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電磁界を用いた細胞分化・機能発現制御に関する研究

利用电磁场进行细胞分化和功能表达控制的研究

基本信息

批准号：
11J04962
负责人：
斎藤淳史
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,時間的に変動する電磁界の刺激作用を利用した神経分化および神経回路網活動の精密制御手法の開発を目的としている.本年度は,昨年度開発した計測システム一体型の電磁界曝露装置を用いて,(1)連続的な誘導電流刺激時の刺激応答評価を行った.また,刺激効果をより脳内に近い状態で観察するために,(2)磁性ナノ粒子と外部磁力を用いて3次元的な培養神経―アストロサイト回路網を作製し,その機能評価を行った.(1)連続誘導電流刺激による培養神経回路網活動の調節に関する基礎的な検討軟磁性材料であるミューメタルおよびマイクロ加工技術により作製した細胞培養チャンバーを用いて,培養神経回路網の局所的な領域のみに強い誘導電流を発生できる刺激システムを構築した.数値シミュレーション結果から,20mTの変動磁界をミューメタルに印加することで刺激部位で最大20A/m^2の誘導電流が局所的に生成できることが推定された.また,培養神経回路網を用いた刺激実験により低頻度刺激時の抑制効果および高頻度刺激時の増強効果を確認した.加えて,クラスター状の培養神経回路網に局所的に薬剤を添加する方法を用いて非刺激部位の培養神経回路網が刺激応答性に影響を与えることを確認した.(2)磁性ナノ粒子とアストロサイトを用いた3次元培養神経-アストロサイト回路網の作製磁性ナノ粒子をグリア細胞の一種であるアストロサイトの細胞内に導入し,外部磁力によって単層の培養神経回路網上にアストロサイトを生体内の比率・構造に近い状態で3次元的に配置できる手法を開発した.また,アストロサイトの集積化に伴う自発電気活動の変化および配置したアストロサイトの活動を誘起した際の神経回路網活動の変化を確認した.これらの結果より,アストロサイト集積化による神経回路網活動パターンの大域的な調節がアストロサイトの活動誘起による大域的な神経活動の抑制により生じることが明らかとなった.

The purpose of this study is to develop precise methods for controlling the activity of neural network by utilizing the stimulation of electromagnetic field during time change. This year, we launched a new integrated electromagnetic exposure device for measuring electrical current.(1) Stimulation response evaluation for continuous induction current stimulation. (2) Magnetic particles and external magnetic forces are used in the three-dimensional culture of the brain, and the function evaluation is carried out. (1)The basic research on soft magnetic materials and the application of processing technology in cell culture and the construction of strong induced current in the field of cell culture and the regulation of the activity of cultured neural circuit network. The results of the numerical simulation show that the maximum induced current of 20A/m^2 at the stimulation site is estimated to be generated by the dynamic magnetic field of 20mT. In addition, the inhibition effect of low frequency stimulation and the enhancement effect of high frequency stimulation were confirmed. Add the method of adding the stimulating agent to the culture neural circuit network in the form of a stimulus, and confirm the influence of the stimulating agent on the culture neural circuit network in the non-stimulating part. (2)Magnetic particles are introduced into cells using three-dimensional culture networks, and the ratio of the outer magnetic particles to the outer magnetic particles in the three-dimensional culture networks to the ratio of the outer magnetic particles to the outer magnetic particles in the three-dimensional culture networks to the ratio of the outer magnetic particles to the outer magnetic particles in the three-dimensional culture networks. The integration of the network and the identification of the network activity of the network. As a result of this, the network activity of the neural network is integrated into the network activity of the neural network.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

軟磁性材料を用いた培養神経回路網への局所誘導電流刺激

使用软磁材料对培养神经网络进行局部感应电流刺激

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
電気学会論文誌C
影响因子：
0
作者：
斎藤淳史;斎藤亜希;森口裕之;小谷潔;神保泰彦;樋口くみ子;斎藤淳史
通讯作者：
斎藤淳史

Soft magnetic material based localized magnetic stimulation to cultured neuronal cells and modulation of network activities

基于软磁材料的对培养神经元细胞的局部磁刺激和网络活动的调节

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ohki Y;Higo T;Uemura K;Shimada N;Osawa S;Berezovska O;Yokoshima S;Fukuyama T;Tomita T;Iwatsubo T;斎藤淳史;Takuya Higo;Atsushi Saito
通讯作者：
Atsushi Saito

軟磁性材料を用いた細胞用局所誘導電流刺激デバイスの作製と培養神経回路網活動の調節

软磁材料细胞局部感应电流刺激装置的制作及培养神经网络活动的调控