生物が進化の過程で脳(集中神経系)を獲得したときから「脳は分節(セグメント)構造をなしている」。最も原始的なホヤ幼生の単体節神経系からナメクジウオの多体節神経系になったときに起こった基本構造の重複と変異こそが、脳の進化の出発点であり、このプロセスは哺乳動物まで保存される。脳が分節構造をとったことが、脳の機能原理にも重要な方向を与えたのではないだろうか？　

　私達は脳の分節構造に注目して、分節構造に基づいたニューロンの機能分化とそれらが相互に結合してつくる機能回路を調べている。研究対象はゼブラフィッシュやキンギョの逃避運動をコントロールする後脳の網様体脊髄路ニューロン群である。

　分節構造は発生期には脳のくびれとして明確に見分けられるが、通常成熟とともに不明瞭になる。ところが硬骨魚の後脳網様体脊髄路(RS)ニューロン群は、成魚においても明確な分節構造を保っている。ゼブラフィッシュやキンギョの後脳には20〜30種のRSニューロンが総数100〜200個存在し、脳の前後軸方向に7つの分節を形成する。さらに、形態学的によく似た相同RSニューロンが隣接する分節に存在するという興味深い配列を示す。最大の大きさをもつマウスナー(M)細胞が魚の逃避運動をトリガーすることが古くから知られていた。最近、ニューロン活動のイメージングによって、M細胞と形態学的に相同なRSニューロンも逃避運動の発現と制御に関与する可能性が示された。

　われわれは、M細胞と相同RSニューロンが互いにどのような電気生理学的特性を持つか、どのような入力投射を受けるか、相互にどのような結合をつくっているか、つくられた後脳RSニューロン回路は魚の逃避運動の制御にどのような役割を果たすかを調べて、脳が分節をつくって発達したことが脳の機能獲得にどのような役割を果たしたかを理解しようとしている。

脳の分節構造に関しては、分節に対応して発現する遺伝子に関して盛んに研究されてきた。後脳ではHoxやKrox20などの転写因子や細胞間相互作用に働くレセプター・チロシンキナーゼなどである。これらの遺伝子相互の関係やマクロスコピックな分節の形成に及ぼす効果は示されているが、個々のニューロンの性質が分節によってどのように決められるかについて明確な答えは得られていない。 われわれは、分節に埋め込まれた個々のニューロンの性質と相互結合が明らかにされれば、分節を決める遺伝子から脳ニューロンの性質と回路の機能までを系統的に調べられると期待している。

　脊椎動物の脳は発生初期に前脳・中脳・後脳（菱脳）に領域化され、さらに各領域がセグメント(分節)を形成する。 分節構造は脳の基本構造のひとつである。 脳が普遍的に分節構造をとることは、脳が機能を発揮するうえでどのように反映されているのだろうか？ 　本研究では、脳の分節構造に基づいたニューロンの機能分化と相互の機能結合を、魚の逃避運動を制御する後脳の神経回路に見出した。