Shimmura Group (Research Group of Systems Ethology)
Department of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Japan
東京農工大学 農学部 畜産学研究室 新村グループ（システム行動生物学研究グループ）
RESEARCH
家畜福祉（アニマルウェルフェア）とは、家畜の快適性を確保することで、生産性を向上させ、さらに安全で人類の健康に寄与する高付加価値の畜産物を生み出すものです。私達は、言葉を話すことができない動物の心や欲求を、その行動を通して判断し、それを動物管理技術にフィードバックすることにより、動物と管理者の双方にとってよりよい環境づくり（One Welfare）を目指しています。
私達のグループでは、One Welfareの実現のため、システム行動生物学的な研究、すなわち、システム生物学を行動学に取り入れ、複雑で動的な行動を１つのシステムとして理解して制御する研究を展開しています。現在、①行動遺伝育種、②Animal Computer Interaction、③福祉的環境デザインを3つの大きな柱とし、動物の一生を通じ、その行動を遺伝要因・環境要因から理解して制御する研究を進めています。サイエンスとしての面白さと応用性を兼ね備えた研究を目指し、動物の行動を軸としつつも、目標を達成するために、必要なあらゆる技術を投入することを特色としています。
THEME
① 行動遺伝育種
行動遺伝育種の目指すところは、問題行動の分子メカニズムを理解し、ゲノム育種を用いた新品種の造成により遺伝的な制御を行うことにあります。現在、共喰いや発声等の問題行動に焦点を置き、ゲノムレベルから生態レベルまでを扱う統合オミクスを軸にして、制御遺伝子の同定に取り組んでおり、さらにその情報を用いたゲノム育種により問題行動の生じない新品種の創出を目指しています。
我が国が有する貴重なニワトリリソースと、次世代シークエンス技術やバイオインフォマティクスなどの最新技術を駆使して、行動の制御遺伝子を同定しています。また、祖先種や古代ニワトリゲノムにも取り組み行動の変容をもたらした家畜化の起源の探索、さらに、ゲノム育種にも取り組んでいます。
行動の制御遺伝子の同定は、DNA-seqを用いた集団ゲノム解析、RNA-seqを用いた遺伝子発現解析の他、免疫組織化学などの時空間的遺伝子発現解析、脳室投与等の多様な技術を用いた多段階スクリーニングにより実施して、ゲノム変異の抽出から遺伝子の機能・立証を行っています。また、光遺伝学やファイバーフォトメトリー、ゲノム編集などの技術導入も進めています。
② 福祉的環境デザイン
福祉的環境デザインの目指すところは、動物がその環境を脳でどう捉え、体内のどこでどのような代謝変化が見られ、最終的に畜産物がどのように変化するのかを分子の言葉で説明することにあります。現在、オミクス解析を用いて、様々な福祉的飼育システムがニワトリや畜産物（呈味・栄養素）に与える影響のランドスケープを明らかにする研究を進めています。また、動物が何を考え、何を感じているのかといった情動をリアルタイムに理解する研究にも取り組んでおり、それらを基に、One Welfareの形を具現化して提案することを目指しています。
従来型ケージ、改良型ケージ（エンリッチドケージ）、エイビアリー、放牧などの飼育システムを設置し、採卵鶏を導入し、ニワトリの行動（Phenome）のみならず、中枢および抹消組織の遺伝子発現をRNA-seqにより解析する（Transcriptome）ことで体内メカニズムを分子の言葉で説明すると共に、卵黄内成分を網羅的に解析することで（Metabolome）、飼育システムがニワトリおよび畜産物に与える影響のランドスケープを明らかにしています。さらに、多様なステークホルダーと共に日本型の福祉飼育システムを提案して行く場として、動物福祉モデル農場を大学内に設置する計画を進めています。
③ Animal Computer Interaction
Animal Computer Interactionの目指すところは、ヒトが携帯と会話するSiriのように、動物との会話を実現することにあります。現在、動物行動学・情報工学・ロボット工学の融合により、音声コミュニケーションや行動から、動物の情動を把握（可視化）する技術と、それを制御する技術の開発を進めており、さらにそれらを連動させることで動物とのインテラクションを実現させ、動物との会話、動物管理の完全自動化を目指しています。
動物達が示す実際の母子間・個体間コミュニケーションを理解し、それをAI等の情報工学技術を用いてコンピューターやロボットで再現する研究を進めています。
母鶏とヒナの母子間コミュニケーションの詳細を明らかにし、それを母鶏を模倣したロボットにより再現することで、全く新しいヒナの行動制御技術の開発を進めています。動物の状態を「把握」する技術と、それをロボットにより「操る」技術を連動させることで、動物との会話を実現するAnimal Computer Interaction技術の構築を目指しています。