2017 Fiscal Year Research-status Report
蝸牛詳細構造モデルによる音響振動および電気現象の解明と臨床へのフィードバック
| Project/Area Number |
17K11317
|
|---|
| Research Institution | The University of Electro-Communications |
|---|
Principal Investigator |
小池 卓二 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10282097)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 蝸牛モデル / 基底板振動 / 有毛細胞 / METチャネル / イオン流動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
これまで開発してきた蝸牛モデルをベースとして，モデル各部のメッシュ分割およびパラメータの見直しを行った．さらに，蝸牛内細胞間ネットワークモデル（イオン電流・電位に関する電気回路モデル）の一部として，内有毛細胞におけるMETチャネルおよびイオン流動モデルを構築し，機械的および電気的パラメータの最適化を行った．具体的な項目は以下の通りである．
１．蝸牛モデルの構築 既に構築してある外有毛細胞のactivity（基底板振動に対応した伸縮力）を考慮した蝸牛有限要素モデルを用い，骨迷路内リンパ液のメッシュ分割方法を変更し，より高周波数まで安定的に解析可能なモデルを構築した．さらに，外有毛細胞のactivityの導入方法を最適化し，より実際に近い蝸牛モデルを構築した．
２．構築した蝸牛モデルの機械的振動の検証 モデルの検証は，基底板の特徴周波数(Characteristic Frequency, CF）分布や，蝸牛入力インピーダンスなどの各計測結果と，解析結果とを比較することにより行った．また，外有毛細胞の加振力の大きさや非線形性については，ヒトの外有毛細胞の直接的なin vivo 計測は事実上不可能であるため，動物実験による知見をベースとしてモデル化・解析を行い，さらにヒトにおける耳音響放射の計測結果と比較しながら修正・決定した．
３．蝸牛における機械振動および電気現象のシミュレーションモデルの構築 内有毛細胞に存在するMETチャネルおよび各イオンチェネルを考慮した細胞内イオン流動モデルを作成し，蝸牛モデルと組み合わせることで，音刺激により誘発される内有毛細胞膜電位変化とCaイオン濃度変化を解析した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
蝸牛モデルを構築し，音刺激に誘発される内有毛細胞膜電位およびCa濃度のシミュレーションを行い，METチャネルが蝸牛における周波数弁別機能に寄与していることを理論的に示せたため，「おおむね順調」とした．しかし，外有毛細胞を含む蝸牛全体のイオン流動モデルはまだ構築できていない等，課題も残されている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，構築したモデルを用い，内リンパ水腫などの各種内耳疾患の発生機序の解明，および耳音響放射の発生メカニズムの解明と臨床データの意味づけ，人工内耳電極デザインの最適化等の臨床応用を行う．具体的項目は以下の通りである．
・内リンパ水腫に伴う内耳状態変化による聴力低下機序の解明
・有毛細胞挙動とotoacoustic emissions: OAEs の発生機序の解明
・内耳疾患関連遺伝子が蝸牛内イオン電流（K+リサイクリング）に及ぼす影響の評価
・人工内耳電極の最適設計
|
