Physiology of the brain approached by chemical imaging of water inside tissues

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20593
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Nuriya Mutsuo 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Keywords: 組織内水 / 脳 / ケミカルイメージング / 分子動態

Outline of Final Research Achievements

The functions of the brain are supported by the transmission of molecules and ions within brain tissue, and it is believed that their dynamics are regulated by the movement of water inside the brain. Therefore, understanding brain function requires observing and comprehending the movement of water within brain tissues. However, conventional methods can hardly achieve this goal. In this study, we successfully overcame such technical difficulties by developing and applying a microscopy technique called stimulated Raman scattering (SRS) microscopy, which enabled us to visualize and describe the flow of water within brain tissue at the cellular level for the first time.

Free Research Field

薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の意義は、手法の開発とその応用から得られた知見の二つにある。まず、手法という観点からは、本研究にて、これまで生命科学では用いられることがほとんどなかった誘導ラマン散乱顕微鏡を脳科学研究用に開発し、応用した。これまで用いられてきた蛍光・発光顕微鏡とは異なる情報を可視化できるものとして、脳科学全般の推進に貢献できるものと期待される。また、脳内水動態に関しては、病気との関連が示唆されながらこれまで解析できなかった。今回の知見から水の特殊な性質が明らかになり、今後の生理学・病態生理学・薬理学などの発展に独自の観点から貢献することができるものと期待される。