Development of whole-brain imaging system for spatial and temporal activation mapping

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K19498
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kaoru Seiriki 大阪大学, 薬学研究科, 招へい教員 (90802918)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 共焦点顕微鏡 / イメージング / 脳 / 神経細胞

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to establish a method for whole-brain imaging analysis of neurons activated by environmental stimuli and labeled with multicolor fluorescent proteins. We modified the imaging system FAST (block-FACE Serial microscopy Tomography) for multicolor imaging and published a detailed protocol paper including the implementation of multicolor imaging and image processing. We also generated transgenic mice with a drug-inducible gene expression system under the control of the Fos promoter. By combination with adeno-associated virus vector-mediated gene transfer, we achieved activity- and drug-dependent labeling of neurons.

Free Research Field

薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ストレス等の経験による脳機能の適応、機能変調の機序をより詳細に理解するためには、広範な脳領域を対象として領域間の神経活動の相関性を解析し、その経験依存的な変化を細胞レベルで検出する必要があると考えられる。しかし、同時に解析可能な脳領域の範囲と時間の分解能が限られる等の技術的制限等があり、現時点では複数のタイムポイントにおいて活動した細胞の脳内分布や軸索投射の違いを解析することは容易ではない。そのイメージング解析法の確立を目指した本研究は、経験依存的な脳機能の制御機構や脳神経疾患モデルにおける脳機能の変調過程を細胞レベルで解析する研究に貢献可能であり、学術的・社会的意義があると考えられる。