2020 Fiscal Year Research-status Report
Identification of general strategies governing wing and body movements in insect flight
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20K06743
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安藤 規泰 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (70436591)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 羽ばたき飛行 / 昆虫 / 筋肉 / 運動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は，腹部運動の飛行に果たす役割を明らかにするため，腹部運動を抑制する実験方法について検討した。腹部運動の能動的な制御を遮断するために，胸部－腹部間の関節の解剖を行い，腹部第一節背縦走筋の切断による飛行姿勢の変化を，昆虫を固定した状態の拘束飛行と自由飛行の二つの条件で高速度撮影装置等を用いて解析した。
拘束飛行では羽ばたき運動中の腹部の上下振動が減衰し，腹部の角度が下向きに増加する傾向が認められた。このことから，背縦走筋の切断により，背側の運動を抑制することができたと考えられる。
続いて，実際の飛行での筋切断の影響を評価するために，同様の切断を行った後に自由飛行での運動を解析した。まず，切断後には姿勢はふらつきながらも飛行が可能であることを確認した。次に高速度カメラで飛行中の頭部―胸部の姿勢と腹部の角度を解析した。その結果，拘束飛行とは逆に腹部の振動が増大し，飛行が不安定になることが確認された。このことは，飛行中の羽ばたきによる振動がより大きく腹部に伝わったことを示唆し，これが飛行の不安定化を招いたと考えられる。そしてこの振動の増大の原因として，関節の筋を切断したことによる胸部－腹部間の柔軟性の増大が原因と考えられる。このことから，胸部―腹部間の筋肉は，腹部運動を担うアクチュエータとしての役割のほかに，振動を減衰させるダンパの役割も担うことが示唆された。
以上から，腹部運動を担う主要な筋肉として腹部第一節の背縦走筋があること，そして胸部―腹部関節の柔軟性の変化が飛行の安定性に影響を与えることが示唆された。
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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
胸部腹部間の関節を制御する筋肉を同定し，拘束飛行・自由飛行の2つの条件下においてその影響を評価することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度では胸部―腹部間の筋肉の切断の際，外骨格を広く切開したため，外骨格の損傷の影響を評価する必要が生じた。この解決のため，腹側の胸部神経節直下を切除し，低侵襲で筋肉の制御を喪失させた後に自由飛行実験を行い，筋制御の有無による腹部運動と飛行の安定性を解析する予定である。
また，腹部運動を担う筋肉の筋電位計測を行い，羽ばたき運動や飛翔筋活動との相関を解析することで，両者の制御に関わる神経機構について解析を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
旅費の未使用額が生じたこと，そして設備（撮影装置）の導入を2年目に変更したため。
本年度は自由飛行実験の精度向上のため，撮影装置の導入に次年度使用額を用いる計画である。
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