Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

聴覚野 / 電気刺激 / 微小電極アレイ / 脳 / 聴覚 / 電極 / 電極アレイ / 知覚

ラット頭部に固定具および聴覚野硬膜上に16チャンネルマイクロ皮質脳波電極アレイを埋め込み，ラットを固定した上でレバーを操作させて，知覚を報告するように訓練した．これらを用いてラットの可聴閾値音圧を調べ，閾値付近でのラット聴皮質の神経活動がどのように異なるか調べた．この実験系を利用して，ラットの視床の電気刺激による知覚補綴効果を検討した．その結果，視床への電気刺激が，聴覚野でP3波と類似した神経活動を介して，聴知覚を生成あるいは促進していることと，視床の感覚ゲーティング機能により，視床刺激が知覚に及ぼす影響は，刺激パラメータに強く依存することが示唆された．

脳内で表現されている情報が，すべて主観的な「意識」にのぼるわけではない．そうならば，どのような活動パターンが，意識にのぼりやすいのだろうか，あるいは逆に，意識にのぼりにくいのだろうか？　意識に関わる脳活動パターンの知見は年々蓄積されている．これらの知見を治療や産業に生かすためには，脳活動と意識的な知覚との相関関係にとどまらずに，両者の因果性に踏み込まなければならない．そのためには，脳に直接的に刺激を与えることで生じる知覚を調べればよい．脳への直接刺激の断続的な効果や長期間に渡る慢性的な効果を調べるためには，げっ歯類による動物実験が最も有効であると考えた．

脳 / 電極 / 聴覚野 / 視床 / 意識 / 聴覚 / 誘発電位 / 電気計測 / 行動実験 / 新皮質 / 微小電極アレイ / 神経活動

本研究では，視床・聴覚野を同時計測し，意識的な知覚に関わる神経活動の特徴を調べることを目的とした．当初の計画では，聴知覚を報告できるように，ラットにレバー操作を学習させ，意識にのぼった刺激と意識にのぼらなかった刺激に対する視床・聴覚野の神経活動を調べようと考えた．実際に，ラットが聴知覚を報告できるような行動実験系は構築できたが，視床・聴覚野を同時計測しながらの行動実験は，技術的な問題から実現できなかった．そこで，迷走神経刺激 (VNS) による視床・聴覚野の神経活動の変化を調べることにした．なお，VNSは，セロトニン系やノルアドレナリン系を賦活し，覚醒作用を含む広範な調整作用を及ぼすと考えられている．生理実験では，大脳皮質の平面方向と深さ方向の神経活動に加え，皮質と視床を同時計測した．視床の聴覚中枢の内側膝状体は，一次聴覚野から脳表に対して垂直に5 mm刺入すればアクセスできる．刺入型電極に加え，脳表の神経活動を計測する表面電極アレイの基板上に穴を設け，刺入型電極アレイを通すことで，聴覚野の３次元的な計測と聴覚野・視床の同時計測を実現した．VNSの刺激では，パルス幅が130 µs，電流値が0.5 mAの，2相性の電流パルスとした．この電流パルスを，5分ごとに，10 Hzの頻度で300回，すなわち30秒間提示して，迷走神経を刺激した．VNS中の音刺激は，5分間の休止時間に提示した．麻酔下のラットに対して，聴覚野・視床における音に対する反応をVNS作動中と非作動中とで比較した．その結果，皮質表層 (1～3層) での誘発反応は亢進したが，皮質深層 (5/6層)や視床ではVNSの効果は認められなかった．このような層特異的な反応は，VNSによる音の識別・検出機能の向上に関わると考えられる．

脳 / 神経活動 / 電極 / 聴覚野 / 迷走神経 / てんかん / 電極アレイ / 耳鳴 / 微小電極アレイ / 聴覚 / 大脳皮質 / 視床 / てんかん発作 / 迷走神経刺激 / 電気刺激 / 知覚 / 迷走神経刺激療法

迷走神経刺激療法 (Vagus nerve stimulation; VNS) は，難治性てんかん発作に対する緩和的治療の一つで，体内に電気刺激装置を埋植し，左迷走神経を間歇的かつ慢性的に刺激する．VNSによる臨床的てんかん発作抑制効果が広く認められる一方で，その作用機序は未だ解明されていない．本研究では，動物実験と臨床研究により，VNSが大脳皮質の神経活動に与える影響を調べ，てんかん病態，知覚・認知，記憶・学習など脳の諸機能において，VNSの影響を考察した．

【研究分担者】
川合謙介	自治医科大学	医学部	教授	(Kakenデータベース)
國井尚人	東京大学	医学部附属病院	助教	(Kakenデータベース)