Novel wide-field and deep optical imaging of neural circuits in mouse brain utilizing fluoropolymer nanosheet

利用含氟聚合物纳米片对小鼠大脑神经回路进行新型宽视场和深度光学成像

• 批准号: 21J14773
• 负责人: 高橋 泰伽
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences (2022)The Graduate University for Advanced Studies (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14773/
• 关键词: In vivo ２光子顕微鏡法; ナノシート; ナノマテリアル; オープンスカル法; 脳神経科学; 二光子顕微鏡; In vivo イメージング

脳の作動原理や精神疾患の機序を解明する上では、細胞一つの活動だけではなく、ネットワーク全体の同期的な活動を計測する必要がある。しかし、マウス生体脳内の単一神経細胞の観察に用いられるin vivo二光子顕微鏡法は、脳表層の狭い領域を高精細に光イメージングするには適しているが、脳深部かつ広範囲での観察は困難であった。この原因の一つは、マウス生体脳の神経細胞を高解像度で観察するにあたって使用される、頭蓋骨の一部を除去してカバーガラスで置換して観察窓を作成する手術（オープンスカル法）にあった。本研究では、新規光学素材とナノ材料の高分子超薄膜 (ナノシート)を併用したオープンスカル法の改良を実施し、昨年度までに覚醒マウス観察時の視野ブレと長期観察を実現する新規手法の骨子を確立した。本年度は、ナノシートと併用する新規光学素材の実用性の検証として、新規手法を用いて作成した観察窓の生体組織への影響を免疫染色法を用いて評価した。その結果、ナノシートを用いることで炎症の度合いが低いことを確認した。また、より広視野での観察の実現に向けて大脳皮質以外の領域に新規手法を用いることにも成功した。一方、深部イメ―ジングへの応用として、光学収差を低減する技術と併用することにより、脳深部領域における観察像をより高いSignal-Background 比で取得することに成功した。これらの成果については、現在原著論文を投稿中である。

脳 の actuation principle や mental disorders の machine sequence を interpret す る on で は, cell a つ の activity だ け で は な く, ネ ッ ト ワ ー ク all の な activities during the same period を measuring す る necessary が あ る. し か し, マ ウ ス within the raw body 脳 の 単 a god 経 cells の 観 examine に with い ら れ る in vivo two photon 顕 は, 脳 micro mirror surface の narrow い domain を high fine に light イ メ ー ジ ン グ す る に は optimum し て い る が, deep 脳 か つ hiroo van 囲 で の 観 examine は difficult で あ っ た. こ の reason の つ は, マ ウ ス raw body 脳 の god 経 cells を high resolution で す was 観 る に あ た っ て use さ れ る, skull の a を remove し て カ バ ー ガ ラ ス で replacement し て 観 examine 窓 を made す る surgery (オ ー プ ン ス カ ル method) に あ っ た. This study で は, new rules on optical material と ナ ノ の polymer material ultrathin membrane (ナ ノ シ ー ト) を and し た オ ー プ ン ス カ ル method modified を の be し, yesterday's annual ま で に 覚 wake マ ウ ス 観 when he の vision ブ レ と long-term 観 examine を be presently す る new rules gimmick の frame を establish し た. This year は, ナ ノ シ ー ト と and す る new rules の optical material be use sex の 検 card と し て, new rules gimmick を い て made し た 観 examine 窓 の living body tissue へ の を を immune staining method with い て review 価 し た. Youdaoplaceholder0 <s:1> results, ナノシ トを トを トを is confirmed by the degree of inflammation of the <s:1> る とで とで とで とで combined with a <s:1> が low <s:1> とを とを. Vision ま た, よ り hiroo で の 観 examine の be am に to け て の fields other than big 脳 cortex に new rules gimmick を with い る こ と に も successful し た. Side, deep イ メ - ジ ン グ へ の 応 with と し て, poor optical 収 を low cut す と る technology with す る こ と に よ り, deep 脳 に お け る 観 was like を よ り い high Signal - Background than で す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0 れら れら the achievements are に に て て て て and are now in the process of submitting the original paper を である.

项目成果

3D imaging techniques

3D 成像技术

• DOI: 10.2745/dds.37.444
• 发表时间: 2022
• 期刊: Drug Delivery System
• 作者: Fumoto Shintaro;Takahashi Taiga
• 通讯作者: Takahashi Taiga

Advanced observation of brain and nerve cells using two-photon microscopy with novel techniques

• DOI: 10.1093/jmicro/dfac047
• 发表时间: 2022-09-21
• 期刊: MICROSCOPY
• 影响因子: 1.8
• 作者: Ishii, Hirokazu;Takahashi, Taiga;Nemoto, Tomomi
• 通讯作者: Nemoto, Tomomi

高分子超薄膜を活用したマウス脳の長期的な広視野in vivo二光子イメージング

使用超薄聚合物薄膜对小鼠大脑进行长期宽视场体内双光子成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋泰伽;張宏;揚妻正和;鍋倉淳一;大友康平;岡村陽介;根本知己
• 通讯作者: 根本知己

In vivo cortex-wide imaging of living mouse brain utilizing novel fluoropolymer nanosheet

利用新型含氟聚合物纳米片对活体小鼠大脑进行体内皮质全成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakamura Tomoya;Otsuka Kento;Hu Shuaifeng;Hashimoto Ruito;Morishita Taro;Handa Taketo;Yamada Takumi;Truong Minh Anh;Murdey Richard;Kanemitsu Yoshihiko;Wakamiya Atsushi;Taiga Takahashi
• 通讯作者: Taiga Takahashi

高分子超薄膜を用いたマウス脳深部の広視野in vivo二光子イメージング

使用超薄聚合物薄膜对小鼠大脑深处进行广域活体双光子成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 各務 響;雨宮 智宏;岡田 祥;王 雅慧;西山 伸彦;胡 暁;高橋泰伽 張宏 川上良介 鎗野目健二 揚妻正和 鍋倉淳一 大友康平 岡村陽介 根本知己
• 通讯作者: 高橋泰伽 張宏 川上良介 鎗野目健二 揚妻正和 鍋倉淳一 大友康平 岡村陽介 根本知己