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現在失明した網膜色素変性症患者に視覚を与える目的で、視覚情報を残存網膜に電気刺激によって伝える人工網膜の開発が世界各地で始まっている。刺激電極の形状、材質、電極の移植手技の開発が研究の主であるが、それ以前に未だ適正な刺激波形が解明されていない。強い電気刺激を加えれば網膜は興奮しやすくなるが同時に電気刺激による細胞障害も強くなってしまう。そのため最低の閾値で網膜を興奮させなくてはならない。通常電気刺激の強さは電荷で計算するがそれは刺激時間と強さの積である。また刺激間隔も反応のし易さの決定要素となる。
今回我々はウサギ角膜を電気刺激することによりその反応である瞳孔の動きの計測を行うことにより適正な電気刺激波形を探求した。従来人工視覚における電気刺激実験は誘発脳波、網膜、視神経からの誘発電位を記録していたが、電気刺激による記録増幅器へのノイズが大きくその波形分析が困難であり、閾値での反応をノイズが隠してしまうことが多かった。そこで情報伝達経路が少し異なるが電気的記録増幅器を介さないで記録できる瞳孔反応に我々は着目した。
電気刺激では電荷の総和を0にするためBi-phasicの刺激波形を用いる。ウサギ角膜においては陰性波から始まるBi-phasic波形のほうが刺激効率が良好だった。また、パルス波の方が同じ時間刺激する矩形波よりも効率よく反応が出た。パルス波は正弦波よりも矩形波の方が効率が良かった。
瞳孔反応を記録として用いることにより、電気刺激によるノイズを拾うことなく反応を解析することができた。
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