2023 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) |
桶谷 亮介 九州大学, 理学研究院, 助教 (00908890)
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)
林 悠 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 客員教授 (40525812)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | ラマン / CARS / SHG / 脳組織 |
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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した研究を行った。
本研究では、フォワードジェネティクスの研究スタイルをメソドロジーにも拡張した。色素や蛍光タグ等のラベル分子を導入せず、非線形ラマン散乱をはじめとした各種の非線形光学効果をプローブとして用いることで、新しいイメージング装置の開発を行った。
装置開発に加えて、睡眠を包括的に理解するために、(1)研究分担者（林）らが世界で初めて「睡眠」固有の生体高分子構造の変化を可視化することに成功したシンプルなモデル動物である線虫（個体；システム）、(2)我々と同じほ乳類であるマウス、という複数のモデル生物を用いた。
研究の過程で、睡眠の機能に関連すると考えられている脳脊髄液が満たされた脳室において、病態を可視化できる信号を偶然見出した。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）光の検出に加え、第二・第三高調波発生（second/third harmonic generation: SHG/THG）の信号を検出中に、マウス海馬および脳室に特異的なSHG信号を検出した。このうち海馬の信号は神経細胞の一次線毛に由来することがわかった。一方の脳室における信号は、海馬の信号を手がかりとして、脳室表層に存在する上衣細胞の繊毛に由来することがわかった。脳室に満たされている脳脊髄液は、睡眠時に脳内不要物質のクリアランスに寄与しているとの報告があるため、この知見は睡眠に関連する脳内病態をラベルフリーで可視化できる可能性がある。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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