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

2012 年度 研究成果報告書

• 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)
• 研究分担者: 田中 良幸 広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40336920) ; 滝口 昇 金沢大学, 理工研究域・自然システム学系, 准教授 (20304462) ; 鈴木 芳代 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10507437)
• 連携研究者: 大竹 久夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10127483)
• 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

本研究では、線虫(C. elegans)の放射線刺激に対する情報伝達の経路を明らかにし、化学走性とリズム運動の生成メカニズムを解析し得る数理モデルを構築した。また、マウスとラットを対象として、匂いの構成成分に対する選択的注意と嗅球糸球体層の神経活動を再現可能な嗅覚系モデルを構築し、神経活動から匂いの類似度を予測できる可能性を示した。さらに、小型魚類の生体電気信号と行動情報を用いて、水質汚染を迅速に検出可能なバイオアッセイシステムを構築した。

研究成果

• [雑誌論文] 小型魚類の水質汚染監視用バイオアッセイシステムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 曽 智,宮本健太郎,平野 旭,栗田雄一,辻 敏夫
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 C(電子・情報・システム部門誌) 巻: 133(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A bioassay system based on behavioral analysis and bioelectric ventilatory signals of a small fish (2013)
  • 著者名/発表者名: Soh, Z., Kitayama, S., Hirano, A., and Tsuji, T
  • 雑誌名: IEEE Trans. Instrum. Meas 巻: 62(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 呼吸波計測に基づく小型魚類遊泳行動の非接触・非拘束計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 来山 茂央,曽 智,平野旭,辻敏夫,滝口 昇,大竹久夫
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 48 ページ: 151-158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of the pharyngealmuscle in Caenorhabditis elegans based on FitzHugh-Nagumo equations (2012)
  • 著者名/発表者名: Hattori, Y., Suzuki, M., Soh, Z., Kobayashi, Y., and Tsuji, T
  • 雑誌名: Artif. Life Robotics 巻: 17 ページ: 173-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and evolutionary parameter tuning of neural oscillators with a double-chain structure for generating rhythmic signals (2012)
  • 著者名/発表者名: Hattori, Y., Suzuki, M., Soh, Z., Kobayashi, Y., and Tsuji, T
  • 雑誌名: Neural. Comp 巻: 24 ページ: 635-675
  • 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 巻: 47 ページ: 119-125
  • 査読あり
• [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: Soh, Z., Tsuji, T., Takiguchi, N., and Ohtake, H
  • 雑誌名: Chem. Sens 巻: 36 ページ: 413-424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuro-based olfactory model for artificial organoleptic tests (2010)
  • 著者名/発表者名: Soh, Z., Tsuji, T., Takiguchi, N., and Ohtake, H
  • 雑誌名: Artif. Life Robotics 巻: 14 ページ: 474-479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconstrained and noninvasive measurement of bioelectric signals from small fish (2010)
  • 著者名/発表者名: Terawaki, M., Hirano, A., Soh Z., and Tsuji, T
  • 雑誌名: Artif. Life Robotics 巻: 14 ページ: 342-347
  • 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., and Ohtake, H
  • 雑誌名: Artif. Life 巻: 16 ページ: 155-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物行動のシステム論的解釈と工学応用-線虫、ラット、メダカを手掛かりとして- (2010)
  • 著者名/発表者名: 辻 敏夫,鈴木芳代,曽 智,寺脇 充,滝口 昇,大竹久夫
  • 雑誌名: ソフトウェアバイオロジー 巻: 9 ページ: 3-12
• [雑誌論文] 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., and Kobayashi, Y
  • 雑誌名: J. Radiat. Res 巻: 50 ページ: 119-125
  • 査読あり
• [図書] Computational Inferences on Alteration of Neurotransmission in Chemotaxis Learning in Caenorhabditis elegans, In: Diamantaras, K., Duch, W., and Iliadis, L.S. (Eds.), Artificial Neural Networks -ICANN 2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Sakashita, T., Tsuji, T., and Kobayashi, Y
  • 総ページ数: 6352, 291-300
  • 出版者: Lecture Notes in Computer Science
• [図書] A Novel Tuning Method for Neural Oscillators with a Ladder-like Structure based on Oscillation Analysis, In: Diamantaras, K., Duch, W., and Iliadis, L.S. (Eds.), Artificial Neural Networks -ICANN 2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: Hattori, Y., Suzuki, M., Soh, Z., Kobayashi, Y., and Tsuji, T
  • 総ページ数: 6352, 401-410
  • 出版者: Lecture Notes in Computer Science
• [備考]
  • URL: http://www.bsys.hiroshima-u.ac.jp/
• [産業財産権] 水質検査システムおよび魚類監視システム (2013)
  • 発明者名: 辻敏夫、曽智、栗田 雄一、宮本 健太郎
  • 権利者名: 広島大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願 2013-051916
  • 出願年月日: 2013-03-14