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内因性光学シグナル計測法のヒト脳皮質活動モニタリングへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 09878187
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
研究分野 神経科学一般
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

神野 耕太郎  東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40025630)

研究分担者 高田 義章  東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (00216665)
平川 公義  東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (00010166)
佐藤 勝重  東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (80291342)
佐藤 容子  東京医科歯科大学, 医学部, 講師 (70251501)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1998年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1997年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード内因性光学的シグナル / 脳皮質 / 非侵襲測定 / 脳機能マッピング / whisker barrel / 画像イメージ
研究概要

脳皮質のニューロンが電気的に活動するとき、これに光を照射すると内因性の光学的変化が記録される。したがって、逆に内因性の光学的変化を捉えることによって脳皮質の電気活動をモニターできることになる。本研究は、このような内因性光学シグナル計測法をヒト脳皮質へ適用することを目的として計画された。本年度は、昨年度に引き続き、ヒト脳皮質への応用に向けての予備実験として、ラット体性感覚野を用いて、測定方法の最適化について検討した。
麻酔下にラットの頭蓋骨を歯科ドリルで開頭し、体性感覚野を露出した。脳表面に干渉フィルターを通した光を照射し、whisker刺激によって得られる内因性の光学シグナルを、光量差差分増幅装置(IMAGER 2001)で増幅し、機能南barrel構造の画像イメージングを行った。
昨年度は、測定条件の検討に重点を置いて解析を行ったが、本年度は、得られた画像イメージの評価法の確立を行った。同一の測定条件下で、whisker刺激に対するニューロン応答パターンを繰り返し測定すると、barrel応答のパターンは固定的なものではなく、trial-to-trial variationsがみられることを見出した。この非再現性現象は、皮質内におけるニューロン活動パターンが完全に固定されたものではなく、ある範囲内での自由度を持っていることを示唆している。この結果から、皮質領域内におけるニューロン活動を解析しようとする場合には、一回の測定では不十分で、数回のくり返し測定を行ってその全体像を検討する必要があることが明らかとなった。現在の測定システムではこれに数時間を要し、この点はヒト脳皮質への適用に際して問題となる点の一つと思われる。昨年度の解析におけるチェンバーとシリコンオイルの使用など、ヒトへの応用に際して解決を要するいくつかの問題点について今後検討を行うとともに、引き続き臨床サイドの受け入れ体制の充実をはかっていく予定である。

報告書

(2件)
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] Momose-Sato,Y.: "Optical imaging spatiotemporal patterning of neural responses in the embryonic chick superior cervical ganglion." Neuroscience. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato,Y.: "Optical identification of calcium-dependent action potentials transiently expressed in the embryonic rat brainstem." Neuroscience. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Arai,Y.: "Optical mapping of neural network activity in the chick spinal cord at an intermediate stage of embryonic development." Journal of Neurophysiology. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,K.: "Optical mapping of neural responses in the embryonic rat brainstem with reference to the early functional organization of vagal nuclei." Journal of Neuroscience. 18. 1345-1362 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato,Y.: "GABA-induced intrinsic light-scattering changes associated with voltage-sensitive dye signals in embryonic brainstem slices : coupling of depolarization and cell shrinkage." Journal of Neurophysiology. 79. 2208-2217 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sakai,T.: "Optical monitoring of synaptic transmission in bullfrog sympathetic ganglia using a voltage-sensitive dye." Neuroscience Letters. 242. 1-4 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sakai,T.: "A regional gradient of cardiac intrinsic rhythmicity depicted in embryonic cultured multiple hearts." European Journal of Physiology. 437. 61-69 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 神野耕太郎: "心臓の発生と調律の発現." Japanese Journal of Electrocardiology. 18. S2・32-S2・54 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 神野耕太郎: "ニューロン電位活動の光学的計測研究の進歩." 膜. 23. 186-195 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 新井嘉容: "光学的多チャネル計測法による脊髄神経回路形成の探索." 脊髄電気診断学. 20. 5-8 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 神野耕太郎: "膜電位感受性色素を用いた計測と解析法." 日本生理学雑誌. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,K.: "Optical mapping of neural responses in the embryonic rat brainstem : early functional organization of vagal nuclei. In“Frontiers of Neural Development"" Springer-Verlag,Tokyo, 404-409 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 神野耕太郎: "「脳の科学」創刊号. 脳の機能発生/形成を光学的イメージングでとらえる." 星和書店, 59-65 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤勝重: "膜電位の光学的計測. non-RI分子生物学実験プロトコール" 羊土社(in press), (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,K.: "Optical illustration of glutamate-induced cell swelling coupled with membrane depolarization in embryonic brain stem slices." Neuro Report. 8. 3559-3563 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Momose Sato,Y.: "Optical characterization of a novel GABA response in early embryonic chick brainstem." Neuro Science. 80. 203-219 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,T.: "Optical mapping of conduction patterns of normal and tachycardia-like excitations in the rat atrium." Japanese Journal of Physiology. 47. 179-188 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,K.: "Optical mapping of neural responses in the embryonic rat brainstem with reference to the early functional organization of vagal nuclei." Journal of Neuroscience. 18. 1345-1362 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Momose・Sato,Y.: "GABA induced intrinsic light-scattering changes associated with voltage sensitive dye signals in embryonic brainstem-slices : coupling of depolarization and cell shrinkage." Journal of Neurophysiology. (in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,T.: "Optical monitoring of synaptic transmisson in bullfrog sympathetic ganglia using a voltage-sensitive dye." Neuroscience Letters. (in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Yang,X.S.: "Photometric assessment of volume changes coupled with membrane potential in valinomycin-incorporated red blood cells." Japanese Journal of Physiology. 47. 217-230 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 新井嘉容: "脊髄神経活動の光学的計測" 脊髄電気診断学. 19. 33-36 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Sato,K.: "Optical mapping of neural responses in the embryonic rat brainstem : early functional organization of vagal nuclei : In“Frontiers of Neural Development"" Springer-Verlag,Tokyo(in press), (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 神野耕太郎: "「脳の科学」創刊号,脳の機能発生/形成を光学的イメージングでとらえる." 星和書店(in press), (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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