| 研究課題/領域番号 |
20K15193
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
全 香玉 神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (40814778)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 光学顕微鏡 / デジタルホログラフィ / 2光子顕微鏡 / デジタルホログラフィー / 体積型ホログラム / ホログラフィック３次元光刺激 / 高速3次元蛍光計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在高度な脳機能を解明する研究が盛んに行われています。その研究の一環として、光遺伝学と言う新しい学問が生まれました。この技術は特殊な遺伝子組み替え処理をした脳細胞に直接光を当てることによって、神経細胞を興奮させたり、抑制する事が出来ます。私の研究では狙った細胞だけに光を当てるホログラフィック光制御技術を用いて、神経細胞郡の中で特定の神経ネットワークを形成することができます。また、光刺激をの最中、後の反応を高速に３次元計測する多平面同時計測方法も提案しています。３次元高速刺激とイメージング技術を組み合わせて、今まで解明できなかった複雑な脳の働きを一層明らかにする事を期待しています。
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| 研究成果の概要 |
２光子顕微鏡は生体の深部までイメージングを行う事で幅広く使われる。しかし、奥行きを含める撮影ボリュームと撮影スピードはトレードオフの関係性を持ち、膨大な脳機能を神経細胞レベルで解析することが難しい。
本申請ではホログラフィック技術を適用した多平面同時スキャン、同時記録方法を実現して、生きたマウスの脳内500μm x 500μm x 300μmの撮影範囲内で30細胞を選択して100 枚/秒の撮影スピードを実現した。本研究成果はホログラフィック光刺激方法と合わせて、学術論文（D. Kato, X. Quan et al., Jove, 2022）で発表した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は光遺伝学の発展とともに高次脳機能の働きを解明・治療する研究に強力なツールを提供する。提案手法では、光を使った神経細胞の制御、およびその反応をリアルタイムで計測可能とする。この研究成果は今まで行われたシングルセル解析と脳全体としての機能解析の空白を埋めることになり、さらなる神経科学の発見を促進するものと見られる。
また、社会的には課題となる高齢化、認知症、精神疾患などを新たなツールを用いて接近することができ、QoLの高い長寿社会を実現することを目指す。
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