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網膜の視覚情報スパイク符号化機構の数理モデル

视网膜视觉信息尖峰编码机制的数学模型

基本信息

批准号：
12750385
负责人：
神山斉己
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Aichi Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

網膜に投影された外界像は,視細胞により並列的に受容され,水平細胞,双極細胞等からなる網膜神経回路による実時間情報処理を受け,神経節細胞で神経インパルス列に変換される.本研究は,こうした網膜内での一連の情報処理過程を数理モデルとして記述することになって,色情報,空間情報,動き情報等の視覚情報がどのように符号化されるのか,その具体的機構と機能的意義を明らかとすることを目的としている.前年度までの研究によって,網膜を構成する5種類の基本的な神経細胞のうち3種類の細胞,すなわち,視細胞,水平細胞,双極細胞の数理モデルが完成した.そこで,本年度は,網膜の入力から出力に至る一連の過程の数理モデルの完成を目指し,網膜の出力を担う神経節細胞のスパイク発生機構に関する数理モデル化を行った.従来モデルにおいては,細胞膜上で確率的に開閉している個々のイオンチャネル全体の活動をマクロに記述した微分方程式により,細胞膜の特性を記述していた.しかしながら,神経インパルスを発生する神経細胞では,イオンチャネルの確率的な振る舞いがインパルス発火パターンに影響を与える可能性が指摘されていた.そこで,神経節細胞の4種類のイオンチャネルについて,確率的な特性を記述した数理モデルを構築した.確率的モデルと従来の微分方程式モデルのシミュレーション結果を比較した所,確率的モデルでは入力変動に対しても比較的安定したスパイクパターンが発生することから,網膜の視覚情報の符号化において,イオンチャネルの確率的挙動が重要な役割を果たしていることが示唆された.

The retinal projection is the external image, the visual cell is the parallel receptor, the horizontal cell, the bipolar cell, etc. The retinal nerve circuit is the temporal information processing, the ganglion cell is the nervous system is the serial receptor. In this study, we describe the process of information processing in the retina, such as color information, spatial information, motion information, etc. In the previous year's research, the retina was composed of five basic types of neurons and three types of cells, including optic cells, horizontal cells and bipolar cells. In this year, the mathematical model of the continuous process of the input force, output force and output force of the retina is completed, and the mathematical model of the output force of the retina is related to the development mechanism of the ganglion cell. In the future, the cell membrane will be opened and closed accurately, and all activities of the cell will be described by differential equations. The characteristics of the cell membrane will be described. The probability of the occurrence of neuronal cells in the brain and the probability of the occurrence of neuronal cells in the brain and the probability of the occurrence of neuronal cells in the brain are examined. In this paper, the four types of neurons are described in detail, and their mathematical characteristics are described in detail. The accuracy of the differential equation is determined by comparing the results of the differential equation and the accuracy of the differential equation. The stability of the differential equation is determined by comparing the stability of the differential equation and the accuracy of the differential equation.