2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of new non-invasive brain neural circuit imaging: analysis of Fast Intrinsic Optical Signal (FIOS)
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21K15247
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| Research Institution | Tokushima Bunri University |
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Principal Investigator |
冨永 洋子 徳島文理大学, 神経科学研究所, 研究員 (80816538)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | FIOS / 高速内因性シグナル / 神経回路活動ダイナミクス / 非侵襲イメージング / 膜電位応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の高次機能・病態の理解には神経回路全体としての動作の解明が必須である。申請者は、これまで膜電位感受性色素(VSD)を用いた神経回路活動ダイナミクスの可視化法に携わってきた。蓄積した光計測手法のノウハウを生かし、新たな高速で膜電位応答に近い内因性シグナル（Fast Intrinsic Optical Signal; FIOS）を見出した。本研究ではこのFIOSを用いて新規の非侵襲的な脳神経活動の計測・解析手法を構築することを目的として研究を進めてきた。VSDのような化学物質による負荷のない、非侵襲の光計測法を開発することで、光学計測の適用範囲を広げ治療薬の開発などの道をひろげたい。
現在までに、特に実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用してデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの修正を重ね、病態モデルマウス、抗てんかん薬等に曝露した脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化がおきているのか、評価を行ってきた。これまでの成果については、国内学会（第48回日本毒性学会学術年会他、計6件）、国際学会（Neuroscience 2021他、計4件）で発表をおこない、論文として「Membrane Potential Imaging with Voltage-sensitive Dye (VSD) for Long-term Recording 」（DOI: 10.2142/biophys.61.404）を発表した。2022年度もNeuro2022での発表を予定しており、今後、VSDと同様の計測をFIOSで行なってデータを積み重ね、VSD負荷のないFIOS光計測で神経回路全体の計測・解析・評価を行い、治療薬の開発などに寄与していく。
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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
実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用してデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの修正を重ね、病態モデルマウス、抗てんかん薬等に曝露した脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化がおきているのか、評価を行ってきた。これまでの成果については、国内学会（第48回日本毒性学会学術年会他、計6件）、国際学会（Neuroscience 2021他、計4件）で発表をおこない、論文として「Membrane Potential Imaging with Voltage-sensitive Dye (VSD) for Long-term Recording 」（DOI: 10.2142/biophys.61.404）を発表した。2022年度もNeuro2022（第45回日本神経科学大会・第65回日本神経化学会大会・第32回日本神経回路学会大会 合同大会）において発表を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは特に実績のあるVSD実験データを中心にデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの修正を重ね、病態モデルマウスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化がおきているのかを評価可能としてきた。今後、同様の計測をFIOSで行なっていくことにより、VSD負荷のないFIOS光計測においても、神経回路の変化を評価し、VSDデータとの比較検討を行なっていく。この中で、FIOS変化のメカニズムについても踏み込んでいきたい。さらに、VSDのような化学物質負荷のない状態での計測・データ解析・評価を行うことにより、真に神経回路変化を起こす要因について検討し、病態に対する治療薬の開発にも寄与したい。
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| Causes of Carryover |
現在までに、特に実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用してデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの修正を重ね、病態モデルマウス、環境ホルモンに曝露した脳スライス、抗てんかん薬等に曝露したマウス脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化がおきているのか、安定して評価できる方法について模索してきた。このため、支出はプログラム開発環境に必要なものが中心となり、２０２１年度の支出は圧縮された。
また新型コロナウイルスの世界的流行による出張の自粛などにより、旅費等の支出も２０２２年度以降への持ち越しとなった。
２０２２年度からは学会発表等も会場での発表が主となるだろうことが予想されること、また今までの研究成果についても発表の機会を増やしていく予定なので、今後は出張旅費などの支出が増加する予定である。また、試薬や器具などの消耗品を継続して購入するほか、必要機材の拡充をおこなっていく予定である。
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