多数の細胞が集合することによって生じる高度な生命現象を解明するためには，生体組織などの細胞集団の中にいる細胞１つ１つの個性を解析する必要があります。組織の観察には，２光子蛍光顕微鏡が有用とされているのが，市販されている２光子蛍光顕微鏡では，観察可能な視野，深さ，時空間分解能といった性能が足りないために，観察できない生命現象がまだまだあります。例えば，全脳の神経活動を１細胞空間分解能で観察するためには，全脳を観察できる視野とともに全脳の個々の神経活動を時空間解析するための高い時空間分解能が求められますが，視野と時空間分解能はトレードオフの関係になるため，両立することは難しいです。本研究室では，生物学・医学分野の専門家とどんな性能が必要かを議論し、足りていない性能を得るための新奇レーザーイメージング技術を開発しています。その中では，レーザー光源技術，顕微鏡技術，データ処理技術など多岐にわたった様々な技術を開発しています。また，脳内神経細胞を光刺激することによって，マウスの行動を制御するために，４次元時空間の光強度分布を精密に制御する技術の開発なども行っています。

• 超深部イメージング用のフェムト秒レーザーの開発と応用
• 光の時空間制御による広視野深部イメージング技術の開発と応用
• 多光子パターン照射による４次元光操作技術の開発と応用