無脊椎動物神経ネットワーク活動の光学的計測システム開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07554071
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 高畑 雅一 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10111147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 悦郎 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80203131) ; 長山 俊樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80218031) ; 鈴木 教世 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10001851)
• Keywords: 無脊椎動物 / アメリカザリガニ / 光学的計測システム / 蛍光細胞内染色 / LDS細胞 / 画像解析 / 樹状突起 / 入力シナプス

Research Abstract

無脊椎動物神経ネットワーク活動の光学的計測システムを確立するための第一歩として、本年度は、中枢神経系内の神経細胞を蛍光色素で染色し、その形態と蛍光強度を実体解剖顕微鏡に取り付けた高感度ビデオカメラとコンピュータ画像解析によって調査した。実験材料には、アメリカザリガニProcambarus clarkii Girardを用い、調査対象の神経細胞には、腹部最終神経節で同定される大型のノンスパイキング介在神経であるLDS細胞を選んだ。
今回新たに構築した実体解剖顕微鏡/ビデオシステムを用いた結果、LDS細胞の主要突起のみならず、従来のin situ細胞形態蛍光観察法では確認できなかったLDS細胞の末梢樹状突起まで可視化することが可能となった。細胞内染色用の蛍光色素には、ルシファーイェロウを用いた。得られた映像は、256階調で表示することによりその蛍光強度を定量化することが出来た。特に、入力シナプスが分布すると考えられている末梢樹状突起が可視化されたことにより、次年度から計画しているシナプス活動にともなう蛍光強度変化の計測への手がかりが得られたと考えられる。次の課題は、Ca^<2+>濃度の指示蛍光物質であるFura-2を用いて、LDS細胞を染色し、その末梢樹状突起を256階調で可視化する手続きの確立である。Fura-2の蛍光強度が、ルシファーイェロウと比較してかなり低いため、いかにして背景ノイズを抑えて細胞像を得るかが、中心問題となる。現在考えられる解決法としては、1)実体解剖顕微鏡の作動距離を可能な限り短くして、カメラ受光素子への光強度を上げる、2)必要に応じて実体解剖顕微鏡の代わりに正立顕微鏡を用いる、3)画像を加算平均して信号/雑音比を上げる、等である。

Research Products

• [Publications] Mikio Takahashi: "Regional characteristics of the membrane response of an identified crayfish nonspiking interneuron to intracellularly injected current" Journal of Neurophysiology. 74. 2242-2250 (1995)
• [Publications] Ryou Hikosaka: "Variability and invariability in the structure of an identified nonspiking interneuron of crayfish as nevealed by three-dimensional morphometry" Zoological Science. 13. 69-77 (1996)