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音響的・空間的混雑に対する生物ソナー・コウモリの適応行動モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 17J05800
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 制御・システム工学
研究機関同志社大学

研究代表者

長谷 一磨  同志社大学, 生命医科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードコウモリ / エコーロケーション / 混信回避行動 / 信号間類似度
研究実績の概要

前年度に開発した多チャンネルテレメトリマイクロホンシステムを用いて,CF(Constant-frequency)-FM(Frequency-modulated)音をエコーロケーションに用いるニホンキクガシラコウモリの3個体同時飛行時の放射パルスとエコーを各個体から計測することに成功した.これによって,放射パルスの周波数をアクティブに変化させることで,自身の飛行によっておこるドップラー効果をキャンセルし,エコー周波数を狭い周波数帯域内に保つ行動(ドップラーシフト補償行動)が,集団飛行時にも単独飛行時と同等の精度で行われること,さらには,FM型の音声を用いるコウモリとは違い,集団飛行時に周波数重畳を回避するようなエコー周波数の変化が生じないことを明らかにした.この結果は,コウモリがセンシング信号のデザインに適した方法で混信を回避する可能性を示唆する.
コウモリの脳表面に配置した電極から,提示される2つの刺激の弁別可能な差によって誘発される脳活動を観測した.その結果,FM信号を用いるコウモリが集団飛行時に行う1 kHz程度の周波数シフトが,実際に音声の聞き分けを促進する可能性が示唆された.
また,テレメトリマイクロホンシステムと実時間信号処理機器を組み合わせ,新たにリアルタイム介入実験系を構築した.この系を用い,飛行しながらエコーロケーションを行うコウモリを詳細な時間スケールで妨害することに成功し,コウモリが自身のパルス放射の10から20 ms前後に妨害音を聴取するとパルス放射間隔を大きくすることがわかった.
本研究によって,集団飛行時の音響混信に対するコウモリの様々な戦術が明らかになった.さらに,コウモリの行動が混信回避に有用であることがシミュレーションによって示唆され,人工のセンシング技術でも生じうる混信の回避に有用な信号デザインや運用法の開発への基盤が整ったといえる.

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Bats enhance their call identities to solve the cocktail party problem2018

    • 著者名/発表者名
      Hase Kazuma、Kadoya Yukimi、Maitani Yosuke、Miyamoto Takara、Kobayasi Kohta I、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0045-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organization of projection from brainstem auditory nuclei to the inferior colliculus of Japanese house bat (Pipistrellus abramus)2018

    • 著者名/発表者名
      Ito Tetsufumi、Furuyama Takafumi、Hase Kazuma、Kobayasi Kohta I.、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      Brain and Behavior

      巻: 8 号: 8 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1002/brb3.1059

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organization of subcortical auditory nuclei of Japanese house bat (Pipistrellus abramus) identified with cytoarchitecture and molecular expression2018

    • 著者名/発表者名
      Ito Tetsufumi、Furuyama Takafumi、Hase Kazuma、Kobayasi Kohta I.、Hiryu Shizuko、Riquimaroux Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Neurology

      巻: 526 号: 17 ページ: 2824-2844

    • DOI

      10.1002/cne.24529

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive frequency shifts of echolocation sounds in Miniopterus fuliginosus according to the frequency-modulated pattern of jamming sounds2018

    • 著者名/発表者名
      Maitani Yosuke、Hase Kazuma、Kobayasi Kohta I.、Hiryu Shizuko
    • 雑誌名

      The Journal of Experimental Biology

      巻: - ページ: 1-7

    • DOI

      10.1242/jeb.188565

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hearing sensitivity evaluated by the auditory brainstem response in Miniopterus fuliginosus2018

    • 著者名/発表者名
      Furuyama Takafumi, Hase Kazuma, Hiryu Shizuko, Kobayasi Kohta I.
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 144 号: 5 ページ: 436-440

    • DOI

      10.1121/1.5079904

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Adaptive changes in acoustic features of pulses emitted by echolocating bats during group flight2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      International Animal Biosonar Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Groups of bats mitigate signal jamming from conspecifics by decreasing vocal similarities between individuals2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Takafumi Furuyama, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      Symposium on Systems Science of Bio-Navigation 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bats decrease the similarity of their calls to solve the problem of signal jamming by conspecifics2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      13th International Congress of Neuroethology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Echolocating bats modulate sonar emission rates based on interaction with other individuals2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takeuchi, Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      13th International Congress of Neuroethology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Echolocating bats adaptively change acoustic characteristics of their vocalization depending on time-frequency structures of jamming sounds2018

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Maitani, Kazuma Hase, Kohta I. Kobayasi and Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      13th International Congress of Neuroethology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コウモリは集団飛行時の混信問題をどう解決するか2018

    • 著者名/発表者名
      長谷一磨
    • 学会等名
      日本動物心理学会シンポジウム「探索行動」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 音声のプレイバックによるコウモリの混信回避メカニズムの検討2018

    • 著者名/発表者名
      間井谷洋祐, 長谷一磨, 小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      日本動物行動学会 第37回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 集団飛行するコウモリの音響混信状況での信号抽出メカニズムに関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      長谷一磨, 角屋志美, 間井谷洋祐, 宮本聖, 小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      日本音響学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive spectral changes in pulses of echolocating bats during group flight with multiple conspecifics2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auditory brainstem responses recorded from inferior colliculus in Miniopterus fuliginosus2017

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Furuyama, Kazuma Hase, Shizuko Hiryu, Kohta I. Kobayasi
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Path control of group flying bats for collision avoidance2017

    • 著者名/発表者名
      Takara Miyamoto, Kazuma Hase, Yasufumi Yamada, Kentaro Ito, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      The 33rd Annual Meeting of the society of Population Ecology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 群れで飛行するコウモリはうるさい状況にどのように立ち向かうか ―テレメトリ計測による混信回避の検討―2017

    • 著者名/発表者名
      角屋志美, 竹内由紀, 長谷一磨, 小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      行動2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 音声の時間周波数構造の違いがコウモリの Jamming Avoidance 反応に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      間井谷洋祐, 長谷一磨, 鈴木優子, 小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      同志社大学超音波医科学研究センター研究成果公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 複数個体飛行時における CF -FM コウモリの混信回避戦略2017

    • 著者名/発表者名
      角屋志美, 竹内由紀, 長谷一磨, 小林耕太, 飛龍志津子
    • 学会等名
      同志社大学超音波医科学研究センター研究成果公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive changes in vocal frequency by echolocating bats during group flight2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hase, Yukimi Kadoya, Yosuke Maitani, Takara Miyamoto, Kohta I. Kobayasi, Shizuko Hiryu
    • 学会等名
      The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] コウモリが互いの超音波の周波数を変えて混信を回避することを発見

    • URL

      https://www.doshisha.ac.jp/news/2018/0508/news-detail-5967.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 同志社大学脳神経行動工学研究室

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 同志社大学脳神経行動工学研究室(長谷 一磨)

    • URL

      https://www1.doshisha.ac.jp/~bioinfo/kazuma_hase.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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