Highly sensitive and simultaneous electrochemical imaging sensors for neural communications of brain

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15598
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Abe Hiroya 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (60838217)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: バイオセンサー / 電気化学 / 神経伝達物質 / ドーパミン

Outline of Final Research Achievements

Visualization and association of diverse neurotransmitters in the brain on a scale of several hundred micrometers can relate various neurotransmitters between regions, "visualization of interregional communication in the brain". In this research project, we aimed to develop a novel electrochemical device that enables ultra-sensitive, multi-parameter, wide-range, and real-time imaging to visualize neurotransmitters in interregional communication. During this research period, we developed a signal amplifying electrochemical imaging device with several thousand times higher temporal resolution than conventional devices. We also established a 3D printing method of 3D scaffold gels for the construction of artificial brain models.

Free Research Field

電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳に関する情報伝達・記憶・感情といった機能や、パーキンソン病・アルツハイマー病といった神経変性疾患の解明は、脳科学神経科学、人間行動学など多岐にわたる分野において重要位置づけとなっている。本研究課題では、脳内(in vivo)、摘出した脳（ex vivo）もしくは人工的に作製した脳モデル（in vitro）における数百μmスケールで起こる神経伝達物質の時間・量・種類を再現よくイメージングする技術を提案した。これにより、ミクロおよびマクロスケールの神経科学をつなぐ、脳内領域間コミュニケーションの可視化に貢献するものである。