当社は株式会社SCREENホールディングスのグループ会社です。興奮性細胞が発する電気活動を細胞外電位として取得します。急性脳スライス標本1-誘発電位MED64システムの代表的な応用事例が急性脳スライス標本での誘発電位計測です。potentiation、長期増強)試験については豊富な実績があります。LTPは一定の刺激強度により数十秒間隔で経時的に取得する誘発電位の大きさ(ベースライン応答)が、テタヌス刺激やシータバースト刺激とよばれる特殊なパターンの刺激を与えた後に持続的に増大する現象です。プローブ(MED-P515A)上のマウス海馬脳スライス標本。CA3野からCA1野の錐体細胞へと投射するシャッファー側枝を刺激して、放線層で錐体細胞の樹状突起と形成されるシナプスからの誘発応答を計測する。本例ではch30、ch32を通過するシャッファー側枝を20秒ごとに交互に刺激して、ch31で誘発される電位に焦点を当てる。同じ電極上であっても、ch30、ch32を刺激して興奮するシャッファー側枝が異なるため、ch31のそれぞれの誘発電位は質的に異なる(電極周辺で興奮するシナプスが異なる)。誘発電位の64チャンネル画面表示。海馬の整然とした組織構造に基づいて、上昇層から錐体細胞層にかけて(ch1~16)は上向きの、放線層から分子層(ch17~32)にかけては下向きの誘発電位波形となる。誘発電位の大きさ(立ち下がり部分の傾きや振幅)は、標本と電極の密着具合に依存する。それにより、標本ごとに大きさに人工的なばらつきが生じるため、その絶対値を統計量として扱うことは不適切である。そこで、段階的に刺激強度を増加させて得られる誘発電位の応答曲線を得てその最大応答の30%応答の刺激強度をテスト刺激とし、誘発電位のベースライン応答を得る。LTPはベースライン応答を100%としたときの増強率で評価される。上段がch30、下段がch32を刺激した際のch31の誘発電位。ch30ではテスト刺激を15分間適用した後、2秒間のシーターバースト刺激を適用、その後のテスト刺激でのベースライン応答が約2時間増強、持続している。急性脳スライス標本2-オシレーション急性脳スライス標本の応用事例として、LTP試験に次いで多く取り組まれているのがオシレーション計測です。potential)です。プローブ(MED-P530A)上のマウス海馬脳スライス標本。海馬において、自発的な鋭波が発生しやすくなるよう、吻側が尾側に対して水平方向より12.7°高くなるように傾けて横断スライス標本を作成した。鋭波は記憶の固定に関与すると考えられており、海馬CA3領域で発生して海馬CA1へと伝搬する。赤枠で示す海馬CA3領域で発生した鋭波を解析対象とした。鋭波発生時の64チャンネル画面表示。本例ではch35がその解析対象。Hzでのバンドパスフィルタリング処理を適用し、ベースラインノイズの5倍SD値を超える信号を鋭波として検出。Adenosine受容体の非選択的アンタゴニストでもあるCaffeineの灌流適用は、濃度依存的に鋭波の発生頻度を増加させた。A1受容体選択的アンタゴニストは鋭波の発生頻度を増加させ、選択的アゴニストは発生頻度を減少させた。A2A受容体選択的アンタゴニストは発生頻度に影響しなかった。A1受容体選択的アゴニストによる発生頻度減少作用はCaffeineにより拮抗された。歯状回-CA3領域のみにトリミングした標本においても、Caffeineの灌流適用によって鋭波の発生頻度の増加が認められた。A1受容体拮抗作用によるものと考えられる。プローブ(MED-P515A)上のマウス海馬脳スライス標本。薬剤の灌流適用により誘発されるてんかん様波形を検出する部位として、皮質と海馬の境界領域(海馬白板)に位置するチャンネルをその標本を代表するデータとして任意に選んだ。てんかん陽性または陰性薬剤として14種類の試験化合物を5段階の用量で漸増的に灌流適用し、各用量につき10分間のデータ収録を行った。本例はPicrotoxin適用により誘発されたてんかん様波形の64チャンネル画面表示。各用量での10分間の計測区間のうち、2~9分の区間を解析対象とした。uV/msを超えるピーク点を検出。msの範囲をてんかん様波形として抽出した。0.01s/px)の画像に変換。各用量ごとに検出した全てのてんかん様波形の変換画像を単一の画像として重ね合わせた。深層学習のオープンソースフレームワークであるCaffeを用いて重ね合わせ画像から4096次元の特徴ベクトルを抽出し、PCAベースの線形SVMでの入力特徴として用いた。4096次元の特徴ベクトルを主成分分析によって次元削減し、第1、2主成分の空間にプロット。各薬剤の各用量を1つのデータ点としてプロットし、同一薬剤ごとにデータ点を直線で結んだ。SVMにより決定された境界線によりてんかん作用を示す薬剤、用量を境界線右側の空間に分類した。この境界線は新たに評価した既知の試験化合物についても精度良く分類できた。単層シート様培養標本は、1拍動ごとに特徴的な細胞外電位波形を示します。活動電位幅)に相当します。薬剤によるそのFPDの延長作用は、臨床場面における薬剤の催不整脈作用を予測する上での代替指標と見なされており、ヒトiPS細胞由来の心筋細胞を用いてさかんに実験が行われています。プレート(MED-Q2430L)の1ウェル上に培養されたヒトiPS細胞由来心筋細胞の単層シート様標本。Symphonyでの384チャンネル画面表示。データの品質はMED64-Basicと同等でありながら、データの取得効率は6倍に向上。Symphonyのメイン画面表示。上段には選択ウェルの各電極の生波形チャート、中段には選択電極の生波形チャート及び検出した1拍動ごとのFP波形を表示。下段左には表示中のウェルの各電極ごとの測定パラメータ(本例では補正FPDの拍動平均)、中央には各ウェルごとの測定パラメータの代表値(本例では任意選択した電極の値)、右には任意にウェルグループの測定パラメータの代表値を示す。DMSO群(左グラフ)に対し、E-4031群(中央グラフ)の補正FPDが延長し、verapamil群(右)が短縮する結果が得られた。Hzのハイパスフィルター設定の下で自発活動を計測すると、消化管の部位ごとに異なる特徴を示す自発活動が観察されます。その波形にはCaチャネルの薬理的阻害下でも発生する成分も含まれ、カハール介在細胞が発生するペースメーカー電位と考えられます。(分画分子量12000)と筋層組織標本をスライスアンカーのワイヤーに織り込むように固定し、電極へマウントする方法(透析膜法)によって電位の取得率が向上し、その振幅も大きくなる。64チャンネル画面の赤枠で囲んだch17-20を拡大表示。Hzのバンドパスフィルター処理を適用すると、回腸では特徴的な揺らぎ電位とバースト様電位が観察される。ジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬であるニフェジピンを適用するとバースト様電位が抑制され、揺らぎ電位が残る。前者は平滑筋細胞由来のカルシウムスパイク、後者はカハール介在細胞由来のペースメーカー様電位と考えられる。