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

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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．