生物における構造形成と情報に関する数理的研究

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19340023
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数学一般(含確率論・統計数学)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 小林 亮 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60153657)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 真正粘菌変形体 / 血管網形成 / 卵割 / 細胞運動 / 数理モデル

研究概要

本研究では、生命現象を物質と情報の相互作用の場としてとらえることで、生物の構造形成を記述する新しい方法論を打ち立てることを最終的な目標とする。具体的には以下の研究目標で挙げる4つの系を対象として、実験家と協力しながら、生物における構造形成についての数理的研究を行う。
(1)真正粘菌変形体をモデル生物とした研究
(2)血管網を題材とした適応的ネットワークの研究
(3)発生初期、特に卵割の研究
(4)アメーバ運動の研究
(1)では均質な要素からなる系の集団運動から情報機能が創発するしくみの解明、(2)では合目的的な流路系が構築されるための内皮細胞の環境に対する適応ルールの解明、(3)では細胞分裂による形作りの数理的記述の基礎の構築と、実際にそれを律するメカニズムの解明を目標とする。(4)では細胞のアメーバ運動の記述と、その自律分散制御の仕組みの解明を目標とする。

研究成果

• [雑誌論文] A Mathematical Model Of Cleavage (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Akiyama, A. Tero, R. Kobayashi
  • 雑誌名: J.Theor.Biol. 264(1) ページ: 84-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fully decentralized control of a soft-bodied robot inspired by true slime mold (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Umedachi, K. Takeda, T. Nakagaki, R. Kobayashi, A. Ishiguro
  • 雑誌名: Biol.Cybern. 102 ページ: 261-269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rules for biologically-inspired adaptive network design (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Tero, S. Takagi, T. Saigusa, K. Ito, D. P. Bebber, M. D. Fricker, K. Yumiki, R. Kobayashi, T. Nakagaki
  • 雑誌名: Science 327 ページ: 439-442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minimum-risk path finding by an adaptive amoebal network (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagaki, M. Iima, T. Ueda, Y. Nishiura, T. Saigusa, A. Tero, R. Kobayashi, K. Showalter
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 99 ページ: 068104
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mathematical model for adaptive transport network in path finding by the true slime mold (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Tero, R. Kobayashi, T. Nakagaki
  • 雑誌名: J.Theor.Biol. 244 ページ: 553-564
  • 査読あり
• [学会発表] A Mathematical Model of Amoeboid Locomotion (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林亮
  • 学会等名: Reaction-Diffusion Systems : Modeling and Analysis, Universite de Paris-Sud 11
  • 発表場所: Orsay, France
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] Biologistics learned from adaptable transport network of food locations in slime mold (2009)
  • 著者名/発表者名: 中垣俊之, 小林亮, A.Tero
  • 学会等名: The 2nd Ladenburger Kolleg meeting on "From Bio-inspired Logistics to Logistics-Inspired Bio-Nano-Engineering"
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-04-20
• [学会発表] A Mathematical Model of Amoeboid Locomotion (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林亮
  • 学会等名: Dynamics Days Asia Pacific 5
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] Dynamical Synchronization in True Slime Mold -Maze Solving Amoeba- (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Kobayashi, A. Tero, T. Nakagaki
  • 学会等名: The 23rd Symposium of the Society of Population Ecology "Spatial Structure and Dynamics of Ecological System"
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2007-10-19
• [学会発表] A Biologically Motivated Shortest Path Finding Algorithm (2007)
  • 著者名/発表者名: 小林亮, A.Tero, 中垣俊之, K.Yumiki
  • 学会等名: The Workshop on Mathematical Modelling and Analysis of Biological Pattern Formations and the Related Topics
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2007-09-25
• [図書] 「フェーズフィールドモデル」、シリーズ 数理生物学要論 巻2「空間」の数理生物学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林亮
  • 総ページ数: 167-180
  • 出版者: 共立出版