| 研究課題/領域番号 |
20K21510
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
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| 研究機関 | 生理学研究所 |
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研究代表者 |
堀内 浩 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 特別訪問研究員 (60760733)
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| 研究分担者 |
澤田 和明 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40235461)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | イオン / pH / 細胞外 / イメージング / CMOS / 神経活動 / 細胞外イオン / イオンイメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、生きた個体動物に最適化した1 細胞レベル(47.1 um) の高精細・細胞外マルチイオンイメージングセンサ(128 x 32 pixels) を開発し、大規模脳領域(3.00mm x 0.75 mm) においてすべての細胞外陽イオン(Na+, K+, H+, Ca2+, Mg2+)動態を同時に捉えることにより、細胞外イオン環境から脳機能を理解するイオンバイオロジーの創成を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、生体脳の細胞外陽イオン動態を複数種同時に捉えるマルチイオンイメージセンサの開発と生体応用を目指した。センサ表面に2画素幅でイオノフォアを帯状に成膜することによって、マルチイオンセンサ化することに成功した。さらに、レーザー加工によって一画素レベルに相当する20umの精密成膜を達成した。すなわち、一画素レベルで複数のイオンを検出する当初の目標を達成することができた。今後、各イオンの検出特異性や検出感度をさらに向上させる必要がある。pHセンサを病態モデル動物に適用し、病態発現に伴うダイナミックなpH変化を捉えることに成功した。今後、イオンの変化と病態発現との関連性についても明らかにする。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞外の化学的環境は脳の機能や病気と密接に関わることが知られているが、これまで電極を脳に刺し込む方法に限られ、脳のある一点の一種類のイオンの濃度変化しかわからなかった。本研究成果によって、様々なイオンの様子を動画として脳内の観察することができるようになった。今後、神経疾患のモデル動物を用いることで細胞外の視点からこれまでわかっていなかった新しい病態メカニズムの発見が期待される。
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