研究課題： 繊毛が神経回路形成・維持・機能発現に果たす役割とその分子メカニズム
研究概要： 繊毛は、細胞の表面からアンテナのように突き出した構造で、外部の情報をキャッチするセンサーとして働きます。本研究では、神経回路の形成・維持と視床下部における摂食行動の制御をテーマとして、繊毛が神経系で果たす役割を明らかにします。本研究により、神経細胞の繊毛が情報入力装置として働くメカニズムを解明し、繊毛異常が引き起こす病態である神経変性疾患、肥満、糖尿病などの診断や治療法の確立につなげることを目指します。

研究課題： 聴覚神経回路での入力依存的な神経活動制御
研究概要： 神経活動は神経回路の形成、維持、最適化に重要だと考えられていますが、その詳細は明らかでありません。本研究では、構造と機能が明確な脳幹の聴覚神経回路において、神経活動の発生部位である軸索起始部の変化として生じる新規の神経可塑性のメカニズムと機能的意義を調べることにより、特定の神経回路機能が入力依存的に獲得され、維持される分子・細胞基盤を明らかにします。

研究課題： 大脳皮質の微小回路の学習に関連した可塑性
研究概要： 私たちの行動は、個々の神経細胞の調和の取れた活動の下に成り立っています。神経細胞の活動を決定する重要な単位の一つは、神経細胞同士が数百μmの中で複雑な回路を形成する微小回路です。しかし、微小回路が学習行動中にどのように活動し、変化するのかは、ほとんど分かっていません。本研究では、微小回路の学習に関連した可塑性を分子レベル、細胞レベルで解明します。

研究課題： ショウジョウバエ視覚系における機能的な神経回路形成機構の解明
研究概要： ショウジョウバエ視覚中枢は産生順と相関した多様な神経細胞の産出、細胞移動を伴う層構造・カラム構造形成など、ほ乳類の脳においてもみられる神経発生の様々な重要な要素を合わせ持ちます。さらに高度な神経遺伝学的ツールが利用可能であり、行動実験によって神経回路の機能を解析することが可能な優れたモデル系です。このようなハエ視覚中枢の特徴を利用して、機能的な神経回路が形成されるメカニズムを明らかにします。

研究課題： 脳の左右非対称性形成機構とその生理学的意義の解析
研究概要： 脳の機能に左右差があることは広く知られています。例えば、ほとんどの人は、言語を司る中枢が左半球にあります。また、利き手は約9割が右です。しかし、これまで脳の左右差形成メカニズムはほとんど知られていませんでした。本研究は、新規の脳左右差を可視化する遺伝子改変マウスを用いて、脳の左右非対称性の形成機構を明らかにします。さらに、行動解析を通して脳の非対称性の生理学的意義の解明を目指します。

研究課題： リン酸化による大脳辺縁系情動回路修飾機構の解明
研究概要： 外界の環境に応じて情動行動が変化する際、脳内の神経細胞ではどのような変化が起きているのでしょうか？本研究では、情動を担う大脳辺縁系に多く存在するタンパク質リン酸化酵素に着眼し、回路修飾過程を分子的な側面から解明します。更に、情動回路の操作が可能となる新たな遺伝子改変マウスを作出し、最先端の分子脳科学の手法を用いて回路理解の推進を目指します。

研究課題： 脳の内的環境を制御する神経伝達機構
研究概要： 動物の脳は、個体の気分などに応じて、たとえ同じ刺激入力が入っても、異なる感覚、行動や情動を引き起こします。個体の気分などには、モノアミンや神経ペプチドなどの神経伝達物質の出力の関与が示されています。本研究は、ショウジョウバエの遺伝学的手法を駆使して、こうした伝達物質の感覚情報処理における役割を明らかにし、曖昧に「気分」とくくられてきた脳の内的環境がどのように生み出されているのかを調べることを目的とします。

研究課題： 神経軸索ガイダンスを制御する普遍的シグナル伝達の時空間解析
研究概要： 複雑かつ精緻な神経回路網を構築するために、神経突起先端部に現れる成長円錐は、細胞外環境に呈示される多種多様な軸索ガイダンス因子に導かれて正しい標的まで辿り着きます。本研究では、成長円錐が生体内で複数のガイダンス因子の異なる空間情報を統合する細胞内シグナル伝達メカニズムを解明します。さらに、そのシグナルを自らの適切な運動性に変換し、正確な経路選択や軸索分枝を行うための普遍的な仕組みを解明します。

研究課題： 自発行動リズムを制御する体内時計神経回路基盤の解明
研究概要： 私たちは、視床下部・視交叉上核におよそ一日の周期を刻むサーカディアン時計を備えています。一方、睡眠や食事に関連する生理機能には数時間周期で変動するウルトラディアンリズムがあることが知られているものの、その制御機構は明らかではありません。本研究では、そのウルトラディアンリズム機能神経回路機構を同定します。一日のリズムとともに、さらに細分化したタイミングを制御する体内時計を理解することで、心身の健康な生活タイミングを明らかにします。

研究課題： 行動の概日リズムを制御する神経回路構築の分子基盤
研究概要： 外界の環境や体内の生理状態に適した行動を発現することは動物個体の生存に不可欠ですが、行動を制御する脳内の神経回路の動作原理のほとんどは謎に包まれています。本研究では、比較的簡単な神経系を持ちながら、人間にも共通する多様な行動を示すショウジョウバエを用い、睡眠覚醒のパターンに代表される行動の日周リズム（概日リズム）を制御する神経回路の動作原理と形成の分子機構の解明を目指します。

研究課題： 光遺伝学を用いた前頭前野シナプスと個体レベル行動との関連解析
研究概要： 前頭前野は高次脳機能の中枢であり、様々な精神疾患の責任部位と考えられていますが、分子レベルでの調査が遅れています。本研究では、疾患関連遺伝子操作をウイルスを用いて前頭前野特異的に行い、経時的in vivoスパインイメージングと前頭前野関連行動解析を行います。さらに各種光遺伝学プローブを用いて同領域スパインを特異的に操作し、行動変化の誘発を試みることにより、スパイン形態と個体レベルの行動との因果関係を示します。

研究課題： 大脳皮質細胞構築における血管発生制御機構の意義
研究概要： 発生過程の大脳皮質実質に形成される微小血管の発生が、神経幹細胞の時間特性・領域特性と如何に同期的に進行し、結果として高度に秩序立った大脳皮質細胞構築、および神経回路構築を可能とするのかについて、その分子機構の解明を目指します。本研究による神経幹細胞の運命制御機構に関する新たな視点が、内在性神経幹細胞・内在性血管内皮前駆細胞を利用した中枢神経系の再生医学の実現に寄与することが期待されます。