東京理科大学 創域理工学部　
生命生物科学科
萩原研究室

私たちの脳は、様々な外的刺激の入力を受け、その情報を統合し、再び行動として出力します。脳を構成する数千億個の神経細胞は、情報の伝達と統合という重要な機能を有しており、神経伝達のため軸索という長い突起を伸ばして隣の、時には遠く離れたところにいる神経細胞にシナプスと呼ばれる接着部位を形成します。すなわち、シナプスは脳機能を司る基本ユニットと考えられており、起きているときも寝ているときも脳の働きを支えるため、シナプスでは絶えず情報が伝達されています。

応用神経科学の３本の柱

神経細胞やシナプスの形態学的解析

形態・電気生理・マウスの行動解析という3本の柱の中で、最も基盤となる解析方法です。
脳は多くの情報を統合してアウトプットを出す一つの組織として機能しますが、脳の中は特定の機能を有する複数のsubregionにわかれています。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例えば、光を感知する網膜、匂い情報を統合する嗅球といった感覚情報を処理する領域のほか、記憶に重要な役割を果たしている海馬などがあり、機能的な層構造や神経回路が古くからされて研究されています。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　各種遺伝子改変マウスの解析では、免疫組織化学染色法などを用いて脳の構造や機能分子の局在を観察し、タンパク質の欠損等による神経変性や伝達機構の異常を解析します。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一方、視床下部や扁桃体などの脳の深部領域は、神経投射パターンやシナプス伝達もわかっていないことが多いため、特定の神経回路網を観察する方法を確立し、これら神経回路が制御するマウスの行動解析へと応用していきます。

　　　　　　　　　　　　　　　　

光遺伝学の新規ツール開発及び行動実験への応用

神経科学の研究に大きな変革をもたらした光遺伝学は、現在も新しい手法の開発が日々進められています。山梨大学・大塚研究室との共同研究により、新しく開発した光制御ツールの細胞内での局在を形態学的に解析し検証します。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
また、脳機能の解析に光制御ツールを応用させ、光刺激したマウスの行動実験から神経回路網やその機能を明らかにしていきます。

電子顕微鏡による微細構造の観察

神経伝達の要となるシナプスはナノメートルスケールの非常に小さな構造で、観察には電子顕微鏡が必要となります。将来的に、神経細胞だけでなく応用生物科学科で解析されている様々な生物の微細構造の世界をを観察できるシステムを構築していきます。 福井大学・深沢研究室や生理学研究所、久留米大学・先端イメージング研究センターとの共同研究によって得られた画像から、各種神経回路網やシナプス構造の解析を行います。