マイクロCTを用いた神経回路形態の解析法を開発する

开发一种使用显微 CT 分析神经回路形态的方法

• 批准号: 22K19403
• 负责人: 古田 貴寛
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19403/
• 关键词: マイクロCT; 脳組織; 形態解析; ニューロン; FIB-SEM; 非破壊撮像; 高分解能; 三次元構造データ

本課題は、脳組織に電子顕微鏡実験のための処理を施したものを研究サンプルとして、マイクロCTで撮像／解析することを主軸とした実験である。初年度は、マイクロCTデータを解析するシステムを整えることと、サンプル処理プロトコルの検討を行なった。導入した画像解析ソフトウェアに三次元データをインポートし解析する処理フローを構築できた。この研究では大量の画像データを処理／解析せねばならないため、計算機は高速演算能力が必要であるが、最近ではパーソナルコンピュータの能力が高まっているため、まずはパーソナルコンピュータを利用して解析システムを構成した。この時、メモリサイズを128GBにすることで、支障なく大データの解析が可能となった。また、PCのスペックとしてはCPUの計算速度よりも、GPUの能力が全体の処理速度に大きく影響することがわかった。一方、組織サンプルをマイクロCT解析に供するための処理方法を最適化している。2%のGlutaraldehydeを含むformaldehyde固定液を用いて灌流固定した脳組織を用いて、透過型電子顕微鏡の組織処理法をベースに、マイクロCT解析に適した組織処理補を検討した。通常のosmium 染色（膜固定）だけでなく、ウランや鉛を用いた処理により、よりコントラストが上がることが分かったため、これらの処理についてさらに検討を進めている。また、脳組織内で観察対象のニューロンを標識する方法についても検討を行なっており、最も確実性の高いBiotinylated dextran amine(BDA)を活用した標識法から実施している。少量の高濃度BDA溶液を脳に注入する実験を行い、ニューロンを標識することは可能であるが、多くの標識されたニューロンが密集した状態が形成されるとその後の解析が困難となる要因ともなるため、さらに方法を検討しているところである。

This subject aims to organize the processing of electronic micromirrors and to study the imaging/analysis of micromirrors. In the first year, the number of cases was reduced to 100. The image analysis software is used to construct the three-dimensional image analysis software. This research is based on the need to process/analyze a large amount of image data, the need for high-speed computing capabilities of computers, the recent improvement in the capabilities of a well-equipped computer, and the use of a well-equipped computer to form an analytical system. This time, it is possible to analyze the data of 128GB. The PC's computing speed and GPU's ability greatly affect the overall processing speed. A method of optimizing the processing of CT analysis 2% Glutaraldehyde and formaldehyde fixative solution were used for perfusion fixation and tissue processing by transmission electron microscopy. Usually osmium staining (membrane fixation) is divided into two parts: treatment, treatment and treatment. The method of identifying the target in the tissue is discussed in detail, and the most accurate method of identifying the target is Biotinylated dextran amine(BDA). A small amount of BDA solution was injected into the solution, and the solution was identified.

项目成果

ラット洞毛ヒゲにおけるルフィニ様終末の機能形態学的解析

大鼠窦须中鲁菲尼样末端的功能形态分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 榎原智美;小池太郎;竹中 綾;村本大河;北田容章;江口麻美;前田光代;片岡洋祐;廣瀬眞;古田貴寛
• 通讯作者: 古田貴寛

The Cerebellar Cortex Receives Orofacial Proprioceptive Signals from the Supratrigeminal Nucleus via the Mossy Fiber Pathway in Rats

大鼠小脑皮层通过苔藓纤维通路接收来自三叉神经上核的口面本体感觉信号

• DOI: 10.1007/s12311-022-01434-z
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Cerebellum
• 作者: Tsutsumi Yumi;Sato Fumihiko;Furuta Takahiro;Uchino Katsuro;Moritani Masayuki;Bae Yong Chul;Kato Takafumi;Tachibana Yoshihisa;Yoshida Atsushi
• 通讯作者: Yoshida Atsushi

A Tissue Clearing Method for Neuronal Imaging from Mesoscopic to Microscopic Scales

一种从介观到微观尺度的神经元成像的组织清除方法

• DOI: 10.3791/63941
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Visualized Experiments
• 作者: Yamauchi Kenta;Okamoto Shinichiro;Takahashi Megumu;Koike Masato;Furuta Takahiro;Hioki Hiroyuki
• 通讯作者: Hioki Hiroyuki

Fluorochromized tyramide-glucose oxidase as a multiplex fluorescent tyramide signal amplification system for histochemical analysis.

• DOI: 10.1038/s41598-022-19085-9
• 发表时间: 2022-09-12
• 期刊: SCIENTIFIC REPORTS
• 影响因子: 4.6
• 作者: Yamauchi, Kenta;Okamoto, Shinichiro;Ishida, Yoko;Konno, Kohtarou;Hoshino, Kisara;Furuta, Takahiro;Takahashi, Megumu;Koike, Masato;Isa, Kaoru;Watanabe, Masahiko;Isa, Tadashi;Hioki, Hiroyuki
• 通讯作者: Hioki, Hiroyuki