脳深部神経活動計測のための低侵襲イメージングデバイス・システムの開発

本研究は，自由行動中マウス脳深部神経活動の複数部位同時イメージングを可能とする，超小型低侵襲CMOSイメージングデバイス・システムの実現を目的としている．本研究ではこれらの目標の実現に向け，主にデバイス開発と動物実験の2つの課題へと取り組んでいる．まず第1に，前年度に脳表計測用イメージングデバイスの課題であった励起光漏れによる撮像領域の減少を抑えることを狙い，黒色の遮光フィルタを導入した埋植型イメージングデバイスを開発した．励起光源であるLED付近の撮像領域が飽和してしまいやすく，本来広範囲の脳機能イメージングが可能な特性を活かせていないことが課題となっていた．今回，遮光フィルタを導入したことにより励起光漏れを従来の10%以下にまで低減することに成功し，広範囲イメージングが可能となった．第2に，新たに開発した埋植型イメージングデバイスを用いて，実際に神経活動計測に伴うGCaMP蛍光反応の観察実験に適用した．本研究の最終目標は自由行動中のマウスに対する脳神経活動計測を実現することである．本研究ではその前段階として，本デバイスを用いてGCaMP蛍光反応がリアルタイムで観察可能であることを実証するため麻酔下マウスに対し実験を行った．本実験では，埋植型イメージングデバイスを麻酔下のマウス脳視覚野に固定し，視覚刺激に伴うGCaMP蛍光強度変化反応を観察した．マウス前方に設置したモニターから出力される視覚刺激前後の蛍光強度を測定したところ，視覚刺激に伴うGCaMP蛍光強度変化の観察に成功した．前年度に行ったフラビン蛋白蛍光イメージング実験では困難であった，リアルタイムイメージングでの観察を実現した．今後，本実験系を元に改良を重ねつつ，実際に行動下GCaMP蛍光イメージング実験を行う予定である．

本研究は，自由行動中マウス脳深部神経活動の複数部位同時イメージングを可能とする，超小型低侵襲CMOSイメージングデバイス・システムの実現を目的としている．本研究ではこれらの目標の実現に向け，主にデバイス開発と動物実験の2つの課題へと取り組んでいる．まず第1に，前年度に脳表計測用イメージングデバイスの課題であった励起光漏れによる撮像領域の減少を抑えることを狙い，黒色の遮光フィルタを導入した埋植型イメージングデバイスを開発した．励起光源であるLED付近の撮像領域が飽和してしまいやすく，本来広範囲の脳機能イメージングが可能な特性を活かせていないことが課題となっていた．今回，遮光フィルタを導入したことにより励起光漏れを従来の10%以下にまで低減することに成功し，広範囲イメージングが可能となった．第2に，新たに開発した埋植型イメージングデバイスを用いて，実際に神経活動計測に伴うGCaMP蛍光反応の観察実験に適用した．本研究の最終目標は自由行動中のマウスに対する脳神経活動計測を実現することである．本研究ではその前段階として，本デバイスを用いてGCaMP蛍光反応がリアルタイムで観察可能であることを実証するため麻酔下マウスに対し実験を行った．本実験では，埋植型イメージングデバイスを麻酔下のマウス脳視覚野に固定し，視覚刺激に伴うGCaMP蛍光強度変化反応を観察した．マウス前方に設置したモニターから出力される視覚刺激前後の蛍光強度を測定したところ，視覚刺激に伴うGCaMP蛍光強度変化の観察に成功した．前年度に行ったフラビン蛋白蛍光イメージング実験では困難であった，リアルタイムイメージングでの観察を実現した．今後，本実験系を元に改良を重ねつつ，実際に行動下GCaMP蛍光イメージング実験を行う予定である．