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視覚系の入り口である網膜は、単に光の明暗の情報を神経情報に変換するだけでなく、視覚情報に関わる基本的な前処理機能を有した知能センサーとも呼べる器官である。その機能の一部は、網膜内の最初の神経回路である視細胞、水平細胞、双極細胞からなる網膜外網状層にて実現されている。本研究は、網膜の生理学的知見を基にイオン機構に関して詳細な神経回路モデルを構築し、それを利用したシミュレーション解析から、その機能の1つである時空間コントラスト利得制御に関わるメカニズムを明らかにすることを目的とする。
今年度は、前年度までに構築した錐体視細胞－OFF型双極細胞間のシナプス伝達過程について、これまでの研究で構築した各サブシステムモデルの統合をさらに進めた。シナプス伝達過程は、錐体シナプス終末からの伝達物質放出過程、シナプス間隙内の濃度変化、OFF型双極細胞におけるAMPA型グルタミン酸レセプタによる受容過程などからなる。本研究では、これらのサブシステムについて、それぞれ生理学的知見に基づいた数理モデルを構築し、統合することで錐体視細胞－OFF型双極細胞間のシナプス伝達過程における神経回路モデルを構築してきた。今年度は、こうしたモデルに特に順応に関わるメカニズムに関する新たな生理学的知見を加えた。
そのようにして構築した錐体－OFF型双極細胞ネットワークモデルを用いてコントラスト順応に関する網膜神経メカニズムについて解析した。その結果、AMPA型グルタミン酸レセプタにおける性質など、この神経経路に内在するシステムが、順応過程に寄与している度合が明らかになった。
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