小型近赤外線計測装置の開発による動物脳機能の測定

通过开发小型近红外测量装置来测量动物脑功能

• 批准号: 18653081
• 负责人: 渡辺 茂
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18653081/
• 关键词: 近赤外光; NIRS; 動物脳; 脳画像; 光学測定; 近赤外線; 動物実験

1)小型LEDによる動物用NIRSの試作本年度も引き続き小型LEDを頭蓋に固定して近赤外光を照射し、やはり頭蓋に受光部も固定して、動物側で、光学シグナルを電気信号に変えて計測器に送る実験を行った。その反射光の測定を行った。これまでにハトを実験動物とした場合には瞬目反射による光学的ノイズが大きいことがわかっているので、ラットを実験動物とした。その結果、反射光の測定はできるが、十分な空間分解能は得られず、近赤外光による能活動部位の同定は困難であることがわかった。さらに、どの程度の近赤外光の散乱があるかを調べるために赤外線ビデオカメラを用いて検討を行った。その結果、近赤外光は脳全体に拡散しており、測定した反射光は脳全体の積分値であることがわかった。そこで、近赤外光のパワーを下げることを試みたが、全体への拡散を減ずることはできなかった。さらにLEDと頭蓋の間に微小な光学系を組み込み、光軸を絞ることを模索したが、動物の頭蓋に固定することを考えると実際的でないことがわかった。2)近赤外光による脳全体の画像解析の可能性近赤外光が脳全体に拡散することから、逆に2方向に赤外線ビデオカメラを設置し、脳全体の画像を測定してより近赤外光を吸収する部位とそうでない部位を特定することが可能ではないかという発想を得た。ソフトウエアの面と実際の実験可能性の両面から検討した結果、ソフト的にはなんとか可能であろうという結論を得た。しかし,実際の実験遂行上はどうしても動物の頭部を固定する必要があり、固定による光の遮蔽が生じ、また、本来の目的である自由運動中の動物の脳活動の測定には不適切であることがわかった。以上、研究の過程で多くの知見が得られたが、行動中の動物の脳活動測定法としてのNIRSは現時点では実現できないことがわかった。

1）今年使用小型LED的动物NIR原型，我们继续进行实验，其中将小LED固定在头骨上以照射近红外光，也固定在颅骨上，然后在动物侧，将光信号转换为电气信号并发送到测量仪器。测量反射的光。众所周知，由于到目前为止的鸽子的闪烁反射，它具有较大的光学噪声，将大鼠用作实验动物。结果，发现尽管可以测量反射光，但无法获得足够的空间分辨率，并且很难通过近红外光识别活动活性位点。此外，为了确定近红外光散射的程度，使用红外摄像机进行检查。结果，发现近红外光在整个大脑中扩散，并且测得的反射光是整个大脑的积分值。因此，我们试图降低近红外光的功率，但无法减少整体扩散。此外，我们试图在LED和头骨之间合并一个小的光学系统来缩小光轴，但事实证明，考虑将其固定在动物的头骨上并不实用。 2）使用近红外光对整个大脑进行图像分析的可能性，因为近红外光在整个大脑中扩散，我们有一个想法是，可以将红外摄像机设置在两个方向上，并测量整个大脑的图像，以识别吸收更多近红外光的区域，而那些没有。在检查了软件方面和实际实验可能性之后，我们得出结论，在软件方面可能是可能的。但是，在实际的实验中，发现必须固定动物的头部，从而导致固定的光屏蔽，并且不适合在自由运动过程中测量动物的大脑活动，这是原始目的。尽管在研究过程中已经获得了很多知识，但已经发现，目前无法使用一种衡量行为动物大脑活动的方法。