ダイナミッククランプ法による神経回路網ハイブリッドシステムの構築と動的安定性解析

动态钳位法神经网络混合系统构建及动态稳定性分析

基本信息

批准号：
18650078
负责人：
舘野高
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,研究計画の最終年度にあたり,昨年構築した電気生理学的計測系とデジタルシグナルプロセッサ(DSP)を組み合わせた実験系を用いて,ダイナミック・クランプ法を行う実験を行った。まず,ラット大脳皮質体性感覚野と一次聴覚野の神経細胞の4種(錐体細胞,介在細胞3種)の電気的特徴を詳細に記録した。これらの細胞の特徴を考慮して,ダイナミック・クランプ法を用いて細胞間のシナプス結合を人工的に作成し,局所回路の再現を試みた.また,化学シナプス(AMPA,NMDA,GABA_Aなど)やギャップ結合などの細胞間結合を生理学的知見に基づき数理モデルによって擬似し,実際の細胞との結合関係の変化に対する膜電位振動の影響を調べた.さらに,ダイナミクスが既に知られている膜電位依存性のイオンチャネル電流の関数を複数個用意し,これらのダイナミクスをDSPで計算した結果を実際の細胞に電流注入することによって,数理モデルの妥当性を検討する実験系を作成した.この結果,実験では直ぐに得られないパラメータの推定が可能となり,数理モデルの作成を効率的に支援する実験系を構築することが可能となった.こうした結果は,国際会議(37th Annua1 meeting of Society of Neuroscience)と国内学会大会(Neuro 2007,第30回日本神経科学会大会)で報告した.また,国際誌(Bio Systems)に成果論文を投稿することができ,受理された。

今年是研究计划的最后一年，我们利用去年搭建的电生理测量系统和数字信号处理器（DSP）相结合的实验系统，利用动态钳法进行了实验。首先，我们详细记录了大鼠大脑皮层体感皮层和初级听觉皮层四种神经元（锥体细胞和三种中间神经元细胞）的电学特征。考虑到这些细胞的特性，我们使用动态钳法人工创建了细胞之间的突触连接，并尝试使用基于生理学知识的数学模型模拟间隙连接等细胞间连接，并研究了膜电位的影响。与实际细胞连接关系变化的振荡。我们创建了一个实验系统，通过准备多个膜电位依赖性离子通道电流函数并将使用 DSP 计算这些动力学的结果注入到实际细胞中来检查数学模型的有效性。因此，可以估计无法估计的参数。通过实验立即获得，并且可以构建有效支持数学模型创建的实验系统。这些结果在国际会议（第37届）上发表Annua 1 会议 (Society of Neuroscience) 和国内学术会议 (Neuro 2007, 第 30 届日本神经科学学会年会)。此外，我还向国际期刊 (Bio Systems) 提交了一篇关于我的成果的论文，被接受了。