コオロギの「動く」「食べる」「眠る」の同時解析システムを構築

片岡先生

深層学習により昆虫の秘められた日常を解き明かす

2024年4月23日

早稲田大学

東京農工大学　

本リリースの詳細は、早稲田大学公式WEBサイトをご覧ください⇒

【発表のポイント】

深層学習をベースとしたソフトウェア「DeepLabCut」(*1) を　使用し、コオロギの移動運動、摂食、睡眠様状態を　自動判別・定量化するシステムを構築。

人間のバイアスなしでコオロギの行動と姿勢を分析し、　日周リズム(*2) や体内時計の研究に貢献。

睡眠様状態(*3) を姿勢に注目して評価し、従来の　不動時間に基づくパラメータより精度の高いデータを提供。

 

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202404239885-O2-1wz9873Q】

図．「DeepLabCut」を用いたコオロギの体部位の自動ラベリングによる、複数の行動や姿勢の情報の取得。姿勢の情報については、後脚の角度と移動運動・睡眠様状態が相関することが示された。

 

早稲田大学総合研究機構の片岡孝介主任研究員、同大理工学術院の朝日透教授、および同大大学院先進理工学研究科（一貫制博士課程）の早川翔大の研究グループは、国立大学法人東京農工大学大学院農学研究院の鈴木丈詞教授の研究グループと共同で、昆虫の秘められた日常を解き明かすことを目的とし、従来の昆虫の日周リズム研究で不足していた姿勢や位置情報から行動を解析することに挑戦しました。

深層学習をベースとしたソフトウェアの「DeepLabCut」を活用することで、日周リズム研究でよく使用されるコオロギにおいて、移動運動の他、摂食や睡眠様状態など、複数の行動を個別にかつ同時に定量化するシステムを構築することに成功しました。このシステムにより、昆虫の複数の行動を観察者のバイアスなしで評価することが可能となり、各行動の関係性など日周リズム研究の新展開が期待できます。

本研究成果は、英国のThe Company of Biologists 社発行の科学ジャーナル『Biology Open』誌に、2024年4月23日（火）9:00 （現地時間BST）にオンラインで掲載されました。（論文名：DeepLabCut-based daily behaviouraland posture analysis in a cricket）。

【用語解説】

※1　DeepLabCut