感覚神経の刺激による誘発脳磁界の計測と解析

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61550287
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 栗城 真也 北海道大学, 応用電気研究所, 助教授 (30002108)
• 研究分担者: 小林 哲生 北海道工業大学, 応用電子工学科, 助教授 (40175336) ; 小西 哉 北海道大学, 応用電気研究所, 助手 (70142750)
• キーワード: 誘発脳磁界 / SQUID / 体性感覚誘発磁界 / 聴覚誘発磁界 / 電流ダイポール / 磁気シールド

研究概要

1.脳磁界計測システムの開発を、誘発磁界の実際の計測と併行して行った。計測システムは、(1)2次微分グラジオメータとSQUIDを含む液体ヘリウムデュワーを頭部上の任意の点にアクセスする装置と、(2)SQUID出力の磁気信号をフィルタリング、加算平均してS/Nを改善し、表示・記録する装値からなり、以上により磁気シールドの無い実験室内で微弱な(【10^(-13)】T)脳磁界が計測可能となった。さらに、(3)ヘルムホルツ型コイルを用いた渦電流による磁気シールドを考案し、予備実験を行い、その効果を確認した。
2.末梢神経および聴覚神経に刺激を加え、頭部に誘発される脳磁界の計測を行った。まず、(1)末梢神経として手首の尺骨神経に電流パルス(0.5ms幅2〜10ms高さ)を与える刺激装置と、(2)左・右ないし両耳に純音バースト(1KHz200ms,800ms幅)を与え刺激する装置を試作し側頭部の種々の点で刺激に同期して発生する磁界を計測した。その結果、(3)体性感覚誘発磁界(SEF)は、刺激後80と160msに互いに逆向きの2つのピークをもつ応答として観測された。大きさは5×【10^(-13)】T程度であった。(4)聴覚誘発磁界(AEF)は、純音バーストの開始後100と180msに互いに逆向きの2つのピークを生じ、その大きさはSEFと同程度であった。(5)さらにSEFにおいては刺激をくり返し与え、連続刺激とした時に得られる定常応答誘発磁界についても計測し、解析を行った。
3.SEF・AEFともに側頭部のデータから磁界分布を得た後、磁気信号源の解析を行った。(1)磁界分布からは、電流ダイポール性の信号源が推定され、(2)頭部を球形にモデル化して計算を行い、最小二乗法に基づいてダイポールの大きさと位置を求めた。(3)その結果、SEF・AEF信号源は、それぞれ感覚野と聴覚野に相当する位置にあり、5〜30nAmの大きさであることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] 礒部,水谷,栗城: 電子通信学会・MEとバイオサイバネティックス研究会資料. MBE86-26. 33-40 (1986)
• [文献書誌] 礒部,水谷,栗城: 昭和61年度電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 174 (1986)
• [文献書誌] 近藤,小林,栗城: 昭和61年度電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 175 (1986)
• [文献書誌] 栗城,礒部,水谷: 医用電子と生体工学. 24巻秋期特別号. 86-87 (1986)
• [文献書誌] 水谷,礒部,栗城: 電子通信学会創立70周年記念総合全国大会論文集. (1987)
• [文献書誌] Kuriki,Mizutani,Isobe: IEEE Transactions on Magnetics. (1987)