生物行動のシステム工学的解釈とバイオミメティック・センサ・システムの提案

2010 年度 自己評価報告書

• 研究領域: 神経系の動作原理を明らかにするためのシステム分子行動学
• 研究課題/領域番号: 20115010
• 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: 生物系
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 辻 敏夫 広島大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90179995)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 生物模倣型センサシステム / 化学受容 / 刺激応答 / 線虫の神経-筋モデル / マウスの嗅神経系モデル / バイオアッセイシステム / 呼吸波

研究概要

近年,環境中に存在する化学物質が生物に与える影響を定量評価するためのセンサシステムの必要性が指摘されている.これに対して,本研究では,感覚入力に対する応答を行動出力(運動)によって評価することが比較的容易な線虫,げっ歯類(マウス,ラット)および小型魚類(ゼブラフィッシュ,メダカ)を対象とし,生物の神経情報処理メカニズムに学んだ環境センシング技術を創出するための以下5項目を達成目標としている.
(1)化学物質に対する生物行動モデルの構築とシミュレーション
(1)線虫の神経-筋モデルを用いて刺激応答の神経情報処理メカニズムを探る
(2)マウスの嗅神経系モデルと行動実験とによりニオイ識別に有効な選択的注意メカニズムを探る
(2)生物の情報処理メカニズムに基づくバイオミメティック・センサ・システムの開発
(3)線虫の刺激応答メカニズムを応用して移動ロボットの環境適応制御を実現する
(4)マウスのニオイ識別アルゴリズムを実装したニオイセンサシステムを開発する
(5)小型魚類(ゼブラフィッシュ等)を「生きたセンサ」として用いたバイオアッセイ(水質検査装置)システムを開発する

研究成果

• [雑誌論文] An Artificial Neural Network Approach for Glomerular Activity Pattern Prediction Using the Graph Kernel Method And the Gaussian mixture functions (2011)
  • 著者名/発表者名: Z.Soh, T.Tsuji, N.Takiguchi, H.Ohtake
  • 雑誌名: Chemical Senses in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 小型魚類の生体電気信号を利用したバイオアッセイシステムの提案 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺脇充, 曽智, 平野旭, 辻敏夫
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 47巻 ページ: 119-1253
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物由来制御アルゴリズムの工学的応用に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 滝口昇
  • 雑誌名: 生物工学会誌 88巻 ページ: 108-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomimetic control based on a model of chemotaxis in Escherichia coli (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, T., Suzuki, M., Takiguchi, N., Ohtake, H
  • 雑誌名: Artificial Life Vol.16 ページ: 155-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Y.Effects of ionizing radiation on locomotory behavior and mechanosensation in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Sakashita, T., Yanase, S., Kikuchi, M., Ohba, H., Higashitani, A., Hamada, N., Funayama, T., Fukamoto, K., Tsuji, T., Kobayashi
  • 雑誌名: J.Radiat Res. Vo1.50 ページ: 119-125
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of ionizing radiation on pharyngeal pumping in Caenorhabditis elegans (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Sakashita, T., Hattori, Y., Tsuji, T., Kobayashi, Y
  • 学会等名: 4th East Asia C.elegans Meeting
  • 発表場所: Tokyo Japan
  • 年月日: 20100711-20100714
• [学会発表] 生体のしくみに学ぶものづくり-生体メカニズムとロボット技術のマッチング (2010)
  • 著者名/発表者名: 辻敏夫
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国地区特別講演会
  • 発表場所: 広島(招待講演)
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] 無拘束・非接触生体電気信号計測に基づく小型魚類の状態判別法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺脇充, 曽智, 平野旭, 辻敏夫
  • 学会等名: 第30回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20091114-20091115
• [学会発表] The video-based quantitative evaluation of IR-induced effects on locomotory behavior in Caenorhabditis elegans (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Sakashita, T., Hattori, Y., Yanase, S., Kikuchi, M., Funayama, T., Yokota, Y., Tsuji, T , Kobayashi, Y.
  • 学会等名: 17th International C.elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angeles, U.S.A.
  • 年月日: 20090624-20090628
• [学会発表] Neuro-based olfactory model for estimation of sensory characteristic of mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Soh, Z., Tsuji, T., Takiguchi, N., Ohtake, H
  • 学会等名: The 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: Bankok Thailand
  • 年月日: 20090212-20090226
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.molecular-ethology.jp/