2004 Fiscal Year Annual Research Report
極微小多電極スマートチップによる網膜外網状層の時空間処理機構の解析
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15360218
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| Research Institution | RIKEN |
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Principal Investigator |
臼井 支朗 独立行政法人理化学研究所, ニューロインフォマティクス技術開発チーム, チームリーダー (40023337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 誠 国立大学法人豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30126924)
石原 彰人 中京大学, 生命システム工学部, 講師 (80387620)
山地 一禎 独立行政法人理化学研究所, ニューロインフォマティクス技術開発チーム, 研究員 (50373379)
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| Keywords | 網膜 / 光応答 / マルチ電極 / ERG / 双極細胞 / 水平細胞 / 数理モデル |
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| Research Abstract |
本研究では、網膜外網状層の時空間処理機構を解析するために、集積型極微小多電極スマートチップによる網膜神経細胞微小電位の計測実験から、神経電位計測に適した極微小多電極の開発を行った。また同時に、計測された網膜電位図(ERG)データをより詳細に解析するために、網膜細胞の数理モデル化に関する研究を実施した。
前年度までに我々は、試作極微小多電極を用いたコイ網膜光応答計測実験系を構築し、集積回路上にミクロンサイズのシリコン(Si)プローブを実装した試作電極により、ERGが計測できることを示した。本年度は、その実験系を拡張し、LEDを用いたフラッシュERG計測実験からその応答解析を行った。また同時に局所的なERG応答計測に適した電極開発を進めた。すなわち、1.電極プローブ先端材料の検討による信号-ノイズ比の向上、2.電極自体の光励起電流を押さえるため電極へ塗布する遮光材料や、半導体層の設計の見直しなどを行い、電極の改良開発を実施した。その結果、開発電極が網膜局所部位のより微小なERG変化を検出でき、電極が局所ERGの計測・解析ツールとしてより有効に利用できると考えられる。
また一方で、計測した局所ERG応答の解析のため、網膜神経回路の数理モデル化に関する研究を進めた。ERGは網膜を構成する各細胞の電位変化の総和であり、網膜神経回路の処理機能とERG計測結果を比較検討するためにはその細胞に基づいた神経回路の数理モデルによる解析が有効である。本年度は、ERGのb波を特徴づけると考えられる網膜外網状層を構成する細胞、すなわち双極細胞や水平細胞について、そのイオン電流機構に基づいた数理モデル化や、パラメータの推定手法に関する研究を行った。その結果、それぞれの細胞(層)においての細胞応答や神経回路の特性と、各細胞応答を形成するイオン電流成分との関係をより詳細に記述できた。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Three-Dimensional Multichannel Si Microprobe Electrode Array Chip for Analysis of the Nervous System2004
Author(s)
Kawano, T., Ishihara, A., Harimoto, T., Takao, H., Sawada, K., Usui, S., Ishida, M.
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Journal Title
Proceeding of the IEEE International Electron Devices Meeting
Pages: 1013-1016
Description
「研究成果報告書概要(和文)」より
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[Journal Article] Selective Vapor-liquid-solid Epitaxial Growth of Micro-Si Probe Electrode Arrays With On-chip MOSFETs on Si(111) Substrates2004
Author(s)
Kawano, T., Kato, Y., Tani, R., Takao, H., Sawada, K., Ishida M.
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Journal Title
IEEE Trans.Electron Device 51
Pages: 415-420
