神経系の基本構造の起源に関する熱雑音仮設

关于神经系统基本结构起源的热噪声假说

• 批准号: 14654173
• 负责人: 下澤 楯夫
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654173/
• 关键词: 熱雑音; 機械感覚器; 感覚情報; 機械感覚細胞; 昆虫; 光学計測; コオロギ

神経細胞は熱雑音感受性をもっており、そのことが神経系に共通する基本構造である並列伝送回路の起源であることを、1.神経細胞は情報受容に当たってエネルギーを散逸する抵抗体として動作し、揺動散逸定理に従ったブラウン運動を観察できること、2.異なる細胞のブラウン運動は互いに無相関であること、3.感覚細胞がブラウン運動を用いて確率サンプリングした信号は介在神経でシナプス加算によって再構成されること、を実証するため研究を進めてきた。コオロギ気流感覚毛の機械特性の計測から感覚閾値で感覚細胞が受け取るエネルギーが常温における分子1個の熱揺動エネルギーk_BTに近いこと、閾値付近の刺激に対する応答発火揺らぎの解析から感覚細胞は内部の熱雑音源をパルス符号化に用いるStochastic Samplingで中枢へ信号を送っていること、感覚細胞の情報伝送容量の測定から、信号対雑音比は0.1程度と非常に低いこと、このため情報伝送素子としての細胞1個の性能は400ビット/秒程度に制限されている。これまでの研究で、気流感覚毛先端のブラウン運動が10nm程度であることを予想して、光学顕微鏡を改造し感覚毛のレーザー照明強拡大像(900倍)を4分割受光素子上に結ばせたブラウン運動計測装置(分解能3nmでの計測が可能)を実用化(平成12年度基盤研究(B)で製作)し、コオロギ気流感覚毛のブラウン運動を光学的に測定した。現在引き続き、2本の気流感覚毛のブラウン運動を同時計測し、近傍のものでも感覚細胞は互いに無相関な熱雑音に曝されていることを実証すべく解析を続けている。

The basic structure of the nervous system is the origin of parallel transmission circuits. 1. The information reception of the nervous cell is the resistance to the action of the heat transfer circuit. 2. The movement of the different cells is not correlated with each other. 3. Sensory cell movement is used to determine the rate of signal transduction in the brain, and to determine the rate of signal transduction in the brain. Measurement of mechanical properties of human influenza virus hair, measurement of threshold values of sensory cells, measurement of thermal activity of molecules at room temperature, measurement of information transmission capacity of sensory cells, measurement of thermal activity of molecules at room temperature, measurement of thermal Signal to noise ratio is 0.1 and very low, and the performance of one cell of the information transmitter is limited to 400 bits per second. In this research, it is expected that the movement of the tip of the human hair will be as small as 10nm. The optical microscope will be modified to sense the movement of the human hair. The strong illumination image (900 times) will be connected to the 4-segment light-receiving element.(Measurement of decomposition energy at 3nm is possible) Implementation (Production of base plate research (B) in Heisei 12), optical measurement of fluorescence and fluorescence Now we can measure the motion of the two kinds of influenza virus simultaneously, and we can prove the resolution of the virus by analyzing the correlation between the two kinds of influenza virus.

项目成果

Aonuma, H.: "Distribution of NO-induced cGMP-like immunoreactive neurones in the abdominal nervous system of the crayfish, Procambarus clarkii"Zool. Sci.. 19. 969-979 (2002)

Aonuma, H.：“克氏原螯虾腹部神经系统中 NO 诱导的 cGMP 样免疫反应性神经元的分布”Zool。

H.Nishino: "Projection neurons originating from thermo- and hygrosensory glomeruli in the antennal lobe of the cockroach."J.Comp.Neurol.. 455. 40-55 (2003)

H.Nishino：“源自蟑螂触角叶中的温度和湿度感觉肾小球的投射神经元。”J.Comp.Neurol.. 455. 40-55 (2003)

Aonuma, H.: "Nitric oxide regulates the levels of cGMP accumulation in the cricket brain."Act.Biol.Hung.. 55. 65-70 (2004)

Aonuma, H.：“一氧化氮调节蟋蟀大脑中 cGMP 积累的水平。”Act.Biol.Hung.. 55. 65-70 (2004)

Aonuma, H., Newland, P.L.: "Synaptic inputs onto spiking local interneurons in crayfish are depressed by nitric oxide"J. Neurobiol.. 52. 144-155 (2002)

Aonuma, H., Newland, P.L.：“小龙虾中尖峰局部中间神经元的突触输入被一氧化氮抑制”J.

村上準, 木立智英, 長谷山美紀, 下澤楯夫: "神経細胞が運ぶ情報量の実測における標本サイズの影響"電子情報通信学会論文誌. J85-D-II No.7. 1233-1243 (2002)

Jun Murakami、Tomohide Kiridate、Miki Haseyama、Tateo Shimosawa：“样本大小对神经元携带信息量实际测量的影响”，电子信息与通信工程师学会汇刊 J85-D-II 第 7 期。 1233-1243 (2002)