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2020 年度 実績報告書

非侵襲・新型人工内耳の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01769
研究機関同志社大学

研究代表者

小林 耕太  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (40512736)

研究分担者 飛龍 志津子  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70449510)
古山 貴文  金沢医科大学, 医学部, 助教 (20802268)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード人工内耳 / 補聴器 / 赤外レーザー / 言語知覚
研究実績の概要

本研究は近赤外レーザー人工内耳を開発することを目的とする。同人工内耳は従来型の刺激電極アレイを使用するものと異なり、低侵襲で聴覚を回復することを目指している。神経細胞膜中に存在するイオンチャネルは、その多くが熱に対する感受性を有する。近赤外レーザー光を神経細胞に照射することで、チャネルを加熱し(最大5℃)、活動電位を誘発することができる。生体外より聴覚末梢(蝸牛神経)をレーザーで刺激することにより、低浸襲・非接触で神経活動を誘発し、聴力を再建することが可能になると私達は考えている。近赤外光は薄組織を透過可能であるため、経鼓膜的に蝸牛を刺激することも将来的には可能になりえる。
当該年度は動物(スナネズミ)を被験体とし、レーザーによりどのような「聴こえ」を再建可能であるかについて、聴覚伝導路の複数部位の神経活動から計測することを目指した実験と、ヒトを被験者として、レーザー人工内耳により言語知覚を再建する手法を検討した。具体的には、昨年の研究を発展させ、スナネズミの蝸牛(蝸牛神経)を近赤外レーザーにより刺激し、レーザー刺激のパラメータを制御することで音知覚(音圧知覚)をコントロールすることを目指した。実験結果により、神経活動の変化パタンからレーザー出力を変えることで、音圧の知覚を一定程度再現可能であることが示唆された。
また、ヒトを対象とした実験では近赤外レーザー人工内耳のシミュレーション音を作成し、音声の聞き取りにどの程度の適応訓練(学習)が必要になるかを検討した。結果、レーザーファイバーを4本以上用いてフォルマント周波数を再現した場合には、従来型の人工内耳とほぼ同程度の訓練期間で音声知覚を再建可能であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 老人性難聴に対する赤外光レーザー人工内耳の有効性2021

    • 著者名/発表者名
      重山 尭史, 玉井 湧太 , 松本 和之, 小林 耕太
    • 雑誌名

      同志社大学ハリス理化学研究報告

      巻: 61 ページ: 215-220

    • DOI

      10.14988/00027856

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Auditory cortical activity elicited by infrared laser irradiation from the outer ear in Mongolian gerbils2020

    • 著者名/発表者名
      Tamai Yuta、Ito Yuki、Furuyama Takafumi、Horinouchi Kensuke、Murashima Nagomi、Michimoto Itsuki、Hishida Ryuichi、Shibuki Katsuei、Hiryu Shizuko、Kobayasi Kohta I.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0240227

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0240227

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Let there be sound: auditory perception evoked by trans-tympanic laser stimulation in Mongolian gerbils2020

    • 著者名/発表者名
      上中望生,玉井湧太,伊藤優樹,兎田幸司,飛龍志津子,小林耕太,
    • 学会等名
      第80回 日本動物心理学会,オンライン
  • [学会発表] Dose laser irradiation of auditory nerves create auditory perception?2020

    • 著者名/発表者名
      玉井湧太、上中望生、伊藤優樹、兎田幸司、古山貴文、飛龍志津子、小林耕太
    • 学会等名
      第43回神経科学大会2020オンライン
  • [学会発表] 赤外光レーザー人工内耳の開発:聴覚マスキングによる知覚の評価2020

    • 著者名/発表者名
      岡本彩, 上中望生, 玉井湧太
    • 学会等名
      第23回 関西支部若手研究者交流研究発表会,オンライン
  • [学会発表] Developing new auditory prosthesis: auditory perception evoked by trans-tympanic laser stimulation in Mongolian gerbil2020

    • 著者名/発表者名
      上中望生,玉井湧太,伊藤優樹,兎田幸司,飛龍志津子,小林耕太
    • 学会等名
      第42回 日本比較生理生化学会

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公開日: 2021-12-27  

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