| 講演名 | 2017-03-14 球面収差補正システムを用いた生体脳の屈折率推定 毛内 拡(理研), 上 喜裕(理研/オリンパス), 樋口 香織(理研/オリンパス), 西脇 大介(理研/オリンパス), 田島 鉄也(理研/オリンパス), 岡咲 賢哉(理研/オリンパス), 濱 裕(理研), 平瀬 肇(理研), 宮脇 敦史(理研), |
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| 抄録(和) | 神経細胞などの微細構造を高解像で観測するためには、高い開口数(numerical aperture: NA) を持つ対物レンズが不可欠である。一方、イマージョンメディウムとサンプルの間の屈折率のミスマッチにより発生する「球面収差」が深刻な問題となる。高NA対物レンズに付属する補正環は、球面収差を補正する光学機構であるが、生体脳イメージングなどの深部測定において、その最適な補正量を手動で調節するのはきわめて困難である。そこで我々は、補正環をモータライズし、画像のコントラストに基づいた最適位置を自動で検出するアルゴリズムからなる顕微鏡システム (球面収差補正システム) を構築した。このシステムをマウス生体脳イメージングに応用することで、観測深さに応じた連続的な球面収差補正により、脳深部において高精細な微細構造の撮像を実現した。さらに我々は、このシステムにより、球面収差補正量の差分からサンプルの屈折率の逆推定を行なった。その結果、生体脳・大脳皮質において屈折率が不均質に分布している可能性を見出した。 |
| 抄録(英) | The high-resolution imaging of fine structures such as neurites requires objectives with high numerical apertures (NAs). However, spherical aberration (SA) due to the mismatch of refractive indices between an immersion medium and samples, often distorts acquired images. Whereas a correction collar attached to high NAs objectives has been designed to compensate SA, its manual adjustment and acquisition of the best image of a given samples is the most difficult mission. To solve the problem, we have developed SA compensation system, by motorizing collection collar and formulating an algorithm which calculates the optimum collection collar position based on contrasts of images. This system allows quantitative analysis of fine structures of cerebral cortex in vivo. Furthermore, as this system enables us to estimate the refractive index of a given samples on the basis of the compensation degree, we found the cortical structure could be optically heterogeneous along the z-axis in the living brain. |
| キーワード(和) | 補正環 / 屈折率 / 生体脳イメージング / 二光子顕微鏡 |
| キーワード(英) | correction collar / refractive index (RI) / in vivo imaging / two-photon microscopy |
| 資料番号 | NC2016-93 |
| 発行日 | 2017-03-06 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MBE / NC |
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| 開催期間 | 2017/3/13(から2日開催) |
| 開催地（和） | 機械振興会館 |
| 開催地（英） | Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） | ME, 一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 福岡 豊(工学院大) / 佐藤 茂雄(東北大) |
| 委員長氏名（英） | Yutaka Fukuoka(Kogakuin Univ.) / Shigeo Sato(Tohoku Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 中島 一樹(富山大) / 萩原 将文(慶大) |
| 副委員長氏名（英） | Kazuki Nakajima(Univ. of Toyama) / Masafumi Hagiwara(Keio Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 田中 久弥(工学院大) / 高野 博史(富山県立大) / 田中 宏喜(京都産大) / 青西 亨(東工大) |
| 幹事氏名（英） | Hisaya Tanaka(Kogakuin Univ.) / Hiroshi Takano(Toyama Pref. Univ.) / Hiroki Tanaka(Kyoto Sangyo Univ.) / Toru Aonishi(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 堀江 亮太(芝浦工大) / 金 主賢(富山大) / 秋間 学尚(東北大) / 篠沢 佳久(慶大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Ryota Horie(Shibaura Inst. of Tech.) / Kim Juhyon(Univ. of Toyama) / Hisanao Akima(Tohoku Univ.) / Yoshihisa Shinozawa(Keio Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Neurocomputing |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 球面収差補正システムを用いた生体脳の屈折率推定 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Estimation of refractive index in the living brain by optimizing spherical aberration. |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 補正環 / correction collar |
| キーワード(2)（和/英） | 屈折率 / refractive index (RI) |
| キーワード(3)（和/英） | 生体脳イメージング / in vivo imaging |
| キーワード(4)（和/英） | 二光子顕微鏡 / two-photon microscopy |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 毛内 拡 / Hiromu Monai |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 理化学研究所(略称：理研) RIKEN(略称：RIKEN) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 上 喜裕 / Yoshihiro Ue |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 理化学研究所/オリンパス株式会社(略称：理研/オリンパス) .RIKEN/OLYMPUS Corp(略称：RIKEN/OLYMPUS) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 樋口 香織 / Kaori Higuchi |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 理化学研究所/オリンパス株式会社(略称：理研/オリンパス) .RIKEN/OLYMPUS Corp(略称：RIKEN/OLYMPUS) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 西脇 大介 / Daisuke Nishiwaki |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 理化学研究所/オリンパス株式会社(略称：理研/オリンパス) .RIKEN/OLYMPUS Corp(略称：RIKEN/OLYMPUS) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 田島 鉄也 / Tetsuya Tajima |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 理化学研究所/オリンパス株式会社(略称：理研/オリンパス) .RIKEN/OLYMPUS Corp(略称：RIKEN/OLYMPUS) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 岡咲 賢哉 / Kenya Okazaki |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 理化学研究所/オリンパス株式会社(略称：理研/オリンパス) .RIKEN/OLYMPUS Corp(略称：RIKEN/OLYMPUS) |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 濱 裕 / Hiroshi Hama |
| 第 7 著者 所属（和/英） | 理化学研究所(略称：理研) RIKEN(略称：RIKEN) |
| 第 8 著者 氏名（和/英） | 平瀬 肇 / Hirase Hajime |
| 第 8 著者 所属（和/英） | 理化学研究所(略称：理研) RIKEN(略称：RIKEN) |
| 第 9 著者 氏名（和/英） | 宮脇 敦史 / Atsushi Miyawaki |
| 第 9 著者 所属（和/英） | 理化学研究所(略称：理研) RIKEN(略称：RIKEN) |
| 発表年月日 | 2017-03-14 |
| 資料番号 | NC2016-93 |
| 巻番号（vol） | vol.116 |
| 号番号（no） | NC-521 |
| ページ範囲 | pp.171-176(NC), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-03-06 (NC) |