Construction of control theory dynamic pattern formation observed in mollusk

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04826
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Foundations of mathematics/Applied mathematics
• Research Institution: Doshisha University (2019-2021); Shimane University (2017-2018)
• Principal Investigator: Iwamoto Mayuko 同志社大学, 文化情報学部, 准教授 (80738641)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 数理モデル / 運動制御機構 / 数値シミュレーション / 腹足類 / 頭足類 / パターン形成

Outline of Final Research Achievements

In this study we focused on the crawling motion in mollusks, and the purpose was to understand a mechanism on dynamic pattern formation by muscle contractions in gastropods and cephalopods. Based on the experimental observations, the numerical simulations of our proposed model constructed by the coupling of muscle contractions and network of nerves showed various two-dimensional patterns according to the intensity of visual stimulus. It was also indicated that a non-uniform network of nerves affects the patterns.

Free Research Field

現象数理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、生物の運動機構の理解は「生物の仕組みの解明」という理学的興味のみならず、「災害時などでも活躍できるより効率的でタフなロボットの製作」という工学的興味からも注目が高まっている。腹足類や頭足類の柔軟な身体が作り出すパターン形成に着目しそのメカニズムを理解することは、生物の機構を知る一端を担うことで生物学分野への貢献があるとともに、数理モデルによる研究は工学応用が容易であることから、ソフトロボティクスの制御機構として貢献が期待できる。