17 0 0 0 非侵襲・新型人工内耳の開発
本研究の目的は近赤外レーザー人工内耳を開発することである。同人工内耳は従来型の電極を刺激プローブとして使用するものと異なり、低侵襲で聴覚を回復することを目指している。神経細胞膜中のイオンチャネルの多くは熱に対する感受性を持つ。近赤外レーザー光を神経細胞に照射することで、チャネルを加熱し(最大5℃)、活動電位を誘発することができる。生体外より聴覚末梢(蝸牛神経)をレーザーで刺激することにより、低浸襲・非接触で神経活動を誘発し、聴力を再建することが可能になると私達は考えている。当該年度は(1)スナネズミを被験体として、レーザー刺激部位の同定およびレーザー刺激による音圧、周波数の再建の可能性を検討した。具体的には、レーザーにより刺激する部位を変化させることで異なる周波数の聴こえを再建可能であるか検証するため、レーザー刺激用光ファイバーが蝸牛のどの部位を刺激しているかについてX線マイクロCTを用いて定量化を行った。またレーザーの刺激パラメータ、繰りかえし周期および出力を変化させることで、音の周波数および音圧を変化させたのと同様な神経応答(脳幹および皮質応答)がえられることがわかった。(2)ニホンザルを被験体として、音響生理実験を開始し、聴性脳幹反応および皮質由来の神経活動(Auditory evoked potential)の記録をおこなった。単純な音(クリック音)および音声(coo call)に対する脳幹および皮質応答の記録に成功した。さらに(3)ヒトを被験体として、これまでに作成したレーザーにより再建される音の「聴こえ」をシミュレートした音声が、老人性難聴に有用であるかを実験的に検証した。老人性難聴において顕著に不足する高周波のフォルマント情報をレーザーにより補強することで高周波に知覚手がかりをもつ子音の聞き取りが有意に上昇する結果が得られた。
- 著者
- 西村 杏香 鳴川 紗 大野 維吹 久世 伊純 小林 耕太 Momoka Nishimura Suzuka Narukawa Ibuki Ono Izumi Kuze Kohta I Kobayasi
- 出版者
- 同志社大学ハリス理化学研究所
- 雑誌
- 同志社大学ハリス理化学研究報告 = The Harris science review of Doshisha University (ISSN:21895937)
- 巻号頁・発行日
- vol.60, no.4, pp.239-243, 2020-01
ハンドスピナーは人気なおもちゃであり、世界中の人々がスピナーを回転させることが習慣になっている。この研究の目的は、他の依存症(アルコール,ギャンブルなど)に関連する脳活動とハンドスピナー使用中の脳活動を比較することで、人々がハンドスピナーにハマる理由を見つけることであった。そこで非磁性のハンドスピナーを作成し、核磁気共鳴画像によりスピナーを回している際の脳活動(脳血流)の変化を評価した。実験データにより、ハンドスピナーの快適度が増えるにしたがって島皮質の活動が増加することが分かった。さらに、いくつかの報酬関連領域(側坐核および尾状核)は、スピナーを「回転」させた時に活動を示した。これらの脳活動はハンドスピナー中毒の一因となる可能性があり、この結果は習慣性や中毒性のある行動に関連する神経メカニズムを解明する手がかりを与え得るだろう。
2 0 0 0 OA 人工聴覚器の進歩:赤外光神経刺激法の人工内耳への応用
- 著者
- 玉井 湧太 上中 望生 小林 耕太
- 出版者
- 一般社団法人 日本人工臓器学会
- 雑誌
- 人工臓器 (ISSN:03000818)
- 巻号頁・発行日
- vol.50, no.3, pp.195-198, 2021-12-15 (Released:2022-03-15)
- 参考文献数
- 27
1 0 0 0 近赤外レーザーを用いた次世代人工内耳の開発と評価
本研究の目的は近赤外光刺激を利用した次世代人工内耳を開発することである。従来型の人工内耳は電気的に聴神経を刺激するため、聴覚末梢器官である蝸牛に電極アレイを挿入する外科手術を必要とする。本計画では非接触で神経活動を引き起こさせる手法である、赤外光により熱的に細胞を刺激する手法を人工内耳に応用し、神経活動を非接触で誘発し、聴力を再建(または補助)する手法の開発を目指す。具体的には、動物実験により光刺激が再建可能な知覚内容を検討するとともに、装置を長期装用した場合の生体への影響(安全性)を評価する。また、主にヒトを対象として装着方法および言語知覚を再建するための刺激アルゴリズムを検討する。
1 0 0 0 未知の新奇形質「耳舌骨」の進化的起源・機能・ゲノミクス
哺乳類の頭蓋骨は種に関わらず同じ数のパーツ(骨要素)によって構成されていることから,進化上極めて保守的な構造であるとされている.しかし応募者は他の哺乳類には見られない新奇な骨が一部の動物の耳にあることを発見した.この骨は従来の比較解剖学の体系上どこにも当てはまらない全く未知の骨である.予察的研究からこの骨は他の哺乳類では舌器の一部に当たる部位が転じて化骨したものであるという仮説を立てている.本仮説の検証を目指し,本研究ではどの部位が分化してこの骨が形成されるのか,どういった遺伝子とゲノム基盤が関わっているのかを解明する.
本年度はこれまでベトナムで収集したコウモリ類の胎子標本を発生ステージ表を参照してステージの同定を行った。また収集した標本はPFA固定、カルノア固定、エタノール固定をそれぞれ行った。それらをマイクロCTによる三次元的非破壊撮影を行ったのち、パラフィン包埋標本・凍結標本を順次作成し、アセチレッテドチューブリンを用いた神経系の免疫組織化学染色、ヘマトキシリン・エオシンを用いた筋系・硬骨・軟骨の組織染色を行った。また、Ptch1, Ihh, Runx2, Sox9, Aggrecan 各遺伝子のRNAプローブの作成を進め、その合成に成功した。予察的にこれらのRNAプローブによるin situ ハイブリダイゼーション実験を開始したが、高品質の染色結果を得ることに成功した。新年度以降は本格的にこれらを用いてコウモリ類における舌骨発生に関連する遺伝子の発現パターンの把握を目指す。また、野外においてコウモリ類の超音波発生および聴取の行動を三次元動画記録、音声ソノグラム記録を行い、コウモリ類のエコーロケーション行動の把握につとめた。さらに、野外で捕獲したコウモリ類の成体に対し、脳幹上丘に刺激用双極電極を挿入して刺激に対する超音波発声および耳舌骨を含む外耳の動きを計測した。刺激部位に逆行性神経トレーサ・フロオロゴールドを注入し、刺激量および刺激部位を変量として、外耳の動き、発声タイミング、発声の音響特性が脳幹上丘内でどのように表象されているかの把握を進めた。また本年度はタイ・プーケットで行われたコウモリ類国際研究会議に参加し、本課題に大きく関連した研究発表を行うとともに、各国研究者と討議を行った。
- 著者
- MURAI Shota YANG Ae Na KOBAYASI Kohta I. コバヤシ コウタ 小林 耕太
- 出版者
- 同志社大学ハリス理化学研究所
- 雑誌
- 同志社大学ハリス理化学研究報告 = The Harris science review of Doshisha University (ISSN:21895937)
- 巻号頁・発行日
- vol.59, no.2, pp.131-134, 2018-07
音楽聴取は"鳥肌が立つ"ほど強烈な情動経験をたびたび引き起こす。これまで"鳥肌が立つ"という状態を予期することや体験することが、報酬系回路に関連していると報告されてきた。本研究では、音楽による強烈な情動経験の個人差と脳神経系の関連性について、磁気共鳴画像法(magnetic resonance imaging, MRI)を用いた解剖学的検討を行った。19人の被験者は、音楽を聴いて鳥肌が立つような気持ちの時に手元のボタンを押す課題に取り組んだ。実験刺激には、各被験者の鳥肌が立ったことのある曲を使用した。実験の結果、音楽に対して喚起される情動感度の個人差は、右尾状核、左島皮質、右中心後回の灰白質の容積に相関していることが示された。本研究は、鳥肌が立つような審美的体験に関連した解剖学的構造を示し、音楽知覚における大脳辺縁系の報酬系回路の役割を強調するものである。
