1989 Fiscal Year Annual Research Report
集積回路内蔵型多重微小電極による脳多細胞活動同時記録解析システムの作成と応用
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63870006
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
丹治 順 東北大学, 医学部, 教授 (10001885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江刺 正喜 東北大学, 工学部, 助教授 (20108468)
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| Keywords | 多重微小電極 / 脳細胞活動 / 大脳皮質 / 活動電位 / マイクロパタ-ニング |
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| Research Abstract |
前年度で開発された手法に従い、まず多重電極を作成した。真空蒸着法で形成した金一クロム薄膜を微細加工することによって微小電極のマイクロパタ-ンを製作するために、三次元リソグラフィを自動的に行うシステムを作成し、コンピュ-タプログラムによって制御できるようにした。多重電極の電気的および機械的特性の改良を重ねて実用に耐えるに至るまで動作試験を行った。
製作した多重電極は高等動物の脳に直接刺入可能な形態を有し、そこから複数の神経細胞活動が記録できるように設計されたものである。まずラットを用いて一連の予備実験を行った。動物はネンブタ-ル膜腔内注入麻酔下に開頭手術を行い、大脳皮質を露出して電極を刺入した。当初の試作品はS/N比が低く、ノイズ除去の必要があった等の改良が必要であったが、結局単-細胞の活動電位を記録できるに至った。多チャンネルの電極に配線されたリ-ド線を、いったんマルチブレクサ-IC(CMOS)に入力して任意の組合せを選択した出力が取り出せるようにした。その出力をリニアICでいったん差動増幅し、次にアンプへ接続し、ブラウン管オシスコ-プで皮形を観察した。一本の複合電極の異なった点からの導出により10個程度の細胞の発火活動が同時に記録でき、その記録の分析から細胞の皮質内の深さを推定することができた。次にサルを対象として実験を行った。全身麻酔下に頭蘆上に記録用シリンダ-を装着し、それに合わせた電極ドライバ-を介して電極を刺入し、油圧マイクロマニピュレ-タで微小操作しつつ、任意の位置に電極を移動させた。記録には無麻酔であらかじめ訓練された運動をサルに行わせ、その運動遂行中に大脳運動野から細胞活動記録を行った。皮質表層および深層の複数の細胞から発射活動を記録し、それら相互の活動の関係および運動出力との関連を解析した。
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[Publications] 江刺正善,庄司習一: "マイクロプロ-ブの立体的微細加工" 医用電子と生体工学. 27. (1989)
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[Publications] Sato,T.and Tanji,J: "Digit muscle responses evoked from multiple intracorticail foci in monkey precentral motor cortex" J.Neuro physiol. 62. 959-970 (1989)
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[Publications] Inase,M.,Mushiake,H.,Shima.K.,Aya,K.and Tanji,J.: "Activity of digital area neurons of the primary somatosensory cortex in relation to sensonally triggered and self-initiated digital movements of monkeys." Neurosci.Res.7. 219-234 (1989)
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[Publications] Tanji,J.and Kurata,K.: "Changing concepts of motor areas of the cerebral cortex." Brain & Development. 11. 374-377 (1989)
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[Publications] 丹治順: "運動野と運動指令" 人間工学. 25. 24-25 (1989)
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[Publications] Mushiake,H.,Inase,M.and Tanji,J.: "Selective coding motor sequence in the supplementary motor area of the monkey cerebral cortex." Exp.Brain Res.(1990)
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[Publications] 丹治順: "運動野の新しい機能地図,ブレインサイエンスII" 朝倉書店, 126-135 (1989)
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[Publications] 丹治順: "大脳運動関連領野における可塑性と神経活動の状況依存性、可塑性神経回路の研究の進歩(久保田競ほか編)" 朝倉書店, 26-34 (1990)
