近赤外レーザーを用いた次世代人工内耳の開発と評価

使用近红外激光的下一代人工耳蜗的开发和评估

• 批准号: 21H03469
• 负责人: 小林 耕太
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Doshisha University
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03469/
• 关键词: 人工内耳; 難聴; 赤外光レーザー刺激; ブレインマシーンインターフェイス; 赤外光レーザー; 補聴器; レーザー刺激; らせん神経節細胞; 赤外レーザー; 神経刺激; 感音性難聴

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。現在、普及している一般的な人工内耳は電気的に聴神経を刺激し、聴覚感覚を生み出すため、聴覚末梢器官（＝蝸牛）に電極アレイを挿入する外科手術を必要とする。この侵襲性のため人工内耳の利用は進んでいない。近年、非接触で神経活動を引き起こさせる手法として赤外光により熱的に細胞を刺激する手法が注目されている。神経細胞のイオンチャネルの多くは熱に対する感受性を持つため、赤外光を神経細胞に照射し熱することで（最大5℃）活動電位を誘発できる。本計画では聴覚末梢（蝸牛神経）を生体外より光で刺激することにより、聴力を再建・補助する次世代人工内耳の開発を目指す。当該年度は、げっ歯類を対象としたレーザー刺激が再建可能な知覚の定量化および安全性評価実験と、ヒトを対象としたレーザー人工内耳の開発を並行して実施した。前者の研究では、光学フィルターによりレーザー照射を減少させると、蝸牛反応は系統的に減少したが、聴覚誘発蝸牛応答は減少しなかった。この結果は、レーザー照射が中耳の機能を迂回し、蝸牛を直接活性化する可能性を示している。後者の実験では、刺激として、低親密度単語（無意味単語）および、日本母語話者の会話コーパス音を原刺激として用い、光刺激のパルス頻度を、音声のフォルマントピーク周波数および音圧情報にもとづきどのように変調させるのが効率的に言語知覚を生み出せるのかについて実験的に検討した。結果、周波数、音圧情報の両方を次世代人工内耳により再建可能であることが示唆された。

The purpose of this study is to develop the next generation artificial inner ear using near infrared light stimulation. Now, the general artificial inner ear is necessary for surgery due to electrical stimulation, sensory stimulation, and distal organ (= snail). The invasive nature of the artificial inner ear and the use of artificial inner ear. In recent years, non-contact neurostimulation techniques have been used to stimulate cells. The sensitivity of neurons to heat and radiation (max. 5℃) induced the activity potential of neurons. This project aims to develop the next generation of artificial inner ear by stimulating the growth and development of the inner ear. When this year's report was issued, the results of the study showed that there was no significant difference between the quantitative and safety assessment of the artificial inner ear and the development of the artificial inner ear. The former is a study of the reduction of optical radiation, the reduction of snail response, and the reduction of snail response. The results showed that irradiation could directly activate the function of the middle ear. The latter is related to the fact that Japanese native speakers have a low level of intimacy (meaningless language), such as the frequency of sound stimulation, the frequency of light stimulation, the frequency of sound cycle, the frequency of sound pressure information, the frequency of speech awareness, and the frequency of speech awareness. The results show that the frequency, sound pressure information and the reconstruction of the artificial inner ear in the next generation are possible.

项目成果

A noninvasive auditory prosthesis: Evaluation of a safety margin of the transtympanic laser stimulation

无创听觉假体：经鼓室激光刺激安全裕度的评估

• DOI: 10.1121/10.0016002
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Journal of the Acoustical Society of America
• 作者: Okamoto Aya;Uenaka Miku;Kobayasi Kohta I.;Tamai Yuta
• 通讯作者: Tamai Yuta

Laser auditory prosthesis: Evaluation of laser-induced perception using auditory masking

激光听觉假体：使用听觉掩蔽评估激光诱导的感知

• 发表时间: 2021
• 作者: Aya Okamoto;Miku Uenaka;Yuta Tamai;Yuki Ito;Kohta I. Kobayasi
• 通讯作者: Kohta I. Kobayasi

Laser auditory prosthesis: Quantification of thermal damage following infrared laser stimulation of the cochlea

激光听觉假体：红外激光刺激耳蜗后热损伤的量化

• 发表时间: 2022
• 作者: Aya Okamoto; Miku Uenaka; Kohta I. Kobayasi; Yuta Tamai
• 通讯作者: Yuta Tamai

赤外光レーザー人工内耳の実現可能性： 経鼓膜レーザー刺激が誘発する知覚の評価

红外激光人工耳蜗植入的可行性：经鼓室激光刺激引起的感知评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Miku Uenaka;Yuta Tamai;Yuki Ito;Koji Toda;Shizuko Hiryu;Kohta I. Kobayasi;上中望生，玉井湧太，岡本彩，細川慶人，伊藤優樹，宮坂知宏，兎田幸司，飛龍志津子，小林耕太
• 通讯作者: 上中望生，玉井湧太，岡本彩，細川慶人，伊藤優樹，宮坂知宏，兎田幸司，飛龍志津子，小林耕太

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

助听器的进展：红外视神经刺激在人工耳蜗中的应用

• DOI: 10.11392/jsao.50.195
• 发表时间: 2021
• 期刊: Jinko Zoki
• 作者: 玉井 湧太;上中 望生;小林 耕太
• 通讯作者: 小林 耕太