生物物理学は物理学的な観点や手法を用い、生命現象の基本原理を究明することを目指す研究領域であり，その範囲は，蛋白質や核酸などの分子レベルから脳・神経系の機能など高次の生命現象を扱うものまで多岐にわたっています。
また，時間軸で見てみると，ピコ秒域の生体分子の運動から40億年に及ぶ生物進化までもが生物物理学の対象です。生物物理学は読んで字のごとく物理学と生物学との間の学際的な研究領域ですが，その取り組み方の基本は物理的立場にあり，多くの物理学者がこの分野で活躍しています。
今後の21世紀においては，このような学際的研究領域に物理学がいかに関わって行くかが大きな課題の一つであり，若い意欲的な諸君の活躍が望まれています。

能瀬研究室では脳・神経系の生物物理を研究しています。脳・神経系は多数の神経細胞がシナプスという構造を介して連絡した複雑なネットワークです。このなかを電気信号が特定のパターンで伝わることが、脳機能を支えていると考えられていますが、その仕組みはほとんど謎のままです。われわれは、神経ネットワークがいかにして形成され、どのような原理にもとづいて機能するのかを、細胞・分子レベルで理解することを目標とし、モデル動物を用いた研究を行っています。一見複雑な脳のネットワークも、無秩序に張りめぐらされるのではなく、遺伝子プログラムという設計図に従って、規則正しく順序だって形成されることが最近分かってきました。われわれは、神経の正確な配線に関わる遺伝子の同定・解析を通じて、脳の設計図の解明をめざしています。また、記憶学習において顕著なように、神経ネットワークは、環境など外界からの情報に応じて、自分自身を変化させるという驚くべき性質をもっています。われわれは、その鍵を握ると考えられているシナプス可塑性（入力に応じて、シナプスの性質が変わること）の分子基盤も探っています。このため、バイオイメージング技術を用い、生きた動物の中でシナプスの構造や分子の動態を観察したり、マイクロアレイ技術を用いシナプス入力に応じて新たに発現が誘導されるような遺伝子を大規模に探索したりしています。

図　神経細胞のイメージング装置