ダイナミック·クランプを実現するリアルタイム計測·制御システムの構築

摘要

ニューロサイエンスにおける実験的研究と理論的研究の媒介になると期待されているダイナミック·クランプを実現するシステムを開発した．ダイナミック·クランプとは，生体細胞の膜電位をリアルタイムに計測·制御することで，生体細胞と数理モデルのインタラクションが実現でき，例えば生体細胞を用いた仮想局所回路の構築を可能にするシステムである．本研究では，LinuxをリアルタイムOS化するRT-Linuxを用いた構成を試み，これを実現した．また実現したシステムを用いて2つの生理実験を有った．1つはHodgkin-Huxley型モデルをリアルタイムシミュレーションし生体細胞とのインタラクションを検証した実験である．Hodgkin-Huxley型モデルの数値解析法にはオイラー法を修正した指数オイラー法を用いることでリアルタイムシミュレーションが可能になった．次に位相応答曲線の測定を行った．その際必要な発火周波数を一定に制御することに成功した．実現したシステムは電気生理実験の際のデータ収集や実験精度，効率等の面で大きな進歩をもたらすものである．