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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23300149/
• 关键词: ラット聴皮質; 細胞外電位; 電流源密度解析; 層構造; 聴覚情報処理; 神経モデリング; 脳波; 神経群活動

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。

这项研究旨在为具有反馈控制机制的大鼠听觉皮层开发三维电极植入物，并在2011财年，主要是（I-A）到（I-D），主要用于原发性听力场的核心区域（A1 ）。 （i-a）是在A1中创建音量导体模型的。事实证明，A1中的电导率与物理感觉场的物理特性几乎相同，并且先前由GoTo和其他人测量的电导率用于导体模型。接下来，使用导体模型，记录了A1（I-B）中的三维外部电势，表明神经突变与局部电位之间的关系取决于每一层（Ogawa等，J Neurosci，2011年）。另外，在物理感觉场中进行了类似的三维外部电势记录，并揭示了将是脑波来源的神经活性（Riera等，J Neurophysiol）。由于对实验设备的损坏，A1中（I-C）在A1中对A1（I-C）之间的解剖和功能键的调查受损。但是，可以使用（i-b）实验数据创建听力信息处理库的创建，该数据库涉及听力刺激和（i-d）所示的每一层中A1的神经活动。此外，圆锥细胞的第六层的数学模型是大脑皮层的主要兴奋性神细胞（Wang等人，J Comp Neurosci，审查），使用听力信息处理模拟组。除研究代表外，还有各种领域的研究人员，例如法国里昂神经病学中心（Lierra，Goto，Ogawa），美国和佛罗里达国际大学（GOTO），挪威挪威大学（Lierra，Goto）共同研究进行了顺利进行，这些研究结果得到了改善。

项目成果

Sparse and heterogeneous codification of sound attributes in rat primary auditory cortex revealed by laminar profile analysis

层流分布分析揭示大鼠初级听觉皮层声音属性的稀疏和异质编码

• 发表时间: 2011
• 作者: Ogawa T;Goto T;Sumiyoshi A;Nonaka H;Jerbi K;Olivier B;Kawashimia R;Riera J
• 通讯作者: Riera J

Localization of single barrel column by means of a volumetric current source density analysis in the somatosensory cortex of rat Localization of single barrel column by means of a volumetric current source density analysis in the somatosensory cortex of r

通过大鼠体感皮层的体积电流源密度分析对单筒柱进行定位 通过大鼠体感皮层的体积电流源密度分析对单筒柱进行定位

• 发表时间: 2011
• 作者: Goto T;Ogawa T;Riera J;Kawashima R
• 通讯作者: Kawashima R

Large-Scale Heterogeneous Representation of Sound Attributes in Rat Primary Auditory Cortex : From Unit Activity to Population Dynamics

大鼠初级听觉皮层声音属性的大规模异质表示：从单位活动到群体动态

• DOI: 10.1523/jneurosci.0086-11.2011
• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Neuroscience
• 影响因子: 5.3
• 作者: Ogawa T;Riera J;Goto T;Sumiyoshi A;Nonaka H;Jerbi K;Olivier B;Kawashima R
• 通讯作者: Kawashima R