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本研究では、例外的にパッチクランプ法による直接記録が可能な大型の軸索終末を有する海馬苔状線維に着目して、軸索のサブセルラー機能解析システムを構築し、軸索膜のイオンチャンネルの特性や分布について定量的な実験データを集積することと、これらの実験データに基づいた精緻な中枢軸索の興奮性に関する最適化モデルを構築することを目指している。本年度は、苔状線維終末の活動電位に引き続く後脱分極の発生にNaチャンネルが関与することを示した。また、活動電位に引き続く後脱分極応答をシミュレーションで再現する数理モデルの改良を行った。海馬苔状線維では、中枢軸索としては例外的に、その形態的特徴と実験で計測された軸索膜のイオンチャンネルに関する特性に基づいた活動電位の定量的なモデルが提唱されてきた。しかしながら、これまでのモデルでは軸索での活動電位に特徴的な後脱分極応答を加味しておらず、シミュレーションと実験データが乖離していた。そこで、細胞体での後脱分極応答に関与する持続型NaチャンネルとリサージェントNaチャンネルを既存のモデルに組み込み、後脱分極を再現できるかについて検討した。このうち、リサージェントNaチャンネルを組み込むことで、苔状線維終末からのパッチクランプ実験で記録されるものと類似した時間経過を示す後脱分極応答を再現することができた。多くの実験データが蓄積する海馬苔状線維を用いて、皮質軸索に特徴的な典型的な通過型軸索の精密な最適化モデルを構築した。
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