自由行動中の動物における中枢神経活動の多チャンネル遠隔記録解析システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13356004
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 植松 一眞 広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 教授 (00116542)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森江 隆 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (20294530) ; 岩田 穆 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (30263734) ; 吉田 将之 広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 助教授 (70253119)
• Keywords: 神経活動 / 遠隔記録 / 集積回路 / 魚類 / 脳 / 行動 / 無線 / 水中伝搬

Research Abstract

1.神経信号検出用1チップテレメータLSIの個別回路評価
昨年度試作した低雑音増幅回路、低消費電力AD変換回路、無線送信回路の評価を行ない、個別回路を統合した1チップテレメータLSIを実現できる見通しを得た。
2.神経信号検出用1チップテレメータLSIの試作
神経信号の多重化回路、低雑音増幅回路、低消費電力AD変換回路、無線送信回路を一体化した1チップテレメータLSIを設計した。また更なる小型化・低消費電力化を実現するためLSIを再設計した。現在、東京大学大規模集積システム設計研究センター(VDEC)を通して試作中である。
3.神経信号波形と小脳内ニューロン構築との対応
小脳からニューロン活動を導出し、波形解析ソフトにてスパイク形状の分類を行うとともに、記録部位を標識することにより小脳の細胞構築との対応を検討した。その結果、小脳を代表するいくつかのニューロンの発火パターンやスパイク形状の特徴を記載し、細胞外記録波形からそのニューロン種を同定するための基礎的な知見を得た。
4.マルチチャネル電極および電極一体型バッファーアンプの開発
線径17ミクロンの被覆タングステン電極を使用し、4チャンネルマルチ電極を開発した。この電極セットとバッファー用オペアンプを一体化し、魚体の頭部に装着することにより、キンギョの自由行動中における有線方式での神経活動導出に成功した。以上のような技術展開により、開発しようとしている集積回路のうち、入力段に相当する部分に要求される性能が明らかとなった。
5.魚の行動と神経活動の同時記録
上記有線式神経活動記録装置を用い、神経活動記録と魚の行動との同時記録を行い、行動に対応した小脳ニューロン活動を観察することに成功した。その結果、旋回運動に伴って発火頻度の変化するニューロンが見つかった。ニューロンのスパイク形状を分析したところ、記録されたニューロンはプルキンエ細胞であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Baba, Y.: "Activities of mesencephalic nucleus neurons during fictive swimming of the carp Cyprinus carpio"Fisheries Science. (in press). (2003)
• [Publications] 植松一眞 他2名共編: "魚類のニューロサイエンス"恒星社厚生閣. 310 (2002)