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脳機能にリンクした局所酸素およびグルコース代謝のリアルタイム計測

研究報告コード R013000490
掲載日 2003年10月1日
研究者
  • 山田 勝也
  • 稲垣 暢也
  • 堀本 直幹
  • 中田 正範
  • 松岡 英明
  • Malonek, D.
  • Grinvald, A.
  • Dirnagl, U
  • Lindauer, U.
  • 藤田 英明
  • 松浦 哲也
  • 菅野 巌
研究者所属機関
  • 秋田大学医学部生理学第一講座
  • 秋田大学医学部生理学第一講座
  • 秋田大学医学部生理学第一講座
  • 秋田大学医学部生理学第一講座
  • 東京農工大生命工学科生体機能工学講座
  • Weizmann Institute
  • Weizmann Institute
  • Humboldt University
  • Humboldt University
  • 科学技術振興事業団 秋田研究室
  • 科学技術振興事業団 秋田研究室
  • 秋田県立脳血管研究センター
研究機関
  • Humboldt University
  • Weizmann Institute
  • 科学技術振興事業団 秋田研究室
  • 秋田県立脳血管研究センター
  • 秋田大学医学部生理学第一講座
  • 東京農工大生命工学科生体機能工学講座
報告名称 脳機能にリンクした局所酸素およびグルコース代謝のリアルタイム計測
報告概要 2次信号と神経活動との相関の全体像を多角的に検討する上では,複数の2次信号ならびに神経活動を生理学的条件下で同時に計測することが戦略のひとつとしてきわめて重要と考えられる.我々は局所の神経活動に伴って生じる血流変化をレーザードップラー法により計測すると同時に,ヘモグロビンの酸素化脱酸素化を光信号によりとらえることで,脳組繊における酸素およびグルコース代謝を神経活動とともにリアルタイムに計測評価することに成功した.その結果局所脳血流の変化は脱酸素化より1秒以上遅れて生じることなどが明らかとなった(図1).また,グルコース代謝を単一細胞レベルでリアルタイムにの観察評価を行うことを目的として,新規蛍光標識2-デオキシグルコース(2-DNBG)をグルコースプローブとして,ほ乳動物細胞に対する取り込みを観察した.その結果2-DNBGは,グルコーストランスポーターを介して特異的にとりこまれることが確認され,引き続いて起こる細胞機能とともに計測することに成功した。
画像

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研究分野
  • 計測学一般
  • 生物科学研究法一般
  • 細胞生理一般
  • 中枢神経系
  • 生体計測
関連発表論文 (1)D. Malonek, U. Dirnagl, U. Lindauer, K. Yamada, I. Kanno and A. Grinvald: Vascular imprints of neuronal acitvity: Relationships between the dynamics of cortical blood flow, oxygenation, and volume changes following sensory stimulation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 14826-14831 (1997).
(2)T. Matsuura, H. Fujita, C. Seki, K. Kashikura, K. Yamada, and I. Kanno: CBF Change evoked by somatosensory activation measured by laser-Doppler flowmetry: Independent evaluation of RBC velocity and RBC concentration. Jpn. J. Physiol. 49, 289-296 (1999).
(3)K. Yamada, M. Nakata, N. Horimoto, M. Saito, H. Matsuoka and N. Inagaki: Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single, living pancreatic β-cells J. Biol. Chem, 275, 22278-22283 (2000).
(4)H. Fujita, T. Matsuura, K. Yamada, N. Inagaki and I. Kanno: A sealed cranial window system for simultaneous recording of blood flow, electrical and optical signals in the rat barrel cortex. J. Neurosci. Methods. 99, 71-78 (2000)
研究制度
  • 共同研究等促進事業、秋田県「脳活動に伴う二次信号の計測とその発生機序に関する研究」/科学技術振興事業団
研究報告資料
  • 山田 勝也,稲垣 暢也,堀本 直幹,中田 正範,松岡 英明,Malonek, D.,Grinvald, A.,Dirnagl, U,Lindauer, U.,藤田 英明,松浦 哲也,菅野 巌. 脳機能にリンクした局所酸素およびグルコース代謝のリアルタイム計測. 共同研究等促進事業 秋田地区「脳活動に伴う二次信号の計測とその発生機序に関する研究」共同研究終了報告書,2000. p.376 - 386.

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