| 講演名 | 2010-03-09 膜電位固定法における空間固定問題の数理解析 毛内 拡, 青西 亨, |
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| 抄録(和) | 細胞体における膜電位固定法によって樹状突起のシナプス電流を測定する際に誤差が生じる問題は空間固定問題として知られている.Wilhams & Mitchellは皮質V層の錐体細胞に対してホールセル記録法を用いて空間固定の誤差を定量的に測定した.皮質V層の錐体細胞の電気緊張的長さは1程度という報告があるが,Williams & Mitchellの実験結果はこの知見から予測される空間固定誤差より大きい.近年,海馬や皮質V層などの錐体細胞の尖端樹状突起遠位部の膜抵抗は,細胞体や樹状突起近位部に比ペて優位に低くなっているという報告がある.よって,彼らが報告した空間固定誤差には尖端樹状突起遠位部の膜抵抗の低くさが影響している可能性がある.本研究は,細胞体を膜電位固定した際の尖端樹状突起の電位応答を受動的な有限長ケーブルでモデル化し,グリーン関数法による解析を行い,樹状突起遠位部の膜抵抗の低さが空間固定誤差に与える影響を示す.遠位部の膜抵抗の低くさは,ケーブルの一端にリークコンダクタンスを接続することで表現する,解析の結果,リークコンダクタンスを接続していない場合,膜の時定数を様々に変化させ電気緊張的長さを変化させてもWiliiams & Mitchellの結果を再現できなかった.これに対して,一端にリークコンダクタンスを接続した場合,接続したコンダクタンスと膜の時定数を調節すると実験結果を再現することができた. |
| 抄録(英) | The measurement of synaptic current at the distal dendrite with the somatic voltage clamp has an error due to a failure of space clamp in the whole neuron. Williams & Mitchell quantified space-clamp errors by using the simultaneous recording from the soma and apical dendrite of rat cortical layer V pyramidal neurons. It has been reported that the electrotonic length of cortical layer V pyramidal neuron is about 1. Contrary to this, Williams & Mitchell showed the space-clamp error is larger than that of the electric cable with electrotonic length 1. Recent experimental and theoretical studies have suggested that the membrane resistivity of the distal apical dendrites of cortical layer V pyramidal neurons may be significantly lower than that of the proximal dendrites and the soma. Therefore, it is possible that the large space-clamp error is due to the low membrane resistivity at distal apical dendrites. In this paper, we formulate an electric behavior of the apical dendrite with the leaky distal part when clamping the somatic membrane potential as a finite passive cable equation with the fixed and leaky boundary conditions, and by employing Green function method we elucidate the effect of the low membrane resistivity at distal apical dendrites on the space-clamp error. The solutions for a cable with a leak at one end qualitatively reproduce the space-clamp errors measured by Williams & Mitchell, whereas those without the leak cannot reproduce them even its electrotonic length is adjusted. |
| キーワード(和) | 膜電位固定法 / 空間固定問題 / ケーブル方程式 / ダイナミッククランプ |
| キーワード(英) | voltage-clamp recording / space-clamp probrems / cable equation / dynamic-clamp |
| 資料番号 | NC2009-95 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC |
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| 開催期間 | 2010/3/2(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 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) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 膜電位固定法における空間固定問題の数理解析 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Mathematical analysis of space-clamp problems in voltage-clamp recording |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 膜電位固定法 / voltage-clamp recording |
| キーワード(2)（和/英） | 空間固定問題 / space-clamp probrems |
| キーワード(3)（和/英） | ケーブル方程式 / cable equation |
| キーワード(4)（和/英） | ダイナミッククランプ / dynamic-clamp |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 毛内 拡 / Hiromu MONAI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学大学院総合理工学研究科 Tokyo Institute of Technology |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 青西 亨 / Toru AONISHI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京工業大学大学院総合理工学研究科 Tokyo Institute of Technology |
| 発表年月日 | 2010-03-09 |
| 資料番号 | NC2009-95 |
| 巻番号（vol） | vol.109 |
| 号番号（no） | 461 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
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