次世代人工内耳の開発：赤外光レーザーを用いた音声認知の再建

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本研究の目的は、外科手術を必要としない、赤外光レーザー人工内耳の開発である。昨年度までの研究により、外耳道から鼓膜を介して蝸牛神経を刺激する経鼓膜レーザー刺激方法を確立し、レーザー刺激が生み出す知覚を行動学的に評価した。本年度の研究では、経鼓膜レーザー刺激がどのような聴覚知覚を生み出しているかを調べるために、フラビン蛋白蛍光イメージングを用いて経鼓膜レーザー刺激が生み出す大脳皮質の応答を計測した。スナネズミの大脳皮質の応答を計測するために、麻酔下のスナネズミを約45度に傾けて頭部を固定した。聴覚刺激、視覚刺激、レーザー刺激を提示した時の脳活動を記録した。結果、レーザー刺激が誘発する大脳皮質の活動部位は聴覚刺激を提示した時と一致していた。また、レーザー刺激が誘発する大脳皮質の応答は、クリック音を提示した時の脳活動のように、聴覚野の大部分を同時に活動させた。この結果は、レーザー刺激が生み出す聴覚知覚はクリック音のような音色であることを示している。この実験に加え、レーザー刺激が誘発する聴覚野の活動の時間変化と刺激に対する強度依存性を調べた。この結果、レーザー刺激が誘発した活動は、音刺激を提示した時と同様に、刺激提示後約1s後に反応のピークが観測された。また、レーザー刺激の露光量が増加するにつれて、音刺激の音圧レベルが増加した場合と同様に、聴覚野の反応が増加した。これらの結果から、レーザー刺激は音刺激と類似した情報として聴覚野で処理されており、レーザー刺激の露光量を調節することで、音の「大きさ」知覚を制御できる可能性が示唆された。