| 研究課題/領域番号 |
18K12059
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
林田 祐樹 三重大学, 工学研究科, 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 / 脳皮質内刺激 / 生理学実験 / 埋植型電子デバイス |
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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神経補綴治療の確立には、脳などの組織内における神経細胞群の３次元空間的活動を制御・駆動する手法・技術が必要である。 本研究の目的は、脳皮質内に配置した複数電極から電流場刺激を与え、これに対する時空間的な神経応答を高速膜電位イメージング法によって計測し、両者の定量的関係を明らかにすることである。１年目の2018年度は、先行開発の多チャンネル神経刺激デバイスを制御するハードウェアモジュール、および多チャンネル時空間パターン刺激を設計するGUIソフトウェアを設計・開発し、動物実験用刺激システムを構築した。また、マウス脳切片試料を用いた高速イメージング実験を通して、脳皮質内の単一電極刺激に対する神経細胞群応答の時空間的特性とその神経回路メカニズムに関する重要知見が得られ、これを国際学術誌論文として発表した。その知見から、単一電極刺激および２本電極刺激の各々に対する神経応答の定量的な比較解析が最重要であると判断し、２年目の2019年度は、脳皮質内に配置した２本電極刺激に対する神経応答の実験解析を行った。その結果、電極の間の距離と、刺激に誘発される神経応答の時空間パターンの(線形)加法性との間の関係が明らかとなった。３年目の2020年度は、研究代表者の所属機関異動に伴い、先ず、研究の遂行に必要な生理学実験環境の再構築を目指した。しかし残念ながら、新型コロナウィルスCOVID-19の感染拡大の影響を受け、実験機材の移設なども含め研究計画が遅れ、実験再開には至らなかったことから、研究期間延長の申請を行った。一方、前年度までに得られた実験データの再解析を行い、時間的に連続する刺激パルスの時間間隔と、刺激に誘発される脳皮質内でのシナプス性信号伝播の空間的広がりとの間の関係についての定量的知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究課題３年目となる2020年度は、研究代表者の所属機関異動と、新型コロナウィルスCOVID-19の感染拡大による研究活動への制限が重なり、研究遂行に重要な生理学実験の中断を余儀なくされた。但し、前年度までの実験データの再解析を行う事によって、複数電極刺激の際に重要な、脳皮質内の神経応答の空間特性について、そのメカニズムを含む定量的知見が得られたことは、本研究課題の目的達成において一定の前進と考え、区分（３）とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度末まで、段階的に実験機材などの移設を続けたことによって、４年目となる2021年度は、生理学実験を再開する目途が立った。そこで、2019年度と同様の生理学実験を実施し、実験データの例数を増やし、複数電極刺激における刺激パラメータと脳神経応答の時空間特性との間の定量的関係について知見をまとめる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究課題３年目となる2020年度は、研究代表者の所属機関異動と、新型コロナウィルスCOVID-19の感染拡大による研究活動への制限が重なり、研究遂行に重要な生理学実験の中断を余儀なくされた。そこで、生理学実験およびその成果発表などに使用予定だった研究予算全額を次年度使用とした。そこで改めて2021年度は、これを生理学実験に必要な消耗品費等に充てる予定である。
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