神経細胞のイオン濃度と電位の時空間変化を表す理論

概要

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神経細胞の膜電位は、イオン濃度と細胞膜のイオン透過性によって決まることがよく知られている。そのイオン濃度は、イオンチャネルを介するイオン流動と細胞内および細胞外のイオン流動によって決定される。従ってこれを解析するためには、細胞内および細胞外のイオン濃度と電位を同時に解くことが必要である。本論文は、神経細胞のイオン濃度と電位の時空間変化を表す理論を構築するものである。細胞膜のイオン透通性を表すためにHodgkin-Huxley型の非線形なコンダクタンスを用い、細胞内および細胞外のイオン濃度を表すためにNernst-Planck方程式を用いる。また細胞内、細胞外および境界で電荷が保存されるようにする。それらによって、理論の構築に成功した。また、その理論を用いて細胞内のイオン濃度と電位分布を数値的に解析した。その結果と生理実験結果が整合することから理論の妥当性が確認された。この理論は種々の特性を持つイオンチャネルに拡張可能であり、あらゆる細胞に適用することができるため、その有用性が極めて高い。
社団法人電子情報通信学会の論文
2004-03-10