2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17H04826
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
岩本 真裕子 島根大学, 学術研究院理工学系, 講師 (80738641)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 数理モデル / 動的パターン形成 / 頭足類 / 神経系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カタツムリなどの腹足類では這って移動する際に腹足に動的な２次元パターンが出現し、またイカ類などの頭足類では、擬態行動や個体間のコミュニケーションの際に表皮に動的な２次元パターンが出現し、そのパターンが瞬時に変化する。本研究では、これら腹足類や頭足類などの軟体動物においてはパターン形成が筋収縮によって実現されていることに着目し、筋収縮パターンの制御方法を探ることで、腹足類の這行運動における運動制御メカニズムを系統的に理解し、工学応用の基盤を確立することを目的としている。
目的の達成に向けて、平成３０年度は、（課題I） 1次元信号から2次元パターン形成のための数理モデルの構築を行い数値シミュレーションによりモデルの検証を行った。まず、１次元のバネ質点系に対して、中枢から信号を想定して、FitzHugh-Nagumoモデルにより周期的なパルスによる入力の有無によって、筋収縮により色素胞が拡大・縮小し、表皮パターンを変化させた。次に２次元のバネ質点系に対して、一定の外部刺激（イカ類の場合は視覚情報）がFitzHugh-Nagumoモデルに入力され、それを元に筋収縮を行った結果、パラメータによって、ストライプやスポットなどの２次元非一様パターンをバネ質点系モデルの数値シミュレーションで実現した。しかしながら、この非一様パターンは反応拡散系によるものであり、軟体動物の神経システムを模倣できているとは言い難い。今度の課題として、軟体動物の神経システムにおいては、中枢からの神経が末端では放射状に繋がっていることを考慮して、信号入力に中距離相互作用を導入する予定である。
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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
頭足類の表皮パターンについての数理モデルの構築は、概ね計画通り進んでおり、また、計画当初以外のモデルのアイディアも次々に出ており、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
中距離相互作用の入れ方や神経ネットワークについて数理モデルを検証し、改良する予定である。そのモデルを用いて、さらに２次元情報から１次元信号に情報量を落とす方法についても考察する。また今後、頭足類の数理モデルの結果を元に、腹足類の運動パターンメカニズムの解明に向けて数理モデルの構築を行う予定である。その際、再度、腹足類の凹凸面での運動の様子を観察する必要があると考えている。
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