2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of optogenetics visual servo microscope
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25249020
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋本 浩一 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 幸太郎 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (20370116)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | ビジュアルサーボ / オプトジェネティクス / プロジェクションマッピング / ロボット顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、生物の神経細胞を高い時間分解能で蛍光計測し、光刺激をリアルタイム制御する統合ビジュアルサーボ顕微鏡とリアルタイムソフトウェアを開発することである。分子遺伝学とオプトジェネティクスの技術に基づいてCa2+濃度を発光強度に変換する蛍光タンパク質と、光刺激を感受して細胞内外のイオン交換を制御するオプトジェネティクスタンパク質とを、生体細胞に導入する。このような生物を非拘束状態で高速ロックオントラッキングして、神経活動状況と行動とを同時に計測する。さらに、神経回路の状態に応じて回路の任意の要素を選択的に光照射する。これにより神経回路に意図的な外乱を付与したときの行動変化を調べることができる。脳中枢神経系の動作機序を解明するためのはこのような統合プラットフォームの開発が必須である。
本研究では、統合プラットフォームとして、動く観察対象を高速に自動追跡して特定の神経細胞をプロジェクションマッピングによって刺激するロボット顕微鏡「オーサカベン」を世界で初めて開発し、行動中の線虫C.エレガンスの複数のドーパミン細胞の性質がそれぞれ異なることを明らかにした（Scientific Reports 2016）。この研究成果は、高等動物におけるドーパミンの働きを理解することにつながると期待できる。
ロボット顕微鏡「オーサカベン」は線虫以外の小型動物（ゼブラフィッシュなど）にも用いることができることから、さまざまな小型動物を用いた「脳活動と行動の関係」の解明に寄与することが期待できる。つまり、「オーサカベン」は統合プラットフォームとして今後広く利用できると考える。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] In actio optophysiological analyses reveal functional diversification of dopaminergic neurons in the nematode C. elegans2016
Author(s)
Tanimoto, Yuki, Zheng, Ying Grace, Fei, Xianfeng, Fujie, Yukako, Hashimoto, Koichi and Kimura, Koutarou D.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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