1996 Fiscal Year Annual Research Report
筋肉のHodgkin-Huxley方程式を用いた筋緊張症と四肢麻痺発生機序の解析
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08650082
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
寺田 和子 東邦大学, 医学部, 助手 (10217424)
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| Keywords | 筋肉 / Hodgkin-Huxley方程式 / 分岐現象 / イオンチャネル疾患 / 筋緊張症 / 周期性四肢麻痺 / homoclinic分岐 / inclination-flip分岐 |
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| Research Abstract |
本研究の最終目的は、筋肉での連続発火(筋緊張症)と脱分極安定電位(周期性四肢麻痺)の発生機序を解明することである。
上記目的のため、膜の機能異常の程度と膜の挙動の関連を、骨格筋細胞膜のHodgkin-Huxley方程式(HHM式と略す)を用いて解析し、生理的知見の背後にあるメカニズムを明らかにしていく。
具体的には,膜の電気的機能に関連する生理特性値を分岐パラメータとした分岐現象を解析した。
分岐パラメータとしては、リ-クコンダクタンスglとナトリウム不活性化因子の流入速度・流出速度の電位依存性を規定するパラメータVhの二つを用いた。これらのパラメータは、先天性筋緊張症、パラミオトニア、高K血性周期性四肢麻痺、及び治療薬の効果とに関連すると考えられるものである。数値計算手法としては、近年文献にあるものと独自に考案したものを用いた。
その結果,余次元1の分岐として,saddle node分岐,Hopf分岐,homoclinic分岐,saddle node of periodic orbitを見いだした。余次元2の分岐として,cusp分岐,Bogdanov-Takens分岐,向き付け不能共鳴homoclinic分岐,縮退Hopf分岐,およびinclination flip分岐(if)と思われる点を見いだした。
2-パラメータ平面上で,通常の神経からの入力に相当する刺激に対するHHM式の振る舞いは,1)周期解に収束(筋緊張症),2)脱分極電位の安定平衡点に収束(麻痺),3)一回のみの発火(正常)の三通りであった。ifと思われる点は,この三つの振る舞いが生じる領域の分水嶺になっていた。
このことは,イオンチャネル遺伝子上の点変異のわずかな違いが,緊張・麻痺という全くことなる臨床像をもたらすこととの関連において興味深い。
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[Publications] 寺田和子.西村千秋.栗原照幸.岸雅彦.木下真男: "myotonic burst後の脱分極安定電位に関する数理的考察" 臨床神経. 37. (予定)- (1997)
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[Publications] 寺田和子.吉澤修治.西村千秋: "筋細胞膜のHodgkin-Huxleyモデルの解析(4)-連続発火と脱分極安定電位の生じるパラメータ領域" 医用電子と生体工学. 34sup.174- (1996)
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[Publications] 寺田和子.田中久陽.吉澤修治: "筋肉のイオンチャネル疾患とHodgkin-Huxley方程式" 1996非線形理論とその応用ワークショップ. 2. 2-1-2-6 (1996)
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[Publications] TERADA kazuko,Yoshizawa Shuji: "Period Doubling Cascade to Chaos in the Hodgkin-Huxley Equations for Muscle Fibers" XIXth International Congress of Theoretical and Applied Mechanics Abstracts. 68- (1996)
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[Publications] 寺田和子: "筋細胞膜で連続発火と脱分極電位を生じる機能変化の数理的解析" 生物物理. 36-sup.S27- (1996)
