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山脇 兆史(やまわきよしふみ) データ更新日:2024.06.03

講師 /  理学研究院 生物科学部門 動態生物学


主な研究テーマ
カマキリ捕獲行動における運動制御の神経機構
キーワード:運動制御、リーチング、捕獲行動
2013.04.
カナヘビにおける捕獲もしくは逃避の意思決定の神経機構
キーワード:意思決定、捕獲、逃避、トカゲ
2011.07~2014.03.
衝突刺激に対するカマキリ防御行動の神経機構
キーワード:衝突検出、防御行動、カマキリ、昆虫、視覚
2007.04.
バッタ逃避行動の神経機構
キーワード:視覚、衝突検出、逃避行動、昆虫
2003.11~2007.03.
カマキリにおける餌認知の神経機構
キーワード:餌認知、カマキリ、昆虫、視覚情報処理
1996.04.
従事しているプロジェクト研究
STEP2DYNA
2016.07~2020.06, 代表者:Shigang Yue, Lincoln Univestiy.
LIVCODE
2012.08~2015.07, 代表者:Shigang Yue, Lincoln Univestiy.
研究業績
主要著書
1. 山脇 兆史, 昆虫の行動の仕組み, 共立出版, 2017.03.
主要原著論文
1. Kentaro Fujiki, Mihoko Nagase, Keigo Takaki, Hidehiro Watanabe, Yoshifumi Yamawaki, Three-dimensional atlas of thoracic ganglia in the praying mantis, Tenodera aridifolia, Journal of Comparative Neurology, 10.1002/cne.24841, 528, 9, 1599-1615, 2020.06, [URL], The praying mantis is a good model for the study of motor control, especially for investigating the transformation from sensory signals into motor commands. In insects, thoracic ganglia (TG) play an important role in motor control. To understand the functional organization of TG, an atlas is useful. However, except for the fruitfly, no three-dimensional atlas of TG has not been reported for insects. In this study, we generated a three-dimensional atlas of prothoracic, mesothoracic, and metathoracic ganglia in the praying mantis (Tenodera aridifolia). First, we observed serial sections of the prothoracic ganglion stained with hematoxylin and eosin to identify longitudinal tracts and transverse commissures. We then visualized neuropil areas by immunostaining whole-mount TG with an anti-synapsin antibody. Before labeling each neuropil area, standardization using the iterative shape averaging method was applied to images to make neuropil contours distinct. Neuropil areas in TG were defined based on their shape and relative position to tracts and commissures. Finally, a three-dimensional atlas was reconstructed from standardized images of the TG. The standard TG are available at the Comparative Neuroscience Platform website (cns.neuroinf.jp/modules/xoonips/detail.php?item_id=11946) and can be used as a common reference map to combine the anatomical data obtained from different individuals..
2. Yoshifumi Yamawaki, Unraveling the functional organization of lobula complex in the mantis brain by identification of visual interneurons, Journal of Comparative Neurology, 10.1002/cne.24603, 527, 7, 1161-1178, 2019.05, [URL], The praying mantis shows broad repertories of visually guided behaviors such as prey recognition and defense against collision. It is likely that neurons in the lobula complex (LOX), the third visual neuropil in the optic lobe, play significant roles in these behaviors. The LOX in the mantis brain consists of five neuropils: outer lobes 1 and 2 (OLO1 and OLO2); anterior lobe (ALO); dorsal lobe (DLO); and stalk lobe (SLO), and ALO comprise ventral and dorsal subunits, ALO-V and ALO-D. To understand the functional organization of LOX, intracellular electrodes were used for recording from and staining neurons in these neuropils of the mantis (Tenodera aridifolia). The neurons belonged to three categories based on their response properties and morphologies. First, tangential ALO-V neurons projecting to ventromedial neuropils (VMNP) (TAproM1 and 2), tangential DLO (or ALO-D) neurons projecting to VMNP (TDproM1 and 2), and tangential ALO-V centrifugal neurons (TAcen) all showed directional sensitivity and sustained excitation to gratings drifting in preferred direction (outward–downward, inward–upward, outward–upward, inward–downward, and inward, respectively). Second, tangential OLO neurons projecting to VMNP or ventrolateral neuropils (VLNP) (TOproM or TOproL), columnar OLO commissural neurons (COcom), and SLO commissural neurons (Scom) all showed strong excitation to 2°–8° moving squares but little excitations to drifting gratings. COcom and SLO neurons ramified in both left and right LOX. Last, the class of tangential ALO-V neurons projecting to VLNP (TAproL1, 2, and 3) responded best to looming circles and showed little excitation to receding, darkening, and lightening circles..
3. Yoshifumi Yamawaki, Decision-making and motor control in predatory insects: a review of the praying mantis, Ecological Entomology, 10.1111/een.12452, 42, 39-50, 2017.08, [URL], 1. Predatory and defensive behaviours require multiple stages of decision-making in predatory insects, such as the praying mantis. 2. During predation, a praying mantis must decide where to ambush prey and which prey to fixate on, catch, and eat. The mantis also needs to decide how to track, approach, and catch prey, all the while controlling these actions depending on the visual features and position of the prey. For defence, a mantis must decide when to be defensive and which defensive response to initiate. 3. This review summarises the current knowledge of decision-making processes and the corresponding motor control in the mantis, remarking on the importance of considering the interaction between predatory and defensive systems. Current research suggests that the mantis is a good model for revealing the mechanisms behind an animal's selection of a certain behaviour from a broad repertoire..
4. Santer, RD, Yamawaki, Y, Rind, FC and Simmons, PJ, Motor activity and trajectory control during escape jumping in the locust Locusta migratoria., J. Comparative Physiology A, 10.1007/s00359-005-0023-3, 191, 10, 965-975, 191: 965-975, 2005.01.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
主要学会発表等
1. 山脇 兆史, カマキリ捕獲行動における前肢運動の制御機構, 昆⾍科学・新産業創⽣研究センター 第3回シンポジウム, 2021.03.
2. Yoshifumi Yamawaki, Temporal control of foreleg movements in predatory strike of the mantis, 日本比較生理生化学会第40回大会, 2018.11.
3. Yoshifumi Yamawaki, Decision-making and motor control in the praying mantis: To attack or not to attack, Ento’17 - International Symposium & National Science Meeting, 2017.09.
学会活動
所属学会名
国際神経行動学会
日本比較生理生化学会
日本動物学会
日本動物行動学会
学協会役員等への就任
2022.07~2024.07, 日本動物学会, 理事.
2018.01~2021.12, 日本比較生理生化学会, 評議員.
2014.07~2016.06, 日本動物学会九州支部, 幹事.
2012.01~2015.12, 日本比較生理生化学会, 評議員.
2008.01~2011.12, 日本比較生理生化学会, 幹事.
2005.01~2008.12, 日本比較生理生化学会, 評議員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2023.11.03~2023.11.05, 日本動物行動学会第42回大会, ラウンドテーブル オーガナイザー.
2023.09.07~2023.09.09, 日本動物学会第94回大会, 座長(Chairmanship).
2022.09.08~2022.09.10, 日本動物学会第93回大会, 座長(Chairmanship).
2022.11.22~2022.11.24, 日本動物行動学会第41回大会, 大会実行委員.
2021.06.05~2021.06.06, 三学会合同福岡大会(第73回日本動物学会九州支部大会), 大会実行委員.
2018.11.23~2018.11.25, 日本比較生理生化学会第40回大会, シンポジウム オーガナイザー.
2017.11.25~2017.11.26, 日本比較生理生化学会第39回大会, 大会実行委員.
2014.09.11~2014.09.13, 日本動物学会, 座長(Chairmanship).
2012.09.13~2012.09.15, 日本動物学会, 座長(Chairmanship).
2010.07.17~2010.07.19, 日本比較生理生化学会第32回大会, 大会実行委員、庶務.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2024.01~2025.12, 比較生理生化学, 国内, 編集委員.
2016.01~2017.12, 比較生理生化学, 国内, 編集委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2023年度      
2022年度      
2021年度      
2018年度      
2017年度      
2016年度    
2013年度      
2012年度      
2011年度    
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
リンカン大学, UnitedKingdom, 2020.02~2020.02.
リンカン大学, ニューカッスル大学, UnitedKingdom, UnitedKingdom, 2017.09~2017.10.
リンカン大学, ニューカッスル大学, UnitedKingdom, UnitedKingdom, 2013.09~2013.09.
ティモン神経科学研究所, Institut de Neurosciences de la Timone, France, 2012.06~2012.07.
ニューカッスル大学, UnitedKingdom, 2006.04~2006.07.
ニューカッスル大学, UnitedKingdom, 2003.11~2004.07.
外国人研究者等の受入れ状況
2018.09~2019.09, 1ヶ月以上, Newcastle University, France, 外国政府・外国研究機関・国際機関.
2018.03~2018.04, 2週間以上1ヶ月未満, Newcastle University, UnitedKingdom.
2018.03~2018.04, 2週間以上1ヶ月未満, Newcastle University, UnitedKingdom.
2016.06~2016.12, 1ヶ月以上, Newcastle University, Austria, 外国政府・外国研究機関・国際機関.
2014.02~2015.02, 1ヶ月以上, France, 民間・財団.
2014.07~2014.07, 2週間未満, Newcastle University, UnitedKingdom.
2014.07~2014.07, 2週間未満, Newcastle University, UnitedKingdom.
2014.04~2014.05, 2週間未満, Newcastle University, UnitedKingdom.
2012.07~2012.07, 2週間未満, Centre National de la Recherche Scientifique, France, .
2011.10~2012.10, 1ヶ月以上, France, 民間・財団.
2009.06~2009.07, 2週間以上1ヶ月未満, Centre National de la Recherche Scientifique, France, 日本学術振興会.
受賞
吉田奨励賞, 日本比較生理生化学会, 2009.10.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2021年度~2023年度, 基盤研究(C), 代表, 神経活動マーカー分子の免疫染色によるカマキリ運動調節の神経回路の解明.
2017年度~2019年度, 基盤研究(C), 代表, カマキリの捕獲行動における感覚運動変換の神経基盤の解明.
2007年度~2008年度, 基盤研究(C), 分担, 対象物までの距離を測る昆虫の視覚機構の神経解剖学的、神経生理学的基礎.
2005年度~2006年度, 若手研究(B), 代表, 昆虫による空間認知の神経機構:カマキリにおける餌情報の脳内表現.
2003年度~2004年度, 若手研究(B), 代表, 昆虫における空間認知と運動制御:カマキリはいかに鎌を繰り出すか.
日本学術振興会への採択状況(科学研究費補助金以外)
2012年度~2012年度, 二国間交流, 代表, 視覚定位の神経機構の共通原理:昆虫から霊長類まで.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2016年度~2019年度, 欧州連合、Horizon2020、マリー・キュリー国際スタッフ交流事業, 分担, Spatial-temporal information processing for collision detection in dynamic environments.
2012年度~2015年度, 欧州連合、FP7、マリー・キュリー国際スタッフ交流事業, 分担, Life-like visual information processing for robust collision detection.
2014年度~2015年度, 福岡大学 総合科学研究部研究チームIII, 分担, 昆虫をモデルとした嗅覚系の基本設計原理と適応進化の研究.
2012年度~2013年度, 三島海雲記念財団 学術研究奨励金, 代表, 食物嫌悪学習の成立過程における異種感覚情報の統合機構の解析.
2012年度~2013年度, 稲盛財団 研究助成, 代表, 無脊椎動物における行動企画の神経基盤:何をいつ行うべきか?.
2002年度~2002年度, 山田科学振興財団、研究援助, 代表, 捕食性昆虫における視覚情報処理と運動制御.
2001年度~2001年度, 住友財団、基礎科学研究助勢, 代表, 捕食性昆虫における視覚情報処理:空間情報のコーディングと運動制御.

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