線虫()の神経; 身体動力学モデルを用いた走化性シミュレーション

Virtual ; A Neuro-body dynamics model for chemotaxis simulation

曽 智*; 辻 敏夫*; 山田 泰隆*; 鈴木 芳代; 服部 佑哉; 大竹 久夫*

Soh, Zu*; Tsuji, Toshio*; Yamada, Yasutaka*; Suzuki, Michiyo; Hattori, Yuya; Otake, Hisao*

近年、生物学分野において、コンピュータ上に生物の数理モデルを構築し、実験的手法では技術的に測定が困難であった神経細胞の膜電位や神経回路の動作メカニズムを推定する手法が数多く研究されている。特に、線虫()は、全神経細胞数が302個と少なく、その接続構造が明らかにされている唯一の生物であるため、感覚受容から行動実現までの一連の情報処理メカニズムを観測し得る生物として注目され、数理モデルによる解析が試みられてきている。しかしながら、従来モデルでは、神経系の働きと身体及び環境との間の相互作用までは考慮されてこなかった。そのため、線虫が広域に分布している化学物質の濃度勾配などの環境情報を、移動しながらどのように取得・処理し、運動にフィードバックしているかは、議論されておらず、線虫が自らの生存にとって最適な環境を探索する戦略については、不明な部分が多かった。そこで、本研究では、線虫の神経系の働きと身体及び環境との間の相互作用を統合的に扱うために、環境モデル,神経回路モデル,動力学を考慮した身体モデルの3つの要素から構成される線虫シミュレータプラットフォームを構築し、感覚受容から運動生成までの一連の情報処理メカニズムを解析する手法を提案する。本発表では、一例として走化性モデルを組み込み、線虫のNaClに対する誘引行動を提案シミュレータプラットフォームで再現した結果について、実物実験データと比較して報告する。

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