多次元バイオロギングによる鳥類・魚類の長距離ナビゲーション行動の包括的理解

• 研究領域: 生物ナビゲーションのシステム科学
• 研究課題/領域番号: 16H06541
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 依田 憲 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10378606)
• 研究分担者: 牧口 祐也 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00584153) ; 塩見 こずえ 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50756947)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 159,640千円 (直接経費: 122,800千円、間接経費: 36,840千円); 2020年度: 30,030千円 (直接経費: 23,100千円、間接経費: 6,930千円); 2019年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円); 2018年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円); 2017年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円); 2016年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
• キーワード: バイオロギング / 海鳥類 / サケ科魚類 / 野外生理生態 / ナビゲーション

研究成果の概要

本研究では、海鳥とサケ科魚類を対象として、新しいバイオロギングデバイスの開発、ナビゲーション情報の収集、統計モデルと機械学習モデルを用いたナビゲーション経路解析等を行った。その結果、AIを搭載した新しいデバイスによる新規行動の発見や、移動情報ビッグデータを用いた解析による新手法の開発などに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

世界で初めて人工知能をバイオロギングデバイスに搭載したことにより、限られたバッテリーを効果的に用いる知的な計測が可能になった。今や世界的に用いられるようになった動物観測手法であるバイオロギングの計測能力の底上げに大きく貢献した。また、構築した統計モデルや機械学習モデルによって、野生動物の移動予測が可能になったため、生態系を考慮した風力発電設置計画などへの適用が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] Swansea University(英国)
• [国際共同研究] Oxford University(英国)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] Swansea University(英国)
• [国際共同研究] Oxford University(英国)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] Swansea University(英国)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] CNRS(フランス)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] University of Windsor(カナダ)
• [雑誌論文] Annual variations in the migration routes and survival of pelagic seabirds over mountain ranges (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoda Ken、Okumura Masanari、Suzuki Hirokazu、Matsumoto Sakiko、Koyama Shiho、Yamamoto Maki
  • 雑誌名: Ecology 巻: 102 号: 6
  • DOI: 10.1002/ecy.3297
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wireless logging of extracellular neuronal activity in the telencephalon of free-swimming salmonids (2021)
  • 著者名/発表者名: Susumu Takahashi, Takumi Hombe, Riku Takahashi, Kaoru Ide, Shinichiro Okamoto, Ken Yoda, Takashi Kitagawa and Yuya Makiguchi
  • 雑誌名: Animal Biotelemetry 巻: 9 号: 1 ページ: 9-9
  • DOI: 10.1186/s40317-021-00232-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 加速度データロガーを用いた飼育動物の行動モニタリングの試み (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本誉士, 井出貴彦, 中山宏幸, 下村幸治, 上野将志, 久田治信, 棚田麻美, 柿崎智広, 高嶋悠加里, 依田憲
  • 雑誌名: 動物園水族館雑誌 巻: in press
  • NAID: 40022807636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine-scale body and head movements allow to determine prey capture events in the Magellanic penguin (Spheniscus magellanicus) (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Del Cano, F. Quintana, K. Yoda, G. Dell’Omo, G. S. Blanco, A. Gomez-Laich
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deep learning-assisted comparative analysis of animal trajectories with DeepHL (2020)
  • 著者名/発表者名: Takuya Maekawa, Kazuya Ohara, Yizhe Zhang, Matasaburo Fukutomi, Sakiko Matsumoto, Kentarou Matsumura, Hisashi Shidara, Shuhei J. Yamazaki, Ryusuke Fujisawa, Kaoru Ide, Naohisa Nagaya, Koji Yamazaki, Shinsuke Koike, Takahisa Miyatake, Koutarou D. Kimura, Hiroto Ogawa, Susumu Takahashi, and Ken Yoda
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 5316-5316
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19105-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine learning enables improved runtime and precision for bio-loggers on seabirds (2020)
  • 著者名/発表者名: Korpela Joseph、Suzuki Hirokazu、Matsumoto Sakiko、Mizutani Yuichi、Samejima Masaki、Maekawa Takuya、Nakai Junichi、Yoda Ken
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 号: 1 ページ: 633-633
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01356-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Differences in breeding success among neighbouring subcolonies correlate with egg size and quality of parental care (2019)
  • 著者名/発表者名: A. L. Fayet, M. Shirai, S. Matsumoto, A. V. Tatenhove, K. Yoda, A. Shoji
  • 雑誌名: Ornithological Science 巻: 18 ページ: 189-195
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temporal and spatial determinants of route selection in homing seabirds (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiomi Kozue、Sato Katsufumi、Katsumata Nobuhiro、Yoda Ken
  • 雑誌名: Behaviour 巻: 156 号: 11 ページ: 1165-1183
  • DOI: 10.1163/1568539x-00003560
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] STEFTR: A Hybrid Versatile Method for State Estimation and Feature Extraction From the Trajectory of Animal Behavior. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki SJ,Ohara K,Ito K,Kokubun N,Kitanishi T,Takaichi D,Yamada Y,Ikejiri Y,Hiramatsu F,Fujita K,Tanimoto Y,Yamazoe-Umemoto A,Hashimoto K,Sato K,Yoda K,Takahashi A,Ishikawa Y,Kamikouchi A,Hiryu S,Maekawa T,Kimura KD
  • 雑誌名: Frontiers in neuroscience 巻: 13 ページ: 626-626
  • DOI: 10.3389/fnins.2019.00626
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Homing ability of Adelie penguins investigated with displacement experiments and bio-logging (2019)
  • 著者名/発表者名: Shiomi K, Kokubun N, Shimabukuro U, Takahashi A
  • 雑誌名: Ardea 巻: 107 号: 3 ページ: 333-339
  • DOI: 10.5253/arde.v107i3.a12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Female-biased stranding in Magellanic penguins (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Takashi、Yoda Ken、Blanco Gabriela S.、Quintana Flavio
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 29 号: 1 ページ: R12-R13
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.11.023
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Context-based semantical vector representations for animal trajectories (2019)
  • 著者名/発表者名: Ardakani Ilya、Hashimoto Koichi、Yoda Ken
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 33 号: 3-4 ページ: 118-133
  • DOI: 10.1080/01691864.2019.1573704
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] バイオロギングによる行動学:海洋動物の長距離ナビゲーショ ンを例として (2018)
  • 著者名/発表者名: 依田憲
  • 雑誌名: 動物心理学研究 巻: 68 号: 1 ページ: 49-56
  • DOI: 10.2502/janip.68.1.3
  • NAID: 130007411764
  • ISSN: 0916-8419, 1880-9022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insights into the Foraging Behavior of Magellanic Penguins (Spheniscus magellanicus) (2018)
  • 著者名/発表者名: Gomez-Laich Agustina、Yoda Ken、Quintana Flavio
  • 雑誌名: Waterbirds 巻: 41 号: 3 ページ: 332-336
  • DOI: 10.1675/063.041.0315
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Can AI predict animal movements? Filling gaps in animal trajectories using inverse reinforcement learning (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirakawa, Takayoshi Yamashita, Toru Tamaki, Hironobu Fujiyoshi, Yuta Umezu, Ichiro Takeuchi, Sakiko Matsumoto, Ken Yoda
  • 雑誌名: Ecosphere 巻: 9 号: 10 ページ: 1-24
  • DOI: 10.1002/ecs2.2447
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Individual differences in heart rate reveal a broad range of autonomic phenotypes in a free-living seabird population (2018)
  • 著者名/発表者名: Muller Martina S.、Vyssotski Alexei L.、Yamamoto Maki、Yoda Ken
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 221
  • DOI: 10.1242/jeb.182758
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Advances in bio-logging techniques and their application to study navigation in wild seabirds (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoda Ken
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 33 号: 3-4 ページ: 108-117
  • DOI: 10.1080/01691864.2018.1553686
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation for flight: pre-fledging exercise time is correlated with growth and fledging age in burrow-nesting seabirds (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yoda, T. Shiozaki, M. Shirai, S. Matsumoto, M. Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Avian Biology 巻: - 号: 6 ページ: 881-886
  • DOI: 10.1111/jav.01186
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heart rate variability reveals that a decrease in parasympathetic (‘rest-and-digest’) activity dominates autonomic stress responses in a free-living seabird (2017)
  • 著者名/発表者名: Muller Martina S.、Vyssotski Alexei L.、Yamamoto Maki、Yoda Ken
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 巻: 212 ページ: 117-126
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2017.07.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Asymmetry hidden in birds’ tracks reveals wind, heading, and orientation ability over the ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto Yusuke、Yoda Ken、Sato Katsufumi
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 号: 9
  • DOI: 10.1126/sciadv.1700097
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Jellyfish and other gelata as food to four penguin species - insights from predator-borne videos (2017)
  • 著者名/発表者名: J.-B. Thiebot, J. P. Y. Arnould, A. Gomez-Laich, K. Ito, A. Kato, T. Mattern, H. Mitamura, T. Noda, T. Poupart, F. Quintana, T. Raclot, Y. Ropert-Coudert, J. E. Sala, P. J. Seddon, G. J. Sutton, K. Yoda, A. Takahashi
  • 雑誌名: Frontiers in Ecology and the Environment 巻: 15 号: 8 ページ: 437-441
  • DOI: 10.1002/fee.1529
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compass orientation drives naive pelagic seabirds to cross mountain ranges (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoda Ken、Yamamoto Takashi、Suzuki Hirokazu、Matsumoto Sakiko、Muller Martina、Yamamoto Maki
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 27 号: 21 ページ: 1152-1153
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.09.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Costs of wind on the flight of tropical Brown Booby fledglings (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, H. Kohno, A. Mizutani, H. Sato, Hi. Yamagishi, Y. Fujii, M. Murakoshi, K. Yoda
  • 雑誌名: Ornithological Science 巻: 16 ページ: 17-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-related differences in the foraging movement of Streaked Shearwaters Calonectris leucomelas breeding on Awashima Island in the Sea of Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Matsumoto, T. Yamamoto, M. Yamamoto, K. Yoda
  • 雑誌名: Ornithological Science 巻: 16 ページ: 23-32
  • NAID: 130005399686
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short term effects of relative tag size and surgical implantation on feeding behaviour, survival rate, plasma lactate and growth rate in juvenile to adult rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) (2017)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, Y., Kojima, T.
  • 雑誌名: Fisheries Research 巻: 185 ページ: 54-61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diel shift of king penguin swim speeds in relation to light intensity changes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozue Shiomi, Katsufumi Sato, Yves Handrich, Charles-Andre Bost
  • 雑誌名: Marine Ecology Progress Series 巻: 561 ページ: 233-243
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sperm allocation in relation to female size in a semelparous salmonid (2016)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, Y., Ichimura M, Kitayama T, Kawabata Y, Kitagawa T, Kojima T, Pitcher TE
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society of London, Open Science 巻: 3 ページ: 160497-160497
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 育雛期のオオミズナギドリの酸化ストレスと運動量および移動範囲との関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、水谷友一、依田憲
  • 学会等名: 第68回日本生態学会大会
• [学会発表] オオミズナギドリの酸化ストレスと採餌行動の関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、水谷友一、依田憲
  • 学会等名: 第16回バイオロギング研究会シンポジウム
• [学会発表] 新潟県粟島で繁殖するオオミズナギドリ親鳥の採餌行動、雛の成長速度と海洋環境の関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、依田憲
  • 学会等名: 第16回バイオロギング研究会シンポジウム; サテライトワークショップ「海鳥研究ワークショップ」
• [学会発表] オオミズナギドリにおける行動特性と採餌行動の関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 武田 航
  • 学会等名: 第16回バイオロギング研究会シンポジウム; サテライトワークショップ「バイオロギング・ラウンドテーブル」
• [学会発表] オオミズナギドリの自由行動下における神経活動記録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 本部拓未、高橋晋、井出薫、依田憲
  • 学会等名: 日本生態学会第67回大会
• [学会発表] オオミズナギドリの 2 次元行動下における神経活動記録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 本部拓未
  • 学会等名: 海鳥研究集会
• [学会発表] 移動・運動・生理の融合：育雛中の海鳥はどのような採餌戦略をとるのか？ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、水谷友一、依田憲
  • 学会等名: 日本動物行動学会38回大会
• [学会発表] Unraveling the foraging strategies of breeding seabirds by combining trajectory, activity, and physiology (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、水谷友一、依田憲
  • 学会等名: The 11th Asian Conference on Machine Learning
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary analysis of the foraging strategy of seabirds on the basis of their behavior and physiological cost (2019)
  • 著者名/発表者名: Koyama S., Mizutani Y., Yoda K.
  • 学会等名: International Workshop on Behavior analysis and Recognition for knowledge Discovery (BiRD 2019) in conjunction with the IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications
  • 国際学会
• [学会発表] 行動記録および生理的コストの評価による長距離移動を行う海鳥の採餌戦略の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小山偲歩、水谷友一、依田憲
  • 学会等名: 日本生態学会第66回大会
• [学会発表] 逆強化学習を用いたウミネコの経路予測と報酬マップの作成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹村香音、依田憲、水谷友一、鈴木宏和、鶴谷未知、平川翼
  • 学会等名: 日本生態学会第66回大会
• [学会発表] オオミズナギドリの自由行動下における神経活動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 本部拓未、高橋晋、井出薫、依田憲
  • 学会等名: 日本生態学会第66回大会
• [学会発表] Does Aging Change Foraging Behavior of Black-Tailed Gulls? (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H., Mizutani Y., Narita A., Yoda K.
  • 学会等名: International Workshop on Behavior analysis and Recognition for knowledge Discovery (BiRD 2019) in conjunction with the IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications
• [学会発表] 加齢がウミネコの羽ばたきに与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏和、水谷友一、成田章、依田憲
  • 学会等名: 日本生態学会第66回大会
• [学会発表] ウミネコの意外な採餌場所と繁殖ステージ変遷による餌種、採餌頻度変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鶴谷未知, 水谷友一, 鈴木宏和, 前川卓也, Joseph Korpela, 依田憲
  • 学会等名: 日本動物行動学会第３７回大会
• [学会発表] Annual comparison of foraging behavior of streaked shearwaters in relation to marine environment (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Matsumoto, Maki Yamamoto, Ken Yoda
  • 学会等名: Pacific Seabird Group 45th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] バイオロギングによる行動学：海洋動物の長距離ナビゲーション研究を例として (2017)
  • 著者名/発表者名: 依田憲
  • 学会等名: 行動 2017（日本動物心理学会・日本動物行動学会・応用動物行動学会・日本家畜管理学会・日本行動神経内分泌研究会合同大会）
  • 招待講演
• [学会発表] ウミネコは年を取るほど陸で採餌する？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏和, 水谷友一, 依田憲
  • 学会等名: KOUDOU2017
• [学会発表] オオミズナギドリの採餌行動の年比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本祥子, 山本麻希, 依田憲
  • 学会等名: 日本鳥学会 2017年度大会
• [学会発表] 繰り返し同じ採餌場所を利用するウミネコは適応的か (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏和, 水谷友一, 依田憲
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 仲ノ神島におけるカツオドリの採餌行動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木範星ダニエル・水谷 晃・山本誉士・依田憲・河野裕美
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 仲ノ神島で標識されたカツオドリの若鳥期における利用海域およびGLSによる1羽の南下渡りと落鳥過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野裕美・水谷晃・山本誉士・依田憲
  • 学会等名: 第12回日本バイオロギング研究会シンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] Avoidance of nocturnal offshore travelling in shearwaters, demonstrates the importance of diurnal cues for homeward movements (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozue Shiomi, Ken Yoda & Katsufumi Sato
  • 学会等名: The Seventh Symposium on Polar Science
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京）
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] カツオドリの繁殖開始時期に影響する要因 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本誉士・河野裕美・水谷晃・依田憲
  • 学会等名: 日本鳥学会2016年度大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 仲ノ神島におけるカツオドリの採餌海域 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木範星ダニエル・水谷晃・山本誉士・依田憲・河野裕美
  • 学会等名: 日本鳥学会2016年度大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Spatiotemporal constraints on homeward movements of seabirds (2016)
  • 著者名/発表者名: Kozue Shiomi, Ken Yoda & Katsufumi Sato
  • 学会等名: The 16th congress of the International Society for Behavioral Ecology (ISBE 2016)
  • 発表場所: University of Exeter, UK
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [図書] バイオロギング2 動物たちの知られざる世界を探る (2016)
  • 著者名/発表者名: 依田憲、牧口祐也、塩見こずえ、山本誉士（分担執筆）
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: 京都通信社
• [図書] 月刊海洋『大水薙鳥 －外洋性海鳥の研究最前線－（上）』 (2016)
  • 著者名/発表者名: 依田憲、牧口祐也、塩見こずえ、山本誉士（分担執筆）
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 海洋出版株式会社
• [備考] 生物移動情報学
  • URL: http://navi-science.jp/
• [備考] 生物移動情報学
  • URL: http://navi-science.org
• [備考] 生物移動情報学
  • URL: http://navi-science.org/