sulan: 薄型CMOSセンサーを応用したpHイメージングツールを開発

Wednesday, February 26, 2020

　自然科学研究機構生理学研究所（NIPS）、豊橋技術大学は2020年2月5日、薄型CMOSセンサーを応用した生体への適用が可能な高精細pHイメージングツールを開発したと発表した。またマウスにおいて、視覚刺激に伴い脳内pHがダイナミックに変化する様子も検出した。

　今回開発したセンサーは、時間分解能20ミリ秒、空間分解能23.55μm。センシングエリアの小型、薄型化によりマウスなどの小さな脳にも使用できる。一方で、センサー範囲は0.72×3.00mmを確保し、マウスの脳内で約50μmの微小な神経細胞体の活動を測定領域とするpHイメージングを可能にした。

生体pHイメージングセンサー（クリックで拡大）出典：NIPS

　さまざまな視覚パターンをマウスに見せた時に一次視覚領域と呼ばれる脳領域におけるpH変化をイメージングしたところ、視覚パターンごとに異なる脳内空間パターンでpH変化を観察した。神経活動に伴って脳内pHがミリ秒単位でダイナミックに変化することが明らかとなった。

神経活動に伴う局所的なpH変化を捉えた（クリックで拡大）出典：NIPS

　健康な脳内のpHは生体の恒常性維持機能により、ある範囲内で厳密に調節されている。一方で、てんかんや脳虚血などの疾病では、脳細胞の外側でpHが範囲を超えて変化し脳の異常活動を誘引するため、疾病とpHの関連性が示されてきた。これまでのpH測定方法は、pH電極を用いた局所計測に限られてきた。

　開発したセンサーは、従来の手法では把握できなかった空間的、時間的に高精細な生体脳pHイメージングを可能にするため、脳疾患やがんなどのpHが関連すると考えられている病態の仕組みの解明や治療開発の研究に結びつくことが期待できる。

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