2022 Fiscal Year Annual Research Report
Large-scale neural activity recordings and a holistic understanding of the brain
| Project Area | Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation |
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| Project/Area Number |
21H05135
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
平 理一郎 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (80712299)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 全体性 / 大規模データ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は新規の広視野2光子顕微鏡Diesel2p(Yu et al 2021)を2軸目も含めて完成させることに成功した。2軸目のガルバノミラーが半導体不足により入手困難となったため当初想定していたものとは異なる製造元のものを使用したが、結果的に遜色のない性能を発揮することがわかった。顕微鏡の高速化に関して3.2G Sample/秒のFPGAベースのデジタイザーにより、光電子増倍管のシグナルをアナログで高速サンプリングする系を樹立した。これに加え、12.5nsの間隔で出射される超短パルスレーザー(80MHz)を4分割して撮像することが可能となり、学会発表を行った。さらにこの系を用いて4平面同時撮像できる系を構築中である。カルシウムイメージングを動物脳に行うためにTIGRE2と呼ばれるCre依存的にGCaMP6sを発現できるマウスを導入し、大脳皮質の興奮性細胞にのみCreが発現するVglut1-Creマウスと掛け合わせる系を構築した。その結果、広い範囲のCaイメージングに成功した。Neuropixelに関しては光刺激との関係の解析が進み、大脳基底核と小脳および上丘の細胞の中に大脳皮質の刺激から遅延時間が20-30ミリ秒程度の興奮性フィードバックが存在することが明らかになった。この意義について解析中である。以上のように本年度は2光子顕微鏡によるカルシウムイメージングの実現と、電気生理学的な計測方法によるデータ解析に大きな進捗が見られた。この一部はそれぞれ学会発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記のように、広視野2光子顕微鏡の樹立とそれによる動物個体脳のカルシウムイメージングに成功し、また電気生理学的データについて解析が進み発見があったため、順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
広視野2光子顕微鏡については超高速FPGAデジタイザー回路のスペックを発揮するためにさらなるソフトウェア開発を行う。また、反響光路を作成することで、同時4平面撮像を実現する。これらを総合してタスク中の神経活動の記録を慢性的に行う。電気生理学データに関してはモデリングを進める。
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