次世代光刺激装置の開発

• 研究課題/領域番号: 24650214
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 融合基盤脳科学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 中井 淳一 埼玉大学, 脳科学融合研究センター, 教授 (80237198)
• 連携研究者: 安藤 恵子 埼玉大学, 脳科学融合研究センター, 特任 准教授 (40221741)
• 研究協力者: 大倉 正道 埼玉大学, 脳科学融合研究センター, 准教授 (70369172)
• 研究期間 (年度): 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 光遺伝学 / オプトジェネティクス / 第二高調波 / 極超短赤外線パルスレーザー / KTN 結晶 / 第二高調波発生 / 極長短赤外線パルスレーザー / KTN結晶

研究概要

本研究は、光感受性機能分子を励起するための光刺激装置の開発に関する研究である。高速焦点移動にタンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶を使用した結果、～23マイクロ秒で焦点移動した。本研究で開発した光刺激装置の焦点調節速度は現在主流の圧電素子を使用した技術より500～1000倍程度高速化した。本技術開発により光操作技術が飛躍的に進歩し、それを利用する脳科学を含む自然科学、および工業分野で大きな前進が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Real-time visualization of neuronal activity during perception (2013)
  • 著者名/発表者名: Muto A, Ohkura M, Abe G, Nakai J, Kawakami K
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 23 号: 4 ページ: 307-311
  • DOI: 10.1016/j.cub.2012.12.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Astrocytic Ca2+ signals are required for the functional integrity of tripartite synapses (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 6 号: 1 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1186/1756-6606-6-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cilia at the Node of Mouse Embryos Sense Fluid Flow for Left-Right Determination via Pkd2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiba S, Shiratori H, Kuo IY, Kawasumi A, Shinohara K, Nonaka S, Asai Y, Sasaki G, Belo JA, Sasaki H, Nakai J, Dworniczak B, Ehrlich BE, Pennekamp P, Hamada H
  • 雑誌名: Science 巻: 338(6104):226-3 号: 6104 ページ: 226-231
  • DOI: 10.1126/science.1222538
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, K. Matsui, T. Sasaki. H. Sano, S. Sugio, K. Fan, K. Ikenaka, R. Hen, J. Nakai, Y. Yanagawa, H. Hasuwa, K. Deisseroth, A. Yamanaka
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 2 号: 2 ページ: 397-406
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.06.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] An improved genetically encoded red fluorescent Ca2+ indicator for detecting opticallyevoked action potentials (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ohkura, T. Sasaki. C. Kobayashi, Y. Ikegaya, J. Nakai
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0039933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically encoded green fluorescent Ca2+ indicators with improved detectability for neuronal Ca2+ signals (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ohkura, T. Sasaki. J. Sadakari, K. Gengyo-Ando, Y. Kagawa-Nagamura, C. Kobayashi, Y. Ikegaya, J. Nakai
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 12 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0051286
  • 査読あり
• [学会発表] Development and application of G-CaMP-type genetically encoded Ca2+ indicators (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohkura M, Nakai J
  • 学会等名: 2012 Fall Janelia Conference "Fluorescent Proteins and Biological Sensors III
  • 発表場所: Ashburn USA
• [学会発表] Dynamic neuromuscular regulation in freely crawling C. elegans: multicellular Ca2+ imaging using GCaMPs (2012)
  • 著者名/発表者名: Gengyo-Ando K, Usami A, Kagawa-Nagamura Y,Ohkura M, Ikegaya Y, Matsuki N, Nakai J
  • 学会等名: 第35回神経科学学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
• [学会発表] Development and application of G-CaMP-type genetically encoded Ca2+ indicators. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohkura M, Nakai J
  • 学会等名: 2012 Fall Janelia Conference “Fluorescent Proteins and Biological Sensors III.”
  • 発表場所: Ashburn USA
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic neuromuscular regulation in freely crawling C. elegans: multicellular Ca2+ imaging using G-CaMPs. (2012)
  • 著者名/発表者名: Gengyo-Ando K, Usami A, Kagawa-Nagamura Y, Ohkura M, Ikegaya Y, Matsuki N, Nakai J
  • 学会等名: 第35回神経科学学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 招待講演
• [備考] 埼玉大学脳科学融合研究センター
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp/
• [備考] 報道関連情報(1)Kawabata I, Kashiwagi I, Obashi K, Ohkura M, Nakai J, Wynshaw-Boris A, Yanagawa Y and Okabe S:Moving synapses on developing neurons. Nature 姉妹誌注目のハイライト、2012 年3月7日.
• [備考] (2)日経産業新聞: Muto A, Ohkura M et al, CurrentBiology 23, 1-5, 2013の論文に関 る記事が掲載された。内容:脳活動生きたまま観察.報道年月日:H25.2.13
• [備考] Muto A, Ohkura M et al, Current Biology 23,1-5, 2013 の論文が国内外のインターネット サイト(以下)に大きく取り上げられた。
• [備考] (1)ロイター
  • URL: http://www.reuters.com/news/video-videoChannel=6
• [備考] (2)サイエンスマガジン
  • URL: http://news.sciencemag.org/sciencenow/2013/01/whats-your-fish-thinking.html
• [備考] (3)サイエンティフィックアメリカン
  • URL: https://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=scientists-watch-a-fish-think
• [備考] (4)ナショナルジオグラフィック
  • URL: http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/01/31/fish-watches-food-scientists-watch-fishs-thoughts/
• [備考] (5)ワイアード
  • URL: http://www.wired.com/wiredscience/2013/02/fish-neuron-video/
• [備考] (6)ニューサイエンティスト
  • URL: http://www.newscientist.com/article/dn23123-fluorescent-protein-lets-us-read-a-fishs-thoughts.html
• [備考] (7)ネイキッドサイエンティスト
  • URL: http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/news-archive/news/1000067/
• [備考] (8)ロサンゼルスタイムズ
  • URL: http://www.latimes.com/news/science/sciencenow/la-sci-sn-fish-thought-brain-swim-zebrafish-20130131,0,5543599.story
• [備考] (9)マイナビニュース
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2013/02/01/182/
• [備考] (10)カラパイア
  • URL: http://karapaia.livedoor.biz/archives/52116852.html
• [備考] (11)GIZMOND世界初!脳の電気的な動きをリアルタイムで可視化
  • URL: http://www.gizmodo.jp/2013/02/post_11642.html
• [備考] (12)コモンポスト
  • URL: http://commonpost.info/?tag=%E3%82%BC%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%95%E3%82%A3%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5
• [備考] (13)アメーバニュース
  • URL: http://news.ameba.jp/20130214-547/
• [備考] (3)大倉正道:蛍光分子センサーの開発と神経回路研究への応用.日本経団連埼玉埼経協ニュース371,18-18,(2012).
• [備考] 埼玉大学脳科学融合研究センター
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp/