小坂田 文隆

神経回路の4次元解析法の開発とサブネットワークの機能解明

グラント番号：JPMJCR1851

研究代表者

小坂田 文隆

主たる共同研究者

磯部 圭佑

理化学研究所 光量子工学研究センター　上級研究員

研究概要

知覚や記憶に関わる機能は脳内で複数の領野に局在し、各々の領野内でニューロン同士は特定のタスク処理に特化して精密な『サブネットワーク』を構成します。本研究では、4次元光観察・光操作技術およびウイルス遺伝子工学的手法に基づいた神経回路解析法を独自に開発し、『サブネットワーク』の情報処理、統合メカニズム、脳の可塑的な変化に伴う役割を解明することで、複雑な脳機能の理解を目指します。

倉永 英里奈

オールオプティカルメカノバイオロジーの創出に向けた技術開発と発生生物学への応用

グラント番号：JPMJCR1852

研究代表者

倉永 英里奈

主たる共同研究者

岡田 康志	東京大学 大学院理学系研究科　教授
柴田 達夫	理化学研究所 生命機能科学研究センター　チームリーダー
渡邉 朋信	理化学研究所 生命機能科学研究センター　チームリーダー

研究概要

生体現象における力学反応の科学はメカノバイオロジーと呼ばれ、発生工学や再生医療への応用も期待されています。一方その手法は探針などの直接接触を介した方法が主であり、細胞から組織というメゾスケール領域を対象とするには非侵襲的方法の確立が急務です。そこで本研究では、生命現象における力学過程の「計測」「操作」および応答の「観察」を全て『光』で行う「オールオプティカルメカノバイオロジー」の創出を目指します。

松本 正幸

光操作技術による基底核ドーパミン回路の機能局在解明と機能再建

グラント番号：JPMJCR1853

研究代表者

松本 正幸

主たる共同研究者

高田 昌彦	京都大学 ヒト行動進化研究センター　研究員
知見 聡美	自然科学研究機構 生理学研究所　助教

研究概要

ドーパミン神経系の異常は運動機能障害や認知機能障害、意欲障害など、様々な機能障害を引き起こします。本研究提案では、ヒトに近縁なマカクザルに適用可能な新たな光遺伝学技術を確立し、ドーパミン神経系が多様な脳機能を実現するメカニズムを解明します。また、ドーパミン神経系の異常がもたらす様々な脳機能障害に対し、その治療に有効な光遺伝学を用いた脳深部刺激療法を開発します。

柚﨑 通介

光操作によるシナプス可塑性と記憶形成の因果関係の解明

グラント番号：JPMJCR1854

研究代表者

柚﨑 通介

主たる共同研究者

浜地 格	京都大学 大学院工学研究科　教授
松田 信爾	電気通信大学 大学院情報理工学研究科　准教授

研究概要

神経回路を構成するシナプスは、神経活動に応じて生涯に亘って可塑的に変化します。この現象は長期増強（LTP）や長期抑圧（LTD）として長年研究されてきました。しかし、特定のシナプスにおけるLTP/LTDが、個体レベルにおける記憶・学習と因果関係が本当にあるのか、という根源的な問いは未解決です。本研究では、急性かつ可逆的にシナプス可塑性を直接制御する光遺伝学的ツールを開発することによってこの問いに挑みます。