本研究では、Ca²⁺を感知する赤色の蛍光タンパク質「RCaMP3」と、cAMPを感知する緑色の蛍光タンパク質「cAMPinG1」を開発しました。RCaMP3やcAMPinG1はそれぞれ、Ca²⁺やcAMPと結合すると、その蛍光が明るくなります。RCaMP3とcAMPinG1の両方を、生きたマウスの大脳皮質に存在する神経細胞に発現させ、蛍光顕微鏡で観察することで、数百個というたくさんの神経細胞のそれぞれから、cAMP濃度を示す緑色蛍光とCa²⁺濃度を示す赤色蛍光の両方を観察することに世界で初めて成功しました。マウスを強制的に走らせると、大脳皮質におけるノルアドレナリン放出と、GPCR（Gタンパク質共役受容体）の一つであるアドレナリン受容体の活性化によるcAMP上昇を示す細胞が観察されました。別の細胞では、Ca²⁺上昇に後続するcAMP上昇がみられ、Ca²⁺依存性アデニル酸シクラーゼによるcAMP上昇と考えられました。また、数百ミリ秒の単位で上昇・減少するCa²⁺に比較して、cAMPの動きは数十秒単位と遅いことがわかりました。以上より、神経細胞において、発火とCa²⁺シグナルがもつ情報と、GPCRシグナルが持つ情報は、cAMPシグナルとして統合され、数十秒の単位で細胞内に記憶されることを世界で初めて観察することに成功しました。この成果は、精神・神経疾患の病態解明および治療法の開発につながるものと期待されます。