2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of an ultra-high-speed brain scanner for comprehensive imaging of the entire human brain

Research Project

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Project/Area Number	19K22696
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
Research Institution	Kanazawa Medical University
Principal Investigator	HATTA Toshihisa 金沢医科大学, 医学部, 教授 (20238025)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	森健策名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (10293664) 松原孝宜金沢医科大学, 医学部, 協力研究員 (30727649) 坂田ひろみ金沢医科大学, 医学部, 准教授 (50294666) 塚田剛史金沢医科大学, 医学部, 助教 (90647108) 友杉充宏金沢医科大学, 医学部, 助教 (60533429)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2023-03-31
Keywords	脳 / 組織透明化 / RAP / 3次元イメージング / ブレインスキャナー / シングルセル
Outline of Final Research Achievements	We have developed hardware and optimized sample processing technology to record the microstructure of the entire human cerebrum at the synapse level resolution. Specifically, we modified the Cell Voyager7000 (CV7000, Yokogawa), a high-throughput cell function imaging system currently in use at Kanazawa Medical University, to operate as an ultra high-speed, wide-field, high-resolution 3D scanner. We constructed a confocal tissue scanner capable of performing deep scanning and 3D reconstruction of the entire coronal section of one side of the human cerebrum. We have also established a protocol for complete clearing of formalin-fixed adult human cerebrum. The application of this to immunostaining and other applications is a subject for future work.
Free Research Field	解剖学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	我々が開発したヒト脳組織透明化技術とそれに最適化された組織スキャナを組み合わせることで、ヒト脳全域にわたって、シナプスレベルの解像度で組織構築を完全に記述することが可能となる。これに免疫染色による情報を加えることで、脳まるごと１個分の全ニューロン、グリアの形態学的な情報、全ニューロン同士の連絡、subcellularレベルの情報を記述することが可能となる。膨大なデータに対して、情報処理の分野に新しい研究テーマが創出されるとともに、臨床で得られるマクロ（CT、MRI）とsubcellularレベルの情報がリンクすることで、革新的画像診断システムの開発・発展が促される。