1998 Fiscal Year Annual Research Report
昆虫機械受容器の内部雑音源の正体と微弱信号の検出に果たす役割
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10640658
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
下澤 楯夫 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10091464)
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| Keywords | 感覚細胞 / 機械受容器 / エネルギー感度 / 閾値 / 熱雑音 / 確率共鳴 / 共分散符号化 / 昆虫 |
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| Research Abstract |
コオロギの気流感覚細胞は、感度を向上の進化のすえ熱雑音に出会っているが、熱雑音近くに閾値を設定して分子のブラウン運動への無意味な応答を避けつつ、なをかつ熱雑音のエネルギーと無相関性を利用して外部信号を多数の感覚細胞のパルス列の共通成分として抽出する、共分散コーディングを行っていることを明らかにしつつある。
先ず、気流感覚細胞の活動を細胞内記録し、気流への応答パルス列を調べた。刺激気流として、閾値以下の正弦波を与えても細胞はパルス列を発射しないが、閾値程度の白色ガウス雑音を共存させると不規則な欠落をともなうパルス列で応答する。そのパワースペクトルを求めると、パルス列に含まれる信号成分は共存させた雑音の大きさとともに高くなり、最大に達した後再び雑音に埋れるようになった。つまり気流感覚器は、雑音が無ければ検出できない閾値以下の微弱な信号を、外部雑音の助けを借りて検出できることを明らかにした。
ついで、2つの気流感覚細胞を同時に細胞内記録し、微弱な正弦波刺激に対するパルス発火時刻の揺らぎの相関を調べた。測定した11組の気流感覚細胞全てが無相関であった。つまり、微弱な正弦波刺激に対する発火時刻の揺らぎは、2つの細胞に共通な(実験装置や建物の振動など)外部の雑音ではなく、細胞内部の互いに独立な雑音に起因しており、その大きさは常温の熱雑音kT(【approximately equal】4×10^<-21>Joul)程度であることを明らかに
これらの新知見は、San Diegoで開催された国際神経行動学会、東広島市での日本動物学会および東京での神経科学会ミニシンポジウムで発表し、英文国際誌への投稿準備作業中である。
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[Publications] T.Kumagai,T.Shimozawa and Y.Baba: "Mobilities of the cercal wind-receptor hairs of the cricket, Gryllus bimaculatus" J.Comp.Physiol.A. 183. 7-21 (1998)
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[Publications] T.Kumagai,T.Shimozawa and Y.Baba: "The shape of wind-receptor hairs of cricekt and cockroach" J.Comp.Physiol.A. 183. 187-192 (1998)
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[Publications] T.Shimozawa,T.Kumagai and Y Baba: "Structual scaling and functional design of the cercal wind-receptor hairs of cricket" J.Comp.Physiol.A. 183. 171-186 (1998)
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[Publications] 下澤楯夫、熊谷恒子: "昆虫気流感覚毛の機械設計の解析" 日本音響学会誌. 54-3. 245-253 (1998)
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[Publications] 下澤楯夫: "昆虫気流感覚毛の機械設計の計測と解析" 日本機械学会〔No.98-8 I〕機械力学・計測制御講演会論文集. A. 1-4 (1998)
