由基礎生物學研究所神經行為學研究部門/生命創成探究中心神經網路創發研究小組的谷本昌志助教、東島真一教授等人組成的研究小組，製作成功了「物鏡傾斜顯微鏡」，可使生物試樣和物鏡一起傾斜或振動的同時進行成像，並且成功透過活體內鈣（Ca2+）成像技術，把適於活體觀察的斑馬魚幼蟲的平衡石器官的毛細胞和前庭神經節神經元的活動成功視覺化。
圖1 本研究成果彙總（供圖：NIBB）
人頭部的運動情況被認爲是由內耳前庭器官中的毛細胞所接收的。然而，在頭部運動程序中測量毛細胞的活動情況是極其困難的，以往也沒有過關於頭部運動程序中的生物活體內單個細胞活躍情況的研究。
對此，爲了在使生物試樣傾斜或振動的同時進行成像，研究小組將電動旋轉臺、轉盤共焦掃描器和相機等進行組合，設計並組裝出一臺「物鏡傾斜顯微鏡」，可以在電動旋轉臺上使生物試樣和物鏡一起行程的同時進行成像。當緩慢地以大角度旋轉時，生物試樣會被施加靜態傾斜刺激；當快速地以小角度來回旋轉時，則會被施加振動刺激。
使用研發出的物鏡傾斜顯微鏡對斑馬魚幼蟲的平衡石器官中的橢圓囊毛細胞進行了成像，這些毛細胞被認爲可以接收水平面的運動和向前後左右的傾斜。
研究團隊製作了在毛細胞中表達綠色螢光的Ca2+感測器（GCaMP）和紅色螢光蛋白的基因轉殖魚，使魚向前後或左右方向傾斜的同時，對全部毛細胞的活動進行鈣成像。當使其傾斜時，根據其傾斜方向，可以在不同位置的毛細胞中觀察到螢光強度比的增加，並且實施帶有方向偏好的活動的視覺化；當用向量表示單個毛細胞的方向偏好性時，其方向就會與感覺毛極性相配對分組。此外，研究還表明，在平衡石器官内，響應的大小會因部位的不同而出現差異。
圖2 物鏡傾斜顯微鏡（供圖：NIBB）
谷本助教表示：「利用這臺顯微鏡，今後我們希望不僅視覺化內耳，還能視覺化大腦的神經活動，以及神經廻路是如何處理與頭部運動和重力相關感覺資訊的，此外，還希望研究姿勢是如何被控制的問題。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Nature Communications
論文：Tiltable objective microscope visualizes selectivity for head motion direction and dynamics in zebrafish vestibular system
DOI：10.1038/s41467-022-35190-9
