膜電位感受性色素を用いた光学的測定によるショウジョウバエ神経活動のパタ-ン解析

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01639505
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 神野 耕太郎 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40025630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小室 仁 東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (40195863) ; 酒井 哲郎 東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (40153845) ; 廣田 秋彦 東京医科歯科大学, 医学部, 講師 (50156717)
• Keywords: 膜電位感受性色素 / 光学的測定 / メロシアニンロ-ダニン

Research Abstract

ショウジョウバエ神経系のニュ-ロン活動を始学的に測定するためには、微小なショウジョウバエのニュ-ロンに対応する空間分解能の向上が不可欠である。そこで、これまでにわれわれの研究室で確立してきたニュ-ロン活動の光学的測定技術のショウジョウバエ神経系への適用について全般的見直しをおこなった。
空間分解能を向上させるためには、光学系の高倍率化が必光要である。現在の光学系では最高670倍まで倍率を上げられ、これは2.1μm×2.1μmの分解能に対応するが、この光学系では、検光器あたりの光量が著しく低下し、実用的なS/N比は得られない。この問題を克服するために、i)より明るい光源、(ii)より明るい光学系、iii)より高効率の膜電位感受性色素、iv)より低ノイズの受光素子と電子回路、v)コンピュ-タによるノイズ低減化処理にポイントを置き、測定システムの改良をおこなった。特に高効率の膜電位感受性色素の探索には重点をおき、数種のメロシアニン・ロ-ダニン系色素を新たにデザインし、その内から4種の有望な膜電位感受性色素を選別することができた。一方、コンピュ-タ-処理の面で、S/N比向上に不可欠な光学的シグナルの加算平均処理の大幅な高速化を実現することができた。
現状において、ショウジョウバエ神経系に対するニュ-ロン活動の光学的測定法の適用は、まだ予備的な実験の段階であるが、すでに、いくつかの問題点については解決の糸口を得ており、今後の研究の発展により、近い将来、実用化される可能性の見通しがついた。

Research Products

• [Publications] Kohtaro Kamino: "Multiple-site optical monitoring of meural activity evoked by vagus nerve stimulation in the embryonic chick brain stem." Journal of Physiology. 409. 263-283 (1989)
• [Publications] Kohtaro Kamino: "Optical assessment of spatially ordered patterns of neuval response to vagal stimulation in teh early embryonic chick brain stem." Neuroscience Reserch. 10. (1990)
• [Publications] 神野耕太郎: "膜電位感受性色素とその細胞の電気的活動測定への適用" 電気化学および工業物理化学. 57. 881-890 (1989)
• [Publications] 神野耕太郎: "中枢神経系ニュ-ロン活動その光学的リアルタイムマッピング" 病態生理. 8. 418-426 (1989)
• [Publications] 神野耕太郎: "膜電位感受性色素を用いた活動電位の光学的測定" 細胞工学. 8. 820-828 (1989)
• [Publications] 神野耕太郎: "膜電位顕微測光による細胞興奮の観測" 病態生理. 9. 95-100 (1990)