構造生理学

構造生理学

教授

河西 春郎

講師

柳下 祥

助教

飯野 祐介

1. 研究概要

我々は2光子励起法を機軸的な方法に用い、分子生物学的な方法、電気生理学的な方法と動物行動実験を組み合わせて、大脳の機能と疾患の研究をしている。河西研究室では、1996年より 2 光子励起法を用いた研究を開始し、この顕微鏡法を開拓しつつ、研究を進めてきた。2光子励起法ではフェムト秒レーザーを光源に用いたレーザー顕微鏡法で、生体組織のやや深部を最も少ない侵襲で顕微観察できる手法である。最近これに光遺伝学も取り入れて、シナプス可塑性の修飾を調べている。この様な実験の結果、学習刺激で増大して強度を増やすこと、ドーパミン濃度の一過性の変化はこの増大を促進すること、シナプス前部後部には力学的相互作用があること、などが明らかになってきた。また、学習シナプスを分子標識する手法の開発、改良も行っている。

2.研究開発の目標

  • シナプスの力学伝達機構(PREST)について、その分子機序や個体での作用を解明する。
  • 増大シナプスをタンパク合成依存的に標識するプローブの特徴づけと改良を進め、学習とシナプスの関係を緊密に取れるようにする。
  • ドーパミン、セロトニンなどの神経修飾因子が大脳基底核を二重に調節する様子を明らかにする。

3.業績

  1. Iino, Y., Sawada, T., Yamaguchi, Tajiri, M., K., Ishii, S., Kasai, H.* & Yagishita, S.* (2020) Dopamine D2 receptors in discrimination learning and spine enlargement. Nature 579: 555-560.
  2. Moda-Sava, R.N., Murdock, M.H., et al., Kasai, H. & Liston, C. (2019). Sustained rescue of prefrontal circuit dysfunction by antidepressant-induced postsynaptic spine formation. Science, 364:
  3. Hayashi-Takagi, A., Yagishita, S., Nakamura, M. Shirai, F., Wu, Y., Loshbaugh, A.L., Kuhlman, B., Hahn, K.M. and Kasai, H. (2015). Labelling and optical erasure of synaptic memory traces in the motor cortex. Nature (Article), 525:333-338. 
  4. Takahashi, N., Sawada, W., Noguchi, J., Watanabe, S., Ucar, H., Hayashi-Takagi, A., Yagishita, S., Ohno, M., Tokumaru, H. & Kasai, H. (2015). Two-photon fluorescence lifetime imaging of primed SNARE complexes in presynaptic terminals and b Nature Communications 6:8531.
  5. Yagishita, S., Hayashi-Takagi, A., Ellis-Davies, G.C.R., Urakubo, H., Ishii, S. & Kasai, H. (2014). A critical time window for dopamine action on the structural plasticity of dendritic spines. Science, 345:1616-1620.
  6. Hayama, T., Noguchi, J., Watanabe, S., Ellis-Davies, G.C.R., Hayashi, A., Takahashi, N., Matsuzaki, M. & Kasai, H. (2013). GABA promotes the competitive selection of dendritic spines by controlling local Ca2+ Nature Neurosci. 16:1409-1416.

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