感覚麻痺モデルサルを用いたクローズドループ刺激法による体性感覚機能再建法の開発
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21K11259
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
横山 修 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主任研究員 (60455409)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 体性感覚 / 中枢神経損傷 / 体性感覚障害 / 運動障害 / リゾトミー / 脳機能再建 / 脳電気刺激 / サル / 脳損傷 / 感覚麻痺 / ブレイン・マシン・インターフェース / ニホンザル / 神経補綴 |
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| Outline of Research at the Start |
感覚麻痺は脳卒中などによって引き起こされ、運動能力が残存していても運動障害を生じる。本研究では、感覚麻痺モデルサルを作製し、大脳運動関連領野の神経活動に基づいて体性感覚領野を刺激し感覚機能と運動機能の同時再建法の開発を目指す。この目的を達成するために、感覚麻痺モデルサル大脳運動関連領野および体性感覚領野の随意運動に伴う神経活動を明らかにし、そして、その結果に基づいて運動関連領野の神経活動を体性感覚領野の電気刺激パラメータに変換する計算モデルを作成する。随意運動中のサル体性感覚領野を電気刺激し、運動機能と体性感覚機能を再建できるかを検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
体性感覚は、随意運動制御に不可欠の役割を果たしている。脳卒中や脊髄損傷等の中枢神経損傷によって、運動障害に加えて体性感覚障害がしばしば引き起こされ、運動機能の再建・回復をより困難にしている。本研究は、上肢体性感覚情報を欠損させた感覚障害モデルサルに対して、リアルタイムの運動情報に基づいて脳の体性感覚野を刺激することによって体性感覚情報をフィードバックし、運動機能を再建する方法の開発を目指している。当該年度は、リアルタイムの運動情報（一次運動野の活動、筋活動、または出力された力の大きさ）に応じて一次体性感覚野を電気刺激するクローズドループ刺激を行うために、デジタル信号の入力頻度あるいはアナログデータの入力値に応じて異なる強度と頻度のパルス出力を生成できるクローズドループ刺激システムソフトウェア・ハードウェアをセットアップし、入力から数十ミリ秒程度の遅延で刺激信号を生成・出力できることを確認した。この時間精度は、フィードバックとして有効に作用し得ると考えられる。さらに、体性感覚・運動機能の再建を検証するための随意運動課題を新たに開発し、2頭のニホンザルのトレーニングを開始した。今後、本方法を体性感覚障害モデルサルに適用することによって、クローズドループ脳刺激法によって体性感覚障害サルの力調節機能を再建できることを実証する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
クローズドループ刺激による体性感覚フィードバックの効果を検証するために、行動課題を新たに開発して新たな動物個体を訓練する必要があり、それらに想定以上の時間を要している。そのため、クローズドループ刺激の効果検証実験をまだ実施できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
動物の行動課題訓練を続け、パフォーマンスが十分な水準に達したら、大脳皮質への多点電極埋込手術や上肢への筋電図計測用電極埋込手術を行い、クローズドループ刺激の効果実証実験を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
