2013 Fiscal Year Annual Research Report
特異な対称構造を持つクモヒトデから探る振る舞いの多様性の発現機序
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24246074
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石黒 章夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90232280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青沼 仁志 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (20333643)
松坂 義哉 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30312557)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 自律分散制御 / クモヒトデ / 腕間協調 / 腕内協調 / 振る舞いの多様性 |
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| Research Abstract |
本年度に得た結果を以下に具体的に示す：
(1) 腕内協調の発現機序をモデリングするために，クモヒトデが環境内のとっかかりをどのように活用して腕を動かしているかについて行動観察実験を行った．その結果，環境からの圧情報に応じた反射メカニズムが腕内協調で主たる役割を果たしているとの結論に至った．この結果に基づき，腕内協調の数理モデルを構築し，シミュレーションで検証した結果，実際のクモヒトデの動きを再現することができた．
(2) 神経回路モデルの素過程をactive rotatorのような抽象度の高いモデル素子ではなく，leaky integratorに基づいた中程度の抽象度を持つモデル素子を基盤とした腕間協調モデルを提案した．シミュレーションで検証した結果，行動観察実験で得られた一部の振る舞いの再現には成功したものの，依然として不備があることが確認できた．このことから，腕間協調メカニズムのモデル化にはさらなる工夫が必要であることが理解できた．
(3) 腕間協調メカニズムを調べるために，すべての腕を盤近くまで切り落としたクモヒトデを用いるという，新奇な行動観察実験方法を考案した．さらに，クモヒトデの局所麻酔の方法も開発した．
(4) クモヒトデロボットのプロトタイプモデルに関する考察を行った．
(5) 腕内協調とヘビのロコモーションの間には何らかの通貫原理の存在を示唆する結果が得られた．
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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
本研究でモデル生物として着目しているクモヒトデは，生物学の分野ではきわめてマイナーな動物であり，依然として未知な部分が多い．このような背景の中で暗中模索しつつ，すべての腕を盤近くまで切り落としたクモヒトデを用いた腕間協調メカニズムを調べる行動観察実験方法や局所麻酔方法の開発など，生物学的にも興味深い顕著な知見を蓄積しつつある．さらに，腕内協調メカニズムの優れた数理モデルや，新奇な腕間協調モデルの提案など，興味深い結果が出つつあることは強く主張しておきたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に開発した行動観察実験方法に基づいてさらなる実験を行い，実際のクモヒトデの腕内協調メカニズムを説明しうる数理モデルの構築を進める．また，構築した腕内協調メカニズムと腕間協調メカニズムを連関させる方策についても議論する．さらに，クモヒトデロボットのプロトタイプモデルの設計・製作を行う予定である．
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