自動追跡ロボット技術と超高速三次元イメージング技術の統合による脳動作原理の解明

融合自动跟踪机器人技术与超高速三维成像技术阐明大脑​​运作原理

• 批准号: 22KK0100
• 负责人: 木村 幸太郎
• 金额: $ 12.81万
• 依托单位: Nagoya City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0100/
• 关键词: イメージング; カルシウムイメージング; 高速三次元イメージング; 自動追跡; 線虫C. エレガンス

脳研究は現代生命科学における一大重要分野であるが、脳の動作原理の詳細は不明な点が多い。本研究では、米国コロンビア大学・Hillman教授らが開発した超高速三次元イメージング顕微鏡（SCAPEシステム）と、研究代表者・木村の自動追跡型ロボット顕微鏡を統合し、脳全体の神経細胞活動と行動を網羅的かつ自動的に計測する自動追跡型超高速三次元イメージングロボット顕微鏡を開発する。これにより、脳機能に重要な活動の伝達（活動カスケード）の全体像を解明することが可能になる。本研究で確立した手法をさらに発展させることで、カルシウムイメージング・高密度神経プローブ・機能的MRIなどによって高等動物やヒトの脳から得られた大規模神経活動データから重要な神経活動伝達経路を正確に推定する技術の開発にも貢献できる。当該年度は以下を行った。R4年3月に米国コロンビア大学Hillman研を訪問し、複数のSCAPE実機の見学を行った。また、未発表のSCAPEの詳細なパーツリストと組み立てプロトコルを入手した。また、SCAPE以外の先端的光学システムによる生体深部高速イメージング技術の検討も進めた。さらに、統合システムから得られるデータ処理の準備として、既に公開されているまたは我々自身が得た全脳神経活動データから重要な活動を抽出し、神経回路構造と対応させる解析手法の検討を進めた。具体的には、古典的な主成分分析や相関に基づいた階層的クラスタリングに加えて、先端的なニューラルネットワークによる解析も開始した。

The 脳 study of 脳 in modern life science における is a major field of division. There are many detailed <s:1> unclear な points が in terms of the principle of motion of であるが and 脳. This study で は, m コ ロ ン ビ ア university, professor hilleman ら が open 発 し た ultra-high-speed three-d イ メ ー ジ ン グ 顕 micro mirror (SCAPE シ ス テ ム) と representatives, research, kimura の type automatic tracing ロ ボ ッ ト 顕 micromirror を integration し 脳 all の 経 god, cell activity と action を snare か つ に automatically measuring す る type automatic tracing ultra-high speed Three-dimensional メ メ ジ ジ グロボット顕 グロボット顕 グロボット顕 micromirror を development する. こ れ に よ り, 脳 functional に important な の 伝 da (activity カ ス ケ ー ド) の all like を interpret す る こ と が may に な る. で this study establish し た gimmick を さ ら に 発 exhibition さ せ る こ と で, カ ル シ ウ ム イ メ ー ジ ン グ, high-density god 経 プ ロ ー ブ, functional MRI な ど に よ っ て higher animals や ヒ ト の 脳 か ら have ら れ massive た god 経 campaign デ ー タ か ら important な 伝 経 activity of god 経 を に presumed right す る technology の open 発 に も contribution で き る. When the year った is below を lines った. In March of R4, に visited the Hillman Graduate school at コロ ビア ビア university in the United States を and conducted a を visit to った. Also, there was a <s:1> SCAPE on-site <s:1> visit to the を institute った. Youdaoplaceholder0, unreleased また SCAPE <e:1> details なパ また リストと リストと group み independent てプロトコ を を purchase た た. In addition to また and SCAPE, the optical システムによる deep body high-speed technology at the <s:1> front end is discussed in めた 検. さ ら に, integrative シ ス テ ム か ら have ら れ る デ ー タ 処 Richard の prepare と し て, both に public さ れ て い る ま た は 々 I own が た 脳 all god 経 activity デ ー タ か ら important を drew し な activity, god 経 loop structure と 応 seaborne さ せ る parsing technique の beg を 検 into め た. Specific に は や, classical な pca phase masato に base づ い た class ク ラ ス タ リ ン グ に plus え て, apex な ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク に よ る parsing も began し た.

项目成果

コロンビア大学(米国)

哥伦比亚大学（美国）

Neural mechanism of experience-dependent sensory gain control in C. elegans

• DOI: 10.1016/j.neures.2023.01.006
• 发表时间: 2023-05-03
• 期刊: NEUROSCIENCE RESEARCH
• 影响因子: 2.9
• 作者: Ikejiri，Yosuke;Tanimoto，Yuki;Kimura，Koutarou D.
• 通讯作者: Kimura，Koutarou D.

Optical Control of Cell Signaling with Red/Far-Red Light-Responsive Optogenetic Tools in Caenorhabditis elegans

• DOI: 10.1021/acssynbio.2c00461
• 发表时间: 2023-02-20
• 期刊: ACS SYNTHETIC BIOLOGY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Oda，Shigekazu;Sato-Ebine，Emi;Aoki，Kazuhiro
• 通讯作者: Aoki，Kazuhiro

Multidimensional intravital imaging based on novel multi-photon microscopic technologies

基于新型多光子显微技术的多维活体成像

• 发表时间: 2023
• 作者: Otomo Kohei;Ishii Hirokazu;Nemoto Tomomi;Kohei Otomo
• 通讯作者: Kohei Otomo

生体内3D構造の縦断可視化に向けた蛍光顕微技術開発

开发体内 3D 结构纵向可视化荧光显微镜技术

• 发表时间: 2023
• 作者: 大友康平