経験とコミュニケーションによって形成されるナビゲーションの発現機構

• Project Area: Systems Science of Bio-navigation
• Project/Area Number: 19H04934
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 佐倉 緑 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60421989)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2019: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 空間認識 / 採餌行動 / ８の字ダンス / 採餌

Outline of Research at the Start

本研究では高調波レーダーシステムを用いて、複数の人工餌場とランドマークを設置したフィールドでのミツバチの採餌飛行軌跡を記録する。
コロニーの働きバチを個体ごとに識別し、暗視カメラを用いて巣内での他個体とのコミュニケーションを常時モニターする。また、外に出てきた個体の背板にアンテナを取りつけ、毎回の飛行軌跡とその時の各餌場への訪問の有無、についてのデータを取得し、個体の活動範囲の変遷と目的地までの飛行軌跡（採餌ルート）の変化を、巣内のダンス経験と合わせて解析する。
これにより、ミツバチが探索や採餌によって確立する空間認識の様式とその時間にともなう変容を記述し、空間の内部表現の実体に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ミツバチの巣内でのコミュニケーション行動と野外での採餌飛行を継時的に観察し、その関係を解析することで、個体における空間認識の様式とそれが形成される過程を明らかにすることを目的としている。ドイツ・ベルリン自由大学との共同研究により、高調波レーダーシステムを用いて、ミツバチの野外での採餌飛行軌跡を記録をトラッキングし、採餌・コミュニケーション履歴と環境中のランドマークや餌場の質との関連を探る計画であった。
2019-2021年度にわたる新型コロナ肺炎の感染拡大のため、予定していたドイツでの野外実験は遂行できていない。そこで今年度も引き続き、これまでに同様の実験環境で取得した既存のデータを用い、巣内でのコミュニケーションと採餌飛行の履歴との解析をドイツおよび日本双方で分担してすすめた。日本側では、巣内のおよそ500個体の継続観察データを用いて、各個体のダンス行動、ダンス追跡行動および餌場訪問の履歴を網羅的に解析した。その結果、初めての餌場に訪問する場合と既知の餌場に訪問する場合とで巣内でのダンスおよびダンス追随の行動パターンに違いがあること、特に個体の初めての採餌成功の直前にダンス追随行動の顕著な増加が見られること、初採餌成功の直後から巣外活動時間の顕著な減少が見られることが明らかとなった。この巣外活動時間の減少は、探索経路の変化を反映していると考えられれることから、ドイツ側で解析中の飛行軌跡の変容を定量的に解析中である。以上の結果を総合し、個体のナビゲーションの経路選択に関わる巣内、巣外の要因について考察する予定である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Free University Berlin(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ベルリン自由大学(ドイツ)
• [Journal Article] Possible Role of Polarized Light Information in Spatial Recognition in the Cricket Gryllus bimaculatus (2021)
  • Author(s): Matsubara Nobuaki、Okada Ryuichi、Sakura Midori
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 38 Issue: 4 Pages: 297-304
  • DOI: 10.2108/zs200081
  • NAID: 120007167221
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced polarotaxis can explain water-entry behaviour of mantids infected with nematomorph parasites (2021)
  • Author(s): Obayashi Nasono、Iwatani Yasushi、Sakura Midori、Tamotsu Satoshi、Chiu Ming-Chung、Sato Takuya
  • Journal Title: Current Biology Volume: 31 Issue: 12 Pages: R777-R778
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.05.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enhanced polarotaxis can explain entering water of mantids infected by nematomorph parasites. (2021)
  • Author(s): Obayashi N, Iwatani Y, Sakura M, Tamotsu S, Chiu M-C, Sato T
  • Journal Title: Current Biology Volume: －
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Orientation to polarized light in tethered flying honeybees (2020)
  • Author(s): Kobayashi Norihiro、Okada Ryuichi、Sakura Midori
  • Journal Title: Journal of Experimental Biology Volume: 223 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1242/jeb.228254
  • NAID: 120007002552
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Markerless visual servo control of a servosphere for behavior observation of a variety of wandering animals (2019)
  • Author(s): Iwatani Y, Ogawa H, Shidara H, Sakura M, Sato T, Hojo MK, Honma A, Tsurui-Sato K
  • Journal Title: Advanced Robotics Volume: 33 Pages: 183-194
  • DOI: 10.1016/j.cois.2019.02.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neuroethology of the Waggle Dance: How Followers Interact with the Waggle Dancer and Detect Spatial Information (2019)
  • Author(s): Ai Hiroyuki、Okada Ryuichi、Sakura Midori、Wachtler Thomas、Ikeno Hidetoshi
  • Journal Title: Insects Volume: 10 Issue: 10 Pages: 1-16
  • DOI: 10.3390/insects10100336
  • NAID: 120006843570
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] セイヨウミツバチの概日時計が複眼の偏光検出領域の光感度に与える影響 (2022)
  • Author(s): 玉置弘憲、岡田龍一、佐倉緑
  • Organizer: 第65回日本応用動物昆虫学会大会（オンライン）
• [Presentation] Spatial recognition based on polarized light information in the cricket Gryllus bimaculatus. (2021)
  • Author(s): Matsubara N, Ando N, Okada R, Ogawa H, Sakura M
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第43回札幌大会（オンライン）
• [Presentation] Conditioned visual flight orientation in tethered honeybees. (2021)
  • Author(s): Kobayashi N, Hasegawa Y, Okada R, Sakura M
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第43回札幌大会（オンライン）
• [Presentation] セイヨウミツバチにおける採餌経験に基づく偏光定位行動の解析． (2021)
  • Author(s): 上野 由雅，岡田 龍一，佐倉 緑
  • Organizer: 第10回ミツバチシンポジウム
• [Presentation] ハリガネムシ感染カマキリの入水行動に寄与する活動量と水平偏光走性の影響評価． (2021)
  • Author(s): 大林 奈園，岩谷 靖，佐倉 緑，保 智己，佐藤 拓哉
  • Organizer: 第68回日本生態学会大会
• [Presentation] ハリガネムシ寄生によるカマキリ宿主の走光性変化とその分子基盤 (2021)
  • Author(s): 佐々木 淳成，Chiu M-C，相樂 理嘉，大石 紗友美，佐藤 拓哉，佐倉 緑
  • Organizer: 第65回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 緻密な行動操作？:ハリガネムシ感染コオロギにおける活動パターンの状況依存性 (2020)
  • Author(s): 大林 奈園，岩谷 靖，Chiu M-C，佐々木 淳成，佐倉 緑，佐藤 拓哉
  • Organizer: 第67回日本生態学会大会
• [Presentation] チョウセンカマキリにおけるハリガネムシによる行動操作とその生理メカニズム (2020)
  • Author(s): 佐々木淳成，Chiu M-C，木村文，大石紗友美，青沼仁志，橋口康之，三品達平，武島弘彦，佐藤拓哉，佐倉緑
  • Organizer: 第64回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] Spacial recognition based on polarized light information in the cricket Gryllus bimaculatus. (2020)
  • Author(s): Matsubara N, Okada R, Sakura M
  • Organizer: 日本比較生理学会第42回山形大会
• [Presentation] 深度カメラの意図的な誤差を利用した微小体のトラッキング． (2020)
  • Author(s): 岩谷 靖，大林 奈園，佐倉 緑，佐藤 拓哉
  • Organizer: 第21回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
• [Presentation] セイヨウミツバチの採餌経験に基づく偏光定位行動の解析 (2019)
  • Author(s): 上野 由雅，岡田 龍一，佐倉 緑
  • Organizer: 日本動物学会近畿支部研究発表会
• [Presentation] Comparative study of olfactory responses to the oriental orchid flower in Japanese and European honeybees. (2019)
  • Author(s): Otani M, Okada R, Sakura M
  • Organizer: 日本比較生理学会第41回東京大会
• [Presentation] Bees decide their flight direction based on the polarized-light pattern in the sky. (2019)
  • Author(s): Ueno Y, Onishi H, Okada R, Sakura M
  • Organizer: 日本比較生理学会第41回東京大会