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内因性光学イメージング法を応用した新しい非侵襲術中脊髄機能モニタリング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13877238
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 整形外科学
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

佐藤 容子  東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)

研究分担者 四宮 謙一  東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20111594)
佐藤 勝重  東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード光学的計測法 / 内因性光学シグナル / イメージング / 脊髄外科 / 術中計測 / 脊髄機能
研究概要

神経細胞の興奮にともない、その周辺領域の微少循環系における局所血流の増大、神経細胞の酸素消費に伴う酸化型/還元型ヘモグロビン比率の変化、神経細胞の膨化等の2次的な内因性変化が起こる。内因性光学シグナル検出とは、神経細胞の興奮にともなうこれら2次的な内因性変化が光散乱や吸光などの光学的変化を生ずるという性質を利用し、神経細胞の活動を反射光強度の変化としてとらえるという方法である。体性感覚野や視覚野など大脳皮質からの内因性光学シグナルの検出は過去にも多数の報告があるものの、これを脊髄に応用した報告はまだない。今回我々は、ヒト脊髄への応用のための基礎データを得るため、In vivoラットを用いて末梢神経刺激により脊髄に誘発される内因性光学シグナルの特性について解析を行った。その結果は、以下のように要約される。
1.頚髄において正中神経と尺骨神経の同時刺激により誘発される光学的変化は、C5-C8レベルに認められ、C6-7に最も強い変化を認めた。この変化は刺激開始後約2秒後に正のピークをとった(Fig.2)。
2.続いて、脊髄からの光学的変化の最適刺激強度を確かめるため、刺激の強度を変化させ、得られた光学的変化を観察した(Fig.3)。刺激電流の強さに応じて光学的変化も強くなる傾向が見られたが(刺激強度依存性)、刺激強度が2.0mAを越えると、光学的変化の増強はあまり認められなかった。
3.シグナルの得られる深度を解析するため、光学的切片法、すなわちイメージングする焦点深度を変えていき得られた光学的変化を観察した。このとき光学的変化は頚髄表面から深さ100〜800μmで記録され、深さ300〜400μm前後で最も強い光学的変化を記録した(Fig.4)。
4.得られた光学的変化には照射光の波長ごとに違いが認められた(照射光波長依存性)が、光学的変化の時間経過は605nm、630nmではbiphasic patternとなり、730nm、750nm、850nmではmonophasic patternとなった。さらに605nmの光を利用したときに最も強い光学的シグナルを得た(Fig.5)。

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. 88. 383-393 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Developmental organization of the glossopharyngeal nucleus in the embryonic chick brainstem slice as revealed by optical sectioning recording"Neuroscience Letters. 327. 157-160 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki, S. et al.: "Optical imaging of intrinsic signals induced by peripheral nerve stimulation in the in vivo rat spinal cord"NeuroImage. 17. 1240-1255 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical analysis of large-scale depolarization waves in the embryonic brain : a dual network of gap junctions and chemical synapses"Journal of Neurophysiology. 18. 600-614 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Depolarization waves in the embryonic CNS triggered by multiple sensory inputs and spontaneous activity : optical imaging with a voltage-sensitive dye"Neuroscience. 116. 406-423 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Miyakawa, N. et al.: "Optical analysis of acute spontaneous epileptiform discharges in the in vivo rat cerebral cortex"NeuroImage. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kinoshita, M. et al.: "Multiple-site optical recording for characterization of functional synaptic organization of the optic tectum of rainbow trout"European Journal of Neuroscience. 16. 868-876 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Recent Research Developments in Membrane Biology"Research Signpost(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Light Scattering Imaging of Neural Tissue Function"The Humana Press Inc(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose Sato Y. et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem"Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Momose Sato Y. et al.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the deveIoping CNS"Neuroscicnce. 102. 245-162 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "MultipIe-site OPtical recording reveaIs embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord"European Journal of Neuroscience. 13. 1547-1558 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "Optical imaging of spreading depoIarization waves triggered by spinaI nerve stimulation in the chick embryo : Possible mechanisms for large-scule coactivation of the CNS"European Journal of Neuroscience. 14. 809-820 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yazawa I. et al.: "Developmental changes in triaI-to-trial variations in whisker barrel responses studied using intrinsic optical imaging : Comparison between normal and de-whiskered rats"Journal of Neurophysiology. 86. 392-401 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato K. et al.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem"NeuroReport. 12. 95-98 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CAl : Long-term analysis using optical recordin"NeuroReport. 12. 987-991 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato K. et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato K. et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagel motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤 容子: "自律神経系の機能的解析における光学的計測法の適用"自律神経. 38. 270-278 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 佐々木 真一: "末梢神経刺激により脊髄に誘発されたニュートロン応答の内因性光学イメージング"脊髄電気診断学. 23. 38-42 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤勝重: "ブレインサイエンス・レビュー2001"医学書院. 292 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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