冬眠中の体温変動の背後に「周波数変調」を発見―冬眠の仕組みの一端を数理モデルで解明：理化学研究所ほか
(2024年7月9日発表)
（国）理化学研究所と北海道大学の共同研究グループは7月9日、冬眠する哺乳類にみられる大きな体温変動の背後に、FMラジオのように周波数を変化させる、体温の周期変動の仕組みが存在することを発見したと発表した。
冬眠中の哺乳類の体温は環境温度近くまで低下する。しかし、この低温状態は冬眠中ずっと継続するわけではなく、環境温度に近い低温と通常の体温の間を何度も変動している。
この体温データは冬眠に関する重要な指標だが、ノイズが多く、変動の周期は必ずしも一定でないため詳細な時系列データの解析は困難で、体温変動の生理学的意味や制御のメカニズムは十分に理解されていない。
研究グループは今回、体温の変動に関する解像度の高いデータを用い、実験データを精度よく再現する数理モデルを探索、その探索を通して、冬眠動物にみられる体温変動の制御原理の同定を試みた。
具体的には、冬眠中の高解像度の体温データに対して、異なる仮定に基づく数理モデルをいくつか用意し、実験データを再現する数理モデルを探した。計算機上で、周期の長さなどの設定を細かく変えながら様々な可能性を試した。
その結果、FMラジオのように徐々に周波数が変化していくと仮定した数理モデルが体温データを再現することがわかり、この数理モデルを「周波数変調モデル」と名付けた。周波数変調モデルでは、冬眠中の大きな体温変動が数日の短い周期と、数百日の長い周期の相互作用に支配されており、そうした周期の変動、つまり周波数が徐々に変化していくこと、つまり周波数変調を発見した。
冬眠には条件的冬眠、義務的冬眠と名付けられた２種類の冬眠があるが、今回の結論は両種類の冬眠動物で認められた。冬眠中の大きな体温変動の背後に周波数変調というシンプルで共通の原理が存在することを初めて示した成果という。
