Study of neural mechanisms on visual parallel processing in retina

视网膜视觉并行处理的神经机制研究

• 批准号: 19K12225
• 负责人: 石原 彰人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chukyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12225/
• 关键词: 網膜; 錐体視細胞; 双極細胞; 数理モデル; 光応答解析; シナプス; OFF型双極細胞; 視細胞; 視覚情報処理; 情報伝達物質

網膜において錐体シナプス部は、視覚系における最初のシナプスであり、2次ニューロンである水平細胞と双極細胞に対して出力を送る。ここでは、双極細胞以降の光応答特性から、基本的な視覚情報に関連した情報経路への分離が実現されていることが明らかになっている。それらの経路の分離には、錐体と双極細胞によって形成された主経路に対して水平細胞出力が修飾的に働くことで形成されていると考えられている。本研究では、この錐体シナプス部における情報処理メカニズムに関して数理モデルを用いた計算論的アプローチから明らかにしていくことを目的とする。2022年度は、主に前年度から引き続き研究を続けてきた錐体シナプスの構造に基づいたマイクロ回路について、最新の知見も導入しながらモデル構造の改良などを実施した。これは、既にほかの研究者から報告されている内容をベースに簡単化したcone pedicleでの濃度変化を実現するモデルについて、近年明らかになった知見も導入しながら、過去の知見も説明できるよう構築している。このモデルにより細胞内外で各物質が拡散や細胞膜上のイオンチャネルやイオンポンプなどの作用によって濃度変化の様子に加えて、電気的な変動の様子を解析することが可能になった。また伝達物質放出による濃度変化は、Caイオン濃度のみに依存するだけでなく、膜電位依存性の細胞膜メカニズムによっても修飾をうけることが明らかになった。

在视网膜中，视锥突触是视觉系统中的第一个突触，并将输出发送到二阶神经元、水平细胞和双极细胞。在这里，双极细胞及其他细胞的光响应特性揭示了与基本视觉信息相关的信息通路的分离已经实现。据认为，这些通路的分离是通过对视锥细胞和双极细胞形成的主要通路上的水平细胞输出的修改而形成的。本研究的目的是利用数学模型的计算方法来阐明锥体突触的信息处理机制。 2022财年，我们主要改进了模型结构，同时融入了去年继续研究的基于锥体突触结构的微电路的最新发现。这是一个基于其他研究人员已经报告的内容来实现锥蒂浓度变化的简化模型，它介绍了最新的发现，同时也解释了过去正在建立的发现。该模型不仅可以分析由于扩散以及细胞膜上离子通道和离子泵的作用而导致的细胞内外每种物质浓度的变化，还可以分析电波动。研究还表明，递质释放引起的浓度变化不仅取决于 Ca 离子浓度，而且还受到膜电位依赖性细胞膜机制的影响。

项目成果

A simulation study on the effect of ionic currents on transmission from cones to retinal OFF type cone bipolar cells

离子电流对视锥细胞至视网膜OFF型视锥双极细胞传输影响的模拟研究

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Ishihara

A simulation study on the effect of ionic currents on transmission from cones to retinal OFF type cone bipolar cells

离子电流对视锥细胞至视网膜OFF型视锥双极细胞传输影响的模拟研究

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Ishihara