Learning Active Olfactory Sensing Method from Crayfish: Individual Differences within the Species and Diversity among Crustaceans

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本研究では、様々な場面において匂いを使ったコミュニケーションを行うザリガニに着目し、行動解明に取り組んできた。ザリガニは餌を探す際に、噴流を利用して匂いを引き寄せていると言われている。さらに、噴流を放出する方向を変え、匂いを引き寄せる流れの指向性を操ることができる。本研究では、餌を探索して自由に歩行するザリガニにインク放出装置を背負わせ、口元にインクを放出して噴流を可視化することを着想し、ザリガニが背負って歩ける小型インク放出装置の開発に取り組んできた。本年度は完成した装置を用い、生物行動学者であるThomas Breithaupt博士の下で生物行動観察実験を行った。ザリガニは匂いの放出位置からの距離に応じて噴流の方向と歩行スピードを変えていることが分かり、種や個体による違いも見られた。匂い源に十分近づいた時には、上方に向けて噴流を放出しており、遊泳脚などで作った流れも使いながら、水底に沈んだ餌の匂いを巻き上げて感知している可能性がある。さらに、ザリガニをモデル化して、噴流の放出方向を切り替えながら移動する装置を開発した。ザリガニと同様に、左右の真横と左右後方、左右の上方に噴流を放出できる。直進中と転回中で噴流の放出方向を切り替えたところ、ザリガニと同様に直進時に後方に噴流を放出した場合に、移動先の流れを乱さず、最も探索に有利な流れが作られていることが確認できた。また、本研究を行う過程で、連結した2台のドローンで気流を操り、地表を漂うガスを巻き上げて検出する手法を着想した。数値流体シミュレーションにより、それぞれのドローンから生成された下降気流が地表に到達して放射状に広がり、ドローンの間に向かった気流同士が衝突して、巻き上げられる気流が得られることを確認した。ドローンの間にガスの発生源があれば、本手法でガスを検出でき、ごみの埋立地におけるメタンガスモニタリングへの応用が期待される。