本研究は、網膜神経回路の情報処理の各ステージ、すなわち、視細胞層、水平細胞層、双極細胞層等の神経活動を実時間並列・可視化する手法を確立すると共に、網膜の情報表現、伝達、処理の過程を解析することを目的として進めた。昨年度は、カラーディスプレイを用いた多入力高頻度刺激法を確立し、開発手法によって網膜水平細胞の受容野、すなわち、空間特性の非線形性の抽出に成功した。そこで、本年度は、時間的な特性を解析するため、高速な時間制御が可能な赤、緑、青の3色LED刺激によるダブルフラッシュ応答を水平細胞より、記録、解析した。その結果、水平細胞には、時間及び色に関する時間的な非線形成分が存在することがはじめて明らかとなった。また、こうした非線形性は、視細胞と水平細胞間のシナプス結合に由来することが示唆された。こうした網膜神経細胞の応答生成及びシナプス伝達には、細胞内カルシウムイオンが重要な役割を果している。昨年度、視細胞を対象に細胞内カルシウム濃度の測定技術を確立し、その基本特性を解析した。本年度は、こうして測定された濃度データを定量的に解析するため、細胞内カルシウム機構の数理モデル化を進めた。提案モデルは、カルシウムの流入、排出、結合、ストア等の機構を含み、細胞内カルシウム濃度の時空間特性を記述したものである。その結果、細胞応答やシナプス伝達に関わる細胞内カルシウム濃度変化を可視化が可能になる...