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菌糸成長の近隣感知型数理モデルは、菌類の菌糸が三次元空間でどのように成長するかをシミュレートする一連の対話型コンピュータモデルである。この三次元シミュレーションは、菌類の菌糸ネットワークの形態形成を研究するために使用できる実験ツールである。
モデリングプロセスは、菌糸体中の各菌糸が、既知の物理場と同様に距離の増加とともに減少する特定の抽象場を生成するという前提から始まります。モデルには、スカラー場とベクトル場の両方が含まれます。場とその勾配は、シミュレーションされた菌糸体における各菌糸先端の分岐の可能性、分岐角度、および成長方向を計算するアルゴリズムに情報を提供するために使用されます。成長ベクトルは周囲の情報を受け取ります。仮想菌糸先端は隣接する菌糸体を「感知」するため、これは隣接感知モデルと呼ばれます。
生きた菌糸における隔壁は、菌糸の長軸に対して直角にのみ形成されます。娘菌糸の先端は、枝分かれが始まった場合にのみ生じます。したがって、菌類にとって、菌糸の枝分かれ形成は、動物、植物、原生生物における細胞分裂に相当します。枝分かれの発生位置、その方向、および成長速度は、菌類の組織および器官の発達における主要な形成事象です。したがって、菌糸の成長と枝分かれの制御に関する数学をシミュレートすることにより、隣接感知モデルは、形態形成中に菌糸の成長パターンを制御する可能性のある特徴を実験し、生きた菌類で検証できる提案を得るための方法をユーザーに提供します。
このモデルは、2004年にAudrius MeškauskasとDavid Mooreによって提案され、マンチェスター大学のスーパーコンピューティング施設を用いて開発されました。このモデルの重要な考え方は、菌糸体のすべての部分が同一の電場生成システム、電場感知機構、および成長方向変更アルゴリズムを備えているという点です。適切なモデルパラメータを選択することで、初期の無秩序な菌糸体構造が、自然界の菌類の子実体やその他の複雑な構造など、さまざまな形態に変化する様子を観察することができます。
最も単純な例の一つとして、菌糸の先端は地球の重力ベクトル場に対して45度の角度を維持しようとし、さらに成長中の先端が避けようとする何らかのスカラー場を生成すると仮定する。これらのパラメータの組み合わせにより、一部の原始的な菌類の果実体に似た、中空の円錐形構造が形成される。
別の例では、菌糸は菌糸軸に平行なベクトル場を生成し、先端はその場に平行に回転する傾向があります。より多くの先端が同じ方向に回転すると、それらの菌糸はより強い方向性場を形成します。このようにして、成長中の菌糸が自発的に一方向に配向する様子を観察することができ、これは自然界の多くの菌類が生成する糸状構造、紐状構造、根状菌糸束をシミュレートします。モデルの動作条件となるパラメータは、実行中に変更できます。これにより、より多様な構造（キノコのような形状を含む）を形成でき、成長戦略が内部の生物時計に依存するケースをシミュレートできると考えられます。近隣感知モデルは、菌糸体を構成する菌糸先端の集団の「群集行動」（収束）によって、さまざまな菌類構造がどのように発生するかを説明します。
詳細については、以下のウェブサイトをご覧ください。（プライマリー）2025年6月10日にWayback Machine （ミラーサイト）にアーカイブされました。これらのプログラムは、詳細なドキュメントとともに、両サイトからフリーウェアとして配布されています。