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ミツバチ脳のリバースエンジニアリング:ダンスコミュニケーションの神経機構

研究課題

研究課題/領域番号 17K00414
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

池野 英利  兵庫県立大学, 環境人間学部, 教授 (80176114)

研究分担者 藍 浩之  福岡大学, 理学部, 准教授 (20330897)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードミツバチ / ダンスコミュニケーション / 振動刺激情報 / ニューロン形態 / 神経回路モデル / 振動刺激処理 / 標準脳 / ニューロン形態モデル / レジストレーション / 細胞形態 / セグメンテーション / ニューロインフォマティクス / 昆虫
研究成果の概要

本研究では、ミツバチのダンスコミュニケーションに使用されている空気の振動刺激を受容、処理する神経構造及び処理機構を実際の生理、形態実験データに基づき解析を進めた。触角からの投射を受けている介在ニューロン群を探索し、その形態に関する数理モデルを構築・評価及び電気的応答特性の比較手法を確立した。これらの結果に基づき、振動刺激の時間長の検出において抑制性ニューロンDL-Int1が重要な働きを果たしていることを予測した。さらに採餌バチにおけるこのニューロンの形態及び電気的応答特性が、羽化直後のハチ機能に比べて、神経回路の応答を強化するように適応していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ミツバチのダンスコミュニケーションは、記号的な情報表現を用いた生物の情報伝達手法であり、昆虫の小さな脳がこのような高度な機能をどのように実現しているのかは生物学の大きな謎である。これまで情報の送信者であるダンスバチについては多くの研究がなされてきたが、受信者であるフォロワーについてはあまり注目されて来なかった。本研究では、このフォロワーに着目し、脳内において情報がどのように伝達、処理されているかの解明を進め、その神経回路構造を提案することができた。また、この処理に関連するニューロンの形態、応答特性の解析方法を確立することができた。この方法は、様々な神経系の解析に適応可能なものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 11件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 6件) 図書 (6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ルートヴィヒ・マクシミリアン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-University of Munich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] セイヨウミツバチを対象とした個体自動計数手法とその性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Ryo、Isokawa Teijiro、Ikeno Hidetoshi、Minemoto Toshifumi、Matsui Nobuyuki、Yumoto Takayuki、Kamiura Naotake
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 32 号: 7 ページ: 265-274

    • DOI

      10.5687/iscie.32.265

    • NAID

      130007728850

    • ISSN
      1342-5668, 2185-811X
    • 年月日
      2019-07-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Heuristic Trajectory Decision Method to Enhance the Tracking Performance of Multiple Honeybees on a Flat Laboratory Arena2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Toshifumi、Ohashi Mizue、Crailsheim Karl、Schmickl Thomas、Okada Ryuichi、Radspieler Gerald、Isokawa Teijiro、Ikeno Hidetoshi
    • 雑誌名

      Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers

      巻: 32 号: 3 ページ: 113-122

    • DOI

      10.5687/iscie.32.113

    • NAID

      130007663759

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuroethology of the Waggle Dance: How Followers Interact with the Waggle Dancer and Detect Spatial Information2019

    • 著者名/発表者名
      Ai Hiroyuki、Okada Ryuichi、Sakura Midori、Wachtler Thomas、Ikeno Hidetoshi
    • 雑誌名

      Insects

      巻: 10 号: 10 ページ: 1-16

    • DOI

      10.3390/insects10100336

    • NAID

      120006843570

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of leaf conditions and flight activity on the behaviour of Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae)2019

    • 著者名/発表者名
      Duy Long Pham, Yasuto Ito, Ryuichi Okada, Hidetoshi Ikeno, Yuji Isagi, Michimasa Yamasak
    • 雑誌名

      J. App. Entmol.

      巻: 143(9) 号: 9 ページ: 1000-1010

    • DOI

      10.1111/jen.12671

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptations during Maturation in an Identified Honeybee Interneuron Responsive to Waggle Dance Vibration Signals2019

    • 著者名/発表者名
      Kumaraswamy Ajayrama、Ai Hiroyuki、Kai Kazuki、Ikeno Hidetoshi、Wachtler Thomas
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 6 号: 5 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1523/eneuro.0454-18.2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial registration of neuron morphologies based on maximization of volume overlap2018

    • 著者名/発表者名
      Kumaraswamy Ajayrama、Kai Kazuki、Ai Hiroyuki、Ikeno Hidetoshi、Wachtler Thomas
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics

      巻: 19 号: 1 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1186/s12859-018-2136-z

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inhibitory Pathways for Processing the Temporal Structure of Sensory Signals in the Insect Brain2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ai, A. Kumarasawamy, T. Kohashi, H.Ikeno, T. Wachtler
    • 雑誌名

      Front. Psychol.

      巻: 9 ページ: 1517-1517

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2018.01517

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Segmentation Scheme for Complex Neuronal Arbors and Application to Vibration Sensitive Neurons in the Honeybee Brain2018

    • 著者名/発表者名
      H. Ikeno, A. Kumaraswarmy, K. Kai, T. Wachtler, H. Ai
    • 雑誌名

      Front. Neuroinform.

      巻: 12 ページ: 61-61

    • DOI

      10.3389/fninf.2018.00061

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ミツバチ脳のリバースエンジニアリング -ダンスコミュニケーションに関わる神経機構-2018

    • 著者名/発表者名
      池野 英利、藍 浩之
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 53 ページ: 35-40

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Okada, Duy Long Pham, Yasuto Ito, Michimasa Yamasaki, Hidetoshi Ikeno
    • 雑誌名

      J. Vis. Exp.

      巻: 138 号: 138

    • DOI

      10.3791/57468

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ViBrism DB: an interactive search and viewer platform for 2D/3D anatomical images of gene expression and co-expression networks.2018

    • 著者名/発表者名
      M. Morita, K. Shimokawa,M. Nishimura, S.Nakamura, Y. Tsujimura, S. Takemoto, T. Tawara, H. Yokota, S. Wemier, D. Miyamoto, H. Ikeno, A. Sato, T. Furuichi, N. Kobayashi, Y. Okumura, Y. Yamaguchi, Y. O-Oho
    • 雑誌名

      Nucleic acids research

      巻: 47 号: D1 ページ: D859-D866

    • DOI

      10.1093/nar/gky951

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ミツバチコロニーにおける巣内行動観察システムとコミュニケーション行動の検出2018

    • 著者名/発表者名
      高橋伸弥、藍 浩之
    • 雑誌名

      システム制御情報学会誌

      巻: 62 ページ: 490-495

    • NAID

      130007663646

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミツバチ脳のリバースエンジニアリング -ダンスコミュニケーションに関わる神経機構-2018

    • 著者名/発表者名
      池野 英利, 藍 浩之
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 53(6) ページ: 35-40

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Interneurons in the honeybee primary auditory center responding to waggle dance-like vibration pulses2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Ai, Kazuki Kai, Ajayrama Kumaraswamy, Hidetoshi Ikeno, Thomas Wachtler
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 37(44) 号: 44 ページ: 10624-10635

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0044-17.2017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Network simulations of interneuron circuits in the honeybee primary auditory center2017

    • 著者名/発表者名
      Ajayrama Kumaraswamy, Aynur Makhsutov, Kazuki Kai, Hiroyuki Ai, Hidetoshi Ikeno, Thomas Wachtler
    • 雑誌名

      bioRxiv reprint fir

      巻: -

    • DOI

      10.1101/159533

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phototactic behavior of the ambrosia beetle Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) before and after flight2017

    • 著者名/発表者名
      Long Pham Duy, Yasuto Ito, Ryuichi Okada, Hidetoshi Ikeno, Yuji Isagi, Michimasa Yamasaki
    • 雑誌名

      Journal of Insect Behavior

      巻: 30 号: 3 ページ: 318-330

    • DOI

      10.1007/s10905-017-9615-3

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 逆再生ビデオを用いた行動追跡システムの精度向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      木村敏文、大橋瑞江、岡田龍一、礒川悌次郎、池野英利
    • 学会等名
      第8回ミツバチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 振動刺激受容に関するミツバチ脳領域モデルの構築2019

    • 著者名/発表者名
      上之原由香、藍浩之、池野英利
    • 学会等名
      第8回ミツバチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of possible synaptic connections in the primary mechanosensory center of the honeybee brain2019

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Ikeno, Ajayrama Kumaraswamy, Thomas Wachtler,Kazuki Kai,Hiroyuki Ai
    • 学会等名
      INCF Congress Neuroinformatics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Presumable synaptic connections and neural modeling of the antennal mechanosensory center of the honeybee brain2019

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Ikeno, Ajayrama Kumaraswamy, Thomas Wachtler, Kazuki Kai, Hiroyuki Ai
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第41回東京大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] pacHSB: a standard brain for the honeybee primary auditory center2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka UENOHARA, Kazuaki GOTO, Satoshi TANAKA, Ajayrama KUMARASWAMY, Thomas WACHTLER, Kazuki KAI, Hiroyuki AI, Hidetoshi IKENO
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回神戸大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Construction of standard brain map of honeybee brain region related to vibration stimulus processing2018

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Ikeno, Yuka Uenohara, Kazuaki Goto, Satoshi Tanaka, Ajayrama Kumaraswamy, Thomas Wachtler, Hiroyuki Ai
    • 学会等名
      INCF Congress Neuroinformatics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of the honeybee standard brain for primary auditory center2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka UENOHARA, Kazuaki GOTO, Satoshi TANAKA, Ajayrama KUMARASWAMY, Thomas WACHTLER, Kazuki KAI, Hiroyuki AI, Hidetoshi IKENO
    • 学会等名
      AINI 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミツバチのダンス言語の発達の過程 ―RFIDを用いた羽化後20日間の行動観察―2018

    • 著者名/発表者名
      藍浩之
    • 学会等名
      第40回ミツバチ科学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How do the honeybees learn waggle dance?2018

    • 著者名/発表者名
      2.Ai H, Takahashi S, Otsuka A, Kobayashi K, Matake T, Hashimoto K, Maeda S, Tsuruta N
    • 学会等名
      International Union for the study of social insects 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stopwatch for measuring the waggling duration: putative encoding mechanism of distance information in the honeybee2018

    • 著者名/発表者名
      Ai H, Kai K, Kumaraswamy A, Ikeno H, Wachtler T
    • 学会等名
      International Union for the study of social insects 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trial use of mathematical models and applications on a cloud computing system: Simulation platform2018

    • 著者名/発表者名
      池野英利
    • 学会等名
      J-Node Hackathon 2018 March
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニホンミツバチにおける女王パイピング(トゥーティング、クワッキング)の特徴および分蜂との関係2017

    • 著者名/発表者名
      山本哲、菅原道夫、池野英利、岡田龍一
    • 学会等名
      日本動物学会第88回富山大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ダンス追従バチは複数のダンス蜂を追従する2017

    • 著者名/発表者名
      岡田龍一、池野英利、青沼仁志
    • 学会等名
      日本動物学会第88回富山大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 自律分散システムとしてのミツバチ:集団を支える自律分散機構2017

    • 著者名/発表者名
      池野英利
    • 学会等名
      計測自動制御学会第60回自律分散システム部会研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Automatic tracking method for multiple honeybees using backward-play movies2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, M. Ohashi, R. Okada, K. Crailsheim, T. Schmickl, G. Radspieler, T. Isokawa, H. Ikeno
    • 学会等名
      ICIEV-ISCMHT
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Virtual computing server for trial use of mathematical model and data analysis software: Sim-P2017

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Ikeno
    • 学会等名
      NIX-odML Global Workshop & Hackathon 2017 in Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a hypertext tutorial for construction of a standard brain2017

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Ikeno
    • 学会等名
      Advances in Neuroinformatics V
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interneurons in the primary auditory center of the honeybee brain responsive to air vibration pulses as elicited during waggle dance communication2017

    • 著者名/発表者名
      Wachtler, T, Kumaraswamy, A, Kai, K., Ikeno, H., Ai, H.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 昆虫の脳をつくる 第8章 脳地図作成の概要とソフトウェア2018

    • 著者名/発表者名
      池野英利、岩月知香、神崎亮平
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254102771
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 昆虫の脳をつくる 第9章 標準脳の作成の実際2018

    • 著者名/発表者名
      池野英利、岩月知香、後藤昴彦、宮本大輔、神崎亮平
    • 総ページ数
      43
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254102771
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 動物学の百科事典 10章 動物の行動 定位~動物の“右向け右”には訳がある~2018

    • 著者名/発表者名
      藍浩之
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      4621303090
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 生き物と音の事典 ミツバチの音コミュニケーション2018

    • 著者名/発表者名
      藍浩之
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 脳地図作成の概要とソフトウェア(昆虫の脳をつくる、第8章)2018

    • 著者名/発表者名
      池野英利、岩月知香、神崎亮平
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254102771
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 標準脳作成の実際(昆虫の脳を作る、第9章)2018

    • 著者名/発表者名
      池野英利、岩月知香、後藤昴彦、宮本大輔、神崎亮平
    • 総ページ数
      39
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      4254102771
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 蜜蜂が蜜源への距離を読み取る仕組みを発見

    • URL

      http://www.u-hyogo.ac.jp/shse/koho/prev/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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