| Project/Area Number |
23K24911
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| Project/Area Number (Other) |
22H03655 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61040:Soft computing-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Nishikawa Jun 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (20392061)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 耳鳴り / 多点神経活動計測 / 多点電気刺激 / ブレイン・マシン・インターフェース / 脳情報デコーディング / 表面電極 / 聴覚皮質 / 脳活動計測 / 脳刺激 / 興奮-抑制バランス / 神経活動計測 / 光遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，まず，雑音中の短い無音区間（ギャップ）に対する神経応答における興奮-抑制バランスの崩壊が，耳鳴りの種類に依らない普遍的な現象であるとする仮説を神経生理学的に検証する．さらに，脳刺激法を用いて興奮-抑制バランスを制御する新規耳鳴り抑制法を開発し，実際に，耳鳴りモデル動物の聴覚皮質において興奮-抑制バランスを制御することにより，行動測定から推定される耳鳴り状態をどの程度改善させることができるか検証する．こうした一連の研究を行うことにより，聴覚皮質における神経活動異常の実体に立脚した次世代の耳鳴り治療法の開発に繋げる．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a basic technology to shift the abnormal neural activity that causes tinnitus to a normal state by brain stimulation. We found that the neural correlate of tinnitus is a disruption of the excitatory-inhibitory balance in the auditory cortex, based on multi-unit neural recording from the auditory cortex of a pharmacologically manipulated tinnitus model mouse. We found that the correlation between surface and deep neural activity is high, especially in the high-gamma band, by measuring neural activity from the brain surface using ECoG electrodes and measuring neural activity in the deep cortex using silicon electrodes. We analyzed how deep neural activity is modulated by electrical stimulation from surface electrodes, and revealed a layer heterogeneous modulation effect in the auditory cortex. These results are expected to provide the basis for the development of a novel tinnitus suppression method.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により，聴覚皮質における興奮-抑制バランスの制御が耳鳴り抑制に重要であること，表面及び深部の神経活動は高ガンマ帯で関連していること，表面電極からのデコーディングが十分に可能であること，表面電極からの電気刺激により深部神経活動を制御できることが示された．これら一連の成果は，将来的に低侵襲な表面電極から神経活動依存的に興奮-抑制バランスを制御して耳鳴りを治療するための新規医療技術として確立される可能性を秘めており，学術的意義のみならず社会的意義も大きいと期待される．
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