生命体の同期化周期的振動信号生成原理を究明
KAISTのチョ・グァンヒョン教授研究チーム
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脳神経細胞間の電気信号、細胞内の分子の濃度変化など生命体は多様な形態の周期的振動信号交換により情報伝達を行なっている。またホタルの明滅、セミの鳴き声など生命体は正確に同一な位相(phase)で同期化することもある。生命体はどのような仕組みで同期化を行なっているのか。
大徳所在のKAIST(韓国科学技術院、総長ソ・ナムピョ)はバイオおよび脳工科のチョ・グァンヒョン教授研究チームが大規模な仮想細胞実験を通じて生命体の多様な周期的振動信号などが同期化する普遍的な原理を究明したと2月2日に発表した。
チョ博士が究明したこの原理は生体内の周期的振動信号の同期化が撹乱された時に発生する脳疾患などの原因を知るための手がかりを提供するものといえる。
チョ教授チームは今回の研究で複数の独立した周期的振動信号はポジティブフィードバックを通じて互いの位相に影響を与え、一つの同一な位相に収斂されるということを突き止めた。ポジティブフィードバックは二重活性または二重抑制の構造で具現され、二重活性フィードバックは連結時間遅延が短い時に、二重抑制フィードバックは連結時間遅延が長い時に、それぞれより安定した信号同期化を可能にした。
KAISTの関係者によるとノイズがある時に二重活性フィードバックは振動信号の周期より振幅を安定的に維持する反面、二重抑制フィードバックは連結強度に不規則な変化が与えられた時に一定の周期と振幅を維持していた。
チョ教授は「生命体は複雑なネットワークの中にこのような精巧な原理を内蔵している。こうした規則は任意で数多くのデジタル振動子をつくって人工進化により信号の同期化現象を観測したときにも同様に成立するという興味深い事実を確認できた」と話している。
今回の研究結果は細胞生物学分野の学術誌である『Journal of Cell Science』誌のオンライン版に1月26日付で掲載された。
 | ▲ A: 互いに相互作用する二つの生体信号振動子(oscillator)
B: 二重活性ポジティブフィードバックで連結された振動子
C: 二重抑制ポジティブフィードバックで連結された振動子
D: 連結強度により振動信号同期化に所要される時間
E: 連結強度の増加により漸次振動信号が同期化されてゆく様子
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[2010-02-03]
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