私たちの体内では数十兆におよぶ細胞が生命活動を営んでいます。私たちの研究室では、細胞間の情報伝達を行う上で重要な役割を担っている開口放出現象の中でも最小（直径約40nm）・最速（1ms以内）の現象である、神経細胞間の接続部位であるシナプスにおける開口放出機構に着目して研究を行っています。この小さな現象が脳内の部位によって、あるいは状況によってどのように変化して神経回路の性質の違いを生み出しているのかを解明することを目指しています。

​私たちは主にマウスの脳神経細胞を対象に、開口放出機構の研究を行っています。直径約40nmしかないシナプス小胞が細胞膜と融合した瞬間を捉えるために、主に電気生理学的手法とライブイメージングという二種類の手法を用いて研究を行っています。さらに最近では開口放出に関わる分子の配置をナノメートルレベルで可視化する超解像顕微鏡や、神経回路の配線を一本ずつ可視化する手法も取り入れています。

これらの手法を用いて異なる神経細胞間での違い、あるいは発達・適応・学習による変化を調べることで、開口放出の性質の違いがどのように神経回路、さらには高次脳機能の違いを生み出しているのかを解明し、将来的には発達障害・精神疾患・ニューロリハビリテーションなどへの治療戦略の創出へと繋げていきたいと考えています。

 Our body consists of tens of trillions of cells, and exocytosis plays a crucial role in cellular communication. We are focusing on the smallest (~ 40 nm in diameter) and the fastest (within 1 ms) exocytosis in our body, i.e., exocytosis of the synaptic vesicles. We aim to elucidate how this tiny biological reaction varies in different brain regions or under different circumstances to generate different properties of neural circuits.

The main focus is the neuron's exocytosis mechanism in the rodent's central nervous system. To precisely measure the synaptic vesicles, of which the diameter is only ~ 40 nm, fuse with the presynaptic plasma membrane, we mainly use electrophysiology and live imaging techniques. In addition, we are incorporating techniques such as super-resolution microscopy to visualize the molecular organization at the nanometer level and morphological methods to visualize the wiring of neural circuits on a single-fiber level.

By compiling these techniques to investigate differences between different neurons and plastic changes resulting from development, adaptation, and learning, we aim to unveil how variations in exocytosis properties affect neural circuits and even higher brain functions. We aim to bridge our study to creating therapeutic strategies for developmental and mental disorders, neurorehabilitation, and beyond.

  Copyright 🄫 Midorikawa lab, Human Health Sciences, Grad. Sch. Med., Kyoto Univ.