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知覚機能を持つ人工膜システムの開発

具有感觉功能的人工膜系统的研制

基本信息

批准号：
63604502
负责人：
上田哲男
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido 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：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本プロジェクトは、認識や判断まで含めたインテリジェント人工膜システムの開発を最終目的とする。単細胞生物の行動発現を見ると、脳や中枢神経系がなくとも、自律的に多くの構成分子を合理的に配列しシステム化しているのがわかる。今年度は、巨大なアメーバ型細胞である粘菌の光応答において情報が細胞内で判断・処理される化学的ならびに物理的原理を解明することに集中し、以下の成果を得た。(A)光情報伝達・処理・行動発現の化学的側面:光照射に伴う細胞内でのスーパーオキサイド生成の光波長依存性は光逃避行動の作用スペクトルと一致した。酸素欠乏条件下では走光性が発現しないので、O_2^-生成がシグナル発生と関連していると推測される。その後ただちに_cAMP、_cGMP、ATP、NAD(H)などの細胞内メッセンジャーの濃度が振動的に変動し始める。しばらくしてATP濃度の分布パターンが変化する。細胞行動にともなって細胞骨格(複屈折繊維)が再配列した。自律的に形成される化学パターンに従って細胞骨格系が再配列され、その結果として行動が誘導されることがわかった。(B)細胞内における情報伝達・処理の物理的側面:粘菌の収縮弛緩リズムの時間空間相関を調べた。局所的な刺激に対して振動数は変わらないが位相がずれ、自励振動子が相互に引き込みあう結果、細胞全体に渡り位相差の勾配が形成される。このベクトル場に従って、誘引あるいは忌避行動が起きた。逆に振動外場に細胞の固有リズムを引き込ませると、細胞内に位相差の勾配が人工的に形成され、これに従って行動が起こった。すなわち振動外場により細胞の判断を意のままにコントロールすることができた。以上のことから、自励振動子の集団が協同的挙動として作り出す位相ベクトル場が情報の伝達・処理に利用されていることがわかった。

This paper presents the final objective of the development of artificial membrane systems. Single cell biological action development, central nervous system, self-regulation, multiple constituent molecules, reasonable coordination, system development, and so on This year, the following results have been obtained from the study of the optical response of large and medium-sized cells and the understanding of the principles of chemical and physical processing in cells. (A)The chemical basis of light information transmission, processing and action development: light irradiation is accompanied by light wavelength dependence of intracellular light generation and light escape action. It is speculated that under conditions of insufficient acid, photoactivity may occur, and O_2^-formation may be related to the occurrence and development of oxygen. The concentration of cAMP, cGMP, ATP, NAD(H) and NAD in the intracellular medium is the beginning of vibration. The distribution of ATP concentration in the plasma was changed. Cell movement, cell skeleton (complex inflection), and rearrangement Self-regulation is the result of chemical recombination, cellular recombination, and behavioral induction. (B)Physical aspects of intracellular information transmission and processing: temporal and spatial correlation of myxomycetes. The number of vibrations in the local stimulation is different from that in the phase, the self-excited vibrations are mutually induced, and the phase difference of the whole cell is formed. This is the first time that we've seen this. In contrast to the vibration field, the intrinsic phase difference of the cell is induced, and the intracellular phase difference is artificially formed, and the action is initiated. The vibration of the external field is not only the judgment of the cell, but also the judgment of the cell. The above-mentioned self-excited oscillator groups cooperate with each other in the movement of the output phase, the transmission of information and the utilization of the output phase.