物理エソロジー研究室
- 研究テーマ
- アメーバからヒトにいたる生命知の基本アルゴリズムの探求／アメーバ運動と繊毛運動の力学機構の研究／生体運動に関わるアクティブソフトマターの研究
- 研究キーワード
繊毛虫、アメーバ、粘菌、原生生物、線虫、ライブセルイメージング、フィールドワーク、進化生態学、バイオメカニクス、ロコモーション、記憶・学習、数理モデル、計算機シミュレーション、非線形動力学、アクティブソフトマター、BZ 反応、パターン形成、スケーリング、代謝反応ネットワーク
スタッフ
研究・教育内容
研究内容：柔らかくて大変形する物質を扱うソフトマター物理学は、生命科学においても有用なツールである。細胞や組織、個体の運動・変形・成長は、力学の視点からの理解が不可欠になりつつある。このような考えに立ち、種々生命システムにおける機能的挙動の発現機構を調べている。具体的な研究項目は以下の通りである。
（１）粘菌、アメーバや繊毛虫などの原生生物の動物行動学
（２）アメーバ運動と繊毛運動の制御に関する細胞生物物理学的研究
（３）収縮性タンパク質の集団挙動における力学・レオロジー解析
（４）線虫の行動学とバイオメカニクス
（５）カタツムリやミミズなどにみられる蠕動的這行運動の力学機構
（６）草本樹木や骨等の生体構造物の力学的機能性の研究
（７）動物の発生過程における力学モデル
（８）生体システムの循環系輸送ネットワークの研究
（９）ジオラマ行動力学の研究（ https://diorama-ethology.jp/）
物理エソロジー研究室（pdf）
担当学部・大学院
- 学部担当:
理学部，生物科学科（高分子機能学），協力講座 - 大学院担当:
大学院生命科学院，ソフトマター専攻，ソフトマター生体物理学
お問合せ
- 研究室所在地
- 〒001-0020
札幌市北区北20条西10丁目
北海道大学電子科学研究所 2-107 - 電話番号
- 011-706-9439
- Fax番号
- 011-706-9429
- nakagaki*es.hokudai.ac.jp（*を半角@に変えて入力ください）
代表的な研究業績
A. Taniguchi†, Y. Nishigami†, H. Kajiura-Kobayashi, D. Takao, D. Tamaoki, T. Nakagaki, S. Nonaka, S. Sonobe (†equally contributed): ”Light-sheet microscopy reveals dorsoventral asymmetric membrane dynamics of Amoeba proteus during pressure-driven locomotion”, Biology Open, 12, bio059671 (2023)
S. Echigoya, K. Sato, O. Kishida, T. Nakagaki, Y. Nishigami† (†corresponding author): ”Switching of behavioral modes and their modulation by a geometrical cue in the ciliate Stentor coeruleus”, Frontiers in Cell and Developmental Biology, 10, 1021469 (2022)
T. Aoki, N. Fujiwara, M. Fricker, T. Nakagaki: “A model for simulating emergent patterns of cities and roads on real-world landscape”, Scientific Reports, 12:10093, pp.1-12 (2022) DOI: 10.1038/s41598-022-13758-1
S. Kuroda, N. Uchida, T. Nakagaki: “Gait switching with phase reversal of locomotory waves in the centipede Scolopocryptos rubiginous”, Bioinspiration & Biomimetics, 17(2), 026005 (2022),
K. Matsumoto, Y. Nishigami, T. Nakagaki: “Binocular stereomicroscopy for deforming intact amoeba”, Optics Express, 30(2), 2424-2437(2022)
S. Okuda, K. Sato: “Polarized interfacial tension induces collective migration of cells, as a cluster, in a 3D tissue”, Biophysical Journal 121(10), 1856-1867(2022) DOI: 10.1016/j.bpj.2022.04.018
T. Ohmura, Y. Nishigami, A. Taniguchi, S. Nonaka, T. Ishikawa, M. Ichikawa: “Near-wall rheotaxis of the ciliate Tetrahymena induced by the kinesthetic sensing of cilia”, Science Advances, 7 (43), abi5878 (2021)
C. Gao, C. Liu, D. Schenz, X. Li, Z. Zhang, M. Jusup, Z. Wang, M. Beekman and T. Nakagaki: “Does being multi-headed make you better at solving problem? A survey of Physarum-based models and computations”, Physics of Life Reviews, Vol. 29, 1-26 (2019)
D. Schenz,Y. Nishigami, K. Sato, T. Nakagaki: “Uni-cellular integration of complex spatial information in slime moulds and ciliates”, Current Opinion in Genetics & Development, 57, 78-83 (2019) DOI: 10.1016/j.gde.2019.06.012
S. Daniel, S. Yasuaki, S. Kuroda, T. Nakagaki and K. Ueda : “A mathematical model for adaptive vein formation during exploratory migration of Physarum polycephalum: routing while scouting”, Journal of Physics: Applied Physics, 50 : 434001(14pp)- (2017)
S. Kuroda, S. Takagi, T. Saigusa and T. Nakagaki : “Physical ethology of unicellular organism”,Brain evolution by design -From Neural origin to cognitive architecture- (Ed. by S. Shigeno, Y. Murakami, T. Nomura) ISBN: 978-4-431-56467-6, Springer-Verlag : 3-23 (2017)
D. Akita, I. Kunita, M. D. Fricker, S. Kuroda, K. Sato and T. Nakagaki : “Experimental models for Murray’s law”, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 50, 024001(11pp) (2017).