2019 年度研究成果報告書

内視鏡を用いた脳深部の新規3次元イメージング法

研究課題

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研究課題/領域番号	17K19436
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
研究分野	神経科学およびその関連分野
研究機関	関西医科大学
研究代表者	林勇一郎関西医科大学, 医学部, 博士研究員 (90378737)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	蛍光イメージング / カルシウムイメージング / 内視鏡
研究成果の概要	小動物の頭部に蛍光顕微鏡を装着してカルシウムイメージングにより神経活動を測定する方法は今日広く用いられるようになった。神経細胞は脳内で3次元的に分布していることを考慮すると、３次元イメージングにより記録細胞数の増大、異なる層に位置する細胞の同時記録などが実現できる。本研究では、可変焦点レンズを用いて焦点面を高速に移動させ3次元画像を得る超小型顕微鏡を開発した。主要な部品はUCLA miniscopeと市販の光学部品を用い、本体は3Dプリンタにより制作した。試作顕微鏡の全重量は４ｇ弱であり、自由行動するマウスの脳内1200×800×400マイクロメートルの領域を5Hzでイメージングできた。
自由記述の分野	神経生理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	脳の機能を調べるためには、脳を構成する神経細胞の活動測定が欠かせない。近年、神経活動を画像として計測する方法が急速に発展し、数百から数万におよぶ神経細胞の活動の同時計測が可能になりつつある。だが脳組織は透明度が低いため、脳の外部からでは脳表から数百マイクロメートル程度までしか観察できない。そこで脳深部の計測では脳に内視鏡を挿入してイメージングが行われる。しかし組織への侵襲性の観点から内視鏡の直径には制限があり、概ね0.5ｍｍ程度に制限される。そのため観察できる細胞数は数十個程度と少ない。本研究では、内視鏡の小さな視野から最大限の神経細胞を観察するために3次元的にイメージングする方法を開発した。