JP6950901B2 - 脳における脳機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本願は全体として、脳における脳機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する方法及び装置に関し、ここで、脳の周囲によって電磁場を発生し、且つ、脳におけるニューロン機能部位との場相互作用を検知することによって脳におけるニューロンの放電周波数に依存する活動を検知する。
脳は複数の機能部位に集まったニューロンにより形成されている。各機能部位は脳において特定の機能を実行し、且つ機能部位の機能活動は典型的に機能部位でのニューロンの放電周波数に関連され、脳における活動として表している。各脳機能部位において、ニューロンは細胞外液に囲まれ、細胞外液にはカルシウム、カリウム及び塩素のような帯電粒子が含まれている。各ニューロンはその半透明膜に門があり、細胞外液における帯電粒子はニューロンに流入又は流出する。帯電粒子が拡散によりニューロンの半透明膜へ流入及び集まり、膜電位を閾値まで上昇する(即ち、ニューロンの分極)ことに伴って、膜が刺激を受けると、膜の門が開き、これによりすべての帯電粒子が膜から流出し(ニューロンの脱分極)、ニューロンの分極及び脱分極の循環を完成する。脱分極の完了の時、別の循環であるニューロンの分極が次の脱分極に進み始める。これをもって類推して、脳機能部位の機能状態が特徴付けられた放電周波数で、ニューロンの放電循環が形成される。例えば、疼痛検知用の脳機能部位(例えば、前帯状皮質(ACC))の放電周波数は、疼痛に対する脳の検知に直接関わっている。ACCの放電周波数はある値より低いとき、脳には疼痛検知がない。ACCの放電周波数は閾値より高いとき、脳は疼痛を検知し始め、且つ、放電周波数の増加に伴って、疼痛検知が強くなる。
本発明の1つの態様において、脳機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知するために、脳の近くに置くアンテナによって、交番電磁場及びパルス電磁場を含む変化する電磁場を発生し、脳の目標機能部位は、発生した電磁場の近傍場内にあることになる。
変化する電磁場を発生するとともに、発生した電磁場の近傍場が目標脳機能部位に作用させることと、
目標脳機能部位での電磁場の変更を検知することと、
目標脳機能部位での電磁場が変更された変更周波数を、目標脳機能部位でのニューロンの放電周波数として決定することと、を含む。
目標脳機能部位での電磁場の変更は振幅の変更であり、かつ、検知した電磁場の脳機能部位での振幅と、発生した電磁場の振幅とを比較することにより決定される。
信号生成モジュールは、変化する電流信号を生成して該電流信号をアンテナに送信し、変化する電磁場を発生するように配置され、その近傍場が目標脳機能部位に作用するために用いられ、
アンテナは、さらに、目標脳機能部位での電磁場の変更を検知するように配置され、又は、装置は、目標脳機能部位での電磁場の変更を検知するように配置される個別のアンテナをさらに含み、
計算モジュールは、目標脳機能部位での検知された電磁場の変更に基づいて目標脳機能部位での電磁場が変更される変化周波数を目標脳機能部位でのニューロンの放電周波数として決定する。
目標脳機能部位での電磁場の変更は振幅の変更であってもよく、かつ、検知した電磁場の目標脳機能部位での振幅と、発生した電磁場の振幅とを比較することにより決定される。
本文では、図面を参照して、本発明のいくつかの実施例を例示的に説明する。ここで、具体的に添付図面を参照すると、示された詳細は、例示として、本発明の実施例を例示的に説明する目的である。この態様では、図面に関連した説明は、本発明の実施例を実施する方法を当業者に理解させる為である。
図1は、本発明の実施例に係る脳における脳機能部位でのニューロンの放電周波数を変調する方法を示す概略図である。
以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施例を説明する。
本発明をよりよく理解するために、以下、図1乃至図6を参照して、ニューロンの放電周波数の変調を先ず説明する。
ステップS101、電磁場を発生し、ここで、その電力は、プリセット変調周波数で変化する;及び
ステップS102、発生した電磁場を脳の近くに配置し、目標脳機能部位が電磁場の近傍場の範囲内に位置するようにし、これにより、電磁場の電力を利用して、脳機能部位での細胞外液を分極させ、細胞外液の分極密度がプリセット変調周波数で変化するようにし、且つ細胞外液におけるニューロンがプリセット変調周波数で放電するように変調される。
以下、図7乃至図11を参照して、ニューロンの放電周波数の検知を説明する。
S701:変化する電磁場を発生するとともに、発生した電磁場の近傍場が目標脳機能部位に作用させる。
部位に適切に作用させることを知っている。
目標脳機能部位での電磁場の変更は振幅の変更であり、かつ、検知した電磁場の目標脳機能部位での振幅と、発生した電磁場の振幅とを比較することにより決定される。
目標脳機能部位での電磁場の変更は振幅の変更であってもよく、かつ、検知した電磁場の脳機能部位での振幅と、生成した電磁場の振幅とを比較することにより決定される。
Claims (9)
- 脳における機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する装置の作動方法であって、
前記装置の信号生成モジュールによって、変化する電磁場を発生するとともに、発生した電磁場の近傍場が目標脳機能部位に作用させることと、
前記装置の検知モジュールによって、前記目標脳機能部位での電磁場の変更を検知することと、
前記装置の計算モジュールによって、前記目標脳機能部位での前記電磁場が変更された変更周波数を、前記目標脳機能部位での前記ニューロンの放電周波数として決定することと、を含み、
前記変化する電磁場の波形は、交番又はパルスであり、又は、前記変化する電磁場の電力はプリセット変調周波数で変化し、
前記近傍場は
の条件を満たし、dは発生した変化する電磁場と前記電磁場を発生するアンテナとの距離を表し、Dは前記アンテナの最大寸法を表し、及びλは発生した電磁場の真空中の波長を表し、
前記目標脳機能部位での前記電磁場の変更は、位相の変更または振幅の変更であり、
脳における機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する装置の作動方法。 - 発生した変化する電磁場の真空中の周波数は、前記電磁場の前記目標脳機能部位での波長が前記目標脳機能部位の寸法と整合するようにする、請求項1に記載の作動方法。
- 前記位相の変更は、検知した電磁場の前記目標脳機能部位での位相と、発生した電磁場の位相とを比較することにより決定され、
前記振幅の変更は、検知した電磁場の前記目標脳機能部位での振幅と、発生した電磁場の振幅とを比較することにより決定される、請求項1に記載の作動方法。 - 前記目標脳機能部位での前記電磁場の変更は、前記アンテナによって検知され、又は、前記目標脳機能部位での前記電磁場に作用させる前記アンテナから離れたアンテナによって検知される、請求項1に記載の作動方法。
- 前記目標脳機能部位は、疼痛検知用の前帯状皮質(ACC)であり、
前記装置は、前記ACCでの決定されたニューロンの放電周波数及び前記ニューロンの放電周波数と疼痛強度の間のスケールに基づいて、前記脳における疼痛検知程度を決定する、請求項1に記載の作動方法。 - 前記目標脳機能部位は、動作意図用の脳部位であり、且つ、前頭前野及び運動皮質を含む、請求項1に記載の作動方法。
- 信号生成モジュール、前記信号生成モジュールに接続されるアンテナ、検知モジュール、及び計算モジュールを含む、脳における機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する装置であって、
前記信号生成モジュールは、変化する電流信号を発生して前記アンテナに送信し、変化する電磁場を発生するように配置され、前記電磁場の近傍場が目標脳機能部位に作用するために用いられ、
前記検知モジュールは、前記目標脳機能部位での前記電磁場の変更を、前記アンテナによって検知され、又は、前記目標脳機能部位での前記電磁場に作用させる前記アンテナから離れたアンテナによって検知される、
前記計算モジュールは、前記目標脳機能部位での検知された電磁場の変更に基づいて前記目標脳機能部位での前記電磁場が変更される変化周波数を前記目標脳機能部位での前記ニューロンの放電周波数として決定し、
前記変化する電磁場の波形は、交番又はパルスであり、又は、前記変化する電磁場の電力はプリセット変調周波数で変化し、
前記近傍場は
の条件を満たし、dは発生した変化する電磁場と前記電磁場を発生するアンテナとの距離を表し、Dは前記アンテナの最大寸法を表し、及びλは発生した電磁場の真空中の波長を表し、
前記目標脳機能部位での前記電磁場の変更は、位相の変更または振幅の変更であり、
脳における機能部位でのニューロンの放電周波数を自発的に検知する装置。 - 発生した変化する電磁場の真空中の周波数は、前記電磁場の前記目標脳機能部位での波長が前記目標脳機能部位の寸法と整合するようにする、請求項7に記載の装置。
- 前記位相の変更は、検知した電磁場の前記目標脳機能部位での位相と、発生した電磁場の位相とを比較することにより決定され、
前記振幅の変更は、検知した電磁場の前記目標脳機能部位での振幅と、発生した電磁場の振幅とを比較することにより決定される、請求項7に記載の装置。
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