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ゼブラフィッシュ(Danio rerio)における社会的行動のオペラント条件づけ

研究課題

研究課題/領域番号 19K14484
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分10040:実験心理学関連
研究機関株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (2022)
愛知文教大学 (2019-2021)

研究代表者

黒田 敏数  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (80712968)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードゼブラフィッシュ / 社会行動 / コンピュータビジョン / 人工知能 / 社会的行動 / オペラント条件づけ
研究開始時の研究の概要

ゼブラフィッシュは遺伝子組換えが容易であることに加え、比較的高い学習能力と社会性
を持つ魚類である。このうち学習について応募者はこれまでに3Dトラッキングで追跡する魚の動きを標的としたオペラント条件づけに成功している。現在1個体に限られている追跡対象を今回の研究計画で複数の個体へと拡大し、社会的行動の形成を明らかにするための研究基盤を確立する。将来的には社会性における遺伝と環境の相互作用の解明に取り組みたい。

研究実績の概要

ゼブラフィッシュは遺伝子組換えが容易であることに加え、比較的高い学習能力を持つことから、生命科学と行動科学の橋渡しとなることが期待されている魚類 である。社会性が高く、これにも学習が関わっていると考えられる。先行研究ではゼブラフィッシュの3Dモーションをリアルタイムで追跡し、特定の場所に接近することを条件に餌を提示すること(オペラント条件づけ)で、この接近行動の学習を確認できた。本研究では複数の個体を追跡し、互いへの接近行 動を条件に餌を提示することで、この標的行動が増加するかの実験的検討を当初計画していた。
2020年度までに複数の個体を追跡するシステムを構築し、2匹のペアを対象とした実験を行ったところ、一部のペアでは学習が起きたものの、その他のペアでは学習が確認できなかった。餌提示の条件となる接近距離や、接近している時間の長さなど、ペアによって適切なパラメータが異なるようである。またリアルタイムでの個体識別の精度は高いものの、100%にはできない技術的課題も残った。
こういった研究成果から、2021年度に研究計画を修正し、実験対象ではない別の個体(他個体)をモニターに映すシステムを構築した。ゼブラフィッシュの画像から作製した3Dアニメーションで、モニター上の位置や動き、角度をリアルタイムで操作できる。このシステムを用いて動かない個体、実験対象を追いかける個体、追いかけられる個体、ランダムに動く個体など、様々な動きへの選好を調査したところ、安定したデータが得られた。
2022年度(最終年度)には、モニターに映す個体の数や、動きの速さ、パターンなどを操作し、それに対する選好の調査を予定していたが、新しい所属先ではゼブラフィッシュ研究ができないことになった。そのため、最終年度(4~5月)は上記の2021年度に実施した実験の論文執筆および学会発表の準備が主な研究活動となった。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] Auburn University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Auburn University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] コンピュータビジョンを用いた社会オペラント行動の計測に向けてのこれまでの歩み2021

    • 著者名/発表者名
      黒田 敏数
    • 雑誌名

      基礎心理学研究

      巻: 40 号: 1 ページ: 34-42

    • DOI

      10.14947/psychono.40.9

    • NAID

      130008129183

    • ISSN
      0287-7651, 2188-7977
    • 年月日
      2021-09-30
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zebrafish choice behavior is sensitive to reinforcer rate, immediacy, and magnitude ratios2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Toshikazu、Ritchey Carolyn M.、Podlesnik Christopher A.
    • 雑誌名

      Journal of the Experimental Analysis of Behavior

      巻: 116 号: 2 ページ: 182-207

    • DOI

      10.1002/jeab.709

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reinforcement of approaching conspecifics in zebrafish (Danio rerio) using a real-time 3D tracking system2019

    • 著者名/発表者名
      Kuroda, Toshikazu
    • 雑誌名

      Mexican Journal of Behavior Analysis

      巻: 45 号: 2 ページ: 359-381

    • DOI

      10.5514/rmac.v45.i2.75572

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] コンピュータビジョンを用いた社会オペラント行動の測定に向けてのこれまでの歩み2020

    • 著者名/発表者名
      黒田 敏数
    • 学会等名
      日本基礎心理学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 社会的行動の実験的分析に有用な コンピュータビジョン技術の導入2019

    • 著者名/発表者名
      黒田敏数
    • 学会等名
      日本行動分析学会 第37回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイム・トラッキングを用いた 行動の測定と制御2019

    • 著者名/発表者名
      黒田敏数
    • 学会等名
      日本動物心理学会 第79回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-12-25  

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