神経細胞培養技術を用いた体内埋め込み型人工網膜に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08558097
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 内川 嘉樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20023260)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 眞三 愛知県, コロニー発達障害研究所・生理学部門, 主任研究員 (10093486) ; 八木 透 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90291096) ; 児玉 哲司 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50262861) ; 川瀬 和秀 岐阜大学, 医学部, 助手 (40234067)
• Keywords: 人工網膜 / 神経細胞培養 / マイクロマシン / 人工臓器 / 視覚情報処理

Research Abstract

本研究では、培養神経細胞と光電素子を中心としたMEMS(Micro-Electro-Mechanical SyStem)を組み合わせ、光覚回復を目的とした人工眼「ハイブリッド型人工網膜」の研究開発を行なっている。外部装置から光通信で送られたデータに基づき、埋め込んだ培養神経細胞を電気的に刺激する。なお末梢神経を用いて神経細胞と中枢の間を架橋することにより、その軸索を中枢へ導き、信号を伝達させようと考えている。従って提案する人工眼では、電極から培養神経細胞へ、さらに培養神経細胞から視覚中枢への伝達の安定的な再構成が、本質的な課題である。本年度は、「神経インターフェースの擬似神経パルスの評価」と、「外部装置から神経インターフェースへのデータ転送」について研究を行なった。
1. 神経インターフェスの擬似神経パルスの評価
動物の脳への電気刺激により、視覚野で生じる視覚誘発電位を測定した。まずは単一パルスに対する応答を記録した。パルス幅を数百μ秒から数ミリ秒まで、パルスの大きさを数μアンペアから数百μアンペアまで変化させ、電気刺激を行なったところ、パルス幅の変化よりもパルスの大きさの変化に視覚野の応答が影響されることが判明した。
2. 外部装置から神経から神経インターフェースへのデータ転送
提案する人工網膜では、体外で取得した画像データ(アナログ信号)をデジタル信号へ符号化した後、光通信方式で神経インターフェースへ伝送し、神経インターフェース内の回路で擬似神経パルスを生成する必要がある。そこで赤外線LED、フォトダイオード、A/Dコンバータ、D/Aコンバータを用いて電子回路を作製し、通信の実験を行なった。その結果、比較的単純な回路でも十分にデータ転送が行なえることが判明した。
※成果の公表を見合わせる必要がある場合は,その理由及び差し控え期間等を記入した資料(A4判縦長横書き1枚)を添付すること。

Research Products

• [Publications] 内川嘉樹.八木 透: "ハイブリッド型人工網膜" 人工臓器. 127・5. 703-707 (1998)
• [Publications] 八木 透.内川嘉樹: "人工眼の開発状況" 神経眼科. 15・2. 170-174 (1998)
• [Publications] 八木 透.内川嘉樹: "人工網膜とその情報処理" Computer Today. 3,84. 16-21 (1998)
• [Publications] Yagi,et.al.: "Computational Aralysis on Extra-cellular Stimulation in Hyblid Rotinal Inplant" Investigative Ophtalmology & Visual Science. 39. S.9991 (1998)
• [Publications] Yagi,et.al.: "A study on hybrid artificial retina with cultuled neural cells and semi-conductor micro device" Proc.of 1998 IEEE lnt'l.Joint Conf.on Neural Networks. 780-783 (1998)