2017 Fiscal Year Research-status Report
魚類個体の行動の左右非対称性が群れ行動に与える影響
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15K18574
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
八杉 公基 基礎生物学研究所, 神経生理学研究室, NIBBリサーチフェロー (50722790)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 魚類 / 行動 / 左右非対称性 / 認知 / メダカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚類の各個体の運動および反応に見られる左右非対称性が、群れという統一された動きの中で個体間の相互作用に与える影響を明らかにすることを目的として研究を行った。材料にはヒメダカを用いた。本年度は、前年度に引き続き、各個体で実施した摂餌行動・同種他個体への反応・捕食者（オヤニラミ）への反応・自由遊泳・逃避行動における左右差を調べる行動実験データの解析を進めた。また一方で、今後予定している群れを対象にした行動実験に有用だと期待される技術の習得を行った。複数個体を扱う実験では、互いに興味を向けるタイミングを調整するのが難しく、実験の成否を偶然に頼る部分が大きくなってしまう。しかし、捕食者もしくは群れの個体の一部を三次元コンピュータグラフィクス（3DCG）で作成されたバーチャルな魚に置き換えて自由に操作することで、実験効率は飛躍的に改善する。そこで、3DCGバーチャルメダカの作成とそれを使ったメダカの認知行動実験に着手し、共同研究者として２報の学術論文を発表するとともに、新たな成果の一部を平成29年7月に開催された第40回神経科学大会で発表した。さらに、ニューラルネットワークを用いた深層学習の研究にも着手した。これは、先に実施した行動実験データを使い、本物のメダカの動きを学習させることで、バーチャルメダカの動きをより本物らしく再現できると期待している。こちらも、共同研究者として１報の学術論文を発表した。これらの成果は本研究の遂行だけでなく、今後の認知行動実験手法の発展に大きく貢献できる。
また、ブリとその胃から得られた被食者２種（アジ、ヒメジ）を形態計測し、その対応関係を調査した。その結果を含め、魚類の左右非対称性が行動や生態に及ぼす影響についてのこれまでの研究成果を、書籍として分担執筆した（英語、2018年刊行予定）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
メダカ個体レベルでの各行動の左右非対称性と行動間の関連性を解明することを目的として、アルテミアへの摂餌行動・鏡を用いた同種他個体への反応・捕食者オヤニラミへの反応・Ｔ字路を使った遊泳方向選択・視覚刺激に対する逃避反応を調べるための行動実験を行い、撮影した動画データを解析している。この研究の要となるのは動画データからのメダカ体軸のトラッキングであるが、当初予定していた30fpsのカメラでは細かな変化を追うことができなかったので、ハイスピードカメラを使用して200～300fpsで撮影した。その結果、扱う動画容量が増大し、研究開始時に流通していた解析ソフトではこれをそのまま読み込むことができないという不都合が生じていた。動画を目視で確認し、シーンを分割、抽出することで対処していたが、ひとつの動画を解析するのに、当初予定していたよりも何倍もの時間が必要となってしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在は、開発に協力した新たなトラッキングソフト（UMATracker）を利用することで、状況が改善しつつある。取得した動画データの解析を順次進め、すべて終えたのちに個体レベルでの各行動の左右非対称性と行動間の関連性を検討する。得られた成果は学術論文として発表する。さらに論文作成と並行して、群れを用いた行動実験にも着手する。捕食者や群れの一部個体の提示には、3DCGで作成したバーチャルフィッシュの技術を導入する。そして、個体の行動に見られる左右非対称性が、群れの形成や相互作用のなかで果たす役割について理解することを目指す。また、今年度に学会発表した内容については、学術論文として投稿する準備を進めている。
基礎生物学研究所を離れて宇都宮大学に異動するため、飼育設備や撮影装置を新たに整備する必要がある。しかしながら、異動先は映像提示やハイスピードカメラでのトラッキングを専門とする研究室であり、それらの技術を積極的に取り入れることで、本研究を速やかに遂行できると考えている。
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| Causes of Carryover |
本研究のデータ解析の根幹をなすメダカの体軸トラッキングについて、フレームレートを上げたために動画容量が増大し、その結果として当初予定していたよりも何倍もの時間が必要となった。個体レベルでの検証結果の論文作成、そして群れを用いた行動実験とその結果の公表にかかる費用として予定されていた額が未使用のため、次年度使用額が生じてしまった。
まずは個体レベルでの行動の左右非対称性について、得られた結果を論文としてまとめて発表する。さらに、群れを用いた実験のための装置を開発し、個体の左右非対称性が群れ行動に与える影響について検証する。刺激提示には、3DCGで作成したバーチャルフィッシュを活用する。結果は随時学会などで発表し、最終的に論文として発表することを目指す。以上の飼育・実験設備費用および成果発表費用として、残りの研究費を使用する。
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Research Products
(4 results)
