| 講演名 | 2004/3/10 神経細胞のイオン濃度と電位の時空間変化を表す理論 酒谷 誠一, 廣瀬 明, |
|---|---|
| PDFダウンロードページ | PDFダウンロードページへ |
| 抄録(和) | 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。 |
| 抄録(英) | It is well known that membrane potential in neuron is determined by the ionic concentrations and ionic permeability. However, the ionic concentrations are determined by both the ionic flows through the ionic channels and intracellular and extracellular ionic flows. Therefore, it is needed to resolve the intracellular and extracellular ionic concentrations and potential simultaneously. In this paper, we construct the theory for spatiotemporal dynamics of ionic concentration and potential. We adopt Hodgkin-Huxley-type nonlinear conductance to express the ionic permeability and use Nernst-Planck equation to denote the ionic concentrations. Additionally, we have succeeded in constructing the theory by setting the charge conserved at the intracellular fluid, the extracellular one and the boundary. By using the theory, we numerically analyze the distribution of intracellular ionic concentrations and potential. Consequently, the validity of the theory has been confirmed since the results are consistent with those in the physiological experiment. This theory has a high degree of availability since it is extendable to the various types of ionic channels and is applicable to any cells. |
| キーワード(和) | 膜電位 / イオン濃度 / Hodgkin-Huxley方程式 / Nernst-Planck方程式 / 電荷保存則 |
| キーワード(英) | membrane potential / ionic concentration / Hodgkin-Huxley equation / Nernst-Planck equation / law of conservation of charge |
| 資料番号 | NC2003-136 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC |
|---|---|
| 開催期間 | 2004/3/10(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
| 委員長氏名（英） | |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Neurocomputing (NC) |
|---|---|
| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 神経細胞のイオン濃度と電位の時空間変化を表す理論 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | The Spatiotemporal Dynamics Theory of Ionic Concentration and Potential |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 膜電位 / membrane potential |
| キーワード(2)（和/英） | イオン濃度 / ionic concentration |
| キーワード(3)（和/英） | Hodgkin-Huxley方程式 / Hodgkin-Huxley equation |
| キーワード(4)（和/英） | Nernst-Planck方程式 / Nernst-Planck equation |
| キーワード(5)（和/英） | 電荷保存則 / law of conservation of charge |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 酒谷 誠一 / Seiichi SAKATANI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京大学大学院新領域創成科学研究科基盤情報学専攻 Department of Frontier Informatics, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 廣瀬 明 / Akira HIROSE |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京大学大学院新領域創成科学研究科基盤情報学専攻 Department of Frontier Informatics, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo |
| 発表年月日 | 2004/3/10 |
| 資料番号 | NC2003-136 |
| 巻番号（vol） | vol.103 |
| 号番号（no） | 732 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |