| 研究課題/領域番号 |
24591308
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 研究機関 | 公益財団法人東京都医学総合研究所 |
|---|
研究代表者 |
根本 正史 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 研究員 (80370980)
|
|---|
| 研究分担者 |
木暮 信一 創価大学, 工学部, 教授 (10133448)
川井 秀樹 創価大学, 工学部, 准教授 (90546243)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| キーワード | 脳活動ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ / カプセル内視鏡 / 無拘束ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ |
|---|
| 研究概要 |
本研究の目的は，覚醒下，自由行動中の小動物において，ｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の技術を応用し，何ら束縛することなく脳活動をｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞする技術を開発することである。平成24年度の研究実施計画は，脳表のｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞを行う為のｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の選定を行い，覚醒下ではなく，麻酔中のげっ歯類において，感覚刺激による脳活動領域を，血液量の変化や血液酸素化度の変化によってﾏｯﾋﾟﾝｸﾞすることであった。(1) ｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の選定: 現在，保険適応となり市場で手に入るｶﾌﾟｾﾙ内視鏡は，Given Imaging社製とOlympus社製のものである。前者のｶﾌﾟｾﾙ内視鏡PillCamSBは，ｶﾗｰﾋﾞﾃﾞｵ出力の為， ﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ濃度の定量化に不向きで，開発拠点も海外にある為，技術的な協力や情報を得るには困難があると判断された。後者の Endo Capsuleは，画像取得ｼｽﾃﾑとして計測に適しているが，自動調光機能やｶﾗｰﾌｨﾙﾀｰなどの機能が不適であった。担当者と何度か打ち合わせたが，新たな改造と企業秘密の問題があり，進展が得られていない。他社の小型CCDｶﾒﾗも含めて検討中である。(2) これと並行し，様々な麻酔下のﾏｳｽにおいて，実体顕微鏡とRolera-EM-C2 CCDｶﾒﾗを用いて狭帯域光(ﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ等吸収点586 nm)ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ，あるいは，QuadViewによる4波長ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞを行い，修正ﾗﾝﾍﾞﾙﾄ･ﾍﾞｰﾙ則からﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ濃度変化のﾏｯﾋﾟﾝｸﾞを行った。ﾏｽｳを用いた脳活動ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞは，遺伝子操作を含めた様々な発展性ゆえ，数多く報告されるようになったものの，ﾗｯﾄなど他の動物種と異なる脳循環代謝反応が報告されている(Parakash, NeuroImage 37, 2007)。ﾗｯﾄとの種差につき比較検討中である。
|
| 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
ｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の選定が遅れている。市場に出回っているｶﾌﾟｾﾙ内視鏡によって撮像された脳表ｲﾒｰｼﾞは，LED光の波長，自動調光機能，画像取得形式(ﾓﾉｸﾛ vs ｶﾗｰ)，保存形式(静止画 vs 動画)の問題があり，ﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ濃度変化の計測やそのﾏｯﾋﾟﾝｸﾞには最適化されていない。理論的に，どこを変更し最適化すればいいかわかっているが，大手の企業から技術提供を引き出すことは困難であった。研究目的，かつ，小動物への適用であるとはいえ，医療機器の改造に，企業側は慎重な姿勢を崩すことはなかった。また，市販で出回っている小型無線CCDｶﾒﾗも，大きさ，感度，ﾚﾝｽﾞの焦点距離，無線方式，画像取得形式と保存形式の問題等で難点があった。以上の理由で，当初の実施計画がやや遅れていると評価した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
ｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の導入にあたっての上記の諸問題に対して，今後，以下の方策でｱﾌﾟﾛｰﾁする。 (1) 神経活動に伴うﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ濃度の変化，酸素化度の変化に基づく脳活動領域を，市販の無線方式小型ﾓﾉｸﾛCCDｶﾒﾗと，波長を調整したLED光を組み合わせて，麻酔したげっ歯類を用いてﾏｯﾋﾟﾝｸﾞする。実際には，この実験に先立ち，実体顕微鏡とRolera-EM-C2 CCDｶﾒﾗを用いて，活動領域の通常のﾏｯﾋﾟﾝｸﾞを行ない，無線方式小型ﾓﾉｸﾛCCDｶﾒﾗと，LED光の組み合わせで得られた結果とを比較する。(2) 市場に出回っているｶﾌﾟｾﾙ内視鏡を最適化しないまま使用し，麻酔したげっ歯類に対して，ﾍﾓｸﾞﾛﾋﾞﾝ濃度の定性的変化で活動領域がﾏｯﾋﾟﾝｸﾞできないか試みる。次のｽﾃｯﾌﾟとして，覚醒下，自由行動中のげっ歯類の頭部に埋め込み，活動領域のﾏｯﾋﾟﾝｸﾞが可能かどうか試みる。以上(1)(2)の要素技術を実現して原理的にｶﾌﾟｾﾙ内視鏡の技術を用いて，血液量の変化や血液酸素化度の変化による脳活動領域のﾏｯﾋﾟﾝｸﾞが可能であることを示す。
|
| 次年度の研究費の使用計画 |
はじめに，無線方式小型ﾓﾉｸﾛCCDｶﾒﾗと，波長を調整した各種のLEDを購入する(上記推進方策(1))。この実験には，CCDｶﾒﾗの焦点を接写で大脳皮質に合わせる必要があり，光学系の技術者と相談しつつ，追加のﾚﾝｽﾞ，ﾌﾟﾘｽﾞﾑ，光ﾌｧｲﾊﾞｰ等を含めた光学系を作製する。次いでｶﾌﾟｾﾙ内視鏡のｶﾌﾟｾﾙ部，受信装置，ｱﾝﾃﾅﾕﾆｯﾄのみを購入して(上記推進方策(2), Olympus社製のものは，140万円ほど)，同様な実験を行う。
|
