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脳内ネットワークの機能的結合を選択的に強化する人工皮質間接続法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15J05875
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 脳計測科学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

小杉 亮人  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード一次運動野 / 硬膜外皮質刺激 / 運動閾値推定 / 皮質脳波 / 皮質誘発電位 / コモンマーモセット / 皮質電気刺激 / オペラント運動課題 / 皮質微小電気刺激
研究実績の概要

本研究の目的は、重度脊髄損傷に対するリハビリテーションを指向して、特定の随意運動に関わる神経経路を選択的かつ活動依存的に強化するための人工皮質間接続法を開発することである。本年度の目標は、人工皮質間接続のin vivo実証評価であった。霊長類モデル動物であるコモンマーモセットにおいて運動課題時の頭頂野の脳波を記録し、その活動依存的に運動前野を電気刺激する人工皮質間接続を予定していたが、その効果を検証する評価系の確立に多くの時間を要したため、至適パラメータを見つけるまでに至らず、人工皮質間接続を用いた神経経路の選択的強化を実証することはできなかった。
しかし、昨年度までに開発した皮質脳波記録と皮質電気刺激を同時におこなうことが可能な実験系によって多くの知見を得ることができ、その成果について論文投稿並びに学会発表をおこなった。皮質脳波電極と皮質電気刺激を用いて覚醒下マーモセットの一次運動野を再現性よくマッピングするための新規アルゴリズムを考案し、コンピュータシミュレーションとin vivo電気生理実験をもって実現可能性を実証した。また、同様の電極を用いてマーモセットの運動野、体性感覚野から記録した把持到達運動中の皮質脳波から、把持運動を司る皮質内神経機構がマーモセットとマカクザルやヒトとで霊長類の種間差を超え広く維持されていることを明らかにした。さらに、皮質誘発電位、皮質に連発刺激法を用いて運動野内の局所神経回路の機能結合を電気生理学的に評価する方法を開発した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Istituto Italiano di Tecnologia(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Accurate motor mapping in awake common marmosets using micro-electrocorticographical stimulation and stochastic threshold estimation2018

    • 著者名/発表者名
      Kosugi Akito、Takemi Mitsuaki、Tia Banty、Castagnola Elisa、Ansaldo Alberto、Sato Kenta、Awiszus Friedemann、Seki Kazuhiko、Ricci Davide、Fadiga Luciano、Iriki Atsushi、Ushiba Junichi
    • 雑誌名

      J Neural Eng

      巻: 15 号: 3 ページ: 036019-036019

    • DOI

      10.1088/1741-2552/aab307

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cortical control of object-specific grasp relies on adjustments of both activity and effective connectivity: a common marmoset study2017

    • 著者名/発表者名
      Tia Banty、Takemi Mitsuaki、 Kosugi Akito、Castagnola Elisa、Ansaldo Alberto、Takafumi Nakamura、Ricci Davide、Ushiba Junichi、Fadiga Luciano、Iriki Atsushi
    • 雑誌名

      J Physiol

      巻: 595 号: 23 ページ: 7203-7221

    • DOI

      10.1113/jp274629

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Characterization of the horizontal cortical connectivity in the primary motor cortex using micro-electrocorticographical stimulation2017

    • 著者名/発表者名
      Kosugi Akito、Castagnola Elisa、Carli Stefano、Ricci Davide、Fadiga Luciano、Iriki Atsushi、Ushiba Junichi
    • 学会等名
      Neuroscience 2017 (Society for Neuroscience)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of somatosensory and motor cortices in common marmosets using nanocoated electrocorticographic electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Akito Kosugi, Mitsuaki Takemi, Elisa Castagnola, Alberto Ansaldo, Davide Ricci, Kenta Sato, Takafumi Nakamura, Banty Tia, Kazuhiko Seki, Luciano Fadiga, Atsushi Iriki, Junichi Ushiba
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of somatosensory and motor cortices in awake common marmosets using carbon nanotube coated ECoG electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      Akito Kosugi, Mitsuaki Takemi, Elisa Castagnola, Davide Ricci, Kenta Sato, Takafumi Nakamura, Banty Tia, Kazuhiko Seki, Luciano Fadiga, Atsushi Iriki, Junichi Ushiba
    • 学会等名
      Neuroscience 2015 (Society for Neuroscience)
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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