2009 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケールな時空間ニューロダイナミクスの計測と制御
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20240023
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
郷原 一寿 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (40153746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 努 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (70356575)
永山 昌史 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (70374585)
塩谷 浩之 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (90271642)
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| Keywords | ニューラルネットワーク / ダイナミクス / 培養神経細胞 / マルチスケール |
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| Research Abstract |
研究実施計画に沿って、前年度に着手した、長期神経細胞培養システムの構築に加えて、空間ダイナミクスの計測システムの構築を行った。さらに、インパルスの時系列データに対する理論的検討を進めた。以下に、それぞれについてまとめて記述する。
1.長期神経細胞培養システムの構築
昨年度に続いて、長期にわたって神経細胞を培養するシステムに関する実験を行った。特に、培養液、多電極アレイおよびカバーガラスへのコーティング物質について検討を加えた。その結果、ほぼ安定した、一ヶ月以上の長期に渡る培養の手法を確立した。ただし、多電極アレイについては、カバーガラスに比べ、統計的なデータとするには回数が限定されているので、さらに実験を積み重ねる必要がある。
2.空間ダイナミクス(ネットワーク)計測システムの構築
共焦点レーザー顕微鏡を導入し、免疫蛍光染色による、培養ニューロンネットワークの3次元計測に関する実験を進めた。免疫蛍光染色は、細胞核(Hoechst 33342,N-21485)、樹状突起(MAP2)、軸索(NF)、グリアを多重染色する手法を確立した。また、光学顕微鏡の分解能を補完するために、SEM(走査電子顕微鏡)を用いて、さらに高分解能画像を取得する方法について検討した。免疫蛍光染色については、異なる培養日数で定点観測を行い、発現量を定量化すること、およびシナプスの染色を行うことが次の課題として残った。また、光学顕微鏡と電子顕微鏡(SEM)のスケールをスムーズに接続するためには、さらに予備実験を積み重ねる必要がある。
3.理論的検討
時間ダイナミクス(インパルス)計測システムによって得られたインパルスの時系列データをもとに、ネットワークの同期バーストについて理論的な解析を行い、同期バーストを生ずるモデルを導出した。
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