コウモリの超音波、周波数変えて混信回避

[井上輝一，ITmedia]

　発した超音波の反射によって物体の位置を認識する「エコーロケーション」を使用するコウモリ。彼らは、自身と仲間の超音波をどのように聞き分けているのだろうか。同志社大学の飛龍志津子教授らは、集団飛行時のコウモリが互いに超音波の周波数を調整し合うことで混信を回避していることを発見した。

（A）テレメトリーマイクロフォンを登載したユビナガコウモリ。（B）テレメトリーマイクロフォンで録音したユビナガコウモリの飛行中の放射音声

　コウモリは、自ら発した超音波音声に対する反響音を聴取・分析することで、周囲の環境をリアルタイムに把握し、飛行する。これまで、群れで飛行する際にお互いの超音波音声の混信をどのように回避しているかは明らかになっていなかった。

　研究チームは、超音波記録用のマイクロフォンをユビナガコウモリの背中に装着し、室内で飛行させた。コウモリ1体のみを飛行させたときと、4体を集団飛行させたときの音声情報を比較したところ、単独飛行時には各個体が類似した周波数帯域の「終端周波数」を使用していたのに対し、集団飛行時には終端周波数の差をわずかに広げる傾向が見られたという。周波数を互いに調節しあうことで、混信を回避している。

　終端周波数は、コウモリが発する超音波の終端の周波数のこと。ユビナガコウモリの超音波は約100キロヘルツから約45キロヘルツに降下する形で、終端で最も降下している。終端周波数は、行動学や神経生理学的な観点からエコーロケーションにおいて重要な周波数帯域であるといわれている。

集団飛行中のコウモリの飛行軌跡（上図）と放射した超音波の終端周波数の時間変化（下図）。（左）単独飛行時には同じグループの4個体は類似した終端周波数を使用していた。（右）4個体を同時に飛行させると、お互いのコウモリは終端周波数が重畳しないように調整していることが分かる

　研究チームは、「コウモリのシンプルな混信回避アルゴリズムを学ぶことで、多数の自律センシングロボットの群制御などの技術シーズの着想につながることが期待される」としている。

　研究結果は、英Natureの姉妹誌であるオープンアクセスジャーナル「Communications Biology」に5月3日に公開された。