人工網膜開発の為の網膜電気刺激最適波形の研究

用于人工视网膜发育的视网膜电刺激最佳波形的研究

基本信息

批准号：
13771020
负责人：
鈴木聡
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13771020/
关键词：
人工網膜網膜上電極網膜下電極人工視覚網膜色素変性症

项目摘要

現在失明した網膜色素変性症患者に視覚を与える目的で、視覚情報を残存網膜に電気刺激によって伝える人工網膜の開発が世界各地で始まっている。刺激電極の形状、材質、電極の移植手技の開発が研究の主であるが、それ以前に未だ適正な刺激波形が解明されていない。強い電気刺激を加えれば網膜は興奮しやすくなるが同時に電気刺激による細胞障害も強くなってしまう。そのため最低の閾値で網膜を興奮させなくてはならない。通常電気刺激の強さは電荷で計算するがそれは刺激時間と強さの積である。また刺激間隔も反応のし易さの決定要素となる。今回我々はウサギ角膜を電気刺激することによりその反応である瞳孔の動きの計測を行うことにより適正な電気刺激波形を探求した。従来人工視覚における電気刺激実験は誘発脳波、網膜、視神経からの誘発電位を記録していたが、電気刺激による記録増幅器へのノイズが大きくその波形分析が困難であり、閾値での反応をノイズが隠してしまうことが多かった。そこで情報伝達経路が少し異なるが電気的記録増幅器を介さないで記録できる瞳孔反応に我々は着目した。電気刺激では電荷の総和を0にするためBi-phasicの刺激波形を用いる。ウサギ角膜においては陰性波から始まるBi-phasic波形のほうが刺激効率が良好だった。また、パルス波の方が同じ時間刺激する矩形波よりも効率よく反応が出た。パルス波は正弦波よりも矩形波の方が効率が良かった。瞳孔反応を記録として用いることにより、電気刺激によるノイズを拾うことなく反応を解析することができた。

世界各地已经开始开发视网膜假体，通过电刺激将视觉信息传输到剩余的视网膜，以便为目前失明的色素性视网膜炎患者提供视力。研究的主要焦点是刺激电极的形状和材料的开发，以及植入电极的技术，但合适的刺激波形尚未阐明。如果施加强烈的电刺激，视网膜会变得更加兴奋，但同时电刺激造成的细胞损伤也会变得更强。因此，视网膜必须在最低阈值下兴奋。电刺激的强度通常以电荷来计算，它是刺激时间和强度的乘积。刺激间隔也是反应难易程度的决定因素。这次，我们通过电刺激兔子角膜并测量瞳孔运动的反应来研究合适的电刺激波形。传统的人工视觉电刺激实验记录了诱发脑电图，来自视网膜的诱发电位，而视神经我经常隐藏它。因此，我们关注的是无需使用电记录放大器即可记录的瞳孔反应，尽管信息传输路径略有不同。在电刺激中，使用双相刺激波形将总电荷减少至 0。在兔子角膜中，从负波开始的双相波形具有更好的刺激效率。此外，脉冲波比相同持续时间刺激的方波产生更有效的响应。对于脉冲波，方波的效率优于正弦波。通过使用瞳孔反应作为记录，我们能够分析反应，而无需拾取电刺激引起的噪音。