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Super-resolution visualization analysis of neural circuit function utilizing nonlinear optical laser technology

利用非线性光学激光技术对神经回路功能进行超分辨率可视化分析

基本信息

批准号：
20H00523
负责人：
根本知己
金额：
$ 29.04万
依托单位：
Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00523/
关键词：
バイオイメージング生物物理学神経科学非線形光学

项目摘要

本研究課題は基盤研究（S)の採択に伴い重複の規定のため自動的に廃止となった。本研究課題では、研究代表者が世界的に牽引し、生体脳・神経系の機能計測に用いられるin vivo2光子励起顕微鏡法を基盤とし、さらに、レーザービームの位相・強度の制御、補償光学などの新規光学技術や新規光プローブ分子技術を活用し、生体組織深部で非侵襲的な生体分子の検出や細胞の微細形態の観察を実現する世界初の光イメージングを実現することを目指し研究を開始した。さらに、この革新的な顕微鏡を用いて、マウス生体脳の深部において「ありのまま」の状態で、同期的な神経細胞の集団活動や神経伝達物質の開口放出を高精度で可視化し解析することを目指していた。その研究目的は、生体応用が可能な独自の生体用超解像顕微鏡法を展開させ、生体中のありのままの状態で神経活動やそれに関わる生体分子のダイナミクスを可視化し、定量的な解析を可能とすることにあった。これにより機能性疾患の診断・治療の開発への扉を開き、国民の健康と福祉に寄与せんとすることを企画した。本研究課題は、最先端の非線形光学を十全に活用することで、研究代表者が長年牽引してきた生体脳のin vivo イメージング・光操作を高度化し、上述の課題への解決を拓かんとするものであった。その問題の抜本的な解決のために提案する斬新な顕微鏡法により得られた多元的な神経細胞の応答や同期的な集団活動の変化の解析から、脳内の情報伝達の本質を理解していくことを目指し、研究を開始していた。

This research topic is based on the basic disk research (S). This research topic is about the application of in vivo2-photon excitation microscopy in the measurement of the function of biological and neurological systems in the world, the control and compensation of phase and intensity in optics, the new optical technology and the new molecular technology The discovery of non-invasive biological molecules in deep tissues and the observation of fine morphology of cells are the first in the world. This innovative micro-mirror enables high-precision visualization and analysis of the deep state of the organism, the collective activity of the neurons and the open release of the substances in the brain. The aim of this study is to develop a new method for the quantitative analysis of biological molecules by means of ultra-resolution microscopy. The diagnosis and treatment of functional disorders are open to the public, and the health and well-being of the people are planned. This research topic aims at the full utilization of the most advanced nonlinear optics, and the research representatives have been leading the way for many years in vivo optical manipulation, and the solutions to the above problems have been developed. The solution of this problem is proposed by a new microscopical method, which can be used to analyze the multi-dimensional response of neurons and the simultaneous activities of clusters, and to understand the nature of information transmission in the system.