Development of the Olfactory Cortex

• Project/Area Number: 21K06411
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: LEIWE MARCUS 九州大学, 医学研究院, 助教 (80722008)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: Olfaction / Connectome / Tracing / Multi-color / Connectomics / Mouse / Clustering / Neuroscience / Imaging / Olfactory System

Outline of Research at the Start

This research plan attempts to investigate the organisation of both the neonate and adult projections into the olfactory cortex.
This will be done by labelling neurons with random or prescribed combinations of colours in 7 colour dimensions, via either in utero-electroporation or localised injections of AAV vectors.

Outline of Annual Research Achievements

この研究助成により、プラスミドを用いた胎内エレクトロポレーションやAAVを用いたウイルス注射に使用できる7色の安定したTetbowを作製することができました。また、自動化された解析パイプラインを開発し、最小限のユーザー入力であらゆる3Dボリュームデータを処理できるようにしました。本論文は投稿済みで、現在査読中です（https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.20.512984v1）。

まず、大規模なボリュームデータでパイプラインの精度を確認し、数百の神経細胞の樹状突起の構造を完全に検出することができました。従来は数ヶ月かかっていた解析作業を半日程度に短縮することができました。また、嗅球の分裂細胞をtetbow-7で標識し、嗅皮質内の軸索投射をイメージングすることで、長距離軸索投射を検出できることを確認した。このセットアップでは、約14-15本の軸索を確実にトレースすることができましたが、さらに改良を加えれば、さらに良い結果が得られたと思います。さらに、樹状突起の構造を複数のセクションにわたって再構築できることを示すことができました。このことは、ブロックフェイスの連続撮影や、この色情報をレジストレーションに利用するなどの分野で、将来的に応用できる可能性があります。

科学的なコラボレーションを支援するために、また、私たちの研究室がオープンアクセス科学に専念するために、私たちはすべてのコードをGitHubリポジトリ（例えば、https://github.com/mleiwe/QDyeFinder）でリリースしています。さらに、これらのコードのいくつかは、他の共焦点画像における不正確な画像を修正するために使用することができます。このように、神経科学の領域を超えて有用なリソースを提供することができます。

Research Products

• [Journal Article] Automated neuronal reconstruction with super-multicolour fluorescence imaging (2022)
  • Author(s): Leiwe Marcus N.、Fujimoto Satoshi、Baba Toshikazu、Moriyasu Daichi、Saha Biswanath、Sakaguchi Richi、Inagaki Shigenori、Imai Takeshi
  • Journal Title: bioRxiv Volume: - Pages: 512984-512984
  • DOI: 10.1101/2022.10.20.512984
  • Open Access
• [Journal Article] Post hoc Correction of Chromatic Aberrations in Large-Scale Volumetric Images in Confocal Microscopy (2021)
  • Author(s): Leiwe Marcus N.、Fujimoto Satoshi、Imai Takeshi
  • Journal Title: Frontiers in Neuroanatomy Volume: 15 Pages: 0-1
  • DOI: 10.3389/fnana.2021.760063
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Super-multicolour labelling with automated neuronal reconstruction without tracing (2021)
  • Author(s): Marcus Leiwe, Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
  • Organizer: Crest Rising Star Seminar
  • Invited
• [Presentation] Super-multicolour labelling with automated neuronal reconstruction without tracing (2021)
  • Author(s): Marcus Leiwe, Satoshi Fujimoto, Takeshi Imai
  • Organizer: Hong Kong City University
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 解析方法、解析装置およびプログラム (2021)
  • Inventor(s): Leiwe, Fujimoto, Imai
  • Industrial Property Rights Holder: Leiwe, Fujimoto, Imai
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021