2019年2月18日報道 滋賀医科大学などの研究グループが動物の集団行動の法則を「線虫」を使った実験で裏付けた、災害時の人の集団行動解析などへの応用も期待される

2019年2月18日19時35分にＮＨＫ滋賀から、下記趣旨の記事がネット配信されていた。

 

滋賀医科大学などの研究グループは、動物が個体どうしで互いに作用し合い、同じ方向を向くなどして群れをつくると予想されていた法則を、体長１ｍｍに満たない「線虫」の群れの実験で初めて裏付けることができたと発表した。

これにより、動物の集団行動の解明のほか、ロボットなどの集団を制御する技術開発に応用できるとしている。

この研究は、大津市にある滋賀医科大学神経難病研究センターの杉拓磨助教らのグループが行った。

リーダーによる指示などがない状態で動物が自然につくる群れは、個体の数や個体どうしの相互作用など、条件によって１つの共通した法則で説明できると予想されてきたが、実験では証明できていなかった。

このためグループでは、「線虫」を大量に飼育した際、個体の数が増えるに従って棒状に集まった群れが徐々に網目状につながっていくことに着目し、実験を行った。

実験では、飼育する湿度を上げて個体どうしの作用を強めるなど、条件を変えると群れの編み目の形が変化し、それが共通の法則で予想された形と一致したという。

これにより、鳥や魚などほかの動物が大規模な群れをつくった際、１つのかたまりとして同じ方向に向かう現象が同じ共通の法則で説明でき、動物の群れのメカニズムの解明につながるとしている。

研究グループの杉助教は、「今回の成果は、渋滞や災害のときの人の集団行動の解析やロボットの集団を制御する技術への応用も大いに期待できる」と話している。

この研究成果は、１８日発行されたイギリスの科学雑誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」の電子版に掲載されている。

 

出典

『動物の群れの法則 線虫で裏付け』

https://www3.nhk.or.jp/lnews/otsu/20190218/2060002063.html　

 

 

※本件、北陸先端科学技術大学院大学のＨＰに、より詳しい記事が掲載されていた。

　以下は冒頭部分。

 

滋賀医科大学神経難病研究センターの杉 拓磨助教、西村 正樹教授、九州大学の伊藤 浩史准教授、北陸先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科／生命機能工学領域の永井　健講師は、動物集団が群れをつくる際のメカニズムを解明しました。

 

これにより将来的に渋滞時や災害時の群衆の効率的な流動制御や、ロボットの群知能制御などへつながることが期待されます。

 

この研究成果は、平成31年2月18日に英国科学誌「Nature Communications（ネイチャー・コミュニケーションズ）」に掲載されました。

 

＜ポイント＞

 

・生物学でよく使われる線虫という動物がたくさん集まるとネットワーク状に群れることを発見。

・線虫の群れと、人、鳥、魚の群れは共通するメカニズムで形成されることを強く示唆。

 

＜概要＞

 

・半世紀近く世界中で研究されているモデル動物の線虫C. エレガンスが、集団でネットワーク状の群れをつくることを発見。世界で初めてモデル動物の集団行動の実験システムを開発。

・人、鳥、魚の群れ形成メカニズムの理論的研究で用いられてきた数理モデルをもとに数値シミュレーションを行った。

・その結果、

①ぶつかった線虫が移動方向をそろえることと

②線虫1個体が弧を描くように動くことが、

線虫の不思議なネットワークをつくる鍵であることを明らかにした。

・渋滞時や災害時の人の集団行動の解析やロボットの群知能の効率的制御につながることが期待できる。

 

＜内容詳細＞

 

【研究背景と経緯】

夕暮れどきに浮かぶ鳥の群れや水族館のイワシの群れなど、大量の動物による組織的な行動は多くの人を魅了します。

また駅などの混雑時や渋滞時の人の群衆を効率的に流動させることは重要な問題です。

 

これまで、群れ形成について理論研究が盛んに行われ、様々な群れに共通する形成メカニズムの存在が予言される一方、実験的な証明はほとんどありませんでした。

 

これは、野外の鳥や魚の大規模な群れを実験室に再現することが不可能という、ある意味、当然の理由によるものでした。 

土壌に生息する線虫C. エレガンス（図1a）は、モデル動物として半世紀近く研究され、細胞死機構の発見や緑色蛍光タンパク質の動物応用などで数々のノーベル賞の対象となりました。

 

われわれは、線虫の体長はわずか1 mm弱であるため、仮に一度に大量飼育できれば、コンパクトな群れ形成の解析システムを作れるのではないかと考えました。

 

さらにモデル動物としての利点である変異体を用いた解析ができることから、過去の理論的研究で提案されたメカニズムを実験的に検証できると考えました。

滋賀医科大学の杉 拓磨助教、西村 正樹教授、九州大学の伊藤 浩史准教授、北陸先端科学技術大学院大学の永井 健講師は、線虫C. エレガンスを大量飼育する方法を確立し、集団によりネットワーク状に群れをつくることを発見しました（図1）。

 

実験と数理シミュレーションを組み合わせた解析の結果、

①隣接する線虫同士が相互作用し移動方向をそろえることと

②線虫1個体が弧を描くように動くことが

この群れの形成条件であることを明らかにしました（図2）。

 

このメカニズムは人や鳥、魚の群れ形成の理論的研究から提唱されてきたものと類似していることから、本研究は、群れ形成の根底に共通のメカニズムがあることを実験で強く示唆した初めての例となります。

 

【研究内容】

 

・・・・・

 

出典

『モデル動物が群れをつくるメカニズムを解明』

https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2019/02/19-1.html　

 

 

 

 

 

2019/02/25 (Mon) 【環境情報・安全周辺情報】 Comment(0)