※ 参加は事前申込制、領域関係者およびその教室員に対象を限定した、クローズドな会議です。

日時：　２０１６年１２月１９日（月）－１２月２０日（火）
　　　　領域会議（冬の班会議）　　１２月１９日　 １２：５０～
　　　　　　　　　　　　　　　　　１２月２０日　　 ９：００～１２：００
場所：　一橋講堂

事務局: 福島県立医科大学・医学部・生体機能研究部門
　　　　新学術領域研究 「行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構」
　　　　(適応回路シフト)
　　　　福島県福島市光が丘1番地
　　　　電話:024-547-1668 ファックス:024-548-3936
　　　　電子メール:acs@fmu.ac.jp URL: http://www.fmu.ac.jp/acs/

　MRIを用いた脳機能イメージング（fMRI）は、神経活動に伴う酸素消費の増加と付随して起こる血流増加をBlood oxygenation level-dependent (BOLD) 信号として捉えることで非侵襲的に全脳スケールの脳活動を計測する。fMRIにより様々な運動や認知活動と対応する脳領域の関係が明らかにされているが、神経活動とBOLD信号の関係は脳領域で異なるなど不明な点が多い。
　ラットなどの実験動物を対象としたfMRIは、ヒトでは適用が難しい電極刺入によるユニットや局所フィールド電位の計測、またオプトジェネティクス技術を用いた神経活動の制御を併用することが可能である。これらの同時計測によって、神経活動とBOLDの因果関係を明らかにしBOLDの生物学的なメカニズムに迫ることができる。しかし、実験動物のMRIの多くは麻酔下で行われてり、麻酔下のfMRIでは覚醒下本来の脳活動は評価できない。さらに、MRI環境において、動物に行動課題を実施させ課題中の脳活動を計測することは容易ではない。
　本領域計画班の理化学研究所 尾上浩隆先生は、行動適応を担う神経回路の機能シフトを理解するために、神経回路活動を計測する非侵襲的イメージング技術の開発を進めている。尾上班では、げっ歯類の行動獲得や実行のプロセスで起こる脳活動を電気生理とともに観測するため、げっ歯類の覚醒下MRIや細胞外電位との同時計測、さらに行動課題中のMRIの確立を計画している。私は尾上先生の下、沖縄科学技術大学院大学の11.7テスラ動物用MRIを用いたげっ歯類のイメージングを担当している。
　そこで私はラット頭部固定下の電気生理実験やオペラント条件付け技術を習得するため、研究室滞在支援制度に申請し、玉川大学脳科学研究所 礒村研究室に平成28年6月21日から28日までの約一週間滞在させて頂いた。期間中、礒村研究室の相馬祥吾先生に、馴化の為のハンドリング、頭部拘束のための固定具の取り付け、オペラント条件付け、電極の挿入、電気生理学的記録手法やその解釈を懇切に教えて頂いた。また期間中、玉川大学では脳科学トレーニングコースが開催されていた。こちらは例年大変人気があるトレーニングコースであり、一部同席させて頂き大変勉強になった。
　礒村研究室の充実した研究環境でトップレベルの技術に触れ、極めて有意義な一週間を過ごすことができた。この貴重な経験により今後の実験にむけての自信に繋がった。今後、早急にラット行動課題中の同時計測MRIを実現させ、研究を展開するとともに、新学術の研究者が本システムを利用できるように整備したい。
　最後に、滞在を快く引き受けてくださり、ご指導に時間を割いて頂いた礒村先生、相馬先生をはじめ礒村研究室の皆様、そして申請の際にご支援頂いた尾上先生、本支援制度に携わっている先生方に心より感謝申し上げたい。

礒村研の皆さんとの楽しいひと時（右から3番目、疋島）

※ 参加は事前申込制、領域関係者およびその教室員に対象を限定した、クローズドな会議です。

日時：　２０１６年６月３０日（木）－７月２日（土）
　　　　領域会議（夏の班会議）　　６月３０日　 １４：００～
　　　　　　　　　　　　　　　　　７月　１日　　 ８：３０～１５：００
　　　　研究戦略ワークショップ　　７月　１日　 １５：００～
　　　　　　　　　　　　　　　　　７月　２日　 　８：３０～１２：００
場所：　ホテルリステル猪苗代
　　　　福島県耶麻郡猪苗代町大字川桁リステルパーク
　　　　（ http://www.listel-inawashiro.jp/ ）

事務局: 福島県立医科大学・医学部・生体機能研究部門
　　　　新学術領域研究 「行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構」
　　　　(適応回路シフト)
　　　　福島県福島市光が丘1番地
　　　　電話:024-547-1668 ファックス:024-548-3936
　　　　電子メール:acs@fmu.ac.jp URL: http://www.fmu.ac.jp/acs/

　脳血管障害後には上肢・下肢の運動麻痺が高率に認められますが、これらの障害はリハビリテーションにより軽減されうる事が知られています。リハビリテーションによる運動機能の回復に関しては、その作用機序の解明を目指し精力的な研究が続けられていますが、関連が深い因子としてモチベーションが挙げられます。モチベーションの有無とリハビリテーションの効果が関連する事は経験的に知られてきましたが、近年の基礎研究により中脳ドーパミン神経系が中心的な役割を果すことが明らかになってきました。
　我々の研究グループは以前より脳出血後の集中的リハビリテーション効果について検討を行ってきましたが、今後の更なる展開を鑑み、覚醒下動物でのドーパミン測定法を確立したいとの希望がありました。そこで、本滞在支援制度を活用させていただき、広島大学　医歯薬保健学研究院神経生物学講座を主宰されている、本領域計画班の相澤秀紀先生のもとに、平成28年4月18日から23日までの1週間滞在し、覚醒下マウスにおけるfast-scan cyclic voltammetry測定に関する基礎的手法を学ばせて頂きました。具体的には、埋め込み電極の作成およびキャリブレーション法、マウスへの電極埋め込み、行動テスト時のドーパミン測定等です。電極の作成法については、中野高志先生を中心に大変ご丁寧にご教授頂きました。初めての経験であった上に生来の不器用さから、なかなか成功させることが出来ませんでしたが、親切にご指導いただき習得することができました。マウスへの電極埋め込みおよびドーパミン測定に関しては、Cui Wanpeng先生の実験を見学させて頂きました。内容に関しても都度ご解説いただき、十分に理解することが出来ました。また、私からの質問にもご丁寧にご回答頂き、理解を深めることが出来ました。相澤先生にも研究方法やアンプの作成法など様々なご示唆を頂き、研究領域全体としての理解も深まったように感じます。
　今後、この支援制度で得た経験をもとに、私達の研究室でも新たなチャレンジを行っていきたいと考えています。相澤研で学ばせていただいた技術や研究アイデアは、私たちの今後の研究の展開において、大いに寄与するものであると存じます。新しい学術論文が発表できるように、精一杯努力する所存です。

　最後に、この度の滞在を快く引き受けてくださり、ご指導に時間を割いていただいた相澤先生、Cui先生、中野先生をはじめ広島大学　医歯薬保健学研究院神経生物学講座の皆様、本支援制度に携わっている先生方に心より御礼申し上げます。ありがとうございました。

我々動物が、神経やその集合体である脳を使って“感覚”を生み出す仕組みの研究には長い歴史があり、各感覚を担う神経細胞の受容野に代表されるように、個々の神経細胞における感覚情報の符号化とその様式は多くが明らかにされてきました。しかし依然として、それら符号化された情報から最終的に“感覚”が生み出される仕組みには多くの不明な点が残されています。ヒトでは実験が困難な侵襲的な手法を用い、個々の神経細胞と“感覚”の関係を解明していくためには、その動物が今どのような“感覚”を有しているのかを明確にする必要があります。しかし一般的に、実験動物はヒトのように言葉でその“感覚”を実験者に伝えることができません。そのため、実験動物を用いてそれらの関係を解明していくためには、動物が自らその“感覚”を行動で示すように訓練させることが必要不可欠です。そこで知覚生理学分野では、モルモットでオペラント条件付けを行い、モルモットの“感覚”を高い精度で読み出すための方法を確立させました。その方法を用い、覚醒状態のモルモットから“感覚”と相関する神経細胞の活動を記録または操作を行ない、それらの関係の解明を目指していきたいのですが、長期的に脳から神経細胞の活動を記録する経験やノウハウが不足していました。
以上の背景を踏まえ、2016年5月18日から21日の間、覚醒動物でのユニット記録の経験が豊富な礒村研究室に滞在させていただき、実際の手術や計測に加えて、テトロードを作りプリアンプと電気的にコンタクトさせる方法等を細かく教えていただきました。知覚生理学分野のモルモットの標本と礒村研究室のラットの標本では、自由行動動物と頭部固定動物という違いがあるため、細部のアレンジは必要になるものの、暴露部の保護に使用する樹脂、脱着するコネクタ部分を長期間保護する方法等、出版されている論文を読むだけではなかなか得ることが難しい知識や情報を得ることができ、最終目標である自由行動動物からの記録を直ちに実現できるぐらいの具体的なイメージを形成することができました。知覚生理学分野の方では、先の地震による被害からの復旧作業（実験装置の復元）がまだ続いているため、礒村研究室で学ばせていただいたことを活かした研究成果の報告はもう少し先になる見込みですが、今回経験させていただいた諸々のことは、今後、知覚生理学分野の研究を発展させていく上での重要な礎になると確信しています。
最後になりましたが、礒村先生をはじめ、礒村研究室の皆様及び新学術領域「適応回路シフト」の関係者の皆様に厚く御礼を申し上げます。

礒村研究室での一コマ
（テトロードの作成と実際の骨標本を用いてのシミュレーション）
左：西村。右：学振PDの相馬先生。

随意性の眼球運動は、大脳における眼球運動中枢(上位中枢)からの運動指令が、脳幹の眼球運動中枢(下位中枢)を介して動眼筋を収縮させると考えられている。この大脳における中枢は前頭眼野(Area 8)として知られ、また脳幹における下位中枢に関しては、水平性眼球運動の中枢であるPPRFがA.Komatsuzakiらにより明らかにされている。さらに、垂直性眼球運動の下位中枢が中脳のriMLFであることがButtner-Enneverにより同定されている。

これらの中枢神経回路によりなされる急速眼球運動（サッケード）は、最も素早く、また精密におこる随意性運動である。多様な生物において、外界からの情報認知は適切な眼球運動により取得される視覚情報が大きな割合を占め、それらは高等な動物種であるほど顕著であると言える。特にサルやヒトでは眼球運動のみでの注視が可能であることが知られ、より下等動物における体幹運動を伴う注視とは明らかに異なる。以上のことから眼球運動が非常に高等且つ重要な運動制御機能であることが予測されるが、中枢神経系における制御回路は完全に解明されてはいない。特に、下位中枢と呼ばれる脳幹内の眼球運動制御回路機構の解析は、臨床的知見に基づき明らかにされてきたが、未だに個々の解剖学的構造間における相互関係は不明確な部分が多い。私の所属する研究室ではこれまで、急速眼球運動制御回路の詳細を、ネコ・サルを用いて電気生理学的および解剖学的解析を行ってきた。

本支援に採択を頂いたことで、運動制御研究のプロフェッショナルであり、本研究の共同研究者でもある生理学研究所 発達生理学研究系 認知行動発達機構研究部門 伊佐正教授のご指導のもと、大型動物(ニホンザル)におけるウイルスベクター注入実験や電気生理学的実験、またそれらのデータ解析の見学の機会を得た。大型動物の取り扱い方や手術法を学ぶ機会は非常に貴重な体験であった。また、東京医科歯科大学 システム神経生理学教室の高橋先生から本研究に関する直接的なご指導を多く賜り、生理学的な運動制御研究の複雑さやその重要性に関し、多くのことを学ぶことが出来た。大学院生の私にとっては、このような高次元の研究に触れることはとても良い刺激となった。とくに研究室内完結型の研究に比較し共同研究がパワフル且つスピーディに進むこと、そしてそれに伴う責任の重大性の一端に触れることが出来たことは、本支援における最大の収穫である。

最後に、本研究に際しご指導ご協力頂きました、伊佐先生並びに伊佐研の皆様、高橋先生および篠田先生に感謝申し上げると共に、貴重な機会を与えてくださった適応回路シフト領域の皆様に厚く御礼申し上げます。

動物は日々、様々な状況で適切な行動を選びながら生活しています。こうした行動選択の性質を深く調べるために、私たちは、マウスに複雑な空間迷路課題を解かせて、最適な行動戦略をどのように学習するか解析しています。これまでに、課題の初期に多く探索行動をしたマウスほど、その後の学習成績が高いことを見出しました。こうした知見は、多変量の行動データを詳細に解析することで得られますが、同じデータでも、異なった学習理論や数理モデルを取り入れることで、新しい発見に繋がる可能性があります。そこで、本滞在支援制度を活用させていただき、沖縄科学技術大学院大学（OIST）神経計算ユニット（銅谷賢治先生主宰）の公募班・船水章大先生のもとに、２０１５年１１月４日から１７日までの２週間滞在し、マウスの行動試験データを用いて、モデルを立てる基礎を学ばせて頂きました。具体的には、マウスが迷路内で実際に通った経路を、強化学習の理論に当てはめて解析することです。マウスの内部パラメータ（報酬の価値など）を可視化したり、モデルとデータとの食い違いを見出すことで、マウスの行動について今までと異なる視点から考察するきっかけを掴むことができました。船水先生曰く、これらの解析結果をきちんと追究すれば、１つの学術論文として十分な研究成果になるとのことです。今後、この支援制度をもとに新しい学術論文が発表できるように、研究を継続していきたいと思います。また、これと併行して、神経細胞の発火パターンと行動を結びつけるベイズ推定の基礎も学ばせていただきました。具体的には、船水先生がこれまでに取得されたトレッドミル上を走るマウスのカルシウムイメージングのデータをもとに、神経細胞群の活動パターンから実際にゴールまでの距離を推定することができました。私たちの研究室でも、自由行動中の動物からマルチユニット記録を行い、多数の神経細胞の活動パターンから、動物の行動を予測するという研究を進めています。OISTで学ばせていただいた研究アイデアは、私たちの今後のデータ解析を進める上で、大いに参考にできることと思います。

最後に、この度の滞在を快く引き受けてくださり、指導に時間を割いていただいた銅谷先生、船水先生をはじめOIST神経計算ユニットの皆様、本支援制度に携わっている先生方に心より御礼申し上げます。ありがとうございました。

＊写真はデータ解析についての議論風景（左、井形。右、船水先生。）。

※ 参加は事前申込制、領域関係者およびその教室員に対象を限定した、クローズドな会議です。

日時：平成２７年１２月１６日（水）－１７日（木）
開始時間：１２時３０分～
会場：東京医科歯科大学　M＆Dタワー（東京都文京区湯島１－５－４４）
事務局：福島県立医科大学・医学部・生体機能研究部門
　　　　新学術領域研究 「行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構」　（適応回路シフト）
　　　　福島県福島市光が丘１番地
　　　　電話：024-547-1668　ファックス：024-548-3936

※懇親会（初日夜）に参加ご希望の方は、8月21日(金)までに「適応回路シフト」事務局（acs@fmu.ac.jp）までメールでお申し込みください。領域外の研究者も歓迎します。

【プログラム（予定）】（敬称略）
　9月4日（金）

　9月5日（土）

（問い合わせ先：isomura@lab.tamagawa.ac.jp　礒村 宜和）

※ 参加は事前申込制、領域関係者およびその教室員に対象を限定した、クローズドな会議です。

日時： 平成２７年６月２５日（木）－２６日（金）
開始時間：１２時４５分～
場所： ホテルグランデコ（福島県耶麻郡北塩原村桧原荒砂沢山）
（会場：グランデコスキーセンター 西ウィング）
TEL：0241-32-2530
http://www.grandeco.com/hotel_resort/
内容： 計画・公募研究班の紹介（口頭とポスター発表）
参加資格： 領域関係者および関係者の教室員