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文献詳細

雑誌文献

BRAIN and NERVE-神経研究の進歩76巻7号

2024年07月発行

特集 ニューロ・バイオイメージング—技術と応用

2光子顕微鏡による神経活動の多重スケールイメージング

著者: 喜多村和郎1

所属機関: 1山梨大学大学院総合研究部医学域生理学講座神経生理学

ページ範囲:P.799 - P.805

文献概要

2光子カルシウムイメージングは,動物の脳における神経活動観察法の1つとして広く用いられている。近年,2光子顕微鏡やカルシウム指示分子の改良などにより高感度化や高速化,広視野化が進み,動物個体脳内に3次元的に存在する神経細胞の活動をマイクロメートルからミリメートルのスケールで大規模に観察することが可能になっている。本論では,これらの新しい2光子観察法とその神経科学へのアプリケーションを紹介する。

参考文献

1)Helmchen F, Denk W: Deep tissue two-photon microscopy. Nat Methods 2: 932-940, 2005
2)喜多村和郎: in vivoイメージング. 真鍋俊也, 森 寿, 渡辺雅彦, 岡野栄之, 宮川 剛: 改定第3版 脳神経科学イラストレイテッド. 羊土社, 東京, 2013, p351
3)Grienberger C, Konnerth A: Imaging calcium in neurons. Neuron 73: 862-885, 2012
4)Dombeck DA, Khabbaz AN, Collman F, Adelman TL, Tank DW: Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron 56: 43-57, 2007
5)Pnevmatikakis EA, Giovannucci A: NoRMCorre: an online algorithm for piecewise rigid motion correction of calcium imaging data. J Neurosci Methods 291: 83-94, 2017
6)Goldey GJ, Roumis DK, Glickfeld LL, Kerlin AM, Reid RC, et al: Removable cranial windows for long-term imaging in awake mice. Nat Protoc 9: 2515-2538, 2014
7)Manita S, Shigetomi E, Bito H, Koizumi S, Kitamura K: In vivo wide-field and two-photon calcium imaging from a mouse using a large cranial window. J Vis Exp (186): e64224, 2022[doi: 10.3791/64224]
based on green fluorescent proteins and calmodulin. Nature 388: 882-887, 1997
probe composed of a single green fluorescent protein. Nat Biotechnol 19: 137-141, 2001
10)Chen TW, Wardill TJ, Sun Y, Pulver SR, Renninger SL, et al: Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity. Nature 499: 295-300, 2013
11)Madisen L, Garner AR, Shimaoka D, Chuong AS, Klapoetke NC, et al: Transgenic mice for intersectional targeting of neural sensors and effectors with high specificity and performance. Neuron 85: 942-958, 2015
12)Inoue M, Takeuchi A, Horigane S, Ohkura M, Gengyo-Ando K, et al: Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2. Nat Methods 12: 64-70, 2015
13)Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane SI, Sakamoto M, et al: Rational engineering of XCaMPs, a multicolor GECI suite for in vivo imaging of complex brain circuit dynamics. Cell 177: 1346-1360.e24, 2019[doi: 10.1016/j.cell.2019.04.007]
14)Dana H, Mohar B, Sun Y, Narayan S, Gordus A, et al: Sensitive red protein calcium indicators for imaging neural activity. Elife 5: e12727, 2016[doi: 10.7554/eLife.12727]
15)Zhang Y, Rózsa M, Liang Y, Bushey D, Wei Z, et al: Fast and sensitive GCaMP calcium indicators for imaging neural populations. Nature 615: 884-891, 2023
16)Yokoyama T, Manita S, Uwamori H, Tajiri M, Imayoshi I, et al: A multicolor suite for deciphering population coding of calcium and cAMP in vivo. Nat Methods 21: 897-907, 2024
17)Grewe BF, Voigt FF, van 't Hoff M, Helmchen F: Fast two-layer two-photon imaging of neuronal cell populations using an electrically tunable lens. Biomed Opt Express 2: 2035-2046, 2011
18)Göbel W, Kampa BM, Helmchen F: Imaging cellular network dynamics in three dimensions using fast 3D laser scanning. Nat Methods 4: 73-79, 2007
19)Lu R, Sun W, Liang Y, Kerlin A, Bierfeld J, et al: Video-rate volumetric functional imaging of the brain at synaptic resolution. Nat Neurosci 20: 620-628, 2017
20)Lu R, Liang Y, Meng G, Zhou P, Svoboda K, et al: Rapid mesoscale volumetric imaging of neural activity with synaptic resolution. Nat Methods 17: 291-294, 2020
21)Sofroniew NJ, Flickinger D, King J, Svoboda K: A large field of view two-photon mesoscope with subcellular resolution for in vivo imaging. Elife 5: e14472, 2016[doi: 10.7554/eLife.14472]
22)Stirman JN, Smith IT, Kudenov MW, Smith SL: Wide field-of-view, multi-region, two-photon imaging of neuronal activity in the mammalian brain. Nat Biotechnol 34: 857-862, 2016
23)Ota K, Oisi Y, Suzuki T, Ikeda M, Ito Y, et al: Fast, cell-resolution, contiguous-wide two-photon imaging to reveal functional network architectures across multi-modal cortical areas. Neuron 109: 1810-1824.e9, 2021[doi: 10.1016/j.neuron.2021.03.032]
24)Yu CH, Yu Y, Adsit LM, Chang JT, Barchini J, et al: The Cousa objective: a long-working distance air objective for multiphoton imaging in vivo. Nat Methods 21: 132-141, 2024
25)Liu Z, Lu X, Villette V, Gou Y, Colbert KL, et al: Sustained deep-tissue voltage recording using a fast indicator evolved for two-photon microscopy. Cell 185: 3408-3425, 2022
26)Svoboda K, Denk W, Kleinfeld D, Tank DW: In vivo dendritic calcium dynamics in neocortical pyramidal neurons. Nature 385: 161-165, 1997

掲載誌情報

出版社:株式会社医学書院

電子版ISSN:1344-8129

印刷版ISSN:1881-6096

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