CortexCAM：自由行動マウスにおける皮質全域の細胞イメージング

科学分野:

• システム神経科学
• 神経画像
• 細胞神経科学

背景:

• 行動の根底にある神経回路を理解するには、脳領域全体のニューロン活動を監視する必要があります。
• 現在の技術では、同時イメージングが小脳領域に限定されたり、頭部固定の準備が必要になったりすることがよくあります。
• 自由に行動する動物の自然な行動を研究することは、神経記録における重大な技術的課題をもたらします。

研究 の 目的:

• 背側皮質のニューロン活動の大規模な細胞解像度記録のための新しいイメージングシステムを開発すること。
• 行動中のニューロン集団の同時イメージングを複数の皮質領域にわたって可能にすること。
• 複雑で生物学的に関連性の高い行動中の脳全体の神経ダイナミクスの研究を促進すること。

主な方法:

• 4つの小型蛍光顕微鏡を統合したCortex Camera Array Microscope（CortexCAM）を設計しました。
• 複数の機能領域をカバーする背側皮質の48 mm²以上にわたる細胞活動の同時イメージングを実現しました。
• 行動アリーナでの意思決定運動制御のためのモバイルガントリーシステムにCortexCAMを統合しました。

主要な成果:

• CortexCAMは、運動野、体性感覚野、視覚野、連合野にわたる9000個以上の個々のニューロンをイメージングできます。
• モバイルCortexCAMシステムは、自由に行動するマウスで皮質全域の細胞解像度イメージングを正常に実行しました。
• 交互選択課題や社会的相互作用などの複雑な行動中のイメージングを実証しました。

結論:

• CortexCAMは、システム神経科学のための強力なツールを提供し、自然な行動における皮質全域の神経記録を可能にします。
• この技術は、頭部固定の準備の限界を克服し、随意運動や社会的相互作用中の脳機能の理解に新たな道を開きます。
• モバイルCortexCAMは、これまで細胞解像度イメージングではアクセスできなかった複雑な行動の根底にある大規模な神経ダイナミクスの研究を促進します。