2010 Fiscal Year Annual Research Report
ヘラチョウザメの電気感覚に発想を得たネットワーク型化学センサシステム
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22700235
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
立野 勝巳 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 准教授 (00346868)
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| Keywords | 電気感覚 / 化学感覚 / センサシステム / スパイキングニューロン / ヘラチョウザメ / マウス |
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| Research Abstract |
本研究は、ヘラチョウザメの電気感覚、およびマウスの化学感覚にヒントにして、従来と異なるメカニズムのセンサ情報処理システムを提案することと、その研究スタイルの確立にある。そのなかでも本年度はセンサシステムの検出部に関わるニューラルネットワークモデル作成とヘラチョウザメの捕食行動の撮影環境を整えることを目標としていた。
本研究のセンサシステムは、検出部、情報処理部、動力部からなる。検出部はセンサ情報を神経パルス列に符号化する部分である。本センサシステムの検出部は、マウス味蕾細胞の電気生理学的応答を参考にした。味蕾細胞にはI型からIV型まであるが、なかでもII型細胞とIII型細胞が味物質検出に関して主要な働きをする。まず、電気生理学実験データを元に、II型細胞の電気的発火パターンを再現する数理モデルを作成した。III型細胞は簡素化したモデルではあるが、II型細胞モデルと組み合わせることで、入力信号の強度を神経パルスの同期の程度として符号化するニューラルネットワークが作成できた(Workshopにて発表)。検出部に加え、神経パルスをフィルタリングするニューラルネットワークモデルも提案した(国際会議にて発表)。
センサシステムの検出部のニューラルネットワークモデルの研究と平行して、ヘラチョウザメの捕食行動を分析するためのシステムを構築した。ヘラチョウザメの捕食動作は高速であることと、暗室下における視覚情報を制限した実験を行うため、赤外線撮影が可能な高速度カメラを採用した。2台の高速度カメラを使い、同期撮影することで、いくつかの特徴的な捕食動作を観測した。小魚の生体電位を模した電気刺激により捕食行動を誘発することができた。
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