| 研究課題/領域番号 |
18K12059
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
林田 祐樹 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10381005)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 医用生体工学 / 神経補綴 / 脳皮質刺激 / 埋植型電子デバイス / 生理学実験 |
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| 研究実績の概要 |
難治性の神経機能障害に対する治療の可能性として，生体埋植型電子デバイスを利用した神経補綴治療の技術が注目されている。これまでも人工内耳や脳深部刺激などが一定の成功を収めたが，同様の方法を，さらに多様な神経系の機能不全を補償する治療の一つとして確立させるうえで，より高度な神経活動の制御技術が求められている。こうした要求に対し我々は，先行開発した超多チャンネルかつ高精度の神経刺激デバイスの優位性を活かし，過去に前例のない，脳内神経細胞活動の３次元空間的な制御を実現する手法・技術の開発を目指す。そのため本研究では，脳皮質内に配列した多チャンネル電極から種々の電流場刺激を与え，これらに対する時空間的な神経応答を高速イメージングによって計測して，両者の関係性を定量的に明らかにする。
１年目となる2018年度は，１）上記の神経刺激デバイス（VLSIチップ）を外部からのデジタル制御信号によって動作させるため，専用のハードウェアモジュールを設計・開発した；２）ユーザーが，プログラミング言語を用いることなくグラフィカルに多チャンネル電極からの時空間パターン刺激を設計し，上記１）のモジュールを介した刺激が実行可能なグラフィカルユーザーインターフェイスソフトウェアを開発した；３）マウス大脳皮質スライス試料を用いた生理学実験を行い，上記高速イメージング法によって，単一チャネル刺激および２チャンネル刺激に対する神経応答の特性をミリ秒および数十ミクロンの時空間分解能で計測した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要に述べた通り，多チャンネル脳皮質刺激のハード・ソフトウェアシステムを独自開発し，自由度の高い実験を行うための環境を整備できた。これは交付申請書には陽に記載しなかった内容だが，本研究課題で実施する生理学実験においては必要不可欠であると判断した。またこれと並行して実施した生理学実験の結果から，至適刺激パラメータの定量的設計に有用な新規知見を得ることができ，国際学術雑誌からの論文発表に至った．以上より，本研究課題の目的において十分な成果が得らえたと考え，区分（２）とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き，２チャンネル電極からの微小電流刺激について，高速イメージングの生理学実験データの例数を増やし，刺激と神経応答との定量的関係を説明するモデルの構築を目指す。また状況に応じて刺激チャネル数を増やし，刺激電流場と神経応答パターンとの関係を実験的に明らかにしていく。
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