脳-機械融合システムを用いた昆虫の環境適応能の研究

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本研究は,時々刻々と変化する環境中で生物がいかに情報を処理し,適応的な行動に反映させるのか,行動の背景にある脳神経活動のレベルでの理解を目指したものである.研究対象としては昆虫である雄カイコガの匂い源探索行動中の複数感覚統合処理を選んだ.研究手法として,我々は前年度までに移動ロボット上に搭載したカイコガの行動指令の神経信号によりロボットを駆動し,生物と環境との相互作用に介入しながら生物の環境適応能を調べることができる脳-機械融合システムを構築した.構築した融合システムは,雄カイコガの定型的行動パターンやフェロモン源への定位行動を再現可能なものである.2011年度は,構築した融合システムを用いて,身体部分である移動ロボットの運動出力を任意に操作し,融合システム上のカイコガの行動指令信号が運動中の回転角速度に応じて変化すること,そのような応答が運動中の視覚的なフィードバックによって生じることを明らかにした.さらに,行動指令信号により走行中の融合システムに対し外乱を加える実験,およびに走行時の速度パラメータを操作する実験を行い,視覚的なフィードバックが匂い源探索行動中に行動指令信号を補正的に修飾することを調べた.本研究により,カイコガの行動出力に対応する神経活動から匂い源定位行動への変換を行いつつ,匂い源探索行動中の複数感覚統合に関する基本的な実験を行うことが可能になった.この実験系を用いて,今後,さらに脳内部の特定の領域を対象とした計測を行うことにより,行動指令情報生成の機構にまで迫る実験を行う予定である.