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露出した動物の脳表面から神経活動に伴う反射光の変化として神経活動を捉える方法がある。この方法で得られるのは2次元パターンであるが、本研究ではそれをさらに発展させ、脳表面から2mmの深さまで神経活動を3次元的に捉える手法としてオプティカルコヒーレンストモグラフィー法(OCT)を開発した。これまでに、神経活動により散乱光強度が変化することが知られている。その起源として、グリア細胞が膨らむ、血流変化に伴う血球の集散の変化、血液量変化に伴う毛細血管の直径の変化などいくつかの要因が考えられている。本研究ではOCTを用いて神経活動に伴う散乱光の振幅変化を深さで分解することを初めて試み成功した。実験では、露出したネコの脳を用いて高速で測定を行った。視覚刺激として、いくつかの方向を持つ縞模様を用いた。視覚領域は層状構造をとり、ある特定の層の神経細胞が特定の縞方向に反応することが知られている。そこで、同じ刺激を用いてOCTによる測定を行った。刺激があるときとないときの差分OCT信号を求めた。差分OCT信号は縞の向きによって異なることがわかった。これは非常に小さい体積から活動に比例する信号が検出可能であることを示している。この結果は国内外を通じて始めて得られた成果である。本方法の深さ分解能は30ミクロンであり、fMRIなどの方法に比べて1桁高いため、注目されており、将来の発展が期待されている。
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