極短音響パルスのエネルギ流束に着目したニューロモジュレーション

关注超短声脉冲能量通量的神经调节

• 批准号: 19H04460
• 负责人: 塚本 哲
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04460/
• 关键词: 音響パルス; 極短音響パルス; マウス; 脳; 細胞内Ca2+濃度; アストロサイト; 細胞内Ca2+濃度上昇

脳にある神経細胞を刺激して脳の神経活動を調整するニューロモジュレーションを実現する技術として，脳深部まで刺激でき，かつ非侵襲な音響刺激法に期待が掛かっている．しかしながら，脳にある神経細胞を再現性良く応答させることを実現できてない．そこで本研究は，極短音響パルスのエネルギ流束に依存して脳にある神経細胞が応答するか検証し，細胞応答により副作用なくマウスの運動反応が誘発されるのか検証し，極短音響パルスによるニューロモジュレーションを実証することを目的とする．３年目は，マウス脳で細胞内Ca2+濃度を計測しつつ，マウス脳へ極短音響パルスを照射した．その結果，極短音響パルスを照射した直後にマウス脳で細胞内Ca2+濃度が上昇した．この上昇は，極短音響パルスを照射する直径や強度，照射する回数によって大きく違いが生じた．それらを最適化することにより，脳表面ならびに脳内で出血することなくマウス脳で細胞内Ca2+濃度を上昇させられる実験条件を見い出した．また，マウス脳で細胞内Ca2+濃度が上昇する領域は極短音響パルスを照射した領域に局限させることができ，例えば，極短音響パルスを照射する領域が直径1 mm程度であった場合は，マウス脳の表面における直径1 mm以下の領域で細胞内Ca2+濃度が上昇する様子が観察された．このことから，極短音響パルスを照射した領域を人為的に変化させることで，脳の表面で細胞内Ca2+濃度を上昇させる領域を人為的に変化できることが示唆された．

The technology of deep stimulation and non-invasive acoustic stimulation can be used to regulate the activity of neurons. The brain cells are reproducible, and the brain cells are reproducible. This study aims to demonstrate the dependence of ultra-short acoustic emission on the flow of light in neurons, and the side effects of cellular light in response to motor responses. It's very short. As a result, the intracellular Ca2 + concentration increased after exposure to extremely short duration light. The rise of the sound is very short, the diameter and intensity of the radiation are very large. The optimal conditions for the increase of intracellular Ca2 + concentration are: The intracellular Ca2 + concentration increases in areas with extremely short acoustic radiation, such as areas with a diameter of 1 mm or less, and increases in intracellular Ca2 + concentration in areas with a diameter of 1 mm or less, such as areas with extremely short acoustic radiation. The ultra-short sound field is artificially changed, and the intracellular Ca2 + concentration on the surface of the cell increases.

项目成果

衝撃波による高分子変形に対する静水圧の影響

静水压力对冲击波引起的聚合物变形的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuko;Kawamoto・・・Hiroshi Doi;et al.;塚本 哲，クルメナハー マルコ，シュタインハウザー マーティン
• 通讯作者: 塚本 哲，クルメナハー マルコ，シュタインハウザー マーティン

衝撃波照射による細胞内Ca2+濃度上昇のin vivo観察

冲击波照射导致细胞内Ca2+浓度增加的体内观察

• 发表时间: 2022
• 作者: Iijima H;Takahashi M;塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一
• 通讯作者: 塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一

経頭蓋骨衝撃波刺激による脳内アストロサイトの活性化

经颅冲击波刺激激活大脑中的星形胶质细胞

• 发表时间: 2023
• 作者: 赤津憲吾;加納陽輔;秋葉正一;塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一
• 通讯作者: 塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一

光ファイバ先端で衝撃波とともに発生する気泡の高分子薄膜による抑制

使用聚合物薄膜抑制光纤尖端随冲击波产生的气泡

• 发表时间: 2022
• 作者: Tazawa Kento;Kawashima Nobuyuki;Kuramoto Masashi;Nara Keisuke;Fujii Mayuko;Noda Sonoko;Hashimoto Kentaro;Okiji Takashi.;楊 晨輝，加納陽輔，赤津憲吾，新田弘之，川島陽子;塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一
• 通讯作者: 塚本哲，川内聡子，中川桂一，佐藤俊一