マイクロCTを用いた神経回路形態の解析法を開発する

开发一种使用显微 CT 分析神经回路形态的方法

基本信息

批准号：
22K19403
负责人：
古田貴寛
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本課題は、脳組織に電子顕微鏡実験のための処理を施したものを研究サンプルとして、マイクロCTで撮像／解析することを主軸とした実験である。初年度は、マイクロCTデータを解析するシステムを整えることと、サンプル処理プロトコルの検討を行なった。導入した画像解析ソフトウェアに三次元データをインポートし解析する処理フローを構築できた。この研究では大量の画像データを処理／解析せねばならないため、計算機は高速演算能力が必要であるが、最近ではパーソナルコンピュータの能力が高まっているため、まずはパーソナルコンピュータを利用して解析システムを構成した。この時、メモリサイズを128GBにすることで、支障なく大データの解析が可能となった。また、PCのスペックとしてはCPUの計算速度よりも、GPUの能力が全体の処理速度に大きく影響することがわかった。一方、組織サンプルをマイクロCT解析に供するための処理方法を最適化している。2%のGlutaraldehydeを含むformaldehyde固定液を用いて灌流固定した脳組織を用いて、透過型電子顕微鏡の組織処理法をベースに、マイクロCT解析に適した組織処理補を検討した。通常のosmium 染色（膜固定）だけでなく、ウランや鉛を用いた処理により、よりコントラストが上がることが分かったため、これらの処理についてさらに検討を進めている。また、脳組織内で観察対象のニューロンを標識する方法についても検討を行なっており、最も確実性の高いBiotinylated dextran amine(BDA)を活用した標識法から実施している。少量の高濃度BDA溶液を脳に注入する実験を行い、ニューロンを標識することは可能であるが、多くの標識されたニューロンが密集した状態が形成されるとその後の解析が困難となる要因ともなるため、さらに方法を検討しているところである。

该项目的主要重点是使用微型 CT 作为经过电子显微镜实验处理的研究样本对脑组织进行成像和分析。第一年，我们建立了一个系统来分析显微 CT 数据并检查样本处理协议。我们能够构建一个处理流程，用于将 3D 数据导入并分析到已安装的图像分析软件中。在这项研究中，需要对大量的图像数据进行处理和分析，因此计算机需要具有高速的计算能力。但是，随着最近个人计算机的能力不断增强，我们将首先使用个人计算机来配置分析系统电脑做到了。此时，通过将内存大小增加到128GB，可以毫无问题地分析大量数据。另外，关于PC规格，我们发现GPU的能力对整体处理速度的影响比CPU的计算速度更大。同时，我们正在优化组织样本进行显微CT分析的处理方法。采用含2%戊二醛的甲醛固定液对脑组织进行灌注固定，在透射电子显微镜组织处理方法的基础上，研究了一种适合显微CT分析的组织处理方法。除了通常的锇染色（膜固定）之外，我们发现使用铀和铅的处理可以进一步提高对比度，因此我们目前正在进一步研究这些处理。我们还在研究标记脑组织内要观察的神经元的方法，首先是利用生物素化葡聚糖胺（BDA）的标记方法，这是最可靠的方法。虽然可以通过向大脑中注入少量高浓度BDA溶液来标记神经元，但如果许多标记的神经元挤在一起，这会使后续分析变得困难，因此我们目前正在考虑。进一步的方法。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ラット洞毛ヒゲにおけるルフィニ様終末の機能形態学的解析

大鼠窦须中鲁菲尼样末端的功能形态分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
榎原智美;小池太郎;竹中綾;村本大河;北田容章;江口麻美;前田光代;片岡洋祐;廣瀬眞;古田貴寛
通讯作者：
古田貴寛

A Tissue Clearing Method for Neuronal Imaging from Mesoscopic to Microscopic Scales

一种从介观到微观尺度的神经元成像的组织清除方法

DOI：
10.3791/63941
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamauchi Kenta;Okamoto Shinichiro;Takahashi Megumu;Koike Masato;Furuta Takahiro;Hioki Hiroyuki
通讯作者：
Hioki Hiroyuki

Protocol for multi-scale light microscopy/electron microscopy neuronal imaging in mouse brain tissue

小鼠脑组织多尺度光学显微镜/电子显微镜神经元成像方案

DOI：
10.1016/j.xpro.2022.101508
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamauchi Kenta;Furuta Takahiro;Okamoto Shinichiro;Takahashi Megumu;Koike Masato;Hioki Hiroyuki
通讯作者：
Hioki Hiroyuki

Fluorochromized tyramide-glucose oxidase as a multiplex fluorescent tyramide signal amplification system for histochemical analysis.

荧光染色酪酰胺-葡萄糖氧化酶作为用于组织化学分析的多重荧光酪酰胺信号放大系统。

DOI：
10.1038/s41598-022-19085-9
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamauchi K; Okamoto S; Ishida Y; Konno K; Hoshino K; Furuta T; Takahashi M; Koike M; Isa K; Watanabe M; Isa T; Hioki H.
通讯作者：
Hioki H.

The Cerebellar Cortex Receives Orofacial Proprioceptive Signals from the Supratrigeminal Nucleus via the Mossy Fiber Pathway in Rats

大鼠小脑皮层通过苔藓纤维通路接收来自三叉神经上核的口面本体感觉信号

DOI：
10.1007/s12311-022-01434-z
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsutsumi Yumi;Sato Fumihiko;Furuta Takahiro;Uchino Katsuro;Moritani Masayuki;Bae Yong Chul;Kato Takafumi;Tachibana Yoshihisa;Yoshida Atsushi
通讯作者：
Yoshida Atsushi