山本 英明

生物の脳を構成する神経細胞の活動は時間的にも空間的にも非ランダムである．特に，複数の細胞が時間的に近いタイミングで発火する現象は同期発火と呼ばれ，信号伝達効率の調整や距離の離れた脳領域間での情報伝達において重要な役割を担っている．しかし，非線形素子である神経細胞の活動がどのように自律的に同期し，またそれを安定に維持するのかは明らかにされていない．そこで本研究では，表面微細加工技術を用いて回路の規模を規定した培養神経回路を用意し，回路を構成する細胞数が活動の同期性に与える影響を調べた．培養神経回路の活動は蛍光Caイメージング法を用いて計測し，さらに計算機シミュレーションを用いて，実験の結果を説明する数理モデルを構築した．

脳機能の神経基盤の解明は、21世紀の生命科学における最も大きな課題の１つであり、同時に、神経変性疾患や精神疾患に悩む現代社会が抱える喫緊の課題である。 本研究では、ナノ/マイクロスケールでのガラス基板表面の機能化技術を駆使して、複雑な中枢神経系のモデルとなる神経回路を細胞培養系で構築する。この技術を基盤として、生体神経回路様の接続様式を持つ培養神経回路を作製し、神経回路の動作原理の解明において最も重要な、回路構造と機能との相関関係を明らかにする。