| 研究概要 |
心臓をモデル化するために,その構成要素である(心筋)細胞1個のモデル化について検討を行った.現在,最も生理学的に妥当なモデルとして考えられているHodgkin-Huxley型の微分方程式を用いて,1個の細胞の電気的特性を詳細に解析した.その結果,細胞内のイオンチャネルの動作の時定数間にある程度の開きがある場合,単一細胞だけでもカオス的な興奮現象を生じやすいことが分かった.この結果を踏まえ,1個の細胞を極めて単純なカオスニューロン(写像)モデルで表現し,興奮性媒質全体を写像の結合系(Coupled-Map-Lattice)としてモデル化する方法を提案した.この興奮性媒質を詳細に解析することで,極めて単純なモデル化であるにも関わらず,単純な渦巻波から渦巻波の分裂という時空間カオス現象に至るまで,興奮性媒質の本質を的確に捉えたモデル化であることが明らかになった.
心臓のような大規模なシステムをモデル化するためには,ネットワークの構成要素の性質や数,ネットワークの結合形態などの変更に対して柔軟にシステムを変更できるシミュレーション環境が必要である.本研究では,構成要素を一つの自律したプログラムとして実現し,それらの間の結合を計算機ネットワーク上の(UDP)通信機能を用いてモデル化する手法を提案した.
興奮性媒質を様々な手法でモデル化することで,モデル化手法に依存しない渦巻波の一般的性質を明らかにした.この結果をもとに,渦巻波全体に強い刺激を加えるのではなく,弱い刺激を局所的に加えることで渦巻波の分裂を抑制する方法を提案した.
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