大脳棘シナプスと分泌現象の2光子顕微鏡による研究

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光刺激法を中心とした2光子顕微鏡法の開拓を目的として、以下(1)～(5)の研究を推進した。(1)光刺激によるシナプス可塑性誘発法の系統的開拓、(2)スパイン収縮・除去の分子基盤の可視化、(3)個体動物における光によるシナプス可塑性誘発法の開発、(4)精神障害モデル動物におけるスパイン運動異常の可視化の開発、(5)シナプス前終末・開口放出機構の可視化手法の開拓。このうち、(1)～(3)の研究を特に中心的に推進し、多様な知見の蓄積を得た。(1)では、マクロアンケイジング法で多数のスパインを光刺激して収縮を誘発させる手法により、スパインの除去・新生を含む多様な可塑性を光刺激で誘発する技術をスライス標本で観察し、知見を蓄積した。これにより、スパイン収縮、除去および新生を自由に誘発する可能性を開拓した。(2)では、光で活性化する低分子量G蛋白質Rac(PA-Rac)等を用いて、スパイン収縮・除去の分子基盤の可視化を試み、知見を蓄積した。これにより、大筋解明されていないスパイン頭部収縮や除去を起こすカルシウム濃度分布を明らかにし、各可塑性の最適誘発条件を解明する可能性を開拓した。(3)では、スパイン頭部増大、収縮、除去、生成などの可塑性をin vivoで効率よく誘発し、定量化する手法に関する知見を蓄積した。これにより、大脳各領域や変異動物における可塑性の特徴を明らかにし、シナプス可塑性と神経細胞・個体機能への影響を解明する可能性を開拓した。以上のように、我々は、シナプス可塑性の網羅的解析および開口放出現象の独自な研究手法を継続して開発した。本研究の推進により、2光子励起顕微鏡の技術を一層増強・発展させ、この方法論の広い利用を通じて、医学・生物学分野に貢献する基盤を整えた。