2005 Fiscal Year Annual Research Report
神経解剖学・生理学の知見に基づく脳幹・脊髄神経系の超詳細数理モデルの構築
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16300154
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
野村 泰伸 大阪大学, 大学院・基礎工学研究所, 教授 (50283734)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松山 清治 札幌医科大学, 医学部, 助教授 (40209664)
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| Keywords | 数理モデル / 階層性 / ネットワーク / オブジェクト指向 / 脊髄神経回路 / イオンチャネル / ニューロン / ダイナミクス |
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| Research Abstract |
本研究は脳幹・脊髄神経系の超詳細大規模数理モデルを構築することを目指している.本モデルは,入手可能な限りの神経解剖学と電気生理学的知見に忠実に,複数の計算機内に階層的かつ分散ネットワーク的に構築する.神経解剖学データに基づき,神経回路網の結線構造と各神経細胞の形態を3次元的に再構成する.また,電気生理学的データと文献サーベイに基づき,各神経細胞の電気的興奮現象を,イオンチャネル(コンダクタンス)ベースの微分方程式モデルおよびアナログ/デジタルデバイスとしてとして構築する.徹底的なオブジェクト指向に基づき,神経回路網と細胞の構造,構成要素のダイナミクスの双方を計算機内に構築する.したがって,一旦モデルが構築できれば,本システムのユーザは,あたかもそこに実際の神経系が存在するかのような感覚で,系の全体とその構成要素にアクセスすることができる.期間の最終段階には,構築した神経系全体のダイナミクスシミュレーションの実施を目指す.この目的を達成するために,本年度は,階層的マルチオブジェクトネットワークモデルを種々の汎用的物理的オブジェクトに対して構築できるモデル構築支援システムを開発した.また,生理学的に詳細なニューロンオブジェクトからなる階層的ネットワーク全体の電気生理学的ダイナミクスをシミュレートし,かつモデル構築に際しては必要に応じてニューロンオブジェクトやネットワーク構造を容易に変更・編集できるシステムを開発した.これにより,解剖学的・電気生理学的に詳細な脊髄神経回路の構築が実施できる体制が整った.
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