| Project/Area Number |
22K19479
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Nose Akinao 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30260037)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | ショウジョウバエ / 膨張顕微鏡 / カルシウムイメージング / コネクトーム / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、全脳カルシウムイメージングを行った標本そのものにおいて膨張試料顕微鏡法を用いコネクトミクス解析を可能とすることで、脳神経系全体の「神経活動」と「回路構造」に関する情報を統合しその作動機構をシステムレベルで解析することを目的とする。このためショウジョウバエ幼虫をモデルとした研究を行う。具体的には特異的に可視化した神経突起を教師データとした深層学習により、膨張試料顕微鏡画像において神経突起を自動追跡可能な検出器を構築する。これにより、効率良く全細胞の形態を再構築・同定し、カルシウムイメージングとコネクトミクスのデータを照会可能とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aimed to integrate information regarding the “activity” and “structure” of neurons by using expansion microscopy which enables visualization of fine structures of neuronal tissues at the light level. We applied expansion microscopy to the central nervous system of Drosophila larvae, realized ~100nm resolution, and succeeded in visualizing the structures of individual axons and synapses in pan-neuronally stained samples. Furthermore, by combining with the photo-convertible calcium sensor CaMPARI2, we succeeded in linking data of neural activity to those of neuronal fine structures. Taken together, we used expansion microscopy to establish an experimental system which integrates information regarding the “activity” and “structure” of neurons.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
神経回路を細胞レベルで解析することは、特に遺伝学的手法の開発が進んだモデル動物では重要な研究戦略であるが、神経細胞の数に比して良い遺伝子マーカーの数が少ないため、遺伝学的ラベリングができない細胞が生じ、それらはどうしても解析から漏れてしまう。本研究で開発した膨張試料顕微鏡法を用いた手法は、遺伝子マーカーの有無によらず神経細胞を効率良く同定することを可能とすることで、神経活動パターン解析の自由度を大きく高めるであろう。
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