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脱分極誘発色素を用いたレーザーphoto-stimulationシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11558094
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
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

佐藤 容子  東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (70251501)

研究分担者 安井 茂夫  林原生物化学研究所, 感光色素研究所, 所長
佐藤 勝重  東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (80291342)
神野 耕太郎  東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (40025630)
研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
12,500千円 (直接経費: 12,500千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2001年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2000年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1999年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワードphoto-stimulation / 色素 / レーザー / RGA-30 / 光学計測 / 脱分極誘発色素 / 膜電位感受性色素 / 光学的測定 / Photo-stimulation
研究概要

本研究では、組織・細胞を光により脱分極刺激するlaser photo-stimulationシステムを作成するとともに、より優れた脱分極誘発色素の開発・スクリーニングを行い、その実用化を図ることを目的として研究を進めた。まず、生物用顕微鏡をもとに、光源とフィルターユニットを改造して、photo-stimulationシステムを作成した。レーザー光源には、色素の応答波長を考慮して、高出力のHe-Neレーザー(50mW、633nm)を採用し、光ファイバーで顕微鏡の蛍光ユニットと接続した。また、RGA-30の構造式をもとに、新たな色素の合成を林原生物化学研究所・感光色素研究所に依頼し、NK5156、NK2273、NK2275、NK2992を作成した。色素のスクリーニングには、我々が従来膜電位感受性色素のスクリーニングに用いてきた鶏胚迷走神経摘出標本、およびこれまでにphoto-stimulationの報告があるウシガエル交感神経節標本を用い、ガラス吸引電極によって測定される集合活動電位をモニターした。まずはじめにRGA-30を対象とし、無脊椎動物で報告のある染色条件で迷走神経標本を染色したところ、100μM・10-20分の染色によって、nodose ganglionの電気刺激によって生じる神経幹集合活動電位が著明に減弱することがわかった。新しく合成したいくつかの色素については、このような著しい毒性は観察されなかった。毒性がみられない染色条件を探索し、その条件下でphoto-stimulationの効果が得られるかどうかを調べたところ、明らかなphoto-stimulation効果は残念ながら観察されなかった。この原因については、一つは現在の我々のphoto-stimulation systemの性能(具体的にはlaserの出力の強度)に問題がある可能性が考えられる。もう一つは、我々の測定が基本的にextracellular recordingによる集合電位の測定なので、個々の細胞を対象としたintracellular recordingを行わないと、photo-stimulationの効果が見えないのかもしれない。また、単にRGA-30による染色がうまくいっていなかったためとも考えられる。今後、新しく合成したいくつかの色素を含めて、色素のスクリーニングをすすめるとともに、システムの性能に関しても、引き続き検討を行っていく予定である。

報告書

(5件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (83件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (83件)

  • [文献書誌] Sato, K., et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

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  • [文献書誌] Sato, K., et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. 88. 383-393 (2002)

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  • [文献書誌] Sato, K., et al.: "Developmental organization of the glossopharyngeal nucleus in the embryonic chick brainstem slice as revealed by optical sectioning recording"Neuroscience Letters. 327. 157-160 (2002)

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  • [文献書誌] Sasaki, S., et al.: "Optical imaging of intrinsic signals induced by peripheral nerve stimulation in the in vivo rat spinal cord"NeuroImage. 17. 1240-1255 (2002)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., et al.: "Optical analysis of large-scale depolarization waves in the embryonic brain : a dual network of gap junctions and chemical synapses"Journal of Neurophysiology. 18. 600-614 (2003)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., et al.: "Depolarization waves in the embryonic CNS triggered by multiple sensory inputs and spontaneous activity : optical imaging with a voltage-sensitive dye"Neuroscience. 116. 406-423 (2003)

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  • [文献書誌] Miyakawa, N., et al.: "Optical analysis of acute spontaneous epileptiform discharges in the in vivo rat cerebral cortex"NeuroImage. (in press). (2003)

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  • [文献書誌] Kinoshita, M., et al.: "Multiple-site optical recording for characterization of functional synaptic organization of the optic tectum of rainbow trout"European Journal of Neuroscience. 16. 868-876 (2002)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., et al.: "Recent Research Developments in Membrane Biology"Research Signpost(in press). (2003)

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  • [文献書誌] Sato, K., et al.: "Light Scattering Imaging of Neural Tissue Function"The Humana Press Inc(in press). (2003)

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  • [文献書誌] Arai,Y., Momose-Sato,Y., Sato,K., and Kamino,K.: "Optical mapping of neural network activity in the chick spinal cord at an intermediate stage of embryonic development"Journal of Neurophysiology. 81. 1889-1902 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato,Y., Komuro,H., Hirota,A., Sakai,T., Sato,K., and Kamino,K.: "Optical imaging of spatiotemporal patterning of neural responses in the embryonic chick superior cervical ganglion"Neuroscience. 90. 1069-1083 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato,Y., Sato, K and Kamino, K.: "Optical identification of calcium-dependent action potentials transiently expressed in the embryonic rat brainstem"Neuroscience. 90. 1293-1310 (1999)

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  • [文献書誌] Sato, K., Momose-Sato, Y., Mochida, H., Arai, Y., Yazawa, I., and Kamino, K..: "Optical mapping reveals the functional organization of the trigeminal nuclei in the chick embryo"Neuroscience. 93. 687-702 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Sato, K., Aral, Y., Yazawa, I., Mochida, H. and Kamino, K.: "Evaluation of voltage-sensitive dyes for monitoring for long-term recording of neural activity in the hippocampus"Journal of Membrane Biology. 172. 145-157 (1999)

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  • [文献書誌] Tanaka, T., Yazawa, I., Sato, K., Momose-Sato, Y. and Kamino, K.: "Physiological consistency in trial-to-trial variation in intrinsic-optical responses to single- whisker movement in the rat D1-barrel cortex"Neuroscience Research. 36. 193-207 (2000)

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  • [文献書誌] Sato, K., Yazawa, I., Mochida, H., Sasaki, S., Kamino, K. and Momose-Sato, Y.: "Optical detection of embryogenetic expression of vagal excitability in the rat brain stem"Neuroreport. 11. 3759-3763 (2000)

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  • [文献書誌] Sato,K., Mochida,H., Sasaki,S., Yazawa,I., Kamino,K. and Momose-Sato,Y.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem"Neuroreport. 12. 95-98 (2001)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Sato, K. and Kamino, K.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brain stem"Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Sato, K., Mochida, H., Yazawa, I., Sasaki, S. and Kamino, K.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the developing CMS"Neuroscience. 102. 245-262 (2001)

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  • [文献書誌] Mochida, H., Sato, K., Sasaki, S., Yazawa, I., Kamino, K. and Momose-Sato, Y.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CA1 : long-term analysis using optical recording"NeuroReport. 12. 987-991 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mochida, H., Sato, K., Arai, Y., Sasaki, S., Yazawa, I., Kamino, K. and Momose-Sato, Y.: "Multiple-site optical recording reveals embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord"European Journal of Neuroscience. 13. 1547-1558 (2001)

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  • [文献書誌] Yazawa, I., Sasaki, S., Mochida, H., Kamino, K., Momose-Sato, Y. and Sato, K.: "Developmental changes in trial-to-trial variations in whisker barrel responses studied using intrinsic optical imaging : comparison between normal and de-whiskered rats"Journal of Neurophysiology. 86. 392-401 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mochida, H., Sato, K., Arai, Y., Sasaki, S., Kamino, K. and Momose-Sato, Y.: "Optical imaging of spreading depolarization waves triggered by spinal nerve stimulation in the chick embryo : possible mechanisms for large-scale coactivation of the central nervous system"European Journal of Neuroscience. 14. 809-820 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K., Nariai, T., Sasaki, S., Yazawa, I., Mochida, H., Miyakawa, N., Momose-Sato, Y., Kamino, K., Ohta, Y., Hirakawa, K. and Ohno, K.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K., Mochida, H., Yazawa, I., Sasaki, S. and Momose-Sato, Y.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. 88. 383-393 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K., Mochida, H., Sasaki, S and Momose-Sato, Y.: "Developmental organization of the glossopharyngeal nucleus in the embryonic chick brainstem slice as revealed by optical sectioning recording"Neuroscience Letters. 327. 157-160 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, S., Yazawa, I., Miyakawa, N., Mochida, H., Shinomiya, K., Kamino, K., Momose-Sato, Y. and Sato, K.: "Optical imaging of intrinsic signals induced by peripheral nerve stimulation in the in vivo rat spinal cord"Neurolmage. 17. 1240-1255 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Mochida, H., Sasaki, S. and Sato, K.: "Depolarization waves in the embryonic central nervous system triggered by multiple sensory inputs and spontaneous activity : optical imaging with a voltage-sensitive dye"Neuroscience. 116. 407-423 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Miyakawa, N., Mochida, H., Sasaki, S. and Sato, K.: "Optical analysis of large-scale depolarization waves in the embryonic brain : a dual network of gap junctions and chemical synapses."Journal of Neurophysiology. 89. 600-614 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyakawa, N., Yazawa, I., Sasaki, S., Momose-Sato, Y. and Sato, K.: "Optical analysis of acute spontaneous epileptiform discharges in the in vivo rat cerebral cortex."Neuroimage. in press.

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K., Momose-Sato, Y., Aral, Y. & Kamino, K. , Eds. by Uyemura, K., Kawamura, K. and Yazaki, T.: "Optical mapping of neural responses in the embryonic rat brainstem : early functional organization of vagal nuclei In "Neural Development""Springer-Verlag. 404-409 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyakawa, N., Sato, K., Mochida, H., Sasaki, S. and Momose-Sato, Y.: "Functional mapping of neural activity in the embryonic avian visual system : optical recording with a voltage sensitive dye In: Keio University International Symposia for Life Sciences and Medicine, The Neural Basis of Early Vision. Eds."Springer-Verlag (in press). 11

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y., Sato, K. and Kamino, K. , Eds. by Fagan, J., Davidson, J., N. and Shimizu, N.: "Application of voltage-sensitive dyes to the embryonic central nervous system In: Recent Research Developments in Membrane Biology"Research Signpost, Kerara (in press).

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K., Momose-Sato, Y. and Kamino, K. , Eds. by Rector, D., M., and George, J., S.: "Application of voltage-sensitive dyes to the embryonic nervous systems In: Light Scattering Imaging of Neural Tissue Function."The Humana Press Inc, Totowa (in press).

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primaly somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Optical approaches to functional organization of glossopharyngeal and vagal motor nuclei in the embryonic chick hindbrain"Journal of Neurophysiology. 88. 383-393 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Developmental organization of the glossopharyngeal nucleus in the embryonic chick brainstem slice as revealed by optical sectioning recording"Neuroscience Letters. 327. 157-160 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki, S. et al.: "Optical imaging of intrinsic signals induced by peripheral nerve stimulation in the in vivo rat spinal cord"Neurolmage. 17. 1240-1255 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical analysis of large-scale depolarization waves in the embryonic brain : a dual network of gap junctions and chemical synapses"Journal of Neurophysiology. 18. 600-614 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Mormose-Sato, Y. et al.: "Depolarization waves in the embryonic CNS triggered by multiple sensory inputs and spontaneous activity : optical imaging with a voltage-sensitive dye"Neuroscience. 116. 406-423 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Miyakawa, N. et al.: "Optical analysis of acute spontaneous epileptiform discharges in the in vivo rat cerebral cortex"NeuroImage. (in press). (2003)

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  • [文献書誌] Kinoshita, M. et al.: "Multiple-site optical recording for characterization of functional synaptic organization of the optic tectum of rainbow trout"European Journal of Neuroscience. 16. 868-876 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Recent Research Developments in Membrane Biology"Research Signpost(in press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Light Scattering Imaging of Neural Tissue Function"The Humana Press Inc(in press). (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato Y. et al.: "Optical approaches to embryonic development of neural function in the brainstem"Progress in Neurobiology. 63. 151-197 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Momose-Sato Y. et al.: "Spreading depolarization waves triggered by vagal stimulation in the embryonic chick brain : optical evidence for intercellular communication in the developing CNS"Neuroscience. 102. 245-162 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "Multiple-site optical recording reveals embryonic organization of synaptic networks in the chick spinal cord"European Journal of Neuroscience. 13. 1547-1558 (2001)

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  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "Optical imaging of spreading depolarization waves triggered by spinal nerve stimulation in the chick embryo : Possible mechanisms for large-scale coactivation of the CNS"European Journal of Neuroscience. 14. 809-820 (2001)

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  • [文献書誌] Mochida H. et al.: "Effects of anisomycin on LTP in the hippocampal CA1 : Long-term analysis using optical recording"NeuroReport. 12. 987-991 (2001)

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  • [文献書誌] Sato K. et al.: "Intraoperative intrinsic optical imaging of neuronal activity from subdivisions of the human primary somatosensory cortex"Cerebral Cortex. 12. 269-280 (2002)

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  • [文献書誌] Sato et al.: "Optical responses to micro-application of GABA agonists in the embryonic chick brain stem."Neuroreport. 12. 95-98 (2001)

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  • [文献書誌] Arai, Y. et al.: "Optical mapping of neural network activity in the chick spinal cord at an intermediate stage of embryonic development."Journal of Neurophysiology. 81. 1889-1902 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical imaging of spatiotemporal patterning of neural responses in the embryonic chick superior cervical ganglion."Neuroscience. 90. 1069-1083 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Optical identification of calcium-dependent action potentials transiently expressed in the embryonic rat brainstem."Neuroscience. 90. 1293-1310 (1999)

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  • [文献書誌] Sato, K. et al.: "Optical mapping reveals the functional organization of the trigeminal nuclei in the chick embryo."Neuroscience. 93. 687-702 (1999)

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  • [文献書誌] Momose-Sato, Y. et al.: "Evaluation of voltage-sensitive dyes for monitoring for long-term recording of neural activity in the hippocampus."Journal of Membrance Biology. 172. 145-157 (1999)

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  • [文献書誌] Tanaka, T. et al.: "Physiological consistency in trial-to-trial variation in intrinsic-optical responses to single-whisker movement in the rat D1-barrel cortex."Neuroscience Research. (in press) (2000)

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  • [文献書誌] 佐藤勝重 他: "non-RI分子生物学実験プロトコール"羊土社. 199 (1999)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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