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軟体動物に属するカタツムリなどの腹足類やイカ類などの頭足類にとって、筋肉の収縮運動は様々な機能を持つ。腹足類では、地面を這って移動する際に、軟体部に筋収縮の波が現れる。カタツムリや１次元的な波が、アワビやカサガイでは２次元的で非対称な波が伝播する。一方、頭足類では筋収縮による体表パターンを瞬時に変化することによって、擬態行動や個体間のコミュニケーションが行われていると考えられている。これらの筋収縮によるパターンは神経系による制御支配によって行われていると考えられるが、そのメカニズムは明らかではなかった。そこで本研究では、軟体動物の筋収縮パターンの制御方法を探ることで、腹足類の運動メカニズムを系統的に理解することを目的としていた。
最終年度は、これまでに得られた１次元信号から２次元パターン形成の数理モデルとその結果についてまとめた。最もモデルの核となる中距離相互作用については、FitzHugh-Nagumo方程式に離散的な拡散項を加えることで、チューリングメカニズムと同様のメカニズムを実現し、筋収縮の構造とのカップリングにより数理モデルの数値シミュレーションにより様々な模様の実現に成功した。特に、神経ネットワークの非一様性の導入により、まだら模様の再現も実現された。
また、イカ類が２次元情報をどのように捉え、自らの体表パターンに反映させるのかについて理解するために、強化学習を用いて得られたイカ類のパターン画像の分類を元に、その時系列データを取得し解析を行った。
現在これらの研究結果について、学術雑誌へ公表するために投稿準備中である。
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