Research Themes

• Development of tinnitus suppression method by controlling excitation-inhibition balance in auditory cortex using bidirectional BMI and optogenetics
  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
  西川 淳
  Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 22H03655
• Development of flexible multi-electrode arrays that can sneak into brain tissue with minimal invasion
  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  Jul. 2021 - Mar. 2023
  西川 淳
  本研究では，損傷をなるべく与えずに神経活動を長期に安定して計測することが困難であるという脳活動計測技術における重要な課題を解決するために，有機エレクトロニクスを用いたソフトアクチュエータ技術と微細加工を用いたMEMS技術を統合し，柔らかいまま電極自身の蠕動運動によって脳組織に潜り込んでいくことができる全く新しいタイプの多点電極の開発を目指している．
  １年目は，主に生理学実験の基礎的データの収集とソフトアクチュエータの材料選定および駆動特性評価実験を実施した．現時点までに行った実験の結果で，導電性高分子を用いたアクチュエータや，CNTを電極部に用いたソフトアクチュエータが有望であることが分かってきている．材料の検討は，柔軟材料上に塗布したアクチュエータ材料における，駆動電圧-変位量，駆動周波数-変位量，応答速度，耐久性能等について定量的に評価することにより実施した．特に，CNTを用いたソフトアクチュエータにおいて最大5 mm程度の運動を生じさせることが確認できた．さらに，これをベースにして複数のアクチュエータによる協調動作による蠕動運動を実現するために，選定した材料をインクジェットプリンティング等の方法を用いてパターニングして多数並べたデバイスを試作した．今後は，個々のチャンネルに様々な駆動電圧，駆動周波数，各チャンネルの位相遅れ，全体の時空間パターン等を印加し，その駆動動作をビデオカメラおよびレーザードップラー変位計を用いて計測し，駆動信号を最適化し，２年目の生理学実験による機能評価へと繋げていきたいと考えている．
  Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, Principal investigator, 21K19423
• Development of Tinnitus Suppression Method by Multi-site Electric Stimulation in the Auditory Cortex
  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  Apr. 2018 - Mar. 2021
  Nishikawa Jun
  The goal of this study was to elucidate the involvement of the auditory cortex in tinnitus in detail and to develop a novel tinnitus suppression method based on the brain stimulation methodology. Here, we adopted a flavin protein fluorescence imaging and multi-electrode array to record and analyze how the activity of neurons in each subfield and layer of the mouse auditory cortex changes related tinnitus. We revealed the excitatory-inhibitory balance were changed according to the condition of tinnitus. In addition, we developed new electrical and magnetic brain stimulation methods, and elicited neuronal responses which is almost identical to the auditory responses. We also showed such kind of brain stimulation elicit plastic changes in the auditory responses. These results provide the basic technology necessary for the development of a new tinnitus suppression method.
  Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, 18K07345
• 長期安定な双方向型ブレイン-マシン-インターフェース実現のための基盤技術開発　　　　　　　　　　　　　　　
  若手特別研究費
  Jul. 2019 - Mar. 2020
  西川淳
  北海道大学 大学院情報科学研究院
• Feedback control of neural response dynamics by a closed-loop electrophysiological technique
  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  Apr. 2015 - Mar. 2018
  Nishikawa Jun
  In this study, we proposed a novel method to control neural response characteristics in specific brain regions using closed-loop electrophysiology. First, we analyzed spectro-temporal receptive field (STRF) in each subfield and layer in the rodent auditory cortex (AC) by using flavoprotein fluorescence imaging and local field potential recording. Then, we revealed that STRF of each neuron in freely moving mouse AC were dynamically changed between two different behavioral contexts. Based on the obtained results, we inserted multichannel silicon electrodes which cover various auditory fields and layers, and we succeeded to construct a real-time closed-loop system that can stimulate through arbitrary channels according to the estimated STRFs from the neural recordings.
  Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Hokkaido University, Principal investigator, 15K01847
• マイクロデバイスと制御工学を駆使した神経活動の精緻な制御： 神経制御工学の勃興　　　　　　　　　　　　　　　
  若手研究費
  Jul. 2014 - Mar. 2015
  西川淳
  北海道大学 大学院情報科学研究科, Principal investigator
• 加齢に伴う聴覚機能低下を自律的に補償する人工聴覚スマートインプラントの研究　　　　　　　　　　　　　　　
  研究助成
  Mar. 2014 - Feb. 2015
  西川 淳
  公益財団法人 大川情報通信基金, Principal investigator, Competitive research funding
• 加齢における聴覚の機能低下機構とその補償機器開発の基礎研究　　　　　　　　　　　　　　　
  研究開発助成事業 若手研究人材・ネットワーク育成補助金（Talent補助金）
  Sep. 2013 - Mar. 2014
  西川 淳
  ノーステック財団, Principal investigator, Competitive research funding
• 聴覚中枢神経マイクロインプラントに応用する音情報神経符号化の基礎技術開発　　　　　　　　　　　　　　　
  研究助成 (A)
  Apr. 2013 - Mar. 2014
  西川 淳
  公益財団法人 立石科学技術振興財団, Principal investigator, Competitive research funding
• マウスの超音波発声とその認知を司る神経機構の解明　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
  Apr. 2012 - Mar. 2014
  西川 淳
  文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
• 時系列信号によるコミュニケーションを司る神経情報表現の解明　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費補助金 新学術領域研究（伝達創成機構）（公募研究）
  Apr. 2010 - Mar. 2012
  西川淳
  文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
• 複雑な時系列処理を支える局所神経回路におけるネットワークダイナミクスの解明　　　　　　　　　　　　　　　
  基礎科学特別研究員研究費
  Apr. 2009 - Jul. 2011
  西川淳
  独立行政法人理化学研究所, Principal investigator, Competitive research funding
• 音声時系列分節化を支える神経細胞集団の同期的活動　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費補助金 若手（Ｂ）
  Apr. 2008 - Mar. 2010
  西川淳
  文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
• 複雑な時系列を産出する神経モジュール間の相互作用　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費補助金 若手（Ｂ）
  Apr. 2006 - Mar. 2008
  西川淳
  文部科学省, Principal investigator, Competitive research funding
• The observation of neuronal activity corresponding to song action on songbird
  Grants-in-Aid for Scientific Research
  2007 - 2008
  FUKUDA Satoshi, NISHIKAWA Jun, KATOU Masaki, OKANOYA Kazuo
  本研究は、鳥類鳴禽類の歌生成システムにおける、大脳領域HVCの内在的なリズムと、その自発的神経細胞発火パターンが外部からの入力によりどのようにシフトするかを目的とした。自身の歌を外部スピーカーにより聞かせることにより、細胞内カルシウム濃度を上昇させる細胞と、下降させる2種類の細胞が観察された。自身の歌に対する聴覚応答の他に、何も聞かせていない状態においても細胞の自発的な活動が観察されており、聴覚応答に対して神経細胞の活動がシフトすることが確認された。
  Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), The Institute of Physical and Chemical Research, 19700308