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2光子励起顕微鏡を用いたin vivoシナプス運動の可視化に関する研究

双光子激发显微镜体内突触运动可视化研究

基本信息

批准号：
10J05477
负责人：
長岡陽
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05477/
关键词：
樹状突起スパイン in vivo 長期観察 2光子励起顕微鏡

项目摘要

大脳皮質錐体ニューロン上の樹状突起スパインは、活動依存的に形態変化することが知られており、これが学習・記憶の細胞基盤であると考えられている。記憶・学習の長期貯蔵部位と考えられる大脳新皮質を成熟動物で長期間調べるにはin vivo実験系でなければならず、in vivoでシナプスの慢性的観察を行うことにより、正常な回路での薬物作用のアッセイも行えるようになり、スライスでは数時間しか行われていなかった観察を、数日から数ヶ月にわたる長期観察に持ち込める。さらに、観察部位へ投与した薬物が動物個体の行動に与える影響も調べることが可能になる。今回、長期観察を行うマウスの脳内へ定量的に試薬投与可能な埋め込み型デバイスの開発、マウス開頭手術法の改良、埋め込み型送液デバイス内への慢性的試薬投与法の開発を行った。マンニトールを用いた手術法の改良により、観察部位の頭蓋骨および硬膜を除去し、送液デバイスと浸透圧ポンプを用いてマウス脳観察部位に人工脳脊髄液を送液しても、グリア細胞の活性化を起こさず、スパインのターンオーバー率を低く保ったまま慢性観察を行うことに成功した。同様の手術・送液・観察を行うマウスを、富化環境で飼育したところ、スパインの新生率が上昇した。この環境下で飼育するマウスに対し、NMDA受容体阻害剤を慢性送液すると、スパイン新生率の上昇が人工脳脊髄液送液時と同程度まで抑えられた。スパイン消滅率も阻害剤の送液により減少したが、NMDA受容体阻害剤、Ca^<2+>チャネル阻害剤、およびNa^+チャネル阻害剤を全て送液してもスパインの消滅・新生は完全に抑制されなかった。これらの結果から、神経活動非依存的なスパインの新生・消滅の存在が示唆された。本研究で開発しだデバイスおよび手術・試薬送液法は、今後2光子励起顕微鏡を用いたシナプスの研究をin vivoで進める際に重要な方法になると考えている。

Dendritic processes on the cortical pyramid of the large cortex change in morphology depending on activity and learning. Long-term storage sites for memory and learning: study of large neocortex in mature animals; long-term intermodulation in vivo; chronic observation in vivo; long-term observation; long-term observation In addition, it is possible to observe the behavior of individual animals The present and long-term investigations are conducted on the development of quantitative drug administration and possible drug delivery systems, improvement of initial surgical procedures, and development of chronic drug administration and methods for drug delivery systems. The improvement of the surgical method of the skull and hard coat removal, liquid delivery and penetration pressure in the observation site, the activation of artificial spinal fluid in the observation site, the low rate of the activation of the cells, and the success of the chronic observation. The same operation, fluid delivery, and observation will increase the birth rate of the animal in an enriched environment. Under these circumstances, the growth rate of NMDA receptor inhibitors increased to the same extent as that of artificial spinal fluid. NMDA receptor inhibitor, Ca^<2+> production inhibitor, Na^+ production inhibitor, complete suppression of the elimination and regeneration. The result of this is that the brain activity is independent of the new life and the existence of the elimination. This study is intended to explore the application of the two-photon excitation microscopy in vivo and to explore the most important methods for this purpose.