【研究分野】人間医工学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K20090 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚野 / 電気刺激 / 微小電極アレイ / 脳 / 聴覚 / 電極 / 電極アレイ / 知覚

【研究成果の概要】

ラット頭部に固定具および聴覚野硬膜上に16チャンネルマイクロ皮質脳波電極アレイを埋め込み，ラットを固定した上でレバーを操作させて，知覚を報告するように訓練した．これらを用いてラットの可聴閾値音圧を調べ，閾値付近でのラット聴皮質の神経活動がどのように異なるか調べた．この実験系を利用して，ラットの視床の電気刺激による知覚補綴効果を検討した．その結果，視床への電気刺激が，聴覚野でP3波と類似した神経活動を介して，聴知覚を生成あるいは促進していることと，視床の感覚ゲーティング機能により，視床刺激が知覚に及ぼす影響は，刺激パラメータに強く依存することが示唆された．

【研究の社会的意義】

脳内で表現されている情報が，すべて主観的な「意識」にのぼるわけではない．そうならば，どのような活動パターンが，意識にのぼりやすいのだろうか，あるいは逆に，意識にのぼりにくいのだろうか？　意識に関わる脳活動パターンの知見は年々蓄積されている．これらの知見を治療や産業に生かすためには，脳活動と意識的な知覚との相関関係にとどまらずに，両者の因果性に踏み込まなければならない．そのためには，脳に直接的に刺激を与えることで生じる知覚を調べればよい．脳への直接刺激の断続的な効果や長期間に渡る慢性的な効果を調べるためには，げっ歯類による動物実験が最も有効であると考えた．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】26242040 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 神経活動 / 電極 / 聴覚野 / 迷走神経 / てんかん / 電極アレイ / 耳鳴 / 微小電極アレイ / 聴覚 / 大脳皮質 / 視床 / てんかん発作 / 迷走神経刺激 / 電気刺激 / 知覚 / 迷走神経刺激療法

【研究成果の概要】

迷走神経刺激療法 (Vagus nerve stimulation; VNS) は，難治性てんかん発作に対する緩和的治療の一つで，体内に電気刺激装置を埋植し，左迷走神経を間歇的かつ慢性的に刺激する．VNSによる臨床的てんかん発作抑制効果が広く認められる一方で，その作用機序は未だ解明されていない．本研究では，動物実験と臨床研究により，VNSが大脳皮質の神経活動に与える影響を調べ，てんかん病態，知覚・認知，記憶・学習など脳の諸機能において，VNSの影響を考察した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】22650103 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

医用マイクロ・ナノマシン / ギャップジャンクション / 人工脂質二重層 / 電気刺激 / ブレインマシンインタフェース / 神経補綴 / 電極 / 膜タンパク質 / 細胞内刺激 / リソグラフィー / マイクロパターン

【研究成果の概要】

管状膜タンパク質は細胞膜中に小孔を形成する管状のタンパク質であり,それが持つイオン透過性は細胞刺激デバイス等への利用が期待できる.膜タンパク質を利用したデバイスは高い生体適合性と空間分解能を持つことが期待でき,多数の細胞を個別に同時刺激する使用方法が想定される.しかし,それぞれの細胞に対する膜タンパク質のイオン透過を同時に計測することは現在利用されている電気計測では難しい.そこで我々は,この課題を解決する手法として細胞内シグナル計測に利用される蛍光イオンセンサを用い,その蛍光強度から膜タンパク質のイオン透過性を評価することを提案している.本研究では,イオン濃度勾配が存在する人工的な脂質二重膜中に評価対象となる管状膜タンパク質を導入し,それによって生じるイオン透過の推移を蛍光画像によって観測した.その結果,時間の経過とともにイオンが拡散していくことが確認でき,イオン透過性が定性的に評価可能であることが示唆された.

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,440千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 540千円)