2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14654173
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青沼 仁志 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (20333643)
西野 浩史 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (80332477)
水波 誠 東北大学, 大学院・生命科学科, 助教授 (30174030)
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| Keywords | 熱雑音 / 機械感覚器 / 感覚情報 / 機械感覚細胞 / 昆虫 / 光学計測 / コオロギ |
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| Research Abstract |
コオロギ気流感覚毛の機械特性の計測から感覚閾値で感覚細胞が受け取るエネルギーが常温における分子1個の熱揺動エネルギーK_BTに近いこと、閾値付近の刺激に対する応答発火揺らぎの解析から感覚細胞は内部の熱雑音源をパルス符号化に用いるStochastic Samplingで中枢へ信号を送っていること、感覚細胞の情報伝送容量の測定から、信号対雑音比は0.1程度と非常に低いこと、このため情報伝送素子としての細胞1個の性能は400ビット/秒程度に制限されていることを明らかにしてきた。
そこで、本研究では、神経細胞は熱雑音感受性をもっており、そのことが神経系に共通する基本構造である並列伝送回路の起源であることを実証するため、まず、ブラウン運動に近いレベルの微弱な機械刺激を気流感覚毛に与えたときの感覚細胞の膜電流応答を計測した。ピエゾに取り付けられたチップ電極を気流感覚毛に被せ、チップ電極をナノメートル領域で動かし、ピエゾで与えた機械刺激の大きさと、機械刺激に対する気流感覚細胞の膜電流応答の大きさの関係を調べることで気流感覚細胞でのエネルギー増幅の神経機構を解析した。
現在、2本の気流感覚毛のブラウン運動を同時計測し、近傍のものでも感覚細胞は互いに無相関な熱雑音に曝されていることを実証するため、隣り合う2本の感覚毛のブラウン運動を同時計測し、互いに無相関であることを確かめるための実験を推進している。現時点では、気流感覚毛先端のブラウン運動が10nm程度であることを予想して、光学顕微鏡を改造し感覚毛のレーザー照明強拡大像(900倍)を4分割受光素子上に結ばせたブラウン運動計測装置(分解能3nmでの計測が可能)を実用化し、コオロギ気流感覚毛のブラウン運動を光学的に測定している。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 村上準, 木立智英, 長谷山美紀, 下澤楯夫: "神経細胞が運ぶ情報量の実測における標本サイズの影響"電子情報通信学会論文誌. J85-D-II No.7. 1233-1243 (2002)
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[Publications] Aonuma, H., Newland, P.L.: "Synaptic inputs onto spiking local interneurons in crayfish are depressed by nitric oxide"J. Neurobiol.. 52. 144-155 (2002)
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[Publications] Aonuma, H.: "Distribution of NO-induced cGMP-like immunoreactive neurones in the abdominal nervous system of the crayfish, Procambarus clarkii"Zool. Sci.. 19. 969-979 (2002)
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[Publications] Sakura M, Okada R, Mizunami, M: "Olfactory discrimination of structurally similar alcohols by cockroaches"J. Comp. Physiol. (A). 188. 787-797 (2002)
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[Publications] Matsumoto Y, Mizunami M: "Temporal determinants of long-term retention of olfactory memory in the cricket Gryllus bimaculatus"J. Exp. Biol.. 205. 1429-1437 (2002)
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[Publications] Nishino H, Yamashita S.Yamazaki Y, Nishikawa M, Yokohari F, Mizunami M: "Projection neurons originating from thermo-and hygrosensory glomeruli in the antennal lobe of the cockroach"J. Comp. Neurol.. 455. 40-55 (2003)
