Development of tinnitus suppression method by controlling excitation-inhibition balance in auditory cortex using bidirectional BMI and optogenetics

利用双向BMI和光遗传学控制听觉皮层兴奋抑制平衡开发耳鸣抑制方法

基本信息

批准号：
22H03655
负责人：
西川淳
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，耳鳴りの生物学的実体の一つとして聴覚皮質における興奮-抑制バランスの崩壊を想定し，双方向BMIと光遺伝学を統合した興奮-抑制バランス制御による新規耳鳴り抑制法の開発を目指した研究を行っている．1年目は，薬理誘導および騒音誘発性の耳鳴りモデルマウスの確立，聴覚皮質からの多点同時神経活動計測，光遺伝学による神経活動制御法の確立に取り組んだ．光遺伝学による神経活動制御を実現するために，発光制御装置および光ファイバーシステムのセットアップを試みた．しかしながら，所属機関の遺伝子組み換え実験施設の制約から，光遺伝学を用いた神経活動制御系の確立を断念せざるを得なかった．そこで，多点電気刺激系を新たに立ち上げ，これにより聴覚皮質の興奮-抑制バランス制御を目指すこととした．また，光遺伝学を用いないのであればマウスに拘る必要はないため，今後はマウスだけでなくラットも用いることとした．サリチル酸ナトリウムを腹腔内注射することにより，マウスおよびラットに耳鳴りを誘発し，その状態を行動測定(GPIAS)によって評価した．同様に，音響暴露（116 dB SPL, 1h）による耳鳴りを誘発し， GPIASにより行動評価した．その結果，どちらにおいても16 kHz周辺において耳鳴り症状が確認できた．通常の齧歯類と，耳鳴りを誘発した齧歯類の聴覚皮質表面に多点表面電極（ECoG）を留置した上で，細孔から刺入型多点シリコン電極を刺入し，聴覚皮質から三次元的に神経活動を計測できることを確認できた．以上の結果を踏まえ，2年目以降の研究へと繋げる．

在这项研究中，我们假设听觉皮层的兴奋-抑制平衡被破坏是耳鸣的生物实体之一，并通过整合双向BMI和光遗传学来控制兴奋-抑制平衡，开发了一种抑制耳鸣的新方法。正在针对此进行研究。第一年，我们致力于建立药物诱导和噪声诱导的耳鸣模型小鼠，从听觉皮层同时测量多个点的神经活动，并建立利用光遗传学控制神经活动的方法。为了利用光遗传学实现神经活动控制，我们尝试建立光发射控制装置和光纤系统。但由于所在单位基因重组实验设施的限制，我不得不放弃利用光遗传学建立神经活动控制系统。因此，我们决定推出一种新的多点电刺激系统，旨在控制听觉皮层的兴奋抑制平衡。另外，如果不使用光遗传学就没有必要特别讲究小鼠，所以我们决定以后不仅使用小鼠，还使用大鼠。通过腹腔注射水杨酸钠诱导小鼠和大鼠耳鸣，并通过行为测量（GPIAS）评估耳鸣状况。同样，耳鸣是由声音暴露引起的（116 dB SPL，1 小时），并使用 GPIAS 评估行为。结果，两例均在 16 kHz 附近确认了耳鸣症状。将多点表面电极（ECoG）放置在正常啮齿动物和诱发耳鸣的啮齿动物的听觉皮层表面，并通过听觉皮层的孔插入穿透性多点硅胶电极，我们能够证实神经活动可以被抑制。三维测量。基于以上结果，我们将从第二年开始将其与研究联系起来。