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脳‐機械融合システムによる環境適応行動中の昆虫脳の制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J10557
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 動物生理・行動
研究機関東京工業大学

研究代表者

峯岸 諒  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード適応能 / 脳‐機械融合システム / 複数感覚統合 / 匂い源探索 / 微小脳 / 昆虫 / 内部システム / 感覚フィードバック / 脳-機械システム / 複数感覚 / 感覚フードバック / 脳-機械融合システム
研究実績の概要

本研究は動的な環境下で適切に情報処理を行う脳の機能・機構の解明を目指し、雄カイコガの匂い源定位行動を対象に、行動中の神経活動の解析、および行動指令信号により駆動される移動ロボット「脳‐機械融合システム」を用いることで、この課題に正面から取り組んだ。
行動中の神経活動解析においては、カイコガ脳内への埋め込み電極による慢性計測により、前大脳領域において,歩行に先行して発火する神経活動が,歩行中の前進速度および回転角速度と相関することを明らかにした。これらの神経活動は匂い刺激により引き起こされるが,活動ユニットの中には視運動反射応答を示すユニットが存在することを明らかにした。
匂い源定位行動中の左右ターン行動を指令する運動神経活動により駆動されるロボットを用いた実験系「脳‐機械融合システム」においては、匂い源探索中の行動指令の神経活動が視運動反射応答により修飾を受けることを明らかにした。指令信号の修飾による歩行中の回転角速度の調節が、効率的な匂い源探索を実現していることを、シミュレーション実験、ガスセンサおよび行動アルゴリズムを搭載したロボットを用いた実機実験により検証した。これら一連の成果は、International Congress of NeuroethologyおよびNeuroscience2014において発表され,前者においては最優秀発表論文賞を受賞した。今後これらの成果を投稿論文として順次発表していく予定である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (29件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] カイコガ行動計測のための3自由度サーボスフィアの構築2014

    • 著者名/発表者名
      志垣俊介,福島俊平,峯岸諒,倉林大輔,神崎亮平
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 号: 813 ページ: DR0131-DR0131

    • DOI

      10.1299/transjsme.2014dr0131

    • NAID

      130004728617

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pheromone responsiveness threshold depends on temporal integration by antennal lobe projection neurons2013

    • 著者名/発表者名
      Tabuchi M, Sakurai T, Mitsuno H, Namiki S, Minegishi R, Shiotsuki T, Uchino K, Sezutsu H, Tamura T, Haupt SS, Nakatani K, Kanzaki R
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of USA

      巻: 110(38) 号: 38 ページ: 15455-60

    • DOI

      10.1073/pnas.1313707110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insect-machine hybrid system for understanding and evaluating sensory-motor control by sex pheromone in Bombvx mori2013

    • 著者名/発表者名
      Kanzaki R, Minegishi R, Namiki S. Ando N
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Physiology A

      巻: 199(10) ページ: 1037-52

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of a brain-machine hybrid system to evaluate adaptability of an insect2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo Minegishi, Atsushi Takashima, Daisuke Kurabayashi, Ryohei Kanzaki
    • 雑誌名

      Robotics and Autonomous Systems

      巻: 60 号: 5 ページ: 692-699

    • DOI

      10.1016/j.robot.2011.06.012

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 匂い源に対する情報エントロピーを用いた探索行動とパフモデルへの応用2015

    • 著者名/発表者名
      岩崎孝弘,峯岸諒,倉林大輔
    • 学会等名
      第27回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学(東京・新宿区神楽坂)
    • 年月日
      2015-01-22 – 2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of locomotion related neural activity in odor source searching behavior of an insect2014

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R, Kurabayashi D, Kanzaki R
    • 学会等名
      Neuroscience2014
    • 発表場所
      Walter E Washington Convention Center, Washington DC, USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 昆虫羽ばたき時の筋肉活動電位を用いた行動弁別2014

    • 著者名/発表者名
      志垣俊介,福島俊平,峯岸諒,倉林大輔,安藤規泰,神崎亮平
    • 学会等名
      計測自動制御学会第20回創発システム・シンポジウム
    • 発表場所
      諏訪東京理科大学 (長野・茅野市)
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カイコガ模倣型ロボットによる化学感覚探索2014

    • 著者名/発表者名
      吉原拓実,高橋洋介,峯岸諒,倉林大輔,神崎亮平
    • 学会等名
      計測自動制御学会第20回創発システム・シンポジウム
    • 発表場所
      諏訪東京理科大学 (長野・茅野市)
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of protocerebral neural activity relating to odor source searching locomotion of silkworm moth2014

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R, Kurabayashi D, Kanzaki R
    • 学会等名
      The 11th International Congress of Neuroethology (2014 ICN/JSCPB)
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sequences decomposition of an odor-source searching behavior of a silkworm moth based on flight muscle electromyograms on 3 DOF servo-sphere2014

    • 著者名/発表者名
      Shigaki S, Fukushima S, Minegishi R, Kurabayashi D, Kanzaki R
    • 学会等名
      The 11th International Congress of Neuroethology (2014 ICN/JSCPB)
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Experiment of stereo-sensors for chemical plume tracing by optogenetic silkworm moth2014

    • 著者名/発表者名
      Kishi K, Kurabayashi D, Minegishi R, Sakurai T, Kanzaki R, Tabuchi M, Sezutsu H
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Intelligent Autonomous Systems (IAS2014)
    • 発表場所
      Centro Congressi Padova, Padova, Italy
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 3自由度サーボスフィア上での触角電位の同時計測による行動推移の考察2014

    • 著者名/発表者名
      福島俊平,志垣俊介,峯岸諒,倉林大輔
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMECH2014)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山・富山市)
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 昆虫の行動と筋電位の同時計測による運脚行動と筋電位の連関解析2014

    • 著者名/発表者名
      宮下修人,大坪寛英,峯岸諒,倉林大輔
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 (ROBOMECH2014)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山・富山市)
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 雄カイコガの適応的匂い源探索行動理解のためのロボットを用いたアプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      峯岸諒
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会小集会
    • 発表場所
      高知大学朝倉キャンパス(高知県)
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive control system of an insect brain during odor source localization2013

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R
    • 学会等名
      IROS 2013
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都)
    • 年月日
      2013-11-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A tethered system to investigate the behavioral changes of the sil㎞oth for chemical plume tracing2013

    • 著者名/発表者名
      Chew JY
    • 学会等名
      URAI2013
    • 発表場所
      RAMADA Plaza JEJU, Jeju (Korea)
    • 年月日
      2013-10-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Insect-machine hybrid system for understanding the sensory-motor control by sex nheromone in Bombvx mori2013

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R
    • 学会等名
      ESITO Symposium XIII
    • 発表場所
      Residence Hotel Cormoran, Villasimius (Italy)
    • 年月日
      2013-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Modification in command neural signals of an insect's odor source searching behavior on the brain-machine hybrid system2013

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R
    • 学会等名
      Living Machine 2013
    • 発表場所
      The Natural History Museum, London (England)
    • 年月日
      2013-08-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Property investigation of chemical plume tracing algorithm in an insect using bio-machine hybrid system2013

    • 著者名/発表者名
      Tosello E
    • 学会等名
      Living Machine 2013
    • 発表場所
      The Natural History Museum, London (England)
    • 年月日
      2013-07-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Brain-machine hybrid system to investigate the neural basis of control systems in odor source searchine behavior2013

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第35回大会
    • 発表場所
      イーグレ姫路(兵庫県)
    • 年月日
      2013-07-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sensory feedback system to compensate for the motor outputs in the silkworm moth's brain during odor source searching behavior2013

    • 著者名/発表者名
      Minegishi R
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第35回大会
    • 発表場所
      イーグレ姫路(兵庫県)
    • 年月日
      2013-07-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Behavioral analysis of insects with virtual environments for biomimetic chemical plume tracing2013

    • 著者名/発表者名
      Kishi K
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第35回大会
    • 発表場所
      イーグレ姫路(兵庫県)
    • 年月日
      2013-07-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Behavior measurement of a male silkworm moth using 3-DOF servo-sphere2013

    • 著者名/発表者名
      Shigaki S
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第35回大会
    • 発表場所
      イーグレ姫路(兵庫県)
    • 年月日
      2013-07-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Insect-machine hybrid system for understanding and evaluating the sensory-motor control2013

    • 著者名/発表者名
      Kanzaki R
    • 学会等名
      IEEE EMBC 2013
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2013-07-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生物規範型匂い源探索行動の実現に向けた仮想環境による昆虫の探索行動解析2013

    • 著者名/発表者名
      岸昂太朗
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'13
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2013-05-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 昆虫の匂い源探索行動における行動パラメタに対する定位性能の評価2013

    • 著者名/発表者名
      高橋洋介
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'13
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2013-05-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 脳-機械融合実験系を用いた感覚フィードバック操作による昆虫匂い源探索行動の解析2013

    • 著者名/発表者名
      峯岸諒
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'13
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      2013-05-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 3Dサーボスフィアを用いた雄カイコガの行動計測と解析2013

    • 著者名/発表者名
      志垣俊介
    • 学会等名
      日本動物学会第65回関東支部大会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京都)
    • 年月日
      2013-03-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 光遺伝的手法による雄カイコガ匂い源探索行動解析実験系の構築2013

    • 著者名/発表者名
      岸昂太朗
    • 学会等名
      日本動物学会第65回関東支部大会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京都)
    • 年月日
      2013-03-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 脳-機械融合システムによる雄カイコガの匂い源探索行動中の適応的神経活動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      峯岸諒
    • 学会等名
      日本動物学会第83回大会関連集会
    • 発表場所
      大阪大学 (大阪府)
    • 年月日
      2012-09-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Visual feedback caused by rotational movement modify steering signals of a male silkworm moth durin odor source searching behavior2012

    • 著者名/発表者名
      R Minegishi
    • 学会等名
      The 34th Annual Meeting of The Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
    • 発表場所
      湘南国際村 (神奈川県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Study of adaptive odor searching behavior using a brain-machine hybrid system2012

    • 著者名/発表者名
      R Minegishi
    • 学会等名
      XXIV International Congress of Entomology
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Chemical plume tracing performance depending on angular velocity observed bv a brain-machine hybrid system2012

    • 著者名/発表者名
      Y Takahashi
    • 学会等名
      XXIV International Congress of Entomology
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.irs.ctrl.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.irs.ctrl.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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