論文

ミミズの振動ー光の古典的条件付けは古くから研究が行われてきているものの、その成立メカニズムについては不明な点が多い。我々は詳細な行動実験系を構築し、振動ー光の古典的条件付けに与える学習間隔の効果を調べたところ、学習間隔を調整することにより3時間しか維持できない短期記憶と24時間以上維持できる長期記憶の切り替えができることを初めて明らかにした。また学習後１時間以内に転写阻害剤、またはタンパク質合成阻害剤をミミズ腹腔に注射すると、長期記憶形成は阻害されることも示した。

PC12細胞内Mg動員を、新規蛍光色素KMG-104を用いたCa-Mg同時イメージング法により解析した。細胞内Ca動員を誘導する、カフェイン刺激、細胞内でのケイジド化合物（IP3, Ca）の光解除を行ったところ、細胞内Ca濃度上昇は観察されたが、Mg濃度は変化しなかった。ミトコンドリア脱共役剤FCCPを細胞に添加すると、細胞内で一過的なMgイオン濃度上昇が観測され、これはミトコンドリア膜電位およびミトコンドリアからのCa放出に遅れて生じた。このことから、ミトコンドリアは細胞内でのMg貯蔵器官であると結論した。

細胞内２価カチオンのうち、特にカルシウムイオンとマグネシウムイオンについてその細胞内挙動を可視化する方法について、我々の研究グループで行っている、新規開発色素による蛍光２重染色方法とマルチカラーイメージング方法について解説した。

フェムト秒パルス赤外レーザを利用した顕微鏡技術として、最近第２高調波による生体組織イメージングが注目されている。本解説ではこの第２高調波発生のメカニズムについてまず説明し、その後この方法と細胞膜に適当な蛍光プローブを導入することにより細胞膜電位イメージングが可能であることを、最近の研究を中心に説明した。

ミミズは這行により移動する。我々の研究室ではこのミミズの這行運動を解析するために、ミミズの仮想這行状態（神経系だけを単離し、這行に対応する運動神経興奮パターンを誘発させる状態）をin vitro実験系で構築することに成功した。またこの標本を用いて、蛍光色素法および電気生理法を併用することにより、運動パターンを生成する神経回路について新たな知見を得ることができた。

フルオレセインを蛍光団として持つマグネシウムプローブKMG-101, 103, 104を設計・合成し、その特性について調べた。その結果KMG-104は共焦点レーザ顕微鏡で広く用いられているアルゴンレーザで励起することが可能であり、また解離定数が約2 mMであることから、細胞内でのマグネシウムイオン濃度変化を計測するのに至適であることを明らかにした。また実際にこの色素を用いて、PC12細胞のマグネシウム３Dイメージを取得することができた。

細胞内での生理機能のダイナミクスを追跡することは、定量的な細胞モデルを構築する際には必須である。このような方向を目指した研究として、種々のバイオイメージング技術が開発されてきている。本解説では細胞シミュレーションに代表されるような「システム生物学」に利用できる実験技術について、新規イメージングのためのプローブ開発、新規な顕微鏡技術、観察系に擾乱を与える方法に絞り、解説した。

コオロギ最終腹部神経節の巨大介在神経細胞について、コオロギ周囲の種々の方向から風刺激を与えた際の細胞内カルシウム応答と電位応答の分布を調べた。最大の電位応答を示す風の方向により、細胞内カルシウム応答も最大となったが、その分布は両者で大きく異なった。このことは、シナプス後部での電気活動が局所カルシウム応答を制御していることを示している。