マルチスケール神経配置操作による神経回路網環境応答特性制御

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本年度は、これまでに確立した手法により、細胞培養基質へ細胞接着性物質を化学修飾にて吸着させることで、細胞培養エリアと細胞非接着エリアを区分する手法を検討してきた。その結果、細胞外電位記録電極へ格子状に神経細胞を配置し、自発性活動電位を計測することに成功した。また、シリコンゴムをフェムト秒レーザー照射によって微細加工し、これを培養基質に貼り付けることで物理的な区画を設置し、この中で神経突起の伸張方向を制御するパターン化手法を確立した。このようにしてパターン化された神経ネットワークの構造に依存して、自発活動パターンが大きく変化し、神経細胞の配置手法によって電気活動特性を制御する技術を確立した。これまでの知見を総合して、細胞接着パターン形成により、神経突起伸張方向が変化し、これによって構築される神経回路網のグラフ構造が変化したことが示唆された。シリコンゴムの物理的障壁によるパターン配置により、神経回路網の活動パターンは強制的に一方向に揃えられたが、細胞接着物質パターン化手法によると、変化は大きくはなかった。神経回路網の自己組織化的形成を緩やかに制御することで、神経回路網の活動パターンは変化するが、細胞の本来持っている自律動作性により、ある程度類似のパターンを生成する可能性がある。これらの成果を英文論文誌4報、和文誌1報に報告した。