視細胞内節のイオン電流モデル

概要

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網膜視細胞は,形態的に外節・内節・シナプスから構成されており,それぞれ機能的役割を担っている.外節は光刺激を受けることにより,光感受性電流を変化させ,内節はこの電流変化と内節に存在する各種のイオン電流との相互作用により光応答を形成する.更にシナプスは,光応答に従い情報伝達物質の放出量を変化させ,双極細胞や水平細胞へ情報を伝達する.こうした視細胞の機能については,現在まで多くの生理学的研究が進められている.しかしながら,視細胞の各イオン電流が光応答時にどのように振る舞い,どのような役割を果たしているかなど,その情報処理機能を具体的に解明するためには,イオン電流特性を考慮に入れたモデルの構築とそのシミュレーション解析が必要となる.本論文では,視細胞内節に存在する膜電位依存性電流について,生理学的知見に従いイオン電流モデルを構築した.更に,Ca^<2+>依存性電流については,細胞内Ca^<2+>機構に基づき,細胞内のCa^<2+>濃度変化に対するイオン電流変化をモデル化した.次に,本モデルが視細胞内節の膜電位応答や膜電流応答と同様な振る舞いを示すことを確認・検証し,生理実験では測定困難なCa^<2+>スパイク発生時の各イオン電流の時間特性をシミュレーションにより求めた.その結果,Ca^<2+>スパイクに対する各イオン電流の修飾作用が明らかになると共に,膜電位依存性K^+電流ブロック時とコントロール状態でのスパイク波形の違いについて,各イオン電流の動的特性により説明が可能となった.更に,細胞内Ca^<2+>濃度変化が膜電位応答に及ぼす影響について解析を進め,Ca^<2+>スパイクの終了には,細胞内Ca^<2+>濃度上昇に伴うCa^+依存性塩素電流の活性化が大きく作用することが示された.本論文で提案した視細胞内節モデルは,こうした今後の網膜機能研究における生理工学的解析に大きく寄与するものである.
1995-10-25

視細胞内節のイオン電流モデル

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