前庭系の加齢性変化抑制と機能回復に関する基礎的研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26462550
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 牛尾 宗貴 東京大学, 医学部附属病院, 届出診療員 (70361483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 真司 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (40239968) ; 鈴木 光也 東邦大学, 医学部, 教授 (50302724)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 前庭 / リハビリテーション / 電気刺激

Outline of Annual Research Achievements

ビデオ記録装置を構築し、動物の眼球運動を記録できるシステムを構築した。本システムでは眼球の回旋は検知できないが、XY方向の眼球運動を精確に記録できる。眼球の瞳孔と強膜のコントラストを判断して眼球運動を判定する仕組みであるが、モルモットに最適化した条件で設定した。本システムはHi8対応であるため、今後はデジタルカメラ対応のシステムを構築し、現在は少々難しい眼球運動と電気刺激自体の同時記録ができるようにする必要があると考えられる。
次に、末梢前庭器を電気刺激するシステムを構築した。システムは刺激機、アンプ、制御ソフト、非常に微小な針電極で構成されており、刺激の強度ならびに形を自在にコントロールすることができる。現在、最適な刺激条件を探るべくシステムを調整している段階である。刺激の強度ならびに形は、過去の論文で示されている前庭神経節細胞から記録されたデータを参考に作成する。
一方、対象となる動物に対する手術法はほぼ確立している。まず、両側末梢前庭機能廃絶モデル動物は両側迷路破壊術により作成している。この手技は確立したものであり、ほぼ問題なく施行できる。一方、末梢前庭器への電気刺激は中耳を開放して電極を留置することにより実現する。側頭骨上面を明視下におき、顕微鏡下で前庭神経節に電極を刺入するのだが、前年と比較して本操作に対する習熟度は高まった。現在は実際の電極を用いて実際に留置を試みている。電気刺激の至適条件を探っている段階にあり、完全に眼球運動をコントロールするには至っていないが、今後さらに電極の留置位置や電流の大きさを細かく調整し、眼球運動を十分コントロールできるようになるものと考えられる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

I. 加齢マウス・末梢前庭機能廃絶マウスの作成：現在、カロリー制限食（生後2か月より26%制限）を投与した加齢マウス（10ヶ月齢）と通常食を投与した加齢マウス（10ヶ月齢）それぞれ15匹ずつの末梢前庭器（半規管、耳石器）と前庭神経節の観察（細胞数カウントなど）を行っている。また、通常カロリー食を投与した加齢マウス（N群）15匹、カロリー制限食（生後2か月より26%制限）20匹（CR群）、通常カロリー食＋レスベラトロール投与群20匹（NR群）の飼育を開始している。
II. マウスの前庭機能評価：すべての群を対象とする。専用の固定具にマウスと回転テーブルを固定し、LabChartを核とするvideo HITシステムを用いてステップ刺激によりマウスの末梢前庭機能（水平方向のVORゲイン）を測定する。準備段階にある。
III. OCTによるマウス（生体）の形態学的評価：すべての群を対象とする。研究分担者（山下真司）と大学院生（田久保勇也）と共同で、光コヒーレンストモグラフィ（OCT）を用いてマウス（生体）の末梢前庭器を生後4ヶ月、8ヶ月、12ヶ月の時点で観察し、個体内ならびに個体間で比較する。静的評価は十分可能となっているが、動的評価には至っていない。
IV. 前庭リハビリテーション：専用の固定具にマウスと回転テーブルを固定し、一側末梢前庭機能廃絶群では廃絶側向きに、両側末梢前庭機能廃絶群では左右両側向きに回転させ、前庭リハビリを行う。準備段階にある。
V. 前庭電気刺激：専用の特注電極先端を水平半規管膨大部近傍に埋め込み、ケーブルを皮下に通してコネクターは皮膚に固定する。LabChartで刺激電流を作成して刺激装置経由で週1回、30分間の電気刺激を行う。刺激可能となっている。

Strategy for Future Research Activity

I. 加齢マウス・末梢前庭機能廃絶マウスの作成開始：現在飼育している動物に加え、今後、前庭リハビリ群（VR群）、前庭電気刺激群（VS群）、一側末梢前庭機能廃絶＋前庭リハビリ群（uni-VR群）、両側末梢前庭機能廃絶＋前庭リハビリ群（bi-VR群）、一側末梢前庭機能廃絶＋前庭電気刺激群（uni-VS群）、両側末梢前庭機能廃絶＋前庭電気刺激群（bi-VS群）をそれぞれ15匹飼育し、12ヶ月齢まで加齢させる予定である（飼育中にそれぞれ5匹ずつ死亡すると予想）。
II. マウスの前庭機能評価：すべての群を対象とする。専用の固定具にマウスと回転テーブルを固定し、LabChartを核とするvideo HITシステムを用いてステップ刺激によりマウスの末梢前庭機能（水平方向のVORゲイン）を測定する。測定可能となるように準備完了させる。
III. OCTによるマウス（生体）の形態学的評価：すべての群を対象とする。研究分担者（山下真司）と大学院生（田久保勇也）と共同で、光コヒーレンストモグラフィ（OCT）を用いてマウス（生体）の末梢前庭器を生後4ヶ月、8ヶ月、12ヶ月の時点で観察し、個体内ならびに個体間で比較する。動的評価が可能なように技術を確立させる。
IV. 前庭リハビリテーション：専用の固定具にマウスと回転テーブルを固定し、一側末梢前庭機能廃絶群では廃絶側向きに、両側末梢前庭機能廃絶群では左右両側向きに回転させ、前庭リハビリを行う。リハビリ用の刺激が可能となるように準備完了させる。
V. 前庭電気刺激（牛尾、鈴木）：専用の特注電極先端を水平半規管膨大部近傍に埋め込み、ケーブルを皮下に通してコネクターは皮膚に固定する。LabChartで刺激電流を作成して刺激装置経由で週1回、30分間の電気刺激を行う。実際に使用する動物に対して刺激を行う。

Causes of Carryover

研究の遅れにより実験動物の購入、消耗品の購入が次年度に後ろ倒しとなったため。I. 加齢マウス・末梢前庭機能廃絶マウスの作成：予定していた動物の準備は中途にあったため。II. マウスの前庭機能評価： LabChartを核とするvideo HITシステムを用いてステップ刺激によるマウスの末梢前庭機能（水平方向のVORゲイン）測定の装置完成が遅れているため。III. OCTによるマウス（生体）の形態学的評価：現時点では資金が必要な準備はほぼすべて終了している。今後は消耗品のみが必要となる見込みである。IV. 前庭リハビリテーション：リハビリ用の回転テーブルの準備が遅れているため。V. 前庭電気刺激：刺激に必要なシステムなほぼ完成している。今後は消耗品のみが必要となる見込みである。

Expenditure Plan for Carryover Budget

I. 加齢マウス・末梢前庭機能廃絶マウスの作成：現在飼育している動物に加え、まだ飼育していない動物を飼育する。II. マウスの前庭機能評価：測定可能となるように準備完了させるが、今後は消耗品のみが必要となる見込みである。III. OCTによるマウス（生体）の形態学的評価：動的評価が可能なように技術を確立させるが、今後は消耗品のみが必要となる見込みである。IV. 前庭リハビリテーション：リハビリ用の刺激が可能となるように準備完了させる。V. 前庭電気刺激：実際に使用する動物に対して刺激を行うが、今後は消耗品のみが必要となる見込みである。