公募研究計画研究

A01神経回路動態制御の基盤技術

小林 和人(福島県立医科大学)(代表)

「経路選択的な神経回路の操作・制御技術」

小林班では、遺伝子操作を利用して神経回路を操作・改変する新規技術の開発を進めています。特に、高頻度逆行性遺伝子導入ベクターを応用した経路選択的な回路制御技術は、選択的プロモーターが特定されていない細胞種においても機能操作が可能であるため、脳科学分野の研究に広く資する可能性が期待されています。また、高頻度逆行性遺伝子導入ベクターと細胞体領域から導入されるベクター系を組み合わせた二重遺伝子導入技術を用いることによって、さまざまな神経回路の機能改変に応用することができます。

詳細はこちらをご覧下さい

尾上 浩隆(理化学研究所)

「神経回路活動を計測する非侵襲的イメージング技術」

私達のグループでは、陽電子断層撮像法(PET)および、磁気共鳴画像(MRI)による非侵襲イメージング法を用いて、生体内で起こる複雑な生命機能・細胞機能の動的イメージングや、神経系特有のネットワーク構造、活動様式から機能発現に至る時空間的過程を明らかにする手法を創出し、遺伝子改変モデルマウスや非ヒト霊長類であるマカクサルにおける生体における恒常性維持に関わる臓器間、細胞間ネットワークの高度な機能構造の構築と相互連関に関する動的イメージング解析法を確立し、機能構築の変遷がもたらす病的過程についての理解や診断・

詳細はこちらをご覧下さい

小池 康晴(東京工業大学)

「行動と脳の神経活動を結ぶ計算モデル技術」

行動適応を担う神経回路の機能シフト機構を理解するためには、実際の神経活動と行動の間にある複雑な神経回路の構造や環境・身体のダイナミクスを考慮に入れた因果関係を解析できる技術が必須である。筋骨格系モデルは身体運動の基盤であり、神経活動と行動を繋ぐものである。筋骨格系モデルを基にしたデータ解析により、原因と結果を身体のダイナミクスを介して解析することにより、環境との相互作用を含む行動と脳の大規模な神経回路との動的な関係を計算論的モデルを基に定量的に解析する事を目的としている。本研究では、

詳細はこちらをご覧下さい

A02行動制御回路の発達と遷移

渡邉 大(京都大学)

「社会学習による音声スキルの獲得と固定化を媒介する神経回路制御」

スズメ亜目に属する鳥類(ソングバード)は、ヒトの言語学習のプロセスと同様、模倣により複雑な音声(囀り)を後天的に獲得します。生後発達期に社会学習を通じて音声を確立すると、獲得した音声を生涯維持することができます。その一方で、原則的には、新たな囀りのレパートリーを学習することができなくなります。このように複雑なスキルを模倣により獲得し、終生その能力を維持するためには、関与する神経回路の情報処理や可塑的特性に何らかの切り替えが生じると予想されます。しかしながら、音声スキルの獲得から固定化へいたる

詳細はこちらをご覧下さい

礒村 宜和(玉川大学)

「オペラント学習による行動獲得と転換を実現する神経回路制御」

動物は、目的に応じた適切な行動をオペラント学習により獲得し、その行動を繰り返しているとやがて習慣化します。この行動適応の過程には、大脳皮質-基底核回路の並列ループ間での機能シフトが関与すると推察されていますが、その機能シフトの詳細な仕組みについてはほとんど理解が進んでいません。これまで私たちは、頭部を固定したラットに前肢を使った行動課題を効率良くオペラント学習させる行動実験系を確立し、大脳皮質(運動野)や大脳基底核(線条体)の神経細胞の機能的活動の特性を、マルチニューロン記録法など

詳細はこちらをご覧下さい

藤山 文乃(同志社大学)

「運動学習の獲得と実現に関わる神経回路の構造基盤と機能変化」

運動学習においては、試行錯誤しながらそのスキルを獲得する初期の時期(獲得期)と、習熟した後にそのスキルのさらなる上達のための時期(熟練期)が存在する。最近この運動学習の過程には、線条体の異なる領域間での機能シフトが関与するという報告がある (Yin et al., 2009)。 この線条体領域は大脳皮質の異なる領野を反映したものであるが、大脳皮質—基底核—視床ループを規定している要因には、他に大脳皮質の層構造、線条体のストリオソーム/マトリックス構造、視床の亜核、およびこの三要素の相互関係などが報告されており、

詳細はこちらをご覧下さい

A03行動制御回路の障害と再編

伊佐 正(京都大学/生理学研究所)

「脳・脊髄損傷後の機能回復過程における神経回路の動的変容」

環境の変化に適応するための脳の大規模回路での機能再編機構に興味があります。このような大規模な再編が顕著に起きる最も典型的な事例は脳や脊髄損傷後の機能回復過程です。ひとつは、マカクザルでの頚髄レベルでの皮質脊髄路の損傷です。この場合、訓練によって数週間で手指の巧緻運動が顕著に回復しますが、その際に回復初期から回復安定期にかけて大規模な神経回路の再編が脊髄だけでなく、大脳皮質の運動関連領野、さらには側坐核などの辺縁系と運動関連領野を巡る回路でも起こります。また、一次視覚野損傷後、

詳細はこちらをご覧下さい

相澤 秀紀(広島大学)

「ストレス対処行動におけるモノアミン制御経路の障害と回復」

拘束や恐怖等のストレス環境におかれた動物は回避や無動といった受動的行動もしくは攻撃・探索などの能動的行動のいずれかを二者択一的に選択することが知られています。例えば、本来マウスは他のマウスに対して積極的に近づき探索行動(能動的行動)をとることが知られています。しかし、大型のマウスから以前に攻撃を受けた敗北ストレス経験を経るとマウスは探索行動から回避行動(受動的行動)へと行動パターンを変化させ、大型マウスへはめったに近づかず行動量も減少してしまいます。このようなストレス下における

詳細はこちらをご覧下さい

筒井 健一郎(東北大学)

「情動・注意の制御に関わる大脳皮質間神経回路の適応動態」

経頭蓋磁気刺激(TMS)は、頭蓋上に置いたコイルに電流を流してコイル周囲に急激な磁場の変化を起こすことによって、間接的に脳内に微弱な電流を流す手法である。刺激パルスの頻度によって、神経活動を促進・抑制の双方向に操作することが出来る。われわれのグループでは、TMSを世界に先駆けて霊長類の認知機能の研究に適用し、研究をすすめており、これまでに、前頭連合野への抑制操作によって、破壊実験に相当する程度の、重篤な短期記憶の障害を誘発できることを検証している。TMSの方法論的な利点は、完全に非侵襲的な

詳細はこちらをご覧下さい