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2022 年度 実施状況報告書

ヒトにおけるレヴィウォークの機能的利点と神経メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K12235
研究機関同志社大学

研究代表者

阿部 真人  同志社大学, 文化情報学部, 助教 (60758027)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード探索行動 / レヴィウォーク / 進化
研究実績の概要

ランダムウォークの一種であるレヴィウォークは、特徴的なスケールをもたない裾の重い分布(スケールフリーな分布)に従う直線運動を示す。その性質が、餌探索や情報探索における利点をもたらすことが報告されてきた。本研究では、特にヒトにおけるレヴィウォークの機能的利点とそのメカニズムを明らかにすることを目的として掲げた。本年度は、シミュレーションと数理モデルを用い、レヴィウォークの長期間の進化的な動態を理解するために適応度の幾何平均に基づいてその進化的利点を解析した。その結果、複雑で予測ができない変動環境下では、短い時間スケールではレヴィウォークは劣るものの、長い時間スケールではレヴィウォークは優れており、自然選択の結果として進化しうることを明らかにした。これは、人を含めた多くの生物においてレヴィウォークが広く観察される事実に対し、その理屈を与える結果が得られたといえる。特徴的なスケールをもたない裾の重い分布が、変動する環境の分布に対し、両がけ(bet-hedging)戦略としての役割を果たすことが考えられ、そういった分布が人の認知や行動において重要な役割を果たすことが期待される。そこで今後、情報理論を用いて、スケールフリーの分布が予測不可能で変動する外界に対し最もうまく振る舞うことが可能になることを数理的に解析する予定である。さらに脳のダイナミクスの解析からレヴィウォークの生成するメカニズムを探ることを次年度以降に取り組む。

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

複雑で予測ができない変動環境下では、短い時間スケールではレヴィウォークは劣るものの、長い時間スケールではレヴィウォークは優れており、自然選択の結果として進化しうることを明らかにでき、当初の目標であったレヴィウォークの機能的利点の解明という目標を達成したため。

今後の研究の推進方策

レヴィウォーク分が人の認知や行動において重要な役割を果たすことを当初から仮説を立てており、今後、情報理論を用いて、スケールフリーの分布が予測不可能で変動する環境に対処する仕組みを解明する。さらに脳のダイナミクスを計測し、レヴィウォークの生成メカニズムを探る。

次年度使用額が生じた理由

実験の計画が変更になったため、次年度以降の実験費で用いる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] ランダム探索問題から考える(微)生物が動く意味2023

    • 著者名/発表者名
      阿部真人
    • 学会等名
      学術変革領域B「微生物が動く意味」領域会議
    • 招待講演
  • [学会発表] Random searches underlying biological intelligence2022

    • 著者名/発表者名
      Masato Abe
    • 学会等名
      Cellular-level ethological dynamics towards proto-intelligence
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneity in biological movements: emergence and consequences.2022

    • 著者名/発表者名
      Masato Abe
    • 学会等名
      Roles of Heterogeneity in Nonequilibrium Collective Dynamics 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複雑システムの観点から明らかにする生物の行動と社会.2022

    • 著者名/発表者名
      阿部真人
    • 学会等名
      理研CBSフォーラム&BTCC講演会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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