ヘルヴィヒ・バイヤー

ヘルヴィヒ・バイヤー
ヘルヴィヒ・バイヤー、2017年3月
教育	コンスタンツ大学 マックスプランク発生生物学研究所
科学者としてのキャリア
機関	カリフォルニア大学サンフランシスコ校 マックスプランク神経生物学研究所 マックスプランク生物知能研究所
博士課程の指導教員	フリードリヒ・ボンヘッファー
その他の学術アドバイザー	ビル・ハリス クリスティアン・ヌスライン＝フォルハルト

ヘルヴィヒ・バイアーはドイツ系アメリカ人の神経科学者および生物学者です。マックス・プランク生物知能研究所の所長であり、遺伝子・回路・行動部門の責任者です。ヘルヴィヒ・バイアーの研究は、動物の脳が感覚入力を行動反応に変換する仕組みと、進化によって神経回路がどのように形成されてきたかを理解することを目指しています。

ヘルヴィヒ・バイアーはコンスタンツ大学で生物学を専攻した。1990年、テュービンゲンのマックス・プランク発生生物学研究所のフリードリヒ・ボンヘッファーの研究室に加わり、学位（1990年）と博士号（1995年）を取得した。博士研究員としてカリフォルニア大学サンディエゴ校に移り、ウィリアム（ビル）・ハリスのもとで働いた。1997年、バイアーはカリフォルニア大学サンフランシスコ校から教員の職を打診され、2012年まで教授を務めた。2011年、マックス・プランク協会は彼を、ドイツのマルティンスリートにあるマックス・プランク神経生物学研究所の科学会員および所長に採用した。

バイアーの神経科学への科学的貢献の包括的なテーマは、ニューロンの発達、神経系の機能、動物の行動の分子、細胞、シナプス、回路のメカニズムの解明です。彼の研究は、以下の質問に焦点を当てています。

1. ニューロンは発達の過程でどのように変化するのでしょうか? ニューロンのプロセスはどのようにしてターゲットに導かれ、特定のシナプス接続はどのように形成されるのでしょうか?
2. 知覚、認知、行動における神経細胞タイプの具体的な機能は何ですか?
3. 脳が発達するにつれて、知覚、認知、行動の機能はどのように現れるのでしょうか?

ヘルヴィヒ・バイヤーの研究は数々の科学的発見につながりました。

• 神経科学のためのゼブラフィッシュの確立: 1990 年代初頭から、Baier は、幼生期のゼブラフィッシュの光学的透明性と遺伝子改変可能性を利用して、神経科学および行動遺伝学の実験モデルとしてゼブラフィッシュ (Danio rerio) を使用する先駆者となりました。この研究は、行動の視覚系を配線する遺伝子を探すための最初の大規模な行動スクリーニングにつながりました。( Baier ら、Development 1996; Neuhauss ら、Journal of Neuroscience 1999; Muto ら、PLOS Genetics 2005)
• 網膜トピックおよび視覚特徴マップの形成の基礎となる分子および細胞メカニズム: Baier は、視覚システムの発達中に勾配ベースの軸索誘導メカニズムを特定することに貢献しました。彼のグループはまた、網膜軸索が成長して視蓋の層を正確に標的とする際に Slit-Robo シグナル伝達が果たす役割を発見しました。(Baier および Bonhoeffer、Science 1992; Gosse ら、Nature 2008; Xiao ら、Cell 2011)
• 発達中の視覚系における細胞運命の決定: Baier は、網膜における細胞運命の分配における細胞間核移動の役割を発見しました。(Del Bene 他、Cell 2008)
• 行動の遠隔光制御: Baier のグループは、ゼブラフィッシュの回路解析にオプトジェネティクス技術を初めて使用しました。チャネルロドプシン(ChR2)、ハロロドプシン(NpHR)、光活性化グルタミン酸受容体 (LiGluR) などの蛍光インジケーターとオプトジェネティクスエフェクターの発現を特定の脳領域にターゲットし、単一のニューロンに光を照射することで、Baier と共同研究者は、動物の行動をミリ秒単位で可逆的かつ特異的に変えることができることを示しました。(Szobota 他、Neuron 2007; Arrenberg 他、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009; Wyart 他、Nature 2009)
• 行動中の動物の健全な脳における 3D 解像度の 2 光子オプトジェネティクス: 2017 年に、Baier のチームは、神経活動の正確な遠隔制御を可能にする光学技術、2 光子ホログラフィック オプトジェネティクスを導入しました。この技術では、2 光子顕微鏡の光路に空間光変調器を挿入することで、ゼブラフィッシュの脳内の任意の単一ニューロン集団を光刺激し、その結果生じる行動を観察できます。この方法は、神経回路の機能的注釈付けに役立ちます。(Dal Maschio 他、Neuron 2017)
• 視覚系における細胞タイプのプロファイリングとニューロンの違いを生み出す遺伝的メカニズム: Baier のチームは、単一細胞 RNA シーケンシングと空間トランスクリプトミクスを使用して、網膜、視蓋、その他の視覚領域のニューロン細胞タイプのカタログを作成しています。(Kölsch 他、Neuron 2021; Shainer 他、Science Advances 2023; Sherman 他、Nature Communications 2023)
• 空間注意の基本形態の細胞シナプス機構：バイアーはゼブラフィッシュの幼生脳が視覚刺激を優先する方法を発見しました。（フェルナンデス他、Neuron 2021）
• 社会行動における同種の認識: Baier らの研究グループは、群れを作る行動を引き起こす単純な視覚刺激を発見し、魚の脳内でこれらの刺激を処理する神経回路を明らかにしました。(Larsch & Baier、Current Biology 2018; Kappel ら、Nature 2022)
• ゼブラフィッシュ幼生脳のシナプススケールにおける電子顕微鏡コネクトーム：バイアーは、ウィンフリード・デンクおよび Google リサーチのチームと共同で、ゼブラフィッシュの脳全体の体積を自動的にセグメント化した最初の画像スタックを公開しました。（Svara 他、Nature Methods 2022）
• 神経疾患および精神疾患のゼブラフィッシュモデル: Baier と Baraban は、ゼブラフィッシュの幼生でてんかん発作を誘発する効果的な治療プロトコルを確立しました。Baier は、ゼブラフィッシュでうつ病のような症状を模倣するグルココルチコイド耐性の遺伝モデルも開発しました。(Baraban 他、Neuroscience 2007; Ziv 他、Molecular Psychiatry 2013)

バイアーは、博士論文でマックス・プランク協会のオットー・ハーン賞（1995年）を受賞し、アレクサンダー・フォン・フンボルト財団のフェオドール・リネン・フェローシップ（1995年）も受賞しました。UCSFの教員として、科学および工学におけるデイビッド・アンド・ルシール・パッカード・フェローシップ（1999年）、神経科学におけるスローン・フェローシップ（2000年）、クリンゲンシュタイン賞（2001年）、および基礎科学研究におけるバイアーズ賞（2006年）を受賞しました。バイアーは、ミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学の名誉教授であり、欧州分子生物学機構（EMBO）のメンバーです。

2001年、ハーヴィグ・バイアーはビル・ハリスとポール・ゴールドスミスとともに、眼科、神経系、胃腸疾患の新しい治療法の発見を目的としたゼブラフィッシュ薬物スクリーニングに重点を置いたバイオテクノロジー企業、ダニオラボ社（英国ケンブリッジ）を共同設立した。^[1]

バイエルはバイオテクノロジー企業の科学コンサルタントを務めています。

• 遺伝子 – 回路 – 行動部門のホームページ