| 講演名 | 2021-11-19 膵β細胞の数理モデルにおけるバーストの効率的な律動化 小山 慧太(筑波大), 安東 弘泰(東北大/筑波大), 藤原 寛太郎(東大), |
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| 抄録(和) | 膵β細胞のバースト発火のダイナミクスはインスリン分泌の機能と相関していることが知られており, 正常な発火ダイナミクスを保つことはその機能維持の観点からも重要である．正常な膵β細胞は周期的なバースト発火を示す一方で，2型糖尿病患者のような機能不全の膵β細胞はバースト発火のタイミングが不規則となる．本研究では, まず単一膵β細胞の数理モデルを用いて機能不全細胞の挙動を再現する. これに対して，カオス制御の方法論を用いたオンデマンド電気刺激によって，バーストの律動化を実現する方法論を検討した．その結果，フィードバック入力によるバーストの律動化をシミュレーションにより確認し，さらに, より小さいエネルギーで効率的に律動回復を行える入力タイミングも検証した．これらの結果は，カオス制御の方法論によってインスリン分泌機能の改善を促す可能性を示唆しており，2型糖尿病治療に貢献する可能性がある． |
| 抄録(英) | Bursting activity of pancreatic beta cells are correlated with the function of insulin secretion. While normal pancreatic $beta$-cells show periodic bursting, the bursting activity becomes irregular in dysfunctional pancreatic $beta$-cells of type 2 diabetic patients. In this study, we reproduced the dynamics of dysfunctional pancreatic $beta$-cells using a mathematical model and investigated it in terms of the energy efficient control of burst's rhythm. The control method is considered for on-demand electrical stimulation in terms of the methodology of chaos control. As a result of numerical simulations, the bursts are controlled in periodic rhythm by a feedback input. In addition, we have found input timings that induce energy efficient control of bursts' rhythm. These results suggest that chaos control may improve the function of insulin secretion, which may contribute to the treatment of type 2 diabetes. |
| キーワード(和) | 膵β細胞 / 数理モデル / 機能不全 / オンデマンド / エネルギー効率 / カオス制御 |
| キーワード(英) | Pancreatic beta-cell / Mathematical model / Dysfunction / On-demand / Energy efficient / Control of chaos |
| 資料番号 | CCS2021-31 |
| 発行日 | 2021-11-11 (CCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | CCS |
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| 開催期間 | 2021/11/18(から2日開催) |
| 開催地（和） | 大阪大学 |
| 開催地（英） | Osaka Univ. |
| テーマ（和） | 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 浅井 哲也(北大) |
| 委員長氏名（英） | Tetsuya Asai(Hokkaido Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 赤井 恵(北大) / 会田 雅樹(都立大) |
| 副委員長氏名（英） | Megumi Akai(Hokkaido Univ.) / Masaki Aida(TMU) |
| 幹事氏名（和） | 中田 一紀(TDK) / 眞田 耕輔(三重大) |
| 幹事氏名（英） | Kazuki Nakada(TDK) / Kosuke Sanada(Mie Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 中野 秀洋(東京都市大) / 安東 弘泰(筑波大) / 松原 崇(阪大) / 宮田 純子(芝浦工大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Hidehiro Nakano(Tokyo City Univ.) / Hiroyasu Ando(Tsukuba Univ.) / Takashi Matsubara(Osaka Univ.) / Sumiko Miyata(Shibaura Inst. of Tech.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Complex Communication Sciences |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 膵β細胞の数理モデルにおけるバーストの効率的な律動化 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Energy efficient control of bursts' rhythm in a mathematical model of the pancreatic beta cell |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 膵β細胞 / Pancreatic beta-cell |
| キーワード(2)（和/英） | 数理モデル / Mathematical model |
| キーワード(3)（和/英） | 機能不全 / Dysfunction |
| キーワード(4)（和/英） | オンデマンド / On-demand |
| キーワード(5)（和/英） | エネルギー効率 / Energy efficient |
| キーワード(6)（和/英） | カオス制御 / Control of chaos |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 小山 慧太 / Keita Koyama |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 筑波大学(略称：筑波大) University of Tsukuba(略称：Univ. of Tsukuba) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 安東 弘泰 / Hiroyasu Ando |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東北大学/筑波大学(略称：東北大/筑波大) Tohoku University/University of Tsukuba(略称：Tohoku Univ./Univ. of Tsukuba) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 藤原 寛太郎 / Kantaro Fujiwara |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) University of Tokyo(略称：Univ. of Tokyo) |
| 発表年月日 | 2021-11-19 |
| 資料番号 | CCS2021-31 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | CCS-253 |
| ページ範囲 | pp.79-83(CCS), |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2021-11-11 (CCS) |