36年間インプラントされたヒトの皮質視覚補綴物の死後調査

Postmortem investigation of a human cortical visual prosthesis that was implanted for 36 years.

• Vernon Towle
• Peter Pytel
• Frank Lane
• John Plass
• David M Frim
• Philip R Troyk

抄録

(Dobelle, 2000)36年間皮質視覚プロテーゼを移植した盲目のヒト被験者の脳の死後分析は、(a)接続ケーブルのトルクに起因すると考えられる中矢状平面から約40度離れた電極アレイの予期せぬ回転、(b)白金電極の変性、および(c)長方形のアレイによって一次視覚野の部分的なカバーのみを明らかにすることによって、成功したヒト皮質視覚プロテーゼの最適な設計特性についての洞察を提供します。電極アレイは一次視覚野の前45％（Gennariの線によって識別される）と重なっているだけで、主に視覚野の後葉表現を欠いていた。組織学的には、おそらくこのインプラントの非常に遅い回転のために、移動したアレイを囲む大脳皮質のニューロンの有意な損失を明らかにしなかった。ホスフェンを誘発する刺激電極の割合は、線条体皮質と比較して、astriate外皮質で高かった（p < 0.05）。この皮質視覚人工器官を開発するための先駆的な取り組みは、効果を最大化するためには、移植された異質材料が神経組織に及ぼす長期的な影響やその逆の影響を詳細に検討する必要があり、電極アレイの設計を検討する際には、患者の皮質解剖学に最適な電極を適合させる必要があることを示唆している。最新のインプラント前イメージングは、MRIでブリッジング静脈の位置と範囲を特定し、PETで生体内のV1/V2境界の位置をマッピングすることで、将来のインプラントを最適化するのに役立ちます。

Postmortem analysis of the brain from a blind human subject that had a cortical visual prosthesis implanted for 36 years (Dobelle, 2000) provides insight into the optimal design characteristics of a successful human cortical visual prosthesis, by revealing, (a) unexpected rotation of the electrode array about 40 degrees away from the midsagittal plan, thought to be due to the torque of the connecting cable, (b) degeneration of the platinum electrodes, and (c) only partial coverage of the primary visual cortex by the rectangular array. The electrode array only overlapped with the anterior 45% of primary visual cortex (identified by the line of Gennari), largely missing the posterior foveal representation of visual cortex. Histology did not reveal appreciable loss of neurons in cortex that surrounded the migrated array, perhaps due to the very slow rotation of this implant. The proportion of stimulated electrodes that elicited phosphenes was higher over extrastriate cortex, compared to striate cortex (p < .05). This pioneering effort to develop a cortical visual prosthesis suggests that to maximize efficacy, the long-term effects of implanted alien materials on nervous tissue, and vice versa, need to be considered in detail, and that electrode array design considerations need to optimally match the electrodes to the patient's cortical anatomy. Modern pre-implant imaging can help optimize future implants by identifying the location and extent of bridging veins with MRI and even map the location of the V1/V2 border in vivo with PET.

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