JPH01269032A - 光学式神経活動検出方法 - Google Patents
光学式神経活動検出方法Info
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- JPH01269032A JPH01269032A JP63095541A JP9554188A JPH01269032A JP H01269032 A JPH01269032 A JP H01269032A JP 63095541 A JP63095541 A JP 63095541A JP 9554188 A JP9554188 A JP 9554188A JP H01269032 A JPH01269032 A JP H01269032A
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- Japan
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- excitation light
- light source
- photodetector
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光学式神経活動検出方法に係り、特に、励起
光源の光強度を安定化することなく、高精度に神経活動
を検出することに関する。
光源の光強度を安定化することなく、高精度に神経活動
を検出することに関する。
光学式神経活動検出方法として、神経活動により吸光度
が変化する染料を神経細胞に投与し、励起光を照射して
光学的に神経細胞の活動を検出する方法が知られている
。 従来の光学式神経活動検出方法は、ネイチャー１９８６
年６月３２１−５号５７９頁から５８５頁（ＮＡＴＵＲ
Ｅ ＶＯＬ、３２１５ ＪＵＮＥ １９８６ ｐ５７９
− ｐ５８５）に記載のように、励起光源としてハロゲ
ンランプを用い、神経活動検出器としては１個のフォト
ダイオードやテレビカメラ等を用いていた。 （発明が解決しようとする課題〕 光学式神経活動検出方法は、神経活動により吸光度が変
化する特殊な染料を投与した神経細胞に、ハロゲンラン
プ等により励起光を照射しておき、音刺激等による神経
細胞の微弱な変化を光の吸光度変化として、光学顕微鏡
等により拡大してホトディテクタで検出するものである
。 上記の如き神経活動検出方法において、上記従来技術は
、励起光源の光強度変動について配慮がされておらず、
従来方法においては、励起光の変動を０．０１ ％以下
に制御しなければならず、励起光源となる照明装置が高
価なものとなるという問題があった。 本発明の目的は、励起光源の変動を高精度に制御するこ
となく、神経活動による微弱な吸光度変化を検出するこ
とにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、神経活動による吸光度変化を検出するため
のホトディテクタと、励起光源の光強度変動を検出する
ためのホトディテクタとを設け。 それぞれの検出結果を同時にＡ／Ｄ変換して、２つのメ
モリに格納し、これらのメモリに接続された演算装置に
よって、吸光度変化のみを検出するための補正演算を行
なうことにより達成される。 〔作用〕 本発明は、吸光度変化を検出するホトディテクタにより
、神経活動によ４る細胞の吸光度変化を検出し、Ａ／Ｄ
変換してメモリに格納すると同時に、励起光源の光強度
変動を検出するホトディテクタにより、光源の変動を検
出しメモリに格納し、その両方のメモリの内容を演算装
置により、励起光の変動が重畳された。神経活動による
吸光度データから、励起光の変動を除去する演算を行な
うように動作する。 されによって、励起光に変動がある場合においても、神
経活動の状態を高精度に検出することができる。 〔実施例〕 第１図は、本発明による一実施例の光学式神経活動検出
装置の構成図である。 第１図において、１は励起光源用ハロゲンランプ、２は
特定波長（７２０ｎｍ）を取り出すための光学フィルタ
、３はビームスプリッタ、４は被検体の神経細胞である
。神経細胞４には１．神経活動により吸光度が変化する
特殊な染料５が投与されている。 ６．７は光強度を電気信号に変換するためのホトディテ
クタであり、８，１１はホトディテクタで検出された電
流を電圧に変換する電流−電圧変換回路である。 ９．１２はＡ／Ｄ変換回路であり、１０および１３は検
出結果を格納するためのメモリである。 １４は演算装置であり、メモリ１０に格納された検出デ
ータと、メモリ１３に格納された励起光変動データの演
算を行なう。 本実施例の装置は、ディテクタ６、Ｗｔ流−電圧変換回
路８．Ａ／Ｄ変換回路９およびメモリ１０によって神経
活動による吸光度の変化を測定し、ディテクタ７、電流
−電圧変換回路１１．Ａ／Ｄ変換回路１２およびメモリ
１３によって光源の光強度変動を測定する。 励起光源１の光は、フィルタ２で単一波長の光となり、
ビームスプリッタ３により光路が曲げられ神経細胞４に
照射される。神経細胞は、外部からの音刺激等により神
経活動を起こし、染料５の吸光度を変化させる。吸光度
が変化することは。 染料５の反射率が変化することであり、神経活動は染料
５の反射率の変化となり、ビームスプリッタ３を経由し
、ホトディテクタ６に入力する。 反射光は、ディテクタ６により電流に変換され、電流−
電圧変換回路８によって電圧に変換される。 反射光に比例した電圧１９は、Ａ／Ｄ変換回路９でディ
ジタル量に変換され、メモリ１０に格納される。 一方、励起光源の強度は、ホトディテクタ７により電流
に変換され、電流−電圧変換回路１】で電圧に変換され
る。光源の光強度変動に比例した電圧２０は、Ａ／Ｄ変
換回路１２によりディジタル量に変換され、メモリ１３
に格納される。 第２図は、神経活動検出波形図の一例である。 音刺激２１を被検体に加えると大脳の神経細胞に変化を
生じ、大脳皮質の吸光度変化の波形２２が得られる。こ
の吸光度変化２２すなわち反射率の変化は、音刺激２１
を加える前を１００％とすると、音刺激によって起こる
変化は０．１ ％程度と非常に小さいものである。 光源の光強度の変動が全くない場合には、神経活動波形
として２２の如き明確な吸光度変化を示す波形を得るこ
とができる。しかし、一般に、光学顕微鏡などに用いら
れている光源の変動は０．１％程度であり、神経活動に
よる反射率の変化と同一かそれ以上である。 前述の如き、微妙な神経活動の検出には光源の光強度の
変動を０．０１ ％以下にしなければならず極めて高価
な光源装置が要求される。 第３図は本発明の方法による神経活動検出動作を示した
波形図である。 音刺激３１を被検体に加えると、神経活動による大脳皮
質の吸光度変化が起こり、第１図のホトディテクタ６に
より、第３図の検出波形３２が得られる。検出波形３２
は、励起光の強度変動が含まれており、真の神経活動を
得ることは困難である。そこで、神経活動をホトディテ
クタ６で検出すると同時に、励起光の光強度変動をホト
ディテクタ７により検出し、光強度波形３３を求める。 神経活動波形３２と光強度変動波形３３をそれぞれ第１
図のメモリ１０および１３に格納し、演算器１４によっ
て補正演算を行ない真の神経活動波形３４を出力端子１
８に出力する。 第４図は、演算器１４の構成図である。４１゜４２は乗
算器、４３は除算器であり、４４は神経活動データ、４
５は励起光源変動データ、Ｋ１およびに２はそれぞれの
ゲイン定数である。また、４６は補正結果の神経活動デ
ータである。 第４図の演算器は、神経活動データ４４をＤｌ、励起光
変動データ４５をＤ２、補正結果の神経活動データ４６
をＤ ｏ ｕ ｔとすれば、次式の如き演算を行なうよ
うに動作する。 Ｄｏｕｔ＝ （Ｋ １傘Ｄｉ）／ （Ｋ２＊Ｄ２）この
演算器の機能は、計算機たとえばマイクロコンピュータ
等と組み合わせることによっても容易に実現できる。 また１本発明はディジタル演算方式による実施例を記載
したが、第１図の電流−電圧変換回路８および１１の出
力を演算増幅器等によりアナログ演算することによって
も実現できる。 上記の補正演算を行なった結果、励起光の変動成分が重
畳された神経活動検出波形から、励起光の変動を除去し
、神経活動によって発生した変化のみを検出することが
できる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、励起光の変動を検出することにより、
励起光の変動が重畳された神経活動による吸光度変化デ
ータを補正することができるので、高価な励起光源用の
照明装置を必要とせず神経活動を検出できるという効果
がある。
が変化する染料を神経細胞に投与し、励起光を照射して
光学的に神経細胞の活動を検出する方法が知られている
。 従来の光学式神経活動検出方法は、ネイチャー１９８６
年６月３２１−５号５７９頁から５８５頁（ＮＡＴＵＲ
Ｅ ＶＯＬ、３２１５ ＪＵＮＥ １９８６ ｐ５７９
− ｐ５８５）に記載のように、励起光源としてハロゲ
ンランプを用い、神経活動検出器としては１個のフォト
ダイオードやテレビカメラ等を用いていた。 （発明が解決しようとする課題〕 光学式神経活動検出方法は、神経活動により吸光度が変
化する特殊な染料を投与した神経細胞に、ハロゲンラン
プ等により励起光を照射しておき、音刺激等による神経
細胞の微弱な変化を光の吸光度変化として、光学顕微鏡
等により拡大してホトディテクタで検出するものである
。 上記の如き神経活動検出方法において、上記従来技術は
、励起光源の光強度変動について配慮がされておらず、
従来方法においては、励起光の変動を０．０１ ％以下
に制御しなければならず、励起光源となる照明装置が高
価なものとなるという問題があった。 本発明の目的は、励起光源の変動を高精度に制御するこ
となく、神経活動による微弱な吸光度変化を検出するこ
とにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、神経活動による吸光度変化を検出するため
のホトディテクタと、励起光源の光強度変動を検出する
ためのホトディテクタとを設け。 それぞれの検出結果を同時にＡ／Ｄ変換して、２つのメ
モリに格納し、これらのメモリに接続された演算装置に
よって、吸光度変化のみを検出するための補正演算を行
なうことにより達成される。 〔作用〕 本発明は、吸光度変化を検出するホトディテクタにより
、神経活動によ４る細胞の吸光度変化を検出し、Ａ／Ｄ
変換してメモリに格納すると同時に、励起光源の光強度
変動を検出するホトディテクタにより、光源の変動を検
出しメモリに格納し、その両方のメモリの内容を演算装
置により、励起光の変動が重畳された。神経活動による
吸光度データから、励起光の変動を除去する演算を行な
うように動作する。 されによって、励起光に変動がある場合においても、神
経活動の状態を高精度に検出することができる。 〔実施例〕 第１図は、本発明による一実施例の光学式神経活動検出
装置の構成図である。 第１図において、１は励起光源用ハロゲンランプ、２は
特定波長（７２０ｎｍ）を取り出すための光学フィルタ
、３はビームスプリッタ、４は被検体の神経細胞である
。神経細胞４には１．神経活動により吸光度が変化する
特殊な染料５が投与されている。 ６．７は光強度を電気信号に変換するためのホトディテ
クタであり、８，１１はホトディテクタで検出された電
流を電圧に変換する電流−電圧変換回路である。 ９．１２はＡ／Ｄ変換回路であり、１０および１３は検
出結果を格納するためのメモリである。 １４は演算装置であり、メモリ１０に格納された検出デ
ータと、メモリ１３に格納された励起光変動データの演
算を行なう。 本実施例の装置は、ディテクタ６、Ｗｔ流−電圧変換回
路８．Ａ／Ｄ変換回路９およびメモリ１０によって神経
活動による吸光度の変化を測定し、ディテクタ７、電流
−電圧変換回路１１．Ａ／Ｄ変換回路１２およびメモリ
１３によって光源の光強度変動を測定する。 励起光源１の光は、フィルタ２で単一波長の光となり、
ビームスプリッタ３により光路が曲げられ神経細胞４に
照射される。神経細胞は、外部からの音刺激等により神
経活動を起こし、染料５の吸光度を変化させる。吸光度
が変化することは。 染料５の反射率が変化することであり、神経活動は染料
５の反射率の変化となり、ビームスプリッタ３を経由し
、ホトディテクタ６に入力する。 反射光は、ディテクタ６により電流に変換され、電流−
電圧変換回路８によって電圧に変換される。 反射光に比例した電圧１９は、Ａ／Ｄ変換回路９でディ
ジタル量に変換され、メモリ１０に格納される。 一方、励起光源の強度は、ホトディテクタ７により電流
に変換され、電流−電圧変換回路１】で電圧に変換され
る。光源の光強度変動に比例した電圧２０は、Ａ／Ｄ変
換回路１２によりディジタル量に変換され、メモリ１３
に格納される。 第２図は、神経活動検出波形図の一例である。 音刺激２１を被検体に加えると大脳の神経細胞に変化を
生じ、大脳皮質の吸光度変化の波形２２が得られる。こ
の吸光度変化２２すなわち反射率の変化は、音刺激２１
を加える前を１００％とすると、音刺激によって起こる
変化は０．１ ％程度と非常に小さいものである。 光源の光強度の変動が全くない場合には、神経活動波形
として２２の如き明確な吸光度変化を示す波形を得るこ
とができる。しかし、一般に、光学顕微鏡などに用いら
れている光源の変動は０．１％程度であり、神経活動に
よる反射率の変化と同一かそれ以上である。 前述の如き、微妙な神経活動の検出には光源の光強度の
変動を０．０１ ％以下にしなければならず極めて高価
な光源装置が要求される。 第３図は本発明の方法による神経活動検出動作を示した
波形図である。 音刺激３１を被検体に加えると、神経活動による大脳皮
質の吸光度変化が起こり、第１図のホトディテクタ６に
より、第３図の検出波形３２が得られる。検出波形３２
は、励起光の強度変動が含まれており、真の神経活動を
得ることは困難である。そこで、神経活動をホトディテ
クタ６で検出すると同時に、励起光の光強度変動をホト
ディテクタ７により検出し、光強度波形３３を求める。 神経活動波形３２と光強度変動波形３３をそれぞれ第１
図のメモリ１０および１３に格納し、演算器１４によっ
て補正演算を行ない真の神経活動波形３４を出力端子１
８に出力する。 第４図は、演算器１４の構成図である。４１゜４２は乗
算器、４３は除算器であり、４４は神経活動データ、４
５は励起光源変動データ、Ｋ１およびに２はそれぞれの
ゲイン定数である。また、４６は補正結果の神経活動デ
ータである。 第４図の演算器は、神経活動データ４４をＤｌ、励起光
変動データ４５をＤ２、補正結果の神経活動データ４６
をＤ ｏ ｕ ｔとすれば、次式の如き演算を行なうよ
うに動作する。 Ｄｏｕｔ＝ （Ｋ １傘Ｄｉ）／ （Ｋ２＊Ｄ２）この
演算器の機能は、計算機たとえばマイクロコンピュータ
等と組み合わせることによっても容易に実現できる。 また１本発明はディジタル演算方式による実施例を記載
したが、第１図の電流−電圧変換回路８および１１の出
力を演算増幅器等によりアナログ演算することによって
も実現できる。 上記の補正演算を行なった結果、励起光の変動成分が重
畳された神経活動検出波形から、励起光の変動を除去し
、神経活動によって発生した変化のみを検出することが
できる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、励起光の変動を検出することにより、
励起光の変動が重畳された神経活動による吸光度変化デ
ータを補正することができるので、高価な励起光源用の
照明装置を必要とせず神経活動を検出できるという効果
がある。
第１図は本発明の一実施例の光学式神経活動検出装置の
構成を示すブロック図、第２図は神経活動検出波形図、
第３図は本発明の実施例による神経活動検出動作の波形
図、第４図は演算器の構成例を示すブロック図である。 １・・・励起光源用ハロゲンランプ、６，７ホトデイテ
クタ、９，１２・・・Ａ／Ｄ変換回路、１０．１３・・
・メモリ、１４・・・演算回路、３２・・・吸光度変化
波形、３３・・・励起光変動波形、３４・・・補正演算
結果の神経活動波形、４１．４２・・・乗算器、４３・
・・除算器。
構成を示すブロック図、第２図は神経活動検出波形図、
第３図は本発明の実施例による神経活動検出動作の波形
図、第４図は演算器の構成例を示すブロック図である。 １・・・励起光源用ハロゲンランプ、６，７ホトデイテ
クタ、９，１２・・・Ａ／Ｄ変換回路、１０．１３・・
・メモリ、１４・・・演算回路、３２・・・吸光度変化
波形、３３・・・励起光変動波形、３４・・・補正演算
結果の神経活動波形、４１．４２・・・乗算器、４３・
・・除算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、神経細胞に照射する励起光源と検出部を拡大する手
段と光検出器とから成る光学式神経活動検出方法におい
て、神経活動を検出する光検出器と光源の明るさを検出
する光検出器と補正演算のための演算装置を設け、神経
活動による皮質の吸光度変化と励起光源の明るさ変動と
を用い、補正演算を行なうことを特徴とする光学式神経
活動検出方法。 ２、第１項記載の光学式神経活動検出方法において、補
正演算を行なう手段として計算機と組み合わせることに
より実現することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光学式神経活動検出方法。 ３、励起光源の明るさ変動を検出し、励起光源の明るさ
を一定に保つように制御する手段を有する特許請求の範
囲第１項記載の光学式神経活動検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63095541A JPH01269032A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 光学式神経活動検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63095541A JPH01269032A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 光学式神経活動検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01269032A true JPH01269032A (ja) | 1989-10-26 |
Family
ID=14140427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63095541A Pending JPH01269032A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 光学式神経活動検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01269032A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011067553A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Olympus Corp | 中枢神経を刺激および／または測定する方法およびそのためのプローブ |
| CN102179375A (zh) * | 2011-03-09 | 2011-09-14 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于近红外作物单籽粒成分无损检测筛选方法 |
| CN104068829A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-01 | 西安邮电大学 | 脊髓损伤部位神经元活性检测系统及检测方法 |
-
1988
- 1988-04-20 JP JP63095541A patent/JPH01269032A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011067553A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Olympus Corp | 中枢神経を刺激および／または測定する方法およびそのためのプローブ |
| CN102179375A (zh) * | 2011-03-09 | 2011-09-14 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于近红外作物单籽粒成分无损检测筛选方法 |
| CN104068829A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-10-01 | 西安邮电大学 | 脊髓损伤部位神经元活性检测系统及检测方法 |
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