2019 Fiscal Year Annual Research Report
コウモリのアクティブセンシングによるナビゲーション行動の包括的理解
| Project Area | Systems Science of Bio-navigation |
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| Project/Area Number |
16H06542
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
飛龍 志津子 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70449510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 耕太 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (40512736)
福井 大 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60706670)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 生物音響工学 / 生物ソナー / バイオロギング / 超音波センシング / 数理モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，コウモリの超音波センシングを利用したナビゲーション行動を様々なスケールで，また様々な計測手段を用いて高度に計測し，高等動物であるコウモリのナビゲーション中の意思決定プロセスを理解することを目的としている．本年度の成果は下記の通り．
●水面での採餌を行うモモジロコウモリを対象にしたパッチ内での採餌行動の観測を行った．高感度ビデオカメラの映像と音声との比較可能なデータ数が増え，その結果，音声シーケンスの特徴を見出すことができた．またさらに最適採餌理論を用いてパッチ内の滞在時間からパッチ間の移動距離などを推定したところ，調査地における実際のパッチ間距離とおおよその範囲で一致することを確認した．●空間学習による音響ナビ行動の適応変化をシンプルな数理モデルで表現し，パラメーター推定なども終え，国際学会での口頭発表および論文執筆作業を開始した．●A01橋本との共同によって，室内でペアで飛行するコウモリの3次元経路の分析から，ペア間で飛行経路が類似することがわかった（A01橋本との共同）．野外の集団飛行データに関しては，引き続き映像解析手法の確立を公募班A02波部を共同で進めている．●公募班西海と共同で行っている捕食者－被食者間のナビゲーションモデルでは，コウモリが獲物の先を読んだソナーの運用をしていることに関して現在論文執筆に向けた作業を進めている．●北海道と福井県においてキクガシラコウモリとヤマコウモリに対するバイオロギング調査を実施した．音響GPSロガーからのデータの取得には失敗したが，他のGPSロガーの回収データを用いて特定した停滞地点にマイクロホンアレイを設置し，野生のキクガシラコウモリの採餌中の超音波音声の収録に成功し，これらの成果は国際学会においてBest Student Poster Presentation Awardを受賞した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
●高感度ビデオカメラによって，モモジロコウモリの採餌が捕食成功と，失敗，また放棄（獲物を自ら捨てる）行為に分類できることがわかった．今回の追加調査によって，これらの行動の分類と，捕食直前にコウモリが高頻度で発するbuzz音の後のsilence区間の長さに，関連がある可能性が確認できた．マイクロホンではビデオカメラよりより広範囲での計測が可能なことから，この結果をもとにこれまで蓄積した音響データを分析することで，コウモリの捕食成功率のより詳細な分析が進むと期待している．特にパッチを去るタイミングをどのように意思決定しているのかを検討するには，正確な捕食成功率に基づき考察する必要があるが，野生環境下での計測は一般的に難しい．コウモリが最適採餌理論に関する新たなモデル動物として非常に有用であることを示唆している．●コウモリの空間学習に伴う音響ナビゲーション行動の適応変化をシンプルなモデルで表現し，さらには音響的見通しの良し悪しに対しても，このモデルを拡張することで表現することを試みた．本研究はアメリカ音響学会及び日本数理生物学会で発表し，後者ではポスターを賞を受賞した．●室内及び野外での集団飛行中のコウモリの3次元飛行軌跡の算出については，A01橋本班と公募班A02波部，またA02玉木班と学生の交流を含め，昨年に引き続き共同で研究を進めた．●公募班西海と共同で進める捕食者―被食者間のナビゲーションでは，論文投稿に向けて全データの再解析を完了し，さらに国際学会において共同で発表を行った．●残念ながら音響GPSロガーのデータ回収は至らなかったが，テクニカルな課題については，解決することができた．キクガシラコウモリのGPSロガーのデータについて，A02前川班と共同によって，深層学習を用いた移動または停滞の状態分離が可能となり，マイクロホンアレイとGPSのハイブリット計測が成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
●モモジロコウモリのパッチ内（餌場）での採餌行動に関して，高感度ビデオカメラと音響計測の併用による採餌成功率の推定について，論文執筆に必要なデータ分析を進める．●コウモリの空間学習に関する行動データをまとめ，論文化に向けて進める．キクガシラコウモリの室内でのペア飛行データに関して，論文を執筆する．●昨年までに計測した洞窟内や集団で出巣する映像から，野生下でのコウモリの集団ナビゲーションのデータ分析を進め，行動分類や個体数の推定などの結果を得る．また集団行動の分析に関しては，公募班藤井との共同研究を開始した．●動的ターゲット（飛翔蛾）に対するコウモリの追跡アルゴリズムの論文化を進める．●キクガシラコウモリの北海道と福井県など地域による環境嗜好性についての分析を進める．音響GPSロガーの追加調査を行う．
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