| 研究課題/領域番号 |
20H04504
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 (2023)
大阪大学 (2020-2022) |
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研究代表者 |
武石 直樹 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (30787669)
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| 研究分担者 |
横山 直人 東京電機大学, 工学部, 教授 (80512730)
田中 壽 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40294087)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 脈波 / 脳脊髄液 / 脳動脈 / 流体力学 / 計算バイオメカニクス / 赤血球 / 微小循環 / 脳間質液 / 物質輸送 / 脳動脈網 / 血管周囲腔 / 代謝 / 脳内老廃物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳内老廃物の除去機構の一つとして、脳間質液の重要性が指摘されてきたが、その詳細な動態は未だ明らかにされていない。組織スケールでのタンパク質の輸送と沈着のダイナミクスの理解は、アルツハイマー病をはじめとする脳疾患の進行機序を説明する上で必要不可欠であるにも関わらず、分子－組織間の階層を繋ぐ解析手法は確立されていない。本研究では、実験データに基づき、分子スケールのタンパク質の凝集と組織スケールにおける間質液流れの階層を繋ぐ計算力学モデルを構築し、脳間質液流れによる脳内老廃物の排除機構が成立する力学的平衡状態やその破綻機序を解明する。この知見に基づき、脳疾患の進行機序を説明する力学的概念を構築する。
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| 研究成果の概要 |
脳間質液流れによる脳内老廃物除去機構に支持する力学の解明と，脳疾患の進行機序を説明する力学的概念の構築を目的に，実験計測に基づく数理モデルと数値シミュレーション研究を行った．実験計測で示された血管周囲腔内の脳脊髄液の流速を良好に再現するモデルの構築に加え，脈波動態から正味の脳脊髄液流速を推定する新たな流体力学的理論を示した．さらに，全脳レベルの脈波動態を解析し，上記の微小血管で計測される脈波を推定する経験式を提示した．最後に，細胞スケールの血流動態に着目した解析により，脈波による非定常血流場におけるレオロジー動態および酸素輸送動態を定量した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により，脈波動態から脳内老廃物除去機構と密接に関わる脳脊髄液流れの流速を推定できることを示した．これは，脈波動態が脳内老廃物除去において生理学的重要な役割を担うことを示唆する．これらの知見は，脳内老廃物に関する除去機能や異常な蓄積の推定を目的とした，新たらしい脳内脈波計測技術の構築や脳機能計測機器の開発戦略に繋がる．
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