2018 Fiscal Year Annual Research Report
Toward the integrated dynamics that connect evolutionary economics and engineering
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16KT0015
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
久保 英夫 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50283346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細田 耕 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10252610)
セッテパネーラ シモーナ 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40721890)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2019-03-31
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| Keywords | ルールダイナミクス / ケーブル理論 / 電気的相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、必要に応じて機能分化し、外部の環境に即時適応するシステムの数理構造の解明を目指している。その具体例として、アリが巣仲間以外のアリと遭遇すると、反射的に攻撃行動に出るような即時適応のメカニズムについて考察した。アリの嗅覚は、一つのユニットが100本の神経細胞の束によって構成されており、それらの神経細胞の間に散見される瘤によって電気的相互作用が生じている可能性があるとの知見を得ている。その効果により外部からの小さな刺激はより弱い情報に変換され、通常とは異なる刺激パターンは強い情報に変換される状況が実現できれば意思決定を迅速に行えるようになる。この様な即時適応に必要な情報の二値化を強化するような数理モデルの構築に取り組み、ケーブル理論に基づきある常微分方程式系を考案し、その数値シミュレーションを行った。パラメータを上手く調整することで、上述のような機能を持つ数理モデルを得ることができた。ただし、入力信号は定常状態にあるものとして取り扱ったが、アリの匂いは複数の炭素化合物が混合されたもので構成されており、また、各神経細胞の受容器は複数の炭素化合物に反応してしまうため、より現実に即した状況に近づけるためには動的な入力信号を扱う必要がある。そこで、こうした点を考慮した数理モデルを新たに構築した。
一方で、ヒトの即時適応のメカニズムを考察するために、より長い時間スケールでのシステムを記述するものとしてルールダイナミクスに着目した。このダイナミクスおける制御ではルールがメタルールを通して評価されることで、ルール自身が時間発展することに特徴があり、準安定状態からの遷移を表現することも可能である。この考察と、ヒトと同様に感覚受容器からの情報をフィードバックすることが可能なロボットアームを組合わせることにより、外部の環境に即時適応するシステムの数理構造を追究できると考えている。
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[Journal Article] Putative Neural Network Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant: The Ultra-structures and Mathematical Simulation2018
Author(s)
Y. Takeichi, T. Uebi, N. Miyazaki, K. Murata, K. Yasuyama, K. Inoue, T. Suzaki, H. Kubo, N. Kajimura, J. Takano, T. Omori, R. Yoshimura, Y. Endo, M. K. Hojo, E. Takaya, S. Kurihara, K. Tatsuta, K. Ozaki and M. Ozaki
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Journal Title
Front. Cell. Neurosci.
Volume: 12
Pages: 1-15
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Simulation based on Neuronal Cable Theory for Structures Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant2019
Author(s)
J. Takano, T. Omori, H. Kubo, T. Uebi, Y. Takeichi, N. Miyazaki, K. Murata, K. Yasuyama, K. Inoue, N. Kajimura, M. K. Hojo, E. Takaya, S. Kurihara, M. Ozaki
Organizer
The 7th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simulation for Simplified Neural Network Model of Structures Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant2018
Author(s)
J. Takano, T. Omori, H. Kubo, T. Uebi, Y. Takeichi, N. Miyazaki, K. Murata, K. Yasuyama, K. Inoue, N. Kajimura, M. K. Hojo, E. Takaya, S. Kurihara, M. Ozaki
Organizer
INCF Japan Node International Workshop on Advances in Neuroinformatics
Int'l Joint Research
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[Presentation] 昆虫嗅覚感覚子内の受容突起ネットワークの実態と作動性の数理シミュレーション2018
Author(s)
上尾達也,竹市裕介,宮崎直幸,村田和義,泰山浩司,井上加奈子,久保英夫,梶村直子,高野城,大森敏明,北條賢,髙屋英知,栗原聡,尾﨑まみこ
Organizer
日本味と匂学会 第52回大会
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[Presentation] Putative neural network within an olfactory sensory unit for nestmate and non-nestmate discrimination in the Japanese carpenter ant: the ultrastructures and mathematical simulation2018
Author(s)
Yusuke Takeichi, Tatsuya Uebi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue, Hideo Kubo, Naoko Kajimura, Jo Takano, Toshiaki Omori, Mamiko Ozaki
Organizer
日本比較生理生化学会 第40回神戸大会
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