2019 Fiscal Year Annual Research Report
Optical neural interface device
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18H03780
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80304161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 正信 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (20338312)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CMOSイメージセンサ / 蛍光イメージング / 光遺伝学 / 光刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 分散埋植デバイス高性能化：デバイスの低侵襲化を引き続き行い，侵襲性を免疫染色等で評価した．その結果デバイス表面から20-30 umより先にはダメージは殆ど残っていないことが確認できた（研究協力者 太田安美）．研究協力者の笹川は既にレーザリフトオフ法によるLEDの薄膜化とCMOSイメージセンサとの一体化を実現しており，本申請ではこのデバイスを元に，超小型デバイスの試作の検討を行った．その結果歩留まりが良くなく，小型LEDとCMOSイメージセンサとをフレキシブル基板に同時実装する構造を採用することとした．
(2) 神経ネットワーク回路計測・制御：前年度に引き続き扁桃体など複数部位への埋植を行い，光刺激と光計測によりネットワーク回路として特性の評価を行った．具体的には，① マウス脳深部にイメージングデバイスを2か所同時埋植できるシステムを確立し，蛍光計測を実現した．② 小型LEDを用いて埋植型光刺激デバイスを開発した．GCaMP発現マウスにChrimsonRをAAV injectionで発現させ，これまで開発したイメージングデバイスと今回開発した光刺激デバイスをマウス脳深部の別の場所に同時埋植し，蛍光計測と光刺激を同時に行う実験を開始した（研究協力者 太田安美）．
(3) 神経細胞の認識アルゴリズムの確立：今年度より研究分担者高橋により神経細胞の認識を自動で行うソフトウェアの開発をスタートし，細胞核の蛍光像を分離計測するアルゴリズムの開発を進めた（研究分担者：高橋正信）．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 分散埋植デバイス高性能化についてはほぼ計画通り進んでいる．(2) 神経ネットワーク回路計測・制御についてもほぼ計画通りに進んでいる．また今年度から新たに開始した研究分担者高橋による神経細胞の認識を自動で行うソフトウェアの開発も順調にスタートし，一定の成果が得られつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 分散埋植デバイス高性能化：ChR2を導入した遺伝子改変マウスを用いた光刺激と光受信（蛍光検出）の双方向通信を実現する．
(2) 神経ネットワーク回路計測・制御：前年度に引き続き複数部位における神経活動の解析を行い，ネットワーク回路としての特性を評価する．これらの結果を元に，アルコール中毒等における神経活動計測の結果を解析して刺激を行う実験を開始する．
(3)神経細胞の認識アルゴリズムの確立：昨年度から始めた研究項目で，今年度はアルゴリズムを更に改良し，より精度が高い検出を目指す．
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