原生生物の探索行動を創発する機構の数理モデル

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03430
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 伊藤 賢太郎 法政大学, 生命科学部, 講師 (20528351)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 数理モデル / 探索行動 / 粘菌 / ネットワーク

研究実績の概要

昨年度に引き続き、粘菌という原生生物が自ら移動しながら栄養源を獲得するためにどのような戦略をとっているかを明らかにするために，数理モデルと実験の両面から研究を行った。本研究の数理モデルは粘菌の先端が動く仕組みについて独自性のある数理モデルとなっているが，粘菌の後端にあたる部分の振る舞いを再現することが課題として残っていた。この後端の振る舞いに関しては、合理的な説明を与える式を作ることができたが、まだ全体の振る舞いとはうまく協調しておらず、実験データを再現する為にはパラメータの調整が必要であると考えられる。実験的に「同じ条件」に相当するものでも粘菌の振る舞いには様々なバリエーションがあることが知られている。これは「同じ条件であったとしても、生物の状態を完全に揃えることはできない」ことが原因であると考え、「全体の質量は同じであってもその分布を変えるなどして別の初期値を用意する」ことで、決定論的な数理モデルであっても様々な振る舞いを再現してきた。だが、確率的な要素を取り入れることでよりシンプルなモデルも作ることができるのではないかとも考えており、決定論的モデルとは別路線として研究を開始している。この確率モデルの為に粘菌の移動速度をより詳細に計るための実験計画を3月から始める予定であったが、新型コロナの影響で大学構内の利用が制限されているため、現在は実験を見合わせて、数値実験を行っている。購入したロボットアームは簡単に制御できることを確認済みであり、研究室を利用できるようになってからはカメラとの連携も行っていきたい。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

購入したロボットアームを用いて新しい実験システムを作り粘菌の実験の効率化を計るつもりであったが、3月、4月と研究室に立ち入ることができなくなっているため。

今後の研究の推進方策

現在、手持ちのデータをもちいて粘菌の行動を解析している最中で、確率過程の数理モデルは完成には至っておらず、新たな実験データが必要である。コロナ騒動がひと段落したら研究室にて実験を再開したい。

次年度使用額が生じた理由

3月に予定していた学会出張等が中止になり、論文の打ち合わせのための出張等もキャンセルになったため。2020年度以降は予定していた国際発表を行っていきたい。