生きたまま頭蓋骨を透明にする「シースルー法」を開発~頭蓋骨を残したまま、簡便・非侵襲・高精度に脳内をライブイメージングできるようになった!~

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2025-08-26 新潟大学

新潟大学と理研の共同研究グループは、生きた動物の頭蓋骨を観察時のみ透明化して脳を非侵襲的に可視化する新技術「シースルー法」を開発しました。従来は頭蓋骨を除去してガラスを埋め込む必要があり、脳へのダメージや高度な手術技術が課題でした。本法は、1,600種以上の化合物から選定した試薬を頭蓋骨に塗布するだけで1時間以内に95%以上透明化でき、観察後には元に戻る可逆性を持ちます。マウス実験では、神経細胞の形態や活動をミクロレベルで捉えると同時に、大脳皮質全体で約3,000個の神経細胞活動をミリ秒精度で記録し、神経ネットワーク動態を広範に観察できることを実証しました。シースルー法は安全性が高く、脳圧変動や炎症のリスクも低減できるため、「あるがままの脳」を高精度に観察可能にします。今後、脳研究の普及と発展を加速させ、行動や病態に伴う脳内情報処理の解明に大きく貢献すると期待されます。

生きたまま頭蓋骨を透明にする「シースルー法」を開発~頭蓋骨を残したまま、簡便・非侵襲・高精度に脳内をライブイメージングできるようになった!~(A)シースルー法と従来のオープンスカル法の比較。
(B)迅速かつ可逆的に頭蓋骨を透明化して脳内をライブイメージングできる。
(C)マウス頭蓋骨は高度に透明化される。
(D)頭蓋骨を広範囲に透明化して「ズームアウト・ズームイン」観察できる。
(E)様々な脳領域の数千個の神経細胞の活動をモニターし(左)神経間ネットワーク解析(右)をできる。

<関連情報>

SeeThrough:生体脳イメージングのための合理的に設計された頭蓋骨透明化技術 SeeThrough: a rationally designed skull clearing technique for in vivo brain imaging

Xinyi Liu,Motokazu Uchigashima,Ikumi Oomoto,Yoshihito Saito,Hitoshi Uchida,Shinya Oginezawa,Keiko Masuda,Daisuke Satoh,Manabu Abe,Kenji Sakimura,Yoshihiro Shimizu,Masanori Murayama,Kazuki Tainaka & Takayasu Mikuni
Nature Communications  Published:26 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62836-1

Abstract

Light scattering in the skull limits optical access to the brain. Here we present SeeThrough, a skull-clearing technique that enables simple, high-resolution, and minimally-invasive brain imaging without skull removal. Through systematic screening of over 1600 chemicals, we rationally developed a refractive index-matching solution that combines water- and organic solvent-based components, achieving both high clearing efficiency and biocompatibility. The reagents exhibit minimal brain penetration, maintain tissue integrity, and avoid inflammatory responses. Notably, SeeThrough provides imaging sensitivity and contrast comparable to open-skull window imaging, while permitting minimally-invasive monitoring of brain border macrophages as well as blood and cerebrospinal fluid dynamics. Combined with two-photon imaging, SeeThrough enables spatially and temporally scalable imaging applications in the mouse brain, including ~400 µm deep imaging, one-month longitudinal imaging, and mesoscale, cellular-resolution monitoring of brain activity for network-level analysis. Thus, SeeThrough offers a broadly accessible platform for high-throughput, physiology-preserving imaging of the brain parenchyma and brain-skull interface.

医療・健康
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