我々の体を構成する生体分子は、生涯を通じて常に入れ替わる。例えば、脳のタンパク質は数日〜数週間でターンオーバーするが、記憶は数十年保たれる。構成要素が入れ替わる中で、どうして脳はその構造を維持し、記憶や学習、思考などの高次機能を発揮できるのだろうか？我々は、生体を構成するタンパク質分子の構造、機能、動態を生きた細胞で「観る」ことで、記憶や学習のメカニズム、てんかんやアルツハイマー病などの神経疾患の病態を解明することを目指している。本講演では、生物物理学手法である１分子イメージングを用いた、記憶・学習、脳神経疾患の研究、および新規光遺伝学的ツールを用いたアルツハイマー病研究を紹介する。また、研究者としてのキャリアパス構築についても話題提供したい。