1999 Fiscal Year Annual Research Report
イオン電流と細胞内カルシウム機構に基づく網膜神経細胞の数理モデル
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10650407
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
臼井 支朗 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40023337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神山 斉己 愛知県立大学, 情報科学部, 助教授 (70233963)
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| Keywords | 網膜神経細胞 / 双極細胞 / 神経節細胞 / イオン電流機構 / 細胞内カルシウム機構 / 数理モデル / シミュレーション |
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| Research Abstract |
本年度は,主に以下に示す網膜神経細胞のイオン電流機構と細胞内カルシウム機構に基づくモデル化を行った.
・オン型杆体双極細胞の細胞体-シナプス終末間の伝達特性の解析
双極細胞の樹状突起,細胞体,シナプス終末,各部位のイオン電流機構,細胞内カルシウム機構に基づいて個別に構築してきた数理モデルを統合し,オン型杵体双極細胞のコンパートメントモデルを構築した.これを用いて細胞体とシナプス終末間の伝達効率に関して解析した結果,双極細胞は双方向に情報が伝達されやすい膜特性を有していることが明らかになった.また,本モデルを用いて光応答シミュレーションを行った結果,双極細胞の光応答は,シナプス終末に存在するイオン機構によってダイナミックに影響を受けることが示された.これらの結果は,光応答を解析する上で,双極細胞のイオン機構やチャネル分布特性を考慮し解析することが必須であることを示唆している.
・神経節細胞のイオン電流モデル
最近までの生理学的知見に基づき,神経節細胞のイオン電流モデルを構築した.本モデルはナトリウム電流,2種類のカルシウム電流,3種類のカリウム電流,過分極活性型内向き電流,漏れ電流から構成され,それぞれHodgkin-Huxley型方程式で記述した.モデルパラメータは電位固定実験結果より推定した.モデルシミュレーションの結果,本モデルは膜電位固定,膜電流固定実験時の膜応答に加え,カリウム電流をブロックした時のスパイク発生頻度の減少を忠実に再現できることが明らかになった.本モデルはイオン電流がスパイク生成に果たす役割を解析する上で有効であり,神経節細胞の視覚情報の符号化に関する具体的なメカニズムの解明に威力を発揮するものと期待される.
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[Publications] 藤井哲志,神山斉己,竹部啓輔,臼井支朗: "網膜外網状層神経回路の超並列シミュレーション解析"電子情報通信学会技術研究報告. NC98-186. 253-260 (1999)
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[Publications] 石原彰人,神山斉己,臼井支朗: "網膜オン型杵体双極細胞の光応答形式に関するシミュレーション解析"第14回生体・生理工学シンポジウム論文集. 229-232 (1999)
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[Publications] 井脇洋,青山俊弘,石原彰人,神山斉己,臼井支朗: "網膜神経節細胞のイオン電流モデル"電子情報通信学会技術研究報告. NC99-77. 117-123 (1999)
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[Publications] 石原彰人,神山斉己,臼井支朗: "イオン機構に基づく網膜オン型双極細胞シナプス終末モデル"電子情報通信学会論文誌. J83-D-II. 723-731 (2000)
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[Publications] 太田善土,石原彰人,神山斉己,臼井支朗: "網膜外網状層の反対色生成モデルに関する研究"電子情報通信学会技術研究報告. NC99-181. 237-244 (2000)
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[Publications] Usui,S.,Kamiyama,Y.Ishii,H.,Ogura,T.and Ishihara,A.: "Ionic current model of the outer retinal cells,in"Modeling in Neurosciences",Edited by Roman R.Poznanski"Harwood Academic Publishers. 26 (1999)
