次世代人工内耳の開発：赤外光レーザーを用いた音声認知の再建
| Project/Area Number |
18J21644
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Perceptual information processing
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| Research Institution | Doshisha University |
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| Research Fellow |
玉井 湧太 同志社大学, 生命医科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 赤外光レーザー刺激 / 頭部固定実験 / 聴性脳幹反応 / 赤外光レーザー / 人工内耳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、外科手術を必要としない、赤外光レーザー人工内耳の開発である。赤外光レーザー人工内耳の最大の特徴は、イヤフォンのように外耳道に装用し、経鼓膜的に聴覚神経を刺激する点である。そのため、人工内耳の持つ「聴こえ」を再建する能力を、補聴器と変わらない使いやすさで実現した装置となる。現在、高度難聴者に対する唯一の聴覚再建法として人工内耳の装用が挙げられる。しかし、人工内耳装用は外科手術を必要とするため、装用は決して進んでいない。対して赤外光レーザー人工内耳は侵襲性が極めて低いため多くの難聴者への普及が期待できる。
昨年度までの研究により、外耳道から鼓膜を介して蝸牛神経を刺激する経鼓膜レーザー刺激方法を確立した。本年度の研究では、経鼓膜レーザー刺激が生み出す音の「聴こえ」を評価するために、スナネズミを被験体として行動実験を行った。スナネズミの行動応答を計測するために、頭部を固定して実験を行った。音刺激(クリック音)を報酬(水)と対呈示することにより、刺激と報酬の関係性を学習させた。報酬を与えずに音刺激の提示のみで行動応答(舐め行動)が観察された後、レーザー刺激を提示したときの行動応答を計測した。結果、音刺激を提示した場合と同様に、レーザー刺激の提示と同期して被験体の行動応答が増加した。また、レーザー刺激の露光量を変化させることで、被験体の行動応答の大きさが変化することが明らかになった。この結果は、経鼓膜レーザー刺激が音知覚を生み出していることを明らかにし、レーザー刺激の強度を調節することで音の「聴こえ」を制御できる可能性を示唆している。
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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
当該年度では、昨年度に確立した経鼓膜レーザー刺激が生み出す音知覚を調べるための行動実験系を確率した。覚醒下の被験体に赤外光レーザーを照射するために、頭部を固定して行動応答(舐め行動)を計測した。この実験により、レーザー刺激が知覚・認知に与える影響を検証することが可能となり、レーザー刺激が音の「聴こえ」を生み出していることが明らかになった。以上の事から、当該年度において期待通りの成果が得られていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降では、レーザー刺激が生み出す「聴こえ」を制御する刺激手法を確立する。当該年度で確立した頭部固定実験に加えて、フラビン蛋白蛍光イメージング用いた大脳皮質(聴覚野)の神経活動計測を行う。レーザー刺激が誘発する聴覚野の活動パターンを記録し、音刺激の結果と比較する。特定の音の「聴こえ」を生成したい場合には、レーザーへの神経応答が音に対する応答に似るようにレーザーの照射方法を調節する。これにより、レーザー刺激による、より自然な「聴こえ」を生み出すことが可能となる。
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Report
(2 results)
Research Products
(29 results)
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[Presentation] Auditory prosthesis with infrared laser2018
Author(s)
Yuta Tamai, Takafumi Furuyama, Yuki Ito, Kensuke Horinouchi, Kazuyuki Matsumoto, Shizuko Hiryu, Kohta I. kobayasi
Organizer
The 40th Annual Meeting of The Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
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