| 研究概要 |
網膜は,『脳の覗き窓』や『小さな脳』と呼ばれる神経回路である.網膜はそこで実現されている視覚情報処理への関心だけでなく,実験標本としての扱い易さや,構造と機能との関連づけが比較的容易であること等から,脳神経システムを理解する最適なシステムの一つとして,神経生理学,解剖学,工学,情報科学等の対象として数々の研究が進められてきた『神経研究の宝庫』といえる神経組織である.従来研究によって,網膜を構成する神経細胞,すなわち,視細胞,水平細胞,双極細胞,神経節細胞の数理モデルが完成すると共に,細胞膜に存在する各イオンチャネルが細胞の電位応答に及ぼす影響等,従来の神経生理学的な実験手法のみでは十分な解析が困難であった要素レベルの特性が網膜の情報処理に果たす具体的な役割を解析することが可能となった.その結果,網膜の数理モデル研究は,単一細胞レベルの基本的なモデル化はほぼ達成され,細胞を結合した網膜神経回路レベルの数理モデルへと発展させる新たな段階に達した.
本年度は,昨年度に引き続き,光情報を受容する最初のステージである杵体視細胞ネットワークの数理モデル構築を進めた.すなわち,杵体ネットワークに関する最近の解剖学的知見に基づいた2次元モデルを構築し,構築したモデルによって杵体視細胞が示すバンドパス型のフィルタ特性などが再現されることを確認した.なお,こうした2次元モデルのシミュレーションには膨大な時間がかかることからグリッド技術を活用したシミュレーション手法に関する研究も進めた.さらに,網膜の出力を担う神経節細胞の数理モデル化も進めた.スパイクを生成する神経節細胞については,細胞膜に存在する個々のイオンチャネルの確率的な特性をモデル化し,シミュレーション解析した所,カリウムチャネルの特性によってスパイク発火タイミングが調整されることが示唆された.
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