重さ1gのワイヤレス顕微鏡、自由に行動するマウスの脳細胞8500個を同時撮影

生きた動物の脳を観察するには、通常、頭に小型顕微鏡を載せてケーブルでつなぐ。このケーブルが動物の動きを制限し、従来の装置は視野が狭く、一度に見られる神経細胞の数も少なかった。中国・清華大学の戴瓊海（Qionghai Dai）教授のチームは、この限界を大きく押し広げたワイヤレス・メゾスコープ（mesoscope）「エアスコープ（Airscope）」をNatureで報告した。

非球面レンズで長さを縮め、無線で伝送

エアスコープは、重さ1.0g、横方向の解像度4μm、視野の直径6mm、毎秒12.5フレームの性能を持つ。非球面レンズの設計により光路を従来の小型顕微鏡より2.84倍短くしながら、実験台に固定する単光子メゾスコープと同程度の数の神経細胞を捉えた。専用の無線伝送装置により、マウス1匹あたり8500個を超える神経細胞のカルシウムシグナルをケーブルなしで記録したが、研究チームはこれを従来比25倍の増加と説明している。

研究チームは、部屋ほどの広さの遊び場、水泳課題、複数匹の同時撮影などで装置を試験した。2匹が競争する場面では、背側大脳皮質の複数領域の活動パターンが社会的順位と関連し、集団の活動から競争の結果をあらかじめ予測できた。迷路探索中には、報酬の位置と結びついた皮質活動が現れ、脳と脊髄を同時に記録して、恐怖条件づけの間の脊髄から皮質へ向かう信号の流れ（グレンジャー因果性）も解析した。

意義と限界

自然に行動する動物で、皮質全体を細胞解像度で記録することは、システム神経科学の長年の課題だった。今回の装置は、そうした実験を比較的容易にする可能性がある。ただし、マウスを対象としたツール開発研究であり、単光子カルシウムイメージングの特性上、深い層の神経細胞は観察しにくく、時間分解能も電気生理記録に及ばない。行動と脳活動の相関関係が、そのまま因果関係を意味するわけではない。