二光子顕微鏡を用いた脳のin vivoイメージング

概要

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従来のイメージング技術では生きた動物の内部で起きている現象をサブミクロンの解像度でとらえることは困難であった．2光子顕微鏡はこのような生体現象を捉えることができる強力なツールとして注目を集めている．そこで，本稿では2光子顕微鏡の動作原理，特徴と，この顕微鏡を用いたin vivoイメージング応用例について紹介する．2光子顕微鏡の動作原理である2光子励起過程は対物レンズの焦点でのみ起きるため，また，近赤外光を用いるため，低侵襲性で組織深部の構造物を観察することができる．2光子顕微鏡はこのような特殊な励起過程を誘導するために必要なフェムト秒パルスレーザーや外部光路を有している．また，大脳皮質の構造物のin vivoイメージングを行うためには動物に対し，観察窓の形成手術（頭蓋骨を薄く削るthin skull法，または頭蓋骨を取り除くcranial window法）を行う必要がある．それぞれの手術法には長所と短所があるため，目的によって手術法を使い分ける必要がある．観察窓を作成した動物に2光子顕微鏡を適用し，神経細胞やグリア細胞のin vivo形態イメージングや，カルシウムイメージングを用いた機能イメージングなどを紹介する．