著者

大須賀 公一 石川 将人 青沼 仁志 李 聖林 小林 亮 佐倉 緑 杉本 靖博 石黒 章夫

出版者

大阪大学

雑誌

基盤研究(S)

巻号頁・発行日

2017-05-31

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本研究の「要」は,昆虫の脳(中心体)に薬剤を注入することによって脳機能と下部神経系との情報のやり取りを遮断する「ゾンビ化」であるので,研究期間の前半は,1)昆虫のゾンビ化手法の確立,2)ゾンビ化昆虫のゾンビ化程度の検証法確立,に注力した.同時に,それらのゾンビ化手法が確立した後のために,3)昆虫の適応的運動能力の発現メカニズムの同定手法理論の検討,4)高度な脳機能を持たない運動制御原理の考察,を行なった.以下,進捗状況を説明する.1)昆虫のゾンビ化手法の確立:コオロギの脳内の薬剤投与部位をより厳密に制御するため,頭部の3Dマップに埋め込むための「コオロギ標準脳の作成を進めており,約60%程度進捗した.また,ゾンビ化システム」の構築を完了した.2)ゾンビ化昆虫のゾンビ化程度の検証法確立:「ゾンビコオロギ」はどのような振る舞いがみられるのかを確認するために,二種類の運動解析装置を試作中であり,70%程度完成した.さらに多様な環境を再現できるような球状トレッドミルシステムも開発した.また,頭部のないコオロギの振る舞いや,各部神経接続を外科的に切断したコオロギの振る舞いを確認している.3)昆虫の適応的運動能力の発現メカニズムの同定手法理論の検討:ゾンビコオロギが完成するまでの基礎研究として,一般の昆虫が示す適応能力の中でも特に,a)歩行速度への適応,b)脚切断への適応,c)環境への適応という三つの適応的な振る舞いに着目し,これら能力を発現しうる制御メカニズムのミニマルモデルの構築を目的とした研究を行った.4)高度な脳機能を用いない運動制御原理の考察:ゾンビ化された昆虫と同じく高度な脳機能をもたない脚機構が,環境/身体間および身体内の脚間で調和のとれた運動を生成する制御モデルを構築した.

著者

下澤 楯夫 青沼 仁志 西野 浩史

出版者

北海道大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2003

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神経系はなぜ多数の繊維からなる束なのか?多細胞生物としての当然の帰結なのか?これらの疑問は、つまるところ、神経系は進化の上での如何なる淘汰圧への適応の産物なのか、またその適応にはいかなる拘束条件が付きまとったのか、を問うことである。情報の生成(観測)にはエネルギー散逸が避けられず、感覚細胞における情報のエネルギーコストは統計熱力学上の理論限界である0.7K_BT[Joule/bit]に近い。本研究は、細胞の熱雑音感受性は進化を通して達成した適応ではなく、生命の起源に遡る拘束であることを明らかにし、資源や危害が時間的空間的に偏在する生存環境は情報伝送(観測)速度増大の淘汰圧として働くこと、それに対する唯一の適応方策は神経細胞の並列化であること、を次のように明らかにした。1)気流感覚毛で、揺動散逸定理に従ったブラウン運動を観察できることを光学計測によって示した。コオロギ尾葉上の近傍にある二つの気流感覚毛のブラウン運動の無相関性の計測は達成できなかった。2)気流感覚毛のブラウン運動と感覚細胞の電気的応答の相関(コヒーレンス)の実証には至らなかった。3)神経細胞は熱雑音領域で動作しており、情報伝送素子としての信号対雑音比が極めて低いことを、実証した。4)計測と平行して、信号対雑音比の極めて低い神経細胞のパルス列からでも、介在神経へのシナプス加重によって信号を再構成できることを理論的に示した。確率統計学や情報理論で、標本の平均値が母集団の真の平均値から外れる確率が標本数の平方根に反比例して少なくなる「加算平均原理」に着目し、熱雑音に拘束された細胞でも多数による加算平均によって、熱雑音以下の信号の検出精度が向上することを示した。もちろん「束」の前提として多細胞化は必要であるが、多細胞化の直接的生存価自体も、「加算平均原理」で説明できることを示した

著者

淺間 一 青沼 仁志 太田 順 千葉 龍介

出版者

公益社団法人 計測自動制御学会

雑誌

計測と制御 (ISSN:04534662)

巻号頁・発行日

vol.46, no.12, pp.885-886, 2007-12-10 (Released:2009-11-26)

参考文献数

3

著者

青沼 仁志

出版者

一般社団法人 システム制御情報学会

雑誌

システム/制御/情報 (ISSN:09161600)

巻号頁・発行日

vol.63, no.6, pp.223-228, 2019-06-15 (Released:2019-12-15)

参考文献数

23

著者

杉本 靖博 浪花 啓右 青沼 仁志 大須賀 公一

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

巻号頁・発行日

vol.2019, pp.2P2-F01, 2019

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<p>Research that attempts to elucidate adaptive gait realization mechanism is underway through walking experiment with zombified crickets, based on the interesting behavior of <i>Ampulex compressa</i>. In this research, it is important to prepare a large number of experimental individuals with the same quality (degree of zombification). In this study, we developed a new system to support and semi-automate the injection for cricket zombification. The developed system consists of two cameras, micromanipulator and syringe pump and these devices are operated from PC in order to inject the injection needle at the same position and depth and inject the same amount of liquid medicine. The validity and practicality of the developed system were confirmed by verification experiments.</p>

著者

青沼 仁志

出版者

公益社団法人 計測自動制御学会

雑誌

計測と制御 (ISSN:04534662)

巻号頁・発行日

vol.44, no.9, pp.621-627, 2005-09-10 (Released:2009-11-26)

参考文献数

30

著者

岡田 龍一 池野 英利 青沼 仁志 倉林 大輔 伊藤 悦朗

出版者

公益社団法人 計測自動制御学会

雑誌

計測と制御 (ISSN:04534662)

巻号頁・発行日

vol.46, no.12, pp.916-921, 2007-12-10 (Released:2009-11-26)

参考文献数

10

被引用文献数

1

著者

青沼 仁志

出版者

The Robotics Society of Japan

雑誌

日本ロボット学会誌 (ISSN:02891824)

巻号頁・発行日

vol.23, no.1, pp.6-10, 2005-01-15 (Released:2010-08-25)

参考文献数

15

被引用文献数

2 2

著者

和田 啓雅 杉本 靖博 青沼 仁志 浪花 啓右 大須賀 公一

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集

巻号頁・発行日

vol.2018, pp.2P1-D12, 2018

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<p>The trap-jaw ant genus <i>Odontomachus</i> closes her mandible to catch prey quite quickly. The purpose of this study is to examine the mechanism how such a fast movement is realized. Since the velocity of closing exceeds the contraction velocity of a muscle, it is considered that there will be a mechanism to store energy and release it at once for realization of high-speed motion in the exoskeleton. We prepare a scale model of Odontomachus with micro CT scanning their exoskeleton data and 3D printer. Using model, we find three regions of contact points of the temporomandibular joint and the exoskeletal part meshes with each other at one of the regions. This structure is considered to be related to a lock mechanism for fast movement of Odontomachus.</p>

著者

松田 朝陽 青沼 仁志 浪花 啓右 金子 俊一

出版者

公益社団法人 精密工学会

雑誌

精密工学会学術講演会講演論文集

巻号頁・発行日

vol.2018, pp.646-647, 2018

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<p>アギトアリはトラップ・ジョーと呼ばれる大顎を持ち,動物界最速で閉じることができる.近年,大顎を駆動させるための組織は分かってきているが,超高速運動生成のためのメカニズムについては未だ解明に至っていない.本研究ではアギトアリの大顎の機構解明を主目的とする.動画像計測を軸とし多角的アプローチにより目的達成を目指す.</p>

著者

石黒 章夫 青沼 仁志 松坂 義哉 加納 剛史 坂本 一寛

出版者

東北大学

雑誌

基盤研究(A)

巻号頁・発行日

2012-04-01

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現在のロボットは,設計時に想定した稼働環境や使用目的に極度に最適化されているため,その振る舞いは著しく単調かつ画一的であり,またそれゆえに環境や身体の変化に対して脆弱である.一方で生物は,身体が持つ膨大な自由度の間に時空間的秩序を生み出すことで,適応的かつ多様な振る舞いを自己組織的に創り出している.本研究では,特異な対称性を持ち,自切する動物であるクモヒトデに着目し,状況依存的に多様かつレジリアントな振る舞いを発現する機序の解明を目的とした.その結果,比較的シンプルな自律分散制御則によって優れた適応性と耐故障性を有する振る舞いを再現できることを実験的に明らかにした.

著者

淺間 一 太田 順 土屋 和雄 伊藤 宏司 矢野 雅文 青沼 仁志 大須賀 公一 高草木 薫 太田 順

出版者

東京大学

雑誌

特定領域研究

巻号頁・発行日

2005

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計画班および公募班が,本領域の特徴とする生工連携がスムーズにかつ効果的に行えるように,班間の連携を促進した.また,国際シンポジウム,ワークショップの開催,非公開シンポジウムの開催,内部評価の実施,国際会議・国内学会講演会などでのオーガナイズドセッションの企画,移動知教科書シリーズ出版企画,若手の会の支援,ホームページの更新,研究成果・活動記録に関するデータベースの作成などの広報,報告書の作成などを行った.

著者

下澤 楯夫 西野 浩史 馬場 欣也 水波 誠 青沼 仁志

出版者

北海道大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2000

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機械受容は、動物と外界との相互作用の「基本要素」であり、機械刺激の受容機構を抜きにして動物の進化・適応は語れない。従来、機械受容は「膜の張力によるイオンチャネルの開閉」といった「マクロで単純すぎる」図式でとらえられて来た。また、機械感覚の超高感度性の例として、ヒトやクサカゲロウの聴覚閾値での鼓膜の変位量が0.1オングストローム、つまり水素原子の直径の1/10に過ぎないことも、数多く示されてきた。しかし、変位で機械感度を議論するのは明らかに誤っている。感覚細胞は外界のエネルギーを情報エントロピーに変換する観測器であり、その性能はエネルギー感度で表現すべきである。エネルギーの授受無しの観測は「Maxwellの魔物」で代表される統計熱力学上の矛盾に行き着くから、いかなる感覚細胞も応答に際し刺激からエネルギーを受け取っている。コオロギの気流感覚細胞は、単一分子の常温における熱搖動ブラウン運動)エネルギーkBT(300°Kで4×10^<-21>[Joule])と同程度の刺激に反応してしまう。機械エネルギーが感覚細胞の反応に変換される仕組み、特にその初期過程は全く解明されていない。この未知の細胞機構を解明するため、ブラウン運動に近いレベルの微弱な機械刺激を気流感覚毛に与えたときの感覚細胞の膜電流応答の計測に、真正面から取り組んだ。長さ約1000μmのコオロギ気流感覚毛を根元から100μmで切断し、ピエゾ素子に取付けた電極を被せてナノメートル領域で動かし、気流感覚細胞の膜電流応答を計測した。長さ1000μmの気流感覚毛の先端は、ブラウン運動によって約14nm揺らいでいることは計測済みである。先端を切除した気流感覚毛を10-100nmの範囲で動かしたときの膜電流応答のエネルギーを計測し、刺激入力として与えた機械エネルギーと比べたところ、すでに10^6倍ほどのエネルギー増幅を受けていた。従って、機械受容器の初期過程は細胞膜にあるイオンチャンネルの開閉以前の分子機構にあることが明らかとなった。

著者

足利 昌俊 菊地 美香 平口 鉄太郎 佐倉 緑 青沼 仁志 太田 順

出版者

一般社団法人日本機械学会

雑誌

インテリジェントシステム・シンポジウム講演論文集

巻号頁・発行日

vol.16, pp.17-22, 2006-09-25

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In this paper, we propose a model of foraging behavior in multiple mobile robots. In this model, robots select behavior using their activities, which adjusted by interaction between other robots. And this model is using a mechanism of fighting behavior in male crickets. We simulate this model, and which shows that this model is better than a model of multiple robots without their activities about the working efficiency at dynamical working space.