• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Physiology of the brain approached by chemical imaging of water inside tissues

Research Project

Project/Area Number 20K20593
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

Nuriya Mutsuo  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords組織内水 / 脳 / ケミカルイメージング / 分子動態
Outline of Research at the Start

脳の機能は、脳組織内における分子やイオンの伝達により支えられています。よって、これらの物質の脳組織内における動きの理解は、脳機能の理解に必要なものとなります。ここで、脳は他の組織同様、水に満ちた組織で、これらの分子の動きは、それを溶かしている水の動きにより制御されていると考えられます。つまり、脳機能の理解には、脳内の水の動きとその制御の理解が必要となります。しかし、水分子はサイズが小さいことから、可視化して研究することが困難でした。本研究では、このような技術的な困難を、新たな顕微鏡技術を応用することで乗り越え、脳の中の水の流れとその制御を明らかにし、脳機能の理解を促進することを目指します。

Outline of Final Research Achievements

The functions of the brain are supported by the transmission of molecules and ions within brain tissue, and it is believed that their dynamics are regulated by the movement of water inside the brain. Therefore, understanding brain function requires observing and comprehending the movement of water within brain tissues. However, conventional methods can hardly achieve this goal. In this study, we successfully overcame such technical difficulties by developing and applying a microscopy technique called stimulated Raman scattering (SRS) microscopy, which enabled us to visualize and describe the flow of water within brain tissue at the cellular level for the first time.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の意義は、手法の開発とその応用から得られた知見の二つにある。まず、手法という観点からは、本研究にて、これまで生命科学では用いられることがほとんどなかった誘導ラマン散乱顕微鏡を脳科学研究用に開発し、応用した。これまで用いられてきた蛍光・発光顕微鏡とは異なる情報を可視化できるものとして、脳科学全般の推進に貢献できるものと期待される。また、脳内水動態に関しては、病気との関連が示唆されながらこれまで解析できなかった。今回の知見から水の特殊な性質が明らかになり、今後の生理学・病態生理学・薬理学などの発展に独自の観点から貢献することができるものと期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Stimulated Raman scattering microscopy reveals a unique and steady nature of brain water dynamics2023

    • Author(s)
      Takanori Shinotsuka, Tsuyoshi Miyazawa, Keiko Karasawa, Yasuyuki Ozeki, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • Journal Title

      Cell Reports Methods

      Volume: 3 Issue: 7 Pages: 100519-100519

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2023.100519

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Protocol to image deuterated propofol in living rat neurons using multimodal stimulated Raman scattering microscopy2023

    • Author(s)
      Zhong W, Oda R, Ozeki Y, Yasui M, Nuriya M
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 4(2) Issue: 2 Pages: 102221-102221

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102221

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nonlinear Microscopy Imaging of Living Cells2023

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Journal Title

      Seibutsu Butsuri

      Volume: 63 Issue: 1 Pages: 33-37

    • DOI

      10.2142/biophys.63.33

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 非線形光学顕微鏡の脳科学研究への応用2023

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Journal Title

      フォトニクスニュース

      Volume: 8(3) Pages: 131-135

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing the spatiotemporal dynamics of oxytocin in brain tissue using a simple peptide alkyne-tagging approach2022

    • Author(s)
      Nakamura K, Karasawa K, Yasui M, Nuriya M
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 94(35) Issue: 35 Pages: 11990-11998

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c00452

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of non-linear Raman scattering microscopy to pharmacology to visualize invisible targets2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Journal Title

      Folia Pharmacologica Japonica

      Volume: 157 Issue: 5 Pages: 371-375

    • DOI

      10.1254/fpj.22060

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ラマン散乱を用いた細胞水イメージング2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 54(13) Pages: 8-11

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct visualization of general anesthetic propofol on neurons by stimulated Raman scattering microscopy2022

    • Author(s)
      Robert Oda, Jingwen Shou, Wenying Zhong, Yasuyuki Ozeki, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25(3) Issue: 3 Pages: 103936-103936

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.103936

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Differentially regulated pools of aquaporin-4 (AQP4) proteins in the cerebral cortex revealed by biochemical fractionation analyses2021

    • Author(s)
      Julia Ramadhanti, Tomoko Yamada, Masato Yasui, Mutsuo Nuriya
    • Journal Title

      Journal of Pharmacological Sciences

      Volume: 146(1) Issue: 1 Pages: 58-64

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2021.03.003

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 脳組織内における水の流れの可視化解析2024

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      日本分光学会生細胞分光部会研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] マルチモダルな多光子顕微鏡による脳組織の水動態の可視化2023

    • Author(s)
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • Organizer
      日本神経科学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチモダル多光子顕微鏡を利用した脳内の水の動態の可視化2023

    • Author(s)
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • Organizer
      日本流体力学学会年会2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 非線形光学と非蛍光標識を用いた生理活性物質の可視化解析2023

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      東京大学IRCN光学セミナー
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 非線形光学顕微鏡を用いた細胞・組織内分子動態の解析2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      超高速光エレクトロニクス研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳組織内水動態の可視化解析2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 多光子マルチモダルイメージングを使った脳組織内の水動態の可視化2022

    • Author(s)
      篠塚崇徳、宮澤剛史、唐澤啓子、小関泰之、安井正人、塗谷睦生
    • Organizer
      第96回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マルチモダル多光子顕微鏡を用いた生理活性物質の可視化解析2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      2021年度日本分光学会生細胞分光部会研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 微視的薬物動態の解析手段としての非線形光学顕微鏡2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      第95回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形光学イメージングの生命科学研究への応用2022

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      第42回レーザー学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 新規プローブの開発と応用による低分子量生体分子の可視化解析2021

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      第30回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] High-speed super-multiplex imaging of brain tissue2021

    • Author(s)
      Robert Oda, Jingwen Shou, Keiko Karasawa, Mutsuo Nuriya, Masato Yasui, Yasuyuki Ozeki
    • Organizer
      SPIE BiOS, 2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形光学顕微鏡 ~SHG 顕微鏡~2020

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      日本分光学会 第56 回 秋期セミナー
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 多光子現象を駆使した脳内化学情報伝達の可視化解析2020

    • Author(s)
      塗谷睦生
    • Organizer
      学術変革(B)革新ラマン領域会議
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 塗谷グループのホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
  • [Remarks] 塗谷グループホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-08-03   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi