神経回路機能分子の可視化技術の開発

Advancements in visualization techniques for macromolecules involved in neural network formation

脳は刻々入る感覚情報を処理し，運動コマンドを出力する動的なシステムである。脳における情報処理は固定化されたものでなく，神経シナプスの可塑性によって動的に調節されている。したがって神経回路での情報処理過程の理解には，シナプスの動態の解明が必須である。しかしながら，微細なシナプスを生きた状態で観察することは，従来の顕微鏡法では困難とされてきた。近年，シナプス構造および分子を蛍光で可視化する技術が大幅に進歩し，また，共焦点顕微鏡や2光子顕微鏡の開発により，格段に高い解像度・検出力で，厚みのあるサンプルの蛍光観察が可能となった。分散培養から個体脳までの様々なレベルで，生きた神経におけるシナプスの動的な変化が報告されつつある。

Brain is a dynamic system processing sensory information continuously to generate motor outputs. Information processing in the brain is not static, but dynamically regulated via synaptic plasticity. In this sense, clarification of the dynamic behavior of synapses is essential in understanding information processing of neural network. However, fine structure of synapses in the living nervous tissue was not accessible by conventional microscopy. Recently, progress was made in the fluorescence techniques of visualizing synaptic structures and macromolecules. In addition, confocal and two-photon microscopy enabled us to detect fluorescence signals within thick samples with much higher resolution and detection sensitivity. Now there are accumulating evidences for structural dynamics of synapses in living neurons using a variety of preparations ranging from dissociated cultures to in vivo brain tissues.