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2017 年度 実績報告書

昆虫のゾンビ化から紐解く生物の多様な振る舞いの源泉

研究課題

研究課題/領域番号 17H06150
研究機関大阪大学

研究代表者

大須賀 公一  大阪大学, 工学研究科, 教授 (50191937)

研究分担者 石川 将人  大阪大学, 工学研究科, 教授 (20323826)
青沼 仁志  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (20333643)
李 聖林  広島大学, 理学研究科, 准教授 (50620069)
小林 亮  広島大学, 理学研究科, 教授 (60153657)
佐倉 緑  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60421989)
杉本 靖博  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70402972)
石黒 章夫  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90232280)
研究期間 (年度) 2017-05-31 – 2022-03-31
キーワードゾンビ化 / 運動制御 / 陰的陽的制御 / 制御構造 / 振る舞いの源泉
研究実績の概要

初年度は,重点的に「実験環境の整備」と「コオロギのゾンビ化の基礎検討」を行った.
1)実験環境の整備:ゾンビ化による源泉の特定実験のためには,次の3つの準備を行った.
準備1:内部構造の同定:コオロギの内部構造のディジタルマップを求める準備を行った.具体的には,マイクロCTを用いて詳細な内部構造の3次元データ取得を行った.初年度は,複数のコオロギについて3次元データを取得し,統計的に脳神経系のトポロジカル・ディジタルマップを構築するための準備を行った.
準備2:脳神経系への薬剤注射:本研究では,コオロギの脳神経のディジタルマップと連動する注射器位置決め装置を有した固定具を開発しなくてはならない.初年度は基礎検討を行い第ゼロ試作機を製作した.
準備3:振る舞い実験:準備1,2によって生み出されるゾンビコオロギはゾンビレベルが高くなるにつれて自発的な振る舞いはみせなくなる.そこで,振る舞いを誘発するように刺激することを考える.そのため初年度は,振る舞い誘発機能を有し,歩容の変化を定量的に測定する機能を備えたゾンビコオロギ「振る舞い」測定システムの概念設計を行った
2)昆虫のゾンビ化基礎検討:初年度は,すでに我々が行った予備実験を踏まえて,コオロギのゾンビ化についての基礎検討を行った.具体的には,上の実験環境の整備と共に,(a)脳神経系の部位と役割についての調査と確認,(b)脳神経系に投与する薬剤カクテルの配分,量,注射箇所数など検討,(c)脳神経系への薬剤カクテルの注射方法の検討を行い,次年度に向けての基礎データを獲得した.

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

本研究では,コオロギの脳に薬剤を注射することで脳機能と身体運動を分離させる手法,ゾンビ化がコア技術になる.それに対して,本年度は,その処置を支援するゾンビ化支援システムの概念設計と基礎検討用試作機が完成したので,その目的は達成されたと言える.また,どのような薬剤(複数の薬剤を適切に配合される必要がある)を脳に投与すればいいかをさぐるために,本研究の規範となる自然界に生息するカリバチの毒の成分を調査し,それと類似した薬剤のレシピができてきた.そして,ゾンビ化ができたときにどのような実験場で運動データを取得すれば良いかの概念設計もできた.以上から,本年度は当初計画にそった成果がおおむね得られたと言える.

今後の研究の推進方策

まずは,初年度で得られた成果(ゾンビ化支援システムの基礎試作機とゾンビ化のための薬剤レシピの第一次試作)をベースに,より完成度をたかめる.さらに,ゾンビ化コオロギの運動データを取得するためのトレッドミルシステムの試作を行う.それと同時に,どのような実験を行えば,昆虫の運動発現の源泉は上位脳ではなく身体(および最小限の神経細胞群と場との干渉)の特性にあることを明確に示すことができるかの実験設計を行う.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 6件)

  • [学会発表] 触角への電気刺激によるクロコオロギの闘争性の増強2018

    • 著者名/発表者名
      浪花啓右, 杉本靖博, 青沼仁志, 大須賀公一
    • 学会等名
      計測自動制御学会第30回自律分散システムシンポジウム
  • [学会発表] Actuator Synchronization for Adaptive Motion Generation without Any Sensor or Microprocessor2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Masuda, Y.Minami, M.Ishikawa
    • 学会等名
      Asian Control Conference (ASCC2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Weak Actuators Generate Versatile Locomotion Patterns without a Brain2017

    • 著者名/発表者名
      K.Naniwa, Y.Masuda, M.Ishikawa, K.Osuka
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscles Excite and Synchronize Themselves through Their Intrinsic Dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Masuda, M.Ishikawa
    • 学会等名
      The 2017 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] ゾンビ化コオロギとi-CentiPotから紐解く知の源泉ー「知」の理解が裏返るー2017

    • 著者名/発表者名
      大須賀公一
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 昆虫のゾンビ化によって生物の行動発現の源泉を探る2017

    • 著者名/発表者名
      大須賀公一
    • 学会等名
      第8回横幹連合コンファレンス
  • [学会発表] クロコオロギの闘争行動に介入可能な移動ロボットシステムの開発にむけて2017

    • 著者名/発表者名
      杉本靖博, 浪花啓右, 青沼仁志, 大須賀公一
    • 学会等名
      第8回横幹連合コンファレンス
  • [学会発表] 不整地における触角を使ったムカデ歩行の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      藤井翔太、早瀬友美乃、安井浩太郎、加納剛史、石黒章夫、小林亮
    • 学会等名
      第27回日本数理生物学会
  • [学会発表] Pattern formation induced by a domain deformation2017

    • 著者名/発表者名
      S.Seirin-Lee
    • 学会等名
      The 3rd international conference on the dynamics of differential equations
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蕁麻疹のミステリを解いた反応拡散方程式2017

    • 著者名/発表者名
      李聖林
    • 学会等名
      非線形現象の数値シミュレーションと解析2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Pattern formation induced by a domain deformation: A mystery of remodeling process in nuclear architecture2017

    • 著者名/発表者名
      S.Seirin-Lee
    • 学会等名
      MIMS International Workshop on "Modeling and Numerical Analysis of Nonlinear Phenomena: Fluid Dynamics, Motion of Interfaces, and Cell Biology"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A challenging interdisciplinary approach to elucidate a mystery of remodeling process in nuclear architecture2017

    • 著者名/発表者名
      S.Seirin-Lee
    • 学会等名
      CSIAM, A3 International Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極少データからの数理モデルへの挑戦:蕁麻疹のパターン形成2017

    • 著者名/発表者名
      李聖林
    • 学会等名
      日本数理生物学会年会 2017
    • 招待講演
  • [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
  • [学会発表] Place memory based on visual information in the cricket Gryllusbimaculatus2017

    • 著者名/発表者名
      N.Matsubara, R.Okada, M.Sakura
    • 学会等名
      日本比較生理学会第40回神戸大会

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公開日: 2019-12-27  

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