人工内耳における聴神経変性を考慮した電気刺激波形の最適設計

考虑人工耳蜗听觉神经变性的电刺激波形优化设计

• 批准号: 22K11298
• 负责人: 簔 弘幸
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kanto Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11298/
• 关键词: 聴覚系神経補綴; パルス状電気刺激波形

本課題の目的は、人工内耳装着者に音響情報を最も伝えやすくする電気刺激波形を見出すことである。これまで、聴神経を適切に制御する電気刺激の候補として、レートと振幅が同時に変調された双極二相性パルス状波形を提案している。しかしながら、聴神経の変性が想定されていなかったため、現状ではその状況での電気刺激波形の最適な条件を見出せるまでに至っていない。令和４年度は、聴神経の軸索における髄鞘の萎縮が考慮された聴神経線維モデルにおいて、髄鞘の直径を健常時の2.5μmから、穏やかに変性が進んだ2.2μm、更に顕著に変性が起こった1.8μmまで変化させ、単一パルス状電気刺激に対するスパイク発火応答の基本的な性質が調査された。なお、単一パルス状電気刺激が採用されたのは、最も基本的な刺激方法であったからであり、パルス状電気刺激波形の系列に対する応答を調査する前に、それらの応答の基本的な性質に関する知識を得ておく必要があったからである。その結果、髄鞘の直径の減少にともなって、興奮を惹起させるパルス状刺激電流の閾値は顕著に上昇するとともに、スパイク初期化の後に軸索を跳躍伝導するときの伝導速度は減少することが示された。また、スパイク発火応答初期化の時空間的性質は、髄鞘の直径の減少に伴って、空間的に減少することが示された。これらの知見を、対面で開催された44th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Conference Society, 計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2022において口頭発表した。更に、Society for Brain Mapping and Therapeutics 20th Annual World Congressにおいて招待講演として口頭発表した。

The purpose of this project is to provide the best possible electrical stimulation waveform for the wearer of the artificial inner ear The pulse width and amplitude of the pulse are modulated simultaneously. The optimal conditions for the electrical stimulation waveform are found in the current situation. In the fourth year of this year, the shrinkage of the sheath in the axon of the nerve was considered. The basic properties of the sheath were investigated. The diameter of the sheath was 2.5μm when it was normal, and the variation of the sheath was 2.2μm when it was normal. The variation of the sheath was 1.8μm when it was normal. The most basic stimulation method is used to investigate the basic properties of the waveform. As a result, the diameter of the sheath decreases, the excitation increases, and the threshold value of the sphere-like stimulation current decreases. The property of space during the initial phase of the reaction is shown by the decrease in the diameter of the sheath and the decrease in the space. The 44th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Conference Society was held in 2022. The Society for Brain Mapping and Therapeutics 20th Annual World Congress hosted a speech and an oral presentation.

项目成果

髄鞘の変性を伴った聴覚神経線維モデルにおけるスパイク応答初期化の時空間的性質

髓鞘变性听觉神经纤维模型尖峰响应初始化的时空特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 田島美空;簑弘幸
• 通讯作者: 簑弘幸

脳深部刺激療法でのベータ振動に基づく電気刺激波形のパルス周波数の PI 制御

深部脑刺激治疗中基于β振荡的电刺激波形脉冲频率的PI控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木豪流;森亮介;簑弘幸
• 通讯作者: 簑弘幸

Noise-induced phase-amplitude coupling in a neural network model with a weak excitatory synaptic transmission

具有弱兴奋性突触传递的神经网络模型中噪声引起的相位幅度耦合

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryosuke Mori;Hiroyuki Mino;and Dominique M. Durand
• 通讯作者: and Dominique M. Durand

Spatio-temporal properties of neural spike initiations in response to a single pulsatile stimulus in demyelinated auditory nerve fiber models

脱髓鞘听觉神经纤维模型中响应单个脉动刺激的神经尖峰启动的时空特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuji Kanazawa ; Tatsuo Takahashi ; Takashi Higuchi ; Ryo Miyachi ; Mamoru Nagano ; Satoshi Koinuma ; Yasufumi Shigeyoshi;Miku Tajima and Hiroyuki Mino
• 通讯作者: Miku Tajima and Hiroyuki Mino

Closed-Loop DBS with a Variable Pulse Frequency Adjusted by PI Controller in Cortico-Basal Ganglia-Thalamic Neural Loop Model

皮质-基底节-丘脑神经环路模型中 PI 控制器调节可变脉冲频率的闭环 DBS

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeru Suzuki;Ryosuke Mori;Hiroyuki Mino;and Dominique M. Durand
• 通讯作者: and Dominique M. Durand