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【坂口至徳の科学の現場を歩く】動物を追跡、脳リアル測定…ロボット顕微鏡「オオサカベン」、阪大など開発

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【坂口至徳の科学の現場を歩く】
動物を追跡、脳リアル測定…ロボット顕微鏡「オオサカベン」、阪大など開発

ロボット顕微鏡「オーサカベン」の模式図。線虫頭部は、顕微鏡下からの赤外光(赤色の矢印)の照射により画像化される。画像の撮影は1秒間に200回行われ、そのつど高速の画像認識により線虫の頭部がレンズの視野の中央に投影されるように電動ステージの位置を動かし続ける。ドーパミン細胞の観察・実験では、細胞の位置確認のための赤色蛍光タンパク質を別のプログラムが認識し、そこに液晶プロジェクタから青色光(青色の矢印)を当て、細胞の活動化を行う(大阪大学提供) ロボット顕微鏡「オーサカベン」の模式図。線虫頭部は、顕微鏡下からの赤外光(赤色の矢印)の照射により画像化される。画像の撮影は1秒間に200回行われ、そのつど高速の画像認識により線虫の頭部がレンズの視野の中央に投影されるように電動ステージの位置を動かし続ける。ドーパミン細胞の観察・実験では、細胞の位置確認のための赤色蛍光タンパク質を別のプログラムが認識し、そこに液晶プロジェクタから青色光(青色の矢印)を当て、細胞の活動化を行う(大阪大学提供)

 動き回る線虫など小型動物を素早く追跡して常時、顕微鏡の視野に納められる。さらに光照射する対象領域との位置関係を固定するプロジェクションマッピングの原理で、神経細胞の活動を個別に測定し、刺激できる。このように自在に観察、実験が行えるロボット顕微鏡「オオサカベン」が開発された。大阪大学大学院理学研究科の木村幸太郎准教授と東北大学大学院情報科学研究科の橋本浩一教授らの共同研究チームの成果。この顕微鏡を使い、線虫「C.エレガンス」というモデル実験動物を対象に、感情、意欲、行動などに関わる脳内化学物質「ドーパミン」を放出する神経細胞を調べたところ、細胞によって異なる役割を示すことを初めて発見した。この論文は、英科学誌「ネイチャー」の姉妹誌「サイエンティフィック・リポーツ」で公開された。

 ロボット顕微鏡は、線虫やゼブラフィッシュなどモデル実験動物を水平移動できる状態にし、取り付けたカメラの画像から、対象の動物が常時、視野に入るように電動ステージを200分の1秒単位で動かす。また、プロジェクションマッピングは、対象動物の画像に含まれる複数の細胞それぞれに異なる波長の光が当てられるように、液晶プロジェクタで照射する光と細胞の位置との対応関係をあらかじめ調整しておく。これで100分の1ミリ以下の精度で隣接する細胞を区別して照射し、それぞれの細胞の神経活動を測定したり、刺激したりできる。

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