昆虫の記憶・学習にもとづく適応戦略:理想自由分布を実現する多様な戦術

基于昆虫记忆和学习的自适应策略：实现理想自由分配的多种策略

基本信息

批准号：
08J11196
负责人：
堀部直人
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までのニューラルネットワークを用いたコンピューターシミュレーションならびにキイロショウジョウバエを用いた研究に引き続き、運動における記憶の効果、ならびに多様な運動の生成機構を解析するため、自律運動を行う油滴の運動について解析を行った。この油滴は無水オレイン酸とニトロベンゼンを混合したものであり、pHを調整した微量の界面活性剤を含む溶液中で不規則な運動を行う。これは、単純な履歴情報を用いて運動するシンプルな系であり、運動における記憶の効果を調べるのに適したものである。キイロショウジョウバエと同様の解析を行った結果、油滴からもLevy walkを見いだすことで、効率の良いとされる運動の生成にさほど記憶情報を参照する必要がないことを示した。さらに、油滴の運動軌跡を自己組織化マップを用いて分析し、運動要素を特定、油滴の形と対流との相互作用で多様な運動要素が生成されることを示した。複雑な運動が、さほど記憶情報を用いることなしに生成されていることを示すとともに、油滴の形といったなんらかのパラメーターを変化させるだけで多様な運動が生成されうることを示している。小数のパラメーターを調整することで、記憶情報に頼らずに複雑で多様な運動を次々と生成していくことは、生物の適応的な行動にとっても重要と考えられる。本研究は、この機構がシミュレーション上ではなく、実際に存在する物理系で起こることを発見したという点で、新奇で意義深いものである。

直到去年使用神经网络的计算机仿真，并使用果蝇Melanogaster进行了研究，我们分析了执行自主运动的油滴运动，以分析记忆对运动的影响以及产生各种动作的机制。油滴是油酸酐和硝基苯的混合物，并且在含有少量表面活性剂的溶液中进行不规则运动，并调整了pH值。这是使用简单的历史信息进行锻炼的简单系统，适合检查记忆对运动的影响。与果蝇的分析相同的分析表明，通过从油滴中找到征费的步行，就无需参考记忆信息以产生据说有效的运动。此外，使用自组织图来分析油滴的运动轨迹，以识别运动元件，并证明油滴形状与对流之间的相互作用会产生各种运动元素。它表明，复杂的运动是在没有很多内存信息的情况下生成的，并且可以通过更改某些参数（例如油滴的形状）来生成各种动作。通过调整小数参数，人们认为，在不依赖记忆信息的情况下，创建复杂而多样化的运动对于生物的适应性行为很重要。这项研究是新颖而有意义的，因为它发现这种机制不是在模拟中发生的，而是出现在实际存在的物理系统中。