Yusri dwi heryanto 医学研究科博士、山田亮 同教授らの研究グループは、変形しながら移動する3次元物体の、軌道と形とを経時的に計測し、形の変化と速度や軌道の変化との相互関係を解析するためのコンピュータソフトウェアを開発し発表しました。3次元物体の形はとらえどころがなく、形を定量的に捉えること自体も、困難な課題の一つですが、それについては、球面調和関数分解を用いた既存の方法を採用しました。他方、2つの三次元物体の形を比較することは、さらに難しい問題です。それは最適配置決定問題と呼ばれる問題です。
よく似た形をした2つの物体の形を比较するときに、比较しやすいように向きを揃えることができれば、形の异同を定量することは简単ですが、どのような配置にすることが、比较するために最适であるかを决めることが难しいからです。本研究グループは、この最适配置决定问题を解くのではなく、それを回避することで、形?変形?运动の统合解析手法の作成に成功しました。空间を移动している物体には进行方向、进行方向の曲がり方向、よじれ方向の3方向があります。この3方向を物体の形を评価する座标系として採用することにより、物体の运动轨道に特有の配置を选ぶことができます。このように物体の轨道情报と直结した座标系を物体のその时々の形评価用の座标系とすることで、最适配置决定问题を解くことなく、形の比较をするための座标系の取り方に根拠を与えました。
この当方解析手法により、物体が周囲环境から力を受けて、移动?変形する様子や、逆に、物体が自発的に动こうとしているときに、周囲环境との相互作用で変形?方向転换する様子を统计解析?シミュレーション解析?モデルフィッティングすることなどが可能になりました。本研究グループは细胞の移动と変形のデータにこの方法を适用しましたが、世の中には、移动しながら変形する现象は多数あり、ライフサイエンス分野では、细胞内小器官?细胞?组织?臓器などへの応用が可能であり、物理学分野にも多くの応用例が考えられます。
本研究成果は、2021年3月26日に、国際学術誌「Open Biology」のオンライン版に掲載されました。
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Yusri Dwi Heryanto, Chin-Yi Cheng, Yutaka Uchida, Kazushi Mimura, Masaru Ishii, Ryo Yamada (2021). Integrated analysis of cell shape and movement in moving frame. Biology Open, 10.
