脊髄損傷モデルサルを用いた人工神経接続による運動・体性感覚機能の同時再建

利用脊髓损伤模型猴通过人工神经连接同时重建运动和体感功能

• 批准号: 12J06914
• 负责人: 加藤 健治
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06914/
• 关键词: 人工神経接続; 運動適応; 脳梗塞; ブレイン・コンピューター・インターフェイス; ブレイン・コンピュータ・インタフェース

脳梗塞・脊髄損傷後による運動機能障害は、大脳皮質と脊髄間を結ぶ下行路が切断されているために起こるが、損傷領域の上位に位置する大脳皮質や、下位に位置する脊髄・末梢神経・筋はその機能を失っているわけではない。従って、機能の残存している大脳皮質より神経活動を記録し、損傷領域を超えて下位の神経構造へ、神経活動依存的な電気刺激を送る「人工神経接続」によって、失った随意運動機能を再建できる可能性がある。本研究では、脳梗塞モデルサルにおける大脳皮質-筋間の人工神経接続に対する運動適応過程とその神経メカニズムについて検討した。3頭のサルを用いレンズ核線条体動脈或いは前脈絡叢動脈を結紮することにより脳梗塞モデルサルを作成した。大脳皮質-筋間の人工神経接続は、大脳皮質前頭葉へ慢性留置したシート状電極のうち1極を任意に選択し、記録された脳活動よりhigh-γ帯域(80-120Hz)の特徴的な波形を検出し、その検出頻度に依存して電気刺激の強度と周波数を変調させることにより達成した。人工神経接続切断時では麻痺手の随意制御ができなかったが、人工神経接続中には、随意的に麻痺手の運動を制御することに成功した。さらに、一次運動野、運動前野、一次体性感覚野におけるいずれの脳活動を使っても、麻痺筋の随意制御は可能であり、手関節力制御タスクの成績は時間に伴って有意に向上した。その学習に関わる神経メカニズムを調べたところ、人工神経接続への入力信号を効果的に増加させることによって、自己学習できることがわかった。これらの結果は、脳梗塞サルであっても、自ら脳活動を大規模に再編成させて新規な大脳皮質-筋間の人工神経接続に対して自己適応し、失った手の随意制御を再建できることを示唆している。将来、このような神経代替方法によって、脊髄損傷・脳梗塞等で失った四肢の随意運動機能を補綴する基礎的なメカニズムの理解に、重要な貢献をなすものである。

脳 infarction, after injury of spinal marrow に よ る motor function handicap of は, big 脳 cortex と ridge between marrow を が cut off on the road under the knot ぶ さ れ て い る た め に up こ る が, damage field の upper position に す る 脳 cortex や, lower position に す る spinal marrow, peripheral god 経, jin は そ の function を lost っ て い る わ け で は な い. 従 っ て, function の residual し て い る big 脳 cortex よ り god を record し 経 activity, damage field を え て lower の 経 tectonic へ, god 経 activity dependent な electric 気 stimulus を send る "artificial 経 続" god に よ っ て and っ た を voluntary movement function to build で き る possibility が あ る. This study で は, 脳 infarction モ デ ル サ ル に お け る 脳 cortex between の artificial muscle and the great god 経 meet 続 に す seaborne る sports fitness 応 process と そ の god 経 メ カ ニ ズ ム に つ い て beg し 検 た. 3 head の サ ル を with い レ ン ズ nuclear line body artery or い は を choroid plexus artery ligation before す る こ と に よ り 脳 infarction モ デ ル サ ル を made し た. Big 脳 cortex - muscle between の artificial 経 meet god 続 は, big 脳 front lobe cortex へ chronic indwelling し た シ ー ト electrode の う ち 1 very を arbitrary に sentaku し, record さ れ た 脳 activity よ り high - gamma 帯 domain (80-120 hz) の 徴 な waveform を 検 し, そ の 検 out frequency に dependent し て electric 気 stimulation intensity of の と cycle for を - adjustable さ せ る こ と に Youdaoplaceholder0 よ achieve た. Artificial when answering god 経 続 cut で は paralytic hands の optional suppression が で き な か っ た が, artificial 経 meet 続 god に は, casual に paralytic hands の movement を suppression す る こ と に successful し た. さ ら に before, a movement field, sports field, a sexy 覚 wild に お け る い ず れ の を 脳 activities make っ て も, paralysis, muscle の optional suppression は may で あ り masato section, hands suppression タ ス ク の grades は time に with っ て intentionally に upward し た. そ の learning に masato わ る god 経 メ カ ニ ズ ム を adjustable べ た と こ ろ, artificial god 経 続 へ の signal into force を unseen fruit に raised and さ せ る こ と に よ っ て, their learning で き る こ と が わ か っ た. こ れ ら の results は, 脳 infarction サ ル で あ っ て も, since ら 脳 activity を large-scale に again plait さ せ て new rules な 脳 cortex between の artificial muscle and the great god 経 meet 続 に し seaborne て their optimum 応 し and っ た hand の optional suppression を build で き る こ と を in stopping し て い る. Future, こ の よ う な 経 instead of god method に よ っ て, spinal marrow damage 脳 infarction で loss such as っ た limbs の voluntary movement function を patched up す る based な メ カ ニ ズ ム の understand に, important contribution な を な す も の で あ る.

项目成果

筋一末梢神経間の人工神経接続による運動適応

通过肌肉和周围神经之间的人工神经连接实现运动适应

• 发表时间: 2012
• 作者: Sanaz Firouzi;Tadanori Yamochi;Yosvany Lopez;Yutaka Suzuki;Kenta Nakai;Sumio Sugano;Toshiki Watanabe;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治
• 通讯作者: 加藤健治

Volitional control of paretic hand via an artificial cortico-muscular connection in monkey model of stroke

在中风猴模型中通过人工皮质肌肉连接对瘫痪手进行意志控制

• 发表时间: 2013
• 作者: Sanaz Firouzi;Tadanori Yamochi;Yosvany Lopez;Yutaka Suzuki;Kenta Nakai;Sumio Sugano;Toshiki Watanabe;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;加藤健治
• 通讯作者: 加藤健治

Adaptation to an Artificial Neural Connection between Muscle and Peripheral Nerve in Man

人体肌肉与周围神经之间人工神经连接的适应

• 发表时间: 2012
• 作者: Sanaz Firouzi;Tadanori Yamochi;Yosvany Lopez;Yutaka Suzuki;Kenta Nakai;Sumio Sugano;Toshiki Watanabe;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治
• 通讯作者: 加藤健治

Motor Adaptation to an Artificial Neural Connection between Muscle and Peripheral Nerve in Man

人类肌肉和周围神经之间人工神经连接的运动适应

• 发表时间: 2012
• 作者: Sanaz Firouzi;Tadanori Yamochi;Yosvany Lopez;Yutaka Suzuki;Kenta Nakai;Sumio Sugano;Toshiki Watanabe;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;加藤健治;加藤健治;加藤健治
• 通讯作者: 加藤健治

Motor Adaptation to an Artificial Neural Connection between Muscle and Peripheral Nerve

肌肉与周围神经之间人工神经连接的运动适应

• 发表时间: 2012
• 作者: Sanaz Firouzi;Tadanori Yamochi;Yosvany Lopez;Yutaka Suzuki;Kenta Nakai;Sumio Sugano;Toshiki Watanabe;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;Firouzi Sanaz;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治;加藤健治
• 通讯作者: 加藤健治