嗅覚は感覚入力が行動出力に直結する感覚系ですが、嗅覚行動は強い情動やモチベーションによって駆動されています。匂いに対して誘引される場合にはそれを好ましく思って求めようとする情動?モチベーションが、匂いを忌避する場合にはそれを嫌って避けようとする情動?モチベーションが働いており、これらの情動行動の多くは個体の経験によって新しく学習されています。
　 私たちは、新たな匂いの情動行動が、どの神経回路にどのような可塑的変化が起こって獲得されるかに興味を持っています。実際に行動中のマウスの嗅球、嗅皮質など嗅覚系の様々な領域の電気活動を記録して、各領域の情報処理機構、また領域間の情報のやりとりが情動行動の学習につれてどのように変化するかを検討し、感覚入力から情動行動に至る神経回路の可塑性メカニズムの解明を目指しています。

　嗅覚系の際立った特徴の一つに、大人になっても新しい神経細胞が生まれている点が挙げられます（成体脳の神経新生）。通常大人の脳では新しい神経細胞は生まれませんが、嗅覚系の一次中枢である嗅球では新しい神経細胞が常に神経回路に組み込まれており、嗅覚系の高い可塑性に寄与しています。私たちは嗅球の新しい神経細胞の回路への組み込みが、末梢からの匂い入力と、上位中枢である嗅皮質からの中枢性入力の２つのシナプス入力の相互作用によって制御されていることを明らかにしてきました。２つのシナプス入力がどのように新しい神経細胞で統合されてその組み込みを制御するのかという細胞分子機構、また中枢性入力がどのような情報を担っているのかというシナプス入力の生物学的意義の解明を目指しています。ウイルスを用いた細胞標識や機能分子発現、光?化学遺伝学を用いたシナプス入力制御などの手法を導入して解析を進めています。この知見は神経細胞の再生?移植医療の発展に大きく貢献するものです。

　学習記憶という脳の高次機能が、どの様な機構によって行われているかという問題は、脳科学のみならず神経生物学において大変興味深い問題です。当研究室では学習記憶の神経機構を解明するため、交尾刺激を契機として雌マウスに形成される雄の匂いの記憶（フェロモン記憶）をモデルシステムとして用いてきました。そして、このフェロモン記憶が副嗅球（鋤鼻系の最初の中継部位）に生ずるシナプスの可塑的変化によって支えられていることを、形態学的および行動学的アプローチにより明らかにしてきました。
　それらに続く研究として、フェロモン記憶に伴う神経回路変化を個々の細胞レベルで解析することを目指しています。具体的には、副嗅球内の主要神経回路の一つである僧帽細胞?顆粒細胞間シナプスに着目し、この神経回路がフェロモン記憶の有無によりどう変化するのかを、電気生理学的手法やCa2+イメージングを用いて解析しています。さらに、その神経回路変化に関わる機能分子（タンパク合成酵素等）の解明も試みています。

　個体から多種多様な化学物質が分泌されており、その中には個体を特徴づけるものが存在しています。げっ歯類では、個体から分泌された揮発性分子や不揮発性ペプチドが同種の他個体の嗅上皮や鋤鼻器の感覚細胞で受容され、系統、性、生殖状態、遺伝的性質といった特定の情報をコードするための媒体として機能しています。しかし、個体認識の手掛りとなる物質として同定されたものは、MHCクラスIペプチドリガンド（図）、Major Urinary Protein (MUP) など、ごくわずかしかありません。本研究では、近交系マウスに認められる系統特異的な妊娠阻止現象（ブルース効果）を指標に系統（野生マウスでは個体）認識の手掛りとなる新規の物質を探索するとともに、系統認識に帰結する脳内機構の解明を目指しています。

図　 個体認識の手掛りとなるMHCクラスIペプチドリガンド

　食は生命を支える基本であると同時に、我々に大きな生きる喜びを与えてくれます。幼少期の食経験はその人の食習慣を生涯に渡って左右することが指摘されており、また高齢者にとって食が健康の維持や生活の彩りに占める位置は極めて大きいものです。食行動のメカニズムを理解することは我々の健康的で喜びに満ちた生活に大きく寄与すると考えられます。私たちはマウスを用いた研究から、食行動は嗅覚に大きく依存しており、匂いによって「食べたい」というモチベーションが働く際に嗅皮質の１領域である「嗅結節」の特定の領域が活性化することを明らかにしてきました。この機能領域の作る神経回路構造、発達機構、食経験に基づく可塑性機構などの基礎的理解を進めながら、ヒトにおける同様の機能領域の理解、食に関する様々な病態の科学的理解を視野に入れて研究を発展させていきたいと考えています。