粘菌の走化性における環境適応的パターン形成とその自己言及的情報構造

粘菌趋化性的环境适应性模式形成及其自参照信息结构

• 批准号: 07780583
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780583/
• 关键词: パターン形成; 拘束条件; リズム; 相互引き込み; 粘菌; 自己言及

生命システムの形態は、環境変化に対して適応的に形成される必要がある。しかし従来の形態形成理論は、固定された拘束条件(境界条件)下での一定のパターン形成しか扱えないという本質的な問題点があった。そこで本研究課題では、真性粘菌の走化性をモデル系として、情報的に開かれたシステムにおける環境適応的なパターン形成の原理を明らかにすることを試みた。作業仮説としては、上記の実験的知見に基づき、自己組織系の拘束条件を自己創出できる「自己言及システム」としての情報構造を考えた。具体的には、細胞内Ca2+リズムの相互引き込みを通して位相パターンを生成する自己組織系と、そのリズムの結合構造を規定する形態パターンとしての拘束条件の間での、相互関係の時間発展に注目した。そのため粘菌変形体に特徴的な扇型の形態パターンが発展的に形成されるプロセスにおいて、細胞内リズムの時空間ダイナミックスと形態パターンの間での経時的かつ循環的関係を画像処理的に計測した。特に、粘菌が環境からの刺激に基づいてその扇型のパターンを再構築するプロセスを観察した。これらの結果を、細胞内リズムの相互引き込みによる位相パターン生成とそれらリズムの結合構造としての形態パターンの間での自己言及ダイナミックスとして解析した。これらによって、リズムの相互引き込みを通して生成するコヒーレント状態とそれに基づいて生成する拘束条件の間での自己言及ダイナミックスとしての環境適応的形態パターン生成のメカニズムが明らかにされた。特に、細胞内リズムの相互引き込みを通して環境依存的位相パターンが生成され、その位相関係が制御情報となり環境適応的に新たな形態パターンを生成し、それが新たな拘束条件として次の位相パターン形成に働きかける自己言及プロセスの存在が示された。

The システム form of life に and environmental changes に form される necessary がある for the に that are て suitable for 応. は し か し 従 to の morphogenetic theory, fixed さ れ た constraint conditions (boundary conditions) under で の certain の パ タ ー ン form し か Cha え な い と い う nature な problem point が あ っ た. そ こ で this research topic で は, true slime mold の go voltinism を モ デ ル department と し て, intelligence に open か れ た シ ス テ ム に お け る environment comfortable 応 な パ タ ー ン formation principle of の を Ming ら か に す る こ と を try み た. Homework 仮 said と し て は, written の be 験 know see に base づ き, organization is の constraint conditions を themselves making で き る "yourself to シ ス テ ム" と し て の intelligence structure を exam え た. Specific に は, intracellular Ca2 + リ ズ ム の mutual lead き 込 み を tong し て phase パ タ ー ン を generated す る group themselves と, そ の リ ズ ム の combination を rules す る form パ タ ー ン と し て の constraint conditions between の で の, mutual masato の time 発 exhibition に attention し た. に そ の た め slime mold - form of 徴 な fan type の form パ タ ー ン が 発 exhibition に form さ れ る プ ロ セ ス に お い て, intracellular リ ズ ム spatial ダ の イ ナ ミ ッ ク ス と form パ タ ー ン の between で の 経 when か つ cycle masato is を portrait 処 reason of に measuring し た. に, slime mold が environment か ら の stimulus に base づ い て そ の fan type の パ タ ー ン を to construct す る プ ロ セ ス を 観 examine し た. こ れ ら の results を, intracellular リ ズ ム の mutual lead き 込 み に よ る phase パ タ ー ン generated と そ れ ら リ ズ ム の combination と し て の form パ タ ー ン の between で の himself to ダ イ ナ ミ ッ ク ス と し て parsing し た. こ れ ら に よ っ て, リ ズ ム の mutual lead き 込 み を tong し て generated す る コ ヒ ー レ ン ト state と そ れ に base づ い て generated す る constraint conditions between の で の himself to ダ イ ナ ミ ッ ク ス と し て の environment comfortable 応 form パ タ ー ン generated の メ カ ニ ズ ム が Ming ら か に さ れ た. に, intracellular リ ズ ム の mutual lead き 込 み を tong し て environment dependent phase パ タ ー ン が generated さ れ, そ の phase masato is が suppression intelligence と な り environment comfortable 応 に new た な form パ タ ー ン を generated し, そ れ が new た な constraint conditions と し て times の phase パ タ ー ン form に 働 き か け る himself to プ ロ セ ス の is が shown さ れ た.

项目成果

三宅: "位置情報「場」と生命的自律性" 数理科学. 34-4. 56-63 (1996)

Miyake：“位置信息‘场’和生物自主性”《数学科学》34-4（1996）。

三宅: "「場」指向インテリジェンス" 第5回インテリジェンスシステム講演論文集. 235-240 (1995)

Miyake：“面向场的智能”第五届智能系统讲座论文集 235-240 (1995)。

三宅: "人工生命は工学の新しいパラダイムになりうるか?" 人工生命研究の課題と展望に関するワークショップ記録(情報処理開発協会). 79-109 (1995)

Miyake：“人工生命能否成为工程的新范式？”关于人工生命研究的挑战和前景的研讨会记录（信息技术发展协会）79-109（1995）。

三宅: "粘菌の走化性におけるコヒーレンス生成・崩壊サイクルと自己言及性" 生物物理. 35. S148- (1995)

Miyake：“粘菌趋化性中的相干生成/衰变循环和自我参照”生物物理学35。S148-（1995）

Y. Miyake: "Envirorment-deperndent positional information field in chemotaxis of physanm plasmodium" J, Theor. Biol.(in Press).

Y. Miyake：“毒菌疟原虫趋化性中环境依赖性位置信息场”J，理论。