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個体の行動に伴う生体脳イオンダイナミクスの可視化

与个体行为相关的生物脑离子动力学的可视化

基本信息

批准号：
22K19411
负责人：
堀内浩
金额：
$ 4.16万
依托单位：
National Institute for Physiological Sciences
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19411/
关键词：
細胞外空間イオンダイナミクス CMOSセンサイメージング自由行動

项目摘要

脳高次機能は細胞外空間を介した脳細胞間情報伝達によって発現するが、生体において細胞外の化学的環境がどのような時空間的規模で変容し、脳活動に影響を与えているのかはわかっていない。これには高精細な細胞外イメージング技術がないことが大きな障壁となっている。本研究では、独自に開発を進めている小型軽量化CMOSイオンイメージセンサを生体脳に適用し、個体の行動に伴うイオンダイナミクスを捉えることを目的とする。本年度は、自由行動下での計測を目的として従来型の基板部分を大幅に小型軽量化し、参照電極を内蔵した新型センサのプロトタイプの開発を完了し、生体検証の段階に移行した。まず、生体マウスの大脳皮質および海馬における生体検証によって、出力電位の安定性を基に参照電極の最適化を行いその材料を決定した。薬理学的手法によって、神経活動に依存して電位が変化したことから、確かに細胞外pHが検出できていることを確認した。次に、自由行動を妨げない柔軟性のあるケーブルの材質ならびに長さを決定し、自由行動中の細胞外pHを計測した。様々に条件検討を行った結果、体動によるノイズや不具合は発生せず、少なくとも埋植2週間程度まで安定して記録することができた。今後、疾患モデルや個体動物の行動に伴って細胞外イオンがどのように変動するのかを明らかにする。

High order functions include extracellular space, cellular information transmission, development, biological, extracellular chemical environment, temporal space, and activity. This is why high-precision extracellular packaging technology is a huge barrier. This study is aimed at developing a small, scalable CMOS technology that is suitable for living organisms and for individual mobility. This year, the purpose of measurement under free movement is to greatly reduce the size of the substrate, the reference electrode is embedded, the development of the new substrate is completed, and the stage of biological detection is shifted. The material of the reference electrode is determined based on the stability of the output potential and the biological characteristics of the large cortex and hippocampus. The mechanism of physiology depends on the change of potential, and the change of extracellular pH is confirmed. Second, free movement, flexibility, material, length, extracellular pH measurement The results of the study showed that there was no significant difference between the two groups. In the future, diseases and individual animal movements are accompanied by extracellular changes.