Emergence of brain function by itinerancy of dynamic pattern in an unicellular organism

单细胞生物体中动态模式的循环导致大脑功能的出现

• 批准号: 20700275
• 负责人: TAKAGI Seiji
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20700275/
• 关键词: 生体情報; 非線形科学; 真正粘菌; 自己組織化; 自律分散システム; 回転ラセン波; 細胞行動; 数理モデル; 収縮弛緩運動; 原形質流動; 位相応答曲線; 複屈折繊維; 細胞運動; アクトミオシン; 光応答; 除細動

The plasmodium of the true slime mould, Physarum polycephalum, is a large amoeboid unicellular organism, which does not have any special organ for information processing, can behave properly in response to environmental changes and adapt successfully to the environment. The purpose of this project is to reveal the mechanism of the emergence of brain function in this organism by studying the dynamics of cell behaviors. Our results make clear how the plasmodium makes decision to environmental changes from the level of metabolic reaction driving the cell motility, to the control mechanism of the cell migration, and to the design principle of the cell morphology.

真正的黏菌多头绒泡菌（Physarumpolycephalum）的原质团是一种大型变形虫样单细胞生物，没有任何特殊的信息处理器官，能够对环境变化做出适当的反应，并成功地适应环境。该项目的目的是通过研究细胞行为的动力学来揭示这种生物体中大脑功能出现的机制。我们的研究结果从细胞运动的代谢反应水平、细胞迁移的控制机制、细胞形态的设计原则等方面阐明了疟原虫对环境变化的决策机制。

项目成果

Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design

• DOI: 10.1126/science.1177894
• 发表时间: 2010-01-22
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Tero, Atsushi;Takagi, Seiji;Nakagaki, Toshiyuki
• 通讯作者: Nakagaki, Toshiyuki

Annihilation and creation of rotating waves by a local light pulse in a protoplasmic droplet of the Physarum plasmodium

• DOI: 10.1016/j.physd.2009.06.011
• 发表时间: 2010-06
• 期刊: Physica D: Nonlinear Phenomena
• 作者: S. Takagi;T. Ueda

振動ダイナミクスによる真正粘菌の行動決定

使用振动动力学确定真实粘菌的行为

• 发表时间: 2010
• 作者: Takahashi;M.;Osumi;N.;高木清二
• 通讯作者: 高木清二

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Mathematical model for contemplative amoeboid locomotion

变形虫冥想运动的数学模型

• DOI: 10.1103/physreve.83.021916
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: K.-I.Ueda;S.Takagi;Y.Nishiura;T.Nakagaki
• 通讯作者: T.Nakagaki