はじめにヒトの脳神経系を構成するニューロンの総数はいまだ定かではないものの1,000億を超えるとされているのに対して、キイロショウジョウバエの脳を構成するニューロンは25万個程度にすぎない。このようにただ1個のLSIに含まれる素子と同等な数のニューロンを用いて、ハエは体の内外に張り巡らされたセンサー（受容器）から得た多様な情報を処理し、数ある行動レパートリーからその場にふさわしい運動プログラムを選択して実行する。この優れたコストパフォーマンスを示すハエの神経系から、その情報処理のアルゴリズムを取り出すことができれば、軽量な計算で環境と相互作用することが可能なロボットやIoT機器に応用するセンサー情報処理技術への発展が見込める。こうした観点から、私たちはハエの行動を制御するマイクロブレインの作動原理を明らかにする研究を進めている。本稿では、この目的に向けて現在私たちが注力しているプロジェクト、すなわちハエの神経回路機能解析の技術基盤としての「アクトーム」の構築について紹介する。生物界初の全脳コネクトームの誕生キイロショウジョウバエは20世紀に入ってすぐ、Thomas Hunt Morgan（1933年ノーベル医学・生理学12ヒトなどの大型の脊椎動物とは異なる方向に進化を遂げた「昆虫」の小さな脳には、限定リソース（少ない計算資源と感覚入力）で外界の情報を高速に処理し、多彩な適応的行動を生み出すのに十分な仕組みが備わっている。その効率的な情報処理のアルゴリズムは、IoTに適したセンサー技術や、ドローン等の移動体の制御技術への応用が見込まれる。ここでは、モデル生物ショウジョウバエの脳の作動原理解明に向けた、当グループにおける取組を紹介する。Increasing demands for faster and less costly communication technologies prompt us to seek a novel algorithm for information processing, which is potentially applicable to mobile edge computing and autonomous robot; this will minimize the quantity of data to be transferred to the central proces-sor and time for data exchange, allowing the system to respond immediately to incoming signals by making decisions and generating outputs real-time at or near input sites. To this end, we focus on information processing and motor control by the fly “microbrain” circuit, as it is specialized for quick reactions to external stimuli to escape from predators for survival and to chase potential mates for reproduction. Indeed, the microbrain circuit has evolved mechanisms, operating near the periphery, for abstracting stimulus features and for immediate selection of a motor program that is best-tuned for the stimulus thus identified. With the aid of custom-made paradigms for behavioral assays, neural activity recordings and neural activation/inactivation, we now show that handful subsets of interneurons in the fly microbrain are dedicated to the induction of a specific motor act such as unilateral locomotion or clockwise/anti-clockwise circling to court a potential mate. Exhaustive identification of such interneuron groups for elicitation of select motions in response to specific sensory cues will pave the way for the understanding of how the fly neural circuit accomplishes quick and elaborate sensory processing and decision-making to produce an appropriate motor act.3-2 ハエに学び人知を超えたマイクロブレイン型システムの創出へ3-2The Circuit Mechanism Underlying Quick and Elaborate Sensorimotor Control in the Fly: A Microbrain Mimetic Approach toward a Novel Algorithm for IoT Technology and Robotics古波津 創 佐藤耕世 原 佑介 山元大輔KOHATSU Soh, SATO Kosei, HARA Yusuke, and YAMAMOTO Daisuke513 バイオシステムの知に学ぶ3 バイオシステムの知に学ぶ
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