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電通大と東大、物性測定に基づいた虫の動きの神経力学モデルを構築し高精度なシミュレーションに成功

発表日:2022年06月15日

物性測定に基づいた虫の動きの高精度シミュレーション

【ポイント】

*ハエの幼虫の粘弾性および筋力を物性物理の手法を用いて測定

*得られた物性値に基づいて、虫の動きを定量的に再現する神経力学モデルを構築

*動物に着想を得るソフトロボット開発への貢献の期待

【概要】

電気通信大学 大学院情報理工学研究科 共通教育部の高坂洋史准教授、東京大学 大学院新領域創成科学研究科 複雑理工学専攻の能瀬聡直教授、同研究科 物質系専攻の伊藤耕三教授、東京大学 物性研究所 附属中性子科学研究施設の眞弓皓一准教授らの研究グループは、物性測定に基づいたショウジョウバエ幼虫の動きの神経力学モデルを構築し、高精度で虫の動きをシミュレーションすることに成功しました。この成果は英国科学誌 BMC Biologyに掲載されました。

【背景】

やわらかい身体をもつ動物は、環境に適応してしなやかに動きます。この動きは、身体の各所に配置された筋肉と、それらの筋収縮力を調整する神経回路からの指令によって実現されます。従来、運動制御に関わる神経回路については詳しく調べられてきましたが、その出力先である動物の身体に関してやわらかさや筋収縮力といった物理特性についてはあまり明らかになっていませんでした。そのため、やわらかい動物がしなやかに動くしくみについて不明な点が多く残されています。

【手法】

この研究では、神経回路の研究が最もよく進んでいる動物の一つであるショウジョウバエの幼虫に注目しました。体長 4mmほどのこのやわらかい幼虫は、体節構造をしていて、尾から頭に向けて順番に体節を収縮させることによって移動します。この幼虫について、物性物理研究で用いられるtensile tester(引張試験機)と呼ばれる測定装置によって、そのやわらかさや筋収縮力を測定しました(図1)。その測定値に基づいて幼虫の物理モデルを構成し、標準的な神経回路モデルと組み合わせることで、幼虫の動きをシミュレーションする神経力学モデルを構築しました(図2)。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/634389/01_202206151211.pdf

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