• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

振動化学反応におけるノイズ・シンクロナイゼーションと情報伝達

Research Project

Project/Area Number 12874044
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 物性一般(含基礎論)
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

甲斐 昌一  九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20112295)

Project Period (FY) 2000 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2001: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywordsノイズシンクロナイゼーション / 光感受性振動化学反応 / ルテニューム触媒 / BZ反応 / 情報伝達 / 脳波の引き込み / 引き込み現象 / 確率共鳴 / 化学情報変換 / 離散振動子
Research Abstract

生体内の様々なリズムや運動は非線形化学反応によって生み出されている。とりわけリズム、すなわちマクロに発現する振動現象は、これらを構成する要素間の引き込み現象、いわゆる同期(シンクロナイゼーション)から生まれ、従って乱雑な入力があると同期化が阻害され、乱れると考えられてきた。ところが本研究によれば、ノイズ外力を加えるとある強度であればかえって同期化が促進あるいは発現され、規則正しいリズムが出現されること見出された。しかも、最適の強さのノイズを加えるとノイズなしの場合よりも同期領域の幅が大きく広がり、さらにノイズ強度を増すと今度はその同期領域が減少し始め、最終的には同期が起こらなくなる現象が観測された。そこで、そのような現象の生物系への探索・解明を行った結果、この2年間に次のような成果が得られた。
(1)空間的な引き込み(同期)ダイナミックスを明らかにするために、触媒を複数の吸着ビーズに準備・反応溶液に浸し、その間隔を変えて同期がビーズ間距離(相互作用の大きさに相当)にどの様に依存するか調べた。その結果、距離が近いほど容易に同期し遠く離れた周期の間でも同期するが、距離が遠いと近い周期でなければ同期しないことが分かった。これらの距離、周期差がノイズ強度に依存することが分かった。
(2)脳波には目に光刺激を行うと引き込み現象が起こることが知られている。そこで化学反応系で得られたノイズシンクロナイゼーションが現実に生体系に起こるか否かを、ヒトの脳に対して行った。実験手法は極めて新奇な手法で、第1視覚野で雑音と周期信号が混合されるように、右眼に周期信号、左眼に雑音を印加して脳波を測定したところ、ある最適ノイズで引き込みが最大となることが見いだされた。これはノイズによる引き込み現象としてヒト脳で世界で初めて観測されたものである。
しかしながら、これらの機構や発展の多くは未解明で今後の研究に残されている。

Report

(2 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All Other

All Publications (8 results)

  • [Publications] 森敏生, 山崎秀樹, 甲斐昌一: "光刺激による脳波引き込みの空間特性"医用電子と生体工学. 39・4. 12-19 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 森敏生, 甲斐昌一: "脳における確率共鳴現象"電子情報通信学会. J85-D-II・6(in press). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Toshio Mori, Shoichi Kai: "Stocastic resonance in a alpha oscillators in human brain"International Journal of Bifurcation and Chaos. (in press). (2002)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Osamu INOMOTO et al.: "Intensity Oscillation of Chemiluminescence in Ferroin-Catalyzed Belousov-Zhabotinsky Reaction"FORMA Jpn.. 15・3. 213-218 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki FUJII et al.: "Noise-Induced Entrainment in Two Coupled BZ Oscillators"FORMA Jpn.. 15・3. 219-225 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Osamu INOMOTO et al.: "Nonsteady Condensation and Evaporation Waves"Physical Review Letters. 85・2. 310-313 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Osamu INOMOTO et al.: "Bromomalonic-acid-induced transition from trigger wave to big wave in the Belousov-Zhabotinsky reaction"Physical Review E. 61・5. 5326-5329 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report
  • [Publications] Stefan C.MUELLER et al.: "バイオミメティックスハンドブック"化学と生物学におけるパターンと波. 14 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

URL: 

Published: 2000-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi