Visualization of activity propagation patterns in autaptic neuron-glia networks utilizing two-photon microscopy and optogenetics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14659
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences (2019-2021); Hokkaido University (2018)
• Principal Investigator: Ishii Hirokazu 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 助教 (70743409)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 二光子顕微鏡 / 光操作 / ライブイメージング / 神経・グリア回路網 / オータプス / 超解像

Outline of Final Research Achievements

We developed a novel imaging method to visualize the spatial-temporal patterns of activity propagations in autaptic neuron-glial networks utilizing a multipoint scanning two-photon microscopy and optogenetics based on two-photon excitation. We also attempted to visualize the activity propagation patterns at the nanoscale by utilizing super-resolution two-photon STED microscopy.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では培養細胞系ではあるが、神経・グリア回路網の活動変化パターンを包括的に可視化解析できるイメージング手法を確立した。疾病モデルマウスの脳組織やヒトiPS細胞由来の神経細胞・アストロサイトから構築したオータプス初代培養標本に適用することも可能である。将来的には脳機能の解明だけでなく、神経・グリア回路網を標的とした新規阻害剤や薬剤のスクリーニングなどに貢献できる成果であり、社会的意義も大きい。