粘菌の知覚行動における自律分散機構

自ら組織化する能力は、生物に特有に性質ではなく、平衡から遠く離れた開放系の一般的な性質である。アメーバ細胞の行動に見られる知覚機能を、「代謝化学反応の時間・空間秩序形成を伴うダイナミックな運動である」という作業仮説を立てて、研究を進めた。情報処理の要素としての代謝振動大きなアメーバ細胞である粘菌を使い、細胞内の化学成分の時間的、空間的変動を測定した。細胞内のcAMP、NADH、ATP濃度、フォスファチジン酸やファスファチジルセリンなど多くの細胞内の化学成分が、収縮リズムに対応して振動していることがわかった。細胞行動と化学パターン細胞内ATPとリン脂質組成は細胞行動に対応してさまざまな空間分布を示した。ATP分布は刺激によって、あるパターンから他のパターンへと転移した。走電性に伴う複屈折繊維の分布を測定しATP分布と比較したところ、複屈折繊維はATP濃度が減少しているところで増加することがわかった。酵素反応コンピュータの実現へ解糖系における非線形ダイナミクスを調べた。神経細胞やニューロンにおける興奮および反復興奮と同様の振舞い示すことがわかった。また、細胞知覚と類似の時間空間パターンを創ることもわかった。以上のように、非平衡化学反応系における自己組織化現像を利用してインテリジェンスを創製していく基礎が明かになった。

自ら組織化する能力は、生物に特有に性質ではなく、平衡から遠く離れた開放系の一般的な性質である。アメーバ細胞の行動に見られる知覚機能を、「代謝化学反応の時間・空間秩序形成を伴うダイナミックな運動である」という作業仮説を立てて、研究を進めた。情報処理の要素としての代謝振動大きなアメーバ細胞である粘菌を使い、細胞内の化学成分の時間的、空間的変動を測定した。細胞内のcAMP、NADH、ATP濃度、フォスファチジン酸やファスファチジルセリンなど多くの細胞内の化学成分が、収縮リズムに対応して振動していることがわかった。細胞行動と化学パターン細胞内ATPとリン脂質組成は細胞行動に対応してさまざまな空間分布を示した。ATP分布は刺激によって、あるパターンから他のパターンへと転移した。走電性に伴う複屈折繊維の分布を測定しATP分布と比較したところ、複屈折繊維はATP濃度が減少しているところで増加することがわかった。酵素反応コンピュータの実現へ解糖系における非線形ダイナミクスを調べた。神経細胞やニューロンにおける興奮および反復興奮と同様の振舞い示すことがわかった。また、細胞知覚と類似の時間空間パターンを創ることもわかった。以上のように、非平衡化学反応系における自己組織化現像を利用してインテリジェンスを創製していく基礎が明かになった。