中枢神経系におけるニューロン間での情報のやり取りは、多種多様な神経伝達物質が担います。とりわけGABA（ɣ－アミノ酪酸）は、脊椎動物の脳における主要な抑制性神経伝達物質です。GABAを放出する（GABA作動性）ニューロンは、興奮性ニューロンに比べて数が少ないものの、神経回路の興奮性を調節し、情報演算に多様性を生み出す役割を果たします。GABA伝達の異常は、 自閉スペクトラム症や認知障害など、様々な神経疾患の原因になることが分かっています。

　脊椎動物の網膜は、生体からそのまま取り出し、生体と同じような生理状態で入力（光刺激）に対する出力（神経活動）を記録、解析することのできる優れた回路モデルです。視覚系の 網膜では、ものの形や色、動きなど様々な視覚情報が抽出され、脳へと伝送されます。こうした情報処理には、網膜内層のGABA作動性ニューロンであるアマクリン細胞が重要とされていますが、これまではGABAの動態を直接的に測定する手法がなく、機能的同定がされてきませんでした。

　本研究では、網膜のアマクリン細胞に焦点を当て、米国カリフォルニア大学サンディエゴ校のLoren L. Loogerラボとの協同研究により 網膜でのGABAの機能的作用を明らかにしました。米国ハワード・ヒューズ医学研究所GENIEプロジェクトで新たに開発されたGABAセンサーとして機能する蛍光タンパク質「iGABASnFR2」を網膜に用い、高い空間解像度での観察が可能な２光子顕微鏡イメージングによるGABA信号の可視化を行いました。取得したGABA信号の大規模データを、機械学習による特徴抽出、確率モデルによるクラスタリングを活用し、40種類以上もの放出動態の異なるアマクリン細胞を同定しました。情報理論を活用した数理解析の結果、それぞれの種類は、明暗、もの の形、動きなど異なる視覚情報を担っており、視野の安定化や視線の制御などの視覚機能に寄与することが示唆されました。

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