バイオアクチュエータの光制御に向けた遺伝子導入した骨格筋の光応答ダイナミクスに関する研究

摘要

生体の筋肉による運動は，各筋線経が神経によって独立かつ同時に制御され，それらが筋として束になることで，複雑な運動を実現している（図1）［1］．このような複雑な運動を実現させるためのハードウェアとして，実際の生体の筋肉を搭載し，その筋の筋線経を独立かつ同時に制御することができれば，これまでにないソフトでウェットな生体義手やロボットが実現できる可能性がある．これまで開発されてきた機械的な義手は，電動モータや空気圧をアクチュェータとし，それらを制御することで動作する．電動モータや空気圧は，筋の役割を果たしているが，実際の生体の筋とは入出力の多さに大きな差がある生体筋は，筋線経に対する神経の多数の入力によって，多数の出力を制御しているのに対し，電動モータや空気圧は，単一の入力で単一の出力を制御しているため，筋肉のような複雑な動きを実現することが困難であるといった課題がある．そこで本研究では，バイオアクチュエータの光制御に向けて，生体筋の光応答のダイナミクスを明らかにするために，遺伝子操作により筋線経にChannelrhodopsin-2を発現させたキイロショウジョウバェ（学名Drosophila melanogaster）の骨格筋を用いて，光のステップ入力に対する骨格筋の光応答ダイナミクスを解析したので報告する．