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2021 年度 実績報告書

人工内耳におけるパルスレートと振幅が同時に変調された電気刺激波形の最適設計

研究課題

研究課題/領域番号 18K10692
研究機関関東学院大学

研究代表者

簔 弘幸  関東学院大学, 理工学部, 教授 (50190715)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード聴覚系神経補綴
研究実績の概要

本課題の目的は、人工内耳装着者に音響情報を最も伝えやすくする電気刺激波形を見出すことである。これまで、聴神経を適切に制御する電気刺激の候補として、パルスレートと振幅が同時に変調された双極二相性パルス状波形を提案している。しかしながら、現段階では最適な条件を見出せるまでに至っていない。令和3年度は、令和2年度での成果を踏まえて、引き続き、電気刺激の消費電力、エネルギー節約の観点からパルス状刺激波形のパルスレートやパルス振幅を最小値に制限するべく、von Mises型自己励起不規則点過程によるスパイク列モデリングに基づく電気刺激波形の評価法を用いて、パルスレート・振幅同時変調のパルス状電気刺激のパルスレートと神経スパイク列への情報エンコーディングの性質を表す統計量(発火レート、ベクトル強度)との関係を調査した。具体的には、正弦波によってパルス状刺激波形のパルスレートと振幅の両者を様々な変調度、とりわけ深い振幅変調度で変調されたパルス状電気刺激を聴神経線維モデルに与えた時のスパイク応答について調査を進めた。その結果、ある特定のパルスレート変動幅において、より深い振幅変調度が適切な発火レートと、より高いベクトル強度をもたらすことが見出された。このことは、消費電流を抑えながらも、パルスレート・振幅同時変調方式が音響情報を人工内耳装着者により良く伝送できるであろうことを示唆する。これらの知見を、対面(Los Angeles Convention Center, CA, USA)とvirtual(zoom)のハイブリッド形式で開催されたSociety for Brain Mapping & Therapeutics 17th/18th Annual Congressにおいて招待講演として口頭発表した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学アーバイン校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学アーバイン校
  • [雑誌論文] Pulse-frequency-dependent resonance in a population of pyramidal neuron models2022

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Mori, Hiroyuki Mino, and Dominique M. Durand
    • 雑誌名

      Biological Cybernetics

      巻: 116 ページ: TBD

    • DOI

      10.1007/s00422-022-00925-w

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 閾値未満の興奮性シナプス刺激が与えられた海馬ニューラルネットワークモデルにおける不規則シナプスノイズによるθ-γ位相振幅結合の生成2022

    • 著者名/発表者名
      森 亮介、簑 弘幸
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 60 ページ: 32-37

    • DOI

      10.11239/jsmbe.60.32

    • 査読あり
  • [学会発表] Neural Modeling in Auditory Prostheses2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Mino
    • 学会等名
      Society for Brain Mapping & Therapeutics 17th/18th Annual Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Information rates of an anteroventral cochlear nucleus model in response to sinusoidally amplitude-modulated pulsatile electric stimuli2021

    • 著者名/発表者名
      Takeru Suzuki, and Hiroyuki Mino
    • 学会等名
      10th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering, Virtual, 2021 May
    • 国際学会
  • [学会発表] High frequency stimulation can enhance phase-amplitude coupling in a neural network model with a weak excitatory synaptic transmission2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Mori, Hiroyuki Mino, Naoki Ishikawa and Dominique M. Durand
    • 学会等名
      10th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering. Virtual, 2021 May
    • 国際学会
  • [学会発表] 閾値未満の興奮性シナプス刺激が与えられた海馬ニューラルネットワークモデルにおける不規則なシナプスノイズによるθ-γ位相振幅結合の生成2021

    • 著者名/発表者名
      森 亮介、簑 弘幸
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2021
  • [学会発表] 振動共振による前腹側蝸牛神経核モデルでの閾値未満シナプス電流刺激の伝送強化2021

    • 著者名/発表者名
      石川 直輝、簑 弘幸
    • 学会等名
      日本生体医工学会専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会(第65回), 2021年12月 Virtual
  • [学会発表] パーキンソン病における脳深部刺激療法でのパルス状波形の制御2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 豪流、森 亮介、簑 弘幸
    • 学会等名
      日本生体医工学会専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会(第65回), 2021年12月 Virtual
  • [学会発表] 海馬ニューラルネットワークモデルにおける不規則なシナプスノイズによる θ-γ 位相振幅結合の生成2021

    • 著者名/発表者名
      森 亮介、簑 弘幸
    • 学会等名
      2021年度 統計数理研究所 共同研究集会「健康・医療情報学,生体計測・生体信号解析とその周辺2」 Virtual
  • [備考] 関東学院大学理工学部人間医工学研究室

    • URL

      http://hst.kanto-gakuin.ac.jp/lab03.html

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公開日: 2022-12-28  

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