フィードバック制御を用いた三次元電流刺激法による聴覚野皮質インプラントの開発

使用反馈控制的三维电流刺激方法开发听觉皮层植入物

基本信息

批准号：
23300149
负责人：
リエラホルヘ
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-04-01 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、フィードバック制御機構を持つ、ラット聴皮質への三次元電極インプラントの開発を目的とし、平成23年度は、主に一次聴覚野(A1)のコア領域に関して(I-a)～(I-d)の4つの課題を計画した。(I-a)は、A1における体積導体モデルの作成である。A1での電気伝導率は、電気的特性が体性感覚野バレル領域とほぼ同等の性質を持っていることがわかり、後藤らが以前に測定した電気伝導率を導体モデルに用いた。次に、その導体モデルを用いて、(I-b)のA1における三次元細胞外電位記録を行い、各層によって神経発火と局所電位の関係性が異なることを示した(Ogawa et al,J Neurosci,2011)。また、同様の三次元細胞外電位記録を体性感覚野で行い、脳波の信号源となる神経活動を明らかにした(Riera et al,J Neurophysiol,査読中)。(I-c)の電位感受性蛍光イメージング法によるA1の各層間の解剖学的・機能的結合の調査は、東日本大震災による実験機器への損傷があり、実験を行うことができなかった。しかし、(I-d)に示した、聴覚刺激と各層におけるA1の神経活動を関係づけるデータベースである聴覚情報処理ライブラリー作成は、(I-b)の実験データを用いて作成することが出来た。さらに、大脳皮質の主要な興奮性神経細胞である第6層の錐体細胞の数学モデルの作成も行い(Wang et al,J Comp Neurosci,査読中)、聴覚情報処理ライブラリーを用いた神経活動群シミュレーションを行う準備ができた。また、研究代表者のグループのみならず、フランス・リヨン神経科学センター(リエラ、後藤、小川)、米国・フロリダ国際大学(後藤)、ノルウェー・ノルウェー大(リエラ、後藤)など、幅広い分野の研究者との共同研究が円滑に行われ、これらの研究成果を上げることができた。

这项研究旨在在具有反馈控制机制的大鼠听觉皮层中开发三维电极植入物，2011年，计划了四个问题，主要是（I-A）至（i-d）至（i-d），涉及（I-d），涉及（I-d）原发性听觉皮层的核心区域（A1）。（i-a）是在A1处创建体积导体模型。发现A1处的电导率与体感面积枪管区域的性质几乎相同，并且先前由Goto等人测量的电导率。在导体模型中使用。接下来，使用导体模型，我们在（I-B）的A1上进行了三维细胞外电势记录，并表明神经点火与局部电位之间的关系因层而异（Ogawa等，J Neurosci，2011）。此外，在体感皮层中进行了类似的三维细胞外电势记录，以揭示作为EEG信号来源的神经活动（Riera等，J Neurophysiol，同行评审）。通过（I-C）的潜在敏感荧光成像方法对A1层之间的解剖和功能结合进行了研究，由于对大东日本地震引起的实验设备的损坏，无法进行实验。但是，如（I-d）所示，将听觉信息处理库的创建是一个将听觉刺激和A1的神经活动相关联的数据库的创建。此外，我们在第6层（Wang等人，J Comp Neurosci，Peer Review）的第6层中创建了一个数学模型，并准备使用听觉信息处理库进行神经活动组模拟。除研究人员小组外，合作研究还与来自各个领域的研究人员进行了平稳进行，包括法国的里昂神经科学中心（Riera，Goto，Ogawa，Ogawa），佛罗里达国际大学（GOTO）和挪威大学（Riera，Goto），以及这些研究的结果。