2013 Fiscal Year Annual Research Report
ニューラルネットワークの信号伝達がガス分子によって抑制される機構の解明
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23350001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内田 努 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70356575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郷原 一寿 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40153746)
永山 昌史 北海道教育大学, 教育学部, 准教授 (70374585)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 生物物理化学 / 麻酔 / ニューラルネットワーク / 電気信号測定 / 分光測定 |
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| Research Abstract |
キセノン(Xe)ガスによるニューラルネットワークの信号伝達抑制機構を、Xeガス印加条件下での培養ニューラルネットワークに特有な信号測定というメゾスコピックなアプローチと、ニューロンをXe加圧下で分光学的観測を行い、計算機シミュレーションと比較してXeガス分子のニューロンに及ぼす影響を評価するというミクロスコピックなアプローチとから明らかにすることを目的とする。本年度は、以下の項目について実施した。
１．メゾスコピック観測：昨年度と同様に、分散培養された胎児ラット大脳皮質由来ニューロンを電極付シャーレに約3週間培養し、Xeガスを0.1～0.5MPaまで印加した状態で電気信号を測定した。ニューラルネットワークに特有な自律的同期バースト信号の観測と同時に、外部から電気刺激を与えた時の電気的な応答について、検討を行った。その結果0.3MPa以上加圧した条件下では、自律的同期バーストが完全に抑制されることがわかり、かつ刺激応答についてもほぼ完全に抑制されることを見出した。
２．ミクロスコピック観測：細胞膜を模擬したリポソームおよび研究目的である培養ニューロンを試料として用い、Xe加圧条件下で温度変化させながらラマン分光測定を行った。リポソームを用いた実験では、ある温度を境に分子のC-H伸縮振動モードスペクトルが変化することを見出し、構造相転移温度がXeガス加圧下で低温側にシフトするという先行研究結果をラマン分光法で確認した。米国コロラド鉱山大学の研究協力者の分子動力学シミュレーションによって、この現象は脂質二重膜中にXe分子が溶解することで起きることが示された。培養ニューロンにおいても定性的にこの傾向が確認され、Xe分子がニューロンの細胞膜中に溶解することが示された。ただし細胞膜中にXe分子が溶解したことによるニューラルネットワークの電気的活動への影響は、実験条件下では小さいと推定した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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