Development of new non-invasive brain neural circuit imaging: analysis of Fast Intrinsic Optical Signal (FIOS)

新型非侵入性脑神经回路成像的开发：快速本征光信号（FIOS）分析

基本信息

批准号：
21K15247
负责人：
冨永洋子
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokushima Bunri University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脳の高次機能・病態の理解には神経回路全体としての動作の解明が必須である。研究代表者は、これまで膜電位感受性色素(VSD)を用いた神経回路活動ダイナミクスの可視化法に携わってきた。蓄積した光計測手法のノウハウを生かし、新たな高速で膜電位応答に近い内因性シグナル(Fast Intrinsic Optical Signal; FIOS)を見出した。本研究ではこのFIOSを用いて新規の非侵襲的な脳神経活動の計測・解析手法を構築することを目的として研究を進めてきた。VSDのような化学物質による負荷のない、非侵襲の光計測法を開発することで、光学計測の適用範囲を広げ治療薬の開発などの道をひろげたい。現在までに、特に実績のある齧歯類の海馬脳スライスを用いたVSD実験データを利用してデータ解析・評価方法を検討し、解析用プログラムの開発を重ね、病態モデルマウス、抗てんかん薬や環境ホルモン等に曝露した脳スライスなどを用いた計測において、コントロールマウスと比較して神経回路内のどの部分にどのような変化がおきているのか、評価を行ってきた。本研究成果については、国内学会(Neuro2022他計8件)、国際学会(Neuroscience 2022他計3件)で発表をおこない、論文として「Stable wide-field voltage imaging for observing neuronal plasticity at the neuronal network level. Biophysics and Physicobiology. (2023)」他、計３本を発表した。2023年度も第46回日本神経科学大会での発表を予定しており、引き続きVSDと同様の計測をFIOSで行なってデータを積み重ね、VSD負荷のないFIOS光計測で神経回路全体の計測・解析・評価を行い、治療薬の開発などに寄与していく。

要了解大脑的高阶功能和病理，必须了解整个神经回路的操作。主要研究者使用膜电位敏感染料（VSD）参与了可视化神经回路活性动力学的参与。利用光学测量技术的累积专有技术，我们发现了一个新的快速内源信号（FIO），该信号（FIOS）接近膜电位响应。进行了这项研究，目的是使用该FIO构建一种新型的非侵入性方法来测量和分析颅神经活性。通过开发不需要化学物质（例如VSD）压力的非侵入性光学测量方法，我们希望扩大光学测量应用的范围，并扩大发展治疗药物的途径。迄今为止，我们已经使用VSD实验数据使用啮齿动物海马脑切片研究了数据分析和评估方法，这些脑切片已得到证明，并继续制定分析程序，并评估了神经回路的哪些部分与对照小鼠相比的发生变化与对照小鼠相比，在使用脑部切片中测量的对照小鼠进行对照小鼠的测量，该脑切片呈现为病理模型，包括病态模型，包括抗抑制性药物，环境蛋白质，等等。 Neuro2022）和其他三个项目，包括神经科学2022，以及其他三个项目，包括总计）和其他三篇文章，总共以三种文章为例，包括“稳定的宽场电压成像，以观察神经元网络水平的神经元可塑性。生物生物生物学和物理生物学。（20233）。”该公司计划在2023年的第46届日本神经科学会议上介绍其演示文稿，并将继续使用FIOS进行与VSD进行相同的测量，并使用FIOS积累数据，并使用FIOS光学测量值，而无需VSD负载进行测量，分析和评估整个神经电路，从而有助于治疗药物和其他因素的发展。