2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of Motion Generation Mechanism in Caenorhabditis elegans based on Neuro-Muscle-Body Dynamics Model
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15H03950
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
辻 敏夫 広島大学, 工学研究科, 教授 (90179995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 芳代 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員(定常) (10507437)
曽 智 広島大学, 工学研究科, 助教 (80724351)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / C. elegans / 放射線影響 / 這行運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，線虫の這行運動の生成メカニズムとその放射線影響の解明を目的として，神経-筋-身体動力学モデルに基づく線虫シミュレータの研究開発を進め，H30年度までに以下の各項目（項目番号と英小文字記号は研究計画書に対応する）を明らかにした．
１．刺激受容から運動生成までの数理モデル化：(a)神経・筋モデルの構築（担当：辻，曽），２．数理モデルの最適化：(a) 線虫の運動撮影と画像解析による運動データの定量化（担当：鈴木）と(b) 線虫の運動データに基づくモデルパラメータの調整法の提案（担当：辻，曽），３．運動生成メカニズムの解析：(b)原因未解明の運動異常がある線虫の運動データの定量化（担当：鈴木）．
H30年度は筋活動を蛍光標識した線虫を用いて，重イオンビームの局所照射が筋に与える影響の評価を試みた．重イオンビームを神経環が位置する線虫の頭部に照射した後，顕微鏡を介して線虫の運動を撮影した．そして，動画像解析により線虫身体形状を抽出するとともに筋の蛍光強度を計測し，線虫身体の局所的な屈曲角度と筋活動の関係を解析した．その結果，照射個体群と非照射個体群の間に有意な差は見出されなかった．また，背側と腹側の筋が同時に活動する共収縮が現れることを発見した．
また，これまでに構築した刺激受容から運動生成までシミュレート可能な化学走性モデルに基づいて，感覚ニューロンに入力される頭部先端の濃度変化から濃度勾配を求めるための変換式を導出し，介在ニューロンの情報処理メカニズムに計算論的な解釈を与えた．本研究成果は，化学走性モデルとともに学術論文に掲載された．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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