2014 Fiscal Year Research-status Report
実症例再現と脳神経伝達機能評価を活用した時空間統合脳損傷評価への展開
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26350495
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮崎 祐介 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70432135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲次 基希 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 講師 (00422486)
佐藤 勝重 駒沢女子大学, 人間健康学部, 教授 (80291342)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 傷害バイオメカニクス / 頭部外傷 / びまん性軸索損傷 / 実体モデル / 膜電位計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では実験・計算頭部外傷バイオメカニクス技術により，頭部剛体運動から脳実質変形を経て神経回路損傷に至る過程を結び、時空間統合的に重症脳損傷メカニズムの解明を目指すことを目的としている.本年度は脳実質変形フェースでの脳形状因子の解明と動物実験に基づく神経回路の機能損傷について実施した.
脳実質変形フェーズでは脳溝や頭蓋内腔の形状因子の解明を試みるため、複数の形状からなる精密脳モデルを構築した．本モデルに対して側方衝突を模擬した回転衝突を与えた結果，頭蓋内脳挙動の相対運動および脳溝が脳深部ひずみに及ぼす影響が明らかになった．
神経回路損傷に関してはラット脳スライスにひずみを負荷した際の活動電位の変化を評価した．標本を静的に伸張させる静ひずみ装置と，動的に伸張させる動ひずみ装置を製作した．
静ひずみ装置により静的にひずみを負荷した状態で膜電位解析を行った結果，ひずみ0.2以下においてコントロールに対し有意に活動電位が低下することが認められた．また負荷したひずみを除荷することによりシグナルが回復する傾向があることや，動ひずみ装置により動ひずみを負荷した直後にシグナルが低下し，時間経過によりシグナルが回復する実験例が確認された．本研究で確立したひずみ負荷装置や実験系により，軸索断裂が生じるより低いひずみの状態における神経膜電位応答を詳細に評価することで，今後詳細な電位伝達機能のひずみ閾値推定につながると期待できる．
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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
特に初めて取り組む脳神経回路損傷の神経科学的機能評価手法の構築において、実験装置の構築から評価に至る一連の実験プロセスを確立するとともに，従来の形態変化に基づく評価とは異なる新たな知見を得ることができたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，神経回路損傷モデルの精度向上を図り、脳実質変形に対する機能的損傷の定量的な耐性および回復の評価手法を確立することを目指す.これにより脳実質ひずみより脳震盪のような機能的損傷に対して評価が可能となるようにする．
同時に脳実質変形フェーズでは実事故相当の外力が作用する場合の頭蓋内脳挙動の計測を行い、実事故における入力条件と脳深部ひずみの関係について検証する．
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| Causes of Carryover |
精密頭部実体モデルの作成において、精度の問題から学外業者での使用を考えていたが、学内施設で同様のモデルの作成が行えることがわかり、経費を削減することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
神経回路損傷に関する研究において動ひずみ実験装置の改良が必要であり、リニアモーターやセンサの購入が必要となる．また、有限要素解析モデルの構築と計算を行う上で、解析ソフトウェアの追加ライセンスが必要となるため、これに活用する.
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