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私たちの脳では、神経细胞が回路を形成し、电気的な信号の伝搬を通じて认知?行动?记忆といった高次脳机能を実现します。それら脳机能を详细に理解するために、従来は电极を用いた脳活动计测が行われてきました。しかしこの手法では、特に自由行动中の动物における脳活动を计测する际に、それぞれのマウスにケーブルを接続する必要があります。したがって、例えば社会性行动^*1を行っている複数のマウスから同時計測を行おうとすると、ケーブルが絡まってしまうことなどが問題となり、研 究が困難でした。

今回、東北大学大学院生命科学研究科の大原慎也 助教、飯島敏夫 名誉教授、大阪大学産業科学研究所の永井健治 教授、稲垣成矩 日本学術振興会特別研究員（当時）、揚妻正和 科学技術振興機構さきがけ研究員（当時）、理化学研究所光量子工学研究センターの横田秀夫 チームリーダーらの共同研究グループは、「生物発光膜電位センサー LOTUS-V^*2」を利用した新规脳活动计测法の开発に成功しました(図1)。尝翱罢鲍厂-痴が神経活动に応じてその発光色を変化させることを利用して、ミリ秒単位で変化する脳活动の计测ができます。生物発光を利用することで、夜にホタルの光を撮影するように、尝翱罢鲍厂-痴の色の変化を离れた场所からでも検出できます。このワイヤレスなライブ脳活动计测技术により、世界で初めて自由行动中の复数マウスからの同时计测が可能になりました。

そして、この计测法を用いて実际にマウスが他のマウスと接触する际の脳活动を観察したところ、一次视覚野^*4の神経活动が接触に応じて优位に上昇することを世界で初めて発见できました。これは今回开発された计测法が、未知の脳机能を発见する手段として有用であることを示唆しています。特に、これまで研究が困难であった、复数动物间のコミュニケーションなどの社会性行动を司る脳机能の解明、そして関连する自闭症スペクトラムや対人恐怖症などの精神疾患の研究?治疗への贡献が期待されます。

本研究成果は、英国科学誌「Scientific Reports」に、5月16日18時（日本時間）に公開されました。

【用语解説】

＊1 社会性行動：人や動物集団の中で、その集団に適応している行動。 例えば、協力して仕事をする、困っている人を助ける、好きな人にアプローチをするなど。

＊2 生物発光膜電位センサー LOTUS-V（LOTUS-V; Luminescent Optical Tool for Universal Sensing of Voltage）： 細胞の電気シグナル（脱分極）に応答し、自身の発光色を水色から黄緑色へ変化させる。（図1）。この色の変化を検出することで、細胞の電気シグナルを可視化することが可能。永井教授らの研究グループが世界に先駆けて開発した。

＊3 脱分極: 細胞膜内外の電位差(膜電位)が減少すること。神経細胞の電気的な活性化。

＊4 一次視覚野: 動物の視覚に関する情報を処理している脳領域。例えばパターン認識などに重要な役割を持つことが知られる。

図1　ワイヤレス脳活动计测の概略図。尝翱罢鲍厂-痴が导入された脳领域からの発光色の変化を计测する。尝翱罢鲍厂-痴は発光タンパク质（水色）、蛍光タンパク质（黄緑色）、膜电位感受性ドメイン（灰色）からなる融合タンパク质。脱分极^*3した际、膜电位感受性ドメインが构造変化を起こし、発光タンパク质と蛍光タンパク质间の距离が近くなる。そして贵搁贰罢と呼ばれるエネルギー移动の効率が上昇し、黄緑色の発光が増强される（水色の発光は减衰する）。

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