月別: 2025年9月

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.24, 39-45, by J-STAGE]
<Title:> 直線分子の計算分子分光学: パラダイムシフトへの挑戦
<Author(s):> 平野　恒夫, 長嶋　雲兵, 馬場　正昭
<Corresponding author E-Mill:> hirano(at)nccsk.com
<Abstract:> [Abstract] In conventional molecular spectroscopy, the viewpoint of how Nature (the world of Schr dinger equation) is observed has been lacking. We have asserted a new paradigm: In Nature the vibrationally averaged structure of a linear molecule is linear, but on observation, it is recognized as being bent. This new paradigm is substantiated by 1) the theoretically-derived expectation value for the deviation-angle from linearity, and the r₀ structure derived from the experimental rotational constant B_0,eff, 2) the non-zero b-axis component of dipole moment, 3) the elucidation of the so-called shrinkage effect in electron diffraction, 4) the too-short C≡N bond lengths in FeNC, CoCN, and NiCN, 5) the unusual relation r_0,eff < r_e for some linear molecules showing large amplitude bending motion, and 6) the vibrationally averaged structure of benzene (explanation of the unexpected relation r_0,eff(C H) r_0,eff(C D) and prediction of the planar but non-flat r₀ structure). Hence, a paradigm shift is requested.
<Keywords:>
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/24/2/24_2021-0049/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.24, 58-67, by J-STAGE]
<Title:> 化学勾配の緩和過程に基づくゾウリムシの長距離後退遊泳行動モデリング
<Author(s):> 宇座　恩, 砂川　泰也, 國田　樹
<Corresponding author E-Mill:> kunita(at)ie.u-ryukyu.ac.jp
<Abstract:> 本研究は，ゾウリムシの空間適応行動を化学勾配の緩和過程に基づいて数理モデルで再現することを目的とした．ゾウリムシは，細長い空間内で障害物に衝突した際，短距離の後退遊泳を繰り返しながら徐々に後退距離を伸ばし，最終的に3-4 mmの長距離後退遊泳を発現する．この行動は細胞内外の化学勾配が膜電位を変化させ，繊毛運動の方向と頻度を制御することで生じる．そこで，膜電位動態と繊毛運動の関係を定式化した運動モデルを膜電位モデルに統合した数理モデルを構成した．数値シミュレーションにより，カルシウムイオンチャネルの遅い応答に加えて，後退遊泳を引き起こすカルシウム電流の閾値が動的に変化する仕組みを導入することで，短距離後退遊泳から1 mm程度までの長距離後退遊泳への移行過程の一部を再現できた．これにより，ゾウリムシは単に化学勾配に受動的に応答するだけでなく，膜電位と繊毛運動のダイナミクスを通じた内因的な制御メカニズムを備えた適応能を備えていることが示唆された．
<Keywords:> chemical gradients, membrane potential, Paramecium, ciliary reversal, Hodgkin Huxley model
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/24/2/24_2024-0035/_article/-char/ja/

[Published online Journal of Computer Chemistry, Japan Vol.24, 46-57, by J-STAGE]
<Title:> 化学勾配に駆動される膜興奮動態による単細胞生物ゾウリムシの障害物衝突に対する行動応答モデル
<Author(s):> 大嶺　志歩, 國田　樹
<Corresponding author E-Mill:> kunita(at)ie.u-ryukyu
<Abstract:> 本研究は，生物の柔軟な行動を生み出す情報処理システムの本質的原理を化学勾配に基づく数理モデルで表現することを目的とした．単細胞生物の繊毛虫ゾウリムシが障害物に衝突した際の行動応答を生物実験により調べた結果，ゾウリムシは衝突後すぐに方向転換する行動と，障害物に沿って移動した後に方向転換する行動を示した．これらの行動を生じた時の衝突時の角度や速度は同じであったが，直前の角度変化の符号が異なっていた．ゾウリムシの行動は，体表に生えた繊毛運動によって制御され，それは細胞内外の化学勾配に従って生じる膜興奮動態によって調整される．この膜興奮動態と行動とを対応づける数理モデルを構成し，数値シミュレーション実験を行った．その結果，実験結果と同様にゾウリムシが障害物に衝突する前の角度変化の符号の違いで2つの行動を再現できた．つまり，ゾウリムシは同じ化学勾配状態でも，直前の角度変化という運動履歴の違いによって異なる行動を生じる柔軟性を有していた．
<Keywords:> membrane excitation dynamics, chemical gradients, Paramecium, ciliary movement, FitzHugh-Nagumo model
<URL:> https://www.jstage.jst.go.jp/article/jccj/24/2/24_2024-0026/_article/-char/ja/