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動物のひげの秘密が明らかに!ひげがセンサーとして働く仕組みを解明

カラパイア

猫のヒゲのセンサー機能が解明される

 猫をはじめとする哺乳類の”髭(ひげ)”にはちゃんとした役割がある。それがセンサーとして機能しているるのはご存じの通りだが、実は”ひげ”自体がセンサーなわけではない。その秘密はヒゲが生えている毛包(もうほう)の中にある。

 とは言っても、実際に小さな毛包を覗き込んでその動きを調べることはむずかしい。構造力学を駆使してシミュレーションモデルを構築し、それがセンサーとして働く仕組みを解明した研究グループがいる。

各分野の専門家がひげシミュレーションを構築


 ひげシミュレーションモデルを構築するために、神経科学や連続体力学といった各分野の専門家が集結した。そのベースとなったのは、「弾性曲線方程式」や「オイラー=ベルヌーイ梁理論」と呼ばれる理論だ。

 同理論は、構造力学や材料力学で用いられるもので、梁に外部からの力がくわわったときのたわみ具合を示す。

 アメリカ・ノースウェスタン大学をはじめとするグループは、この梁理論をラットの解剖学的な研究から明らかにされてきたヒゲと毛包の構造に当てはめ、それらの相互作用をシミュレーションした。
 
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credit:Yifu Luo and Nadina Zweifel

ひげの根元がS字に変形


 ここから明らかになったのは、ひげが何かに触れたとき、根本がS字型に変形するということだ。それによって感覚細胞が圧迫されたり、引っ張られたりすることで、脳に何かが触れたことが伝えられる。

 『PLOS Computational Biology』(4月1日付)に掲載された研究によると、多くの点で「可変する梁がバネと作用」したときと似ており、能動的か受動的かを問わず、ひげが何かに触れれば常に同じような形状に変化するのだそうだ。

 それはつまり、ひげが同じ条件で同じ方向へ倒されれば、必ず同じ感覚細胞が反応するということだ。このことは、麻酔で眠らせた動物であっても、ひげの能動的機能を実験できるということであるらしい。

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ロボット工学への応用


 今回はあくまでラットのひげ構造が解析されただけだが、ひげを生やした哺乳類ならどんな種でもある程度は当てはまるだろうとのこと。そう、猫も同様だ。

 またこの成果を応用すれば、ロボットの高性能センサーとして機能する人工的なひげを開発するヒントにもなるそうだ。

References:
Whisker simulation gives insight into mammals’ sense of touch
Bilateral visual projections exist in non-teleost bony fish and predate the emergence of tetrapods / written by hiroching / edited by parumo


 動物のヒゲはとても重要なものだ。ってことは猫がヒゲメンに惹かれる理由も解明できるのではないだろうか?と思ったりなんかもしたりしなかったり。

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