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階層的集合振動体としての生物時計機構のモデル化

将生物钟机制建模为分层集体振荡器

基本信息

批准号：
14015205
负责人：
中尾光之
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

脳の視交叉上核(SCN)のニューロンにおいて一群の遺伝子(時計遺伝子)が約24時間周期で発現の増減を繰り返していることが明らかになってきた。一方で、時計遺伝子は脳内の他の組織や体内の多くの組織にも発現している。SCNに存在するニューロン群は日周振動子の生理学的実体と考えられる。SCNの腹外側と背内側では、含有されるペプタイド、光感受性、入出力関係などが異なっていることから、少なくとも二つの異なる振動体が存在していると考えられる。SCN外や末梢に存在する振動機構はSCNとは独立した振動子を構成するものと考えられる。今年度は(1)時計遺伝子を含む振動機構をモデル化する基礎として、代表的なモデル化の枠組み、非線形転写制御フィードバックモデル(以下、Goodwin型モデルと呼ぶ)と振動子フィードバック型モデル、についてその外部入力に対する分岐特性を調べた。これより、Goodwin型モデルは1:1の引き込み領域が狭く、外力の強度が増した場合には他の周期比の引き込みに移行するか、引き込まれなくなった。振動子フィードバックモデルは広い1:1の引き込み領域を持ち、振動子自身の固有周期と外力の周波数がかけ離れていても外力が強ければ1:1で引き込んだ。このようなモデルの力学的な構造に依存した本質的な分岐構造の違いは、前提されることが多いが依然として仮説でしかない非線形転写フィードバックが日周リズムを作り出しているとする考えの妥当性を実験的に検証する手がかりを与えている。(2)SCNの大規模シミュレーションに向けて16ノードからなるクラスター計算機を構成した。現在数百程度のHodgkin-Huxley方程式を基幹としたネットワークをシミュレーションした結果、大規模シミュレーションに堪え得るものであることが示された。(3)行動レベルから振動子への適応的なフィードバックを有する位相振動子モデルを構成し、その妥当性をシミュレーションによって示した。フィードバックの必然性が示されたことで、生体リズムでは行動パターンが階層を越えて時計遺伝子を含む分子レベルの時計機構やその集合体における協同性に影響を与えていることが示唆された。これは階層的集合振動体として生体リズム機構を考えていく上での指針を与える。

A group of genes (chronology genes) appeared and decreased in the supraschiasmatic nucleus (SCN) for about 24 time periods. A party, a time, a child, other tissues in the body, and many tissues in the body appear in the middle. A Study on the Physiological Characteristics of SCN SCN's ventrolateral and dorsomedial sides contain different materials, photosensitivity, input and output force relations, and vibration bodies exist. SCN external vibration mechanism is independent of the vibration component. This year,(1) the timing element includes the vibration mechanism, the basic structure, the representative structure, the nonlinear structure, the vibration element (hereinafter, Goodwin type), the vibration element, the external input force, and the differential characteristics. In this case, the Goodwin type is 1:1 and the field is narrow, and the strength of the external force is increased. 1:1 and 1:1. The structure of the mechanics of this problem depends on the nature of the bifurcation structure, and the premise of this problem is that many of them are still in existence. (2)SCN's large-scale computer system is composed of computer systems. Now hundreds of degrees of Hodgkin-Huxley equations are based on the results of large-scale solutions. (3)The motion of the vibrator is appropriate for the vibration. The vibration of the vibrator is appropriate for the vibration. The inevitability of biological evolution is reflected in the synergy between biological evolution and biological evolution, which is reflected in the interaction between biological evolution and biological evolution. The collective vibration body of the hierarchy is composed of the body and the body.