新規のFast Intrinsic Optical Signal(FIOS)を用いた脳活動計測法の開発

• Project/Area Number: 19H00332
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 3120:Biology at molecular to cellular levels, biology at cellular to organismal levels, biology at organismal to population levels and anthropology, neuroscience and related fields
• Research Institution: Tokushima Bunri University
• Principal Investigator: Tominaga Yoko 徳島文理大学, 神経科学研究所, 臨時職員(研究補助員)
• Research Collaborator: 冨永 貴志 ; 谷 真紀 ; 谷 知巳 ; 竹歳 麻紀子 ; 前田 直子
• Project Period (FY): 2019
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥540,000 (Direct Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥540,000 (Direct Cost: ¥540,000)
• Keywords: 高速内因性シグナル(FIOS) / 光計測 / 神経回路 / 記憶・学習 / 脳神経回路

Outline of Final Research Achievements

構築済みの膜電位感受性色素(VSD)光計測システムを基に、フィルタ交換等の工夫で、1つのシステムでVSD計測と高速内因性シグナル(FIOS)計測を可能とした。さらに本計測システムを用いて、偏光あり、偏光なしの透過光下での単発刺激、高頻度刺激の計測を行い、薬理実験も行った。VSDと比較すると、FIOSはシグナルが小さくノイズの多いデータではあるが、各実験の結果はVSDの結果と近似していた。今後さらに研究を継続し、より効果的なFIOSシグナルを得て、VSDによる毒性のない、無染色脳スライス光計測を行いたい。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

膜電位計測の歴史は長く、最初に発見されたのは1940年代の神経興奮に伴う光学的性質の変化である。その後、1970年に入って膜電位感受性色素の開発がなされ、1990年代後半から膜電位感受性蛋白(GEVI)の開発がされている。しかし、当初の神経興奮と光学的性質の変化の物理化学的機構は解明されていない。本研究で測定しているFIOSは、膜興奮と直接関連する光学性質の変化で重要である。

Research Products

• [Journal Article] Wide-field Single-photon Optical Recording in Brain Slices Using Voltage-sensitive Dye (2019)
  • Author(s): Tominaga Yoko、Taketoshi Makiko、Maeda Naoko、Tominaga Takashi
  • Journal Title: Journal of Visualized Experiments Volume: - Issue: 148
  • DOI: 10.3791/59692
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A fast intrinsic optical signal(FIOS)from unstained hippocampal slice is a novel kind of optical signal : comparison with the voltage-sensitive dye signal (2019)
  • Author(s): Y. Tominaga, M. Koike-Tani, T. Tani, T. Tominaga
  • Organizer: Society for Neuroscience (北米神経科学会)
  • Place of Presentation: シカゴ
  • Year and Date: 2019-10-19
• [Presentation] マウス海馬長期増強(LTP)の光学測定 Optical evaluation of the long-term potentiation (LTP) of the mouse hippocampal slices. (2019)
  • Author(s): 冨永洋子, 竹歳麻紀子, 冨永貴志
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 新潟朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2019-07-26