| 講演名 | 2020-01-30 時間干渉刺激によるマウスモデルの神経応答評価 浅井 暁宏(名工大), ゴメスタメス ホセ(名工大), 平田 晃正(名工大), |
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| 抄録(和) | 近年，脳障害の医学的治療のために，脳表面部分の意図しない刺激を減らしながら，より深部の脳組織を非侵襲的に刺激することに関心が高まっている．非侵襲刺激の主な手法であるtDCSやTMSは脳深部領域を標的にすることができるが，同時に脳表面を刺激する．そこで，深部のみを選択的に刺激する方法として時間干渉刺激が提案されている．この手法は，頭部に貼付した２つの電極を介して，頭皮に注入される1 kHz以上のわずかに周波数の異なる交流電流を重ね合わせることにより包絡波変調を発生するものである．電流比や電極の位置を調整することによって，表面部分の刺激を軽減し，深部部分で包絡波変調を大きくすることが可能であるため，脳深部のみの選択的な刺激法として期待されている．マウスを使用した先行研究では，有望な初期結果が報告されているが，活性化の要因が包絡波変調の大きさであるかについての検討はなされていない．本稿では，神経の活性化を再現可能な巨視的電磁気学と微視的な神経モデルを融合させたマルチスケールモデルを使用して，活性化のメカニズムを解析した．その結果，先行研究と同様に搬送周波数とともに閾値が増加し，また電流比を変更することによって神経応答の場所が変化することが確認された．しかしながら，包絡変調が大きい部分と神経が応答する部分は必ずしも一致せず，包絡変調の最小値がゼロになるときに神経が応答する可能性が考えられた． |
| 抄録(英) | In recent years, there has been a growing interest in stimulating deeper brain tissue non-invasively while reducing unintended stimulation in superficial regions for medical treatment of brain disorders. The traditional methods for noninvasive brain stimulation (transcranial direct current stimulation or transcranial magnetic stimulation) can target deeper brain regions but with the cost of stimulating at the same time superficial regions. Recently, temporal interference (TI) stimulation has been proposed to enable stimulation of deeper brain regions selectively. TI generates a modulated envelope by superposing two slightly different alternating currents within the kHz range (carrier frequencies) that are injected through attached electrodes to the scalp. Previous studies have reported promising results in experiments using mice, but it has not yet been clarified the mechanism of activation. In this paper, we investigated the mechanism of activation by using a multiscale model that computes the generated interference current patters effects in a neural model. As a result, the threshold increased with the carrier frequency as the experimental study. It was also found that changing the intensity ratio between the alternating currents moved the location of the responding nerve in agreement with the experiments. We found that particular characteristics of the envelope may facilitate the interferential effects. The computational results showed that for a neuron driven by an interferential envelope with valley value close to zero was more determinant than peak-to-valley magnitude to estimate activation. |
| キーワード(和) | 経頭蓋交流電気刺激法 / 時間干渉刺激法 / マウスモデル / 脳深部領域 / SPFD法 / 神経モデル |
| キーワード(英) | tACS / transcranial Temporal Interference Stimulation / Mouse Model / Deep Brain Region / SPFD / Nerve Model |
| 資料番号 | EST2019-88 |
| 発行日 | 2020-01-23 (EST) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | EST |
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| 開催期間 | 2020/1/30(から2日開催) |
| 開催地（和） | 別府国際コンベンションセンター（小会議室31） |
| 開催地（英） | Beppu International Convention Center |
| テーマ（和） | シミュレーション技術、一般 |
| テーマ（英） | Simulation Technique, etc. |
| 委員長氏名（和） | 平田 晃正(名工大) |
| 委員長氏名（英） | Akimasa Hirata(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 大貫 進一郎(日大) / 君島 正幸(アドバンテスト研) / 柴山 純(法政大) |
| 副委員長氏名（英） | Shinichiro Ohnuki(Nihon Univ.) / Masayuki Kimishima(Advantest) / Jun Shibayama(Hosei Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 園田 潤(仙台高専) / 須賀 良介(青学大) |
| 幹事氏名（英） | Jun Sonoda(National Inst. of Tech.,Sendai College) / Ryosuke Suga(Aoyama Gakuin Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 伊藤 孝弘(名工大) / 藤田 和広(富士通) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takahiro Ito(Nagoya Inst. of Tech.) / Kazuhiro Fujita(Fujitsu) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Electronics Simulation Technology |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 時間干渉刺激によるマウスモデルの神経応答評価 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Evaluation of nerve response in a mouse model by temporal interference stimulation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 経頭蓋交流電気刺激法 / tACS |
| キーワード(2)（和/英） | 時間干渉刺激法 / transcranial Temporal Interference Stimulation |
| キーワード(3)（和/英） | マウスモデル / Mouse Model |
| キーワード(4)（和/英） | 脳深部領域 / Deep Brain Region |
| キーワード(5)（和/英） | SPFD法 / SPFD |
| キーワード(6)（和/英） | 神経モデル / Nerve Model |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 浅井 暁宏 / Akihiro Asai |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institue of Technology(略称：NITech) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | ゴメスタメス ホセ / Gomez-Tames Jose |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institue of Technology(略称：NITech) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 平田 晃正 / Akimasa Hirata |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institue of Technology(略称：NITech) |
| 発表年月日 | 2020-01-30 |
| 資料番号 | EST2019-88 |
| 巻番号（vol） | vol.119 |
| 号番号（no） | EST-407 |
| ページ範囲 | pp.51-56(EST), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2020-01-23 (EST) |