スタッフ

佐藤 勝彦准教授 (SATO Katsuhiko)

研究室
物理エソロジー研究室
研究テーマ
アクティブ・ソフトマター物理学
研究キーワード

筋肉、上皮細胞(形態形成)、ソフトマター物理学、アクティブマター物理学、数理モデル、力学モデル、結合振動子、集団運動、レオロジー

研究内容

生物の行動の数理モデル的による理解/筋肉や鞭毛・繊毛などの自発的運動の数理モデル/上皮細胞のの集団運動(形態形成)の数理モデル/複雑液体のレオロジー理論

担当学部・大学院

メッセージ

生物は複雑で高度なふるまいを示すが、それらを起こす要素は我々が知っている自然法則(物理法則)に従っているはずである。しかしながら、それらの法則と現実に現れる現象とには大きな隔たりがあるように見える。例えば、ゲルなどのような柔らかい物質を引っ張れば伸びるが、生物の場合だと引っ張っても伸びるとは限らない。内部の分子モーターの活性が上がって縮もうとする力が発生するからである(ストレッチアクティベーション)。このような直感違反した振る舞いは、生物の特有の分子的な機能によって実現されていて、物理の視点からでは理解できない様に思われるが、実は物質(ソフトマター)の持つ本来の性質にアクティブな効果(分子モーターの性質)を組み合わせることによって説明しうるのである。このように、生物の示す複雑な振る舞いの多くは、我々がすでによく知っている物質が本来持っているパッシブな性質(平衡的な性質)と、化学反応などによって作られたアクティブな性質(非平衡的な性質)の組み合わせによって理解できる可能性がある(アクティブ・ソフトマター物理学)。我々はその中でも特に物質の持つ弾性力と分子モーターが作るアクティブ力とが結合したときに現れる非自明な現象に注目し研究している。

代表的な研究業績

Sato, K., Hiraiwa, T., Maekawa, E., Isomura, A., Shibata, T. & Kuranaga, E.; “Left-right asymmetric cell intercalation drives directional collective cell movement in epithelial morphogenesis”, Nat Commun. 6, 10074 (2015)

Sato, K., Hiraiwa, T. & Shibata, T.; “Cell Chirality Induces Collective Cell Migration in Epithelial Sheets”. Phys Rev Lett. 115, 188102, (2015)

K. Sato, Y. Kuramoto, M. Ohtaki, Y. Shimamoto and S. Ishiwata; “Locally and Globally Coupled Oscillators in Muscle” Phys. Rev. Lett. 111, 108104 (2013)

I. Kunita*, K. Sato*, Y. Tanaka, Y. Takikawa, H. Orihara and T. Nakagaki; “Shear Banding in an F-Actin Solution” Phys. Rev. Lett. 109, 248303 (2012)

Sato, K., Yuan, X.F., and Kawakatsu, T.; “Why Does Shear Banding Behave Like First-Order Phase Transitions?: Derivation of a potential from a mechanical constitutive model” Eur. Phys. J. E, 31, 135-144 (2010)

北大研究者総覧参照
https://researchers.general.hokudai.ac.jp/profile/ja.HxjdkCCdv4x5WM8fpI.unQ==.html

所属