Constitutive investigation of self-organized structure in animal group

• Project/Area Number: 17KT0016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Constructive Systems Biology
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Nagai Ken 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (40518932)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 浩史 九州大学, 芸術工学研究院, 准教授 (20512627) ; 杉 拓磨 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (70571305)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2017: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
• Keywords: アクティブマター / C. elegans / 集団運動 / 自己組織化 / 光遺伝学

Outline of Final Research Achievements

We investigated the dynamical network formation of C. elegans. We developed a model describing the collective motion and reproduced the response to optical stimulations and humidity changes. We also studied intermittently activated aggregates of worms and found conditions necessary to form the aggregates, which leads to the model description of the aggregate formation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で用いた数理モデルは既に論文になっている微小管とバクテリアの集団運動実験系で用いられたモデルを改変したものである。本研究成果により、C. elegansの集団運動の研究を通して、動物から無生物体に共通する普遍的モデルを提唱することが期待できる。
本研究で用いた線虫の集団運動は、数理モデルのパラメータを人為的に制御可能な動物の再構成実験系である。そのため、特に人間を含めた動物集団の普遍的記述につながるものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] 最近の研究から アクティブマター集団の動的ネットワーク形成 : 線虫の集団運動 (2020)
  • Author(s): 永井 健, 伊藤 浩史, 杉 拓磨
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 75 Pages: 34-39
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pattern Formations in Active Matter Physics (2020)
  • Author(s): SUGI Takuma、ITO Hiroshi、NAGAI Ken H.
  • Journal Title: Seibutsu Butsuri Volume: 60 Issue: 1 Pages: 006-012
  • DOI: 10.2142/biophys.60.006
  • NAID: 130007790196
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] C. elegans collectively forms dynamical networks (2019)
  • Author(s): Sugi Takuma、Ito Hiroshi、Nishimura Masaki、Nagai Ken H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Issue: 1 Pages: 683-683
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08537-y
  • NAID: 120006558249
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 生物の集団運動に成り立つ法則とそれを利用した自立分散システム (2020)
  • Author(s): 永井健
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2020
  • Invited
• [Presentation] 線虫集団が見せるアクティブ液晶的挙動 (2020)
  • Author(s): 永井健
  • Organizer: アクティブマターにおける液晶秩序
  • Invited
• [Presentation] C. elegansの集団運動 (2019)
  • Author(s): 永井健
  • Organizer: 第９回分子モーター討論会
  • Invited
• [Presentation] Dynamical network optically susceptible of C. elegans (2019)
  • Author(s): Nagai, Ken H., Ito, Hiroshi, Sugi, Takuma
  • Organizer: The 57th Annual Meeting of The Biophysical Society of Japan
• [Presentation] 基盤上のC. elegansの集団運動 (2019)
  • Author(s): 永井 健, 伊藤 浩史, 杉 拓磨
  • Organizer: 第40回エアロ・アクアバイオメカニズム学会
  • Invited
• [Presentation] 光応答性を持つC. elegansの集団運動 (2019)
  • Author(s): 永井 健
  • Organizer: 「細胞を創る」研究会 12.0
  • Invited
• [Presentation] Dynamical network formation of C. elegans (2019)
  • Author(s): Ken H. Nagai, Hiroshi Ito, Takuma Sugi
  • Organizer: 43rd Indian Biophysical Society Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Experimental investigations of collective motion of self- propelled particles (2018)
  • Author(s): Ken H. Nagai
  • Organizer: FUNDAMENTAL PROBLEMS IN ACTIVE MATTER
  • Int'l Joint Research
• [Remarks]
  • URL: https://sites.google.com/site/inonakanokaeru/home
• [Remarks] 動物はどのように秩序だった群れをつくるのか？アクティブマターの物理で迫る、線虫の群れ形成メカニズム
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=10328
• [Remarks]
  • URL: https://sites.google.com/site/inonakanokaeru/
• [Remarks]
  • URL: https://sumsdbweb.shiga-med.ac.jp/profile/ja.64580a76452dba070b43a5ab782e3677.html
• [Remarks]
  • URL: https://sites.google.com/site/inonakanokaeru/