私たちは、レーザー光学、材料化学などの最先端技術を駆使し、革新的なバイオイメージング法の研究開発とその基礎医学への応用を牽引しています。特に、多光子励起過程や非線形光学過程を活用し、生きた個体や組織における非侵襲的なイメージング法および操作法を広範囲化、超解像化、超高速化することで世界をリードしています。これにより、生理機能の定量的な可視化解析法を実現し、神経回路や神経活動、開口放出などの可視化解析から、生体リズムなどを含む生理機能の創発原理やその分子基盤の理解を目指しています。
最近では、近赤外超短光パルスレーザーと補償光学を用い、世界最深部の生体断層蛍光イメージングが可能な多光子顕微鏡の開発に成功しました。生きたマウスの脳において、表面から約1.6mmという深部の海馬歯状回神経細胞の断層撮像を実現しただけでなく、海馬CA1ニューロンの活動をビデオレートで観察することにも成功しました。また、細胞機能の長期イメージング技術を駆使し、哺乳動物における生体リズム、特に24時間周期の概日性リズムの生成とその機能に関する研究を推進しています。
一方、生細胞における微細な形態や分子の動態を電子顕微鏡に迫る分解能で撮像できる超解像顕微鏡法の研究開発も推進しています。さらに、高速3次元イメージングを用いて、局所神経回路の機能の創発原理の解明や、内分泌・外分泌腺や植物細胞の生理機能、疾患発症の分子機構の基礎解明などにも応用しています。
本研究部門では、生命科学はもとより、応用物理、材料化学、基礎医学、薬学にわたる多様な研究室と連携し、共同研究を積極的に展開しています。生体内での生理現象をありのまま捉えることのできるイメージング法の高度化と、神経・分泌の細胞生理学をそれぞれ縦糸と横糸として、新しい学際領域の創成を推進したいと考えています。
新しい学問領域の開拓に情熱を燃やす大学院生や若手研究者を募集しています。
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図(Ａ) 視交叉上核ニューロンのCa2+および転写リズムの寒冷による停止とリセット。（Ｂ）光シート顕微鏡によるマウス全脳蛍光イメージング (Ｃ) 電子チューナブルレンズによる高速体積イメージング (Ｄ) 新規光材料を用いた超広範囲観察
