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本研究では、シナプス-グリア複合環境が、どのように刻々と変化するのかを調べ、この空間環境変化が、伝達物質濃度の時空間特性にどう影響し、シナプス伝達にどう作用するのか調べることを目的としている。本年度の研究では、二光子励起イメージングを用いて、小脳のバーグマン・グリア細胞の形態が、分単位で刻々と変化することを明らかにした。また、シナプス前細胞を刺激すると、グルタミン酸を含んだシナプス小胞が異所放出され、これによってバーグマン・グリア細胞のカルシウム透過型AMPA受容体が活性化されることが明らかになっている。シナプス刺激に伴って、バーグマン・グリア細胞内のカルシウム濃度が上昇することを、二光子励起イメージングによって確認した。このような細胞内カルシウム濃度上昇によって、バーグマン・グリア細胞の形態変化が制御されている可能性が示唆されている。そこで、シナプス活動を阻害した状態もしくは亢進した状態で、バーグマン・グリア細胞の形態変化がどのように制御されるのかに関して、現在調べている。また、光感受性タンパク質を特定の神経細胞に発現させ、この神経細胞が形成するシナプスを刺激し、近傍のグリア細胞の形態変化を調べる方法を開発している。光感受性タンパク質を光刺激して、シナプス応答を引き起こすのには成功したので、現在、神経細胞の長期的な光刺激が、グリア細胞の形態・機能に与える影響を調べている。さらに、これまでの実験は、小脳スライス標本を用いて、細胞内に電極を介して蛍光色素を注入したものを用いていたが、バーグマン・グリア細胞に特異的に蛍光タンパク質を発現しているトランスジェニック・マウスを入手したので、これを用いて、in vivoでのグリア細胞の形態観察も試みている。
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