昆虫脳情報処理に基づく状況依存的匂い源探索行動戦略の同定と再構成

本研究は，化学感覚を用いた空間認知の工学的実現を目指しており，カイコガ雄成虫の性フェロモン源探索行動を主な計測対象とし，その状況依存的な行動選択過程の解明とモデル化に取り組んでいる．平成29年度は，研究計画に沿って平成28年度までに実施したカイコガ微小脳と行動の同時計測結果に基づき，カイコガの持つ状況依存性の解析と，これを仮想空間でのシミュレーション及び自律型移動ロボットに実装した行動実験による構成的機能解明を行った．カイコガの雌探索行動は脳内のLateral Accessory Lobe (LAL)領域により生成されているため，雌探索中のLALの神経応答と行動軌跡を同時に計測することで両者の対応付けを可能とした．これにより，カイコガ雄成虫の行動選択過程が受容するフェロモン刺激頻度の違いにより変化していることが明らかとなった．匂い源探索において刺激頻度は，匂い源からの距離に応じて変化することがわかっている．そのため，カイコガは常に一定の行動を行っているのではなく，雌探索の初期・中期・終期で行動を調節することで探索の確実性を確保していることがわかった．得られた現象を定式化し，匂い源探索という機能にどのように貢献するかを構成的に解析した．仮想空間でのシミュレーションと地上走行型ロボットを用いた実環境での実験で検証した結果，従来の生物模倣型探索アルゴリズムに比べ，行動選択過程を受容する刺激頻度に応じて変化させたほうが探索成功率を高く保つことができるということが示された．したがって，本研究は状況依存的な匂い源探索行動戦略の同定に成功したといえる．

本研究は，化学感覚を用いた空間認知の工学的実現を目指しており，カイコガ雄成虫の性フェロモン源探索行動を主な計測対象とし，その状況依存的な行動選択過程の解明とモデル化に取り組んでいる．平成29年度は，研究計画に沿って平成28年度までに実施したカイコガ微小脳と行動の同時計測結果に基づき，カイコガの持つ状況依存性の解析と，これを仮想空間でのシミュレーション及び自律型移動ロボットに実装した行動実験による構成的機能解明を行った．カイコガの雌探索行動は脳内のLateral Accessory Lobe (LAL)領域により生成されているため，雌探索中のLALの神経応答と行動軌跡を同時に計測することで両者の対応付けを可能とした．これにより，カイコガ雄成虫の行動選択過程が受容するフェロモン刺激頻度の違いにより変化していることが明らかとなった．匂い源探索において刺激頻度は，匂い源からの距離に応じて変化することがわかっている．そのため，カイコガは常に一定の行動を行っているのではなく，雌探索の初期・中期・終期で行動を調節することで探索の確実性を確保していることがわかった．得られた現象を定式化し，匂い源探索という機能にどのように貢献するかを構成的に解析した．仮想空間でのシミュレーションと地上走行型ロボットを用いた実環境での実験で検証した結果，従来の生物模倣型探索アルゴリズムに比べ，行動選択過程を受容する刺激頻度に応じて変化させたほうが探索成功率を高く保つことができるということが示された．したがって，本研究は状況依存的な匂い源探索行動戦略の同定に成功したといえる．