1998 年度実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号	10878147
研究機関	東京大学
研究代表者	廣瀬明東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (70199115)
キーワード	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
研究概要	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。

[文献書誌] S.Murakami A.Hirose: "A microscopic nervecell analysis theory for elucidating membrane potential dynamics using boundary element method" Neurocomputing. accepted
[文献書誌] A.Hirose H.Onishi: "Proposal of relative-minimization learning for behavior stabilization of complex-valued recurrent neural networks" Neurocomputing. 24. 163-171 (1999)
[文献書誌] 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)
[文献書誌] 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)
[文献書誌] 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)
[文献書誌] 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)
[文献書誌] 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)
[文献書誌] A.Hirose: "Soft Computing in Systems and Control" Coherent neural networks and their applications to control and signal processing(in print),