魚の群れにおける視覚運動の役割を解明
― 選択と集中によるダイナミックな群れの変形 ―

【発表のポイント】

• 視覚を介した相互作用によって魚が群れを形成するメカニズムが理論的に解明されました。
• 視野に映る魚のうち、近距離を高速で運動する魚を選択的に認識して反応することで、群れの柔軟な変形が可能になることが分かりました。
• 2、3匹の魚の行動から大きな群れのパターンまでを統一的に説明できるモデルが提示されました。

【概要】

魚は一般に広い角度の視野を持ち、群れの中では前後左右にいる多数の魚を見ていると考えられています。しかし魚が行動を決定する際には、近距離を高速で運動する一部の魚だけに注目し、それらの魚の運動に集中的に反応することが最近の実験で明らかになってきました。一方で、このような選択的な相互作用と群れの運動の関係はよく分かっていませんでした。

東北大学大学院理学研究科の伊藤将大学院生と内田就也准教授は、魚の視覚のメカニズムに基づき、視線の運動を取り入れた新しい理論モデルを提唱しました。これにより、2、3匹の標的を追跡する魚の運動から、大きな群れが柔軟に形を変える様子まで、魚の集団行動のさまざまな特徴を再現することに成功しました。

本研究の成果は、生物の視覚に基づく選択的な意思決定と集団行動の関係に新たな理解をもたらすものです。

本研究成果は2024年7月23 日、米国科学アカデミーの刊行する科学誌 PNAS Nexusに掲載されました。

図1. モデルの概要。各個体は平面上を運動する平板で表され、他の個体の像のサイズ（角直径）と速度によって網膜上の各区画に信号が生成される。すべての区画からの信号を合成した信号が最も強くなる方向に視線が誘導される。

詳細（プレスリリース本文）