Development of intravital multi-field of view imaging for understanding biological communication among organs

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22959
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: Honkura Naoki 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (40518081)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 多視点同時計測 / 非線形光学顕微鏡 / 生体臓器間シグナル伝達

Outline of Final Research Achievements

In order to study physiological signaling mechanisms involving multiple organs, such as the human body, there is a need for a methodology to continuously measure the physiological functions of various tissues without any time delay. We have developed a nonlinear optical microscope with multiple arms connected with three-dimensional movable axes, which contains a water immersion objective lens and a photodetector in a single arm. Microscopy has developed a time-delay-free, high-speed imaging method for multiple organs. First, we tried to build a high-speed piezoelectric element for instantaneously switching the polarization of light and distributing the light. By placing a low-noise, high-quantum-efficiency HPD detector directly above the objective lens, weak biological signals can be obtained, enabling high-speed, dual-field of view observation with multi organs.

Free Research Field

生理学、非線形光学顕微鏡、血管生理学、神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人をはじめとする多細胞生物において、生命機能の維持・調節をおこなうために、様々な組織・器官がそれぞれ特異的な機能を担うこと、またその情報を生体シグナルとして血管を介して送受信することは、特に高度に発達した高等生物の生命の動的恒常性を維持するために必須である。すなわちこれらの多臓器情報伝達の機構を正確に理解することは、高等生物の生命の本質を理解するために絶対不可欠な研究であり、それを推進することは非常に重要である。そのため本研究計画である多視点・多臓器同時イメージング法の開発および生体への適用は、高等生物の多臓器情報伝達による生命維持機構を知るための間違いなく重要な第一歩と見込まれる。