安田先生は、学習・記憶の基盤と考えられているシナプス可塑性を支える分子メカニズムの解明に、10年来取り組んできております。２光子励起を使ったイメージングや分子操作は、今や当たり前の技術となりましたが、その技術を発展させてきた世界の先駆者の一人です。
神経活動に依存したシナプスの伝達強度や構造の可塑的な変化は、学習・記憶の分子基盤であると考えられています。２光子励起の技術が導入される前は、単一シナプスの操作や観測ができないために、複数シナプスの平均的な変化しか調べられませんでした。しかし、２光子励起の技術の出現によって、空間的に限局した範囲だけのイメージングや特定の物質放出が可能になり、単一シナプススパインの中のメカニズムが調べられるようになりました。
スパイン内のシグナル伝達に関わる分子は数百に及び、複雑な相互作用をしています。安田先生は、この複雑な分子相互作用の中から、シナプス可塑性につながるカスケードで本質的な分子を見つけ出し、その分子を２光子イメージングにより可視化しました。そして、光遺伝学を用いてそのカスケードの経路をブロックしたり、２光子励起による局所的な物質放出でその働きを操作したりして、その分子の関与の仕方を証明してきました。その結果、神経活動からシナプス可塑性に至るまでに、持続時間が異なる段階が少なくとも２段階以上存在し、その間の階層的なカスケードによって、構造変化を伴うような最終的なシナプス可塑性に至っていることを示しました。