レバー引き運動学習中のマウス大脳運動野において、開発したin vivo高速体積イメージング２光子顕微鏡とスパインカルシウムプローブを用い、第2/3層錐体細胞樹状突起上の>300スパインで、レバー引きあるいはリッキングに同期した活動をリアルタイムに観察することに成功した。また、活動依存的かつ薬剤依存的遺伝子発現システムを用い、ロタロッド運動学習に伴って小脳で活性化されるプルキンエ細胞集団を同定することに成功した。これまでに開発した機能分子プローブのうち、複数のプローブをマウス個体の大脳皮質の同一神経細胞に発現させたうえで同時イメージングすることに成功した。さらに、群馬大学・平井グループと連携した革新脳内の共同研究により、アデノ随伴ウイルスベクターを用いてマーモセット個体の大脳皮質の神経細胞にプローブを発現させることに成功した。成熟が極めて速い緑色蛍光タンパク質Achillesに薬剤制御型タンパク質分解配列を付加した融合タンパク質がArc遺伝子由来の神経活動依存プロモーターにより発現するトランスジェニックマウスを作出し、従来と比べ、刺激後速やかに遺伝子発現変化を検出することが可能となった。AAVベクターによりカルシウムプローブや遺伝子発現レポーターを発現させたマウスに測定用レンズを脳内に留置し、大脳深部よりカルシウム応答や遺伝子発現応答を記録することが可能な動物を作成した。このイメージング用マウスに空間再認課題や図形弁別課題を行わせ、自由行動下のマウス大脳からカルシウム応答および遺伝子発現応答を記録した。特に遺伝子発現応答に関しては海馬歯状回において数日間の連続撮像に成功した。この測定法の確立により自由行動下の個体動物において認知課題に伴う細胞集団の動態を長期間解析することが可能となった。初年度に作製したグルタミン酸受容体プローブに基づいてタグ配列をノックインする遺伝子座を定め、SLENDR法およびvSLENDR法を用いたグルタミン酸受容体プローブの開発を試みた。子宮内電気穿孔法またはAAVにより、プローブを生きた動物の大脳皮質にスパースに導入した。これまでに確立したリガンド投与法により生きた動物の脳内に蛍光リガンドを導入し、In vivo 2光子イメージングにより大脳皮質の神経細胞からリガンドの蛍光を検出できることを確認した。