2021 Fiscal Year Annual Research Report
極短音響パルスのエネルギ流束に着目したニューロモジュレーション
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19H04460
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
塚本 哲 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (90511460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)
川内 聡子 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 生体情報・治療システム研究部門, 准教授 (20506505)
佐藤 俊一 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 生体情報・治療システム研究部門, 教授 (90502906)
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| Project Period (FY) |
2020-03-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 極短音響パルス / マウス / 脳 / 細胞内Ca2+濃度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳にある神経細胞を刺激して脳の神経活動を調整するニューロモジュレーションを実現する技術として，脳深部まで刺激でき，かつ非侵襲な音響刺激法に期待が掛かっている．しかしながら，脳にある神経細胞を再現性良く応答させることを実現できてない．そこで本研究は，極短音響パルスのエネルギ流束に依存して脳にある神経細胞が応答するか検証し，細胞応答により副作用なくマウスの運動反応が誘発されるのか検証し，極短音響パルスによるニューロモジュレーションを実証することを目的とする．
２年目は，マウス脳で細胞内Ca2+濃度を計測する系と，マウス脳へ極短音響パルスを照射する系とを組み合わせた．それらが互いに物理的ならびに光学的に干渉しないよう，組み合わせの条件を最適化させた．さらに，マウス脳における温度を一定に保つ装置を開発することにより，生理的な環境を再現しつつ，上記の２つの系と干渉しないようにした．また，超高速度カメラを正立顕微鏡に取り付け，高輝度の光源を照射することにより，マウス脳の表面において超高速撮影できるようにして，マウス脳の表面における高速な物理現象を撮像できる系も構築した．それらの結果，マウス脳へ極短音響パルスを照射してマウス脳で細胞内Ca2+濃度の上昇を確認し，その上昇に関わる物理現象も示唆されつつある．また，細胞内Ca2+濃度の上昇に関わるシグナル経路を明らかにする阻害実験も可能な状況となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス脳で細胞内Ca2+濃度を計測する系と，マウス脳へ極短音響パルスを照射する系とを組み合わせ，マウス脳へ極短音響パルスを照射してマウス脳で細胞内Ca2+濃度の上昇を確認できたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内Ca2+濃度の上昇に関わるシグナル経路を明らかにする．
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