Electrophysiological and behavioral studies of ALS masticatory disorders using Artificial Intelligence

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K24117
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Seki Soju 大阪大学, 歯学部附属病院, 医員 (60755081)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2022-03-31
• Keywords: ALS / AI / 咀嚼障害 / 一次感覚神経 / 電気生理 / ALSモデルマウス / パッチクランプ / ディープラーニング

Outline of Final Research Achievements

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is an intractable disease with severe muscle weakness accompanied by degeneration of motor nerves. As the disease progresses, masticatory disorders and difficulty of oral intake are observed, leading to death.
In this study, we developed an artificial intelligence (AI) model that automatically detects masticatory disorders in ALS model mice using videos of feeding behavior in these mice. We found that the masticatory cycle of ALS model mice was significantly prolonged after 12 weeks of age compared to wild-type mice by using this AI model. Currently, we try to detect the treatment for masticatory disorders of ALS by focusing on the firing abnormality of primary sensory nerves in ALS model mice with masticatory disorders.

Free Research Field

ALS

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はALSの咀嚼障害の治療に限らず、咀嚼障害鑑別AIを用いたALS患者のスクリーニング検査という点においても、臨床応用が早期に可能になる可能性を持っている。ALSの咀嚼障害メカニズムが解明、予防治療法が発見されれば、ALS患者の栄養を改善し生存期間を延長するのみならず、ALSの骨格筋の運動障害にも応用できる可能性があるため、ALSの治療戦略として、咀嚼障害の解明は大変重要である。これまで困難を極めたALSの治療に電気生理学とAIを癒合させることで新たな一歩を踏み出せると確信する。