2018 Fiscal Year Research-status Report
Combined Visual Prosthesis with a Novel Neural Stimulation
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17K13278
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
末松 尚史 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30779517)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 人工視覚 / 近赤外レーザー光刺激 / 視覚野 / 細胞外電気記録 / 行動実験 / 報酬系 / 神経補綴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
通常の皮質刺激型人工視覚では、皮質内に刺入した電極もしくは皮質表面に設置した電極による電流刺激が、一般的なアプローチとして用いられている。しかしながら前者は侵襲性という観点から、後者は得られる空間解像度という観点から、未だ十分な機能は得られていない。本研究課題においては、過去10年ほどで末梢神経系や感覚器、体性感覚野などを対象とした研究が進められてきた近赤外レーザー光刺激を視覚野に適用し、誘発される神経応答の評価を行っている。
当初の研究計画では膜電位感受性色素イメージングを用いて、誘発応答の強度や空間的広がりの評価を行う予定であったが、懸念していたようにレーザー光の与える熱による膜電位感受性色素の消光がデータに乗ってきたため、計測方法を細胞外電位記録に変えて研究を進行させた。その際には皮質の層を縦断するような多点電極を用いることで、in-vivoでの脳表上からのイメージングが苦手とする皮質深さ方向の誘発応答の評価を狙った。現在詳細な解析を進めていく中で、イメージングほどではないにせよ、レーザー光の与える熱によるノイズが計測データに乗っていることが判明したので、ノイズ除去を目的とした解析・ノイズの影響を受けづらい解析手法を試している。
並行して、視覚野刺激時の動物の行動評価に関しても、実験系確立を目指して、単純なLED刺激や既存の電気刺激で課題を遂行させる装置やパラダイムを構築中である。現在は、従来想定していた水報酬（動物の課題遂行時に与え、モチベーションを維持・高める）の代わりに、脳内の報酬系（快感情に関わる中枢）への電気刺激を模索中である。課題成績が、摂水制限の度合いや課題進行に伴う動物の飽き具合などの影響を受けづらくなることを期待している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定とは異なる計測手法ではあるものの、効果の期待出来る例が取得出来たため。また同時並行している行動実験もある程度の進捗があったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
効果の期待出来る例は得られたものの未だ限られており、更に例数を増やす必要がある。また、刺激パラメータ（波長、強度、持続時間など）の応答への影響も評価する。また、ノイズ除去手法として平均波形除去、ノイズの影響を受けづらい手法として新規のスパイクソーティング手法を試すことを考えている。
行動実験系に関しては、動物が安定的に遂行可能な課題の確立を急ぐ。そのためにまず、報酬系電気刺激を想定している。また、動物が課題に対して答える（反応する）方法にGo-Nogoを取り入れることも考えている。
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| Causes of Carryover |
繰り越し申請を行い、当研究課題を継続する。特に行動実験系において、より安定的なデータ収集を目的として、系の再構成・再構築を行う為。
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