• 小林グループ
• 中垣グループ
• 石黒グループ

生物グループ（中垣グループ）

大自由度制御系としてみた生物ロコモーションの生理機構の実験的解明

　本グループのミッションは、生物学の立場から、ロコモーションの仕組み、特にバイオメカニカルな仕組みを探り、ロコモーション制御のアルゴリズムを追求することにあります。ロコモーション様式は多様ですが、系統発生や進化の事実を思い返しますと、何らかの意味で通底する共通の仕組みがあると考えられます。それをあぶり出すために、異なるロコモーション様式をよく観察し、仮説をたて、計測し、検証します。
　第一に原始ロコモーションである単細胞のアメーバ運動に着目します。アメーバ運動とは、細胞を変形させて突起をつくり、その突起を使って這い回るロコモーション様式です。突起は一時的に作られては壊されるので、その場限りの運動器官という意味で“仮足”と呼ばれます。重心の移動はもとより移動方向の決定もすべて仮足によっています。従って、アメーバ型ロコモーションのシステム制御的な面白さは、この仮足の形成（伸展）と破壊（引き戻し）の妙にあります。両者の細胞全体にわたる相互作用について、粘菌とアメーバプロテウスをモデル生物として、力学的に解明します。第二に匍匐運動をするミミズや芋虫、這行運動をする線虫やヘビのバイオメカニクスを押し進めます。このとき、アメーバ運動の制御方法を常に念頭に置き、たえず比較しながら進めます。これらの研究から、逆にアメーバ運動を見直すことも行い、相互関連的に同時進行させます。このようにして、生物ロコモーションの一般的な作動原理を追求します。
　生物ロコモーションの仕組みは、生物学的アプローチだけでは解き明かせない学際的なテーマです。本プロジェクトは、ロボティクスによる構成的手法（実機を作って動かしてみることによる理解）と数理モデリングが生理学と恊働できる絶好の機会です。「体」と「脳」の役割を、「ロコモーションの進化」から捉え直します。

■URL
　北海道大学電子科学研究所 細胞機能素子研究分野 ホームページ