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2011 年度 実績報告書

人工網膜による視機能再建ー視細胞変性にともなう網膜神経回路のリモデリングへの対応

研究課題

研究課題/領域番号 20300187
研究機関大阪大学

研究代表者

澤井 元  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20202103)

研究分担者 三好 智満  大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70314309)
八木 哲也  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50183976)
山下 勝幸  奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (20183121)
キーワード人工視覚 / 電気刺激 / 網膜 / 変性
研究概要

刺激電極の高密度化、電極数の増加に伴って、刺激パルス幅は制限される。刺激効率を維持するためには、刺激電流量を増加させる必要があるが、電極の電荷注入能を上回る通電量は与えられない。そこで、隣接する電極を組にした刺激パターンを使って網膜興奮の時間的加重を惹起し、一極あたりの刺激電流量を抑えることが可能か否かを検討した。麻酔非動化したラットの強膜上に2つの電極を極間距離0.7-1.0 mmで設置し、一方の刺激電極を用いて閾値上の強さの電気刺激を与え、その時に対側皮質視覚野に誘発された反応を膜電位感受性色素(VSD)イメージングで記録した。もう一方の刺激電極から閾値下の電気刺激を先行して与えたところ、単独で与えた時よりも僅かに強い応答が得られることがあった。
本研究の結果、STS型人工網膜における刺激時に、隣接電極から閾値以下の刺激を組にして刺激すると、より強い興奮が視覚皮質で観察された。この興奮の促通現象が生じた理由は、隣接電極の閾下刺激による興奮と目的の電極の刺激による興奮とが時間的空間的加重を起こすことによるものであると考えられる。この加重効果には、応答領域を広げるよりも応答中心部の興奮だけを増強し、その応答の立ち上がり速度を上昇させる傾向があったことは大いに注目すべき点である。なぜなら、この傾向は、空間解像度を低下させずに、強い興奮を起こすことが出来るということであり、一極あたりの刺激電流量を抑えることが可能であることを示唆しているからである。刺激強度を下げることが出来れば、応答部位が限局することによって高解像度の疑似視覚を提供することが出来ると期待される。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Optical imaging of retina in response to grating stimuli in cats2013

    • 著者名/発表者名
      Hirohara Y, Mihashi T, Kanda H, Morimoto T, Miyoshi T, Wolffsohn JS, Fujikado T
    • 雑誌名

      Exp Eye Res

      巻: 109 ページ: 1-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electric axon guidance in embryonic retina: Galvanotropism revisited2013

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Y.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 431 ページ: 280–283

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of M-Sequences from Spike Sequence in Neuronal Networks2012

    • 著者名/発表者名
      Nishitani Y, Hosokawa C, Mizuno-Matsumoto Y, Miyoshi M, Sawai H, Tamura S
    • 雑誌名

      Computational Intelligence and Neuroscience

      巻: 2012 ページ: 1-9

    • DOI

      doi:10.1155/2012/862579

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Image sensor system with bio-inspired efficient coding and adaptation2012

    • 著者名/発表者名
      Okuno H, Yagi T
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on biomedical circuits and systems

      巻: 6 ページ: 375-384

    • 査読あり
  • [学会発表] Voltage sensitive!dye imaging of visual cortical response to suprachoroidal!transretinal electrical stimulation in the retinal degenerated rat2013

    • 著者名/発表者名
      Hajime Sawai
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区船堀
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] The retinal intrinsic response of suprachoroidal!transretinal stimulation(STS)for retinal prosthesis: relationship between threshold current and features of implantation surgery2013

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi T, Kanda H, Morimoto T, Hirohara Y, Mihashi T, Fujikado T
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区船堀
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] Extracellular voltage gradients guide axons of retinal ganglion cells2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Yamashita
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区船堀
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] マウス第一次視覚皮質回路における信号伝播のダイナミクスについて2012

    • 著者名/発表者名
      小津野 将, 林田 祐樹, 島田 義規, 八木 哲也
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 視覚野刺激型人工視覚の評価のための実時間光覚シミュレータ2012

    • 著者名/発表者名
      奥野 弘嗣, 松岡 優, Tamas Fehervari, 亀田 成司, 八木 哲也
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] ネコ外側膝状体ニューロンの楕円形受容野を形成する網膜-外側膝状体の機能的結合2012

    • 著者名/発表者名
      末松 尚史, 内藤 智之, 三好 智満, 澤井 元, 佐藤 宏道
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 山下 勝幸2012

    • 著者名/発表者名
      細胞外電位勾配による軸索ガイダンス
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      20120918-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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