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内耳振動現象を解析する高解像光コヒーレンストモグラフィの開発と計測基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K20164
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

太田 岳  大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (30790571)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード内耳蝸牛 / 感覚上皮帯 / 有毛細胞 / 光コヒーレンストモグラフィー / 微小振動 / 内耳 / 光断層撮像 / ナノ振動 / 蝸牛 / 感覚上皮 / OCT
研究開始時の研究の概要

哺乳類は、外界の音を内耳蝸牛で電気信号に変換し、脳でそれを処理する。聴覚の成立には、蝸牛内の感覚上皮帯に惹起されるナノ振動が必須である。この微小な動きの制御機構の解明を目的として、近年海外では光コヒーレンス断層撮像装置を技術拡張した“in vivo振動計測”がモルモット、スナネズミ等で進められている。しかし、マウスを用いた上皮帯の動態は今も十分に解明されていない。本研究では、マウスを対象として精密な検討を可能とする実験・解析プラットフォームの構築を計画する。計画の前半で計測・解析手法を確立し、その後、野生型マウスでのナノ振動計測を達成を通じて、遺伝子改変モデルへの展開を目指す。

研究成果の概要

聴覚の末梢器官である内耳蝸牛の感覚上皮帯の光イメージングおよび振動計測手法を最適化することを通じ、マウスでの聴覚研究プラットフォームを確立することを目的とした。この動物は、約50 kHzまでの周波数を感受するため、光断層撮像法の改良によって高速振動をリアルタイムで捉える技術拡張を試みた。機器の性能は、生きた健康な聴覚を持つマウスおよび生後早期に難聴を呈するモデルマウスを用いて評価し、電気生理学的な実験で確かめられている報告から推定される振動動態と矛盾しない結果を得ることができた。本研究の実施により、今後遺伝子改変モデルマウスへと応用できる解析プラットフォームが創出された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、国民の10人に1人以上が難聴であると言われている。超高齢化社会の到来やスマートフォンの普及により、今後患者の数はますます増加するものと予測される。難聴の多くは聴覚の末梢器官である内耳蝸牛の機能不全によるものと報告されているが、現在も確実な治療戦略がないことが社会的問題となっている。そこで本研究では内耳の仕組みをメカニカルな視点で明らかにしつつ、汎用性の高い実験動物であるマウスにおける計測手法の最適化によってアプローチした。本研究の実施により生理学的な基礎背景を整理するのみならず、難聴治療への基礎研究の歩みを進めることができたと考える。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Electrochemical properties of the non‐excitable tissue stria vascularis of the mammalian cochlea are sensitive to sounds2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Qi、Ota Takeru、Yoshida Takamasa、Ino Daisuke、Sato Mitsuo P.、Doi Katsumi、Horii Arata、Nin Fumiaki、Hibino Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physiology

      巻: 599 号: 19 ページ: 4497-4516

    • DOI

      10.1113/jp281981

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimization of spectral-domain optical coherence tomography with a supercontinuum source for in vivo motion detection of low reflective outer hair cells in guinea pig cochleae2021

    • 著者名/発表者名
      Fumiaki Nin, Samuel Choi, Takeru Ota, Zhang Qi & Hiroshi Hibino
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Sound detection and processing in the cochlea of the inner ear/内耳蝸牛の音受容および処理機構2023

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      日本生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] In vivo optical imaging of the sensory epithelium in mice cochleae. Poster presentation.2023

    • 著者名/発表者名
      Takeru Ota, Hiroshi Hibino
    • 学会等名
      International symposium on mechanobiology for human health
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 改良型レーザー干渉法による内耳感覚上皮帯のナノ振動計測2022

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 聴覚の末梢器官である内耳蝸牛の感覚上皮振動に含まれる直流動作の検出と分析2022

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、日比野 浩
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 音を受容する内耳蝸牛の感覚上皮に生じるナノ振動の計測と分析2022

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 内耳感覚上皮帯に生じる直流動作の検出とその起源2022

    • 著者名/発表者名
      太田 岳、崔 森悦、任 書晃、日比野 浩
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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