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

向小龙虾学习主动嗅觉感知方法：物种内的个体差异和甲壳类动物的多样性

基本信息

批准号：
17J07494
负责人：
石田華子
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

这项研究的重点是在各种情况下使用气味进行交流的小龙虾，并致力于澄清其行为。据说小龙虾在寻找食物时使用喷气式鱼会吸引异味。此外，可以更改释放射流的方向，并且可以控制吸引气味的流动的方向性。在这项研究中，我们一直在开发一种小型墨水释放装置，可以通过寻找食物和自由行走，然后在嘴里释放墨水来可视化喷气机，从而使小龙虾可以背靠背。今年，我们使用完整的设备进行了生物行为科学家Thomas Breithaupt博士的生物行为观察实验。发现小龙虾会根据距离气味释放位置的距离改变喷气机的方向和步行速度，并且根据物种和个体的不同，也观察到差异。当气味足够靠近来源时，它会向上释放一台水，并且在使用游泳腿制成的流动时，它可能会散发出浸入水底的食物的气味。此外，我们开发了一种设备，该设备在切换射流的弹出方向的同时进行了模型和移动。就像小龙虾一样，喷气机可以直接侧面释放，左右，向后和向右释放。当射流释放的方向在笔直和转弯时切换时，可以证实，当喷气机在直奔移动时向后释放时，就像小龙虾一样，目的地的流量是在不打扰移动目的地流动的情况下创建的。在进行这项研究的过程中，我们还提出了一种方法，其中两个连接的无人机操作气流，风并检测到表面上漂浮的气体。计算流体模拟证实，每个无人机产生的向下气流到达表面并径向扩散，导致无人机之间的气流碰撞，从而导致空气流动。如果无人机之间存在气体来源，则可以使用此方法检测到气体，并有望将其用于废物垃圾填埋场中的甲烷气体监测。