Ultrahigh-resolution imaging of brain neural activity and blood flow for the study of brain function

脑神经活动和血流的超高分辨率成像用于脑功能研究

• 批准号: 20K15186
• 负责人: LIM YIHENG
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15186/
• 关键词: 光干渉断層画像法; イメージング; ゼブラフィッシュ; 脳; 脳血流; 生体計測; 超高分解能; 脳機能イメージング; 蛍光顕微鏡; 血流; 神経活動

本研究の目的は、神経伝達や情報処理における脳血流の役割を明らかにするため、新規の脳神経活動・血流イメージング法を開発し、生きたままのゼブラフィッシュの脳を対象に、細胞レベルでの神経活動と微小血管血流との関係を明らかにする。2020年度の研究では、ゼブラフィッシュの脳の組織構造と微小血管の血流を鮮明に３次元画像化するために、中心波長が850 nmで波長帯域が165 nmの広帯域SLD光源を用いて、2.8 μmの分解能を有する超高分解能OCTを新規に設計した。脳深部に届く微弱光を検出するために、OCTの分光器の光センサーに広い波長帯域にわたって効率的に集光するレンズの光学系を光学設計の解析で最適化した。配分額に収まるように分光器を設計したため、設計とOCT部品の調達が研究計画より遅れて完成した。こうして超高分解能OCTの構築とゼブラフィッシュの実験が次年度にずれ込んだ。しかしながら、研究代表者が2021年6月に退職したため研究を中断した。本研究は研究代表者が新しく所属する研究機関で続行する予定である。計画では、野生型ゼブラフィッシュを用いて脳の組織構造と血流を計測する。細胞レベルでの神経活動と血流の同時計測を実現するために、蛍光フィルターを使って、開発したOCTを既存の蛍光共焦点顕微鏡に組み込んで脳神経活動・血流イメージングを新規に構築する。そして、遺伝子改変ゼブラフィッシュを使って視覚刺激の実験を行う。脳神経活動・血流イメージングでゼブラフィッシュの脳を観測して脳血流と神経活動の関係を明らかにする。

这项研究的目的是开发一种新型的颅神经活性和血流成像的方法，以阐明脑血流在神经传递和信息处理中的作用，并阐明细胞水平上神经活性与活Zebrafish脑中的微血管血流之间的关系。在2020年的研究中，分辨率为2.8μm的超高分辨率OCT使用宽带SLD光源新设计，中心波长为850 nm，波长为165 nm，以清楚地表现出三维图像Zebrafish and Blood of Microsascustular Fansels的大脑的组织结构。为了检测到大脑深处的微弱光线，使用光学设计分析优化了OCT光谱仪的光传感器上的宽波长，从而有效地收集了镜头的光学系统。光谱仪的设计旨在适合分配量，因此OCT零件的设计和采购比研究计划晚完成。因此，超高分辨率OCT和斑马鱼实验的构建转移到了明年。但是，研究人员在2021年6月退休时停止工作。这项研究将继续在研究人员新隶属的研究所继续工作。该计划使用野生型斑马鱼来测量脑组织结构和血流。为了同时测量细胞水平的神经活动和血流，我们使用荧光过滤器将开发的OCT纳入现有的荧光共聚焦显微镜中，以构建新构建颅神经活性和血流成像。然后，使用转基因斑马鱼进行视觉刺激实验。斑马鱼的大脑通过颅神经活性和血流成像观察到，以阐明脑血流与神经活动之间的关系。