Development and application of multiphoton excitation for simultaneous multi-color measurement and manipulation of neural activity

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19429
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Sakamoto Masayuki 京都大学, 生命科学研究科, 特定准教授 (00777865)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: カルシウムセンサー / 光遺伝学ツール / タンパク質工学 / 多色イメージング / 多光子励起

Outline of Final Research Achievements

We developed a new optogenetic tool and novel calcium indicator to establish a method for simultaneous calcium imaging and optogenetic manipulation in vivo. Through screening, we successfully developed a mutant with larger conductance than existing optogenetic tools. Furthermore, we obtained a new red calcium sensor, RCaMP3, that exhibited increased fluorescence brightness and fluorescence change rate compared to conventional red calcium indicators.

Free Research Field

イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高次脳機能を制御する神経ネットワークを理解するためには、１細胞レベルの解像度で神経活動計測と神経活動操作を同時におこなう技術が必要である。本研究で開発した新規プローブを用いることで、神経活動計測と活動操作がクロストークフリーに生体脳で実現できるだけでなく、旧来の生理学の枠を超えた神経科学の問題に取り組みことも可能となる。