In vivo imaging of the perivascular space in mice brain using a two-photon microscope

使用双光子显微镜对小鼠大脑血管周围空间进行体内成像

• 批准号: 22KJ2667
• 负责人: 矢野 仁愛
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2667/
• 关键词: 2光子顕微鏡; 血管周囲腔; perivascular space; 脳浮腫; トリフルオペラジン; 定量化; 画像処理; 超解像技術; デノイズ技術

本研究では、脳の老廃物排除において重要性が示唆される血管周囲腔（perivascular space：PVS）について、その動態と脳浮腫やアルツハイマー病の病態との関連性解明を目指している。本研究は、PVSの可視化・定量化・操作という3段階の実験系から実験を進めており、本年度は、このうち定量化に重点を置き、研究を遂行した。PVS定量化技術の開発では、PVSの2光子顕微鏡データの高精細化、および、PVSの自動定量化について研究を進めた。PVSの2光子顕微鏡データの高精細化については、PVS領域が微小かつ不鮮明な領域であるため、先鋭化する必要があり、これを行った。前年度の研究において、先行研究から電子顕微鏡レベルでも構造が明らかにされている樹状突起スパインの画像を使用して、超解像技術とデノイズ技術を組み合わせた高精細化手法を提案したところ、被写体に特化した先鋭化が行え、再構成精度の向上が確認できたため、PVS画像にも本手法を適応した。また、PVSの自動定量化の研究では、2光子顕微鏡を用いて中大脳動脈を中心にミクロに撮像したPVSデータについて、z軸方向に連続取得したデータから生成したPVS断面図から、半自動的にPVS領域を抽出しPVS面積を定量する技術の開発に取り組んだ。さらに、PVS操作に使用する薬剤を検討するため、薬剤トリフルオペラジンを使用した実験を行った。脳浮腫誘導後にトリフルオペラジンを投与した実験においては、脳浮腫改善が期待できる結果が得られ、引き続き実験を行う予定である。これまでの研究を通して、可視化技術として、2光子顕微鏡を使用し、1本の血管に対するPVSというミクロなレベルにおけるPVS動態の観察手法と、蛍光実体顕微鏡を使用し、大槽内投与した蛍光色素を経頭蓋で、脳広域における蛍光強度変化を可視化する手法が整い、さらに、定量技術の開発と操作用薬剤の検討が進んだ。

这项研究旨在阐明周围空间（PVS）的动力学之间的关系，这表明其在大脑废物消除方面的重要性，脑性水肿和阿尔茨海默氏病的病理。这项研究一直在进行实验系统的三个阶段进行实验：可视化，对PVS的定量和操纵，今年我们进行了研究，重点是量化。在PVS量化技术的开发中，进行了有关改善PVS两光子显微镜数据和PVS自动量化的研究。关于PVS两光子显微镜数据的高清晰度，PVS区域是一个小而模糊的区域，因此有必要锐化它。在上一年的研究中，我们提出了一种高清技术，该技术使用树突棘的图像结合了超分辨率和去索技术，其结构已在以前的研究中在电子显微镜水平上揭示。由于该技术也适用于PVS图像，因此我们能够执行专门针对该主题的锐化并提高了重建精度。此外，在对PVS自动量化的研究中，我们研究了一项技术，该技术从Z轴上捕获的PVS数据中连续获取的PVS横截面视图从PVS横截面观点中量化了PVS区域，从而在PVS中连续获得了PVS中的PVS数据，用于PVS中的PVS中脑中脑中的脑脑中的微观，使用两个塞雷布尔动物微观捕获了两个-photson。此外，使用三氟甲氟嗪进行了实验，以研究用于PVS操作的药物。在诱导脑水肿后施用三氟甲吡嗪的实验中，结果有望改善脑水肿，我们计划继续实验。通过先前的研究，我们使用两光子显微镜开发了一种可视化技术，可以在PVS的显微镜水平上观察PVS动力学的单个血管，以及一种使用荧光染料区域中经颅施用的荧光染料来可视化大脑荧光强度的变化的方法，该方法使用荧光染料使用荧光型荧光剂。此外，已经开发了定量技术，并且对操纵药物进行了调查。

项目成果

CNNを応用した超解像技術とデノイズ処理による顕微鏡画像の高精細化技術の開発

利用CNN和去噪处理的超分辨率技术开发显微图像高清技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 矢野仁愛;石川智愛;渡辺裕;安井正人
• 通讯作者: 安井正人