Emotion evaluation of zebrafish based on ultra-multi-channel biosignal measurement and distributed constant circuit model

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04275
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61060:Kansei informatics-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Soh Zu 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80724351)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生体電気信号 / 感性情報学 / ゼブラフィッシュ / 機械学習

Outline of Final Research Achievements

In this research, we focused on the bioelectrical signals generated by the locomotion and respiration of zebrafish, and developed a system to measure these signals from freely swimming zebrafish. We demonstrated that physiological and locomotor states can be simultaneously estimated from the bioelectrical signals, and used to identify three types of emotional states: fear/anxiety, appetitive, and neutral states. One advantage of this method is that it does not require a camera system, allowing for locomotion measurement regardless of the lighting environment or tank background. Furthermore, the unique idea of simultaneous measurement of physiological and locomotor states from bioelectrical signals in this study has the potential to revolutionize the evaluation of fish emotions, which has traditionally relied on locomotion analysis.

Free Research Field

知能機械，医用電子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自由遊泳状態でゼブラフィッシュの生体電気信号を計測する新たな技術が開発できたことにより，呼吸と全身運動と生体電気信号との関係を世界で初めて明らかにできる可能性がある．また，運動解析によって主に急性的な恐怖情動を評価してきた従来研究に対し，新たに呼吸状態が観測できるようになったため，多種多様な情動に対する生理状態と運動状態の応答を体系的に明らかにできる可能性がある．以上より，本成果は創薬分野において情動に作用する化合物候補のスクリーニング法の開発や，情動発現のメカニズムを探求するための方法論として脳科学分野の発展に貢献できる可能性がある．