“首”がない魚における頭部安定化行動とその神経回路機構を発見 〜”首”を使って頭部を安定させる仕組みの起源に迫る〜

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2026-05-18 生命創成探究センター,基礎生物学研究所

自然科学研究機構 生命創成探究センターと基礎生物学研究所の研究グループは、“首”を持たない魚にも頭部を安定化させる行動が存在することを世界で初めて発見し、その神経回路機構を解明した。研究ではゼブラフィッシュ仔魚を用い、体が上下に傾いた際に胴体前方を屈曲させて頭部を水平方向へ保つ行動を観察した。頭部上げ姿勢では腹側特殊筋PHMが、頭部下げ姿勢では背側特殊筋SCAが活動し、それぞれ腹側・背側への屈曲を生み出すことが確認された。さらに、前庭神経核、網様体脊髄路ニューロン、脊髄運動ニューロンから構成される神経回路が、この頭部安定化行動を制御していることを明らかにした。研究者らは、この回路構造が四足動物の前庭頸反射に類似している点に注目し、魚類における機構が“首”を用いた頭部安定化行動の進化的前駆体である可能性を示唆している。本成果は、“首”や姿勢制御の進化起源解明につながると期待され、論文は Communications Biology に掲載された。

“首”がない魚における頭部安定化行動とその神経回路機構を発見 〜”首”を使って頭部を安定させる仕組みの起源に迫る〜

<関連情報>

ゼブラフィッシュ幼生における頭部安定化行動とその根底にある回路メカニズム Head stabilization behavior and underlying circuit mechanisms in larval zebrafish

Takumi Sugioka,Tod R. Thiele,Herwig Baier,Masashi Tanimoto & Shin-ichi Higashijima
Nature Biology  Published:04 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-026-09990-4  Unedited version

Abstract

Animals stabilize their heads to ensure stable sensory input and effective motor coordination. Head stabilization in response to vestibular stimuli is mediated by the vestibulo-collic reflex (VCR). While the VCR has been characterized in tetrapods, it remains unknown whether fish, which lack an anatomical neck, employ head-stabilization behavior. Here, we demonstrate that larval zebrafish exhibit head-stabilization behavior: during pitch tilts, they adjust their head orientation relative to the body by rostral body flexion. The rostral body flexes ventrally during head-up posture, whereas it flexes dorsally during head-down posture. These flexions partially compensate for head pitch changes, contributing to head stabilization. We identify the neural circuits and muscles responsible for these flexions. Both dorsal and ventral flexions are mediated by the same vestibular nucleus, but neural signals were transmitted through distinct pathways, either involving or bypassing a class of reticulospinal neurons. The dorsal and ventral flexions are produced by specialized dorsal and ventral muscles in the rostral body, respectively. The neural circuits underlying these body flexions share similarities with those underlying the mammalian VCR. Together, our results suggest that a head-stabilization system may have existed in ancestral fish and may have provided an evolutionary foundation upon which the tetrapod VCR emerged.

細胞遺伝子工学
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