| 研究課題/領域番号 |
16K00402
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
木村 敏文 兵庫県立大学, 環境人間学部, 助教 (00316035)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | バイオインフォマティクス / 生態画像解析 / プログラム開発 / 行動解析 / 行動分類 / 社会性昆虫 |
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| 研究実績の概要 |
社会性昆虫は集団として環境適応能力を有すると共に効率の良いコロニー維持機構を持っている。ミツバチは社会性昆虫のモデル生物として多くの研究者によって、研究されており、その社会性を解明するためには「個体」と「集団」という2つの観点から巣内での役割やその分布の変化を長期に渡って、観察・解析する必要があるが、このような報告はまだない。本研究では昆虫の行動解析を支援するための基本情報を提供することを目的とした行動解析支援プログラムの開発を行っている。
平成29年度に取り組む課題は「行動分類手法のアルゴリズム化」であり、具体的には、１）動物行動学の研究者が経験的に持っている分類方法を理解する、２）K-Trackで得られたデータと行動分類を対応付けて、行動ごとに定義する、という２つのテーマについて、実施した。
１つめのテーマについてはこれまでに私を含む研究グループで開発した複数個体同時追跡プログラムK-Track(Kimura et al., 2014)を使って得られた行動データ、と、平成28～29年度手動で得られた位置データを動物行動学の研究者に提供し、対象動物の行動について、どのように分類するのか、検討を行ってきた。提供データにより、各個体の位置を把握するとともに、個体ごとの行動を図示化でき、行動の変化を視覚的、数値的に評価することができるようになった。このため、条件の変化による行動を見れるようになった。しかし、行動分類はイベントごとに１つ１つ確認しているため、作業量が予想よりも多く、平成30年度にも引き続き、行っている必要がある、と考えている。
２つめのテーマについては、１つめのテーマにおいて、分類できたものから順次、定義を行っている。このテーマについては、平成30年度のプログラムへの実施の際にも必要な作業である。
平成29年度は行動分類とプログラム実装への手順を確立できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成29年度に取り組む課題は「行動分類手法のアルゴリズム化」であった。具体的には、コンピュータを用いて自動で行動分類を行うための行動分類手法の確立が目的である。そのためには、以下の 2 つの過程を行う必要がある。１）動物行動学の研究者が経験的に持っている分類方法を理解する、２）複数個体同時追跡プログラムK-Track（Kimura et al., 2014）で得られたデータと行動分類を対応付けて、行動ごとに定義する。
課題１）については、K-Trackによって得られた行動データ、および、平成28～29年度で得られた手動で取得した位置データを動物行動学の研究者に提供し、行動の分類について、検討を行ってきた。提供データによって、個体ごとの動きを図示化できたり、動きの変化を数値的に評価できる反面、行動の変化するポイントなどはK-Trackでは自動検出できないため、１つ１つ確認しながら、検討・評価していなければいけない。これらは手動で行っていくため、予定していたよりも多くの作業を必要した。そのため、予定よりも進みは遅いが、平成30年度には対応できるものと考えている。
課題２）については、課題１に関係するため、分類できたものから随時、定義を行っている。そのため、課題１同様、予定していた作業よりも遅れているが、想定内であるので、平成30年度には十分、対応できる範囲であると考えている。
２つの課題について、作業としては若干の遅れは生じしているものの、行動分類、および、定義の仕方、さらにコンピュータプログラムへの実装の仕方についての一連の作業については検討することができているので、全体的には大きく、遅れているものとは考えていない。
平成30年度には研究補助者による作業を効率よく実施してもらうことは、プログラム開発者の私の作業と並行してできるので、平成30年度には十分対応できるものと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度実施予定の課題としては「行動解析支援プログラムの開発」である。私を含む研究グループでこれまでに開発してきた複数個体同時追跡プログラムK-Trackのアルゴリズムに、本研究で定義した行動アルゴリズムを基にした行動分類アルゴリズムを実装することを昆虫を対象とした行動解析支援プログラムの開発を目指す。このプログラムの開発でこれまでのK-Trackで可能であった平面上を動く複数個体を用いた動物実験の映像から個々の正確な位置を自動で取得できると共に、研究者が行っていた行動分類も自動で行うことが可能になる、と考えている。
平成30年度には平成29年度から引き続き、行動分類を検討していく、と共に、行動分類できたものから、順次、行動分類アルゴリズムとして、プログラムへ実装を行っていく。実装するたびに連携研究者や研究協力者にプロトタイプのプログラム提供を行い、行動部類精度についての評価を行っていただく。また、彼らとはその都度、ソフトウェア操作性、問題点、改善点について意見をもらいながら、プログラム開発の操作性向上、行動分類の精度向上を目指す。さらに、実験を行っている研究者が作業も聞き取りながら、可能な機能については今後、研究テーマの発掘も行っていく予定である。平成30年度は定期的に動物行動学の研究者の研究室を訪問し、プログラムの操作説明や行動分類や取得データについてのディスカッションを行っていく。また、メールやテレビ会議システムなどの利用についても積極的に行っていくことで、これらの作業を効率よく実施していく予定である。
また、平成30年度にもこれまでの成果を国内外の論文誌への投稿や学会での発表を行っていく予定である。また、動物行動学の研究者とともに行動分類を検討・定義し、アルゴリズム化していく上での課題を見出し、次の研究へとつなげていくことも検討していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）研究費残額が生じた理由は主に２つある。１）平成29年度には研究協力者が在籍するオーストリア・グラーツを訪問し、共同研究を実施する予定であった。しかし、直前になり、双方で予定が合わなくなり、平成30年度の実施を検討することになった。２）研究補助者の体調が思わしくなったことから予定よりも作業時間が少なくなってしまった。新たな研究補助者の雇用が困難だったことが挙げられる。
（使用計画）使用計画としては以下の２つを考えている。１）夏にグラーツ大学訪問を計画しており、共同研究を実施する。そのための旅費に充てる予定である。２）データ整理、プログラム開発補助など、を補助する研究補助者を複数人、雇用する人件費に充てる予定である。
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