■MATLAB
- MATLABという名は、Matrix Laboratoryに由来しており、Fortran、C言語とリンクするインターフェースが用意されていて自分で機能拡張をすることも可能である。
- 行列・配列演算をベースに演算を簡単に行うことができる。
- 非手続き型言語でインタプリタ動作のためコンパイルの手間が要らずに実行結果がすぐ分かるので、思考を妨げずにプログラミングを行うことができる。
- 広範な数学・可視化機能、専門分野向けのアプリケーションツールで解析、設計、プロトタイプ開発などの用途に特に威力を発揮する。
本研究室では主に解析、シミュレーションなどでこのアプリケーションツールを用いている。
MATLABの実行画面
■光計測システム (マイカム Ultima, NeuroCCD)
- 本研究室では海馬の中のCA1野という部分のニューロンの樹状突起（デンドライト）における、それぞれの入力部分での情報処理の相互作用を調べる実験でこの装置を使用している。
- 計測には光計測膜電位画像解析装置(MiCAMULTIMA)を用いている。
- CA1野のほぼ全体をカバーする領域を100×100 pixel (1 mm × 1 mm)で記録。
- 時間解像度が1ms/frame，10倍で空間解像度が1pixel当たり10×10 μ㎡の対物レンズを使用している。
光計測システム
■パッチクランプレコーディングシステム
- パッチクランプ法の実験で、単一のイオンチャンネルの開閉の観察に使用する。
- 先端の直径が1μm程度のガラス管を細胞の膜表面に押し当て、軽く陰圧をかけるとイオンチャンネルを含む細胞膜がガラス管の口にぴたりとくっつく。このことを利用して極めて面積の小さい膜（パッチ）を電位固定できる。
- 従来の細胞外電位記録と比較して漏れ電流が非常に小さくなり、それに伴い小さな信号電流、特にシングルチャンネル記録が可能になり、同時に漏れ電流が減少したことで、ノイズが減少し S/N比の大きな記録が得られるようになった。
- パッチクランプ法は「cell-attached mode」「whole-cell mode」などのいくつかのモードがあり、目的によって使い分けられる。
パッチクランプレコーディングシステム
■マルチ電極システム (Cheetahシステム)
- 培養細胞、スライス標本上の60chの電極から同時記録を取ることができ、電極とプリアンプの距離が近いためS/N比がよく、小さなレスポンスまで記録が可能である。
- 測定中にデジタルカメラで記録した画像と実際に測定した記録とを合成することができるので実際に刺激を入力した場所などの特定が容易にできる。
- 電極はガラス板に最新の印刷、エッチング処理により10μmの電極をマトリックス状に配置している。
- 使用するチタン電極表面は一般の白金電極に比べ単一面積あたりの表面積が数倍の表面積を持ち、確実なコンタクトが得られる。
マルチ電極システム(Cheetahシステム)
■二光子レーザーアンケージング刺激及び電気生理計測装置
高速アンケージングユニット付2光子共焦点レーザー顕微鏡システム
- ラット脳スライス標本上の一つの神経細胞に蛍光色素を注入し、レーザーで励起することにより神経細胞の微細構造を可視化する。
- 装置は、5つのレーザー光源（紫外光、可視光ｘ3、近赤外光）、レーザーコントロール装置、顕微鏡、電気生理計測装置から構成される。
- 「高速多点刺激」
高速アンケージング技術を用いて、蛍光画像上のポイントを指定することにより、神経細胞に複雑な時空間刺激を与えて、その結果の神経応答を計測することが可能。 - 「3Dイメージング」
微小なポイントごとに撮影された画像を再構築されてできた3D画像。
二光子レーザーアンケージング刺激及び電気生理計測装置
■シミュレータ "NEURON"
- 1996年にYale大学のMichael HinesとJohn W.Mooreらによって開発された神経細胞の総合シミュレータ。
- 解剖データに基づく神経細胞における物理的形状のチャネルパラメータ、チャネル密度のデータベースがあり単一モデルからネットワークシミュレーションまで幅広くサポート。
- ニューロンの形状およびチャネルの分布を忠実に再現できる。
シミュレータ "NEURON"
■OTAシステム
- 1996年にYale大学のMichael HinesとJohn W.Mooreらによって開発された神経細胞の総合シミュレータ。
- 解剖データに基づく神経細胞における物理的形状のチャネルパラメータ、チャネル密度のデータベースがあり単一モデルからネットワークシミュレーションまで幅広くサポート。
- ニューロンの形状およびチャネルの分布を忠実に再現できる。
OTAシステム