2018 Fiscal Year Research-status Report
Constitutive investigation of self-organized structure in animal group
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17KT0016
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
永井 健 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (40518932)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 浩史 九州大学, 芸術工学研究院, 准教授 (20512627)
杉 拓磨 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 助教 (70571305)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | アクティブマター / C. elegans / 集団運動 / 自己組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では動物集団の自己組織的ネットワーク形成の構成的理解を目指し、線虫の一種のCaenorhabditis elegansの集団運動について研究を進めている。我々はドッグフードを含む寒天を餌として用いることで線虫の密度を上げることに成功し、大量の線虫を観察できるようになった。その結果、高密度の線虫が基板上にネットワーク構造を作ることを見出した。さらに、この集団運動の基板の材質、周囲の湿度、数密度、光遺伝学を用いた光刺激に対する依存性を観察した。これまでに、孤立した線虫の運動特性を考慮した最小限の数理モデルが、これらの実験結果と同様の挙動を示すことがわかっている。
30年度の前半に数理モデルを改良や最適なパラメータの検討をし、より実験を再現できるようになった。30年度中にこの結果を含むこれまでの研究結果を論文としてまとめ、Nature Communicationsに出版することができた。
30年度の後半は湿度が高い時の線虫集団の運動解析を進めた。湿度を高めていくとネットワーク構造が崩れ、動かないアグリゲーションができることはわかっていた。高湿度下での観察を長時間続けることで、動かなくなってからしばらくすると止まっている線虫が急に動き出し、隣のアグリゲーションに向かって筋状の構造を作ることが明らかになった。これまでの解析から、一部の線虫が動き出すとそれが波上に伝播することでアグリゲーション全体が不安定化し、筋状構造を作ったことがわかっている。
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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
平成30年度中に線虫の集団運動に関するこれまでの研究結果についての論文を出版することができた。
また、平成30年度に行った改良により用いている数理モデルが線虫の集団運動をより正確に捉えられるようになった。これは、当初の計画にあり今後行う予定の集団運動による乾燥耐性のモデル化を容易にする。さらに、実験の研究として高湿度下でのアグリゲーション中の線虫の挙動を詳細に観察し、環境摂動に対する応答についての知見を得ることができた。
これらから本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度に高湿度下でのアグリゲーションについての研究を進め、湿度摂動に対する集団運動の応答を明らかにしていく予定である。特に止まっている個体が動き出すきっかけの解明を中心に行う。得られた知見をもとにアグリゲーションの挙動をモデル化し、湿度の摂動に対する応答の理解を深める。
平成31年度の後半にこれを含む本研究で得られた結果をまとめ、自己組織的ネットワーク形成の構成的理解を目指す。
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| Causes of Carryover |
平成30年度に使用した旅費や物品費が想定よりも少なく、前年度の繰越金があったため未使用分が生じた。平成31年度は全体のまとめを国内外で学会発表を行うため、繰越金は主に旅費として用いる。
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