2021 Fiscal Year Annual Research Report
In-vivo label-free visualization of intercellular cooperative interactions for electroencephalogram
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21H04961
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
加納 英明 九州大学, 理学研究院, 教授 (70334240)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 悠 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 客員教授 (40525812)
本城 咲季子 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (30551379)
桶谷 亮介 九州大学, 理学研究院, 助教 (00908890)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | ラマン / CARS / 非線形光学 / 分子イメージング / 睡眠 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物はなぜ眠らなければならないのか？「眠気」の分子実態は何か？本研究では、現代神経科学最大の謎の一つである睡眠のメカニズムおよび作用を明らかにするために、個々のニューロンの発火現象（ミクロ）と脳波（マクロ）、そして個体（システム）という階層構造に着目する。複数のモデル生物を対象とし、標識無しで膜電位を可視化することのできる新規分子機能イメージング手法を開発・適用することで①個々のニューロンの発火パターンや分子の挙動は睡眠時どうなっているのか？②脳波のコヒーレンス（時空間相関）の起源は何か？そして③それらをつなぐ細胞間協同作用は何か？という点にフォーカスして、「眠気」を細胞間協同作用（マクロ）レベルで明らかにすることを目標に研究を行っている。初年度である本年度は、標識無しで脳組織を可視化することのできる新規分子イメージング手法の開発を進めた。通信帯の波長域であり、かつ第三生体窓と呼ばれる1550 nm付近の波長を用いた新しいラベルフリーイメージング装置を開発し、培養細胞や脳組織、そして活きた線虫を可視化することに成功した。神経細胞をはじめとした免疫蛍光染色を併用することで、非線形光学過程で可視化した対象のオルガネラ同定も行った。脳表では くも膜のコラーゲンが、脳室では線毛や線毛根が、そして大脳新皮質では細胞体や中心体リンカーが高コントラストで可視化されていることを突き止めた。以上の結果を学術雑誌にまとめ、上梓した。桐光論文はEditors' Pickに選定された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新しい装置開発のため、必要な光源のスペックを入念に検討することで最適なものを選定し、装置の構築に着手している。これと並行して、既存の光源を用いた脳組織のラベルフリーイメージングも行い、学術論文を上梓した。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に装置開発に必要な光源を導入したので、今期はレーザー走査素子などを選定・導入することで装置の構築を完了させる。ハードウェアの開発と同時に、細胞膜周辺におけるコヒーレント・アンチストークス・ラマン散乱（coherent anti-Stokes Raman scattering; CARS）光を効率的に取得できる測定プログラムの開発も行う。
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