2018 Fiscal Year Annual Research Report

Implantable imaging device for fluorescence imaging from deep brain regions of freely moving mouse

Research Project

Project/Area Number	17H06866
Research Institution	Nara Institute of Science and Technology
Principal Investigator	須永圭紀奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (40807640)
Project Period (FY)	2017-08-25 – 2019-03-31
Keywords	脳機能イメージング / 埋植型デバイス / 蛍光イメージング / GCaMP
Outline of Annual Research Achievements	本研究は行動に伴う脳機能解明に向け，自由行動下動物の脳深部複数領域を同時計測可能な埋め込み型イメージングデバイスの開発を目的としている．近年，記憶や感情に関わる高次脳機能解明において，自由行動下動物の脳深部に位置する領域の脳活動を安定して測定できる手法が求められている．しかし，実験動物を拘束する必要性や侵襲性の高さから，実験動物に負荷を与えずに脳深部を計測可能な方法は未だ確立されていない状況である．そこで本研究では，マウスやラットの脳内に直接埋め込み可能なサイズの蛍光イメージングデバイスを開発し，超低侵襲かつ高感度な脳深部計測の実現を目指している．本目的を実現する研究代表者らはこれまでに埋め込み型イメージングデバイスの開発と，近年神経科学の分野で有用性の高いGFP(Green Fluorescent Protein)やGCaMP蛍光をメインターゲットとしたマウスやラットの脳深部計測システムの構築に取り組んできた．これらの取り組みは順調に進んでおり，開発したデバイス・システムを用いて実際に動物実験を行う段階まで到達していた．そこで本年度は実際に動物実験を行い，脳神経活動計測のデータの収集を中心とした実験に取り組んだ．本動物実験ではマウスと比較して脳が大きく，比較的領域の違いを区別しやすいと考えられるラットをターゲットとし，AAVを用いて特定の部位にGCaMPを発現させ蛍光イメージングを行った．結果，ラットの脳深部に位置する腹側被蓋野(VTA)に発現したGCaMPのニコチン投与に伴う蛍光強度変化の検出に成功している．現在VTAをさらに細かく3分割した領域における蛍光変化量の差異の検出に取り組んでおり，続いてVTAと関りの深い側坐核(NAc)との同時計測を行う予定である．
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。