2010 Fiscal Year Annual Research Report
異相間電荷移動に駆動された電位振動の空間伝播・同期現象の計測と機構解明
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22350033
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 耕治 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (00229303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 裕美 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (40314306)
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| Keywords | 膜電位振動 / 人工液膜系 / 振動の同期 / 電気信号の伝播 / 電荷移動の共役 |
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| Research Abstract |
神経細胞や心筋細胞における、膜電位の伝播や同期に及ぼすバルク伝導や界面反応の関与を明らかにするために、人工液膜系を用いて複数の電位振動間の伝播や同期を実現した。水相(W1)、有機相(O)、水相(W2)からなる3相液膜系を2つ連結して、2つの膜電位振動系の間の距離と同期の成否の関係を詳細に調査した。距離が20mm以上のときは、2つの振動系は振幅は同じだが、タイミングは一致せず、独立に振動した。10mm以下のときは、同じ振幅、タイミングで2つの振動は同期した。10-20mmの中間にあるときは、通常の振幅をもつメインパルスと振幅の小さいサブパルスが同期して、結果として周期は独立振動のそれより大きくなった。同期した電位パルス間の時間差を10msのサンプリング時間で計測したところ、一方の電位パルスから他方の電位パルスへ約100msの時間差で伝播していることがわかった。さらに、1つの膜電位振動系から発した電位パルスが界面を伝播する際の伝播速度と振幅の減衰を観測した。
一方から他方へ伝播した電位パルスの振幅がある閾値を超えたとき、2つの振動系で同期が生じることがわかった。バルク伝導の関与を調べるために、溶液中の電気伝導度を上昇させると、振幅の減衰が緩和された。また、界面伝播の関与を調べるために、ノニオン性界面活性剤をW2相へ添加すると、振動の伝播が抑制された。従って、振動の伝播にはW2とOのバルク中のイオン伝導による伝播と、界面におけるイオンの分配と吸脱着がもたらす伝播の両方が寄与することがわかった。
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