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神経科学のエッセンシャル

このコレクションは、神経科学の分野への導入を提供しています, 研究の5つの主要な枝を探る: 神経生理学;解剖;細胞および分子神経科学;行動神経科学;と発達神経科学。

  • Neuroscience

    09:16
    神経生理学入門

    神経生理学は神経系のメカニズムを研究するための学問です。組織全体、細胞間、単一細胞、細胞内コンパートメントなど様々なレベルでの中枢神経系と末梢神経系についての解明が試みられています。神経生理学の目的は、ニューロン間の電気インパルスの発生、伝達のメカニズムを明らかにすることです。これにより、人間の思考という興味深いプロセスの解明だけでなく、神経系機能不全に関わる病気の診断法や治療法の発展へとつながります。

    このビデオでは、神経生理学の概要を紹介しています。最初に、Galvaniによるカエルの脚が痙攣する現象の発見やEcclesによる化学シナプスの発見などの神経生理学研究の歴史的背景を紹介し、次に、神経生理学の鍵となる研究内容やそれを解明するためのすばらしいツールを紹介しています。そして、単一細胞を解析するためのパッチクランプ法や広い領域で脳活動を測定できる脳波記録法(EEG)などのテクニックについて解説しています。最後に、思考により装置をコントロールするブレイン・マシン・

  • Neuroscience

    09:42
    電気生理学: パッチクランプ法

    ニューロンの細胞膜に存在するイオンチャネルは、細胞内外での電荷の移動を制御しニューロンの発火を調整しています。イオンチャネルの生物物理学的特性を調べるための非常に有用なテクニックがパッチクランプ記録法です。ガラスマイクロピペットを細胞に密着させ吸引することで高い抵抗シールを形成できます。このプロセスを通して単一もしくは複数のチャネルをもつ細胞膜から小さな「パッチ」を単離します。それから電極を使って細胞膜を「クランプ」し電気的性質をコントロールします。この操作はチャネル活性の解析に重要になります。また電極を使うことで、細胞膜に印加された電圧や細胞膜上のイオンの流れを記録することができます。

    このビデオでは、電気生理学的手法であるパッチクランプ法の原理と必須となる器具をはじめ、様々なパッチクランプ法:

  • Neuroscience

    08:42
    ニューロンのカルシウムイメージング法

    カルシウムイオンはニューロンの機能に重要な役割を果たします。カルシウムイオンは、遺伝子発現の変化やシナプス小胞からの神経伝達物質放出などの細胞内シグナルとして働きます。細胞内のカルシウム濃度変化は、様々なシグナルに応答し選択的にイオンを輸送するポンプの存在により極めて流動的です。カルシウムイメージング法は、細胞内カルシウムの流動を測定し、活動中のニューロンのカルシウムシグナリングを直接観察できる素晴らしいテクニックです。

    このビデオでは、まずカルシウムイメージングに用いる重要な試薬であるカルシウム指示薬について解説しています。代表的な指示薬であるFura-2やレシオメトリック及び非レシオメトリックカルシウム指示薬の原理について学ぶことができます。次に、細胞や指示薬の準備から蛍光画像の取得と解析に至るまで、一般的なカルシウムイメージング実験を紹介しています。最後に、神経回路網や感覚処理の研究などカルシウムイメージング法を利用した実験例をご覧いただけます。

  • Neuroscience

    10:15
    神経解剖学入門

    神経解剖学は神経系の構造とそれに関連する機能について研究を行う学問です。神経解剖学の焦点の一つは、中枢および末梢神経系のマクロ的な構造を明らかにすることです。例として脳表面の皮質の脳溝の研究などが挙げられます。もう一つの大きな焦点は、神経系を代表する2細胞であるニューロンとグリア細胞の関連性の研究です。

    このビデオでは、最初に哲学者が「こころは心臓ではなく脳に宿っている」と提唱した紀元前4世紀まで遡り、そこからの神経解剖学研究の歴史を学ぶことができます。次に、細胞構築の役割やニューロンとグリア細胞の配置が脳機能に与える影響、また経験や疾患に基づきどのように神経解剖学的変化が引き起こされるのかなどといった鍵となる研究内容について解説し、組織学や磁気共鳴画像法(MRI)などのそれらの疑問を解決するための研究ツールを紹介しています。最後に、今日の神経解剖学研究例をご覧いただけます。

  • Neuroscience

    08:27
    齧歯類を用いた定位脳手術

    定位脳手術は生きた動物の脳に操作を加えるための優れたテクニックです。脳アトラス(脳地図)を利用することで脳深部の標的への処置が可能となります。脳アトラスには、頭蓋骨の解剖学的ランドマークを基にした各領域の3次元座標値が記載されています。動物に麻酔をかけ頭部の毛を剃ったら、脳定位固定装置を呼ばれる特別な装置に保定します。この装置を利用することにより実験用ツールを目標座標に従い正確に配置することができます。定位脳手術は多用途であり、脳傷害モデルの作製や遺伝子発現を誘導することができる他、薬剤を脳に投与するために用いられます。

    このビデオでは、定位脳手術の原理を解説しています。脳アトラスや固定装置の使い方、それに加えてプローブを配置する際の副尺の読み方を学ぶことができます。その後、定位脳手術に必須となる手順を解説しています。そして最後に、脳活動測定用の電気プローブの配置や脳組織の遺伝子操作など今日の研究への様々なアプリケーション例を紹介しています。

  • Neuroscience

    08:55
    神経組織の染色

    組織や臓器の細胞構造や分子のレイアウトを調べるために、組織染色と呼ばれるテクニックが利用されます。化学固定液で保存された目的組織から薄い切片を切り出し、その後様々な染色法を用いてサンプルに濃淡をつけることができます。神経解剖学研究では、組織学的方法を用いて神経系組織を可視化し研究が行われています。

    このビデオでは、神経組織の染色法をトピックとしています。神経細胞体を特異的に染色できるニッスル染色やミエリンを有する軸索を選択的に標識できるルクソール・ファスト・ブルー染色などの一般的な染色法について解説しています。また、抗体と細胞分子との特異的相互作用を利用する免疫組織学的テクニックも紹介しています。その後、組織の固定、包埋、セクショニング(薄切)、再水和といった脳サンプル準備法の基本工程と免疫組織染色およびニッスル染色の染色工程について解説しています。そして最後に、今日の研究へのこのテクニックのアプリケーション例をご覧いただけます。

  • Neuroscience

    08:45
    行動神経科学入門

    行動神経科学は、神経系が行動をどのように制御しているのか、又、脳の様々な機能領域やネットワークが行動や病態とどう関わり合っているのかを研究するための学問です。この分野では、動物を用いて行うトレーニングテクニックや被験者の協力を得て行うイメージング実験に至るまでいろいろな実験テクニックが利用されます。

    このビデオでは、最初に神経行動科学の歴史を振り返り、脳が行動を制御するという現在までの研究成果をご覧になれます。その後、神経ネットワークやある機能に対して活性化される特定の脳領域についての研究など神経科学分野で進められている主な研究内容とよく利用される実験方法について解説しています。ここでは、オペラント条件付け実験や機能的磁気共鳴画像法(fMRI)などのニューロイメージングテクニックが登場します。最後に、スキナー箱を用いた動物の訓練やヒト神経疾患を研究するための脳波記録法(EEG)などこれらテクニックを利用する今日の研究例をご覧いただきます。

  • Neuroscience

    07:42
    モリスウォーターメイズ(水迷路)

    モリスウォーターメイズ(水迷路)は、空間学習、空間記憶を研究するための行動実験として広く利用されます。マウスへの最初の課題は、プールの水から逃避するために設置されたプラットフォームの位置を探索させることです。次に、そのプラットフォームを水面下に隠し、今度は記憶を手がかりに探索させます。この単純で素晴らしい水迷路を利用して、認知機能の評価や神経変性疾患モデル動物を用いた研究、さらに薬の治療効果について試験することができます。

    このビデオでは、モリスウォーターメイズとテスト実施のための原理を紹介しています。水迷路を用いて評価できる記憶の種類やそれらの実験を計画、実施するための重要なポイント、またテストのセットアップおよび実施手順について解説しています。そして放射線治療が記憶に及ぼす影響の調査など、水迷路課題が有用となる実験を数例紹介しています。さらに、8方向放射状迷路のような異なる種類の迷路も紹介し、そのパラダイムと適合する記憶の種類について解説しています。

  • Neuroscience

    09:15
    fMRI:機能的磁気共鳴画像法

    機能的磁気共鳴画像法(fMRI)は、非侵襲的なニューロイメージングテクニックであり、正常及び病態時の脳機能を研究するための素晴らしいツールです。課題遂行時の神経活動に伴う血流の変化をMR信号として計測することができます。血液中に含まれるヘモグロビンは、酸素と結合しているか否かにより磁性が変化します。その性質を利用しMRIスキャナーのパラメータを利用して、神経活動に伴って増加する酸素結合型のヘモグロビンの流入を検出します。この現象はBOLD(Blood Oxygen Level

  • Neuroscience

    11:24
    細胞および分子神経科学への入門

    細胞及び分子神経科学は現在発展中の神経科学の比較的新しい分野です。この分野では、遺伝子や分子シグナリングそして細胞形態について研究し、脳の発達や機能、そして病気の原因の解明が試みられています。

    このビデオでは、細胞及び分子神経科学研究の歴史的背景を紹介しています。ここでは、1953年のDNAの発見から比較的最近のイオンチャネルのクローン化に至るまでの研究成果をご覧になれます。次に、この分野の主な研究内容を紹介しています。ニューロン活動に影響を与える遺伝子メカニズムや経験依存的な神経系の形態変化などの研究が登場します。そして、ニューロンの遺伝子発現解析や遺伝子操作法、さらにニューロンとその一部の観察方法などのこの分野でよく利用される実験方法について解説しています。最後に、今日の研究へのアプリケーション例を紹介しています。ここでは、細胞及び分子生物学的アプローチがニューロンの解析とその機能の探索にどう利用されているのかご覧いただけます。

  • Neuroscience

    08:43
    神経細胞の初代培養

    脳は非常に複雑な器官であるため、実験的操作や観察を行うにはよりシンプルなシステムが必要となります。その素晴らしいアプローチ法の一つが神経細胞の初代培養です。神経組織を切り出し、単一細胞へと単離してin細胞を単離します。それから細胞を播種し適切な培養液を加えて育てていく手順をご覧いただけます。このビデオの最後では、培養細胞を利用したタンパク質輸送や形態変化の研究、さらに生きたニューロンを利用した電気生理学実験などの実験例を紹介しています。

  • Neuroscience

    08:03
    神経細胞へのトランスフェクション法

    トランスフェクションとは核酸を細胞内へと導入する手法であり、遺伝子発現を迅速に効率的に操作するための素晴らしいツールです。トランスフェクションにより特定タンパク質の発現を抑制することや外来又は変性タンパク質の発現を誘導することができるため、神経機能を制御する細胞および分子過程の研究に利用されます。しかしながら、成熟ニューロンへの核酸の導入は容易ではなく、細胞に遺伝子操作を加えるためには専門的なテクニックが必要となります。

    このビデオでは、ニューロンへのトランスフェクションの原理と一般的に用いられる3種類のテクニック: ヌクレオフェクション、遺伝子銃(微粒子銃)トランスフェクション、ウイルスを用いた形質導入、について紹介しています。

  • Neuroscience

    09:24
    発生神経生物学入門

    発生神経科学は、初期胚の段階から成人期に至るまでの神経系が形成される過程を研究するための学問です。神経前駆細胞は増殖、分化、遊走、成熟という一連の流れをたどることは知られていますが、その進行を制御するメカニズムは完全には明らかになっていません。発生研究は複雑な構造がどのように作られていくのかを解明するだけではなく、発達障害の診断と治療にも貢献します。組織傷害後の回復プロセスは発生過程に類似しているため、発生神経学研究を行うことで神経系の再生メカニズムの解明にもつながる可能性があります。

    このビデオでは、発生神経学分野の概要を解説しています。初期の神経組織形成を調べた研究から細胞がニューロンの各組織へと変化していくメカニズムの研究に至るまで簡単な歴史を学ぶことができます。その後は、発生神経学研究の主な研究内容とそれを進めるために利用される研究ツールをトピックとし、最後に今日の発生神経研究例を紹介しています。生きた胎児の脳に遺伝子操作を加える実験や神経幹細胞の

  • Neuroscience

    08:05
    齧歯類を用いた子宮内エレクトロポレーション法

    子宮内エレクトロポレーション法は、細胞が増殖、分化、遊走、成熟と発生していく分子メカニズムを明らかにするために欠かせないテクニックです。エレクトロポレーション法は、電気パルスを利用して細胞膜に一時的に穴を開け、その穴を通して遺伝物質を細胞内標的部位に素早く導入する手法です。一般的にinなどといった子宮内エレクトロポレーション法の神経生物学研究への研究例をご覧いただけます。

  • Neuroscience

    07:45
    神経組織の組織培養

    脊椎動物がもつ複雑な神経系の構造は、細胞の増殖、遊走、形態学的変化といった一連のプロセスを経て形成されていきます。これらのプロセスを研究することは、神経系機能についての理解と発達異常に起因する疾患の診断と治療につながります。しかしながら、特に哺乳動物の胎児がもつ神経組織へのアクセスは非常に難しく、実験操作を加えることが困難です。そこで、組織培養が利用されるようになりました。「器官培養」と呼ばれる培養法は、細胞構造を維持したまま生体から組織を取り出して実施し、神経発生過程を調べることができます。一般的に組織培養とは、神経組織を丁寧に分離し、実験に最適な栄養培地中で行うin vitro実験です。

    このビデオでは、神経組織培養法の概要と他のin

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