高速顕微鏡は自閉症、統合失調症への洞察を提供するかもしれない
現在、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の神経科学者は、物理学者と力を合わせて、非侵襲的で超高速の顕微鏡を開発し、脳内の何千ものニューロンの発火を、コミュニケーション時に、またはこれらの場合に即座に捉えています。お互いにコミュニケーションをとらない。
「私たちの見解では、これはin vivoで3次元イメージングを行うための世界最速の2光子励起顕微鏡です」と、UCLAの物理学博士であるUCLAのアリサカツツシ博士は述べた。神経学と神経生物学、そして同僚の。
自閉症、統合失調症、精神遅滞などの神経精神病は、通常、物理的な脳の損傷を示さないため、伝導性の問題、つまりニューロンが適切に発火しないことが原因と考えられています。正常細胞には電気的活動のパターンがあるとPortera-Cailliauは述べていますが、全体として不規則な細胞活動は、脳が使用できる有用な情報を作成しません。
「21世紀の神経科学にとって最大の課題の1つは、脳を形成する何十億ものニューロンが互いに通信して複雑な行動を生み出す方法を理解することです」と彼は言った。
「この種の研究からの究極の利益は、ニューロン間の活動の機能障害パターンがさまざまな神経精神障害の壊滅的な症状にどのようにつながるかを解読することからもたらされます。」
最近、Portera-Cailliauは、ニューロンが蛍光色素を取り込む方法であるカルシウムイメージングを使用してきました。細胞が発火すると、「クリスマスツリーのライトのように点滅する」と彼は言った。 「私たちの役割は、ニューロンが使用するコードを解読することです。このコードは、点滅する光のパターンに埋め込まれています。」
ただし、Portera-Cailliau氏によると、この手法には限界があります。
「私たちが使用したカルシウムベースの蛍光色素の信号は、皮質のより深いところをイメージングするにつれて薄くなっていきました。すべての細胞を画像化することはできませんでした」と彼は言った。
また、Portera-Cailliauと彼のチームは、個々のニューロンのグループ発火を測定するのに十分な速さで脳の十分な大きさのセクションをキャプチャできなかったため、重要な情報が欠落していると信じていました。それが有坂と大学院生の一人であるエイドリアン・チェンにニューロンを記録するより速い方法を模索させた主な要因でした。
彼らが開発した顕微鏡は、時空間励起放出多重化（STEM）を備えた多焦点2光子顕微鏡法です。これは、ニューロン内部の蛍光カルシウム色素を記録する2光子レーザー走査顕微鏡の修正バージョンですが、メインレーザービームは4つの小さなビームに分割されます。
この技術により、元のバージョンよりも4倍の脳細胞を4倍速く記録できます。また、別のビームを使用して脳内のさまざまな深さでニューロンを記録し、画像にまったく新しい3D効果を与えました。
「ほとんどのビデオカメラは、毎秒30枚の画像をキャプチャするように設計されています。私たちが行ったのは、それを10倍に高速化し、毎秒およそ250枚の画像にしたのです」と有坂氏は言う。 「そして、私たちはそれをさらに速くするために取り組んでいます。」
結果は、「生きている動物の神経回路活動の高解像度3次元ビデオです」と彼は言いました。
Portera-Cailliauは、自閉症の一種であるFragile X症候群の研究で、この画像技術の利点をすでに享受しています。この新しいテクノロジーを使用して、彼は正常なマウスの皮質をFragile X変異マウスと比較し、Fragile X脳内のニューロンの失火を目撃することができます。
研究はジャーナルの1月9日版で見つけることができます 自然の方法.
出典：カリフォルニア大学
