真性粘菌における環境情報の統合と細胞内Ca^<2+>濃度の時空間パターン

真实粘菌中环境信息和细胞内 Ca^<2+> 浓度时空模式的整合

• 批准号: 05780489
• 负责人: 三宅 美博
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05780489/
• 关键词: 情報統合; リズム; 引き込み; 自己組織; カルシウム; 真性粘菌

本年度の研究は、真性粘菌の走化性における環境情報の統合メカニズムと細胞内Ca^<2+>濃度の時空間パターンの関係を明かにすることを目的としている。そのため、細胞内Ca^<2+>濃度の測定制御システムの構築と、それを用いた情報統合メカニズムの解析を行った。前者に関して、細胞内Ca^<2+>濃度の制御はイオノフォア処理し細胞膜にCa^<2+>透過性を与えた粘菌において、細胞外Ca^<2+>溶液の濃度を高濃度と低濃度のCa^<2+>溶液の混合比率を電磁弁で調整することで行った。そして、これを空間的に多数の地点で同時に制御できるような自動制御システムを構築した。一方、細胞内Ca^<2+>濃度の測定は、細胞内にfura-2を負荷し蛍光測定で行った。ただし、広領域で連続的に細胞内Ca^<2+>濃度を測定できる必要があるので、顕微鏡画像をスクロールしつつ画像処理できるシステムを開発した。後者では、環境認識過程としての細胞内Ca^<2+>濃度振動の位相勾配形成と、行動制御過程としての空間的Ca^<2+>濃度勾配形成の間での相互作用メカニズムを解析する。そこで上記の実験システムの開発と平行して、現有システムを用いて予備的な研究を進めてきた。その結果、環境認識過程と行動制御過程が周期1-2時間程度で交互に出現すること、それらは再帰的に相互作用することで柔軟に環境情報を統合することが明かになった。また外部環境変化と振動変調の関係、位相勾配から行動制御への作用も明かになった。今年度は時間の関係で、上記の細胞内Ca^<2+>濃度の測定制御システムを用いて解析するまでには至らなかったが、今後は両研究成果に基づいて情報統合機構をさらに解明していきたい。

This year の research は, true slime mold の go voltinism に お け る integration environment intelligence の メ カ ニ ズ ム と intracellular Ca ^ > < 2 + concentration space パ の タ ー ン の masato を and Ming か に す る こ と を purpose と し て い る. そ の た め, intracellular Ca ^ 2 + < > concentration determination の suppression シ ス テ ム の constructing と, そ れ を with い た intelligence integration メ カ ニ ズ ム の parsing line を っ た. The former に masato し て, intracellular Ca ^ 2 + < > concentration の suppression は イ オ ノ フ ォ ア 処 Richard し membrane に Ca ^ 2 + < > through を and え た slime mold に お い て, extracellular Ca ^ 2 + < > の concentration を high-concentration と low concentration の Ca ^ 2 + < > solution の combined ratio を electromagnetic chemical で adjustment す る こ と で line っ た. そ し て, こ れ を space に most の site で に system at the same time royal で き る よ う な automatic suppression シ ス テ ム を build し た. One, the intracellular Ca^<2+> concentration is determined by <s:1>, and the intracellular にfura-2を load is <s:1> 蛍 and light is determined by で. た だ し, hiroo で even 続 に intracellular Ca ^ 2 + < > concentration determination を で き る necessary が あ る の で portraits, 顕 micro mirror を ス ク ロ ー ル し つ つ portrait 処 Richard で き る シ ス テ ム を open 発 し た. The latter で は process, environmental cognition と し て の intracellular Ca ^ 2 + > < concentration の phase check form と, vibration suppression action process と し て の space of Ca ^ > < 2 + concentration hook is made between の で の interaction メ カ ニ ズ ム を parsing す る. そ こ で written の be 験 シ ス テ ム の open 発 と parallel し て, existing シ ス テ ム を with い て reserve を な research into め て き た. そ の process results, environmental cognition が と suppression action process cycle time 1 to 2 degree で interaction appear に す る こ と, そ れ ら は again 帰 に interaction す る こ と で に soft environment intelligence を integration す る こ と が Ming か に な っ た. Youdaoplaceholder0 external environmental changes と vibration changes <s:1> relationship, phase coordination ら action control へ <s:1> function clarification になった になった. Our は time の masato で, written の intracellular Ca ^ > < 2 + concentration determination の suppression シ ス テ ム を with い て parsing す る ま で に は to ら な か っ た が, future は struck research に base づ い て integration intelligence agencies を さ ら に interpret し て い き た い.

项目成果

Y.Miyake,Y.Yamaguchi M.Yano,H.Shimizu: "Information propagation by spatio-temporal patteru change of Ca^<2+>concantration throughont physarum polycephalum with the repulsive stimulation." Cell Struct. Funct.18. 111-115 (1993)

Y.Miyake，Y.Yamaguchi M.Yano，H.Shimizu：“通过排斥刺激通过多头绒泡菌的 Ca^<2> 浓缩的时空模式变化来传播信息。”

Y.Miyake,Y.Yamaguchi M.Yano,H.Shimizu: "Environment-dependent self-organization of positional information in coupled nonlinear uscillator system." IEICE Trans.Furdamentals. E76-A. 780-785 (1993)

Y.Miyake，Y.Yamaguchi M.Yano，H.Shimizu：“耦合非线性振荡器系统中位置信息的环境相关自组织。”

Y.Miyake et al.: "(1)粘菌の走化性におけるコヒーレント状態とカオス的状態の循環的生成.(2)粘菌の走性における行動速度と細胞内リズムの空間位相差の関係.(3)粘菌の走性における外部環境変化と細胞内リズムの周期変調の関係." 生物物理. suppl 33. S62-S63 (1993)

Y. Miyake等人：“（1）粘菌趋化中相干和混沌状态的循环产生。（2）粘菌趋化中运动速度与细胞内节律的空间相位差之间的关系。（3）外部变化之间的关系粘菌趋化性中的环境和细胞内节律的周期性调节。”《生物物理学》增刊 33. S62-S63 (1993)

Y.Miyake,Y.Yamaguchi M.Yano,H.Shimizu: "Environment-dependent self-organization of positional information in tactic response of Physarum plasmodeum." J.Theor.Biol.(in press).

Y.Miyake，Y.Yamaguchi M.Yano，H.Shimizu：“胞浆菌策略反应中位置信息的环境依赖性自组织。”

Y.Miyake,Y.Yamaguchi M.Yano,H.Shimizu: "Information integlation by the mutuol entlainment between intracellular rhythns for the chemotaxis of physarum plasmodeum." Proc.of North American Physarum Workshop. 22- (1993)

Y.Miyake，Y.Yamaguchi M.Yano，H.Shimizu：“细胞内节律之间的互醇夹带对绒胞菌趋化作用的信息整合。”