅に磁場の傾きが影響していることを示した。ここでは、灌流液にアスパラギン酸ナトリウムと塩化バリウムを添加することにより、ERGの1つの成分である視細胞の応答に対するMFの影響を解析した結果を報告する。光応答は、国内のハトColumba liviaの単離された網膜から記録された。網膜サンプルは、直交する3組のヘルムホルツコイルによって変調されたMFに置かれた。光刺激(青と赤)は、0°と90°の2つのMFの傾きの下で印加した。いずれの実験においても、網膜の2つの部分から調製したものを使用した。網膜全体のERGとは対照的に、我々は、青または赤の半飽和フラッシュに対する薬理学的に分離された光受容体の応答の振幅または速度にMFの傾斜のいずれかの効果を観察しなかった。これらの結果の説明として考えられるのは、磁気コンパス感覚が光受容体以外の網膜細胞に局在しているか、あるいは光受容体は磁気受容に参加しているが、他の網膜層でコンパス情報の何らかの処理を必要としているため、網膜全体の信号のみがMFの変化に対する応答を反映することができるということである。

Migratory birds can detect the direction of the Earth's magnetic field using the magnetic compass sense. However, the sensory basis of the magnetic compass still remains a puzzle. A large body of indirect evidence suggests that magnetic compass in birds is localized in the retina. To confirm this point, an evidence of visual signals modulation by magnetic field (MF) should be obtained. In a previous study we showed that MF inclination impacts the amplitude of ex vivo electroretinogram (ERG) recorded from isolated pigeon retina. Here we present the results of an analysis of putative MF effect on one component of ERG, the photoreceptor's response, isolated from the total ERG by adding sodium aspartate and barium chloride to the perfusion solution. Photoresponses were recorded from isolated retinae of domestic pigeons Columba livia. The retinal samples were placed in MF that was modulated by three pairs of orthogonal Helmholtz coils. Light stimuli (blue and red) were applied under two inclinations of MF, 0° and 90°. In all the experiments, preparations from two parts of retina were used, red field (with dominant red-sensitive cones) and yellow field (with relatively uniform distribution of cone color types). In contrast to the whole retinal ERG, we did not observe any effect of MF inclination on either amplitude or kinetics of pharmacologically isolated photoreceptor responses to blue or red half-saturating flashes. A possible explanations of these results could be that magnetic compass sense is localized in retinal cells other than photoreceptors, or that photoreceptors do participate in magnetoreception, but require some processing of compass information in other retinal layers, so that only whole retina signal can reflect the response to changing MF.