| 研究課題/領域番号 |
20K20642
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高木 周 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)
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| 研究分担者 |
関 和彦 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
神保 泰彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20372401)
榛葉 健太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80792655)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2022年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | ニューロモジュレーション / 神経細胞 / 超音波 / カルシウムイオン / マウス / 発火 / 運動誘発 / 力学的刺激 / マイクロバブル / カルシウムイメージング / 数理モデル / 力学刺激 / 興奮伝播 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超音波の脳神経系の刺激に関しては，神経細胞レベルで発火が観測されている複数の報告がある一方，マウスを用いた動物実験では，脳への超音波刺激による運動誘発は脳神経系への刺激ではなく，聴覚を刺激する音の影響によるものとする異なる内容の報告がなされている．申請者らは，超音波が神経細胞の活動を誘発し，生体の運動誘発が達成できる可能性について，独自の実験系や数値解析手法を利用して，その詳細を調べる．本実験で得られた知見は，今後，脳神経系に損傷を与えない低強度の超音波による脳活動の活性化などへの応用に繋がり，将来的にはリハビリや認知機能の改善などへの革新的技術へと展開していくことが期待できる
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| 研究成果の概要 |
本研究では，基盤上に培養した神経細胞群に超音波照射を行い，神経細胞群からのカルシウム放出に関する知見を得た．特に，数密度の異なる神経細胞群に対し，超音波応答特性を観察し， 超音波応答反応はシナプス伝達を伴う反応であることを確認した．さらに，興奮性のシナプス伝達を阻害した条件下で，一部の神経細胞のみで活動が誘発されることを確認し，超音波応答にはシナプス伝達を必要としないことがわかった．また，マイクロバブルの利用により力を局在化させ，より低強度でカルシウムイオン放出を達成さることに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られる知見は，脳神経系への超音波照射により運動を誘発する超音波ニューロモジュレーションへと繋がる知見を与える．超音波ニューロモジュレーションは，従来の電場・磁場を用いる手法に比べ，脳深部への局所的刺激を非侵襲で行える可能性を有するものであり，リハビリテーションへの利用など臨床応用への期待される．
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