Exploring the origin of the nervous systems : Experimental and theoretical study of evolution from epithelium systems to epithelium-nervous systems

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K00330
• Research Institution: Aomori University
• Principal Investigator: 黒田 茂 青森大学, ソフトウェア情報学部, 准教授 (90431303)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 初期神経系 / 生物運動 / 数理モデル / 画像解析 / 進化

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題の研究目的は動きの進化の観点から、上皮のみの生物と上皮ー神経系を有する生物の力学的運動制御機構の共通点と相違点について実験と理論の両面から明らかにすることである。言い換えると、初期神経系の進化の研究に関する実験的アプローチと理論的アプローチの両輪的同時進行を提案している。本申請課題の重要な実験的アプローチの一つとして、神経系の誕生という進化上の分岐点の直前直後に位置する生物の運動計測と画像解析がある。そのために，本申請課題では，神経系を有する最も原始的な現生の生物の一つであるヒドラを用いた研究を提案している．このヒドラから神経系を薬学的に処理しても(“上皮ヒドラ” とよばれる) 収縮運動をが可能で、さらに、取り除いた神経細胞は徐々に再生されることが知られている。この上皮ヒドラから通常のヒドラに戻るまでの過程を運動学的に解析することによって、上皮系から上皮ー神経系への変化に伴う運動能力の変化を実験的に解明することが期待される．
今年度は(1) 実験的アプローチに関して，ヒドラの実験系の構築，運動計測系の構築を行いデータの取得，データ分析を開始した．特にヒドラの培養に関して，手間をかけずに長期培養できる系を構築することができたことは，今後の研究の効率化のために大変大きな進歩であった．(2) 理論的アプローチの面では，上皮運動モデルおよび上皮-神経系運動モデルの構築，および，その運動性能の評価を目的として，粘弾性（柔らかさ）を有する身体モデルの構築とそのシミュレーション，神経系と筋肉系の相互作用の段階的導入，運動進化評価系の構築等を目指して研究を進めた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

所属機関の移動によって，実験設備を含む研究体制の立ち上げに時間を要した．

Strategy for Future Research Activity

最終年度にあたる今年度は，これまでの取り組みをベースに提案した計画を着実に実現していきたい。

Causes of Carryover

所属機関の異動による必要実験機器購入の変更と購入時期の変更による。今年度使用予定．