細胞膜の構成要素である脂質・タンパク質は流体としての性質を持ち，側方拡散運動により自由に動く．自由拡散運動により脂質・タンパク質は均一に分布すると予想されるが，実際の細胞膜では膜分子の分布は一様ではない．シナプス後膜には神経伝達物質受容体が高密度で局在し，効率の良い神経伝達を可能にしている．いかにして神経細胞は，自由拡散運動に逆らって受容体の密度勾配を形成・維持し，シナプス伝達の制御を行っているのか？ 我々は，ほ乳類の中枢神経系のGABA作動性シナプスに注目し，「量子ドット1分子イメージング」という技術で細胞膜上の受容体1分子のふるまいを「見る」ことにより取り組んで来た．神経細胞膜上のGABAA受容体の動きを1分子レベルで追跡したところ，小胞体からのIP3誘導カルシウム放出（IICR）が，GABAA受容体を動きにくくし，抑制性シナプスの中でのGABAA受容体の安定性を高めていることが分かった．さらに，GABAA受容体の安定性を高めるためには，IP3受容体に加えて代謝型グルタミン酸受容体（mGluR）とリン酸化酵素プロテインキナーゼCの活性化が必要であることも明らかになった．これまでの研究で，グルタミン酸はNMDA型グルタミン酸受容体（NMDAR）を活性化し，細胞外から細胞内へ大量のカルシウムを流入させることにより，GABAA受容体を動きやすくすることが知られていた．一方，今回解明したメカニズムでは，同じグルタミン酸とカルシウムというシグナル物質が，mGluRとIP3受容体という全く異なる受容体を介して，逆にGABAA受容体を動きにくくし，安定性を高める働きをしていることが明らかになった．これはグルタミン酸とカルシウムというGABA作動性シナプス（GABAA受容体が機能するシナプス）の制御に関与するシグナル物質が，従来知られていた役割とは正反対の役割も担っていることを示す．
