単位系リファレンス

BMTK/bionetliteでパラメータを指定する際の単位系と、内部で行われる単位変換について説明します。

ユーザーが指定する単位（BMTK/bionetlite）

bionetliteでネットワークを構築する際に指定するパラメータの単位です。 これらは BMTK と同じ単位系です。

シミュレーションパラメータ

パラメータ

単位

説明

例

tstop

ms

シミュレーション終了時間

3000.0

dt

ms

タイムステップ

0.1

v_init

mV

初期膜電位

-70.0

電流注入パラメータ

パラメータ

単位

説明

例

amp

pA

電流注入の強度

100.0

delay

ms

電流注入の開始時刻

500.0

duration

ms

電流注入の持続時間

1000.0

注釈

BMTKでは電流をpA単位で指定します。詳細は BMTK Current Clamps を参照してください。

シナプスパラメータ

パラメータ

単位

説明

例

syn_weight

μS

シナプス重み

0.001

delay

ms

シナプス遅延

2.0

tau_rise (tau1)

ms

立ち上がり時定数

0.1

tau_decay (tau2)

ms

減衰時定数

1.7

erev (e)

mV

平衡電位

0.0

形態・イオンチャネルファイル

SWCファイルやイオンチャネルJSONファイルは NEURON の単位系で記述されています。

パラメータ

単位

説明

座標 (x, y, z)

μm

SWCファイルの3D座標

半径 (r)

μm

SWCファイルの7列目（直径ではなく半径）

Cm

μF/cm²

膜容量

Ra

Ω·cm

軸索抵抗

g_pas (leak)

S/cm²

リークコンダクタンス

イオンチャネル

S/cm²

各チャネルのコンダクタンス

内部処理での単位変換

参考のため、NEURON のデフォルト単位系-Neulite間の単位変換処理の一覧を示します。 NEURON列の単位は NEURON Units Guide に基づくデフォルト単位系です。

単位系一覧

カテゴリ

変数

NEURON

BMTK

Neulite

変換

変換箇所

備考

Time

t

ms

ms

ms

なし

-

NEURON Unit Chart

Voltage

v

mV

mV

mV

なし

-

NEURON Unit Chart

Current (distributed)

i

mA/cm²

mA/cm²

mA/cm²

あり

ion.c (×10⁻³)

NEURON Unit Chart

Current (point process)

i

nA

pA

nA

あり

solver.c (×10⁻³)

BMTK Current Clamps

Concentration

ko, ki

mM

mM

mM

なし

-

NEURON Unit Chart

Specific capacitance

Cm

μF/cm²

μF/cm²

μF/cm²

なし

popl_func.h (面積変換のみ)

NEURON Unit Chart

Length

L

μm

μm

cm

あり

popl_func.h (×10⁻⁴)

SWC座標はμm (SWC Spec)

Diameter

diam

μm

μm

cm

あり

popl_func.h (×10⁻⁴)

SWC 7列目は半径 (SWC Spec)

Conductance (distributed)

g

S/cm²

S/cm²

mS/cm²

あり

popl_func.h (×10³)

NEURON Unit Chart

Conductance (point process)

g

μS

μS

μS

なし

-

NEURON Unit Chart

Cytoplasmic resistivity

Ra

Ω·cm

Ω·cm

kΩ·cm

あり

popl_func.h (×10⁻³)

NEURON Unit Chart

Resistance

Ri()

10⁶ Ω

10⁶ Ω

10⁶ Ω

なし

カーネル内部で保持

NEURON Unit Chart

その他のパラメータ

カテゴリ

NEURON/BMTK

Neulite

変換

変換箇所

出典

DEPTH

μm

cm

あり

ion_func.h (×10⁻⁴)

NMODL Transpiler

syn_weight

μS

mS

あり

solver.c (×10⁻³)

SONATA Developer Guide

BMTK → NEURON での変換

BMTKは一部のパラメータを NEURON 単位系に変換して渡します。

パラメータ

BMTK入力

NEURON内部

備考

Current (point process)

pA

nA

BMTK Current Clamps

開発者向け情報

変換処理の実装箇所

bionetlite (Python)

bionetliteは単位変換を行わず、Neuliteカーネルが全ての単位変換を担当します。 bionetliteはフォーマット変換（JSON→CSV等）のみを行い、値はそのまま出力します。

  • convert_ion_channels(): イオンチャネルJSON → CSV形式変換（値はそのまま）

  • convert_morphologies(): SWCファイルの前処理（インデックス変換、軸索修正、DFSソート）

Neuliteカーネル (C)

単位変換はNeuliteカーネルで行われます：

  • popl_func.h: Length (μm→cm), Diameter (μm→cm), Ra (Ω·cm→kΩ·cm), Conductance (S→mS)

  • ion_func.h: DEPTH (定数として0.1μm=0.1e-4cmで定義)

  • ion.c: イオン電流計算時の変換 (×10⁻³)

  • solver.c: 外部電流i_ext (pA→nA, ×10⁻³), syn_weight (μS→mS, ×10⁻³)

参考リンク