ニュ-ラルコンピュ-タ構築のための興奮性分子素子の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02205055
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉川 研一 名古屋大学, 教養部, 教授 (80110823)
• 研究分担者: 中田 聡 奈良教育大学, 教育学部, 助手 (50217741)
• キーワード: 興奮現象 / 非線形 / 人工神経 / 味覚機能 / メモリ-素子 / 引き込み同調 / DNA / 膜

研究概要

生体における情報処理は、(1)DNAなどの分子レベル,(2)神経膜・受容細胞などの、膜における情報変換、(3)多数の興奮性細胞からなるシステムでの情報処理、などの各レベルで行なわれている。本研究では、この(1)〜(3)の各レベルについて、研究を進めた。
(1)巨大DNA分子の動的構造変化.蛍光顕微鏡を用いて、巨大DNA分子(数Mbp以上)の形態変化を計測することのできる、実験系を確立することができた。その結果、ポリアルギニン等の陽イオン系高分子を加えること、DNA分子は球形に縮んだ構造をとることが分った。又、ゲル中で電場を印加すると、DNA分子が特徴的な時定数でもって、伸縮を繰り返すことが明らかとなった。
(2)膜、界面における情報変換について.非興奮性の通常の膜や界面に対して、補助的な電気回路を接続することにより、極めて一般的に、興奮性の素子を作れることを明らかにした。オレイン酸を修節した白金電極に対して、この新しい測定方法を応用した。その結果、発振の引き込み同調現象を利用すると、様々な化学物質の定性・定量が可能となることが明らかとなった。この測定系は、取り扱いが簡単であり、実験の再現性も極めて良好である。
(3)興奮性素子の間の相互作用に関する研究.神経細胞は、非線形振動子であると見なせる。そこで、神経ネットワ-クのモデルとして、複数の化学的振動反応系の相互作用を調べた。その結果、3つの振動反応系が相互作用すると、互いに120ﾟ位相のずれた3相モ-ドが出現することを見い出した。この3相モ-ドは、多安定であり、モメリ-としての機能をもつ。

研究成果

• [文献書誌] 吉川 研一: "A triーphacie mode is stble when three nonーlinear oscillators interact with each other" Chem.Phys.Lett. 174. 203-207 (1990)
• [文献書誌] 篠原 康雄: "Effect of wechly acidic uncoopler 2.4ーdinitrophenel and dimethylsulfride on the coordination of Mg^<2+> with ATP." Biophys.Chem.36. 201-208 (1990)
• [文献書誌] 吉川 研一: "Rhythmic phenomena at interface and membrane.Selfーorganization of spatioーtempotal structure" React Kinetic.Catcl Latt. 42. 333-338 (1990)
• [文献書誌] 中田 聡: "A norvel method for the recognition of molecular chirality from the freguency modulation of nonlined electrochemical oscillation" J.Molec.Elec.6. 95-98 (1990)
• [文献書誌] 中條 信義: "Spontaneous oscillation of artificial membrane:equivalence in effects of temperature and volatile anesthetic" Biochem.Biphys.Res.Commun.160. 450-456 (1990)
• [文献書誌] 中田 聡: "Discrimination of drinks with a novel senring nystems detecting eletrochemical norlinerity" Chem.Lett.1631-1634 (1990)
• [文献書誌] 吉川 研一(分担報筆): "生体コロイドI" 広川書店, 125-166 (1990)
• [文献書誌] 吉川 研一(分担報筆): "Liquid Membranes:Chemical Applications" CRC Press, 141-159 (1990)