活動報告

活動目的・内容

本企画では前年度同様、数理と生物科学との分野横断の実例を学びつつ、脊椎動物の生きた胚を観察し、発生過程で起こる様々な現象について数理モデルで説明できる可能性を議論する。具体的には、発生現象を数理的に解析した研究論文として、物理的な要素（脳脊髄液による圧力）がニワトリ胚の脳の初期形態形成に与える影響に注目した論文 [1] [2] の輪読と討論をオンライン・対面のハイブリッド形式で行う。脳の初期形態形成の「実物」観察や解析実習については、代表教員らが撮影した映像を共有する予定である。これらを通して、数理と生物科学との分野横断の実例を学んでいく。

[1] “Contraction and stress-dependent growth shape the forebrain of the early chicken embryo, Garcia KE et al., J. Mech. Behav. Biomed. Mater. (2017)”

[2] “Molecular and mechanical signals determine morphogenesis of the cerebral hemispheres in the chicken embryo, Garcia KE et al., Development (2019)”
 

活動成果・自己評価

　参加学生が学部3回生2名だったため、オンラインと対面とのハイブリッド形式で、題材論文の輪読・議論を5回、トリ胚実習を1回（2日間）行った。題材論文の輪読・議論を通して、脳の初期形態形成（中空の筒構造が領域特異的な膨らみをしていく）において、脳内を満たす脳脊髄液による圧力が果たす役割について理解を深めた（図1）。トリ胚実習（図2）では、脳脊髄液の量を増減させる操作を自分たちの手で試みた。実習を通じて、中空の細ガラス針を脳に挿入する操作（脳脊髄液を減らす手法）の難しさを実感した（実習参加者4名のうち、成功者1名のみ）。また同時に、胚操作によって脳形態に影響が現れたかどうかを解析する難しさも理解できた。脳脊髄液を増やした場合も脳形態に現れる影響は小さく、題材論文で用いていた光干渉断層撮影（OCT）の重要性がよく分かった。
　今年度は後期からのSG活動だったが、オンラインと対面とを上手く組み合わせて論文輪読・議論を進められたと思う。来年度もこの活動形式を継続しつつ、参加メンバー間での活発な議論をより進めていきたい。また、今年度や昨年度のSG活動を踏まえ、来年度はトリ胚組織にかかる張力や圧力などを実際に測定する実習を行いたいと考えている。

参加メンバー