超広域２光子顕微鏡と広域高解像度蛍光顕微鏡の開発
カテゴリー
- バイオテクノロジー
- 医学・薬学
- 基礎科学
SDGs
研究内容
私たちの感覚、認知、記憶、運動などの機能は、脳の複数の領野の個々の神経細胞が相互に情報をやり取りし、神経細胞間のつなぎ目であるシナプスでの情報伝達効率が変化することで実現している。この脳内情報処理機構を理解するためには、哺乳動物モデルであるマウスの複数領野の神経活動を大規模かつ同時に測定することが不可欠で、かつ単一細胞・単一シナプスレベルでの空間解像度を持つことが望ましいが、これは現在広く市販されている蛍光顕微鏡では実現が難しい。
そこで本研究室では、複数領野の活動をイメージングするための、顕微鏡対物レンズ直下に視野を移動させる機能を持った小型光学装置（図１）を挿入する顕微鏡、「超視野２光子顕微鏡」（特許出願2015-184497）、広域シナプス活動を高速イメージング(1 mm視野、0.21 μmピクセルサイズ、60 fps)するための、8Kスーパーハイビジョンカメラとスピニングディスク共焦点顕微鏡を組み合わせた顕微鏡、「8Kスピニングディスク共焦点顕微鏡」を開発した。特に前者は、既存の顕微鏡への小型光学装置の挿入によって実現でき、最長6.4 mm離れた視野の連続イメージングが可能（図２）で、高速化などさらなる改良が見込まれる。
図１超視野２光子顕微鏡の小型光学装置
対物レンズ下に微小ミラー対を持つ光軸シフト光学系と、光軸シフト光学系を保持するホルダー、ホルダーを対物光束の光軸に対して回転可能に支持する回転マウントから成る。
© 大学院医学系研究科細胞分子生理学分野
図２超視野２光子励起顕微鏡の原理
長作動距離対物レンズの下部に微小ミラー対を配置し、ミラー対を最初のミラーの中心を軸として回転させると観察視野の位置をオレンジ色の同心円の任意の位置へと移動させることができ、複数の視野を繰り返し高速にイメージング可能となる。
© 大学院医学系研究科細胞分子生理学分野
想定される応用
両技術とも広くライフサイエンス研究に適用でき、細胞・分子動態といった生命現象の広域、高精細、高速な記録が可能となり、様々な疾患の理解とその治療法開発に貢献すると期待される。
連携への希望
本顕微鏡の開発や販売に関心をもつ企業との共同研究を希望している。
公開日 / 更新日
- 2021年12月21日
識別番号
- No. 00097-01