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昆虫のナビゲーションにおける最適戦略の決定メカニズム

公募研究

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 17H05975
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
研究機関神戸大学

研究代表者

佐倉 緑  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60421989)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード昆虫 / 経路積算 / 認知地図 / 偏光 / 行動学
研究実績の概要

多くの動物は自らの方向と移動距離をリアルタイムでモニターする「経路積算型」のナビゲーションと場所記憶によって脳内に確立されたマップを用いる「認知地図型」のナビゲーションを状況に応じて使い分ける。このように複数のナビゲーション戦略を併用する能力は正確なナビゲーションの遂行に欠かせないが、実際に動物がどのように具現化しているのかは明らかでない。そこで本研究では、優れたナビゲーション能力を持ち、かつ行動の実験的操作が比較的容易であるミツバチを用い、経路積算型と認知地図型のナビゲーション戦略の併用による最適な行動発現のメカニズムの解明を目指す。
昨年度に引き続き、ナビゲーション中の天空の偏光情報の利用について解析を行った。ミツバチに自然な空を見せた状態で餌場訓練を行うと、帰巣中に見える天空のe-ベクトル方向に定位を示した。また、自然光の代わりに偏光板を通した人工的な偏光を与えた場合にも、実際に提示したe-ベクトル方向への定位が有意に見られるようになった。これらの結果から、ミツバチは数百メートルほどの比較的長距離のナビゲーションを行う際には、飛行中に受容した偏光方向を記憶して自らの方向を選択することが示された。さらに、偏光のe-ベクトル方向を途中で変化させた場合には、定位方向はそれらのベクトルの足し算になることから、ミツバチが自分の往路の飛行軌跡に関わらず帰路ではショートカットを選択することが強く示唆された。
ミツバチは非常に優れたナビゲーション能力をもつが、その脳内神経基盤を明らかにするための電気生理学的実験が難しいという欠点がある。そこで我々は、電気生理学的実験の実績のあるフタホシコオロギを用いて、モリスの水迷路学習を応用したアリーナ内での場所学習パラダイムを確立し、場所学習行動と脳内の神経活動の同時記録が可能となるような実験系の確立もすすめている。

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

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Free University of Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Queensland Brain Institute(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Markerless visual servo control of a servosphere for behavior observation of a variety of wandering animals2019

    • 著者名/発表者名
      Iwatani Yasushi、Ogawa Hiroto、Shidara Hisashi、Sakura Midori、Sato Takuya、Hojo Masaru K.、Honma Atsushi、Tsurui-Sato Kaori
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 号: 3-4 ページ: 183-194

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1570334

    • 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] Markerless visual servo control of a servosphere for behavior observation of a variety of wandering animals2019

    • 著者名/発表者名
      Iwatani Y, Ogawa H, Shidara H, Sakura M, Sato T, Hojo MK, Honma A, Tsurui-Sato K
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 ページ: 183-194

    • DOI

      10.1016/j.cois.2019.02.010

    • 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] Neural mechanisms of animal navigation.2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura KD, Sato M, Sakura M
    • 雑誌名

      Proceedings os 6th International Conference DAPI

      巻: 印刷中 ページ: 65-81

    • DOI

      10.1007/978-3-319-91131-1_5

    • ISBN
      9783319911304, 9783319911311
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 動物ナビゲーションの神経基盤2018

    • 著者名/発表者名
      木村 幸太郎,佐藤 正晃,佐倉 緑
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 72 ページ: 512-518

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] ミツバチの天空コンパスナビゲーション ー空を見て方向を知るしくみ2018

    • 著者名/発表者名
      佐倉 緑、岡田 龍一
    • 雑誌名

      生物の科学 遺伝

      巻: 72 ページ: 2-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A test of the extended phenotype in a host-parasite system: the gene expressions in the horsehair worm and its host2019

    • 著者名/発表者名
      Chiu M-C, Oishi S, Sakura M, Tanabe A, Hashiguchi Y, Mishina T, Takeshima H, Matsuzaki S, Nakajima N, Sato T
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Life history of navigational exploration and social communication in honeybees2019

    • 著者名/発表者名
      Chen X, Okada R, Walter S, Sakura M, Xing Y, Menzel R
    • 学会等名
      13th Goettingen Meeting of the German Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Honeybees choose their way to home using e-vector information from the sky2018

    • 著者名/発表者名
      Sakura M, Onishi H, Okuyama A, Matoba N, Kobayashi N, Okada R
    • 学会等名
      International Congress for Neuroethology 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フタホシコオロギの視覚情報に基づく場所記憶形成2018

    • 著者名/発表者名
      松原 伸明,岡田 龍一,佐倉 緑
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ミツバチの嗅覚-味覚連合学習におけるオクトパミンの役割2018

    • 著者名/発表者名
      小林 樹里,岡田 龍一,佐倉 緑
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Place memory based on visual information in the cricket Gryllus bimaculatus2018

    • 著者名/発表者名
      Matsubara N, Okada R, Sakura M
    • 学会等名
      日本比較生理学会第40回神戸大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フタホシコオロギにおける視覚情報に基づく場所記憶の形成2017

    • 著者名/発表者名
      松原 伸明、佐倉 緑
    • 学会等名
      日本動物学会近畿支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ミツバチは天空のe-ベクトル情報に基づいて飛行方向を決定する2017

    • 著者名/発表者名
      佐倉 緑、奥山 晶子、的場 なつみ、小林 宜弘、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 実績報告書
  • [学会発表] ミツバチはなぜ迷子にならないのか?2017

    • 著者名/発表者名
      佐倉 緑
    • 学会等名
      ミツバチサミット2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Place memory based on visual information in the cricket Gryllus bimaculatus.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsubara N, Okada R, Sakura M
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第39回福岡大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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