神経細胞膜電位の伝搬と相互作用を扱う電子界解析に関する基礎的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10878147
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 廣瀬 明 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (70199115)
• Keywords: 神経細胞膜電位 / 有限要素法 / 2次元膜電位方程式 / 脳磁界 / MEG

Research Abstract

神経細胞膜電位の微視的なダイナミクスを明らかにするための、数値計算方法に関する理論構築を行った。これまでに研究代表者らは、細胞膜の電位の振る舞いを、膜のイオン・チャンネル密度などの電気的パラメータ分布や細胞形状などと直接結び付けるため、2次元膜電位方程式を提案し、数値計算を実現してきた。この場合、膜近辺の電流密度を等価伝導層膜厚という1つのパラメータによって表現する近似を用いていた。本研究では、細胞の内外の空間も解析に取り込み、有限要素法によって近似を用いずに膜電位を計算する理論を構築することに成功した。また、未だ低解像度ではあるが実際に数値計算例を示し、その有用性を確かめた。この方式は、膜電位の解析に適用できるばかりでなく、それに伴う電流分布および磁界分布も与えるものであるため、MEG計測の微視的な解析にも利用可能であるなど、応用分野が広いものであると考えている。

Research Products

• [Publications] S.Murakami A.Hirose: "A microscopic nervecell analysis theory for elucidating membrane potential dynamics using boundary element method" Neurocomputing. accepted
• [Publications] A.Hirose H.Onishi: "Proposal of relative-minimization learning for behavior stabilization of complex-valued recurrent neural networks" Neurocomputing. 24. 163-171 (1999)
• [Publications] 廣瀬 明: "デバイスレベルの研究を中心として見た脳型情報処理システム" 日本神経回路学会誌. 5. 82-83 (1998)
• [Publications] A.Hirose: "Proposal of a brain-type system architecture based on self-organizing consciousness using coherence" Int'1 Conf.on Neural Information Processing. Proc.1. 463-466 (1998)
• [Publications] A.Hirose K.Sugiyama: "A radar system with phase-sensitive millimetric wave circuitry and complex-amplitude neural processing" Int'1 Conf.on Artificial Neural Networks. proc.2. 707-712 (1998)
• [Publications] S.Murakami A.Hirose: "Proposal of microscopic nerve‐cell-activity analysis theory for elucidating membrane potential dynamics" Int'1conf.on computational Neuroscience. proc.114 (1998)
• [Publications] A.Hirose: "Use of wave aspects of light:A roadmap towards a high-frequency clock delivery and an ultimately parallel and adaptive..." Int'1 Conf.on Optics in Computing. Proc.95-98 (1998)
• [Publications] A.Hirose: "Soft Computing in Systems and Control" Coherent neural networks and their applications to control and signal processing(in print),