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視覚代用臓器「ハイブリッド型人工網膜」に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 12358016
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関名古屋大学

研究代表者

三宅 養三 (2001-2003)  名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (30166136)

八木 透 (2000)  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90291096)

研究分担者 近藤 峰生  名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (80303642)
渡部 眞三  愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 周生期学部, 主任研究員 (10093486)
石黒 章夫  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90232280)
近藤 永子  名古屋大学, 医学部附属病院, 助手 (30335038)
鈴木 聡  名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (90314012)
児玉 哲司  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50262861)
三宅 養三  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30166136)
時田 義人  愛知県心身障害者コロニー・発達障害研, 究所・周生期部門, 研究員 (50291175)
研究期間 (年度) 2000 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
47,730千円 (直接経費: 39,600千円、間接経費: 8,130千円)
2003年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2002年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2001年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2000年度: 12,500千円 (直接経費: 12,500千円)
キーワードシミュレーション / 人工網膜 / 画像処理 / 電気刺激 / 刺激用電極 / 光学的干渉断層計 / 神経再生 / 軸索 / パルス形状 / 光学的断層計 / 網膜タック / 大動物 / MNU / 局所網膜電図 / 網膜変性マウス / 網膜電極 / ネコ / 神経節細胞 / レスキュー / 再生 / ハイブリッド型網膜 / 網膜神経節細胞 / 網膜双極細胞 / 軸索伸長速度 / Neuroglycan C / 末梢神経自家移植 / 人工眼 / 人工視覚 / 読字 / 神経栄養因子
研究概要

(1)人工眼シミュレーション:
人工眼を装着した患者が日常生活上で最低限要となる視機能の実現を目指すために必要な人工眼のスペックを定量的に評価するため人工眼の使用状態を体験できる人工眼体感システムを制作した。その結果、人工眼の輝度調節は4〜8段階が適切であることが判明した。
(2)画像信号処理:
人工眼では入力画像情報に基ずいて電気パルス信号を生成し、網膜を電気刺激する必要がある。その際には生成したパルス信号を高速に処理するためのハードウエアが不可欠である。本研究ではパルスニューロンの概念を導入して従来のニューロン表現に比べ高い集積度を実現する実装方法を考案した。これにより人工眼の画像処理において、高速性や回路の小型化という基本要件は、パルスニューロンや神経修飾メカニズム等のコンセプトが極めて有用なものとなりうることが明かとなった。
(3)視覚系神経への電気刺激の評価:
人工網膜における電気刺激の至適条件に関して、正常と網膜変性マウスを用いた研究を行った。その結果、短発波のほうがパルス波より効率的であった。さらに猫を用いて、外側膝状体に刺激電極アレイを刺入し、パルス幅、パルス強度、電極間距離を変化させ、神経応答として視覚領から誘発電位を測定した。その結果、パルス幅よりもパルス強度が神経応答に大きな影響を与えることが判明した。
(4)刺激用電極の形状、組成に関する研究:
網膜電極の下にスペーサーを用いることにより、電極と強膜の間に一定の距離を保つことができ、その高さは光学的干渉断層計により網膜厚を測定することにより最適な間隔を設定できることが判明した。
(5)視神経再生に関する研究:
軸索を損傷された中枢神経細胞の軸索再生は、中枢神経の機能回復をはかるうえで重要である。人工感覚器によって外界刺激を中枢に伝達する場合、感覚需要デバイスからの信号を需要する神経細胞の軸索を、本来の中枢神経細胞に導いてシナプスを形成して信号を伝達することが必要とされる。本研究では視神経を切断された網膜神経節細胞を長期にわたって生存させ,さらに軸索を最盛させるための方法を検討した。

報告書

(5件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] Kondo M, Miyake Y, et al.: "Multifocal ERG findings in complete type congenital stationary night blindness."Invest Ophthalmol Vis Sci. 42. 1342-1348 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura M, Ito S, et al.: "Novel CACNA1F mutations in Japanese patients with incomplete congenital stationary night blindness."Invest Ophthalmol Vis Sci. 42. 1610-1616 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Piao CH, Kondo M, et al.: "Multifocal electroretinograms in X-linked retinoschisis."Invest Ophthalmol Vis Sci. 44. 4920-4930 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe M, Tokita Y, et al.: "Intravitreal injections of neurotrophic factors and forskolin enhance survival and axonal regeneration of axotomized beta ganglion cells in cat retina."Neuroscience. 116. 733-742 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurimoto T, Miyoshi T, et al.: "Apoptotic death of beta cells after optic nerve transection in adult cats."J.Neurosci.. 23. 4023-4028 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueno S, Kondo M, et al.: "Luminance dependence of neural components that underlies the primate photopic electroretinogram."Invest Ophthalmol Vis Sci. (In press). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kondo M, Miyake Y, Kondo N, Tanikawa A, Suzuki S, Horiguchi M, Terasaki H: "Multifocal ERG findings in complete type congenital stationary night blindness."Invest Ophthalmol Vis Sci. 42. 1342-1348 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura M, Ito S, Terasaki H, Miyake Y: "Novel CACNA1F mutations in Japanese patients with incomplete congenital stationary night blindness."Invest Ophthalmol Vis Sci. 42. 1610-1616 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Piao CH, Kondo M, Nakamura M, Terasaki H, Miyake Y: "Multifocal electroretinograms in X-linked retinoschisis."Invest Ophthalmol Vis Sci. 44. 4920-4930 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Watanabe M, Tokita Y, Katoh M, Fukuda Y: "Intravitreal injections of neurotrophic factors and forskolin enhance survival and axonal regeneration of axotomized beta ganglion cells in cat retina."Neuroscience. 116. 733-742 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurimoto T, Miyoshi T, Yakura T, Watanabe M, Mimura O, Fukuda Y: "Apoptotic death of beta cells after optic nerve transection in adult cats."J.Neurosci.. 23. 4023-4028 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ueno S, Kondo M, Niwa Y, Terasaki H, Miyake Y: "Luminance dependence of neural components that underlies the primate photopic electroretinogram."Invest Ophthalmol Vis Sci. (in press). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Piao CH, Kondo M, et al.: "Multifocal electroretinograms in X-linked retinoschisis"Invest Ophthalmol Vis Sci. 44. 4920-4930 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Watanabe M, Tokita Y, et al.: "Intravitreal injections of neurotrophic factors and forskolin enhance survival and axonal regeneration of axotomized beta ganglion cells in cat retina"Neuroscience. 116. 733-742 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kurimoto T, Miyoshi T, et al.: "Apoptotic death of beta cells after optic nerve transection in adult cats"J.Neurosci.. 23. 4023-4028 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Okamoto Y, Miyake Y, et al.: "Delayed regeneration of foveal cone photopigments in vogt-koyanagi-harada disease at the convalescent stage"Invest Ophthalmol Vis Sci. 45. 318-322 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Ueno S, Kondo M, et al.: "Luminance dependence of neural components that underlies the primate photopic electroretinogram"Invest Ophthalmol Vis Sci. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kondo M, Miyake Y, et al.: "Peripheral cone dystrophy : A variant of cone dystrophy with predominant dysfunction in the peripheral cone system"Ophthalmology. (In press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Fujii, A.Ishiguro, P.Eggenberger: "Evolving a CPG Controller for a Biped Robot with Neuromodulation"Proceedings of 5th International Conference on Climbing and Walking Robots(CLAWAR 2002). 17-24 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Fujii, N.Saito, K.Nakahira, A.Ishiguro: "Generation of an Adaptive Controller CPG for a Quadruped Robot with Neuromodulation Mechanism"Proceedings of 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS 2002). 2619-2624 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Watanabe, Y.Fukuda: "Survival and axonal regeneration of retinal ganglion cells in adult cat"Prog.Retin.Eye Res.. 21(6). 529-553 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yamamoto E, Horio N, Terasaki H, Miyake Y: "Evaluation of optic nerve function by flicker adaptation in optic nerve diseases"Neuro-Ophthalmology. 25. 35-41 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Terasaki H, Miyake Y, Niwa T, Kikuchi M, Suzuki T, Kondo M: "Focal macular electroretinogram before and after removal of choroidal neovascular lesions"Invest Ophthalmol Vis Sci. 43. 1540-1545 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Radner W, Sadda SR, Humayun MS, Suzuki S, Juan Jr E: "Increased spontaneous retinal ganglion cell activity in rd mice after neural retinal transplantation"Invest Ophthalmol Vis Sci. 43. 3053-3058 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木 聡: "視覚代行の現状と研究"あたらしい眼科. 18. 163-69 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木 聡: "人工眼の現状"臨床眼科. 55. 1367-71 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Terasaki h, Miyake y, et al.: "Focal macular ERGs in eyes after removal of macular ILM during macular hole surgery"Invest Ophthalmol Vis Sci.. 42. 229-34 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kondo M, Miyake Y, et al.: "Multifocal ERG findings in complete type congenital stationary night blindness"Invest Ophthalmol Vis Sci.. 42. 1342-48 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakamura M, Ito S, Terasaki H, Miyake Y.: "Novel CACNA1F mutations in Japanese patients with incomplete congenital stationary night blindness"Invest Ophthalmol Vis Sci.. 42. 1610-16 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 渡部眞三, 槇英樹: "ネコ網膜神経節細胞の生存と軸索再生の促進"Molecular Medicine. 39. 129-28 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yagi,T.,Kanda,H.,Watanabe,m.,Uchikava,Y.: "Effects of electrode configuration and pulse parameters in visual prosthesis"Investigative Ophthalmology & Visual Science (IOVS). 41、4. S102 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 八木透,渡部眞三,内川嘉樹: "視覚の人工臓器「人工眼」の研究開発"医用電子と生体工学. 38. 9 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神田寛行,八木透,渡部眞三,内川嘉樹: "視覚系視神経への電気刺激に関する研究〜人工眼開発を目指して〜"医用電子と生体工学. 38. 97 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 八木透,渡辺眞三,内川嘉樹: "失明者の視覚を再生する「人工眼」の研究開発"電子情報通信学会技術研究報告書. OME99-115. 7-12 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 八木透,内川嘉樹: "人工眼"Clinical Neuroscience神経再生と機能修復. 18・11. 1320-1322 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 八木透,内川嘉樹: "人工眼の開発研究の現状"第36回日本眼光学学会・第15回眼科ME学会.合同学会. 19 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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