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

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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。