2012 Fiscal Year Annual Research Report
神経配線のロジック解明と多元的階層構造の解析技術の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | From molecules, cells to organs : trans-hierarchical logic for higher-order pattern and structures |
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| Project/Area Number |
23127509
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| Research Institution | Aichi Prefectural University |
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Principal Investigator |
作村 諭一 愛知県立大学, 情報科学部, 准教授 (50324968)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 軸索誘導 / 膜電位 / 変換方程式 / システム同定 / ベイズ推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞が外部の生体分子を感知しながら軸索の伸ばす方向を決めるとき、細胞膜電位を変化させていることが実験観察により分かっている。つまり生化学的シグナルを細胞膜電位に変換している。この変換過程を数理的に解明することが本研究の目的である。当該年度では、共同研究者から提供を受けた膜電位の時系列データをベイズ理論により解析することで、生化学的シグナルから細胞膜電位への定量的な変換方程式を同定した。その際、いくつかのモデル修正と、乱数を用いた繰り返し計算(モンテカルロ法)を行ったため、多くの数値計算を必要としたが、目的の最終段階に漕ぎ着くことができた。その結果、Protein Kinase G からCyclic Nucleotide-Gated Channelに対する抑制の可能性を見出した。この結果は予備的な解析で推定されていたが、当該年度で行った綿密な解析で裏付けられたことになる。現在、この結果について論文作成中である。
本研究課題の目的(生化学的シグナルから膜電位シグナルまでの変換方程式の導出)の達成が見込まれたため、最終目標である軸索誘導という物理過程のモデル化も平行して推進した。すなわち、膜電位から軸索の伸長方向検知のメカニズムを数理モデルで表現した。現在のところ定量データの導入まで至っていないが、外部因子に対する軸索の複雑な応答について、定性的な原理を表現可能となっている。今後、実験事実の調査と数理モデルの改良、ならびに実験データの定量的導入を行い、膜電位から軸索運動までの変換方程式を完成する予定である。これが完成されれば、当該年度までの結果と連結することで、外部刺激から軸索運動までを解明することができる。
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| Research Progress Status |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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