研究室

物理エソロジー研究室

数物科学で読み解く生物行動学
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

各科目の活用度
生物学
化学
物理学
数学

担当学部・大学院

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
Email
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

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 10.1016/j.bpj.2022.04.18 (2022)

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)

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).