薄くて曲げられる多点マイクロLEDアレイ極薄フィルムで脳に光照射
〜脳の特定部位や複数部位を同時に光照射できる新しい光遺伝学用デバイスを開発〜

豊橋技術科学大学 電気・電子情報工学系の関口寛人 准教授と獨協医科大学 先端医科学統合研究施設 大川宜昭 准教授、沖縄科学技術大学院大学 知覚と行動の神経科学ユニット 福永泉美 准教授らは、脳を覆うように柔軟に取り付けができ、多点に配置したマイクロLEDで脳の特定部位を狙って光を照射できるフレキシブルフィルムを開発しました。

近年では、光遺伝学的手法を利用して、生体の外部から光のみを当てることで、神経細胞の活動を制御することが可能になっています。この手法では光を照射するデバイスが必要になりますが、脳などの組織全体を覆うように取り付けて、目的の神経細胞のみに光を当て、その活動を自在に光操作できる生体埋め込み型の光デバイスはありませんでした。

このデバイスの実現には、薄さと軽さ、柔軟性を持たせるために、厚さ数μmのLED層のみを、極薄の生体適合性フィルム上に高精度で配置する技術の確立が必要でした。今回本研究グループは、（1）高密度かつ微細にマイクロLEDの中空構造を形成する技術、（2）熱剥離シートの適用による精度の高い一括転写技術の双方を確立し、薄くて軽く、曲げても光を照射する性能が低下しない多点マイクロLEDアレイ極薄フィルムを開発することに成功しました。開発されたデバイスは、神経活動と行動や疾患との因果関係に裏打ちされた脳情報の包括的な理解を目指す、新しい神経科学研究の開拓への応用が期待されます。

本研究成果は、2022年3月18日に「Applied Physics Express」にオンライン掲載されます。また、本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業さきがけ「生命機能メカニズム解明のための光操作技術」研究領域 研究課題名「生体光刺激のための侵襲型LEDデバイスの革新」（JPMJPR1885）からの支援により行われました。

脳広域に設置可能な多点脳波計測フィルムで多感覚情報を検出
～マウス脳のマルチモダリティ情報を同時検出できる皮質脳波計測デバイスを開発～

　豊橋技術科学大学 電気・電子情報工学系 関口寛人准教授と獨協医科大学 先端医科学統
合研究施設 瀬戸川将助教（現・大阪公立大学 特任助教）、大川宜昭准教授らは、マウスの
脳表面の広範囲に神経電極を配置し、大脳皮質広域の複数の領域から多感覚情報（注１）を
同時検出できるフレキシブルな皮質脳波計測（注２）フィルムを開発しました。
　我々の脳では、複数の大脳皮質の領域が多様な感覚情報を同時に処理して統合すること
によって、注意、学習、記憶等の認知機能を達成していると考えられています。このような
認知機能の神経情報処理の仕組みの理解に向けて、マウスやラット等のげっ歯類を対象と
した多様な感覚情報を司る側頭部を含む脳の広範囲から脳波を同時検出できるデバイスが
求められていました。しかし、げっ歯類の側頭部は頭蓋骨とその周囲の側頭筋に妨げられる
ため、デバイスを設置すること自体が困難でした。
　マウスの大脳皮質側頭部・深部へ脳波記録デバイスの設置を実現するためには、頭蓋骨と
大脳皮質表面の狭い隙間に記録電極を設置できるデバイス開発と手技の確立が必要でした。
今回、本研究グループは、（１）脳に密着できる柔軟性と剛性の両方の性質を維持する適切
なフィルムでできた皮質脳波計測デバイスの開発と、（２）脳側頭部へとデバイスを挿入す
る手術手技の確立によって、体性感覚と嗅覚への刺激によって誘発される大脳皮質の脳活
動の検出に成功しました。新たな皮質脳波計測デバイスを用いたこの計測手法は、既存の計
測技術よりも広範囲の神経活動計測を実現したことから、今後、脳領域間の相互作用のメカ
ニズムを明らかにする大規模な皮質脳波研究の発展が期待されます。

豊橋技術科学大学プレスリリース
脳広域に設置可能な多点脳波計測フィルムで多感覚情報を検出
～マウス脳のマルチモダリティ情報を同時検出できる皮質脳波計測デバイスを開発～
A novel micro-ECoG recording method for recording multisensory neural activity from the parietal to temporal cortices in mice