北海道大学大学院 情報科学研究科 生命人間情報科学専攻|北海道大学工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース

研究室の紹介

脳機能工学研究室

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研究室の概要

研究室サイト

生体用光子顕微鏡の開発により、小動物の脳の内部変化を高解像度で観察することが可能に

レーザーや非線形光学の技術を用い、身体の奥底で起きている生命活動に不可欠な現象を観察・測定するバイオイメージング技術を開発しています。非線形光学過程、多光子励起過程を用いた新たなバイオイメージングは、生きたままの状態で脳やその他の組織の中で細胞や分子の動きを捉えることができます。また、光の回折限界を超える新しいナノ・イメージング(超解像イメージング)を開発し、応用にも取り組んでいます。

これらの最先端のイメージング技術を用いて、脳機能の作動原理や人体機能の理解はもとより、がん、骨粗鬆、糖尿病など多様な生体組織の機能解明と臨床応用を目指しています。

研究内容の紹介

最先端のレーザー顕微鏡の開発と脳科学・生理学への応用

生体深部の微細な細胞の形態や活動を観察することを可能とする“in vivo” 2光子顕微鏡法を開発しました。現在は “in vivo” 多光子顕微鏡による生体深部のイメージングに加え、光による生体深部の細胞や分子の操作や刺激を可能とし、脳の構造や機能の形成を解明しようとしています。また、脳・中枢神経系だけでなく、様々な生体組織や、臓器へ応用し、臨床、医療分野への展開を目指しています。特に、がん発症・転移、骨代謝異常の分子機構のイメージングによる解明を目指しています。

麻酔マウスの大脳皮質のEYFP発現神経細胞群の3次元再構築

麻酔マウスの大脳皮質のEYFP発現神経細胞群および血管の3次元再構築

脳や神経回路の機能の研究

多光子顕微鏡によるイメージングに加え、パッチクランプ法などの電気生理学の方法を駆使し、大脳の左右形は対称でも機能には局在があるという謎の解明を目指しています。

電気生理学的手法によるマウス神経回路シナプスの機能解析

マウス海馬神経回路の左右差

「ベクトルビーム」によるナノ・イメージング 新しいレーザービーム

「ベクトルビーム」を用いて、光の回折限界を超えたナノイメージングを実現する方法論を開発しています。コンピュータ画像処理の援用による向上を図るほか、希土類を用いたナノ微粒子の材料を利用して、人体に優しい新しい光学顕微鏡を開発しています。これにより、今まで観察が不可能だった生きた細胞内での微小な構造や分子の動態を、電子顕微鏡に迫る空間分解能で観察し、細胞や生体分子の構造と機能について解明することを目標としています。

神経伝達機能や内・外分泌腺の分泌現象の分子機構と病理の研究

細胞が細胞外部に物質を放出する際には、分泌小胞と細胞膜の融合による開口放出という機構が用いられます。この分子機構は、神経伝達に重要な化学伝達物質や多様なホルモン、消化酵素、破骨細胞の骨を溶かす分泌液の放出など、全て共通しています。この膜融合を担う生体分子機械の仕組みや、糖尿病や骨粗相症など分泌機能の破綻による疾患発症の仕組みを明らかにします。

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 研究設備の例

NIKON  A1R MP

細胞培養室

OLYMPUS FV1000

 

 

将来に役立つ知識や技術

バイオ関連の研究開発の基礎技術

  • 細胞培養技術
  • 多光子顕微鏡・共焦点顕微鏡を用いたイメージング技術
  • マウスを用いたin vivo実験技術

光テクノロジー関連の研究開発に必要な技術と知識

レーザー、新規光源開発、光学素子開発、ベクトルビーム

データ解析・装置制御技術

  • NIS、IMARIS、Volocity等を使用して、計測機器の制御や実験データ解析を行っています。

 このようなキーワードに興味がある人は、ぜひ、研究室見学に来てください。

大脳生理機能/イメージング/光学顕微鏡/2光子顕微鏡/in vivoイメージング/電気生理/超解像イメージング/超短光パルスレーザー/ベクトルビーム/がん/糖尿病

メンバー紹介

  • 教授:根本 知己
  • 助教:日比 輝正
  • 助教:川上 良介
  • 特任助教:飯島 光一朗
  • 特任助教:大友 康平
  • 技術補助員:洞内 響
  • 技術補助員:伊藤 絵美子
  • 技術補助員:小黒真紀
  • 秘書:高藤 志帆
  • 博士:小泉 絢花
  • 修士:武田 和樹
  • 修士:一本嶋 佐理
  • 修士:澤田 和明
  • 修士:青柳 祐佳
  • 学部:長内 尚之
  • 学部:渡辺 裕貴
  • 学部:伊藤 理紗

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お問い合わせ

住所:〒001-0021 北海道札幌市北区北21条西10丁目 創成科学研究棟4F305号室
電話:011-706-9362
FAX:011-706-9363

 

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