神経活動の光学的イメージング法による蜂脳における嗅/視覚領域の機能マッピング

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12048212
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 佐藤 勝重 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 容子 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)
• Keywords: はたらき蜂 / 脳摘出標本 / 膜電位感受性色素 / 光学的計測法 / イメージング

Research Abstract

はたらき蜂の求餌行動において、中枢神経系では嗅覚系と視覚系からの情報が統合処理されていることが知られている。本研究は膜電位感受性色素を用いた「ニュ-ロン活動の光学的多領域同時計測法」をはたらき蜂の中枢神経系に適用し、嗅覚情報と視覚情報が、どのような機構で統合処理されているのかを時空間的にダイナミックに解析し、はたらき蜂脳の機能マッピングを行うことを目的に企画された。今年度は以下のような成果が得られた。
1)脳摘出標本とsemi-in-vivo標本の作成:まずはじめに、吸光測定用の標本の作成を行った。脳摘出標本では、はたらき蜂(Apis Mellifera)を冷却麻酔し頭部を離断、実体顕微鏡下で頭部を覆う諸組織を丁寧に剥離除去し、antennal nerveをつけたまま脳全体を摘出した。semi-in-vivo標本では、はたらき蜂(Apis Mellifera)を冷却麻酔後、waxで体を金属製の小さなチューブに固定し、ウレタンで麻酔して、antenna基部から頭部を覆う諸組織を剥離除去し、最後にantennaをつけたまま頭部を離断した。作成した標本は、光透過性で、吸光測定に応用可能であった。
2)膜電位感受性色素による染色法の検討:膜電位感受性色素による染色法として、oxonol系吸光色素NK3630 (RH482)を用い、染色法、染色時間、色素の濃度について検討した。染色法として脳摘出標本の場合、まずsemi-in-vivo標本を作成し体をつけた状態で染色した後に脳を摘出する方が標本の活性を保持でき、染色法として優れていることが分かった。また、染色条件を検討したところ、色素の濃度0.5mg/ml、染色時間30分で十分に染色できた。
3)蜂脳からの光学シグナルの検出:上記の方法により染色した蜂脳で、antennal nerveの電気刺激により、antennal lobeから活動電位およびシナプス後電位に対応する光学シグナルを検出することに成功した。

Research Products

• [Publications] Momose-Sato Y. et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem"Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)
• [Publications] Momose-Sato Y. et al.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the developing CNS"Neuroscience. 102. 245-162 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "Multiple-site optical recording reveals embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord"European Journal of Neuroscience. 13. 1547-1558 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "Optical imaging of spreading depolarization waves triggered by spinal nerve stimulation in the chick embryo : Possible mechanisms for large-scale coactivation of the CNS"European Journal of Neuroscience. 14. 809-820 (2001)
• [Publications] Yazawa I, et al.: "Developmental changes in trial-to-trial variations in whisker barrel responses studied using intrinsic optical imaging : Comparison between normal and de-whiskered rats"Journal of Neurophysiology. 86. 392-401 (2001)
• [Publications] Sato K.et al.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem"NeuroReport. 12. 95-98 (2001)
• [Publications] Mochida H. et al.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CA1 : Long-term analysis using optical recording"NeuroReport. 12. 987-991 (2001)
• [Publications] Sato K.et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)
• [Publications] Sato K.et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. (in press). (2002)
• [Publications] 佐藤容子 他: "自律神経系の機能的解析における光学的計測法の適用"自律神経. 38. 270-278 (2001)
• [Publications] 佐々木真一 他: "末梢神経刺激により脊髄に誘発されたニューロン応答の内因性光学イメージング"脊髄電気診断学. 23. 38-42 (2001)
• [Publications] 佐藤勝重: "ブレインサイエンス・レビュー2001"医学書院. 292 (2001)