自然科学研究機構（ＮＩＮＳ）生命創成探究センターの堤元佐特任助教らのグループは、北海道大学と共同で蛍光顕微鏡観察像の時空間相関解析に基づく超解像法「ＳＲＲＦ」を二光子励起顕微鏡法に適用することで、これまで観察が困難であった生体脳深部のナノスケールの神経細胞微細形態を可視化することに世界で初めて成功したと発表した。

研究グループは、超解像観察における光学的な制約を克服するため、画像解析によるアプローチを試みた。２０１６年に報告された新しい時空間相関解析に基づく超解像顕微鏡法ＳＲＲＦに着目。二光子励起顕微鏡法への適用（２Ｐ－ＳＲＲＦ）を試みた。

研究では、２Ｐ－ＳＲＲＦ法の空間分解能、深部観察への適用可能性、そして実際の脳組織観察における形態再現性を評価。既存の超解像顕微鏡法である構造化照明顕微鏡（ＳＩＭ）との比較の結果、２Ｐ－ＳＲＲＦ法はＳＩＭと同等の空間分解能と形態再現性を示すことが確認された。

また、２Ｐ－ＳＲＲＦによる空間分解能の改善効果は生体脳模倣環境ゲルを用いた観察で、１５００μｍの深さでも示されました。私たちは脳組織観察のために多数のＳＲＲＦ処理パラメーターを最適化し、実際の固定脳サンプルおよび生体脳の観察に２Ｐ－ＳＲＲＦを適用した。

その結果、これまでの超解像顕微鏡法では実現困難だった生体脳の大脳皮質視覚野第５層（脳表から５００μｍ深部）の高解像度観察に成功し、錐体細胞基底樹状突起のスパイン微細形態が明瞭に可視化された。

研究グループは「現時点で２Ｐ－ＳＲＲＦ法は２次元平面内での空間分解能改善効果に留まっており、今後は本法の３次元への拡張に取り組んでいる。また、より強力な励起光源や、最先端の高速イメージング手法と本法を組み合わせることで、未解明の生命現象の可視化の実現にも挑みたい」と意気込んだ。