1994 Fiscal Year Annual Research Report
化学反応により生じるフォトン二次元計測法を利用した新しい神経活動記録法の確立
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05557012
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中川 八郎 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (20029937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 和朗 東京大学, 工学部, 助教授 (50134458)
永井 克也 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教授 (70029966)
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| Keywords | 極微弱生体発光 / アヴァランシェフォトダイオード / 単一光子計数装置 / neural activity / 海馬 / 視交叉上核 / circadian rhythm |
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| Research Abstract |
神経組織からの極微弱生体発光を検出するため、シリコン-アヴァランシェフオトダイオードを光検出器として用いた単一光子計数システムを開発した。この光子計数システムは、400〜900nmの波長範囲において、3〜5%の総合量子効率を達成し、この波長範囲におけるnoise-equivalent powerは10^<-19>W台に達した。(Isoshima T.et al.Rev.Sci Instruments.in press)
この光子計数システムを用いて、生体試料からの極微弱光検出システムを作製した。生体試料は遮光された測定chamber内で維持し、試料からの光は、入力端の直径150μmのテ-パファイバーを用いて光検出器に誘導した。ラット海馬切片からの極微弱生体発光を測定した結果、光強度が10^<-18>W/mm^2オーダーの極微弱光を検出するのに成功した。この極微弱光の強度は、KClによる脱分極刺激により増大し、テトロドトキシンによる神経活動の抑制により減少した。これらの結果より、海馬切片からの極微弱生体発光強度は神経活動に相関することが示唆された。(Isojima Y.et al.Neuroreport in press)更に、哺乳類における概日リズムの時刻発信中枢と考えられている視床下部視交叉上核切片からの極微弱光強度について最大72時間の連続測定を行なった。視交叉上核切片からの極微弱生体発光強度は、主観的明期及び主観的暗期の両方にpeakを持つ2相性の変動を示すことが明らかになった。この様な変動を示すものとしては、cyclic-AMP respnsible element binding protein(CREB)やper遺伝子産物の類似体などが報告されているにすぎない。現在、この2相性のリズムを示す機序について解析中である。
この様に、神経切片培養組織からの極微弱生体発光が神経(代謝)活動に相関することを解明した。浜松ホトニクスのARUGUS-50による二次元計測については検討中であるが、現在までのところ、スライスの組織構造などを検出するには至っていない。
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[Publications] Abumi,R.et al: "Imaging of Oxygenation State in the Body by Near-Infrared Light Computer Tomography" Progress in Microcirculation Research. 251-254 (1994)
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[Publications] 礒島康史 他: "光を用いた神経機能の計測法の開発" 生化学. 66. 598 (1994)
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[Publications] Isoshima,T.et al: "Ultrahigh Sensitivity Single-Photon Detector Using a Si Avalanche Photodiode for the Measurement of Ultraweak Biochemiluminescence" Reviews of Scientific Instruments. 66(in press). (1995)
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[Publications] Isojima,Y.et al: "Ultraweak Biochemiluminescence detected from rat hippocampal slices" Neuroreport. 6(in press). (1995)
