階層的生物ナビ学「サイバー・フィジカル空間を融合した階層的生物ナビゲーション」

文部科学省
科学研究費助成事業

令和 3 年度

学術変革領域研究(A)ニュースレター VOL.4

2023 年 9 月

目次
領域代表からのメッセージ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.3
研究成果紹介・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.5「プラスチック汚染に晒される海鳥」依田憲「コオロギは運動中に襲われると一時停止する」小川宏人（飛龍班）

若手向け企画報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.11
４月 D1 岡村太路（依田班），５月 M2 長谷川勘太（飛龍班）
７月 志垣俊介（公募・志垣班）

領域イベント報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.15「BIRD2023 および OPENPACK CHALLENGE 2022@PERCOM2023」 前川卓也
「国際ワークショップ（BIRD2023）に参加しました」 M2 源田祥子（飛龍班）「領域会議(6/12,13)に参加しました」D5 松原伸明（公募・佐倉班）

国際研究活動報告・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.20「国際哺乳類学会(IMC-13)への参加報告」 M2 村山夏紀（公募・森阪班）

弟子入り体験記・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・p.23「A01 公募班 (田中)から A02 橋本班へ」 M2 山ノ内勇斗（公募・田中班）

ニュースレター第 4 号

領域代表からのメッセージ
領域代表

橋本 浩一

東北大学・大学院情報科学研究科・教授
令和 3 年（2021 年）｢学術変革領域研究（A）」研

3 月にはアトランタで開催される国際会議 PerCom

究領域として【サイバー・フィジカル空間を融合した

2023 に併設する形で、国際ワークショップ・コンペ

階層的生物ナビゲーション（略称：階層的生物ナビ

発 表 会 を 開 催 し ま し た （ 2nd International学）】が採択され、2 年半が経ちました。

Workshop on Behavior analysis and Recognition

2023 年 6 月に第 2 期の公募が始まりました。9 月

for knowledge Discovery (BiRD 2023)）。多数のに締め切りの予定ですので、ふるってご応募ください。

参加者があり、意欲的なコンペ課題と工夫に満ちた応

公募の詳細は『階層ナビ』ホームページ https://bio-

募 に よ り 盛 り 上 が り ま し た 。 （ https://open-

navigation.jp/reports/detail---id-121.html をご参照

pack.github.io/challenge2022/）ください。

毎月の勉強会（オンライン）も会を重ね、8 月時点

2023 年 6 月には、この領域が発足してから初めてで合計 17 回を数えます。テーマに工夫を凝らして、の対面での領域会議を開催しました。お互いの進捗状

多くの領域メンバー・学生さんが参加する定例会議に況やニーズ・シーズを直接に話し合うことができ、たなっています。領域 HP のセミナーのページをご覧くいへん意義深い会合になったと思います。2022 年 6ださい。

月に公募班 16 チームが加わり、フィジカル研究の対さて、今後の予定ですが、2023 年 10 月には自動制

象が広がり、サイバーフィジカル手法の厚みが増しま

御連合講演会＠仙台において OS を実施します。また、した。チーム連携を強化して、計画班・公募班双方か

2024 年 3 月には領域主催の国際シンポジウムを東大

ら積極的にアプローチして共同研究を推進しています。

にいくつかの興味深い成果が生まれていることを確認す

navigation.jp/navisympo2024/）ぜひ、ご参加いたることができました。さらなるコラボ研究の発展に期

だいて、領域に関連する研究成果に注目していただけ

待しています。

れば幸いです。

て

開

催

し

ま

す

。

（

https://bio-

p. 3

一方、前川さん（阪大）が令和 5 年度科学技術分野

新しい研究分野に取り組んで、コラボしながら研究の文部科学大臣表彰受賞（研究部門）を受賞、牧野班

範囲、研究手法の拡大・深化を目指して、一緒に階層

野田さん（南山大）が令和 4 年度科学技術分野の文部ナビの研究を実施できることを楽しみにしています。

科学大臣表彰 若手科学者賞受賞、藤井さん（名大）が名古屋大学赤崎賞受賞など、うれしい知らせも届いています。

2023 年 6 月 12～13 日 領域会議＠東北大学p. 4

研究成果紹介：

プラスチック汚染に晒される海鳥
依田憲

名古屋大学大学院環境学研究科・教授
洋汚染に晒されている種や活動域、時期を特定する必要があります。
そこで本研究では、世界中の海鳥研究者が結集し（著者 200 名以上！）、77 種、7137 羽から得られた
バイオロギングデータと、海洋プラスチックの分布データを用いて、リスクマップを作成しました。これにより、海鳥類は地中海や北西太平洋などでプラスチッ
クリスクが高いことがわかりました。また、いくつかの絶滅の危機に瀕している種が高いリスクに晒されていることもわかりました。今後は、この結果を用いて、
図 1 本論文にも参加した種、オオミズナギドリ（撮影：後藤佑介准教授・名古屋大学）
我々はバイオロギングを使って海洋の鳥類や哺乳類の移動データを取得し、解析しています。これらの動物は、残留性有機汚染物質（POPs）を高い濃度で蓄積していたり、マイクロプラスチックを飲み込んだりと、人為起源の海洋汚染の影響を様々な形で受けてい国際的な協力を行いながら保全活動を行う必要があります。
このように、野生動物の移動データやその解析は、保全のために欠かせないものになっています。生物多様性の観点から特に重要な海域を生態学的・生物学的重要海域として特定する試みも進んでおり、本領域の研究活動で得られた移動データも貢献しています。

ます。海洋動物の保護のためには、生理学・病理学的研究も重要ですが、どの地区の動物が海洋汚染の影響を特に受けているのか、行動的な研究も重要です。特
に海鳥類は絶滅の危機に瀕している種も多いため、海p. 5

図 2 海鳥から得られた位置データと、海洋プラスチ
ックの分布を用いて得られたリスクマップ。色の濃い
地点ほど、海鳥たちがプラスチック被害に合う可能性が高い。Clark et al. (2023)を一部改変。

論文情報
B. L. Clark*, A. P. B. Carneiro*, E. J. Pearmain*, M.M. Rouyer, T. A. Clay, W. Cowger, R. A. Phillips, A.
Manica, C. Hazin, M. Eriksen, J. González-Solís, J.
Adams, Y. V. Albores-Barajas, J. Alfaro-Shigueto, M.
S. Alho, D. T. Araujo, J. M. Arcos, J. P. Y. Arnould,
N. J. P. Barbosa, C. Barbraud, A. M. Beard, J. Beck,
E. A. Bell, D. G. Bennet, M. Berlincourt, M. Biscoito,
O. K. Bjørnstad, M. Bolton, K. A. Booth Jones, J. J.
Borg, K. Bourgeois, V. Bretagnolle, J. Bried, J. V.
Briskie, M. de L. Brooke, K. C. Brownlie, L. Bugoni,
L. Calabrese, L. Campioni, M. J. Carey, R. D. Carle,
N. Carlile, A. R. Carreiro, P. Catry, T. Catry, J. G.
Cecere, F. R. Ceia, Y. Cherel, C.-Y. Choi, M.
Cianchetti-Benedetti, R. H. Clarke, J. B. Cleeland, V.
Colodro, B. C. Congdon, J. Danielsen, F. De Pascalis,
Z. Deakin, N. Dehnhard, G. Dell'Omo, K. Delord, S.
Descamps, B. J. Dilley, H. A. Dinis, J. Dubos, B. J.
Dunphy, L. M. Emmerson, A. I. Fagundes, A. L.
Fayet, J. J. Felis, J. H. Fischer, A. N. D. Freeman, A.
Fromant, G. Gaibani, D. García, C. Gjerdrum, I. Soeli

Gonçalves Correia Gomes, M. G. Forero, J. P.
Granadeiro, W. J. Grecian, D. Grémillet, T. Guilford,
G. T. Hallgrimsson, L. R. Halpin, E. S. Hansen, A.
Hedd, M. Helberg, H. H. Helgason, L. M. Henry,
Hannah F. R. Hereward, M. Hernandez-Montero, M.
A. Hindell, P. J. Hodum, S. Imperio, A. Jaeger, M.
Jessopp, P. G. R. Jodice, C. G. Jones, C. W. Jones,
J. E. Jónsson, A. Kane, S. Kapelj, Y. Kim, H. Kirk, Y.
Kolbeinsson, P. L. Kraemer, L. Krüger, P. Lago, T. J.
Landers, J. L. Lavers, M. Le Corre, A. Leal, M.
Louzao, J. Madeiros, M. Magalhães, M. L. Mallory, J.
F. Masello, B. Massa, S. Matsumoto, F. McDuie, L.
McFarlane Tranquilla, F. Medrano, B. J. Metzger, T.
Militão, W. A. Montevecchi, R. C. Montone, L.
Navarro-Herrero, V. C. Neves, D. G. Nicholls, M. A.
C. Nicoll, K. Norris, S. Oppel, D. Oro, E. Owen, O.
Padget, V. H. Paiva, D. Pala, J. M. Pereira, C. Péron,M. V. Petry, A. de Pina, A. T. Moreira Pina, P. Pinet,
P. A. Pistorius, I. L. Pollet, B. J. Porter, T. A. Poupart,C. D. L. Powell, C. B. Proaño, J. Pujol-Casado, P.
Quillfeldt, J. L. Quinn, A. F. Raine, H. Raine, I.
Ramírez, J. A. Ramos, R. Ramos, A. Ravache, M. J.
Rayner, T. A. Reid, G. J. Robertson, G. J. Rocamora,
D. P. Rollinson, R. A. Ronconi, A. Rotger, D. Rubolini,
K. Ruhomaun, A. Ruiz, J. C. Russell, P. G. Ryan, S.
Sarah, A. Sanz-Aguilar, M. Sardà-Serra, Y. G. Satgé,K. Sato, W. C. Schäfer, S. Schoombie, S. A. Shaffer,
N. Shah, A. Shoji, D. Shutler, I. A. Sigurðsson, M. C.
Silva, A. E. Small, C. Soldatini, H. Strøm, C. A.
Surman, A. Takahashi, V. R. V. Tatayah, G. A.
Taylor, R. J. Thomas, D. R. Thompson, P. M.
Thompson, T. L. Thórarinsson, D. Vicente-Sastre, E.
Vidal, E. D. Wakefield, S. M. Waugh, H.
Weimerskirch, H. U. Wittmer, T. Yamamoto, K.
Yoda, C. B. Zavalaga, F. J. Zino, M. P. Dias
Global assessment of marine plastic exposure risk
for oceanic birds, Nature Communications 14, 3665
(2023)

p. 6

研究成果紹介：

コオロギは運動中に襲われると一時停止する～運動している時の方が敏感なのか？～⼩川宏⼈

北海道⼤学⼤学院理学研究院⽣物科学部⾨・教授
運動状態によるコオロギの気流逃避⾏動の違い
静⽌しているコオロギを短い気流で刺激するとすぐに刺激の反対⽅向へ逃げるが（左）、歩⾏中に刺激すると必ず⼀時停⽌
してから逃げる（右）。

概要
動物はたとえ同じ刺激を受け取っても、その時の外部環境だけではなく、動機の強さや⽣体リズムなどの内部状態によっても起こす⾏動を変化させます。中でも運動中かどうかは、動物の⾏動に⼤きく影響します。
例えばヒトの場合、ランニング中は認知課題の成績が悪くなるなどの影響があることが報告されています。
しかし⾃由に運動している動物に全く同じ刺激を繰り返し与えることは難しいため、運動状態の⾏動への影
響を詳細に調べることはできませんでした。

私たちは共同開発したサーボ型球形トレッドミル装置を⽤いて、⾃由に歩⾏しているコオロギに⽅向や強さを精密に制御した短い気流刺激を与え、それによって⽣じる逃避⾏動を調べました。実験の結果、コオロ
ギは⾃発的に歩⾏している最中に刺激を受けると、ほとんどの場合すぐに⼀時停⽌し、その後、逃避⾏動を起こしました。しかも、静⽌中には何も反応しない様なごく弱い気流刺激に対しても停⽌し、さらに静⽌中より⾼い確率で逃避反応を⽰すことが分かりました。
⼀時停⽌する分、逃避反応を開始するまでに時間がかかりますが、刺激に対する感受性を⾼めることでその遅れを補償している可能性があります。また、運動中

p. 7

の逃避反応における逃げる距離や速度は静⽌時と変わは、動物に与える脅威刺激の強さや⽅向などを正確にらないものの、逃げる⽅向が静⽌時に⽐べて不正確に制御して与える必要がありますが、⾃由に運動していなっていました。

る動物に対してこのような刺激を与えることは困難で以上の結果から、コオロギの逃避⾏動は運動状態にした。

よって変化することがわかりました。運動中に⾒られ私たちは共同開発したサーボ型球形トレッドミル装る⼀時停⽌反応は、他の動物で報告されている「凍り置（通称「無限平⾯装置」、図 1）を⽤いて、この問付き反応（Freezing response）」と同じ意味を持つ

題を解決しました。この装置では、発泡スチロールボのかもしれません。

ールの上に昆⾍などの⼩動物を置き、動物の画像を⾼研究背景

速ビデオカメラでとらえながら、常に画⾯の同じ位置
で任意の⽅向に向いてとどまるように、ボールをモー動物にとって、刺激を受け取ったときに⾃分が運動

ターで回転させます。そのため、動物の動きを全く制しているか静⽌しているかは、その刺激に対する反応

限することなく、運動中でも同じ刺激を繰り返して与に⼤きな、かつ複雑な影響を与えます。刺激の知覚⾃えることができます。私たちは、この装置を使ってコ体も運動中に制限されたり、抑えられたり、逆に⾼め

オロギの気流誘導性逃避⾏動への運動状態の影響を調られたりします。このような運動状態による知覚の変べました。コオロギは腹部後端に尾葉と呼ばれる機械化は、覚醒の度合いや注意によって解釈されることも感覚器官を持ち、短い気流刺激に対して刺激源からすあります。ヒトも含めて多くの動物において、特に学

ばやく遠ざかる逃避⾏動を⽰します。そこで、無限平

習課題に対する運動状態の影響が調べられてきました

⾯装置のトレッドミルの上で歩⾏中または静⽌中のコが、学習課題では知覚能⼒だけでなく、認知過程や学

オロギに様々な強さの気流刺激を異なる⽅向から与え、習能⼒への影響も考慮しなければならないため、運動

刺激と同時にトレッドミルを停⽌させて、刺激に伴う状態による⾏動変化をもたらす神経メカニズムを明ら

逃避⾏動を⾼速ビデオカメラで撮影しました。

かにすることが困難でした。

⾼速ビデオ
カメラ

そこで私たちは、動物の⾏動に対する運動状態の影

パソコン
マイコン

響をより厳密に評価するために、⽣得的な⾏動の⼀つである逃避⾏動を⽤いることにしました。

研究⽅法

インジェクタノズル

モーター

シングルボード
コンピュータ

捕⾷者に襲われたときのような脅威を⽰す刺激に対する逃避⾏動は、どのくらい素早く⾏動を起こせるか、どのくらい速く遠くへ逃げられるか、どのくらい正確な向きへ逃げられるか、を指標として評価することができます。しかし、それらを定量的に評価するためにモーター
コントローラ光学マウス

図 1 無限平⾯装置の模式図

p. ８

かるため、刺激開始から逃避をはじめるまでにかかる

静⽌中に気流刺激を与えた場合には、コオロギは刺激開始から 0.1 秒以内に⾛るかジャンプして刺激の反対側へ逃避します。⼀⽅、歩⾏中に刺激した場合は、ほとんどの場合いったん歩⾏を停⽌して、その後逃避する⾏動を⽰しました。静⽌中も運動中も刺激が強くなるほど逃避⾏動を起こす確率が⾼くなっていきましたが、運動中は静⽌中では反応しないような弱い気流
刺激に対しても、逃避⾏動を⽰しました（図 2A）。
したがって、運動中は静⽌時よりも気流刺激に対する感受性が⾼くなっていると考えられます。
また、歩⾏を停⽌する反応は、実験で⽤いた最も弱い刺激に対してでさえ、ほぼ 100％の確率で⽣じた(図 2B)ことから、静⽌中・運動中に関わらず、コオロ
ギが弱い気流刺激に対して逃避⾏動を起こさないのは

時間は⻑くなりました(図 3A)。しかし、逃避運動における最⼤速度や移動距離には、運動状態による違いは⾒られませんでした(図 3B, C)。すなわち、運動中に起こした逃避⾏動であっても、その運動パフォーマ
ンスは静⽌時のものと変わらないことが分かりました。
コオロギは、気流刺激を受けると刺激のやってきた
⽅向の反対側に逃げます。これは捕⾷者などの脅威からできるだけ距離を取ろうとしている⾏動だと考えられます。そこで、刺激に対してどのくらい正確に移動できているかを、刺激の正反対の⽅向と実際に逃げた⽅向の⾓度差の値で評価しました。その結果、静⽌時に⽐べて運動中の⽅が⾓度差は⼤きく、逃げる⽅向の制御が不正確になっていました(図 3D)。

A

刺激を検出できないからではなく、あえて動かないと⽅、逃避⾏動のうちジャンプした割合は、運動状態に関わらず刺激が強くなるほど⼤きくなりましたが、静

静⽌時
運動中

0.5

反応潜時 (s)いう「凍結反応」を⽰している可能性があります。⼀

B

反応潜時
0.4
0.3
0.2
0.1

最⼤速度 (m/s)

研究成果

0

⽌時と運動中でその割合は変わりませんでした。

0.35

0.54

0.67

最⼤速度
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0

1.00

0.35 0.54 0.67 1.00

刺激速度 (m/s)

停⽌反応確率

0.8
0.6
0.4
0.2

0.8
0.6
0.4
0.2
0

0
0.35 0.54 0.67

刺激速度 (m/s)

1.00

0.35 0.54 0.67

1.00

刺激速度 (m/s)

図２ 静⽌時と運動中の気流刺激に対する逃避⾏動（A）と停⽌反応（B）の反応確率 運動中の⽅が逃避反応確率は⾼く、停⽌反応確率は 100％近いことが分かる。
次に逃避運動を起こすまでの時間を⽐較したところ、運動中の逃避⾏動では、⼀時停⽌する分だけ時間がか

移動距離

移動⽅向と刺激⽅向の⾓度差

D
180

300
250
200
150
100
50
0

⾓度差 (º)1.0

1.0

逃避反応確率

C

B

静⽌時
運動中

移動距離 (mm)A

刺激速度 (m/s)

120
60
0

0.35 0.54 0.67 1.00

0.35 0.54 0.67 1.00

刺激速度 (m/s)

刺激速度 (m/s)

図 3 静⽌時と運動中の逃避⾏動における反応潜時（A）、最⼤速度（B）、移動距離（C）、及び移動
⽅向と刺激の反対⽅向との⾓度差（D） 運動中は反応潜時が⻑く、移動⽅向のズレが⼤きくなった。
運動中のコオロギは、なぜ逃避するのが遅れるのにも関わらず、⼀時停⽌するのでしょうか。もしかした

p. ９

ら、例えば、そのまま逃避する場合よりも⼀時停⽌した⽅が、より速く、遠くへ、正確に刺激の反対⽅向に逃げられるのかもしれません。気流刺激が強くなると、コオロギが⼀時停⽌せずにそのまま逃避⾏動を⽰す場
合も⾒られるようになります。そこで、⼀時停⽌する
反応がそれに続く逃避反応にどのような影響を及ぼすのかを調べるため、⼀時停⽌した場合の逃避⾏動とそのまま逃避した場合で、最⼤速度や距離、移動⽅向を⽐較しました。しかし、予想に反して、逃避⾏動の最⼤速度、移動距離、刺激の反対⽅向と移動⽅向の⾓度
差のいずれも、⼀時停⽌しているかどうかで差は⾒られませんでした。したがって、⼀時停⽌はそれに続く逃避⾏動のパフォーマンスを上げるためのものではないことが分かりました。
以上の結果から、コオロギの逃避⾏動は受け取った
刺激や外部環境だけでなく、刺激を受けたときの⾃分⾃⾝の運動状態によって変化することが分かりました。
⼀般に動物は、運動中は静⽌しているときに⽐べて捕⾷者に⾒つかりやすくなります。そこでコオロギは、運動中に脅威刺激を受けると、まず⼀時停⽌して捕⾷者の⽬を逃れようとしているのかもしれません。このような反応は「凍り付き反応（Freezing response）」と呼ばれ、他の動物でも報告されています。研究グル
ープは、コオロギも「凍り付き反応」を捕⾷者に対する⾏動戦略の⼀つとして採⽤している可能性を初めて⽰しました。

今後への期待これまで神経系に対する運動状態の影響についての多くの研究は、⾃分⾃⾝の運動によって⽣じた刺激と外部環境がもたらす刺激をいかに区別するか、という視点で⾏われてきました。⼀般に、動物は運動するとその運動指令の内容が感覚系にも送られて、⾃分⾃⾝の運動による刺激をキャンセルするメカニズムを持っています。⼀⽅で、実際に起こした⾏動に対する運動状態の影響は複雑で多岐にわたるため、その原因となっている神経メカニズムを解明することが困難でした。
コオロギの気流逃避⾏動は⽣得的であり、特に気流刺激を検出するための感覚器官や神経経路についてはよ
く分かっています。
現在、私たちは、運動中のコオロギから気流感覚処
理経路の神経活動を計測し、気流刺激に対する神経応
答が運動中と静⽌中でどのように異なるのか、異なる
場合にはその原因は何か、を明らかにしようとしています。このような神経⽣理学的な研究を進めることによって、運動状態が⾏動を変化させる神経メカニズムを明らかにできるかもしれません。

論⽂情報
Kiuchi, K., Shidara, H., Iwatani, Y., Ogawa, H.
(2023) Motor state changes escape behavior ofcrickets. iScience 26, 107345.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107345

p. １０若手向け企画報告：

勉強会(4/21)に参加しました
岡村 太路
名古屋大学環境学研究科 地球環境科学専攻・D1
2023 年 4 月 21 日に 2023 年度第 1 回勉強会がオンであると感じました。そして、プロジェクトの名の通ラインにて開催されました。簡単に報告させていただ

り、”階層的”であることを勝手ながら認識しました。

きます。

多くの演題の中で、案内するロボットの研究は私に

この勉強会では、本学術変革領域研究に携わる各大とって非常に興味深かったです。実際に検証してみた学研究室での卒業研究・修士研究および新しく研究員

ところ、児童からの予期せぬ妨害(？)により案内を停に着任された方の実施研究について、それぞれ 5 分程

止してしまう結果は、極端かもしれませんが動物の自度でフラッシュトークを行ないました。10 の大学と 2

由すぎる振る舞いとロジカルなデータ世界の衝突の一つの研究施設から合計 19 の研究発表がありました。

端のように感じました。

私にとっては初めての変革領域研究の勉強会でした

今回の勉強会は、多彩な研究プロジェクトを前にしが、トップバッターとして、現在取り組んでいるイルて、新参者である私の研究の階層、立ち位置を考える

カ・クジラの姿勢制御に関する研究について紹介させ良い機会にさせていただきました。今後、本研究プロていただきました。５分という短い時間にもりもりにジェクトに携わっている多くの研究者とより一層の議

内容を詰めさせていただいたのですが、質問などで多論をさせていただき、自分の研究分野、階層を模索しくの研究者に興味を持ってもらえて嬉しいです。何かていきたいです。

ありましたらぜひご連絡を頂ければ幸いです。
発表後一息つく間もなく、次々に展開される演者の研究は、実践的かつ多彩で非常に刺激的でした。研究
対象の分類群は、ショウジョウバエ、スナメリ、ニホ
ンザル、ヒト、ロボット(？)と幅広く、その着目点は遺伝子、神経から生態系サービス、研究手法は観察、シミュレーション、実作での検証などと非常に横断的

p. 11

若手向け企画報告：

勉強会(5/19)に参加しました長谷川勘太

同志社大学・生命医科学研究科・M2
2023 年 5 月 19 日、学術領域変革(A) 「階層的生竹内孝先生からは，歩行者の周辺認識パターンをデ物ナビ学」の領域勉強会が開催されました。この勉強ータ駆動型学習の視点からのお話をしていただきまし会では「ヒト以外の動物の群れから歩行者集団、

た．歩行者の認識パターンを明らかにするためのアプ

Human flocking へ」に関して、京都工芸繊維大学

ローチとして、グラフニューラルネットワークを利用の村上 久先生と、「同変性を備えた仮説・データ融しています。しかし、既存のグラフネットワークは同合型の移動体の軌跡生成モデルの研究」に関して、京変ではないため、同変性を有したグラフネットワーク

都大学の竹内 孝先生がご登壇くださいましたので、を構築し、人間の移動予測問題のシミュレータを開発

報告いたします。

し検証されています。その結果、人間が同変に空間を村上久先生には、生物の群れ行動の内部構造とその認識し歩行するという仮説のもと、予測精度が向上

ダイナミズムについてお話しいただきました。ミナミ

し、同変性を用いたグラフニューラルネットワークがコメツキガニの群れ行動における渡河頻度と成功率の人の移動予測に有効であるそうです。

観察から、群れの規模が大きいほど成功率が高まるこ

今回の勉強会で特に興味深く感じたのは、「ミナミとを教えていただきました。この現象を、Vicsek・

コメツキガニ」の行動についてです。群れの行動によ

Void モデルに相互予期を組み込む新しいモデルを提って課題をクリアにするミナミコメツキガニの観察

案され、再現されていました。また、歩行者の集団行は、非常に魅力的でした。群れの行動から新たな発見

動の研究では、歩行者が他の事に注意を向けると、そが生まれる可能性を感じ、今後は自身も積極的に群れの歩行者だけでなく、その歩行者と交差する他の歩行の行動を観察していきたいと思います。

者の行動も影響を受けるそうです。この結果は、歩行者が互いに動きを予期し合うことが、集団全体の組織化を促進することを示しています。この研究は、群れ行動の理解に新たな視点を提供していただきました。

p. 12

若手向け企画報告：

勉強会(9/30)に参加しました志垣俊介

国立情報学研究所・情報学プリンシプル研究系・助教
2023 年 7 月 21 日、学術領域変革(A) 「階層的生物

AI 的機能を備えたデバイスについてもご紹介いただ

ナビ学」の領域勉強会がオンラインで開催されました。

きました。この装置は計算機が刺激のタイミングを計

この勉強会では、生物の行動を計測するためのハード算し、そのタイミングで動物に刺激を与えることで、ウェアに焦点が当てられました。今回は、東京大学

その時の行動と脳波を同時に計測できます。この装置

牧野泰才先生、大阪大学 前川 卓也先生、同志社大学

がさらに発展すれば、我々が予想しないような実験デ

飛龍 志津子先生、同志社大学 髙橋 晋先生の 4 人の先ータが計測できるようになると考えると非常に神経科生方がご講演してくださいました。

学・行動学に資するデバイスだと感じました。

牧野先生からは、超音波等の振動を生成するデバイ

高橋先生には、自動で迷路を作り出す実験系をご説スを用いることで「非接触で接触を生み出す技術」を明いただきました。以前より、マウスやラットの行動ご紹介いただきました。超音波をアレイ状に配置し、実験用に自動で走行する経路の一部を変更可能だった空間に伝播する振動を制御することで、場に存在する

ようですが、新たに導入する実験系では、直動アクチ

物体の位置を任意に制御することができます。この技

ュエータを用いて六角形型の物体を上下動させること術を応用することで、生物にとっての見えない壁を作によって空間を自在にデザインできることが魅力的でり出すことができるため、生物が行動決定の際にどのした。直動アクチュエータを空圧にすることで電気生程度の力覚情報を利用しているかを高精度に知ること

理応答を計測する際のノイズ対策を取られているとのができるようになると感じました。

ことで、空間依存的な行動変容の理解が益々進みそう

前川先生からは、加速度等のセンサ群を用いて動物でした。

の行動を自動的に認識して計測が行えるスマート計測

飛龍先生からは、飛行中のコウモリのソナーを直接デバイスについてご紹介いただきました。このデバイ計測するための超小型計測器のご紹介をしていただき

スを用いることで野生の鳥やウミガメ等の動物の普段ました。高精度な計測性能を担保しつつ、如何に軽量の行動を捉えることができるため、彼らの生態を理解

かつ小型化できるかが難題のようですが、ノウハウをするのに非常に有用です。加えて、電気刺激装置に丁寧にご紹介いただき、非常に参考になりました。

p. 13

生物実験を網羅的に実施したい場合や今まで取れな
かったデータを手に入れるためには、デバイス開発が必要不可欠です。また、生物が移動する空間を自由にデザインできるだけでなく、実験中に空間に介入できることで、環境への変化にどう対応もしくは適応するかが調べられるようになると考えると非常に活気的だと感じました。工学的ツールを用いて生物実験を実施する私にとって糧となる勉強会でした。

p. 14

領域イベント開催報告：
BIRD2023 およびOPENPACK CHALLENGE 2022
@PERCOM2023
前川 卓也
大阪大学大学院・情報科学研究科・准教授
2023 年 3 月 13 から 17 日まで、米国アトランタにUniversity of Georgia の Takao Sasaki 先生をキーて開催された、IEEE International Conference on

ノートスピーカーとしてお招きし、本領域の研究テーPervasive Computing and Communications(PerCom 2023)において、本領域が主催する国際ワ

マとも深い関係があるバイオロギングを用いた野生環

ークショップである 2nd International Workshop
on Behavior analysis and Recognition for

境での集団行動解析などに関する講演をいただきました。領域からの参加者はもちろん、領域外からのknowledge Discovery (BiRD 2023)を併設ワークシ

Computer science を専門とする参加者も Sasaki 先ョップとして開催しました。

生のトークに見入っており（図１）、質疑も大変盛り上がりました。また本領域からは名古屋大学の藤井先生に Special Talk として、領域の重要な成果である
集団行動における因果推論やインタラクション解析の研究を紹介していただきました。また藤井先生には、
オーガナイザの一人として本ワークショップの運営にもご尽力いただきました。
本ワークショップには領域内外から 7 件の論文投稿があり、そのうち 3 件が口頭発表として採択されました。さらに、後述するコンペの入賞者の発表も含
め、７件のポスター発表が行われました。情報と生態

図 1：Sasaki 先生によるキーノートの様子。30 名ほ

学を繋ぐ重要な取り組みを領域内外に発信することがどの方に参加いただけました

できたのではと思っています。なお、投稿および査読

p. 15

のプロセスで領域の先生方には大変お世話になりましム、106 名の登録があり、817 回の認識結果の提出がた。最後に Sasaki 先生にも協力をいただき、本ワーありました。そのうち上位５チームを表彰し（図クショップの発表の中から優秀論文賞と優秀発表賞と３）、それぞれの行動認識手法のプレゼンテーション

して、名古屋大学の山ノ内さんと同志社大学の源田さをポスター発表にて行ってもらいました。マルチモー

んを選定しました。受賞者の皆様おめでとうございまダルデータを高度に組み合わせた興味深い手法などがした。

用いられており、本コンペティションが行動認識研究に果たした役割は大きいものと考えられます。コンペ
ティションの詳細は下記 URL を参照下さい。
https://open-pack.github.io/challenge2022/
ワークショップ終了後は、市内のピザ店にて懇親会を行い、キーノートスピーカーの Sasaki 先生のホー
ムタウンのビールなどを味わいつつ、異分野の相互交
図２：ワークショップでの集合写真

さらに、本領域および株式会社東芝の支援を受け、流を図りました。今後もこのような国際的な成果発表の場を積極的に設けていければと思います。

行われたデータ解析コンペである OpenPack
Challenge 2022 の表彰式および上位入賞者のプレゼンテーションも BiRD ワークショップの中で行われました。OpenPack Challenge は、梱包作業の大規模
データセットである OpenPack データセットを用いた作業行動認識のコンペティションです。与えられた
学習用データを用いて行動認識モデルを学習し、テス
トデータの正解率で順位を競いました。
テストデータの認識結果の提出は 2022 年 10 月から始まり、締切である 2023 年 1 月までに 33 チー

図４：市内のピザ店での懇親会の様子

図３：OpenPack Challenge2022 表彰式の様子。５名の入賞者と運営に携わった阪大・吉村君（左）p. 16

領域イベント参加報告：

国際ワークショップ（BIRD2023）に参加しました源田 祥子
同志社大学・生命医科学研究科・M2
2023 年 3 月 13 日、国際ワークショップ 「Behavior
analysis

andRecognitionforknowledge

Discovery 」がアメリカ・アトランタにて開催されました。私は「模倣学習を用いた障害物環境下におけるコウモリの飛行経路のモデル化」について、ポスター発表を行い、有難くも Best Presentation Award を受賞しました。今回は学会参加の感想とアトランタでの思い出を述べたいと思います。
私は今まで学会の参加や発表をしたことがなく、初めての学会がアメリカでの国際学会ということで楽し
み半分、不安半分でした。しかし、藤井先生や前川先
生らのおかげもあり、ナーバスな気持ちが収まり、日本を出発しました。発表では、最初はなかなかコミュ
ニケーションを取ることができませんでしたが、拙い

ウモリ”というインパクトは大きく、コウモリの説明をするだけでユニークだね、奥深いねと大盛り上がりです。私たちが当たり前だと思っていることでも、コウモリを知らない人から見れば不思議であり、そうい
うところに研究を進めるヒントが隠れているかもしれないなと感じました。
さて、アトランタといえばコカ・コーラ博物館、ジョージア水族館、ストーン・マウンテン・パー
ク・・・ということで、学会で色々なことを学びながらも、今でもたまに恋しくなるほど、アメリカ・アト
ランタを楽しみました。
そして最後になりましたが、このような貴重な機会を頂きありがとうございました！

中学生レベルの英語しかできないけれど伝えることが一番！と自分を励ましていました。「次の人にはここの言い方を変えて説明しよう！」と自分ができる精一杯を重ねるうちに、英語で話すことが楽しくなっていました。また、様々な分野の研究者とする会話は刺激的なものが多く、出会いの大切さを実感すると同時に、自分の研究を大切にしようと思いました。やはり“コストーン・マウンテン・パークでの写真。快晴の中、一枚岩の頂上はとても気持ちが良かったです。

p. 17

領域イベント参加報告：

領域会議(6/12,13)に参加しました
D5 松原 伸明
神戸大学 理学研究科 生物学専攻
2023 年 6 月 12,13 日に仙台で開催された「階層的決定するχログボットといった技術です。特にχログ

生物ナビ学」領域会議に参加させていただきました。

ボットは研究者が決定する介入内容をデータドリブン

2 日間に渡る会議の中で非常に多岐にわたるテーマのに AI に決定させるという部分が非常に面白く、実験発表がありましたので今回は特定の研究内容というよ部分を自動化するという手法が進展していくことで、りは全体を通しての所感を述べさせていただきます。

これからの研究の有り方が変化していく可能性を感じ

会議を通じて私が強く感じたのは今研究領域における研究内容の深さです。私は階層的ナビ学の前身となます。
一方で、機械学習も現時点では万能ではありません。

る「生物ナビゲーションのシステム科学」の会議等に

例えばディープラーニングは構造上ブラックボックスも参加させていただいておりましたが、その頃と比較化しやすく、生物を模倣できる推定モデルができたとしてもナビゲーションに対する解像度が着実に上がっ

してもそれの内包する処理の理解が難しいという問題てきている感覚があります。実世界でのフィジカルながあります。技術的な実現可能性とそれをどの部分にデータ収集技術、得られたデータのサイバー空間上の活用するのか、生物学的にどう解釈するべきかなどを処理技術の両方がともに発展することで、現実世界と吟味する必要があり、その点で本研究領域は生物・いう複雑な環境における生物の移動を理解するという

工・情報学の連携により技術の活用がしやすい土壌に非常に難しい問題に一歩ずつ近づいてきていると思いなっていると感じます。

ます。

本領域会議は新型コロナウイルスの影響もあり、初

また、個人的には昨今飛躍的に進歩しているディーめての対面での領域会議ということでしたが、ポスタ

プラーニング等の機械学習を用いた手法が目を惹きまー発表では非常に密な意見交換を行うことができましした。具体的には異常検知を用いたロガーの適切な記た。私はコオロギの偏光ナビゲーション行動というマ

録タイミングの調整やノイズのある記録映像からの画

イナーなテーマでの発表となりましたが、逆に生態学

像認識、そして計測中のデータから適切な介入方策をなど別の研究分野ならではの視点でコメントや質問を

p. 18

いただくことが多くこれからの実験方針に有益な意見交換ができたと思います。今後もこのような対面の会
議および若手合宿等を通じて階層的ナビゲーションの研究が深まっていくことを願います。

p. 19

国際研究活動報告：

国際哺乳類学会(IMC-13)
への参加報告村山 夏紀
三重大学大学院 生物資源学研究科 M2
私は、日本沿岸を大規模に回遊する小型鯨類のカマイルカが、どのような群れで生活していて、どうやって移動をしているのかに興味をもっています。現在は青森県の陸奥湾に来遊するカマイルカを対象に、いつ・どんな個体が来遊しているのか、どのような群れを構成しているのかを明らかにするため、乗船調査で背ビレの写真を撮影したり、ドローンを用いて上空からカマイルカを観察したりするなど、試行錯誤しなが私は「Group definition of Pacific white-sided
dolphins (Lagenorhynchus obliquidens) using
time lags of photographs」という題でポスター発表を行いました。詳細な説明は省略しますが、乗船調査において取得したイルカの画像の撮影時刻の間隔に注目して解析を行い、410 秒以上撮影時間に間隔があいた場合に前後の個体を別の群れの個体と定義する、というものです。

ら研究を行っています。中でも、水中で生活し、個体同士の距離の変化が大きいカマイルカという種において、どのように「群れ」を定義するのかは研究の上で重要な課題点です。
今回は、研究を行う上で重要な要素となる「群れ」の定義について検討し、考えた方法について国際学会
でのポスター発表を行いましたので、報告いたします。
参加したのは 13th International Mammalogical
Congress という、アメリカやヨーロッパ、アフリカなど世界各地から哺乳類研究者が集まる学会です。ア
メリカのアラスカ州アンカレジで、7 月 14 日から 20日の期間で開催されました。

ポスターセッションの会場（左）とポスター発表の様子（右）。

学会 3 日目に行われたポスターセッションでは、
小型哺乳類の生息地変化について研究している方や、バイソンの離合集散社会について研究している方な
ど、さまざまな分野の方にポスター発表を聞いていた
だき、お話する機会がありました。群れを分けるために用いた解析方法に興味を持っていただくことが多く、研究の今後の展望についても少しディスカッショ

p. 20

ンすることができました。また、現時点では解析を行ていることを幸せに感じました。自身の研究について

うための人為的な定義になっている点に対し、そのよの議論ができただけでなく、哺乳類についての様々なうに分けた「群れ」がどのような意味をもつのかとい研究発表を聞いて興味や知識を広げることができ、とう点や、撮影方法などについても意見を頂くことがでても有意義な時間でした。これからもいろいろな学会きたので、今後の研究に活かしていきたいと思っていに参加して、さまざまな人と議論や交流をしていけるます。

よう頑張りたいと思い、今後のモチベーションに繋が5 日目には、有蹄類の移動と社会に関するシンポジ

りました。

ウムが行われたため、聴講してきました。シンポジウ

余談になりますが、学会後には、トレイルを歩いてムではまず最新の移動についての研究が紹介され、そ野生動物を探したり、海洋動物のウォッチングツアーの後、バイソンやシカなどを対象とした研究発表が 5に参加したり、現地の博物館に行ったりとアラスカを題行われました。陸上動物を対象にしており、自身の満喫することもできました。どこも雄大な自然に囲ま研究対象と取得できるデータに違いはあるものの、現れていて、街を歩くとたくさんの綿毛が舞っていた

在どのような研究が行われているのか、移動に対してり、空気のにおいも日本と違っていたりと、全ての景

どのようなアプローチがあるのかを知ることができた

色が新鮮でした。海洋動物のウォッチングツアーでのはとても勉強になりました。発表されていた研究では、シャチやザトウクジラのバブルネットフィーディ

は、GPS の装着による正確な位置情報の取得が基本

ングなどを観察できました。日本ではなかなか観察すとなっていましたが、遊泳する野生の小型鯨類へのロる機会のないものを見ることができ、一生忘れられなガーの応用は難しく現時点であまり現実的ではないのい体験になりました。

で、ドローンなど他のアプローチ方法を考えていくことが重要であると感じました。シンポジウムに参加したことで、同じように動物の移動について興味を持っている人がたくさんいて、多様な研究が行われていることを知ることができ、視野が広がりました。まだまだ知らないことがたくさんあると改めて実感したので今後しっかりと勉強していきたいです。
初の海外、初の国際学会参加で緊張もあり、いくつかハプニングもありました。また、英語力の不足や、準備不足など、自身の未熟さを感じ、反省することも多かったので、この経験を次に活かしていきたいと思います。学会の雰囲気は、参加者同士の交流が活発
で、お酒を飲んだり、ご飯を食べたりしながら、さま
ざまな年代や大学の研究者が楽しそうに議論をしている様子がとても魅力的だったので、同じ場に参加でき滞在していたアラスカ大学の寮の庭で観察したムースの親仔（左）とキーナイフィヨルド国立公園で撮影したザトウクジラのバブルネット
フィーディングの様子（右）。

今後は学会で発表した「群れ」の定義を再度検討しながら、まずは群れの構成や時期ごとの特徴を明らかにすることを目標に修士研究を進めていきます。まだ手探りの部分も多いのですが、ドローンのデータなどもうまく活かしていきながらカマイルカの群れや移動についての理解を深めていけるよう精進します。

p. 21

今回の渡航に際し、階層的階層ナビ学からご支援をいただきました。このような貴重な機会をいただけた
ことに、この場をお借りして感謝申し上げます。ありがとうございました。

p. 22

弟子入り体験記：
A01 公募班 (田中)から A02 橋本班へ
山ノ内
名古屋大学・理学研究科
このたび、学術変革領域研究「階層的生物ナビ学」の助成をいただき、2023 年 8 月 2 日~9 日に私たちの

理学専攻

勇斗

生命理学領域・M2

かなことも質問させていただき、想定してた以上の進捗と、多くの技術を学ぶことができました。

研究室（公募班田中）から私と田中助教の 2 人で、システムの実装では、機械学習の基本原理やトラッ

東北大学大学院情報科学研究科の橋本浩一教授の研究

キング手法、画像処理技術などの基礎と、装置開発の室に伺いました。これまで私たちは物体認識アルゴリ

ための環境構築まで教えていただきました。今後の研ズムを使ったリアルタイム動物行動解析ツールを作成

究の発展に役立てられる、大きな糧となる技術を習得してきました。このシステムでは、複数個体が存在すできたと感じています。今後は、作成したシステムをる環境下でも高精度に、個体ごとの行動を認識するこ

元に自身の実験系へ適応することで、ショウジョウバとができました。しかし、行動認識を行った後にどのエにおける個体選択的な光刺激の実験を実現させ、動ように個体選択的に介入操作を行うのかが課題となっ物がいかにして群れを形成し、維持されるのか、そのていました。そこで今回は、プロジェクターを光源と神経メカニズムの解明を目指します。

し、物体認識をもとに個体選択的に光照射や映像パタ

改めまして、橋本先生・千葉先生には大変お世話にーンのフィードバックを行うシステムを考案し、そのなりました。この場を借りて、感謝を申しあげます。

基礎技術であるカメラープロジェクター制御を学ぶた

ありがとうございました。そしてこれからもよろしく

め、対面での弟子入りさせていただきました。

お願いいたします。

7 日間のお時間を割いていただき、橋本先生や千葉先生にカメラープロジェクターシステムの原理やプロ
グラムコードの説明を一から教わり、応用方法まで習得することができました。対面であったからこそ、細図 1 (左) 作成したシステムが動作している様子(右) 滞在期間中に行われていた仙台七夕まつり

p. 23

階層的生物ナビ学
学術変革領域研究（A）「サイバー・フィジカル空間を融合した階層的生物ナビゲーション」ニュースレター
Vol. 4（2023 年 9 月発行）
＜領域代表＞

橋本浩一

東北大学大学院 情報科学研究科＜編集／装丁＞西森拓

明治大学 先端数理科学インスティテュート

飛龍志津子

同志社大学 生命医科学部

領域事務局：〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6-6-01
東北大学 大学院情報科学研究科
Tel: 022-795-7018

Email: contact@bio-navigation.jp

領域ホームページ：https://bio-navigation.jp