| 研究概要 |
網膜は,『脳の覗き窓』と呼ばれる興味深い神経回路であり,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,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,神経節細胞についてイオン機構に基づいた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細胞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-細胞レベルの基本的なモデル化が達成され,要素レベルの特性が網膜機能全体に与える影響の解析や細胞を相互に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,光情報を受容する最初のステージである杆体視細胞ネットワークの数理モデル構築,および,網膜の出力を担う神経節細胞の数理モデル構築を進めた.杆体ネットワークに関する解剖学的実験に基づいたリアリスティックな2次元モデルを構築し,杆体ネットワークの周波数特性を解析した.その結果,杆体ネットワークはバンドパス型の時間フィルタ特性をもつことが明らかとなり,これは外節の光変換機構のスローな特性を補償し時間分解能を向上させる機能的意義があることが示唆された.また,スパイクを生成する神経節細胞について,細胞膜に存在する個々のイオンチャネルの確率的特性の影響を統計的な手法を用いて詳細に解析した結果,スパイクの立ち上がりに影響するナトリウムチャネルよりも,スパイクの立下りに寄与すると従来考えられてきたカリウムチャネルがスパイク発火タイミングの時間的精度に影響していることがわかった.
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