明暗の変化に適応するエッジ検出フィルタ特性

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680439
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 海野 修 東邦大学, 理学部, 教授 (70119907)
• 研究分担者: 橋本 葉子 東京女子医科大学, 看護短期大学, 学長 (90075218)
• キーワード: 網膜 / 受容野 / フィルタ / 双極細胞 / コンパートメントモデル

研究概要

本年度は、以下の2つの研究内容を遂行した。
1)網膜双極細胞の形態と機能(中心受容野)との関連を、視細胞-水平細胞の神経回路網をモデル化し、計算機シミュレーション実験により調べた。その結果、以下の点が明らかになった。(1)双極細胞同士はギャップ結合を介して電気的に結合するが、樹状突起でのギャップ結合のコンダクタンスが増大しも、受容野の拡大は本モデルでは空間定数=120μm程度で飽和する。(2)軸策終末で受容野応答を記録した場合、軸策終末間での電気的結合のコンダクタンスが大きくなるにしたがい受容野は拡大するが、細胞体および樹状突起で記録したときは、コンダクタンスの受容野への影響は減少する。(3)細胞体から視細胞側への主突起が太い場合は、受容野は縮小する。
2)隣接する双極細胞の突起間の結合タンダクタンスを、モデル実験により推定した。本モデルは、生体の視細胞-双極細胞回路網の形態的特徴に基づいて構築した。膜抵抗を生理学的に報告されている30,000Ωcm^2に設定したとき、1個の双極細胞モデルの入力抵抗は1.3GΩであった。この値は単離した双極細胞で生理学的に報告されている値の範囲である。この膜抵抗値を用いて、回路網モデルの入力抵抗から推定した結合コンダクタンスは1〜10nSであった。ギャップチャンネル1個のコンダクタンスを50pSとすると、隣接する双極細胞の突起間では20から200個のチャンネルが、機能的にオープンしていると推定される。

研究成果

• [文献書誌] Umino, Maehara, Hashimoto: "Morphological and Electrophysiological Studies of Horizontal Cells in the Black Bass Retina." Journal of Tokyo Women's Medical College. 67. 313-321 (1997)
• [文献書誌] 日高、橋本: "色弁別能を有するウグイ網膜においてギャップ結合で連結した双極細胞、アマクリン細胞と神経節細胞の規則的なモザイク" 東京女子医科大学誌. 67. 248-275 (1997)
• [文献書誌] 橋本: "網膜研究に使用された微小電極の変遷" 東京女子医科大学誌. 67. 244-247 (1997)
• [文献書誌] Poznanski, Umino: "Syncytial Integration by a Network of Coupled Bipolar Cells of the Retina." Progress in Neurobiology. 53. 273-291 (1997)
• [文献書誌] Ishikawa, Hashimoto, Tonosaki, Sakuragi: "Preference of peanut agglutinin labeling for long-wavelength-sensitive cone photoreceptors in the dace retina." Vision Research. 37. 383-387 (1997)
• [文献書誌] Umino, Ushio: "Spatio-temporal receptive fields in carp retinal horizontal cells." Journal of Physiology (London). 508. 223-235 (1998)
• [文献書誌] Poznanski, Umino: "Modeling in the Neurosciences. The effects of dendro-dendritic gap junctions on cable parameters of neurons." Harwood Academic Publishers (in press), (1998)