2022 Fiscal Year Annual Research Report
Emotion evaluation of zebrafish based on ultra-multi-channel biosignal measurement and distributed constant circuit model
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20H04275
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
曽 智 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80724351)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 敏夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (90179995)
吉田 将之 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 准教授 (70253119)
松下 光次郎 岐阜大学, 工学部, 准教授 (30531793)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生体電気信号 / ゼブラフィッシュ / 感性情報学 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではゼブラフィッシュが発する運動と呼吸に起因する生体電気信号に着目し，①自由遊泳中のゼブラフィッシュの生体電気信号を計測できるか，②生体電気信号から生理状態と運動状態が同時抽出できるか，③生理・運動状態から多種多様な情動が評価可能かという3点を核心をなす学術的「問い」とし，これらを解決することで世界初の生体電気信号に基づくゼブラフィッシュの情動評価法を確立する．生体電気信号から生理・運動状態を同時計測という本研究独自のアイデアは，これまで運動解析に依拠してきた魚の情動評価法を一新する可能性がある．
令和4年度は，当初の予定通り，生体電気信号に基づく位置・姿勢の推定法を開発した．これまでにゼブラフィッシュの頭部と尾部の２点に呼吸波信号の発生源があることを示した．しかし，推定された 2 組の信号源パラメータがそれぞれ頭部側に属するのか，それとも尾部側に属するのか区別できない．そのため，情動状態の評価に重要な頭部方向などの運動指標と，呼吸周期の分散などの呼吸指標を得ることができなかった．そこで本研究では，水流がほとんどない計測水槽の中では魚の移動方向が頭部方向とほぼ一致すると仮定し，遊泳速度ベクトルに基づいて推定された信号源パラメータを頭部と尾部に割り当てるという新たな手法を提案した．そして，多電極呼吸波計測システムを用いた計測実験を行い，ビデオ解析結果と提案法の運動推定結果を比較することにより頭と尾の位置や頭部方向ベクトルが高精度で推定できることを示した．さらに，カフェインの薬理効果である呼吸頻度の上昇が検出できることを示した．以上より，魚の情動評価に呼吸という新たな指標を加えることに成功し，初年度に開発した確率分布構造を内包するニューラルネットによる情動評価法と組み合わせることで分解能の高い情動状態評価が可能になった．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
