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河西 春郎

主任研究者

技術開発

東京大学大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 構造生理学 教授

学習と記憶を司るシナプスと神経回路のメカニズム

研究概要

シナプスによって形成される神経回路は学習・記憶、知覚、情動の基盤となり、それらの障害により精神疾患が起きる。我々の研究室では光学的・分子生物学的な手法を運用して脳機能のシナプスや分子基盤を明らかにする研究を世界的に展開してきた。それらの手法を用いてシナプス結合の増強時にシナプスが増大運動を起こすことを、海馬、大脳新皮質や基底核で明らかにしてきた。シナプスの動的な挙動は神経修飾因子や向精神薬、そして依存性物質的の作用に深く関連する。そこで、その動的特性を利用した光学的分子プローブを作成して、学習やその他の認知機能やその異常を解明する研究を進めている。

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主要論文

Noguchi, J., Hayama, T., Watanabe, S., Ucar, H., Yagishita, S., Takahashi, N. & Kasai, H. (2016) State-dependent diffusion of actin-depolymerizing factor/cofilin underlies the enlargement and shrinkage of dendritic spines. Scientific Reports 6: 32897.

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 525:333-338.

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 beta cells.
Nature Comm. 6:8531.

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.

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+ signaling. Nature Neurosci 16:1409-1416.

Tanaka, J., Horiike, Y., Matsuzaki, M., Miyazaki, T., Ellis-Davies, G.C.R. & Kasai, H. (2008). Protein synthesis and neurotrophin-dependent structural plasticity of single dendritic spines. Science 319:1683-1687.

Matsuzaki, M., Honkura, N., Ellis-Davies, G.C.R. & Kasai, H. (2004). Structural basis of long-term potentiation in single dendritic spines. Nature 429:761-766.

略歴

東京大学医学部卒業。学位取得後、マックスプランク研究所(独)に留学。帰国後、東大医学部生理学教室助教、准教授を経て、自然科学研究機構生理学研究所の教授となる。この間に、2光子アンケイジングを用いた単一シナプス刺激法を開発し、脳のシナプスはその結合強度と大きさが強く関係し、学習刺激を与えるとシナプスが速く増大することを見出した。2006年から東京大学医学部疾患生命工学センターの教授となり、分子生物学と光学的手法を組み合わせた学習・記憶機構の基礎機構やその異常としての精神疾患の研究をしている。