2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K21416
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
永田 崇 東京大学, 物性研究所, 助教 (90589962)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 脳深部 / 光生物学 / 視神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類や他の多くの脊椎動物の脳深部には光受容タンパク質オプシンを発現する細胞が存在しており，光を受けて何らかの生理機能の調節を行っていると考えられている。このような「脳内光受容」については近年、さまざまな生理学的証拠が示されてきた。しかし特にサイズの大きな哺乳類などでは、頭上からの光は毛・皮膚・頭蓋骨・脳組織によって反射、吸収、散乱を受けるため、生理的条件下において脳深部までどのように光が届くのかについては不明である。本研究では脳深部へ光を伝達し得る新たな経路の候補として視神経に着目する。視神経は眼の中の網膜から脳深部へと伸びており、ミエリン化された神経軸索が束となっている。屈折率の低い軸索と屈折率の高いミエリンが寄り集まった構造は光ファイバーの構造と類似し、散乱や吸収による大きな損失のないまま光を伝達できる可能性が考えられる。これを踏まえ、視神経が脳深部へ光を伝達する可能性を検証することを目指し、研究を進めている。
本年度は、昨年度に続き、光計測系の構築を進めた。マウスでは視床下部にオプシン発現細胞が多く存在しており、また視神経も視床下部の直下を通過していることから、第一にマウスの視床下部への光の到達について調べることとした。そのためには、組織を大きく壊さないようにしながら光ファイバーを視床下部まで刺入する必要がある。今回の検討の結果、視床下部への光ファイバーの刺入には、光遺伝学において光刺激に用いられる光ファイバーカニューラが適していた。これを昨年度購入した分光光度計の入射光側に接続することで視床下部における光の強度を測定できるので、次年度に視神経を通して到達する光の強度を解析する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究計画において、脳に届く光を光度計で直接計測する実験については、光強度の計測系を新たに考案する必要があったが、今年度までで概ね完了しているおり、順調に進んでいる。一方、組織学的な実験方法についてはまだ十分に検討が進んでおらず、やや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従って、実験動物から取り出した視神経の光透過特性の解析、および無傷の眼球・視神経を通って脳内へ到達する光強度解析を行う。今年度までに立ち上げた計測系を用いて定量的解析を行うとともに、より高い空間分解能でどこに光が到達しているかを組織学的に調べるための実験手法の確立について取り組む。
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| Causes of Carryover |
動物個体を用いた実験および組織学実験について計画よりやや遅れ、次年度に行うこととなったため。
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