低強度超音波薬学：微小トランスデューサアレイによる疾患モデル動物での治療効果検証

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本研究課題では，機械的振動で効率的に中枢神経系を低侵襲的に刺激し，体内臓器や末梢系効果器に神経信号を送信する新技術の開発を目指している．その実現に向けて，脳の局所領域に対し，弱強度の超音波を放射して低侵襲的に神経活動を誘起する小型のデバイスを製作し，その実験系，および，実験プロトコルを開発することを目的としている．本年度は，計画期間の2年目であり，年度計画にしたがって，次の小課題を実施した．(課題１) 超音波の脳刺激によって聴覚末梢系の神経活動を誘発せずに，中枢神経系のみを活動させる刺激条件について広範囲に条件の探索を行った．具体的には，市販のトランスデューサを利用して刺激条件を変化させて超音波を齧歯類動物に印加して聴覚の末梢系と中枢系の神経活動を同時に記録した．その結果，末梢系の活動を誘発せずに，中枢神経系のみを効果的に活動させる超音波条件を明らかした．また，末梢系活動を誘発する条件では，その物理的な誘発の機序について幾つかの仮説を立て実験で検証した．(課題２) 微細加工技術によって試作した微小トランスデューサの電気的および機械的な振動特性を計測し，脳活動を誘発する条件を満たしているかを確認した．その結果，当初の想定よりも刺激強度が弱いことが判明した．(課題３) 小型ダイアフラム上に脳の試料を置き，その底部から超音波を印加する実験を行った．その結果，本試作デバイスでは，脳活動が十分に誘起できないことが判明した．このため，次年度にダイアフラムデバイスの再試作が必要である．(課題４) 薬剤を用いて聴覚末梢系由来の音情報を阻害する難聴モデルを作成する実験条件を検討した．また，動物実験によって，市販のトランスデューサによる超音波刺激の印加が聴覚中枢系の神経活動を誘起できることを電気生理学実験によって確認した．