Assessment of fish damage by means of electrocardiogram recorded by a bait without human handling
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21K05753
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
小島 隆人 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (60205383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 英登 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (60466307)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | 魚類心電図 / 生体電極 / インピーダンス / CGSA法 / フラクタル成分 / すり身電極 / 環境影響評価 |
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| Outline of Research at the Start |
心電図を記録しようとする魚よりもインピーダンスの小さい生体材料を用いて，これを餌として捕食した魚から得られる，人間のハンドリングおよび機器の装着の影響の全くない，自然な状態における心拍数および自律神経系の緊張状態を測定する。これにより，安静状態の他，様々な環境要素が変化した時に，魚がそれをどのように感じているのかが推定可能となり，水温および照度の変化，さらに水中騒音の放音を行った際に，魚が受けている影響評価を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自発的に取り込んだ餌を介して心電図が記録されることを利用して，カサゴを常温（20℃）から高温（28℃）および低温（16℃）に環境水温を変化させた場合，および90 dBのホワイトノイズ1 s断続音を30分間放音した場合について，それぞれその直後にアカイカすり身を原料とした餌電極を捕食したカサゴの心電図記録を行った。常温に比べて高温，および静寂時に比べて騒音暴露後の心拍数は，いずれも有意に(P<0.05)増加することが確認された。ただし個体によって安静時心拍数が異なるため，単なる心拍数の比較のみでは，魚が明らかに緊張状態にあったとは言えず，自律神経系の緊張状態を示す心拍変動の周期性を求める必要があると考えた。しかし得られた心電図から心拍間隔の変動の時系列解析を行うためには，その数が不足（5～10拍程度）していたため，20 s間の波形を直接ケプストラム解析および粗視化スペクトル(CGSA)を用いることで解析を行った。その結果，CGSAを用いることで安静時と思われる常温および静寂時には複数の周波数ピークが見られ，これに対して高温および騒音暴露後には単一ピークのみが抽出された。これは安静時には心拍間隔が一定とならずに微妙に間隔が伸縮しているのに対して，緊張状態にある時は，一定の間隔で拍動が行われていることを示しているものと推測された。CGSAで求めた周波数特性のピーク間の間隔が心拍変動特性を表していることが予測されるため，今後，CGSAの結果の自己相関を行うことで，心拍変動ゆらぎを求められるかについても，確認していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
すり身等の餌を介して，人間が手を触れずに魚の心電図を導出する技術はほぼ確立した。本年度はこの技術を用いて，水温変化および騒音環境下におかれて緊張状態にあると推測される魚についても心電図導出が可能かを検証した。その結果，極端な高低温および騒音暴露でなければ，通常とは異なる環境へと変化した後でも，供試魚は餌である電極を自発的に捕食することが確認された。得られた心電図からは，心拍数の明瞭な変化および，CGSAを用いることにより，心電図の周波数特性から，自律神経系の緊張状態の推定もほぼ行えることが確認され，本研究の目的である，自発的に取り込んだ餌を介した心電図導出法が環境影響評価に応用可能であることが明らかになりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで行ってきた実験手法を用いて，適用する魚種を増やすこと，および餌の改善（すり身作成時の加熱を抑えることによる，導電性の向上など）を図ることで，様々な環境変化に対する魚類の反応についても確認していく予定である。さらに本年度の結果から推察された，心電図波形の周波数分析結果の自己相関関数を求めることによる，心拍間隔ゆらぎの周期性抽出が可能かについても，検証を進めていく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
