由基础生物学研究所神经行为学研究部门/生命创成探究中心神经网络创发研究小组的谷本昌志助教、东岛真一教授等人组成的研究小组，制作成功了“物镜倾斜显微镜”，可使生物试样和物镜一起倾斜或振动的同时进行成像，并且成功通过体内钙（Ca2+）成像技术，把适于活体观察的斑马鱼幼虫的耳石器官的毛细胞和前庭神经节神经元的活动成功可视化。
图1 本研究成果汇总（供图：NIBB）
人头部的运动情况被认为是由内耳前庭器官中的毛细胞所接收的。然而，在头部运动过程中测量毛细胞的活动情况是极其困难的，以往也没有过关于头部运动过程中的生物体内单个细胞活跃情况的研究。
对此，为了在使生物试样倾斜或振动的同时进行成像，研究小组将电动旋转台、转盘共焦扫描仪和相机等进行组合，设计并组装出一台“物镜倾斜显微镜”，可以在电动旋转台上使生物试样和物镜一起移动的同时进行成像。当缓慢地以大角度旋转时，生物试样会被施加静态倾斜刺激；当快速地以小角度来回旋转时，则会被施加振动刺激。
使用研发出的物镜倾斜显微镜对斑马鱼幼虫的耳石器官中的椭圆囊毛细胞进行了成像，这些毛细胞被认为可以接收水平面的运动和向前后左右的倾斜。
研究团队制作了在毛细胞中表达绿色荧光的Ca2+传感器（GCaMP）和红色荧光蛋白的转基因鱼，使鱼向前后或左右方向倾斜的同时，对全部毛细胞的活动进行钙成像。当使其倾斜时，根据其倾斜方向，可以在不同位置的毛细胞中观察到荧光强度比的增加，并且实现带有方向偏好的活动的可视化；当用矢量表示单个毛细胞的方向偏好性时，其方向就会与感觉毛极性相匹配。此外，研究还表明，在耳石器官内，响应的大小会因部位的不同而出现差异。
图2 物镜倾斜显微镜（供图：NIBB）
谷本助教表示：“利用这台显微镜，今后我们希望不仅可视化内耳，还能可视化大脑的神经活动，以及神经回路是如何处理与头部运动和重力相关感觉信息的，此外，还希望研究姿势是如何被控制的问题。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Nature Communications
论文：Tiltable objective microscope visualizes selectivity for head motion direction and dynamics in zebrafish vestibular system
DOI：10.1038/s41467-022-35190-9
