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

基于昆虫大脑信息处理的上下文相关气味源搜索行为策略的识别与重建

• 批准号: 15J06227
• 负责人: 志垣 俊介
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J06227/
• 关键词: 匂い源探索; 状況依存性; 刺激受容頻度; カイコガ雄成虫; Lateral Accessory Lobe; カイコガ; 生物模倣型ロボット; 匂い源探索問題; 昆虫脳活動―行動同時計測; 生物模倣ロボット

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．

In this study, chemical sensing and spatial cognition engineering are used to realize the research, and the research on the sexual characteristics of male adult insects is carried out. The main source of the exploration operation is the calculation of the target object, and the explanation of the situation-dependent action selection process is explained and the group is taken into account. In 2009, the research project was carried out. In 2018, the results of the simultaneous measurement of the action of the 2016 Heisei 28th year were carried out, and the status of the project was maintained Analysis of dependence, thinking space and self-discipline The function of moving the mobile robot is explained in detail.カイコガの女Exploration Action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． The action selection process of これにより, カイコガmale adult insect がacceptance するフェロモンstimulation frequencyのviolationいにより変化していることが明らかとなった.匂い源Explorationにおいてstimulusfrequencyは、匂いSourceからのDistanceに応じて変化することがわかっている．そのため, カイコガは长に成の行っているのではなく, the early stage of female exploration・Intermediate and final stages of action, adjustment, exploration, accuracy, and assurance. The phenomenon of られた has been formalized, and the source of the という function has been analyzed and the にどのようにcontribution has been composed.仮 fantasia space でのシミュレーションとground walking type ロボットを用いたThe results of the environmental test and biomimetic exploration are the result.ムに比べ, action selection process をacceptance するstimulation frequency に応じて変化させたThe success rate of exploration is high and the success rate is high.したがって, this study is based on the success of the situation-dependent な匂いsource exploration and action strategy.

项目成果

Fuzzy 理論を用いた匂い源探索中の脳神経活動と行動の関係性の解明

利用模糊理论阐明气味源搜索过程中脑神经活动与行为之间的关系

• 发表时间: 2017
• 作者: Shunsuke Shigaki;Shunpei Fukushima;Daisuke Kurabayashi;Takeshi Sakurai and Ryohei Kanzaki;倉林大輔，拝郷将馬，志垣俊介;柳川涼太，白濱良亮，フタガオルマークルスタンディ，志垣俊介，倉林大輔;志垣俊介，倉林大輔
• 通讯作者: 志垣俊介，倉林大輔

構成的手法を用いたカイコガの匂い源探索における行動修飾メカニズムの解明

用构造性方法阐明蚕蛾寻找气味源的行为修正机制

• 发表时间: 2017
• 作者: 志垣俊介，Cesar Hernandez Reyes，Muhamad Rausyan Fikri;倉林大輔;Shunsuke Shigaki and Ryohei Kanzaki;志垣俊介，河野宏俊，倉林大輔
• 通讯作者: 志垣俊介，河野宏俊，倉林大輔

3-DOF servosphere: A novel experiment system for measuring locomotion of free walking silkworm moth

三自由度伺服球：一种测量自由行走蚕蛾运动的新型实验系统

• 发表时间: 2015
• 作者: S. Shigaki;S. Fukushima;D. Kurabayashi;R. Minegishi and R. Kanzaki
• 通讯作者: R. Minegishi and R. Kanzaki

Effect of Optic Flow Stimuli on Phases of Programmed Behavior during Odor-source Searching

光流刺激对气味源搜索过程中程序化行为阶段的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Hirotoshi Kono;Ryo Minegishi;Shunsuke Shigaki and Daisuke Kurabayashi
• 通讯作者: Shunsuke Shigaki and Daisuke Kurabayashi

小型無人飛行体を用いた匂い源探索システムの開発

利用小型无人机开发气味源搜索系统

• 发表时间: 2016
• 作者: Shunsuke Shigaki;Daisuke Kurabayashi;志垣俊介，倉林大輔
• 通讯作者: 志垣俊介，倉林大輔