発達期の大脳皮質の神経回路は体験や学習に依存して構築・再編され、生まれ育った環境に適した機能が獲得されます。視覚情報処理研究部門では、大脳皮質の機能が経験依存的・非依存的に調節されるしくみを神経回路レベルで理解することを目指し、主に発達期のラットやマウスの視覚野を対象に研究を行っています。スパイク活動の多点記録や２光子顕微鏡を用いたCa2+イメージングによる視覚反応の解析、脳切片標本にケージドグルタミン酸や光遺伝学よる局所刺激法とホールセルパッチクランプ法を適用した神経回路の機能解析、越シナプス性ウイルストレーサによる神経結合の形態学的解析等を用い、脳機能と神経回路を関連づけて研究を進めています。下記の項目が、現在当部門で遂行している主な研究課題です。
(1) 特異的神経結合による微小神経回路網の形成メカニズムおよび情報処理における役割
(2) 発生期に同じ神経幹細胞から生まれた神経細胞の神経結合特異性とその結合の機能的役割
(3) 様々な発達段階にある動物や生後の視覚入力を操作した動物の視覚野におけるシナプス可塑性と視覚反応可塑性およびそれらの可塑性に関与する機能分子の因果的な証明。
(4) 越シナプス性ウイルストレーサーによる神経回路解析
(5) 細胞サブタイプを踏まえた視覚反応と可塑的変化ならびにシナプス結合発達メカニズム
上述の技術を利用した他機関との共同研究も実施しています。脳機能発達メカニズムに興味を持つ大学院生を募集しています。
図 大脳皮質神経回路の電気生理学的・形態学的解析
Ａ．光刺激法により誘発された興奮性シナプス後電流による相互相関解析。シナプス結合を形成する２/３層錐体細胞ペアからの記録例。
B. ホールセル記録によりシナプス結合を調べた大脳皮質神経細胞の染色像。バイオサイチン染色により可視化した複数の記録細胞を黄色で示す。
