岡崎国立共同研究機構

生理学研究所年報
第 23 巻

2002

はじめに
平成 13 年度の生理学研究所年報をお届けします。

平成 14 年 6 月、岡崎国立共同研究機構は、遠山文部科学大臣、柴田岡崎市長はじめ、多くの来賓を迎え、山手地区に新設されました新研究棟の開所式を行いました。本機構の懸案でありました山手地区（元愛知教育大
学の運動グランド）に、平成 12 年 4 月に発足した「統合バイオサイエンスセンター」の研究室の第一期工事が終了したものです。引続き、第二期、第三期の工事が進行中であり、さらに統合バイオサイエンスセンターの研究室と、それらを支援する分子科学、基礎生物学、生理学の各研究所の研究室および研究施設が、山手地区に展開する予定です。
生理学研究所では、1991 年に発足しました「統合生理研究施設」を改組し、2003 年度から「発達生理学研究
系」へ発展させるべく、概算要求をしていましたが、それが認められる内示がありました。3 専任部門「認知行動発達機構」「生体恒常機能発達機構」「生殖・内分泌発達機構」と 1 客員部門「環境適応機能発達」から構成
される予定です。これまで生理学研究所で発展させ蓄積された知見と研究成果を土台に、人を含めた高等動物の胎児から生後の発達過程について、非侵襲的計測法を含めた実験的研究により探究する予定です。社会的に強い関心事である「教育問題」の解明にも役立つ基礎的研究を目指しています。
一方、国立大学の法人化（国立大学法人）と共に、我々の研究所を含む 15 の大学共同利用機関（研究所）の法人化（大学共同利用機関法人）が、平成 16 年度に行われることに決まっており、その準備が進められています。15 の機関が 4 機構（4 法人）になることになり、生理学研究所は岡崎の他の 2 研究所および天文台、核融合科学研究所と一緒に、計 5 研究所で「自然科学研究機構」を構成することになります。この際、「岡崎」の名称は機構名から消えることになります。しかし、現在の岡崎国立研究機構の 3 研究所は、統合バイオサイエン
スセンターなどの共通研究施設と共に、岡崎の地でこれまでの研究と大学院教育などを、継続し、一層の発展を期して行くことには変わりありません。
本年報は、生理学研究所の全構成員の平成 13 年度中の努力の成果を示すものです。
今後一層の努力と精進を重ね、更に質量ともに優れた結果を得るよう期待します。

平成 14 年 12 月

生理学研究所長

佐々木和夫

生理学研究所年報
〔
職

目

次

〕

員（2001 年度） .......................................................................... ⅰ

研究活動報告分子生理研究系 .......................................................................... 11
細胞器官研究系 ................................................................................... 18
生体情報研究系 .......................................................................... 22
生体調節研究系 .......................................................................... 29
大脳皮質機能研究系 ....................................................................... 36
統合生理研究施設 ........................................................................ 43
脳機能計測センター ....................................................................... 50
統合バイオサイエンスセンター .............................................................. 54
動物実験センター ........................................................................ 58
計算科学研究センター ..................................................................... 60
技術

課 .............................................................................. 61

研究発表
発

表

論

文 .......................................................................... 73

学

会

発

表 .......................................................................... 87

一般共同研究報告 .......................................................................... 109
計画共同研究報告 .......................................................................... 129
磁気共鳴装置共同利用実験報告 .............................................................. 135
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 .......................................................... 145
生体磁気計測装置共同利用実験報告 .......................................................... 157
研究会報告 ................................................................................ 163
国際シンポジウム
ＣＯＥ国際シンポジウム ................................................................... 331

セミナー報告 .............................................................................. 337
大学院特別講義 ............................................................................ 361

職員

職員（2001 年度）
所

長

分子生理研究系

佐々木和夫

神経化学研究部門
教
助

教

助

授

小

幡

邦

彦

日本学術振興会特別研究員

季

授

柳

川

右千夫

大学院学生

山

手

山

肩

葉

子

〃

海老原

利

枝

兼

子

幸

一

〃

常

川

直

子

本

友

治

〃

鳳
中

雲
創

超微小形態生理研究部門
教

授

永

昭

非常勤研究員松（統合バイオサイエンスセンター）

山

國

文部省外国人研究員

Gurkov, Theodor Dimitrov

助

教

授

村

上

政

隆

大学院学生

Danev, Radostin

助

教

授

村

田

昌

之

特別共同利用研究員

杉

谷

正

三

〃

加

納

ふ

み

毛

利

達

磨

木

村

良

一

（統合バイオサイエンスセンター）

助

手

東

晃

史

〃

大

橋

正

人

〃

高

橋

卓

也

（計算科学研究センター）

細胞内代謝研究部門

細胞器官研究系

客 員 教 授

宮

崎

客員助教授

吉

田

俊

一

助

手

繁

生体膜研究部門
教

授

助

手
〃

河

西

春

郎

特別共同利用研究員（～2001.9.30）

久木田

文

夫

筒

泉

雄

〃

（～2001.9.30）

〃

井

根

本

知

己

〃

高

橋

倫

子

〃

松

崎

政

紀

特別協力研究員（20021.1～）

非常勤研究員
〃

川

泰

之

兒

島

辰

哉

（～2002.1.31）

〃

〃

早

劉
松

崎

婷

婷

政

紀

（～2002.12.31）

岸

本

拓

哉

兒

島

辰

哉

（2002.2.1～）i

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

機能協関研究部門
教

授

岡

授

Sabirov, Ravshan

手

森

島

〃

樫

原

康

博

〃

赤

塚

結

子

非常勤研究員

清

水

貴

浩

〃

森

助

教

助

文部省外国人研究員

田

泰

伸

繁

信一郎

（～2001.7.15）

Zamaraeva, Maria（～2001.5.31）〃

Xu, Hongtao（2001.7.16～）

Barros, Luis Felipe〃

科学技術振興事業団招聘研究員（2002.2.1～）〃

Xie, An（～2001.5.31）〃

Peti-Peterdi, Janos

科学技術振興事業団研究員

金

関

〃

前

野

大学院学生

悳
恵

美

Abdullaev, Iskandar

〃

浦

本

裕

美

〃

真

鍋

健

一

〃

井

上

〃

Dutta, Amal Kumar

特別共同利用研究員（2001.8.1～2001.10.31）

生体情報研究系

Zhang, Xiaodong（2001.8.1～2001.10.31）

Bell, Phillip Darwin〃

Tashmkamedov, Bekjan（2001.11.10～2002.2.15）

Wang, Jun（～2001.5.31）〃

文部省外国人研究員

長

崎

華

陽

子

（2001.10.1～）

神経情報研究部門
教

授

助

手
〃

助

手

非常勤研究員

池

中

一

裕

鹿

川

哲

史

〃

岩

崎

靖

〃

崎

貢

志

乃

〃

石

橋

智

子

〃

長谷川

明

子

藤

朗

〃

中

平

英

子

（統合バイオサイエンスセンター）

本

〃

池

田

武

史

和

〃

清

水

健

史

〃

石

井

章

寛

〃

小

川

泰

弘

田

一

圭

樹

鄭
柴

崎

且

均

〃

古

性

美

記

貢

志

〃

松

本

路

生

〃

田

中

久

貴

特別共同利用研究員

片

倉

浩

理

（2001.10.1～）

科学技術振興事業団招聘研究員

柴（～2001.9.30）（～2001.10.14）（～2001.8.31）

リサーチ・アソシエイト

大学院学生

竹

林

浩

秀

（2001.6.11～）

〃

佐久間

圭一

（2001.10.1～）

ii

職員

液性情報研究部門
教

授

井

本

敬

二

日本学術振興会特別研究員

大

倉

正

道

助

手

中

井

淳

一

〃

岡

田

峯

陽

誠

之

大学院学生

松

下

かおり

〃

森

〃

西

非常勤研究員〃田基（～2001.9.30）

宏（2001.4.16～）〃

Md. Kadrul Huda
松

下

佐々木

幸

恵

特別共同利用研究員

松

本

信

幸

健

大学院学生

武

藤

哲

司

かおり

（2001.10.1～）

高次神経機構研究部門
客 員 教 授

八

木

客員助教授

平

林

真

澄

〃

多

田

基

紀

助

手

先

崎

浩

次

〃

平

山

晃

斉

非常勤研究員

金

子

涼

輔

〃

牧

野

初

音

（2001.5.1～）

受託研究員

須

藤

文

和

〃

田

中

介

受託技術員

三

寶

千

秋

日本学術振興会特別研究員

竹

井

豊

〃

山

内

奈央子

彦

非常勤研究員

鯉

田

孝

和

南

大学院学生

杉

原

弘

記

祐

情報記憶研究部門
客員教授

生体調節研究系

西

野

仁

雄

高次神経性調節研究部門
教
助

教

助

授

小

松

授

伊

藤

手
〃

花

澤

小

川

英

明

（～2001.9.30）

俊
正

〃

美

文部省外国人研究員

谷利樹

生体システム研究部門
教

授

客 員 教 授

森

茂

助

手

（～2001.4.17）

Boliek, Carol A.
（2001.9.1～2001.12.15）

中

〃

森

非常勤研究員

奥

陦

克

己

大

志

村

Czarkowska-Bauch, Julita〃

Verotique, Dubost（2001.7.3～2001.8.24）

大学院学生

橘

篤

導

哲

高次液性調節研究部門
客員教授

宮

下

保

司

特別共同利用研究員

伊

原

客員助教授

永

雄

総

一

特別協力研究員

吉

田

正

俊

助

納

家

勇

治

〃

柴

田

愁

子

手

毅

iii

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

大脳皮質機能研究系

脳形態解析研究部門
教
助

教

助

授

重

本

隆

一

日本学術振興会特別研究員

中

館

授

籾

山

俊

彦

特別協力研究員

三

苫

手

木

下

彩

栄

大学院学生

納

富

籾

山

明

子

〃

春日井

深

澤

有

〃
〃

非常勤研究員吾〃田中（2001.10.1～）

〃

萩

原

篠

〃

Yue.Wu

原

良

章

和

彦
博

拓

也
雄

淳

一
明

大脳神経回路論研究部門
教
助

教

授

川

口

泰

雄

授

窪

田

芳

之

助

手

根

東

覚

（2001.10.1～）

心理生理学研究部門
教
助

授
教

助

統合生理研究施設

定

藤

授

本

田

手

岡

田

規

弘

特別共同利用研究員

学
知

関

あゆみ

（2001.9.1～）

久

高次脳機能研究プロジェクト
教

授

伊

佐

正

大学院学生

坂

谷

智

也

助

手

小

林

康

〃

山

下

哲

司

和

彦

〃

勝

田

秀

行

〃

渡

辺

雅

之

軍

司

敦

子

〃

関

非常勤研究員遠藤利朗

日本学術振興会特別研究員

井

上

由

香

感覚・運動機能研究プロジェクト
教
助

教

助

授

柿

木

隆

介

日本学術振興会特別研究員

授

金

桶

吉

起

大学院学生

手

小

山

幸

子

〃

渡

邉

昌

子

〃

藤

岡

孝

子

〃

乾

幸

二

〃

三

木

研

作

特別共同利用研究員

二

橋

尚

志

（2001.8.1～）

非常勤研究員

大日本学術振興会外国人特別研究員

王

リサーチ・アソシエイト

Lam, Khanh

〃

草

乾

知

裕

〃

Tran, Diep T

麗

紅

〃

丸

山

幸

一

〃

久保田

哲

夫

〃

岡

秀

彦

幸

二

（～2001.7.31）

自律機能研究プロジェクト
客 員 教 授柴 崎

浩

（2001.8.1～）

iv

宏

王

（2001.10.1～）

本職員

脳機能計測センター
形態情報解析室
助

教

授

有

井

達

夫

助

手

古

家

園

子

川

宏

大学院学生

高

木

佐知子

本

徹

授

村

田

昌

之

手

西

田

基

宏

生体情報処理室
助教

授坪

機能情報解析室
助教

授

逵

機構共通研究施設（生理学研究所関連）
統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域
教

授

岡

村

康

司

（2001.5.1～）

戦略的方法論研究領域
教

授

永

山

國

昭

助

泰

生

助

教

生命環境研究領域
教
助

授
教

助

森

授

挾

間

章

博

手

藤

本

一

郎

（2001.4.16～）

非常勤研究員山 田久 信（～2001.9.30）

動物実験センター助

計算科学研究センター

助

教

授

尾

崎

手

高

橋

毅

卓

也

v

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

技術課

研究系技術班

課

長

大

庭

明

生

分子生理研究系技術係
技

官

係

長

大

河

原

浩

技

官

高

木

正

浩

〃

技

官

久

米

叙

子

〃

吉

友

美

樹

山

本

友

美

長谷川

（～2001.6.30）

絵梨（2001.9.25～）

細胞器官研究系技術係
係

長

小

原

正

裕

技

官

神

谷

絵

美

邦

技

官

伊集院

良

祐

技

官

三

寶

誠

山

田

元

高

須

千慈子

高

橋

直

生体情報研究系技術係
係

長

伊

藤

嘉

技

官

齊

藤

久美子

関

口

直

美

〃

〃

生体調節研究系技術係
係

長

伊

藤

昭

光

主

任

戸

川

森

雄

技

官

森

将

浩

技

官
〃

樹

大脳皮質機能研究系技術室(市川修)(神谷絵美)(伊藤嘉邦)

研究施設技術班

班

長

市

川

修

治

統合生理技術係
係

長

永

田

技

官

竹

島

康

技

官

佐々木

千

香

技

官

村

田

安

永

佐

藤

茂

基

廣

江

行

脳機能計測技術係
係

長

山

口

登

技

官

吉

村

伸

明

治

俊

幸

〃

動物実験技術係
主

任
〃

佐

小木曽

昇

電子顕微鏡技術係
係

vi

長

前

橋

寛

技

官

猛

職員

工作技術係
係

長

加

藤

勝

己

研究支援推進員

村

瀬

伸

江

事務補佐員

松

澤

敬

子

〃

伊

藤

磯

子

〃

足

立

貴

美

〃

深

津

恵

子

〃

向

和

子

〃

土

屋

勝

代

〃

浅

井

明

代

〃

朝

倉

幸

孜

〃

梅

林

宏

江

〃

伊

佐

かおる

〃

杉

浦

郁

代

〃

萩

原

章

〃

川

角

啓

子

鈴

木

理

恵

（2001.4.16～）

〃

三

浦

誓

子

〃

（2001.9.1～）（2001.4.16～）

技術補佐員

鹿

川

彰

子

（～2001.5.15）〃

Lee.Elbert Lan（2001.5.15～）

〃

小

林

麻

澄

vii

【 研究活動報告】

研究活動報告

研究活動報告〔目

次〕分子生理研究系
神経化学研究部門.................................................................................... 11
概 要
恐怖記憶における GABA の関与の解析（Oliver Stork，Simone Stork，小幡邦彦）
GAD67-GFP マウスの組織学的解析（柳川右千夫，小幡邦彦，玉巻伸章）
GAD67-GFP マウスの改良（柳川右千夫，小幡邦彦，宮崎純一）
GAD67 遺伝子プロモーターの解析（海老原利枝，柳川右千夫，小幡邦彦）
遺伝子変異動物による Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の機能解析（山肩葉子，柳川右千夫，小幡邦彦）
急性神経活動によるシナプシン I のリン酸化調節（山肩葉子，小幡邦彦）
グルタミン酸脱炭酸酵素欠損マウスにおける視床扁桃体路興奮性シナプス可塑性亢進機構の解析（兼子幸一，小幡邦彦）
GFP ノックインマウスを用いた扁桃体外側核および基底外側核 GABA 作動性細胞の電気生理学的特性とモノアミンによる修飾作用の解析（兼子幸一，小幡邦彦，柳川右千夫）

超微小形態生理研究部門.............................................................................. 13
概要
潅流ラット顎下腺における傍細胞輸送経路（村上政隆，大河原浩，篠塚直樹，中村健治，Bruria Sachar-Hill, Adrian E. Hill）
灌流ラット顎下腺の開口分泌とエネルギー要求性（村上政隆，高木正浩，前橋寛，Alessandro Riva，瀬尾芳輝）
エンドサイトーシス選別輸送のメカニズムの解析（大橋正人，永山國昭）
リアノジン受容体の単粒子解析（松本友治，村田和義，永山國昭，國安明彦，中山仁）

細胞内代謝研究部門.................................................................................. 15
概 要
精子抽出物によって誘発される卵細胞内 Ca2+オシレーションの解析（毛利達磨，宮崎俊一，尾田正二，白川英樹）

3

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

マウス卵への mRNA 注入による蛋白質発現法の確立（毛利達磨，吉友美樹，宮崎俊一，會田拓也，尾田正二，淡路健雄）
濃度依存性 Na+チャネルと体液浸透圧調節機構（吉田 繁，檜山武史，渡辺英治，野田昌晴）
難治てんかんに対する脳梁離断術効果の動物実験による考察（吉田 繁，藤村幸一，小野智憲，小野憲爾）

細胞器官研究系
生体膜研究部門...................................................................................... 18
概 要神経，分泌細胞のカルシウム依存性開口放出機構の研究（河西 春郎，根本 知己，高橋 倫子，岸本 拓也，児島 辰哉，劉 婷婷，木村 良一）
2 光子励起法を用いた神経機能の研究（河西 春郎，松崎 政紀，早川 泰之）
イオンチャネル・キネティクスに対する溶媒効果と実験系の問題点（久木田 文夫）
Chelophyes における興奮収縮連関（筒井 泉雄）機能協関研究部門.................................................................................... 19
概 要
容積感受性クロライドチャネルの新しいブロッカー：Phloretin（范 海天，森島 繁，岡田泰伸）
細胞外 ATP 放出路としてのマキシアニオンチャネル（R. Z. Sabirov，A. K. Dutta，岡田泰伸）
細胞容積調節破綻と細胞死誘導（岡田泰伸，前野恵美，清水貴浩，森島 繁）

生体情報研究系
神経情報研究部門.................................................................................... 22
概 要
オリゴデンドロサイト発生制御機構と脱髄モデルマウスの解析（鹿川哲史，竹林浩秀，和田圭樹，中平英子，清水健史，松本路生，田中久貴，池中一裕）
アストロサイトの分化・発生様式に関する研究（岩崎靖乃，長谷川明子，小川泰弘，竹林浩秀，池中一裕）
N 結合型糖タンパク質糖鎖の機能解析（藤本一朗，池田武史，石井章寛，佐久間圭一朗，池中一裕）
癌遺伝子治療の基礎研究（片倉浩理，河野洋三，池中一裕）

4

研究活動報告

液性情報研究部門.................................................................................... 24
概 要
P/Q 型電位依存性 Ca2+チャネル変異マウスにおけるシナプス伝達の変化（松下 かおり，Kadrul Huda，井本 敬二）
GFP を用いた蛍光カルシウムプローブ，G-CaMP の開発（中井 淳一，大倉 正道，井本 敬二）
カルモデュリンによる電位依存性イオンチャネルの制御機構（森 誠之，井本 敬二）

高次神経機構研究部門................................................................................ 26
概 要
CNR 分子多様性における機構解析（先崎浩次，八木 健）
マウス嗅球での周波数帯によって分離される独立な 2 つの経路
（田仲祐介，八木健）
遺伝子変換ラット作製系の開発（金子涼輔，八木健）
中枢神経系における CNR の体細胞突然変異の解析（平山晃斉，八木健）
ゼブラフィッシュ CNR の機能解析（多田基紀，八木 健）

情報記憶研究部門.................................................................................... 28
概 要

生体調節研究系
高次神経性調節研究部門.............................................................................. 29
概 要
初期視覚系における輪郭線の折れ曲がりの表現（伊藤 南, 小松 英彦）
初期視覚系における面の表現－光計測による解析（谷 利樹, 横井 功, 伊藤 南, 小松 英彦, 田中 繁）
多次元視覚探索課題遂行中のサル V4 野におけるニューロン活動（小川 正, 小松 英彦）
大脳皮質における色情報表現の課題依存性（鯉田 孝和, 小松 英彦）

生体システム研究部門................................................................................ 30
概 要
中枢無傷・覚醒ネコの姿勢および歩行運動に対する小脳歩行誘発野の選択的刺激および破壊効果（中陦 克己，森 大志，橘 篤導，森 茂美）

5

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

直立二足歩行運動の実行に関与する脳領域の糖代謝 PET 法による同定（森 大志，橘 篤導，中陦克己，高須千慈子，逵本 徹，塚田秀夫，森 茂美）
成長発達と運動学習による大脳皮質運動野− 歩行関連筋群へのシグナル伝達様式：経頭蓋磁気刺激法を用いた研究（森 大志，中陦克己，高須千慈子，森 茂美）
ラット線条体カルバコール刺激によって誘発される回旋運動と脳内 c-Fos 発現パターン（Janos Palhalmi，奥村 哲，Katalin Kekesi，森 大志，森 茂美）
ネコ室頂核-視床路終末線維の視床内分布と形態的特徴（J. Czarkowska-Bauch，奥村 哲，中陦克己，森 茂美）
ラット腰髄に分布するアセチルコリンエステラーゼ陽性神経細胞の生後発達（Arpad Dobolyi，奥村 哲，森 大志，森 茂美）
ネコ線条体の出力細胞，介在神経細胞両者に対するセロトニン神経支配様式（奥村 哲，Arpad Dobolyi，松山清治，森 大志，森 茂美）
直立二足歩行するニホンサル(M. Fuscata)に与えた障害物を設置したトレッドミル上での歩行運動課題の学習機序（橘 篤導，森 大志，Carol A. Boliek，高須千慈子，森 茂美）

高次液性調節研究部門................................................................................ 34
概 要
サル下部側頭葉における長期連合記憶の順行性情報処理（Naya Y, Yoshida M, Ito A, Shibata S, Miyashita Y）
TE 野と 36 の視覚記憶ニューロンを結ぶ順行性神経繊維の投射様式（Yoshida M, Naya Y, Ito A, Shibata S, Miyashita M）
認知的注意シフト課題遂行中のマカクサルにおける機能的 MRI（Nakahara K, Hayashi T, Konishi S, Miyashita Y）
Feeling-of-knowing の神経機構：機能的 MRI によるパラメトリック解析（Kikyo H, Ohki K, Miyashita M）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門.................................................................................. 36
概 要
グルタミン酸受容体の定量的解析（馬杉（時田）美和子，萩原明，足澤悦子，深澤有吾，重本隆一）
GABAB 受容体やイオンチャネルの脳内局在と機能解析（Akos Kulik，萩原明，深澤有吾，重本隆一）
HCN channel の脳内局在の解析（納富拓也，重本隆一）
シナプス前ドーパミン D2 型受容体とカルシウムチャネルサブタイプとの選択的共役（籾山俊彦）
mGluR1 の活性化を阻害する自己抗体による小脳失調症（木下彩栄，重本隆一）
ラット脊髄視床路ニューロン活動性の解析（籾山明子）

6

研究活動報告

大脳神経回路論研究部門.............................................................................. 38
概 要
大脳皮質周期的活動時における GABA 細胞サブタイプの発火様式（川口 泰雄）大脳皮質非錐体細胞の神経終末が形成するシナプスの 3 次元的構造（窪田 芳之，川口 泰雄）
大脳皮質投射細胞と高頻度発射型介在神経細胞の神経結合（根東 覚）

心理生理学研究部門.................................................................................. 40
概 要
聴覚脱失による脳の可塑的変化（定藤 規弘）
形状認知における視覚・触覚統合の解析（斎藤大輔，定藤 規弘）
パーキンソン病における思考速度の低下（本田 学，澤本伸克）
認知機能における運動前野の機能的有意性（本田 学）
健常者における憑依トランスの発現メカニズム（本田 学，河合 徳枝）
日本語の音韻変換課題における機能的 MRI 研究（関あゆみ，定藤規弘）
MRI 撮像音強度の変化に伴う聴覚野の賦活（岡田 知久）統合生理研究施設
高次脳機能研究プロジェクト.......................................................................... 43
概 要
上丘浅層の GABA 作動性，非作動性細胞に対するアセチルコリンの作用（遠藤利朗，伊佐 正，柳川右千夫，小幡邦彦）
サルの上肢運動ニューロンを制御する脊髄固有ニューロン系の解析（Bror Alstermark）
上丘局所回路における層内興奮性結合によるバースト生成機構（斎藤康彦，伊佐 正）
マウスの上丘電気刺激によって誘発される急速眼球運動について（坂谷智也，伊佐 正）
中脳ドーパミン細胞においてニコチン受容体活性化に伴って誘発される fulfenamate 感受性電流（山下哲司，伊佐 正）

7

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

感覚・運動機能研究プロジェクト...................................................................... 45
概 要
視覚性運動検出に関与する脳活動の脳磁場による測定（金桶吉起，王 麗紅，川上 治，Lam Khanh，丸山幸一，久保田哲夫）
顔認知初期過程における「視線」の影響（渡辺昌子，三木研作，柿木隆介）
Conduction velocity of the spinothalamic tract in humans as assessed by CO2 laser stimulation of C-fibers（Yunhai Qiu, Koji Inui, Xiaohong Wang, Tuan Diep Tran, Ryusuke Kakigi）
C 線維を上行する信号による大脳活動（Tuan Diep Tran，乾幸二，宝珠山稔，Lam K，秋云海，柿木隆介）
C 線維関連レーザー誘発脳電位への注意，非注意および睡眠の効果（秋云海，乾幸二，王曉宏，Tuan Diep Tran，柿木隆介）
痛み関連誘発脳電位に及ぼす睡眠の効果（王曉宏，乾幸二，秋云海，宝珠山稔，Tuan Diep Tran，柿木隆介）
単語ならびに非単語に誘発された脳磁場に対する刺激反復の効果（関口貴裕，小山紗智子，柿木隆介）
Automatic discriminative sensitivity inside temporal window of sensory memory as a function of time
（矢部博興，小山紗智子，柿木隆介）
Organizing sound sequences in the human brain: the interplay of auditory streaming and temporal integration（矢部博興，小山紗智子，柿木隆介）

脳機能計測センター
形態情報解析室...................................................................................... 50
概 要
超高圧電子顕微鏡（H-1250M）による立体写真の配置に関して（有井達夫）
ラット膵臓導管における AQP1 の局在（古家 園子，成瀬 達）

生体情報処理室...................................................................................... 51
概 要
樹状突起活動電位の伝播調節メカニズムの解析（坪川 宏）
細胞内シグナル伝達系の活性とニューロン活動との時間的・空間的関係の解析（坪川 宏， 高木 佐知子）
中枢ニューロンの容積調節と興奮性調節の機能的カップリングの解析（高木 佐知子， 坪川 宏）

機能情報解析室 ..............................................................................................................53
概 要
意欲に関係する脳活動の研究（逵本 徹）

8

研究活動報告

統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域.............................................................................. 54
概 要
発生過程での神経細胞膜特性の発達の分子機構（岩崎 広英，岡村 康司）
発生過程での神経細胞電気的活動モニターのための分子ツールの開発（村田 喜理，岡村 康司）

生命環境研究領域.................................................................................... 54
概 要
細胞内酸化還元状態の変化により活性化される Ca2+透過性カチオンチャネル TRP の機能解析（原雄二, 西田基宏, 吉田卓史, 森泰生）
カルシウムチャネル変異マウスの解析（五日市 友子，西田 基宏，森 泰生）
免疫 B 細胞における Ca2+シグナル増幅機構（西田基宏，原雄二，森泰生）
遺伝学的アプローチを用いたカルシウムチャネルの生理学的役割の解明（山田和徳, 森泰生）

戦略的方法論研究領域................................................................................ 56
概 要
複素電子顕微鏡および位相差電子顕微鏡の開発（Radostin Danev，杉谷正三，大河原 浩，永山國昭）
融合タンパク質による電子顕微鏡用分子ラベルの開発（高木正浩，春日井 雄，永山國昭，重本隆一）
細胞機能の可視化・マニピュレーション技術を用いた細胞・オルガネラの形態形成機構の研究（村田昌之，加納ふみ，田中亜路，永山國昭）

動物実験センター ......................................................................... 58
概 要

計算科学研究センター ............................................................................. 60
概 要
イオンチャネル様タンパク質におけるイオン透過過程の理論的研究（高橋卓也，永山國昭）

技術課 ............................................................................................. 611．概

要2．施設の運営状況

9生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）① 統合生理研究施設（1）生体磁気計測装置室（永田 治，竹島康行）② 脳機能計測センター（1）形態情報解析室（山口 登）（2）機能情報解析室（佐藤茂基）（3）生体情報処理室（吉村伸明，村田安永）③ 動物実験センター（佐治俊幸，小木曽昇，廣江 猛，鈴木千香）④ 共通施設（1）電子顕微鏡室（前橋 寛）（2）機器研究試作室（加藤勝己）

10

研究活動報告／分子生理研究系

分子生理研究系
神経化学研究部門【概要】
前年に続いて脳機能を分子レベルで理解することを目指して，遺伝子改変マウスの作成，解析を行った。GAD65，

GAD67，CaMKII，シナプシン I の発現，役割，リン酸化について以下の知見を得た。

恐怖記憶における GABA の関与の解析
Oliver Stork，Simone Stork（Otto-von-Guericke 大学，マグデブルグ）
小幡邦彦
恐怖条件付けを行ったマウスについて，扁桃体の細胞て，条件刺激に対して恐怖反応の指標とされるすくみ

外 GABA をマイクロダイアリシス法で経時的に測定し(freezing)は少ないが，逃避行動（走り回りや跳躍）が出た。条件刺激（ブザー音）を与えると，直後より細胞外現し，恐怖反応は強いと考えられた(Mol Brain Res 105:GABA が最大 50 %にまで低下し，この低下は 2 時間にわ

126, 2002)。前年までの研究で，各種情動行動テストにおたって持続した(Neurosci Lett 327:138, 2002)。扁桃体のいて，GABA 系が不安，無気力，攻撃性低下等情動へ関GABA 含量が半減している GAD65 遺伝子ノックアウト

与していることが示唆されたが，本年度の研究で恐怖にマウスを恐怖条件付けしたところ，野生型マウスに比べついての知見も加えられた。

GAD67-GFP マウスの組織学的解析
柳川右千夫，小幡邦彦
玉巻伸章（京都大学大学院医学系研究科））
GABA ニューロンを緑色蛍光タンパク質（GFP）で標GAD67 および GABA を発現しているニューロンとが時識することを目的として，グルタミン酸脱炭酸酵素

空間的に一致することを観察した。また，中枢神経系以（ GAD ） 67 遺 伝 子 に GFP 遺 伝 子 を ノ ッ ク イ ン し た

外の組織では，GAD67 が発現する胎児期の髭と歯牙に

GAD67-GFP マウスを遺伝子標的法により作成した。

GFP の 発 現 が 観 察 さ れ た 。 こ れ ら の 観 察 結 果 は ，GFP の自家蛍光および抗体を用いた免疫組織化学の２重GAD67-GFP マウスが GAD67 や GABA を発現している

染色法で解析した結果，GFP の発現するニューロンと細胞の解析に役立つことを示唆している。

GAD67-GFP マウスの改良
柳川右千夫，小幡邦彦
宮崎純一（大阪大学大学院医学系研究科）

GAD67-GFP マウスには，ES 細胞でのスクリーニング（PGK-neo）が挿入されている。Cre recombinase が導入さの た め に loxP で 挟 ま れ た ネ オ マ イ シ ン 耐 性 遺 伝 子

れているトランスジェニックマウスと GAD67-GFP マウ

11生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

スとを交配して，GAD67-GFP マウスから PGK-neo 遺伝

マウスより GFP の発現が高いことを観察した。この結果

子を削除したマウス（GAD67-GFP (∆neo)マウス）を作成

は，GAD67-GFP (∆neo)マウスが，GABA ニューロンの機した。抗 GFP 抗体を用いた Western 法と免疫組織化学法

能や発生を解析するのにさらに有効な材料であることをで解析した結果,GAD67-GFP (∆neo)マウスは GAD67-GFP

示している。

GAD67 遺伝子プロモーターの解析
海老原利枝，柳川右千夫，小幡邦彦

グルタミン酸脱炭酸酵素（GAD；GAD65 と GAD67 のP19 胚性腫瘍細胞，GAD67 遺伝子が低レベルで発現して2 型存在）は,GABA ニューロン特異的に発現する。

いる未分化の P19 細胞，GAD67 遺伝子の発現が認められ

GAD67 遺伝子プロモーター活性を調べる目的で，転写開ない Neuro-2a 神経芽細胞腫の 3 種類の培養細胞に上記始点から 3.4 kb 上流から順次決失させた変異体を作り，

コンストラクトを導入した。導入した培養細胞のルシフ

ルシフェラーゼ・レポーター遺伝子に連結したコンスト

ェラーゼ活性を測定した結果，転写開始点より-98 からラクトを作成した。これらのコンストラクトを GAD67+109 までの領域がプロモーター活性に最小限必要であ遺伝子が高発現しているレチノイン酸で分化誘導したることを明らかにした。

2+

遺伝子変異動物による Ca /カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II の機能解析
山肩葉子，柳川右千夫，小幡邦彦
Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II

活性型に変異させたマウスの作製を試み，その解析に（CaMKII）は，中枢神経系に豊富に存在する多機能型のよって，生体内における CaMKIIαの果たす役割についプロテインキナーゼで，神経活動の制御やシナプス可塑て新たな知見の獲得をめざしている。本年度は，相同組性に深く関わると考えられている。我々はこれまでに，換え型の ES クローンのスクリーニングを継続すると共生体内における神経活動と CaMKII の活性状態との関連に，Cre レコンビナーゼによって薬剤耐性遺伝子を除去を明らかにしてきた。本研究においては，CaMKII の主したクローンのスクリーニングを行い，陽性クローンを要なサブユニットであるαの遺伝子を点変異によって不複数獲得した。

急性神経活動によるシナプシン I のリン酸化調節
山肩葉子，小幡邦彦

シナプシン I は神経終末に局在するシナプス小胞結合

皮質ホモジネート中のシナプシン I の MAP キナーゼに蛋白として，リン酸化状態依存的に，神経伝達物質の放よる site 4/5 のリン酸化は，刺激直後の急激な減少に引き出調節や神経終末の形態変化に関与すると考えられてい続いて，数分後に大幅に増大するといった二相性の反応る。我々は，ラットを用いて生体内におけるシナプシンを示すことを観察している。今回，持続性けいれんのモ

I リン酸化の調節機構の解明を進めている。急性神経活デルであるカイニン酸によるけいれん重積状態で調べて動活性化のモデルである電撃けいれんでは，海馬，大脳みたところ，MAP キナーゼの活性が上昇しているにもか

12研究活動報告／分子生理研究系

かわらず，シナプシン I の site 4/5 のリン酸化は大きく低活性を上回るフォスファターゼの活性化が起こるものと下していることが明らかとなった。従って，キナーゼの考えられた。

グルタミン酸脱炭酸酵素欠損マウスにおける視床扁桃体路興奮性シナプス可塑性亢進機構の解析
兼子幸一，小幡邦彦

グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)65 欠損マウス扁桃体のであった。同経路の刺激では GABAB 受容体性応答が観

スライス標本では視床扁桃体路の高頻度刺激による LTP

察されないが，EPSC は同受容体作動薬で抑制された。

が亢進する。高頻度刺激時の GABA 放出減弱が興奮性シ

また，同経路の 10Hz 刺激による活動依存性の EPSCs の

ナプス可塑性亢進に関与するメカニズムを解析するため抑制は CGP55845 で減弱した。以上の結果から，視床扁に扁桃体外側核主細胞から全細胞記録を行い，GABAB

桃体路の興奮性入力終末の GABAB 受容体が異シナプス受容体による興奮性シナプスの調節作用を検討した。

性にグルタミン酸放出を調節し，GAD65 で合成される

GABAB 受容体拮抗剤 CGP55845 存在下の野生型主細胞

GABA がこの調節作用に必要なことが明らかになった。

での LTP 増強率はコントロール条件下の変異型と同程度

GFP ノックインマウスを用いた扁桃体外側核および基底外側核 GABA 作動性細胞の電気生理学的特性とモノアミンによる修飾作用の解析
兼子幸一，小幡邦彦，柳川右千夫

GABA 合成酵素グルタミン酸脱炭酸酵素 67 遺伝子に認められた(平均 40Hz)。電流固定で 5-HT は FS 及び LTS

GFP を組込んだマウス脳から扁桃体スライスを作成し，細胞の発火頻度を増した。他方，NA は RS 細胞の発火

全細胞記録で GABA 作動性細胞の電気生理学的特性と頻度は増したが，他の細胞には効果がなかった。以上のモノアミンによる修飾作用を解析した。外側核(LA)の結果より，扁桃体 LA 及び BLA には異なる特性の GABAGFP 陽性細胞は細胞内通電での発火様式から，Fast-

作動性細胞が存在し，モノアミンは選択的に GABA 作動

spiking (FS) 細 胞 ( 平 均 150Hz)Low-threshold-spiking性細胞を興奮させることが明らかになった。

(LTS) 細胞 (平均 100Hz)に分類された。一方，基底核(BLA)にはこの 2 種に加えて Regular-spiking (RS)細胞が超微小形態生理研究部門【概要】
物質輸送に関する研究が主眼である。村上グループはあった。村上は唾液腺血管潅流系を材料に分泌時間経過，

水輸送と開口分泌の研究を行った。外分泌腺では分泌刺形態観察，開口放出関連蛋白，傍細胞輸送の 4 チームの激により水輸送と開口分泌が両方活性化されるが，それ共同研究グループを組織し，研究を展開した。大橋はぞれのエネルギー要求性／相互作用は in vitro での蛋白

エンドサイトーシス経路における選別輸送の研究を変分泌と水分泌の同時測定が不可能であるため不明で

異細胞を用いて行った。

13

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

潅流ラット顎下腺における傍細胞輸送経路
村上政隆，大河原浩
篠塚直樹，中村健治（札幌 IDL）
Bruria Sachar-Hill, Adrian E. Hill（ケンブリッジ大学生理科学部）
原唾液は細胞の中からの分泌と傍細胞経路を通過した

本年度は，血管灌流ラット顎下腺を用い，刺激の種類

成分との混合物であり，血液成分が唾液に移行するのは強度を変え，血管内より唾液中に移行するブドウ糖，ク

このためである。平成 12 年，標識デキストランをプロー

レアチニン，尿素の動態を観測した。いずれも水分分泌ブとして唾液，潅流液，細胞間液に分布するデキストラン

速度が低くなると唾液中濃度は高くなり，灌流液中濃度

分子のサイズを決定，分子径に対する分泌プローブの唾との相関が低下した。一方，水分分泌速度が高くなると

液／潅流液比は二つの成分にわけることができた。1）自灌流液中濃度との相関が増した。平成 12 年提出モデルか

由拡散（Stokes-Einstein）双曲線成分に一致する大きな通ら，分泌速度が高い場合には細胞経由成分より傍細胞経過経路を示す成分，2）半径 5Åに切片をもつ直線成分で路を移行する化学成分が多くなることが推定され，この溶媒牽引による成分で，水の分子半径 1.5Åでほぼ 1 の価

条件下で唾液中の糖濃度と血糖が高い相関を持つことがに外挿された。このことは水のほとんどが細胞間隙／示された。これは血液採取を行わず，唾液糖より血糖をtight junction を通過することを強く示唆した。

推定する非侵襲法の基礎データとして活用できる。

灌流ラット顎下腺の開口分泌とエネルギー要求性
村上政隆，高木正浩，前橋寛
Alessandro Riva（Cagliari 大医，細胞形態学）
瀬尾芳輝（京府医大，生理）分泌刺激により水輸送と開口分泌が両方活性化される

一方，0.1µM CCh と 0.5µM ISP の混合刺激では ATP

が，それぞれのエネルギー要求性／相互作用を検討するのみが減少した。これらの観察は水分泌と酸素消費の増ため，ラット顎下腺血管潅流標本を用い，水分泌・ムチン

強効果は高濃度のカルバコール刺激下ではエネルギー的

分泌・酸素消費の時間経過を測定，βアドレナリン受容に制限されている可能性を示している。さらに NMR の体刺激(イソプロテレノール ISP)による水分泌と酸素消

知見は ATP が開口分泌により細胞から脱出することも費の増強効果が低濃度（0.1µM）のカルバコール(CCh)示している。Osmium マセレーション法により分泌顆粒

刺激下で確認することができた。従来の結果とあわせ，と細胞間分泌細管の連結部を観察した。高濃度のカルバ増強効果が細胞エネルギー供給系の能力により制限されコール刺激下で開口分泌を起こさせると連結部は太くなる可能性が示唆された。 P-31 NMR を用い ATP とり，低濃度では細い頚状を呈した。このことは，高濃度

creatine phosphate (PCr) を測定した。 ATP，PCr は

刺激では急速に内容物が放出されることを示唆しており，

1µM CCh と 1µM ISP の混合刺激でいずれも減少した。

急激に ATP が減少することと一致した。

14

研究活動報告／分子生理研究系

エンドサイトーシス選別輸送のメカニズムの解析
大橋正人，永山國昭

エンドサイトーシス経路は，細胞の環境応答の前線とMVB からの選別・搬出にコレステロールが必要である事なっている膜動輸送系である。我々は，エンドサイトーを明らかにした。本年度は，変異株での MVB からゴルシス経路によるシグナル伝達制御機構とその異常によるジへの輸送異常を修正する遺伝子産物であり，コレステ病態の解明を目指し，この経路の哺乳類変異細胞株を用ロール合成系の後期酵素である NAD(P)H ステロイド脱いて解析を行っている。これまでに，複数の後期エンド

水素酵素様蛋白質が，後期エンドソームでの受容体選別

ソーム過程の CHO 変異株を得，レトロウイルスベクター

機能蛋白質である TIP47 と細胞内の脂肪滴表面で共存すによる発現クローニング法などにより，後期エンドソーることを見いだし，脂肪滴と後期エンドソーム選別機能

ムである多胞体（MVB）からゴルジに向かう受容体の，の関連を示唆した。

リアノジン受容体の単粒子解析
松本友治，村田和義，永山國昭
國安明彦，中山仁（熊本大学・薬学部）

比較的分子量が大きく結晶化の困難なタンパク質，特電子顕微鏡画像からの単粒子解析による 3 次元像再構成に膜タンパク質の立体構造解析については，X 線結晶構を試みた。また，無染色氷包埋試料の作成を念頭に置い

造解析など広く用いられている構造解析の手法を適用すて単粒子解析に十分な純度でリアノジン受容体を高収量るのが困難であり，多くの生理学的に重要なタンパク質

で得る精製法の検討を行ない，常法で用いられているヘの構造解析が手付かずのままとされている。本研究では，

パリンカラムを用いたアフィニティー・クロマトグラフ

新規に導入された電子顕微鏡用トップエントリー式可傾ィーによる精製段階をゲル濾過で置換することにより良斜型液体ヘリウム温度クライオステージの立ち上げ調整

好な結果を得た。目下，氷包埋試料に対する電子顕微鏡

作業と平行して，リアノジン受容体の負染色試料につき画像データ収集を続行中である。

細胞内代謝研究部門【概要】
細胞内代謝部門では，生物活性物質や細胞− 細胞間刺基礎生物学研究所の檜山武史・渡辺英治・野田昌晴らと激に対する細胞の刺激受容機構，細胞内情報伝達機構，

共に渡辺らが発見した「濃度依存性 Na+チャネル」の機

細胞機能発現機構を対象とし，特に細胞内カルシウムイ

能を画像解析装置を使用して解析した。また，長崎大学

2+

オン（Ca ）の動態を画像解析装置でとらえ詳細に解析

医学部の藤村幸一・小野智憲および長崎県諌早市横尾病して，これらのメカニズムの解明を目指している。毛利院の小野憲爾と共同で，難治てんかんに対する脳梁離断と宮崎は尾田正二（東京女子医大）らとともに哺乳類精術の効果を裏付ける生理学的データをラットを使用し2+子抽出物の卵内注入によって誘発される Ca オシレーシた動物実験によって得た。共同研究については，宮崎はョンの解析を行った。毛利，吉友，宮崎は淡路健雄，尾精子由来の卵活性化因子の同定と作用機序に関する共田正二（東京女子医大）らとともに，マウス卵における同実験を行った。吉田は緒方宣邦（広島大医学部生理学

蛋白質強制発現の方法を確立する実験を行った。吉田は，教授）を代表者として「Na チャネルと細胞機能」と題す

15

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

る研究会を開催した。 細胞内代謝部門の現スタッフは，に大学でなされたもの：論文英文 39 編，学会発表 57 件）

平成 8 年 4 月以来 6 年に亘って部門を担当してきたが，と総括された。平成 14 年 3 月 9 日に生理研において細平成 14 年 3 月をもって任期終了となった。終了にあたり

胞内代謝部門総括・報告会を開催し，部門に籍を置いた

6 年間の活動総括報告書を作成した。人事移動，研究活

者および共同研究に参加した者が 18 名集まった。部門

動（研究テーマ），共同研究（計 19 件），研究会開催（計の総括，共同研究とその後の発展，近況報告を行った。

8 回），生理研国際シンポジウム開催，実験技術トレー二ン

全体として，活発に研究活動がなされ，共同研究が行わ

グコース担当（4 回），研究所一般公開分担（2 回），研れ，充分な成果を挙げたと総括された。このあと懇親会

究発表（生理研で実験がなされたもの：原著論文英文 6を開き，盛会裏に 6 年間の業務を終了した。

編，学会発表 24 件；共同研究グループにより実験が主

2+

精子抽出物によって誘発される卵細胞内 Ca オシレーションの解析
毛利達磨，宮崎俊一
尾田正二，白川英樹（東京女子医）

マウス卵の受精時，あるいは卵内への精子 1 個の注入，な Ca2+流入が小胞体に Ca2+を取り込ませ，反復する Ca2+あるいは精子抽出物の卵内注入によって，反復性の細胞遊離を維持させることを明らかにした。マウスの未成熟

2+

2+

内 Ca 増加反応（Ca オシレーション）が誘発され，卵精子（べん毛が未だ形成されない円形精子細胞）の注入は活性化される。これら 3 つの条件によって誘発されるでは Ca2+オシレーションがおこらず，その後の成熟過程

それぞれの Ca2+オシレーションを，高速共焦点レーザーにおいて卵活性化因子が発現することが示された。他方，

顕微鏡あるいは高速画像解析装置を用いて長時間連続記

成熟精子を注入して受精させたマウス卵の細胞質の一部

2+

録し，Ca 動態を時・空間的に画像解析した。当年度はをマイクロピペットに吸引し，別の成熟未受精卵に注入

ハムスター精子あるいはブタ精巣から抽出物を得，これしてその卵活性化能を観察した。受精直後の卵の細胞質2+から粗精製の Ca オシレーション誘発性蛋白質（即ち卵2+活性化因子）を分離し，マウス卵に注入して Ca オシレー
2+ションの発生機序を解析した。個々の一過性の Ca 増加
2+は小胞体からの Ca 遊離によるが，細胞外からの持続的に卵活性化能が存在したが，雌雄前核が形成されると核の部分に卵活性化能が存在した。精子由来の卵活性化因
子は卵の核あるいは核周辺に移行して蓄積されると考えられた。

マウス卵への mRNA 注入による蛋白質発現法の確立
毛利達磨，吉友美樹，宮崎俊一（生理研）
會田拓也，尾田正二，淡路健雄（東京女子医大）

一般に卵細胞では mRNA の翻訳が抑制されており，特さらに long polyA を付加してマウス未成熟卵に注入し，に哺乳動物卵に mRNA を注入して特定の蛋白質を発現

EYFP の発現を蛍光観察によって追跡した。注入 3 時間させることは難しい。我々は C 末端に約 250 個の polyA

後から EYFP の発現が認められ，時間とともにほぼ直線を付加した mRNA を用いてマウス卵に蛋白質を発現さ

的 に 増 加 し て 12 ～ 15 時 間 で プ ラ ト ー に 達 し た 。

せることに成功した。green fluorescent protein (GFP)の変

MitoTracker によるラベルされたミトコンドリアの分布

異体 EYFP の mRNA にミトコンドリア移行配列を付加し，との一致から，ミトコンドリアへの移行が確認できた。

16

研究活動報告／分子生理研究系

この方法を利用して，小胞体への移行配列を付加した
2+卵子は受精せず，この CD9 欠損卵に mRNA 注入によりCa 測定用プローブ CAMELEON をマウス卵に発現させCD9 を発現させると，受精が起るようになることを示し，る実験を行った。しかしこのプローブは小胞体にうまくCD9 が精子-卵融合に必須な蛋白質であることが確認さ移行しなかった。卵細胞表面蛋白質 CD9 は精子-卵融合れた。この強制発現法は非常に有用であることが分かっに関わるとされている。CD9 ノックアウトホモマウスのた。

+

濃度依存性 Na チャネルと体液浸透圧調節機構
吉田繁（生理研）

檜山武史，渡辺英治，野田昌晴（基生研）

体液浸透圧と体液量の調節は，主として体液組成の主を特異的に検知することが判明した。よって，濃度感受成分である NaCl 濃度によって制御されている。しかし，性ナトリウムチャネル NaC (c = concentration)という新名+

具体的な Na 濃度検知機構は不明であり，「浸透圧受容称を提唱した。NaC は脳弓下器官(subfornical organ)などの器」を持つ細胞が体液浸透圧の検知と制御に関与してい血液脳関門を欠く場所の細胞などに存在しているので，ると考えられている。

「Na+濃度検知モニター」として妥当な機構だと思える。

電位感受性を示す Na+チャネルのクローニングの過程「浸透圧受容器は Na+濃度検知の間接機構」であり，

で見つかってはいたものの，電位感受性を持たないため「NaC は Na+濃度検知の直接機構」であるという「体液浸に機能不明 Na+チャネルと名づけられていた NaX (x =透圧調節の二重安全機構仮説」を立て，それを検証すべ+

unknown)が，我々の研究によって細胞外の Na 濃度上昇

く実験を続けている。

難治てんかんに対する脳梁離断術効果の動物実験による考察
吉田繁（生理研）

藤村幸一，小野智憲（長崎大）
小野憲爾（横尾病院）「脳梁離断術」が薬物治療に抵抗を示すヒトの難治てん

激電極を左前頭皮質に記録電極を配置し，大脳皮質興奮

かんに対して試みられており，発作波の一側化・非同期性の指標としての視床皮質反応に対する持続的脳梁刺激化・発作波の頻度減少または完全消失が得られている。

(2.5-20 Hz)効果を測定した。その結果，脳梁の 5-10 Hz

このような治療効果は「てんかん発作波が対側に伝わる刺激によって視床皮質反応が最も増強されることが判明

ための伝導路である脳梁の遮断」によると考えられていした。脳梁離断術は，大脳皮質の興奮性を高めている

るが，脳梁によって高められていた大脳皮質の興奮性がtranscallosal volley を遮断することによって「てんかん発

脳梁離断術で低下するためではないかという仮説を立て作を抑制」しているのであり，脳梁の機能が単なる「てて動物実験で検証した。

んかん発作波の対側への伝導」ではないと考えられる。

全身麻酔下ラットの脳梁右側と左視床外側腹側核に刺17生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

細胞器官研究系
生体膜研究部門【概要】
当部門では開口放出・シナプス機能を電気生理学的方た。特に，開口放出を定量化する新しい方法論を外分泌法及び蛍光観察によって定量化する研究を行ってきた。

腺で開発し，また，脳スライス標本内の中枢神経細胞を

これまでは，主としてパッチクランプ法及びそれによる単一シナプスレベルで刺激することを初めて可能とす

膜容量測定法やアンペロメトリー法にケイジド試薬にる方法論を初めて確立した。

よる刺激を用いた研究を発表してきたが，新しい可能性

筒井泉雄助手は興奮収縮連関の系統発生的研究をとして 1996 年よりテストしていた 2 光子励起顕微鏡法行っており，10 月 1 日付けで一橋大学商学部に助教授での運用が 2001 年に至って 6 年がかりで成功し，この方転出した。久木田文夫助手はイオンチャネルの動力学的法論による蛍光観察や刺激が臓器標本において圧倒的研究を，引き続き進めている。

に優れた方法論であることが徐々に明らかになってき神経，分泌細胞のカルシウム依存性開口放出機構の研究
河西 春郎，根本 知己，高橋 倫子，岸本 拓也，児島 辰哉，劉 婷婷，木村 良一
カルシウム依存性の開口放出をインタクトな分泌臓器

続した膜を認識して，それに対して融合することがわ

で定量的に可視化する方法論を，2 光子励起法を用いてかった。これは，細胞膜の融合因子が融合細孔側壁を通っ確立した。従来の方法とは異なり，蛍光色素を細胞外液て側方拡散している可能性を強く示唆する。また，開口に加えて，この色素の分泌小胞への流入によって開口放放出に要する遅延は表層の顆粒も深部の顆粒も同じで，出を検知する。この方法論を外分泌腺に適用した結果，小胞の開口放出準備状態は位置によらず不変で，細胞膜開口放出は表層に留まらず，深部に向かって逐次的に進融合因子の供給とともに融合複合体形成が起きるモデル

むことが明らかになった。この際，開口放出に先立ってが示唆された。

分泌小胞同士が融合することはなく，小胞は細胞膜と連2 光子励起法を用いた神経機能の研究
河西 春郎，松崎 政紀，早川 泰之

活動状態依存的な神経回路の可塑性は多くの脳機能の状突起において，グルタミン酸作動性シナプスの後部を基盤をなす。神経可塑性の誘発因子としてはシナプス後成すスパインのグルタミン酸感受性はスパインごとに独部の細胞内カルシウム濃度の上昇があり，単一シナプス

立に調節されており，それはスパイン形態に強く依存すの重みが，記憶をコードしていると推察されてきた。こることを見出した。即ち，頭部の大きいスパインほど感の記憶機構を定量的に明らかにするために，2 光子励起受性が高く，頭部のないフィロポーディアは AMPA 受容

可能な新たなケイジドグルタミン酸の合成に成功し，シ体によるグルタミン酸感受性がほとんどない。この結果

ナプス後部の受容体の機能分布を単一シナプスレベルでは，神経回路網の記憶はスパイン形態として蓄えられるマップする方法を開発した。この結果，海馬錐体細胞樹可能性を示唆する。

18

研究活動報告／細胞器官研究系

イオンチャネル・キネティクスに対する溶媒効果と実験系の問題点
久木田「電位依存性イオンチャネルの開閉時間は溶液の物理文夫

重要である。

的な特性，特に粘性により決定されている」という現象

このような一般性の高い基礎的研究ではあるが，イの実験的検証はイカ巨大軸索イオンチャネルおいて成さ

オンチャネル研究の発展に呼応して，数多くのイオンチれた。一方，生物界には極端な脱水状態や凍結状態で生ャネルで検証するには実験系に問題点がある。高浸透圧

き延びる生物は数多いが，このような休眠状態で神経活（100smol/l 程度）溶液下で実験を行うことが最初の関門動の実測例はない。現象自体はイオンチャネル蛋白質がであり，現時点で可能な実験系は細胞内灌流したイカ巨

真空中ではなく水の中で動作することの必然的帰結でも大軸索のみである。本研究には全く新しい実験系の開発

あるが，脂質二重膜の物理的性質は関与していない点がが必要であり，新たな技術的な発展の機転となりうる。

Chelophyes における興奮収縮連関
筒井

筋収縮と弛緩は細胞内オルガネラ（SR，ER，T 管）で2+

泉雄動物と同様に Na スパイクを発生する。また SR 器官はリの Ca 移動によって制御されていて，収縮連関機構に関

アノジン受容体を持っているが，筋収縮に先立つ Ca2+放連した小胞体（SR）と T 管の役割の解明は動物の筋細胞出には関与していないことが判明した。脊椎動物骨格筋の進化を探る上で重要な意味を持っている。骨格筋にお様の機関を持っていても，連関機構は完成しておらず，

2+

いて筋収縮に先立ち Ca 放出をつかさどる SR の機構が脊椎動物型の Ca2+放出能の発現は，原索動物以降である

どのようにして派生してきたかについての解明はいまだことが確認された。このことは SR の Ca2+放出機構が骨成されていない。今回，SR と T 管を併せ持つ海生動物

格筋の発現と密接に関連していることを示してて，現在

sagitta を用い無脊椎動物に残されているＴ管とＳＲ機構

SR における Ca2+放出因子を検討中である。

の役割について研究した。sagitta においてはＴ管は脊椎

機能協関研究部門【概要】
細胞機能のすべては，細胞膜におけるチャネル（イオン割」：細胞は（異常浸透圧環境下においても）その容積

チャネル，水チャネル）やトランスポータ（キャリア，を正常に維持する能力を持ち，このメカニズムには各種ポンプ）の働きによって担われ，支えられている。機能

チャネルやトランスポータやレセプターが関与している。

協関研究部門では，容積調節や吸収・分泌機能や環境情これらの容積調節性膜機能分子，特に容積感受性クロラ

報受容などのように最も一般的で基本的な細胞活動のメ

イドチャネル，の分子同定を行い，その活性化メカニズ

カニズムを，これらの機能分子の働きとして細胞生理学

ムと生理学的役割を解明する。

的に解明し，それらの異常と疾病や細胞死との関係につ②「アポトーシス，ネクローシス及び虚血性細胞死のいても明らかにしようとしている。主たる研究課題は次誘導メカニズム」：容積調節能の破綻は細胞死（アポトーの通りである。

シスやネクローシス）にも深く関与する。これらの細胞①「細胞容積調節の分子メカニズムとその生理学的役

死誘導メカニズムを分子レベルで解明し，その破綻防御

19

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）の方策を探求する。特に，脳神経細胞や心筋細胞の虚血

特に，CFTR の他チャネル制御メカニズムや ATP チャネ

性細胞死の誘導メカニズムを生理学的に解明する。

ルの容積センサーメカニズムや NaCl センサーメカニズ③「イオンチャネルの多機能性のメカニズム」：イオン
チャネルはイオン輸送や電気信号発生のみならず，環境因子に対するバイオ分子センサーや，他のチャネルやトムについての研究を行う。
④「消化管上皮細胞の分泌・吸収メカニズム」についても研究する。

ランスポータの制御にも関与する多機能性蛋白である。

容積感受性クロライドチャネルの新しいブロッカー：Phloretin
范

海天，森島

繁，岡田泰伸容積感受性外向整流性クロライドチャネル（VSOR）

C127/CFTR 細胞において確認された。これに対し，cAMP

は，容積調節や細胞増殖や細胞死に関与する重要なチャ

依存性 CFTR Cl−チャネル電流も，Ca2+依存性 Cl−チャネ

ネルであるが，これに対する特異的ブロッカーは知られ

ル電流も，100 µM 以下の phloretin によっては何ら影響ていない。私達は，グルコースユニポータ阻害剤としてを受けなかった。以上より低濃度 phloretin はアニオンチ

知られている phloretin が VSOR に対しても比較的高い特ャネルの内で VSOR のみに対して有効なブロッカーであ異性を示すブロッカーであることを明らかにした。

ることが明らかとなった。これらの結果は次の論文に報

phloretin はホールセル VSOR 電流を電圧非依存的，濃C

度依存的（I 50 ～30 µM）に抑制することが，ヒト大腸

告 し た （ Fan, Morishima, Kida & Okada 2001 Br. J.
Pharmacol. 133, 1096-1106）。

T84 細胞，ヒト小腸 Intestine 407 細胞，マウス乳腺

細胞外 ATP 放出路としてのマキシアニオンチャネル
R. Z. Sabirov，A. K. Dutta，岡田泰伸
多くの細胞は種々の刺激によって細胞内から ATP を

活性と ATP 放出は同一の薬理学的性質を示した。従って，放出するが，非エキソサイトシス経路は未だ同定されて膨張 C127 細胞からの ATP 放出路は VDACL であることいなかった。生理的条件下においては遊離 ATP はアニが結論された。本研究結果は次の論文に発表した

4−オン型（殆んどが ATP ）で存在するので，アニオンチ（Sabirov, Dutta & Okada 2001 J. Gen. Physiol. 118, 251-266）。

ャネルの関与が考えられてきたが，今回私達は 400 pS の単一チャネルコンダクタンスを持ったマキシアニオンチ
ャネル（VDACL）の可能性を検討した。
マウス乳腺由来 C127 細胞を浸透圧的に膨張させるとATP を放出するが，このときに容積感受性外向整流性Cl− チャネル（VSOR）電流のみならず，性質の異なる
VDACL Cl−チャネル電流が観察された。本チャネルはベル型電圧依存性を示すという特徴を示した。細胞内液のアニオンを 100 mM ATP4− のみという条件に移しても
VDACL を介する内向き電流は小さいながら観察され，ATP 透過性を持つことが示された（図 1）。このチャネル

20

図 1.

浸透圧性膨張時におけるマキシアニオンチャネルの開口とその ATP 透過性研究活動報告／細胞器官研究系

細胞容積調節破綻と細胞死誘導
岡田泰伸，前野恵美，清水貴浩，森島繁

浸透圧性膨張後及び縮小後の容積調節は，それぞれRegulatory Volume Decrease（RVD）
及び Regulatory Volume
Increase（RVI）と呼ばれ，これらのメカニズムには多くのチャネルやトランスポータの働きが関与する（図 2：
上半分）。
一方，アポトーシスの初期過程には持続性細胞縮小が，ネクローシスには持続性細胞膨張が伴われるが，私達にはこれらをそれぞれ Apoptotic Volume Decrease（AVD）
及び Necrotic Volume Increase（NVI）と名付けた。AVDには K+及び Cl−チャネルの異常活性化が，NVI には種々の Na+透過性チャネルやトランスポータによる Na+流入が関与する（図 2：下半分）。これらのチャネルやトラン
スポータをターゲットにして細胞死を防御・救済するという新しい戦略が考えられる。これらの研究成果は次の論文に発表した（Okada, Maeno, Shimizu, Dezaki, Wang &Okada 2001 J. Physiol. 532, 3-16）。

図 2.

生理的条件下における細胞容積調節（RVD，RVI）と病態生理的条件下における容積調節破綻（AVD，NVI）のイオン機序21

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

生体情報研究系
神経情報研究部門【概要】
われわれの研究室では哺乳類神経系の発生・分化機構

とも明らかとなってきた。そのため，他の多くの細胞種について研究している。特に神経上皮細胞（神経幹細胞）や組織の分化研究とは異なり，細胞株や脳細胞の分散培からどのようにして全く機能の異なる細胞種（神経細胞，養系を用いた研究ではその本質に迫るには限界がある。

アストロサイト，オリゴデンドロサイトなど）が分化しわれわれは in vitro で得られた結果を絶えず in vivo に戻てくるのか，について興味を持って研究を進めている。

して解析するだけでなく，神経系の細胞系譜の解析をも

また，得られた新しい概念や技術はできるだけ社会の役

精力的に行っている。脳神経系への遺伝子導入系としてに立てるよう努めており，臨床研究への応用を視野に入開発した高力価レトロウイルスベクターは癌の遺伝子治れながら，病態の解析にも努力している。脳神経系の発療に最適なベクターであるので，グリオーマや肺癌を生・分化を考えるとき，内因的要因（遺伝子に支配されターゲットとした応用を考えた研究を進めており，臨床るもの）および外因的要因（外部からの刺激・情報によ

応用も間もなくスタートできそうである。また，癌治療

り分化方向が規定されるもの）に分けて考えるのは当然の新たなターゲット分子も見いだしたので，その応用もであるが，脳神経系では他の組織の発生とは異なり特徴検討中である。

的なことがある。それは多様性である。一言に神経細胞

糖蛋白質糖鎖の解析法を開発し，その生理学的意義にと言っても顆粒細胞，錐体細胞などいろいろな形態の細ついて検討している。ヒト正常脳においてはその発現パ胞があるし，大脳皮質の錐体細胞はどの領野の細胞かにターンが個人間で驚くほど一定に保たれており，現在考よりその機能が異なる。また，神経伝達物質の種類も様々

えられているより，もっと重要な役割を果たしているとである。大げさに言えば，神経細胞は一つ一つが個性を思われる。事実各種神経変性疾患においてその発現パ持っており，そのそれぞれについて発生・分化様式を研

ターンが変化していた。また，癌の転移にも糖蛋白質糖究しなければならない程である。また，均一であると考鎖が関与していることを示唆するデータも得ているので，えられてきたグリア細胞（アストロサイト，オリゴデン

病態時における糖鎖異常に着目して研究している。

ドロサイト）にも性質の異なる集団が数多く存在するこ

オリゴデンドロサイト発生制御機構と脱髄モデルマウスの解析
鹿川哲史，竹林浩秀，和田圭樹，中平英子，清水健史，松本路生，田中久貴，池中一裕

オリゴデンドロサイトは中枢神経系でミエリンと呼ばれる構造をつくるグリア細胞である。ミエリンは神経細らがオリゴデンドロサイトの分化を負に制御することを示した。

胞の軸索を取り巻くことにより電気的に絶縁し，跳躍伝

また，転写制御因子の Olig2 ノックアウトマウスを作導という現象を引き起こす構造である。胎生期脊髄では製し，この脊髄では，運動ニューロン・オリゴデンドロ

オリゴデンドロサイト前駆細胞は腹側のごく限られた部

サイトが存在しないことを明らかにした。つまり，Olig2位から発生することが知られている。我々のグループは，が運動ニューロン・オリゴデンドロサイトの発生に必須

これまで胎生期脊髄の背側にオリゴデンドロサイト分化であることを証明した。

を抑制する因子があることを示してきた。今回，脊髄背前脳のオリゴデンドロサイトも，脊髄同様に腹側から側に発現する Wnt1, Wnt3a に着目し in vitro においてこれ生み出されるかどうかを検討するために， electropora-22

研究活動報告／生体情報研究系

tion 法と Cre-loxP システムを組み合わせた恒久的な標識

また，移植後の神経幹細胞がどの細胞種に分化している法を用いて細胞系譜解析を行った。これまでの結果から，

か検討している。

前脳においてもやはり腹側からオリゴデンドロサイト前駆細胞が生み出されることが示唆された。

in vivo の中枢神経系（後索路，脊髄前庭路，錐体路）
において神経伝達速度の測定系を確立した。さらに，脱本研究室では，既に脱髄モデルマウスである PLP ト

髄をおこしている PLP トランスジェニックマウスにおいランスジェニックマウスを作製し報告している。このモて，これらの神経路の神経伝達速度を予備的な実験によデルマウスに神経幹細胞を移植する系を確立し，移植治り測定し，速度の低下を確認した。

療により症状の改善がみられるかどうか検討中である。

アストロサイトの分化・発生様式に関する研究
岩崎靖乃，長谷川明子，小川泰弘，竹林浩秀，池中一裕

アストロサイトの発生は神経細胞の発生と密接に関連

mGCMaとは異なり，アストロサイトの発生する時期に発しており，神経幹細胞から両細胞の発生は相互に抑制を生する場所から産生が開始されることが分かった。また，かけながらどちらかだけ選択的に産生されることが示さ

マウス胎児脳初代培養細胞系では in vivoの発現パターン

れてきている。すなわち，アストロサイトの発生・分化と対応して CysC が培養液中に放出されること，さらに調節機構の研究は神経発生全体に大きな意義を有する。

抗 CysC 抗体を加えると，アストロサイトの分化が抑制

われわれはアストロサイトの分化誘導因子としてマウされることが明らかとなった。

ス glial cell missing (mGCM)とシスタチンＣ（CysC）に着以上のようにアストロサイトにも神経細胞と同様に多目して研究してきた。GCM はショウジョウバエでグリア様性の存在することが示唆された。そこで，米国ニュー細胞の分化誘導因子として見いだされたが，mGCM はそ

ヨーク州立大学の Matt Rasband と共同研究を行い，アスの マ ウ ス ホ モ ロ グ で あ る 。 mGCM に は mGCMa とトロサイトを認識する多数の新規モノクローナル抗体を

mGCMb があるが，両者とも中枢神経系での発現が認め

用いてマウス脊髄アストロサイトの発生段階における多られた。特に mGCMa は神経上皮細胞に強制発現させる様性について検討した。その結果，アストロサイトも神とアストロサイトへの分化を誘導できることが分かった。

経細胞産生ドメインに対応して多様化していることが示

しかし，そのものは通常のアストロサイトの発生様式と唆された。

は異なる所で発現しており，アストロサイトのサブタイ
プの発生と関係していることが示唆された。CysC はN 結合型糖タンパク質糖鎖の機能解析
藤本一朗，池田武史，石井章寛，佐久間圭一朗，池中一裕

脳の発生・分化や細胞変性疾患やガン化の機能発現にの発生の各段階における系統的な糖鎖解析を行った結果，は隣接する細胞との細胞間相互作用として細胞表面を覆脳に特徴的な糖鎖構造が成熟するに従い優位に増加してうように存在する糖蛋白質糖鎖が重要な役割を担っていくることが観察された。パターンの変化を見ただけではると考えられる。我々はこれまでに系統的に糖タンパク

なく全体の70％を越える主要糖鎖の構造決定を酵素消化

質糖鎖をスクリーニングする方法を開発し，その自動化

や MALDI-TOF-MS を駆使して行った。この結果，脳特に成功してきた。この方法を用いて正常マウス大脳皮質

徴的糖鎖が脳の発生・分化および形態形成に重要である

23

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）と考えられた。さらに本解析法は固定後の組織からも解移組織の糖鎖解析を行った結果，多くの糖鎖構造が培養

析可能であるから，ヒトの中枢神経変性疾患の脳内糖鎖時と肺生着時においては変化し，その変化は必ず肺組織解析を行い，細胞を取り巻く糖鎖環境と細胞障害に関係の糖鎖発現パターンに近づく方向であった。この結果かがないかを解析した。細胞障害部位の組織のみならず障らガン細胞の転移もしくは生着にも細胞表面糖鎖が重要

害が無いと考えられていたアルツハイマー病の白質領域であることが示唆された。一つの糖鎖構造の生合成に数や多系統萎縮症の灰白質領域においても糖鎖の発現パ

十種類の糖転移酵素が必要であり，今後は酵素群の網羅ターン異常が認められた。このことは糖鎖の異常が病態

的遺伝子発現の解析が不可欠と考え DNA アレイの作成のベースに存在する可能性があり，神経変性疾患の発病を行った。報告されているマウス糖鎖生合成酵素遺伝子

自体をも引き起こしている可能性を強く示唆するものでの 137 遺伝子中 108 個までクローニングが終了した。実あった。次にガン細胞の糖鎖とガン転移臓器の特異性を

験条件の検討を行い最適条件を見出した。数個の報告さ知る目的で，B16 メラノーマの転移実験を行った。マウ

れている糖転移酵素遺伝子発現のノーザン解析結果と同ス尾静脈から注入した B16 細胞は肺および脾臓に高頻度じ結果が得られ，網羅的遺伝子発現解析が可能となってで生着した。培養 B16 細胞と肺から摘出してきた B16 転きた。

癌遺伝子治療の基礎研究
片倉浩理，河野洋三，池中一裕

我々は，以前 Serial Analysis of Gene Expression (SAGE)法を用いて悪性グリオーマに高発現する腫瘍特異抗原

床において診断に，更に遺伝子治療の分子標的として応用できるものと考えている。

MAGE-E1 をクローニングした。その後 Human BAC clone

われわれは高力価レトロウイルスベクターを用いた癌を用いたゲノム構造解析にて，その構造は MAGE-D に酷の遺伝子治療法の開発に取り組んでいるが，本年度は似しており，遺伝子座に於いても Xp11 と同一であるこ

PEG-PLL(polyethyleneglycol polyLysine)によるさらなるとを見出した。

力価向上に関して検討した。PEG-PLL をレトロウイルス

MAGE-E1 に対する 3 種類のペプチド性抗体を作製し，ベクターの感染時に共存させるとその力価を高めたが，

MAGE-E1 蛋白質の構造を明らかとした。さらに，免疫

この効果はレトロウイルスベクターを遠心しても変わら

組織学的な解析から MAGE-E1 が細胞周期調節へ関与しなかった。すなわち，PEG-PLL はウイルス表面を恒久的ているとことが予想された。MAGE-E1 の細胞死や細胞に修飾していることが明らかとなった。この操作で毒性周期調節への関与を明らかにすることにて，癌治療の臨を増すことなく，感染効率を高めることに成功した。

液性情報研究部門【概要】
液性情報研究部門では，分子生物学的手法と生理学的する分子群，を主要な研究の対象としている。分子生物

手法を用いて，脳神経系における情報の伝達および統合学的な技法を用いてこれらの分子の特性を解析するとのしくみを，分子・細胞のレベルから理解することを目ともに，実際の生きた体の中でこれらの分子が果たす役

的として研究を行っている。神経伝達物質受容体・イ割を理解することを目指している。その一手段として，オンチャネルなどのシナプス間情報伝達に重要な役割

自然発症の遺伝子変異もしくは遺伝子改変モデル動物を果たす分子，なかでもカルシウムシグナリングに関係を用い，分子の機能を正常コントロールと比較し，複雑

24

研究活動報告／生体情報研究系

な生体システムにおける分子の機能を明らかにしてき

単に分子機能の理解だけではなく，病態の解明にもつなている。最近では，機能分子の異常により神経変性疾患

がる可能性がある。

が起こることが知られてきており，モデル動物の研究は
2+P/Q 型電位依存性 Ca チャネル変異マウスにおけるシナプス伝達の変化
松下
電位依存性 Ca2+チャネルは，細胞膜の脱分極により開2+

2+

いて Ca を細胞内に透過させ，細胞内の様々な Ca 依存
2+

かおり，Kadrul Huda，井本敬二

小脳皮質プルキンエ細胞に投射する興奮性シナプスである平行線維及び登上線維からのシナプス伝達の変化を，性の生理現象を引き起こす。電位依存性 Ca チャネルに変異マウス小脳のスライス標本を用いてパッチクランプ

は多くのサブタイプがあるが，疾患には中枢神経系の主法で比較検討してきた。その結果，平行線維-プルキンエ

2+2+

チャネルである P/Q 型 Ca チャネルが一番深く

細胞シナプスは，小脳失調症発症に伴ってその機能が低かかわっており，このチャネルをコードするα1Ａサブユ

下していくことが明らかになったのに対し，登上線維-

ニット遺伝子の変異は，ヒトやマウスの小脳失調症や，

プルキンエ細胞シナプスでは予想に反してその機能が維

ある特定の変異においては欠神発作も合わせて引き起こ持されていただけでなく，小脳失調症がより重篤である

すことが知られている。変異マウスはとりわけヒトのチ

tg rol マウスではシナプス伝達が亢進していた。その原因

ャネル病疾患の理解あるいは診断や治療に向けた研究をは，プルキンエ細胞の AMPA 感受性の亢進，シナプス伝するにあたって貴重なモデルとなりうる。

達に寄与する Ca2+チャネルサブタイプ構成の変化，及びな Ca

tottering (tg)及び rolling Nagoya (tg rol)は，P/Q 型 Ca2+

プルキンエ細胞樹状突起の異所性シナプス形成という，チャネルのα1Ａサブユニット遺伝子内にそれぞれ異な

遺伝子異常による細胞体に流入する Ca2+減少の 2 次的なるアミノ酸変異をもつ自然発症型の変異マウスであるが，影響であるらしいことが明らかになった。

症状の程度や発症時期が異なる。このような違いが生じ

また視床から大脳皮質への投射でもシナプス伝達の異るメカニズムはもとより，遺伝子変異が小脳に多数存在常が明らかになってきており，てんかんなどの神経症状するシナプスにどのような変化を生じさせ，失調症発症との関係を検討していく予定である。

に至るのかは不明であった。

GFP を用いた蛍光カルシウムプローブ，G-CaMP の開発
中井

淳一，大倉

正道，井本

敬二

GFP はオワンクラゲ由来の緑色蛍光蛋白である。我々

倍もカルシウムイオンに対する感受性が高く，G-CaMP

は GFP，カルシウム結合蛋白である calmodulin およびそを用いることによって以前のプローブでは観察できなの相互作用ペプチドである M13 を遺伝子操作により改かった現象を容易に観察できるようになった。例えば

変融合し，細胞内のカルシウムイオン濃度をリアルタイ

G-CaMP を培養したマウスの骨格筋細胞に発現させたとムに測定するための蛍光プローブ，G-CaMP を開発した。

ころ，細胞内のカルシウムイオン濃度変化を蛍光顕微鏡

これまでにも同種のプローブは開発されていたが，今を通して肉眼でもリアルタイムに観察することができた。

回我々が開発した G-CaMP は以前のものに比べて約 30

25

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

カルモデュリンによる電位依存性イオンチャネルの制御機構
森 誠之，井本 敬二

電位依存性イオンチャネルの制御機構のひとつとして，

リンによるイオンチャネルの制御機構の解明を目的に実カルモデュリンによる直接的相互作用があきらかになっ験を行ってきた。我々は神経型の電位依存性 Na+チャネてきた。これまで，一般的にカルモデュリンはカルシウ

ルのカルモデュリン結合部位（IQ-region）に変異を導入

ムと結合した後，不特定多数のターゲット分子に働きかしたところ，電位依存性の不活性化に変化を見出した。

けると考えられてきたが，電位依存性イオンチャネルのそこで，相互作用の詳細を捕らえるため，更に構造化学

場合，カルモデュリンが常に直接的にチャネルに相互作的視点から研究を行った。その結果，カルモデュリンは用しており，カルシウムと結合することで，即座にその主に，カルシウムと高い親和性をもつ C-terminal ドメ

イオンチャネル自身を制御することが明らかになりつつインを介して Na+チャネルと結合し，カルシウムと結合ある。このような電位依存性イオンチャネル特に Ca2+チ

した後，N-terminal と C-terminal の両方に抱きかかえられ+ャネルや Na チャネルに対するカルモデュリンの作用はる構造に変化し，作用をもたらすことが明らかとなった。

これまで明らかになっている作用メカニズムと一線を画

また興味深いことに，他の Ca2+カルモデュリンに対するするものであると考えられる。更に Ca2+チャネルの場合

ターゲット分子が存在していても，Na+チャネルとカルモ

このような local な場所での制御機構が，新たな遺伝子のデュリンの結合はほとんど影響を受けない local な場で発現にも関係していることも明らかとなってきた。我々の相互作用を生化学的実験で再現することができた。よはこの様に神経細胞の local な場におけるカルモデュ

り詳細な結合様式の解明を今後の研究課題としている。

高次神経機構研究部門【概要】
本研究部門ではヒトが含まれる哺乳動物の脳機能が子群である。CNR ゲノム構造は免疫系での記憶に関わる

どのような分子メカニズムにより形成，制御されている免疫グロブリンの遺伝子クラスター構造に類似しておかを解明することを目的とし，脳構造形成および神経回り，また，CNR 遺伝子産物は神経細胞により発現の組み

路網形成・再編成に関わる分子の探索および解析を行っ合わせがあることが明らかにされている。さらに，CNRている。特に脳機能関連遺伝子を欠損させたマウスを作

ファミリーは大脳皮質層構造形成機構に必須の Reelin 分

製することによる解析を行っている。非受容体型チロ子の多重受容体として機能していることを明らかにしシンリン酸化酵素 Fyn の欠損マウスでは情動行動や哺乳ている。以上のことより CNR ファミリーの発現制御と行動において異常が認められた。Fyn を介する情報伝達

分子機能の解析により，脳形成や機能発現における個体系に注目し，Fyn 結合分子の解析をおこない新規カドヘ

発達過程での神経細胞の多様化機構および脳の複雑化

リン型受容体である CNR ファミリーを見いだした。この分子メカニズムが明らかになるのではないかと考えの CNR ファミリーはマウス脳に発現する多様化した分ている。

CNR 分子多様性における機構解析
先崎浩次，八木

マウス CNR は 14 種類のサブタイプが存在し，マウス

26

健ゲノム上に CNR 遺伝子クラスター構造を形成している。

研究活動報告／生体情報研究系

CNR 分子群の分子多様性の機能を明らかにすることを入し Cre-loxP 系を用いて CNR サブタイプを複数欠損さ目的として，（1）CNR 遺伝子多重欠損マウスの作製およせるマウスの作製を行った。また，各 CNR 特異抗体作び，（2）各CNR 分子特異抗体作製の 2 つのアプローチに製においてはラットモノクローナル抗体 8 種とおよびウ

よる CNR 分子多様性の機能解析を行っている。CNR 多サギポリクローナル抗体 10 種が作製でき，これらの抗体

重欠損マウスの作製にはマウス CNR ゲノム構造を利用を用いて免疫染色法によりマウス発生過程での各 CNR

し 2 ヶ所に loxP 配列を遺伝子ターゲティング法により導蛋白質の発現・局在解析を行っている。

マウス嗅球での周波数帯によって分離される独立な 2 つの経路
田仲祐介，八木健

遺伝子と行動との関係を明らかにするために，マウス

嗅覚性誘発活動（誘起波）より低い周波数帯(7-14Hz)にはターゲッティングなどの遺伝的・分子生物学的な手法

ピークが見られる。さらに垂直多点電極を用いて，このを用いて，個体レベルでの表現型としての行動異常の解活動が糸球体層と僧帽細胞層の間に由来することを見い析が可能である。しかし，行動を制御しているのは中枢だした。また，この低周波活動中でのスパイクの有意な神経であり，処理を行うのはそこでの神経回路網である。

増大は見られなかったが相関を示した。これらの結果は，この観点から，In vivo でのマウス中枢神経系からの神経

嗅球において周波数帯によって分離される独立な 2 つの活動の記録・解析系を確立させた。この過程の中で，マ経 路 が 存 在 す る こ と を 示 し ， 低 周 波 発 振 器 (Low

ウス嗅球にて低濃度刺激によって誘発される神経活動

Frequency Oscillator)として中枢神経系において機能して(LFP)を見いだした。この活動は，従来に報告されているいることが示唆される。

遺伝子変換ラット作製系の開発
金子涼輔，八木健

今後，高次脳機能発現における遺伝子機能を調べてい

ラット神経幹細胞の培養方法を確立し，遺伝子導入方法

く際に必須となる遺伝子変換ラット作製系の開発を行っを検討したところ，電気穿孔法を用いて高効率に遺伝子ている。遺伝子変換動物作製法には大きくわけて 2 つの導入することに成功した。現在は神経幹細胞を用いたク方法が知られており，一つは遺伝子変換体細胞核を用い

ローン動物作製を行っている。一方，もう一つの方法はたクローン動物作製による方法である。マウスを用いた遺伝子変換 ES 細胞を用いたキメラ動物作製である。現検討の結果，クローン動物作製のための核ドナー細胞と在はラット ES 細胞樹立の検討を進めている。

しては神経幹細胞が優れていることがわかった。そこで，中枢神経系における CNR の体細胞突然変異の解析
平山晃斉，八木健

CNR ファミリーは中枢神経系に強い発現を示し，遺伝の遺伝子構造に類似している。この特徴的な遺伝子構造

子構造は可変領域と定常領域とからなる免疫グロブリン

から中枢神経系の多様なネットワークを担う分子の一つ27

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）として注目されている。CNR の発現メカニズムを調べるに偏りがあることが明らかになった。また，塩基置換に目的で転写産物の解析をおこなった結果，興味深いこと

伴うアミノ酸置換を調べた結果，CNR の機能に重要であに，CNR の転写産物には通常より高い体細胞突然変異がると考えられる EC1 ドメインに高いアミノ酸置換を認め認められ，変異率が脳の発生が進むにつれて蓄積するこた。以上の結果から，脳の発生に伴って CNR の転写産と，変異は A から G，U から C への割合が高く塩基置換物に体細胞突然変異が起きている可能性が示された。

ゼブラフィッシュ CNR の機能解析
多田基紀，八木健

CNR はカドヘリン様受容体遺伝子群で，神経細胞で発た。また，ゼブラフィッシュにおいて利用可能なことが現し，マウスでは大脳層構造形成に働いていることが知知られている Morpholino アンチセンスオリゴヌクレオチられている。私は Whole mount in-situ hybridization 法を用

ドを用いて，CNR タンパク質発現阻害を行うことで CNR

いて，発生段階におけるゼブラフィッシュ CNR 遺伝子の機能解析を行った。この結果，受精後 24 時間胚においの時間的，空間的発現パターンを明らかにした。この結て神経細胞分化の起こる領域に同調してアポトーシスに果，神経組織の発生時期・領域，神経細胞分化時期・領よる細胞死が観察された。

域と一致して CNR の発現が見られることを明らかにし情報記憶研究部門【概要】
本部門では「神経幹細胞の分化・発達— 再建医学への応用」というテーマで研究を行っています。

われわれは，神経幹細胞の分化に外部環境因子が大きな影響をもつことを明らかにしました。胎仔ラットの中高齢化社会となった今日，いろいろな脳機能障害で悩

脳腹側部から得た神経幹細胞を，EGF/FGF 存在下で増殖む人が増え，障害脳機能を神経移植によって再建しよう

させ，片側パーキンソン病モデルラットの両側の線条体とする再生・再建医学が注目されています。

に移植すると，正常側の線条体より，ドーパミン入力を神経幹細胞は，EGF/FGF 存在下の無血清培地中で無限欠如した側の線条体で，より強く TH 陽性ニューロンへに増殖し，年単位にわたって自己再生能を維持します。

分化しました。これは，ドーパミン入力を欠如した線条

大量に調整することが出来るので，神経移植における有体の環境が，中脳神経幹細胞をドーパミンニューロンへ

力なドナー細胞候補です。しかし分化の段階で，大半の分化させるのに適していることを示します。すなわち，

神経幹細胞はニューロンでなくグリア細胞になります。

内因性の遺伝子プログラムに，外因性の環境因子が作用したがって，(1)グリア細胞でなくニューロンに分化させし，分化が完成します。

る手だて，さらに（2）ドーパミン，GABA，コリン作動

神経幹細胞からニューロンへの分化・発達機構の解明

性など，目的とする表現型のニューロンへ分化させる手と神経幹細胞の移植による機能の再建を目指していまだて，の研究が必要となります。

す。

28

研究活動報告／生体調節研究系

生体調節研究系
高次神経性調節研究部門【概要】
高次神経性調節部門は視知覚および視覚認知の神経解明するために，大脳皮質を中心とするニューロンの刺機構を研究対象としている。我々の視覚神経系は複雑な

激選択性や，異なる種類の刺激への反応の分布を調べて並列分散システムである。そこでは数多くの脳部位が異いる。具体的な課題として（1）初期視覚野における輪なる役割を果たしつつ，全体として統一のとれた視知覚

郭の表現，（2）初期視覚野における面の表現，（3）選択を生じる精巧な仕組みがあると考えられる。また二次元的注意による視覚野ニューロン活動の変容，（4）大脳皮の網膜像から世界の三次元構造を正しく理解できる仕質における色情報表現の課題依存性，などに関する研究

組みもそなわっている。視知覚におけるこれらの問題をを行った。

初期視覚系における輪郭線の折れ曲がりの表現
伊藤

南, 小松

英彦

物体の三次元的な構造を知覚する際に必要となる奥行

折れ曲がりを受容野の中心に呈示して神経細胞の反応をきの情報は，両眼視差以外にも輪郭の形状や遮蔽等の単調べた。第二次視覚野には特定の組み合わせ（輪郭線の眼性手掛かりによっても得られる。輪郭線の折れ曲がり

折れ曲がり）に対して選択的な反応選択性を示す細胞がや分岐はこうした手掛かりを与える重要な刺激要素であ存在した。その多くは個々の直線成分に対する反応に大るが，従来の初期視覚系研究においては線や縞刺激の傾きく依存しており，また受容野の周囲に不均一に働く抑きに対する選択性が重視されてきた。我々はサルを訓練

制性の作用が選択性を決める上で重要な役割を果たしてし，注視課題遂行中のサルの第二次視覚野から細胞外記いることを見出した。このことは第二次視覚野が輪郭線

録を昨年に引き続き行った。十二方位からの組み合わせの折れ曲がりや分岐を検出する最初のステップであるこにより二本の直線成分をつなぎ合わせて作った輪郭線のとを示唆する。

初期視覚系における面の表現－光計測による解析
谷利樹, 横井

功, 伊藤

南, 小松

英彦, 田中繁（理研）

初期視覚系のニューロンは線や境界部分に選択的に反18 野に面の輝度反転により活動する領域が 17/18 野境界

応し，輪郭線の表現に関係すると考えられてきたが，近に沿うようにいくつかに分かれて存在することが分かっ年になり面の表現との関係を指摘する報告がなされていた。さらに面の輝度反転に反応する領域が 18 野の方位選る。我々は面情報解析の神経メカニズムを探ることを目

択性地図の特異点とよく重なることが明らかになった。

的として，面刺激に特異的に反応する領域がネコの初期

本年は光計測の結果をもとに面の輝度反転に反応する領

視覚系に存在するかどうかを内因性信号による光計測に

域の内外に微小電極を刺入し細胞外記録を行った。そのより調べてきた。その結果，ディスプレイの画面を一枚

結果，個々の細胞レベルにおいても上記のような結果との面と考えてその輝度を矩形波状に交互に反転させると，整合するような性質を持つ細胞を多数記録した。さらに

29

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

領域外においては一部の方位選択性地図の特異点付近にし，かつ輪郭線の処理と何らかの関係を持つことを示唆

面の輝度反転に反応する細胞が存在することを見いだしする。

た。この結果は面の表現の情報処理が初期視覚系に存在

多次元視覚探索課題遂行中のサル V4 野におけるニューロン活動
小川

正, 小松

英彦

複数の特徴次元で構成された刺激の中から特定の次元えることにより教示した。V4 ニューロンの活動を解析しに選択的に注意を向けて目標を探す視覚探索課題をサルた結果，（1）受容野内の刺激が色（または形）次元で目に行わせ，V4 野からニューロン活動を記録し視覚刺激呈

立つか否かを表現する細胞群が存在した。
（2）さらに，示後の応答を調べた。呈示される 6 つの刺激の中には色色次元で目立つ刺激を表現する細胞群は色次元で探索す

および形の特徴次元で目立つ刺激が 1 つずつ含まれ（例る場合にニューロン活動をより増大させた。同様の傾向

えば 1 つの赤四角，1 つの緑丸，4 つの緑四角），どちらは形次元でも見られた。前者の活動はボトムアップ性のかの刺激にサッカードを行うと報酬がもらえる。どちら注意効果を，後者はトップダウン性の注意効果を表現しの次元で目立つ刺激を目標とするかは，注視点の色を変ていると考えられる。

大脳皮質における色情報表現の課題依存性
鯉田孝和, 小松英彦

色は数値で記述することが容易なため，知覚のゴール

呈示し，それらが違うか同じかを GO または NO-GO でである認知カテゴリー研究にとって色覚は有利なテーマ答えさせる色弁別実験を行なう。得られた行動結果からである。色カテゴリーの分布やニューロンの色表現を明算出できる値（d'）は，心理尺度での色差に相当する。

らかにするために，色を記述する何らかの座標空間が必

d'が一定になるよう等間隔に配置された色セットは，色要である。しかしこれまで用いられてきた座標空間では，弁別能力という心理尺度で均等に離れた刺激セットにな

色刺激間の距離と，知覚の上の距離の関係が明確でなる。2 頭のサルにおいて，この方法により色座標空間をかった。我々は，知覚距離として弁別閾値をとりあげ，

求めた。この色座標空間を用いることにより，個体間でこれを正確に反映する新しい色座標空間を信号検出理論の色カテゴリー，ニューロン特性を同じ心理尺度から比を用いて作成した。まず，サルに色刺激を時間順に二つ較することができる。

生体システム研究部門【概要】
生体システム研究部門では姿勢制御および歩行運動

磁気刺激法による大脳皮質運動野－下肢・体幹筋への成の高次制御に関わる中枢神経機序の理解を深めること

長発達に伴うシグナル伝達様式の経時的変化に関するを研究目標としている。このために以下の課題を行った。

研究,（3）サル直立二足歩行モデルにおける水平トレッ（1）長期の運動学習に伴う若齢ニホンサルの直立二足歩

ドミル二足歩行と四足歩行運動の実行およびより複雑

行運動能力の獲得に関する運動力学的研究,（2）経頭蓋な歩行課題（障害物トレッドミル歩行課題）の実行に関30

研究活動報告／生体調節研究系

与する脳領域の同定を試みた非侵襲機能画像法（PET）

須両技官を含めた部門員全員により実施された。得られを用いた研究,（4）PET により同定された各脳領域の機た研究成果は国内外の学会およびシンポジウムで発表

能的意義の同定を試みた脳機能不活化法による研究,（5）し,一部はすでに論文発表されている。本年度 3 月には森

選択的微小刺激および破壊法によるネコ小脳歩行誘発（茂）が Prof. Wiesendanger, Prof. Stuart とともにオーガナ

野の機能的意義の同定,（6）小脳歩行誘発野の基本的構

イザーとなり国際シンポジウム“Higher Nervous Control

成要素である室頂核に注目した室頂核視床路の微細投of Posture and Locomotion: Parallel and Centralized Control

射様式の組織解剖学的研究である。これらの研究は 1 名

Mechanisms”を開催した。

の研究者単独で実施することは困難であり,技術課森,高中枢無傷・覚醒ネコの姿勢および歩行運動に対する小脳歩行誘発野の選択的刺激および破壊効果
中陦

克己，森

大志，橘

篤導，森

茂美

左右の小脳室頂核からは同側性および交叉性の遠心気刺激した。刺激を加えるとネコは協調的な歩行運動を路が始まる。この交叉性遠心性線維は小脳白質正中部で開始した。第二に CLR を電気的に凝固破壊した。CLR

交叉して鈎状束を形成する。除脳ネコにおいてこの鈎状を破壊されたネコでは前後肢の協調運動は障害され，ネ束の正中部（小脳歩行誘発野 cerebellar locomotor region,

コは方向転換を試みるとバランスを崩してしばしば転CLR）を連続微小電気刺激すると流れベルト上で制御歩倒した。以上の結果は姿勢および歩行制御において室頂行が誘発できる。本研究の目的は中枢無傷ネコの姿勢お核からの交叉性遠心性運動指令が頭頚部・体幹および四よび歩行制御における CLR の機能的意義の解明である。

肢運動分節の動きを時間的空間的に強調させる可能性

そのため第一に中枢無傷・覚醒ネコの CLR を連続微小電を示唆する。

直立二足歩行運動の実行に関与する脳領域の糖代謝 PET 法による同定
森大志，橘篤導，中陦克己，高須千慈子，逵本

徹，塚田秀夫（浜松ホトニクス（株）），森茂美

長期の報酬条件付け運動学習により二足歩行能力を獲た。歩行・コントロール課題実行後に脳糖代謝測定を行得したニホンサル（M. fuscata）は様々な外的環境下で最い，それぞれの歩行運動課題とコントロール課題とを比適な歩行パラテータを選択して安定した二足歩行を実行

較検定して糖代謝が亢進している脳領域を同定した。2する。本研究ではこの直立二足歩行モデルを用い，二足頭のサルともに二足歩行課題では特に補足運動野・一次および四足歩行運動の実行に直接的に関与する脳領域を運動野・小脳虫部で，一方，四足歩行運動では一次運動

糖代謝 PET 法を用いて同定することを研究目的とした。

野・小脳半球で糖代謝の亢進すなわち神経活動の増強がそのために 2 頭の成サル歩行モデルを用いた。放射線透観察された。これらの結果から二足および四足歩行運動

過吸収率測定の後に [18F]FDG (fluoro-2-deoxy-D-glucose)

は一部異なる要素的神経制御機構を動員して実行されてを投与し，トレッドミル上での二足・四足歩行運動課題

いることが示唆された。

を実行させた。座位姿勢の維持をコントロール課題とし31

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

成長発達と運動学習による大脳皮質運動野− 歩行関連筋群へのシグナル伝達様式：
経頭蓋磁気刺激法を用いた研究
森大志，中陦克己，高須千慈子，森茂美

長期の報酬条件付け運動学習によりニホンサル（ M.

イルを用いた。得られた誘発筋電図を複数回加算平均し，

fuscata）は二足歩行能力を獲得する。本研究ではこれら

応答潜時，振幅などの定量解析に用いた。得られた成績の動物モデルを対象として，成長発達と運動学習によりから成長発達と運動学習にともない，上肢・体幹・下肢

サル大脳皮質運動野− 脊髄下行性シグナルの伝達様式が筋郡に順に成熟パターン（早い伝導速度と同一刺激強度

経時的にどのように変化するかを経頭蓋磁気刺激法を用に対する筋収縮の増強）の伝達様式が観察された。これ

いて非侵襲的に検討した。ケタミン軽麻酔下でサル頭部

らの結果は脊髄下行性伝達経路が吻尾側方向に成熟して（主に一次運動野と考えられる領域）に磁気刺激を加え，いることを示唆し，二足歩行未学習サルが安定した二足刺激により導出される筋活動を記録した。刺激の局所化

歩行能力を獲得する際にみられる吻尾側方向への協調運をはかる目的で本研究では独自に開発した小型 8 の字コ

動の確立所見と合致した。

ラット線条体カルバコール刺激によって誘発される回旋運動と脳内 c-Fos 発現パターン
Janos Palhalmi，奥村哲，Katalin Kekesi，森

大志，森

茂美

本研究では線条体コリン作動性介在神経細胞の働き

コール潅流開始から 30 分，60 分，90 分後にラットを安を明らかにする目的でマイクロダイアリシスプローベ

楽死させ全脳標本を速やかに摘出した。これらの標本かを両側のラット線条体に埋め込み，右側をアセチルコ

ら神経細胞活動の程度を反映すると考えられている

リンのアゴニストであるカルバコール(10-50 mM)を溶解

c-fos タンパクの発現様式を全脳の前額断切片（厚さ 50

した生理的人工脳脊髄液で持続的に潅流した。潅流開始µm）上で定量的に解析した。その結果，刺激側（右側）から約 30 分後からラットは全身の抗重力筋活動を著しの感覚-運動皮質を含む広範な皮質領域，線条体，淡蒼球，く増強するとともに，刺激側（右側）と反対方向（左側）および視床で強い c-fos タンパクの発現が観察された。

への回転運動（4～6 回/min）を始めた。線条体のカルバ

ネコ室頂核-視床路終末線維の視床内分布と形態的特徴
J. Czarkowska-Bauch，奥村哲，中陦克己，森茂美

ネコを用いて室頂核-視床路終末線維の視床における交叉性の投射が優位であり，主として髄板内核群と腹側分布様式と形態的特徴を解析し，室頂核-網様体路，同-核群に分布していた。軸策線維は終末部付近で細かく分

前庭路終末線維の形態学的特徴と比較した。一側の室頂

枝し，各枝には多数の膨大部（φ：1.5-2.5μm）がブド核に神経標識物質（BDA）を定位的に微小注入し，12ウの房様に集合して存在した。視床では各膨大部の神経

日間後にネコを安楽死させ脳標本を摘出した。この標本

細胞体に対する光顕的近接像（close apposition）は少なの前額断連続切片（50μm）を作成し，間脳および脳幹かったが，脳幹網様体および前庭神経核では多くの膨大に存在する室頂核に起始する軸策線維を順行性に標識部が大型細胞の細胞体と樹状突起の起始部付近に光顕した。室頂核-視床路では軸策線維は両側に存在したが，的近接像を形成していることを観察した。

32

研究活動報告／生体調節研究系

ラット腰髄に分布するアセチルコリンエステラーゼ陽性神経細胞の生後発達Arpad Dobolyi，奥村

哲，森

大志，森

茂美

AChE 組織化学法を用いてラット腰髄の AChE 陽性細は AChE を強く発現する樹状突起の枝を主として内外側胞の生後発達様式を解析した。その結果 AChE 陽性細胞方向に，一部を吻尾側方向に拡げており，MN プールのとして運動神経細胞(MN)，交感神経細胞に加えて，灰白

方向にのびる線維も観察された。近年，中枢神経系にお質中間質の内・外側に存在する 2 種類の partition neurons

いて AChE が trophic function を持つことが明らかにされ(PN)，中間質の中央に存在する大型細胞，後角第 I 層にてきた。これらの結果は，PN が MN などの脊髄神経ネッ

存在する小型で扁平な細胞を同定した。それらの生後発

トワークの生後発達に関連し，trophic な機能を持有する達について検討したところ，PN は生後 1-8 日目から存在ことを示唆した。

し，他の細胞に比べて AChE を強く発現していた。PN

ネコ線条体の出力細胞，介在神経細胞両者に対するセロトニン神経支配様式
奥村哲，Arpad Dobolyi，松山清治，森

大志，森

茂美

本研究はネコ線条体の出力細胞に対するセロトニン

接像 (close apposition) を観察した。光顕的近接像は主に神経支配様式を明らかにすることを目的した。そのため出力細胞の 樹状突起に観察され，20～30％はその近位神経標識物質（BDA）を線条体出力細胞の主たる投射先に，60～70％は遠位に存在した。この分布の特徴には出である淡蒼球，黒質網様部，脚内核にそれぞれ微小注入

力先による差は認められなかった。本年はさらにこれらし出力細胞を逆行性に標識・同定し，さらにセロトニンのセロトニン線維と線条体ニューロン間の接続につい線維を 2 重に標識した。出力細胞は 4～6 本の樹状突起て電子顕微鏡的観察を試みた。その結果，いくつかのシをもつ中型で有棘の細胞であった。出力細胞は多くのセナプス接合を観察することができた。

ロトニン線維に囲まれており，両者間に多くの光顕的近直立二足歩行するニホンサル(M. Fuscata)に与えた障害物を設置したトレッドミル上での歩行
運動課題の学習機序
橘篤導，森大志，Carol A. Boliek，高須千慈子，森茂美

若齢ニホンサルは長期の報酬条件付け運動学習によいた後に直ちに転倒防御姿勢を取り，以前の安定した二り直立二足歩行能力を獲得する。本研究では直立二足歩

足歩行を継続した（適応制御）。第 2 日目（5cm 障害物）

行能力を獲得した青年期のサルが障害物を設置したトではサルは十分な視覚情報を入力し障害物の存在を認

レッドミル上での二足歩行運動課題に対して，その学習知することが可能となり，障害物をクリアする際に股・過程で，どのような歩行ストラテジーを動員してその課

膝関節屈曲ストラテジーを動員し（視覚運動強調），足

題を解決するのかを明らかにすることを目的とした。そと障害物の間に充分な空間を作成してつまずくことなのため高さの異なるブロック状の障害物 1 つをトレッド

く歩行を継続した。さらに予め，下肢運動軌跡を通常よミル左一側に設置した。第 1 日目の試行（高さ 3cm 障害

り高くし，障害物との遭遇に備えるような歩容も示した物）では不十分な視覚情報のために，つまずく頻度が高（予測制御）。第 3 日目（7cm 障害物）になると，より高く，姿勢に大きな乱れが生じた。しかし，サルはつまずい障害物にも対応させた下肢運動軌跡をとることがで33

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

きた。これらの結果はサルは新しい歩行運動課題学習初

これまでに獲得した二足歩行制御機序に加えて解決し期過程で，その課題解決に必須な感覚運動情報の統合をたことを示唆した。

高次液性調節研究部門【概要】
我々は視覚性認知記憶の大脳メカニズムについて研究を行っている。記憶対象の脳内表現は大脳側頭葉連合形成，想起の過程において独自の機能を果たしているとの作業仮説の検証を行っている。

野に貯えられ，側頭葉連合野への各々の入力経路が記憶

サル下部側頭葉における長期連合記憶の順行性情報処理
Naya Y, Yoshida M, Ito A, Shibata S, Miyashita Y
The macaque inferotemporal (IT) cortex, which serves as

neuron’) dramatically increased from TE (4.9% of thethe storehouse of visual long-term memory, consists of two

cue-selective neurons) to A36 (33%). The pair-coding

distinct but mutually interconnected areas: area TE (TE) andneurons in A36 were further separable into Type1 (68 %) andarea 36 (A36). In the present study, we tested whether

Type2 (32%) based on their initial transient responses after

memory encoding is put forward at this stage, i.e., whether

cue stimulus presentation. Type1 neurons, but not Type2

association between the representations of different but

neurons, began to encode association between paired stimuli

semantically-linked objects proceeds forward from TE to A36.

as soon as they exhibited stimulus selectivity. Thus, theTo address this question, we trained monkeys in a

representation of long-term memory encoded by Type1

pair-association memory (PA) task, after which single-unit

neurons in A36 is likely substantiated without feedback input

activities were recorded from TE and A36 during PA trials.

from other higher centers. Therefore, we conclude that

Neurons in both areas showed stimulus-selective cue

association between the representations of the paired

responses (347 in TE, 76 in A36; ‘cue-selective neurons’)

associates proceeds forward at this critical step within IT

that provided, at the population level, mnemonic linkage

cortex, suggesting selective convergence onto a single A36

between the paired associates. The percentage of neurons

neuron from two TE neurons that encode separate visual

whose responses to the paired associates were significantly (Pobjects.

< 0.01) correlated at the single-neuron level (‘pair-coding

TE のと 36 野視覚記憶ニューロンを結ぶ順行性神経繊維の投射様式
Yoshida M, Naya Y, Ito A, Shibata S, Miyashita M
A number of studies have shown that the perirhinal (PRh)visual long-term memory. The aim of the present study is tocortex, which is part of the medial temporal lobe memory

characterizesystem, plays an important role in declarative long-term

projections that mediate information flow from visual area TE

memory. The PRh cortex contains neurons that represent

to memory neurons in the PRh cortex. In monkeys performing

34

the

anatomicalorganizationofforward研究活動報告／生体調節研究系

a visual pair-association memory task, we conducted an

TEav neurons selective to learned pictures than from theextensive mapping of neuronal responses in anteroventral area

nonselective TEav neurons. This result demonstrates that theTE (TEav) and area 36 (A36) of the PRh cortex. Then, three

anatomical difference (the divergence) correlates with theretrograde tracers were separately injected into A36 and thephysiological difference (the neuronal selectivity to the

distribution of retrograde labels in TEav was analyzed. We

learned pictures). Because the physiological difference isfocused on the degree of divergent projections from TEav toattributed to whether or not the projections are involved inmemory neurons in A36, because the highly divergent nature

information transmission required for memory neurons in A36,of these forward fiber projections has been implicated in

it can be speculated that the difference in the divergence may

memory function. We found that the degree of divergent

be the result of acquisition of visual long-term memory.

projection to memory neurons in A36 was smaller from the

認知的注意シフト課題遂行中のマカクサルにおける機能的 MRINakahara K, Hayashi T, Konishi S, Miyashita Y
Functional brain organization of macaque monkeys andactivation related to cognitive set shifting in focal regions ofhumans was directly compared by functional magnetic resonanceprefrontal cortex in both monkeys and humans. These functional

imaging. Subjects of both species performed a modified

homologs were located in cytoarchitectonically equivalent

Wisconsin Card Sorting Test that required behavioral flexibility

regions in the posterior part of ventrolateral prefrontal cortex.

in the form of cognitive set shifting. Equivalent visual stimuli andThis comparative imaging provides insights into the evolution oftask sequence were used for the two species. We found transient

cognition in primates.

Feeling-of-knowing の神経機構：機能的 MRI によるパラメトリック解析
Kikyo H, Ohki K, Miyashita M
The ''feeling-of-knowing'' (FOK) is a subjective sense of

prefrontal cortices that significantly increased as the FOK

knowing a word before recalling it, and the FOK provides us

became greater, and the activations remained significant evenclues to understanding the mechanisms of human metamem-

when the potentially confounding factor of the response

ory systems. We investigated neural correlates for the FOK

latency was removed. Furthermore, we demonstrated that thebased on the recall-judgment-recognition paradigm. Event-

FOK region in the right inferior frontal gyrus and a subset of

related functional magnetic resonance imaging with a

the FOK region in the left inferior frontal gyrus are notparametric analysis was used. We found activations in left

recruited for successful recall processes, suggesting their

dorsolateral, left anterior, bilateral inferior, and medial

particular role in metamemory processing.

35

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門【概要】
脳形態解析部門では，神経細胞やダリア細胞の細胞膜的変化に伴う動きを可視化し，その制御メカニズムと機上に存在する伝達物質受容体やチャネルなどの機能分子能的意義を探る。3) 中脳辺縁系，前脳基底核等の情動行の局在や動態を観察することから，シナプス，神経回路，動に関与する脳内部位とこれらから大脳皮質への出力機

システム，個体行動の各レベルにおけるこれらの分子の構についてシナプス伝達機構および生理活性物質による機能，役割を分子生物学的，形態学的および生理学的方

その修飾機構を電気生理学的手法を用いて解析し，それ法を総合して解析する。特に，各レベルや方法論のギャッらの分子的基盤を明らかにする。4) ヒトの脳神経症状をプを埋めることによって脳の機能の独創的な理解を目指引き起こす自己抗体のうち，受容体やチャネル分子などす。

に作用するものをスクリーニングし，機能阻害のメカニ

具体的な研究テーマとしては，1) グルタミン酸受容体

ズムを探るとともにそれらの分子の脳の高次機能や統合

および GABA 受容体と各種チャネル分子の脳における機能における生理的役割を明らかにしていく。5) 脊髄視電子顕微鏡的局在，共存と機能との関係を解析する。2)

床路ニューロン活動性の調節とその侵害刺激受容機構に

これらの分子の発達過程や記憶，学習の基礎となる可塑おける意義を解明する。

グルタミン酸受容体の定量的解析
馬杉（時田）美和子，萩原明，足澤悦子，深澤有吾，重本隆一

脳内における主要な興奮性伝達物質であるグルタミン

解析では，小脳の登上線維―プルキンエ細胞間シナプス酸には，イオンチャネル型の AMPA 受容体，NMDA 受などにおいて平方ミクロンあたり 1000 個を超える金粒

容体，Kainate 受容体と G 蛋白共役型の代謝調節型グル子の標識を達成し，従来法に比べ桁違いの高感度と２次タミン酸受容体が存在する。我々は，従来の免疫電子顕

元的な可視化を実現した。今後は，異なるシナプス間や微鏡法や新たに開発したレプリカ標識法により，グルタ

可塑性を発現したシナプスでの受容体の密度変化や分布

ミン酸受容体各サブタイプの局在を高解像度で定量的にの変化を解析し，分子形態からの神経伝達調節機構の理解析している。レプリカ標識法を用いた AMPA 受容体の解を目指す。

GABAB 受容体やイオンチャネルの脳内局在と機能解析
Akos Kulik，萩原明，深澤有吾，重本隆一
脳内における主要な抑制性伝達物質である GABA に

囲により集積していることや，視床においてはいずれのは，イオンチャネル型の GABAA 受容体と G 蛋白共役型

シナプスとも強い関連なく広範に分布しているが，の GABAB 受容体が存在する。我々は，免疫電子顕微鏡

GABA 作動性シナプス周囲により密度が高いことなどを法により GABAB 受容体が小脳では GABA 作動性シナプ報告した。これらの結果は，GABAB 受容体が脳の部位

スではなく，興奮性のグルタミン酸作動性シナプスの周により異なる役割を持っていることを示唆している。そ36

研究活動報告／大脳皮質機能研究系の後，GABAB 受容体とその効果器分子であるカルシウ

り，さらに GABAB 受容体の機能調節機構や脳におけるムチャネルやカリウムチャネルとの位置関係を調べてお役割の解明を目指す。

HCN channel の脳内局在の解析
納富拓也，重本隆一

Hyperpolarization Cyclic Nucleotide-gated (HCN)チャネなどに多様な免疫陽性像が認められた。HCN1 と HCN2

ルは神経の発火周期に深く関与していると考えられていについては，大脳皮質および海馬において錐体細胞の特る。現在，HCN1 から 4 までのチャネル遺伝子がクローに遠位の樹状突起に強い陽性像が認められ，電気生理学

ニングされている。本研究では HCN チャネルに特異的的に報告されている所見に呼応している。今後は，さらな抗体を作製し，光学顕微鏡・電子顕微鏡レベルでの局に電子顕微鏡的な観察をすすめ，シナプスや各種電位依在分布を検討している。各 HCN チャネルは，それぞれ

存性チャネルとの位置関係を解析し，HCN チャネルによ特異的な脳内分布を示し，軸索終末，細胞体，樹状突起る神経細胞の活動性調節機構を探る。

シナプス前ドーパミン D2 型受容体とカルシウムチャネルサブタイプとの選択的共役籾山俊彦

黒質－線条体系は大脳基底核を構成する代表的は回路

ャネルが関与しているが，いくつかのシナプスでは，生であり，運動調節に関与することが知られている。線条

後 2 週位までに，N 型チャネルの関与が消失して，P/Q

体のアセチルコリン性ニューロンは介在ニューロンであ型のみが関与するようになることがラットを用いた研究

り，大脳基底核におけるアセチルコリンの主たる供給源により報告されている。したがって，たとえば上記疾患である。このニューロンは，線条体内の GABA 性中型有と発達・老化との関連を考慮すると，線条体シナプスに棘ニューロンから GABA 性線維入力を受けるとともに，おける N 型チャネル関与の生後発達変化およびそれに伴黒質緻密部からのドーパミン性入力を受けている。これう D2 タイプ受容体の機能変化は重要な問題と考えられまでの臨床医学的研究によれば，線条体におけるドーパる。この点を上記線条体シナプスにおいて検討したとこ

ミンとアセチルコリンのバランスが，運動機能を制御，ろ，生後 60 日位までに N 型チャネルの関与徐々に減少

維持する上で重要であり，このバランスの崩れとパーするが，完全には消失しないこと，また，N 型チャネル

キンソン病等の大脳基底核関連疾患が密接に関連していの関与の減少に伴って，D2 タイプ受容体を介する抑制のることが示唆されている。線条体のアセチルコリン性ニ程度も減少することを見出した。

ューロンの D1 タイプドーパミン受容体活性化により，

次いで，このようなシナプス前 D2 タイプ受容体と N

同ニューロンが興奮することが知られているが同ニュー型チャネルとの選択的共役がアセチルコリン性ニューロンへのシナプス伝達におけるドーパミンの機能はこれ

ロンへのシナプス終末に特異的なものなのか，あるいはまで不明であった。籾山は最近，線条体アセチルコリン

線条体シナプス終末に普遍的なものなのか，という疑問

性ニューロンから記録した GABA 性抑制性シナプス後が生じる。この点を解明する目的で，線条体ニューロン

電流(IPSC)が，シナプス前 D2 タイプ受容体を介して抑制の大多数を占める中型有刺ニューロンへの GABA 性シされること，そしてその抑制機構は，シナプス前終末のナプス終末におけるドーパミン受容体とカルシウムチャ

N 型カルシウムチャネルを選択的に遮断することによる

ネルサブタイプとの共役について電気生理学的および形

カルシウム流入阻害である，ということを見出した。

態学的解析を進めている。

中枢神経系のシナプス伝達には複数種のカルシウムチ

37

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

mGluR1 の活性化を阻害する自己抗体による小脳失調症
木下彩栄，重本隆一

ヒトのホジキン病患者で小脳失調症を併発する例のあ証明した。さらに，患者の臨床検査やこの自己抗体を注ることが知られていた。我々はこのような症例の一部に入した動物を用いた実験から，運動学習や心拍除脈条件

代謝調節型グルタミン酸受容体 mGluR1 の活性化を阻害

付けなどにおける mGluR1 の役割が明らかとなってきた。

する自己抗体が存在する事を突き止めた。この自己抗体

また，他の受容体やチャネル分子などの機能分子に作用をマウスの小脳付近のくも膜下に注入することにより，するものをスクリーニングし，ヒトの病態に関係のある

小脳失調症状を再現することに成功し，受容体阻害抗体

ものを見つけだすとともに，機能阻害のメカニズムを探が機能的にヒトの脳神経症状を引き起こすことを初めてることを目指している。

ラット脊髄視床路ニューロン活動性の解析
籾山明子

末梢組織から脊髄へ入力された侵害信号出力は脊髄視チャネル活性がみられ，これが EPSP や IPSP の入力に引床路ニューロン軸策から上位中枢である視床の中継核へき続くダイナミックな膜電位変化に貢献していることが送られる。視床の VPL 核に蛍光ラテックスビーズを注入示唆された。さらに，EPSP の低頻度繰り返し刺激を行うすることによって，脊髄視床路ニューロンを逆行性に標と，脊髄視床路ニューロンの興奮性が次第に増強し，誘識し，腰髄スライス標本においてこれを同定してパッチ発されるスパイク数が増加する，いわゆる wind-up が観

クランプ記録を行った。脊髄視床路ニューロンの細胞内察され，これは NMDA 受容体のブロッカーの投与によっ通電による発火特性は adaptation を伴う規則的な発火パて抑制された。wind-up の詳しい発生機構について，現ターンを示した。また脊髄視床路ニューロンには HCN

在検討中である。

大脳神経回路論研究部門【概要】
大脳皮質の機能を理解するためには，皮質のそれぞれ

構造的・機能的解析を行ない，その回路の意味を理解すの領域に存在している機能単位としての内部回路の構ることを目的としている。そのために，局所回路におけ造とその中で行われている情報処理に関しての知識がる神経細胞の生理的・化学的特徴，機能的単位構造，各必要となるが，今のところ，あまり解明されていない。

神経細胞間のシナプス結合様式などを電気生理学・免疫

たとえば，皮質の神経回路は種々のタイプの神経細胞か

組織化学・形態学の技術を用いて調べ，皮質のモデル化

ら構成されていることは知られているが，個々の神経細のための基礎的データを得ることを目指している。現在

胞の情報処理方式・空間配置や，また，それらの神経結は，GABA 作働性の介在ニューロンに重点をおいて，サ合の法則性に関してはほとんど理解されていない。さらブタイプごとの生理的性質や神経結合を定量的に解析に，神経細胞は，信号の伝達の手段として軸索終末からしている。本年度は，皮質周期活動時における GABA 細化学物質を放出するが，化学物質の種類によりそれらが胞サブタイプの発火様式を明らかにするとともに，回路網にどのような影響を与えるかについても明らか

GABA 細胞から錐体細胞へのシナプス結合様式の形態学にする必要がある。本部門では，大脳皮質の内部回路の的および生理学的な解析を進めた。

38

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

大脳皮質周期的活動時における GABA 細胞サブタイプの発火様式
川口泰雄

皮質内抑制を担う GABA 作働性細胞サブタイプの機細胞が，各時期で最も高頻度発火し，Long burst の最初

能的役割分担を理解するために，皮質の自発的活動中にでは，400Hz 位まで発火頻度を上昇させた。ソマトスタ

おけるサブタイプの発火様式を定量化することを試みた。

チン細胞，VIP 細胞，大型 CCK 細胞の発火パターンは，

大脳皮質スライス標本で，細胞外マグネシウムを減らし

FS 細胞とは異なるものであった。大脳皮質ニューロンのて NMDA 受容体を活性化させ，0.1 ヘルツ位の自発的な発火様式は，興奮性入力の強度・時間パターンだけでな

脱分極や，もっと強い同期的興奮（long burst）を引き起く，化学的・形態的性質の異なるサブタイプに依存してこし，これらの同期的活動における，皮質ニューロンの動的に変わることが明らかになった。

膜電位変動や発火様式を定量的に調べた。その結果，FS大脳皮質非錐体細胞の神経終末が形成するシナプスの 3 次元的構造
窪田

芳之

川口

泰雄

大脳皮質の非錐体細胞は少なくとも十種類以上のサブ

りの神経終末は，棘突起に入力していた。面白い事に，タイプに分類できる。これは，機能的な役割が異なる為

これらの棘突起には興奮性と思われる他の入力が頻繁にと考えられている。従って各サブタイプ毎に出力部位で認められた。一つの興奮性入力のみを選択的に抑制するあるシナプス構造に差異がある事が予想できる為，抑制為の構造であろうと思われる。また，PSD の面積とター性シナプスの接着構造を 3 次元的に再構成し検討した。

ゲットの樹状突起の周囲の長さの相関をとったところ，

その結果，サブタイプによって出力に若干の違いが認め非常に強い正の相関が認められた。効率良く興奮性の信られた。細胞体に対する入力を全く出さないものから，

号を抑制する為の構造ではないかと考えている。

比較的高頻度に入力するものまであった。また，半数以上の神経終末が樹状突起の幹の部分へ入力していた。残大脳皮質投射細胞と高頻度発射型介在神経細胞の神経結合
根東覚

大脳皮質内回路の構造と機能を明らかにする目的で，経伝達どちらも抑圧タイプのみが観察された。細胞内染投射細胞と介在神経細胞の神経結合について調べた。生色を行い形態学的に神経結合を調べると，電気生理学的

19 日から 23 日齢のラットより急性スライス標本をに結合が見られた場合だけではなく，見られなかった場

作製して，パッチクランプによる 2 細胞同時記録を行っ

合にも，介在神経細胞から興奮性錐体細胞への結合につた。介在神経細胞には脱分極性通電により高頻度発火す

いて，光顕レベルでシナプスと考えられる構造が観察さるタイプの細胞に注目した。神経伝達は双方向にある場れた。シナプスと考えられる数は，錐体細胞から介在神

合と片方向のみの場合とが見られた。神経伝達の振幅は経細胞へは数箇所である一方，その逆は十数箇所に上っ

安定しており，Paired-pulse 実験では，興奮性，抑制性神

た。詳細については，現在解析中である。

後39

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

心理生理学研究部門【概要】
PET や機能的 MRI など人間を対象とした非侵襲的脳に，言語処理から認知機能にわたる幅広い研究を行った｡

機能画像と，電気生理学的手法を組み合わせて，短期おなお本年度 7 月，脳機能計測センターに最新型 3TMRI

よび長期の学習に伴う脳の可塑的変化，高次脳機能の加が導入されたことを受けて，機能的 MRI を遂行するため

齢変化と脳における代償機構の関連を明らかにするこの調整および周辺機器の諸準備とともに，その性能評価とを目的としている。感覚脱失における可塑的変化からをあわせ行った。

派生して，異種感覚統合の脳内機構の解明を目指ととも

聴覚脱失による脳の可塑的変化
定藤規弘

異種感覚統合の神経回路を同定する目的で，発話の視と推論された｡聴覚障害者においては，健聴者において読覚入力が発話弁別に対してどのように影響するかを健聴

唇により賦活した両側聴覚連合野が，手話により賦活さ者において検証し，さらに聴覚脱失によりこの視聴覚統れることが示された｡これは中上側頭溝は聴覚及び視覚合をになう神経回路にどのような可塑的変化が起こるか入力を受ける多感覚領域であることから，早期失聴によを，機能的 MRI を用いて調べた｡健聴者においては，読り両入力の拮抗的バランスが視覚入力に傾き，健聴者に唇において両側聴覚連合野と，ブローカ領を含む左前頭

おいて読唇の際にのみ起こる後および中上側頭溝の協調

前野から運動前野，そして補足運動野に賦活が見られた｡

的活動が，biological motion を伴う手話を理解する際に強これはブローカ領を含む mirror system が，視覚的に入力調されるものと考えられた（福井医科大学，福井大学とされた調音器官の動きの中に符号化された発話メッセーの共同研究)。

ジを取り出すことに関与していることを示唆し，それが側頭葉における音響的聴覚的な弁別を高めるのであろう

形状認知における視覚・触覚統合の解析
斎藤大輔，定藤規弘

形状認知における視覚・触覚統合の神経回路を同定すては，前二者と比較して，後部頭頂間溝が両側性に賦活るため，麻雀牌をもちいた形状弁別課題を作成し，機能された。このことから後部頭頂間溝が視覚・触覚統合に

的 MRI を施行した｡触覚･触覚，および視覚・視覚の形状

何らかの役割を果たしていることが示唆された（福井医

弁別課題においては，それぞれ触覚領域および視覚領域

科大学との共同研究）。

の賦活が見られた。一方触覚･視覚間での形状比較におい40

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

パーキンソン病における思考速度の低下
本田学

澤本伸克（京都大学医学研究科）

大脳基底核は，出力標的の一つである視床を介して広ソン病患者の神経活動をポジトロン断層撮像法をもちい範な大脳皮質に情報を発すると同時に，入力部には大脳て計測し，健常人と比較した。その結果，健常者では思皮質からの精緻な情報が収斂し，大脳皮質との間にルー

考速度の上昇にともなって尾状核の活性が増大するのにプ回路を形成している。特に近年，高次脳機能に関連の対して，パーキンソン病においては尾状核の活性増大が深い前頭前野や吻側の運動前野などの大脳皮質連合野を認められないことを明らかにした。この所見は，パーキン含む大脳基底核－大脳皮質機能ループが思考をはじめとソン病で機能低下の見られる大脳基底核が，運動のみなするヒトの非運動性機能にはたす役割が注目されてきてらず思考の制御にも重要な役割をはたすことを直接示す

いる。運動速度の影響を排して思考速度を評価するためものと考えられる。

の行動課題を開発し，それを遂行するときのパーキン

認知機能における運動前野の機能的有意性
本田学

従来運動制御装置の一部と考えられてきた運動前野が撮像をおこない，それをもちいて個々の被験者の運動前運動以外のさまざまな認知的操作の制御をおこなってい野を頭皮上で同定するためのナビゲーションシステムとることが明らかにされつつある。本研究では，被験者が方法論を構築した。その結果，大部分の被験者で誤差を認知操作をおこなっているときの運動前野の機能を経頭

5ミリ以内に抑えることが可能になった。以上のシステム

蓋磁気刺激をもちいて一過性に干渉することによって生をもちいて，計算課題を遂行しているときの被験者の左じる行動学的な変化を統制条件と比べることによって，運動前野をさまざまな潜時と強度で刺激し，反応時間の運動前野の認知活動に関連する役割を明らかにすること

変化を評価した。その結果，運動前野の刺激により，反を試みた。視覚提示される数字の加算（暗算）をもちい応時間が短縮する可能性が示唆された。

た反応時間課題を設計した。また被験者の解剖学的 MRI

健常者における憑依トランスの発現メカニズム
本田

学，河合

徳枝（筑波大学），大橋力（千葉工業大学）

世界中のさまざまな文化圏に共通して観察される健常法を開発し，インドネシア・バリ島の祝祭芸能の中で発者の憑依トランスでは，憑依者の意識，感覚，行動に著生する健常者の憑依トランス状態を対象とした計測に成しい一時的な変容が観察されるが，その神経生理学的基功した。憑依トランスを呈した被験者では，それを呈さ盤についての検討はほとんど未着手である。その一因とず同様の運動のみを行った被験者に比較して，して，本来の自然な誘導条件下で惹起される憑依トラン

noradrenaline, dopamine, β-endorphin の血中濃度が有意にスの被験者から，生理的指標を計測することが著しく困上昇していた。これは脳内のカテコラミン神経系および難であることがあげられる。私たちは，神経活性物質血オピオイド神経系が憑依トランスの発現に関与している

中濃度および自発脳波をフィールド条件下で計測する手可能性を示唆するものと考えられる。

41

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

日本語の音韻変換課題における機能的 MRI 研究
関あゆみ，定藤規弘

言語に含まれる音韻的構成要素を同定し，意図的に操ることが示された。聴覚提示課題では両側上側頭回が賦作する能力を phonological awareness といい，この障害が活され，抽象的な音韻表象の操作が聴覚関連領域で行な

発達性読字障害の主たる病態の 1 つであると考えられてわれていると考えられた。一方，視覚提示課題では両側いる。日本語における読字障害の発生率は欧米に比べ顕頭頂間溝に賦活を認めた。このことは仮名の音韻情報が著に低く，このことから，抽象的な音韻表象を確立し文視空間的情報として処理されることを示唆する。仮名は字との対応関係を習得するという過程において，日本語

その音韻構成に従い 50 音図に規則的に配列されるため，は有利な特性を持つと考えられてきた。日本語におけるその位置情報が音韻変換課題に利用されたのではないか

音韻情報がどのように扱われるか検討するため，健常成と考えた。この結果から，音韻情報が視空間情報として人 19 人を対象とし，聴覚的・視覚的に提示による音韻操

単純化されることが，仮名の習得における有利な特性の作課題を用いて，機能的 MRI による研究を行った。その1 つであると考える。

結果，課題提示の様式により，全く異なる領域が寄与す

MRI 撮像音強度の変化に伴う聴覚野の賦活
岡田知久

機能的 MRI は言語課題を含めた多くの実験において秒ごとに 5 秒間傾斜磁場を止めて，引き続き聴覚野で起用いられるが，大きな撮像音は聴覚刺激呈示の妨げになこった血流変化を実験 1 での OFF に対する応答曲線を用る。その主要発生源となる傾斜磁場を一時的に止めるこ

いて解析した。5 秒間の OFF 期間に伴う血流変化は，とで相対的静音時間を設け，聴覚刺激呈示を容易にする

ON-OFF と OFF-ON の 2 つの変化時点に同期した応答曲

撮像方法について基礎的な検討を行った。実験 1 では健線の線形和によりその 90%以上が説明された。すなわち

聴成人 14 人を対象に，13-17 秒毎に 1 秒間傾斜磁場を止一次聴覚野は新たな刺激入力が生じた場合のみでなく，めた(OFF)ところ，両側聴覚野に OFF に同期した広範なそれが減少した場合にも，定常状態よりも大きな賦活を賦活を認めた。うち 11 人を対象に実験 2 を行った。12-15示すことが判明した。

42

研究活動報告／統合生理研究施設

統合生理研究施設
高次脳機能研究プロジェクト【概要】
2001年（平成 13 年）度，2 月に部門創設時以来の中核モデルが加わった。また総研大大学院生の勝田秀行は，メンバーであった斎藤康彦助手が群馬大学医学部生理

麻酔・非動化したラットで視神経刺激に対する上丘のフ学第二講座講師に転出し，代わって 4 月より米国・シア

ィールド電位応答を記録し，薬理学的な実験を行う実験

トルのワシントン大学より帰国した関和彦助手が着任

系を完成させ，whole animal での神経回路の解析が可能した。

になった。また小林康助手に学振特別研究員の井上由香

従来の眼球サッケード運動の制御機構を局所回路のと総研大生の渡辺雅之が加わったグループはサルの慢レベルから行動レベルまで一貫した理解をする，という性行動実験をさらに発展させた。また Human Frontier

プロジェクトはさらに新しい実験系が増えて，展開が開Science Program の 国 際 共 同 研 究 で ス ウ ェ ー デ ン のかれた。スライス標本を用いた研究は非常勤研究員の遠Alstermark 教授らと行っている共同研究による，サルに藤利朗が神経化学部門の柳川助教授によって開発されおいて錐体路の効果を上肢筋運動ニューロンに伝播す

た，GABA 作動性ニューロンが GFP の蛍光を発する

る脊髄介在ニューロン系の解析がさらに進展し，脊髄にGAD67-GFP マウスを用いてさらに新しい展開を見せた。

よる運動制御を専門とする関助手の加入によって脊髄また総研大大学院生の坂谷智也はマウスの急速眼球運による上肢運動制御機構の解析も部門の主要研究課題

動を高速ビデオカメラを用いて 240Hz の時間解像度で記のひとつに加わった。

録，解析するシステムを完成させ，新たにマウスの行動

上丘浅層の GABA 作動性，非作動性細胞に対するアセチルコリンの作用
遠藤利朗，伊佐正柳川右千夫，小幡邦彦（神経化学部門）

GAD67 遺伝子に EGFP をノックインしたマウスにおいロンの inward，outward current はいずれも mecamylamineて（生後 4－9 週齢）上丘スライスを作成し，GABA 作

によって抑制された。従ってこの outward current は ACh

動性ニューロンと考えられる GFP(+)ニューロンと興奮投与に対する GABA ニューロンの興奮性応答によって 2性ニューロンと考えられる GFP(-)ニューロンから whole

次的に誘発されたものと考えられたが，この outward

cell 記録を行い，ACh 1mM のパフ投与に対する効果を調

current は TTX 0.25 µM 存在下でも観察された。従って，べた。

これまでの解剖学的知見と綜合して考えると ACh は軸

GFP (+)ニューロンは ACh 投与に対して一過性の索伝達を介さずに horizontal ないしは wide field multipolar

inward current を生じ，それらは mecamylamine 10 µM にcell から興奮性出力細胞にいたる axo-dendritic またはよって抑制された。それに対して GFP (-)ニューロンにはdendro-dendritic synapse からの GABA の放出を促進する

ACh 投与に対して mecamylamine で抑制される一過性のように作用すると考えられた。このように二丘傍体から

inward current を示すものの他に一過性 inward current に

上丘浅層への投射は興奮性出力細胞を脱分極させるとと引き続き outward current を示すものが多く見られた。こもに側方抑制も促進するので視覚応答の contrast を増強-の outward current は Cl の反転電位(-88 mV)付近で反転し，する働きがあるものと考えられる。

bicuclulline によって抑制された。またこれらのニュー43

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

サルの上肢運動ニューロンを制御する脊髄固有ニューロン系の解析
Bror Alstermark (スウェーデン，ウメオ大学）
大木

紫（杏林大・生理）伊佐

正皮質脊髄路が運動ニューロンに直接結合しないネコに性 EPSP が記録されることを報告した(Alstermark et al.

おいては，頚髄 C3-C4 髄節の脊髄固有ニューロンが皮質

1999)。そして今回，αクロラロースで麻酔し，非動化しからの運動指令を上肢筋運動ニューロンに中継し，上肢たニホンザルにおいて上肢筋運動神経核の電気刺激で逆到達運動を制御することが知られている。それに対して

行性応答する脊髄固有ニューロンからの細胞外，細胞内

皮質脊髄路が運動ニューロンに直接結合する霊長類にお記録を行った。すると，細胞外記録でみると，これら脊ける脊髄固有ニューロン系の存在とその役割は永年にわ

髄固有ニューロンの多くは錐体路電気刺激によって順行たり不明だった。近年 Lemon らは麻酔下のマカクザルに性応答しなかったが，ストリキニンの静脈内注射によっおいて上肢筋運動ニューロンから細胞内記録を行い，錐て発火するようになった。そして細胞内記録を行うと，体路刺激の効果を調べ，殆どの細胞において単シナプス

短シナプス性 EPSP に引き続き，IPSP が観察された。し性 EPSP と 2 シナプス性 IPSP のみが記録され，2 シナプ

たがって，皮質脊髄路は脊髄固有ニューロンを単シナプ

ス性 EPSP が記録されなかったと報告したが，最近我々

ス性に活性化すると同時に feedforward inhibition をかけはストリキニンを静注するとほとんど全ての運動ニューること明らかになった。

ロンで C3-C4 髄節の固有ニューロンを介する 2 シナプス

上丘局所回路における層内興奮性結合によるバースト生成機構
斎藤康彦，伊佐正

今回，我々は，哺乳類上丘中間・深総におけるバース

から同時にホールセル記録を行った。そして bicuculline

ト発火生成機構を解明するために，ラット上丘のスライを投与，さらに細胞外液の Mg 濃度を下げると，中間層ス標本において浅層，中間層ニューロンからホールセルのニューロンでは，2 個のニューロンは相互の直接の結記録を行い，視神経刺激に対する応答を調べた。

合がなくても同期して脱分極を繰り返したが，浅層ニ

bicuculline 投与によって GABA 作動性の抑制を除去する

ューロン同士ではほとんど起きなかった。また中間層のと，中間層ニューロンでは刺激強度がある閾値を越えた

みのブロック内でもこのような同期的脱分極は起きたが，とたんに単発刺激に対して数百ミリから 1 秒を超える脱浅層がつながっているほうがより頻繁に起きた。以上の分極と 20－30 発の活動電位の発射応答が見られるのに結果より，基本的には中間層における興奮性結合によっ

対して，浅層ニューロンは若干応答を増大するだけであて結ばれたニューロン集団の存在とそこにおけるるという際立った違いが見られた。このような中間層ニ

NMDA 受容体を介するシナプス伝達が，上丘における非ューロンの非線形的な刺激―応答関係は，個々のニュー

線形的感覚・運動変換ゲートの実体であり，このゲート

ロンの intrinsic な性質ではなく，NMDA 受容体を介するは，GABA による抑制が解除された状態で浅層から入力

シナプス伝達，及び神経回路レベルの構造によることが，するトリガー信号によって開かれることが明らかになっ

APV の投与，及び以下の実験結果から示唆された。上丘

た。

浅層，中間層における近傍に位置する 2 個のニューロン

44

研究活動報告／統合生理研究施設

マウスの上丘電気刺激によって誘発される急速眼球運動について
坂谷智也，伊佐正

頭部を固定したマウスの眼球を高速度赤外線ビデオカ

sequence に相当するような比例関係が見られた。さらにメラで測定し，240Hz の時間解像度で online で解析する誘発されるサッケードのベクトルは刺激位置に関係しシステムを開発した。このシステムは市販の高速アナロており，吻側では小さく，尾側では大きい，また内側でグ CCD カメラと IBM-PC 上で走るイメージプロセッサー

は上向き，外側では下向きの成分を持つことが明らかにから構成される。基本的にはマウスの瞳孔を円でフィッなった。これらは既にサルやネコで報告されているのとティングし，中心の動きを角度に変換するこのシステム同様なマップ構造である。以上のことからマウスにもサを用いたマウスの上丘の深層を連発刺激した効果を調べ

ルやネコと同様なサッケード生成機構があり，上丘の電たところ，反対側に向かうサッケード様の速い運動が誘気刺激によって眼球のサッケード運動が誘発できること

発されることが明らかになった。この眼球運動の振幅とが明らかになった。

最大速度の間には霊長類で既に報告されている main

中脳ドーパミン細胞においてニコチン受容体活性化に伴って誘発される fulfenamate 感受性電流
山下哲司，伊佐正

生後 14－17 日齢のラットの中脳スライス標本におい応答を顕著に増強する作用があることが示唆された。今てドーパミン細胞から whole cell 記録を行い，膜電位固回，ニコチン受容体を介して流入する Ca がこの FFA 感

定下(-60 mV)にて ACh 1 mM を puff 投与すると，ニコチン

受性電流を活性化する過程に calmodulin が関与する可能受容体を介する内向き電流が記録されるが，我々はこれ性を検討するため，calmodulin の blocker である W-7,までの研究でこの内向き電流成分には，ニコチン受容体

trifluoperazine を投与したところ，FFA 感受性電流は焼失の活性化に伴って細胞内に流入する Ca によって二次的した。そしてこれらの calmodulin blocker によって抑制さに活性化される電流成分が含まれていることを明らかにれる電流成分もまた-40 mV と-80mV の間で negative slope

してきた。この電流成分は fulfenamate (FFA)や phenytoin

conductance を有していた。以上の結果から，ニコチン受に感受性を持ち，-40 mV から-80mV の間で negative slope

容体を介して流入する Ca が FFA 感受性電流を活性化す

conductance を有することから，ドーパミン細胞の脱分極る過程に calmodulin が関与する可能性が示唆された。

感覚・運動機能研究プロジェクト【概要】
統合生理研究施設

感覚・運動機能研究プロジェクト測が可能となった。しかし，最近開発されてきた全頭型

は，脳波と脳磁図を用いてヒトの脳機能を非侵襲的に研の機器に比し，ハード，ソフトの両面において老朽化は究している。2001 年度の最も重要かつ大きな出来事は，

免れないものとなってきた。特に問題となるのは，脳全2002 年度予算で新しい全頭型脳磁計の予算申請が認め体の活動を同時に記録する事ができないため，後頭葉かられたことである。現在使用している機器は直径 14cm

ら前頭葉に至る複数の脳部位が活動していると思われる

で頭部の１部を測定するタイプである。1991 年に 1 基が高次脳機能の解析には大きな制限が伴う事である。実際，

そして 1994 年にもう 1 基が導入され，両側半球の同時計

全頭型を使用していない，という理由で reject された論45

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

文もあり，今回の予算措置は極めてタイミングの良いもは 16 編を発表し，その内訳は，体性感覚系が 5 編，痛覚のであった。また，これは生理学研究所における過去 10系が 2 編，視覚系が 3 編，聴覚系が 2 編，高次脳機能が年間の脳磁図研究の成果が認められた事をも示すもので4 編であり，広範囲にわたっている事が特徴である。新あり，佐々木和夫先生（現生理学研究所所長）が創立，

しい研究として特筆できるのは，末梢神経 C 線維を選択育成された統合生理研究施設の 1 つの区切りともなるも的に刺激する方法を開発し，second pain に関連すると思のである。

われる脳活動の解析が可能となったことである。現在諸2001 年度は，これまで行なってきたテーマを持続して

外国からも多くの問い合わせや訪問見学希望があり，さの研究が多く，新しい機器の導入を控えて，現有機器をらに研究を発展させていきたいと考えている。

用いての研究の集大成の時期でもあった。英文原著論文

視覚性運動検出に関与する脳活動の脳磁場による測定
金桶吉起，王麗紅，川上治，Lam Khanh，丸山幸一，久保田哲夫

運動している物体の視覚性認知に関わる脳の部位はつとも動いて見えるときと，端の一つのみ動いて見える

実験動物でよく研究されており，また最近の機能的磁気ときの神経活動の違い，それに関わる脳部位を脳磁場と共鳴画像によるヒトでの研究も盛んに行なわれている。

機能的磁気共鳴画像にて同定した。また，Random dot

しかし，両者の研究においても不足している知見は，運display にて，仮現運動が誘発されるときとされないとき

動知覚や認知がどのような神経活動の時間過程で起この脳活動の違いから，いつどこで運動知覚が生じるかをるかということである。我々は脳磁場測定の高い時間分検討した。実際運動刺激として，レーザー光の光点を広解能をもって，様々な角度からこの問題に挑戦している。

い範囲の速度で動かし，その運動検出に関わる部位と，仮現運動は，二つの物体が交互に点滅するとき滑らかな

神経活動の運動速度との関係について明らかにした。ま

運動知覚を誘発する現象で，運動知覚のための最小限のた Random dot kinematogram を用いて，全体として方向

視覚情報を有する刺激である。これを利用して，その知を持たないドットの運動速度情報も脳に正確に表現さ覚に関与する脳部位と神経活動の時間的変化を測定しれていることを明らかにした。

た。Ternus display を用いて，3 つの横に並んだマルが 3

顔認知初期過程における「視線」の影響
渡辺昌子，三木研作，柿木隆介

我々はヒトの顔認知機構について脳波と脳磁図を併用分とされる N190 が記録され，その振幅は左半球よりもした研究を進めている。ヒトにとって「顔」の中でも目，右半球で大きく｢顔認知は右半球が優位｣というこれまで

特に｢視線｣は，見る者の感情に影響を与えまた社会的なの報告と合致した所見であった。N190 の潜時，振幅を各コミュニケーションを取る上で重要な役割を果たしてお刺激条件間で比較検討した結果，反応潜時に有意な違い

り，その心理学的な意味については様々な報告がある。

は認められなかったが，振幅は｢目がそれている顔｣で誘

今回我々は，脳波で記録される顔認知の初期誘発反応が発される反応のほうが「目が合っている顔」よりも有意「視線」によりどのような影響を受けるか検討した。頭皮に大きかった。これまで動物実験や他のイメージング的上に記録電極をおき，｢目が合っている顔｣｢目がそれてい手法を用いた研究でも Superior temporal sulcus (STS)が視る顔｣を視覚刺激として用いた。後頭側頭部から顔認知成線の認知に深く関与しているという報告がある。N190

46

研究活動報告／統合生理研究施設には顔認知中枢とされる側頭葉腹側，Fugiform gyrus の活されているものと考えられた。(Watanabe et al., Neurosci.

動のみならず，この STS における視線の認知活動も反映

Lett. 325 163-166 2002)

Conduction velocity of the spinothalamic tract in humans as assessed by CO2 laser stimulation of C-fibers
Yunhai Qiu, Koji Inui, Xiaohong Wang, Tuan Diep Tran, Ryusuke Kakigi
We measured the conduction velocity (CV) of C-fibers in

was much longer than that for conventional LEPs related tothe spinothalamic tract (STT) following stimulation with a

Ad-fibers following painful laser stimulation (late LEPs). The

CO2 laser using a new method. We delivered non-painful

mean CV of C-fibers in the STT was 2.2±0.6 m/s, which waslaser pulses to tiny areas of the skin overlying the vertebral

significantly lower than the CV of the Ad-fibers (10.0±4.5

spinous processes at different levels from the 7th cervicalm/s). This technique is novel and simple, and should be useful(C7) to the 12th thoracic (T12), and recorded cerebral evoked

as a diagnostic tool for assessing the level of spinal cord

potentials in 11 healthy men. We used the term ultra-late laser

lesions. (Qiu et al. Neurosci. Lett. 311:181-184, 2001)

evoked potentials (ultra-late LEPs), since the peak latency

C 線維を上行する信号による大脳活動
Tuan Diep Tran，乾幸二，宝珠山稔，Lam K，秋云海，柿木隆介
痛覚関連の脳内情報処理機構についての研究はほとらの活動が認められた。SI と SII との間で，活動の立ちんどが A-delta 線維を介する first pain を対象としており，

上がりと頂点潜時に差はなかった。刺激同側では SII 単

C 線維関連の second pain を対象としたものは極めて少独の活動が認められ，その頂点潜時は刺激対側と比べ有ない。本研究は C 線維を介する痛覚情報の初期大脳反応

意に遅かった（18ミリ秒）。これらの所見より，C 線維関を明らかにした初めての報告である。小さな皮膚領域に

連活動の大脳情報処理の第一段階は，時間的に平行する

炭酸ガスレーザーを照射する方法を用いて C 線維を選択

SI と SII の活動であると考えられた。これらの結果は，的に刺激し，それによる大脳活動を脳磁図を用いて記録

first pain の SI，SII での情報処理が平行しており，従っした。最も早く出現する磁場成分 1M について信号源解てそれぞれが視床から直接入力を受けているとされる析を行った。刺激対側半球では第二次体性感覚野（SII）

近年の研究報告と類似する。

単独，もしくは SII と第一次体性感覚野（SI）2 信号源かC 線維関連レーザー誘発脳電位への注意，非注意および睡眠の効果
秋云海，乾幸二，王曉宏，Tuan Diep Tran，柿木隆介
小さな皮膚領域に炭酸ガスレーザーを照射し得られた減少した。Stage1 睡眠では著明に減少し，5 名でほぼ消C 線維関連レーザー誘発電位（LEP）に対する注意，非失した。しかしながら，潜時に有意な変化は認められな注意（暗算）および睡眠の及ぼす影響を検討した。対象

かった。Stage2 睡眠では全例で消失した。

は 10 名の健康成人。C 線維関連 LEP の電位はコントロー

これらの結果より，C 線維を介して上行する信号によ

ルと比べ，注意時にわずかに増加し，非注意時に有意にる脳反応は覚醒度に大きく影響を受けることが確認され47

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

た。同様のことは A-delta 線維についても報告されている。

目的のみならず臨床場面でも非常に有用であると考えら

この研究は意識レベルに関連した C 線維関連 LEP の初め

れるが，これを用いる際には被験者の覚醒度に十分有意ての報告であり，またこの反応が認知機能を含んでいるを払う必要があると思われる。

ことを初めて示したものである。C 線維関連 LEP は研究

痛み関連誘発脳電位に及ぼす睡眠の効果
王曉宏，乾幸二，秋云海，宝珠山稔 Tuan Diep Tran，柿木隆介
痛覚情報処理過程に及ぼす睡眠の影響は研究手段を

み特異成分 N130 と P240（Cz）が誘発された。睡眠時に問わずほとんど報告がない。本研究では，左手指の強いは N20，P30 はほとんど変化なく，N130 と P240 は振幅電気刺激による痛み関連誘発脳電位を記録し，睡眠の及が著明に減少もしくは消失した。N60 はわずかではあるぼす影響を検討した。本刺激法の最大の利点は触覚に関が有意な振幅減少を示した。これらの結果より 1）N20，

わる A-beta 線維と痛覚に関わる A-delta 線維の両者を刺

P30 は A-beta 線維を介する信号の初期 SI 成分である，2）

激することができ，従って睡眠がそれぞれに対して及ぼN60 は SI の二次成分でありある程度認知機能を有する，す影響を知ることができる点である。痛み閾値以下の低

3）N130 と P240 は A-delta 線維を介する痛み特異的成分

強度刺激では早，中期成分である N20，P30，N60（C4）であり，認知機能と深い関わりを持っていると考えられが記録された。高強度刺激ではこれらの成分に加え，痛た。

単語ならびに非単語に誘発された脳磁場に対する刺激反復の効果
関口貴裕（東京学芸大学教育学部心理学科）
小山紗智子，柿木隆介
視覚単語認知に関する研究は，単語の反復提示が単語

一方，非単語の反復は脳磁場の振幅を変化させなかった。

認知課題のパフォーマンスを向上させることを報告し信号源推定の結果，左半球の上側頭部（聴覚野近傍）のている。本研究では，この単語反復効果が脳のいかなる活動が単語の反復により減衰することが示された。この活動の変化を反映したものであるかを，脳磁図を用いてことから，左・上側頭部の活動が単語反復効果に関与す検討した。そのために，単語，ならびに発音可能な非単ることが明らかとなった。また，その活動が非単語の反語を 8 語の間隔をあけて 2 回提示し，初回提示に対する

復による影響を受けないことから，同領域が心内辞書へ

脳磁場と二回目提示に対する脳磁場の比較を行った。そのアクセスに関与することが示唆された。(Sekiguchi, etの結果，左半球から記録された脳磁場に，単語の反復に

al. Neuroimage 14:118-128, 2001)

よる振幅の減衰が認められた（刺激提示後 300-500 ms）。

Automatic discriminative sensitivity inside temporal window of sensory memory as a function of time
矢部博興（弘前大学医学部精神科）
小山紗智子，柿木隆介
感覚記憶の時間統合窓の内部の自動弁別感度の時間

マッチ陰性電位(MMN)に反映される。この神経表現の長関数的変化脳に記録された背景音の神経表現は，ミス

さは，時間統合窓 (TWI)という短時間型の聴覚性感覚記

48

研究活動報告／統合生理研究施設

憶によって 160-170ms の長さに制限されている。本研究に減衰する事が明らかにされた。追加実験では，欠落セ

では，感覚記憶内部の逸脱検出感度の時間的一様性を調

グメント以降の部分が違う二種の逸脱刺激に対するべる為に，TWI 相当の 170ms 時間長の複雑音における欠MMNm を比較したところ，同じ頂点潜時だが異なる振落セグメントに対する磁気 MMN(MMNm)を脳磁図で計幅を示した。聴覚事象は一定長の 160-170ms の TWI の中測した。欠落セグメントが刺激の後半部分の時には，の単一事象として取り扱われる事が確認された。（Yabe,

MMNｍ頂点の電位は減衰し潜時は遅延した。つまり逸et al. Cognitive Brain Research 12:39-48, 2001）

脱検出感度は，感覚記憶の後半部分に向かって非線形的Organizing sound sequences in the human brain: the interplay of auditory streaming and temporal
integration
矢部博興（弘前大学医学部精神科）
小山紗智子，柿木隆介

ヒト脳における音系列の組織化：音脈分凝と時間統合処理の優位性を決定する事である。交互に変わる音の系の相互作用音の組織化に関する脳情報処理の"音脈分凝"列に現れる稀な刺激欠落に対する脳磁図が記録された。

と"時間統合"は，会話認知解明の鍵である。周波数が交その結果，交互の音が単一の音脈を形成する時（周波数互に変わる二つの音は，素早い呈示では高音と低音の分差が極めて小さい時）には，欠落音に対する磁気 MMN

離した音脈として知覚される（音脈分凝）。一方，二つが誘発され，知覚的に高と低の周波数の音脈が出現したの音が時間統合窓(TWI)の中に呈示されると，単一の聴時（周波数差が大きい時）には誘発されなかった。この

覚事象として処理される。非注意条件下も音脈分凝と時結果は，音脈分凝が，時間統合過程に優先する事を示し

間統合の両方が誘発される事をミスマッチ陰性電位ている。(Brain Research Interactive 897: 222 - 227, 2001)(MMN)の研究で示してきた。本研究の目的は，音組織化49

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

脳機能計測センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室は，形態に関連する超高圧電子顕微鏡

微鏡画像処理解析法の開発に取り組んでいる。電子線ト室（別棟）と組織培養標本室（本棟 2F）から構成される。

モグラフィーによる手法では，UCSD, NCMIR による方

超高圧電子顕微鏡室では，医学生物学用超高圧電子顕微法及びコロラド大で開発された IMOD プログラムでの鏡（H-1250M 型；常用 1,000ｋV）を，昭和 57 年 3 月に方法を用いて解析を進めている。本年度の超高圧電顕の導入して同年 11 月よりこれを用いての共同利用実験が利用状況の内訳は，共同利用実験等 113 日，修理調整等開始されている。平成 13 年度は共同利用実験計画が 20

67 日である（技術課脳機能計測センター形態情報解析室年目に入った。本研究所の超高圧電顕の特徴を生かした

報告参照）。電顕フィルム等使用枚数は 5,732 枚，フィ応用研究の公募に対して全国から応募があり，平成 13

ラメン点灯時間は 388.8 時間であった。装置は，平均

年度は最終的に 12 課題が採択され，そのうち 11 課題が63 ％の稼働率で利用されており，試料位置で 10－6Pa 台実施された。これらは，厚い生物試料の立体観察と三次の高い真空度のもとに，各部の劣化に伴う修理改造を伴

元解析，薄い試料の高分解能観察等である。共同利用実

いながらも，高い解像度を保って安定に運転されている。

験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告の章に組織培養標本室では，通常用および P2 用の培養細胞詳述されている。超高圧電子顕微鏡室では，上記の共同専用の培養機器と，各種の光学顕微鏡標本の作製および利用実験計画を援助するとともに，これらの課題を支え観察用機器の整備に勤めている。平成 13 年度の利用者はる各種装置の維持管理及び開発，医学生物学用超高圧電

所内 7 部門 28 名，所外 2 名であった。

子顕微鏡に関連する各種基礎データの集積および電子顕

超高圧電子顕微鏡（H-1250M）による立体写真の配置に関して
有井達夫

医学生物学用としての超高圧電子顕微鏡（H-1250M）ある。図 1 のように，約 5 度傾斜させて配置すれば，最は，出来るだけ低倍（×1,000）において，厚い試料の広適な立体視の条件となる。また左右の写真において，中い視野を，高解像度に撮影できることが重要である。1996

央近くの対応点を重ね合わせ全ての他の対応点の間を結年に実施した低倍を重視した対物レンズの改造に伴い，ぶときの（視差を検出する）方向と垂直に傾斜軸が存在

現在，傾斜軸は，フィルムの長辺に対して約 10 度傾斜しすることになる。

ているとしたが，今回検討したところ 1k から 45k の低倍において Z 補正の後には約 5 度であった。このときに，超高圧電子顕微鏡（H-1250M）で撮影したフィルムの立体写真を，観察するにあたっては，図 1 のようにフィル
ムを配置し平行視することによって，電子顕微鏡のサイ
ドエントリー傾斜台の試料位置に設置された試料を，平行視の条件で，直接蛍光板側から試料を観察したときに見える像となる。このとき，右目用の像は，+θ ° (θ>0)で撮影したもの，左目用の像は-θ ° (θ>0)で撮影したもので

50

図 1

HVEM(H-1250M) に よ る 立 体 写 真 （ 平 行 視 ）の配置研究活動報告／脳機能計測センター

ラット膵臓導管における AQP1 の局在
古家
成瀬

園子

達（名古屋大学・医学部・第２内科）【目的】
血管や腎臓，消化管などにおいては各種類の水チャンネルが局在し，大量の水の移動に重要な役割を果たしてにて可視化した。
【結果】いる。膵臓の導管では多量の HCO3 イオンを含む水分泌

腺房，介在部, 細い小葉内導管，主膵管は AQP1 陰性が行われており，ラット膵臓から単離した小葉間導管でであったが，大きめの小葉内導管の一部の細胞，および，は AQP1 の mRNA が RT-PCR 法にて検出されているので，

小葉間導管の多くの細胞が AQP1 陽性であった。AQP1

今回，in vivo における AQP1 の局在を光顕および電顕免

は小葉内導管や細い小葉間導管では管腔側よりも基底

疫組織化学で検討した。

側膜側に多く分布し，中程度以上の太さの小葉間導管で【方法】

は管腔側および基底側膜に強く局在していた。細胞膜の6 週齢の Wister および SD ラットを 4%paraformaldehyde

みならず，caveole や細胞質内の vesicle の周りも AQP1

/0.1% glutaraldehyde/0.2% picric acid/0.1M phosphate buffer陽性であった。AQP1 の分布は膵臓導管の太さと密接な(pH 7.2) にて潅流固定し，cryoprotect 後，凍結切片を作相関があり，小葉間導管にもっとも強く局在しているこ成した。抗 AQP1 抗体で反応後，ABC 法及びストレプとが明らかになった。

トアビヂンナノゴールドを用い，DAB 反応及び銀増感法

生体情報処理室【概要】
脳における情報処理には，ネットワークを構成していの変化－細胞内の分子の動き－生化学的変化－興奮性

る個々のニューロンの発火パターンが意味を持つデジの変化－神経機能の変化－脳機能あるいは脳機能障害

タル的過程と，非線形素子としてのニューロンの興奮性の発現，という一連の過程をニューロン・ネットワーク

変化が意味をもつアナログ的過程がある。後者には種々

上で総合的に捉え，脳における情報処理の基本的な仕組の細胞内シグナル伝達系の活性が密接に関与しており，みを理解することを目指している。現在は，中枢ニューそれらの量的な違いやバランスの変化は，ニューロン回

ロンの興奮性調節メカニズムに関して，以下の 3 テーマ

路で行われているデジタル的処理にも大きな影響を及を中心に研究を行っている。

ぼしている。それゆえ特定のニューロン・ネットワーク

なお当室では，吉村・村田両技官が中心となり，所内への入力は同様であっても，ある条件のもとでは学習・共用施設として，SGIOrigin2000 を核とする生体情報解記憶の生成・保持が起こり，別の場合には成熟・老化が析システム，および，各種所内ネットワークサービスの促進されるなど，多彩な結果が生じていると予想される。

運用を行っている。これらについての詳細は技術課の項

当室では，外界からの刺激または侵襲に対する，受容体を参照されたい。

51

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

樹状突起活動電位の伝播調節メカニズムの解析
坪川宏

樹状突起は，種々のシナプス入力を統合してニュージングをはじめとした光学的手法と，パッチクランプ法

ロンの出力を決定するための AD コンバーターとして，等の電気生理学的手法を併用し，海馬スライス標本上の情報処理上の重要な役割を担っている。シナプス統合の錐体細胞を用いて，樹状突起活動電位の解析を行っていメカニズムは脳内のニューロンにより異なるが，大脳皮る。これまで，この活動電位の伝播とそれに伴う樹状突

質や海馬の錐体細胞では，細胞体側より逆行性に伝播し起内 Ca2+の増加が G タンパクや CaMKII を介する細胞内てくる樹状突起活動電位の寄与が大きいことが近年明ら

シグナル伝達系の活性化により促進されることを報告しかになってきている。樹状突起における活動電位の特性てきた。今年は，同様の海馬 CA1 領域において，活動電は，樹状突起に存在する種々の電位依存性イオンチャネ

位の伝播を抑制する方向に働くシグナル伝達系の探索を

ルやトランスポーターの活性により精密に調節され，さ行った。その結果，ソマトスタチン受容体を介する系がらにこれらの機能分子は細胞内のシグナル伝達系により有力な候補の一つである証拠を得た。

直接・間接にコントロールされていると考えられる。この調節機構の詳細を明らかにするため，イオン・イメー

細胞内シグナル伝達系の活性とニューロン活動との時間的・空間的関係の解析
坪川

宏，

高木

佐知子

細胞内シグナル伝達系の活性変化は，シナプス伝達のの一つのモデルとして海馬スライス標本上の錐体細胞を長期増強や長期抑圧といった可塑的変化に重要な役割を用い，3 量体 G タンパク質 Gq 及び G11 のカスケードにつ果たし，また一方では細胞死を導く要因にもなりうるこ

ながるタンパク質リン酸化酵素，PKC の活性変化を可視とが知られている。ニューロン機能におけるシグナル伝化し，ニューロン活動やそれに伴う細胞内 Ca2+濃度変化

達の役割をより明確にして行くために，タンパク質リンと PKC の活性変化との時間・空間的関係を明らかにする

酸化酵素をはじめとした酵素群の動態と種々のニューことを目指している。今年は，ニューロン活動に伴うロン活動との時間的・空間的関係を詳細に解析すること

PKC の細胞内移動を PKC 結合性蛍光色素により検出し，は必要不可欠と考えられる。本研究は，中枢ニューロン

その時間経過や移動パターンを定量的に解析した。

中枢ニューロンの容積調節と興奮性調節の機能的カップリングの解析
高木

佐知子，

坪川

宏

脳細胞では，てんかん発作，虚血侵襲の急性期などにロン活動の変化と容積変化との関係を解析し，興奮性調

swelling，bleb などと呼ばれる細胞膨張が見られる。また，

節と容積調節の両メカニズムに関与する分子の機能連関

海馬 CA1 野における遅発性細胞死やアポートシスの過を明らかにすると共に，それらの破綻と病態との関連を程では持続的な容積減少（shrink）が観察される。しかし明らかにすることを目指している。海馬など細胞が高密ながら，これらの容積変化が神経障害の過程でどのよう度に存在する脳内部位では，細胞が容積変化を起こすと，な意味を持つのか不明である。本研究では，種々のニュー

一定体積あたりの細胞と細胞間隙の占有パターンが変わ52

研究活動報告／脳機能計測センター

り，それに応じて近赤外光の透過率が変化することが知CA1 野ニューロンに一過性の容積増加が生じること，こられている。この性質を利用して，海馬スライス標本のの容積増加には GABA 性の抑制性入力が寄与しているニューロンから電気生理学的記録を行うと共に，内因性ことを報告した（Takagi S, Obata K, Tsubokawa H, Soc.

光学シグナルのイメージングを行ない，様々なストレス

Neurosci Abs 27: 714, Takagi S, Obata K, Tsubokawa

負荷で起こる興奮性変化と容積異常の時間的・空間的特H, Jpn J Physiol 51: S192）。

性を解析している。今年は，シナプス活動によって海馬

機能情報解析室
【概要】
脳の高次機能を司る神経機構の研究が進められた。随意運動や思考に関連する脳活動を，サルとヒトを検査対象にして，大脳皮質電位の直接記録・PET（陽電子断層撮影法）・脳磁図・脳波等を併用して解析している。

意欲に関係する脳活動の研究
逵本徹「意欲」の神経機序は不明な点が多い。報酬を得るため

野・海馬・前帯状野の脳血流量が，想定される意欲の変に運動課題を遂行するサルの意欲は，客観的には測定不化と一致した変動を示すことが陽電子断層撮影法（PET）

可能であるが，様々な要因で変動することが推察される。

を用いた実験で明らかになった。大脳辺縁系と前頭前野

例えば課題を継続して行うと，報酬を獲得していくのにの「意欲」への関与を示唆する知見と考えられる。この伴って，課題遂行への意欲は減退していくと考えられる。

脳活動の詳細を調べるため，大脳皮質フィールド電位記

また，報酬がより望ましいものに変更されれば，意欲は録法と PET による解析を進めている。

増加するであろう。認知運動課題遂行中のサルの前頭前53

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

統合バイオサイエンスセンター
時系列生命現象研究領域【概要】
イオンチャネルは複数の遺伝子でコードされるタン的興奮性の病態の解明，などに急務な課題である。主とパク分子複合体であり，その機能は複数の分子間での連して電位依存性チャネル分子に着目し，発生，分化，神携に依存する。複数種のチャネル群の発現や機能が，時経回路形成における発現制御機構を明らかにするとと間的に空間的に，細胞内で統合される仕組みを解明する

もに，発生過程における電気的活動の役割を明らかにす

ことは，神経機能の成熟機構，神経情報処理機構，電気る研究を行なっている。

発生過程での神経細胞膜特性の発達の分子機構
岩崎

広英

岡村

康司

中枢神経系ニューロンは，その神経回路内での役割に

カツメガエル卵母細胞，哺乳類 cell line）およびスライス

合った興奮性を示す。細胞種の発火特性を規定する因子パッチ法による解析により，個性的な発火を形成するイとして Na チャネル電流の性質を，発現系細胞（アフリオンチャネルの制御機構を明らかにしようとしている。

発生過程での神経細胞電気的活動モニターのための分子ツールの開発

原核生物，真核生物を問わず，近年ゲノム解析などにより膨大な，機能分子の核酸情報が蓄積されつつある。

村田

喜理

岡村

康司

モニター可能にするための分子ツールを in vitro 実験系
を用いて開発するための研究を行なっている。

それらの機能分子多様性を活用し，発生過程電気活動を

生命環境研究領域【概要】
イオンチャネルは，細胞内環境を外環境から隔ててい究室においては，環境への生物応答の本質に迫るべく，る形質膜に存在し，イオン流入・流出等を仲介すること様々な物理刺激や生理活性物質をトリガーとするイによって，外環境からの刺激に対する細胞応答を制御しオンチャネルが，どのように遺伝情報としてコードされている。多様な環境変化に対応すべく，イオンチャネルているかを探究している。さらに，イオンチャネル／ト／トランスポーター群は，活性化開口されるトリガー

ランスポーターがどのような機構で作動し，実際にどの（或いはアゴニスト）への応答性および輸送物質選択性

ような生理，細胞機能を担っているかの解明を行っていにおいて，進化的に莫大な多様性を獲得している。本研る。

54

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

2+

細胞内酸化還元状態の変化により活性化される Ca 透過性カチオンチャネル TRP の機能解析
原雄二, 西田基宏, 吉田卓史, 森泰生

細胞内の酸化還元状態は定常状態を保っているが，恒酸化還元状態を感知し，細胞内 Ca2+濃度上昇により細胞常性が破綻すると生理機能の障害を引き起こす。この破死をもたらす経路の中心分子の一つであるものと考えら

綻機序の一つに，細胞内のイオン動態の急激な変化が挙れる。

げられるが，直接的な高親和性標的であるイオンチャネ

受容体活性化 Ca2+チャネルの分子的実態として考えら

ルの分子的実体は大きな謎であった。我々は細胞内酸化れている TRP チャネルのひとつ TRPC5 が活性酸素種で2+還元状態により活性化される Ca 透過型カチオンチャネある H2O2 や活性窒素種である NO により活性化すること

ル TRPM2 を発見した。TRPM2 にはヌクレオチド結合しを明らかとした。

うる Nudix モチーフが存在する。我々は Nudix モチーフ＋

この活性化メカニズムを解明するためにシステインのにβ-NAD が結合することにより，TRPM2 チャネル活性

特異的な酸化剤である 5-Nitro-2-PDS を用いたところを引き起こすこと，過酸化水素による活性化にはβ-NAD

TRPC5 の大きな活性化が見られた。また膜透過型のシス＋が重要な役割を果たしていることをそれぞれ見い出し

テイン酸化剤 MTSEA でも TRPC5 は活性化されたが膜非た。さらに TRPM2 の機能の一つとして，細胞死を誘導

透過型のシステイン酸化剤 MTEST では活性化が見られすることを明らかにした。膵臓β細胞株 RIN5F，単球細なかった。このことから TRPC5 の活性化には細胞内に存胞株 U937 において，TRPM2 特異的アンチセンスオリゴ

在するシステインが酸化されることが必要であることが適用により過酸化水素，TNFα処理による細胞死が有意に明らかとなった。現在は酸化修飾を受けるシステイン残抑制された。以上の知見から TRPM2 は生体内において基の特定を行っている。

カルシウムチャネル変異マウスの解析
五日市

近年の遺伝子学的，分子生物学的研究から，P/Q 型電

友子，西田

基宏，森

泰生

与している可能性が示唆される｡

位依存性カルシウムチャネルの変異はヒトならびにマウ

N 型チャネルα1B は，P/Q 型チャネルとともに神経終スにおいて小脳失調をはじめとした様々な神経疾患を引末における神経伝達物質の放出やカルシウムスパイク形

き起こすことが示唆されている｡その変異マウスのひと成に関わる主要なチャネルである。N 型チャネルが持つつである rocker (rkr)は P/Q 型チャネルα1A サブユニット

生理的役割および病態との関連を解明する目的で，N 型のポア形成領域付近に点変異（T1310K）があり，運動失チャネル欠損マウスを作成したところ，中枢神経系の際

調や小脳プルキンエ細胞樹状突起の形態異常が認められ立った異常は認められなかったものの，血圧・心拍数のる｡rkr の小脳プルキンエ細胞を急性単離し，パッチク

恒常的増大および圧反射機能の欠損が認められた。心房ランプ法によりカルシウムチャネル電流の特性を解析し筋標本を用いて解析を行った結果，N 型チャネル欠損マた結果，rkr では正常マウスに比べ，電流密度が低下してウスでは交感神経からのアドレナリン放出能が異常を来いること，不活性化の電位依存性が変化していることがたしていることが明らかとなった。胸部大動脈血管マグ

明らかとなった｡電流密度の低下は組み換え発現系にヌス標本を用いた解析で，α1 アドレナリン受容体刺激によっても再現されたことから，カルシウムチャネルα1Aよる平滑筋収縮応答の感受性が N 型欠損によって増大しサブユニット遺伝子の変異が直接的に rkr の表現型に関ていることを明らかにした。

55

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）2+

免疫 B 細胞における Ca シグナル増幅機構
西田基宏，原雄二，森泰生
ホスホリパーゼ C (PLC) は受容体を介した Ca2+動員やき起こすことを明らかにした。また，PLCγ2 は恒常的にシグナル伝達の中枢的役割を担っている。PLC の活性化

TRPC3 カルシウム透過型チャネルと結合することで，受は，イノシトール 3 リン酸（IP3）を産生し，ストアーか

容体刺激による Ca2+応答を増大させていることを明らか

らの Ca2+放出や細胞外からの Ca2+流入を引き起こす。非にした。Ca2+流入による PLCγ2 活性化は，IP3 産生を介し興奮性細胞において，受容体刺激は 2 相性の細胞内 Ca2+て Ca2+ シグナルを増幅させる一方で，ジアシルグリセ

濃度上昇を引き起こす。最初の Ca2+応答はストアー依存

ロール（DG）を産生し MAP kinase (ERK) を活性化させ2+的であるが，持続的な Ca 応答の分子メカニズムは未だた。ERK は従来から細胞増殖・分化を誘導するシグナルに良くわかっていない。PLCγ2 を欠損させた免疫 B 細胞として位置付けられていることから，Ca2+流入によって

株 DT40 と IP3 センサータンパクを用いて，受容体刺激や引き起こされるシグナル増幅機構が細胞周期の進行に関

2+ストアー枯渇刺激による細胞外からの Ca 流入と PLCγ22+

与するのではないかと考えている。また，DT40 細胞に活性との関係を調べた。その結果，Ca 流入が PLCγ2 のおける容量性 Ca2+流入を担う分子実体についても検討し，

C2 ドメインを介して PLCγ2 を膜近傍マイクロドメイン

TRPC1 がその候補の一つとなることを明らかにした。

2+に移行させ，持続的な Ca 振動（オシレーション）を引

遺伝学的アプローチを用いたカルシウムチャネルの生理学的役割の解明
山田和徳, 森泰生

PKD は常染色体優勢遺伝嚢胞腎(autosomal dominant

される。我々は，PKDL のチャネルの発現分布，チャネ

polycystic kidney disease; ADPKD)の原因遺伝子の一つとルの特性について検討し，そのおよび活性化機構を明らして単離された PKD2，PKD2-like (PKDL)，PKD2L2 からかにした。現在，チャネルの持つ生理学的役割の解明になる TRP 類縁体である。 ADPKD は高羅患率（約 0.1 %）

向けて，上皮細胞などの異常増殖・死による嚢胞形成機を示す疾患であり，腎の皮質，髄質に多数の嚢胞が形成

構についても検討している。

戦略的方法論研究領域【概要】「構造と機能」という分子生物学のパラダイムは生物

妙な情報と物質の輸送機構がある。この物質，情報の拡の機能が生体高分子，特に蛋白質の独自の構造によって散および非拡散輸送の結果としてオルガネラ編成と骨支えられていることを明かにして来た。一方細胞より上格系の編成が行われ，さらに情報伝達経路が確定するとの階層では組織，器官を見ると構造が機能と直結してい考える。

るのはむしろ自明である。しかし生体高分子と組織・器本部門では細胞の「構造と機能」研究をオルガネラ形

官の中間に位置する細胞にはそのレベル独自の「構造と成メカニズムに焦点をあて行っている。また細胞の超微機能」が明確でない。細胞は一見オルガネラと各種小胞小形態を高分解能で観察する新しい電子顕微鏡の開発のランダムな集まりのように見える。しかし細胞レベルを行っている。

の生理現象の背後には活動維持や，形態維持のための巧56

研究活動報告／統合バイオサイエンスセンター

複素電子顕微鏡および位相差電子顕微鏡の開発
Radostin Danev，杉谷正三，大河原浩，永山國昭前年度に引き続き位相差法を確立するため，Zernike 位た。位相差法と通常法を組み合わせた複素電子顕微鏡に相板の作成を行った。通常の真空蒸着カーボン薄膜を多ついても引き続き研究を行い，従来の顕微鏡法との性能

孔絞り（50µm）にのせ，絞り孔にはられたカーボン薄膜差をシミュレーションを用いて定量化した。

に 1µm の孔をフォーカスイオンビーム装置(EIB)で開け

またもう 1 つの位相差法で，電子顕微鏡では実現される。フォーカスイオンビーム装置を購入し，Zernike 位相てこなかった微分干渉法も，πの位相変化を与える半円板作製効率の向上を図った。この位相板を用いて各種位の位相板で実現できることを発見し試験を行った。

相差電子顕微鏡像を撮り，コントラストの増大を確認し融合タンパク質による電子顕微鏡用分子ラベルの開発
高木正浩，春日井雄，永山國昭，重本隆一

タンパク質分子を in vitro または in vivo で電子顕微鏡研究では，多数の金属と結合を行うタンパク質を用いる。

観察する場合，目的のタンパク質がどこに存在し，また予備実験の結果一分子当り 7 つの金属イオンを取りこむ

どのように他の分子と相互作用しているかを知るために

金属結合タンパク質メタロチオネインが適当であるとの目的のタンパク質を特異的にラベルする必要がある。本

結論に至り，そのクローニングを行い試料を得た。

細胞機能の可視化・マニピュレーション技術を用いた細胞・オルガネラの形態形成機構の研究
村田昌之，加納ふみ，田中亜路，永山國昭

光学顕微鏡下の単一細胞内で GFP 標識オルガネラのの膜融合過程よりなり，先ず NSF/SNAPs が切断されたダイナミクスを可視化し，かつその制御因子を生化学的ER チューブ間を連結させるための膜融合中間構造体をに探索するため，「GFP 蛍光デジタルイメージング技術」

つくる。続いて，p97/p47/VCIP135 による膜融合反応がと形質膜を一部透過性にした「セミインタクト細胞系」

ER チューブを完全に連結して ER ネットワークに特徴的をカップルさせた顕微アッセイシステムを構築した。本

な three-way junction 構造を作ることがわかった。また，システムを用い，(i) 細胞分裂期（M 期）における CHO

光学顕微鏡及び電子顕微鏡により膜融合中間構造体を形

細胞の小胞体（ER）の形態変化・娘細胞への分配と ER

態学的に同定することにも成功した。 (ii) 単一のセミ

再構築過程を GFP 可視化した。また，間期・M 期細胞質

インタクト細胞内で ER⇄ゴルジ体間小胞輸送過程を可視を用いてセミインタクト細胞内でそれら全過程を形態変化・再構成に成功した。間期・M 期の細胞質を用い，細化を指標に再構成した。本年度は，特に，細胞分裂時に胞周期依存的な各輸送過程のキネティックスを定量的に

cdc2 キナーゼ依存的に切断された ER ネットワーク構造

解析し，M 期にはゴルジ体→ER の逆行輸送以外は全てが，間期にネットワーク（three-way junction）構造を再停止する（cdc2 キナーゼ依存的）こと，その停止は，ゴ構築するために必要なタンパク質因子を生化学的に同定

ル ジ 体 へ 向 か う 輸 送 小 胞 が 形 成 さ れ る

できた。それは，NSF/SNAPs，p97/p47 複合体とその複transitiona-ER(tER)構造が，cdc2 キナーゼ依存的に消失合体の会合状態を制御する新規タンパク質 VCIP135 ですることを明らかにし，それを制御する分子基盤を同定あった。ER ネットワークの再構築過程は連続的な 2 段階

した。

57

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

動物実験センター【概要】＜山手地区動物実験センター棟の建設＞
平成 12 年度に設置が決まった統合バイオサイエンス

かくして，動物実験センター山手地区分室は平成 14

センター研究棟の第 1 期工事は，いよいよ平成 14 年 3

年 3 月 31 日をもって落成，機構に引き渡された。また，月の竣工をめざして山手地区に建設が進められた。動物

4 月からは山手地区棟の運用に備えて生理学研究所からセンターおよび RI センター棟の建設は，当初第 2 期工事の措置により技官 1 名の増員も得ていよいよ山手地区動が予定されていたが，平成 13 年度補正予算により繰り上物センター棟は稼働に向けてスタートする事となった。

げて建設することとなった。動物実験センターでは全動物実験センターでは，1 日も早い山手地区分室の稼働

ユーザーを対象にしたアンケート調査の結果に基づいて，に向けて，設備，機器の整備と共にセンター利用のため

現在と近い将来を見据えた研究動向の変化に柔軟に対応のマニュアル，指針等の策定に取り組んでいる。

できる建物の設計に知恵を絞った。また，建設予定地の周辺住民や岡崎市の関係者等の理解を得るための資料作＜動物実験委員会と情報開示請求＞

りや，数次にわたる説明会に取り組んだ。建物は最終的

近年，実験動物の福祉に関連して内外に様々な動きがに延べ床面積 2,650 ㎡，地上 4 階鉄筋コンクリート造りみられるが，平成 13 年度より「行政機関の保有する情報

で，1 階に検疫動物，無脊椎動物，水生動物などを収容の公開に関する法律」が施行されたことにともなって，し，2 階に管理事務室と検疫室，3，4 階にラット，マウ「情報公開請求」の形を取った動物実験に対する攻撃が一ス飼育室，飼育準備室などを配置することが運営委員会

段と活発化している。全国的な自治体に対する研究用イで承認された。山手地区動物センター棟の特徴は，飼育

ヌ，ネコの払い下げ廃止要求運動に続いて，今年度は全動物の大半が遺伝子改変マウスとラットになると予想さ国各地の国立大学に対して動物実験計画書その他の動物れるため，3－4 階をバリアー区域とし，搬入動物を SPF

実験に関わる行政文書の開示請求が一斉に行われた。岡

動物もしくは微生物学的クリーンアップを前提としたこ

崎国立共同研究機構に対しては，他県での情報開示請求とである。このためバリアー区域の空調設備のメンテに端を発して共同研究のために持ち込んだ実験動物があ

ナンスが室外から行えるように 3－4 階の間に中 3 階を設たかも違法な手続きであったかのようなマスコミ報道がけたり，部屋の配置にも作業動線を考慮した工夫が凝ら行われたが，機構ではこの件に関して法的にも道義的にされた。建築計画が繰り上がったことに伴って，飼育動も全く問題がないことを確認すると共に，実験動物の授物の移転計画も具体化する必要が生じた。動物センター

受に関するマニュアルを整備してホームページ上に公開

では，山手地区への研究部門の移転計画に基づいた飼育することとした。

中の動物のクリーンアップのスケジュールを作成して全容を移転予定のユーザーに示すと共に，利用者の協力を＜研究基盤としての動物実験センターの課題＞

得て直ちに受精卵の凍結作業を開始した。作業は申請の新たに山手地区に設置された統合バイオサイエンス

あった移転予定のマウスのうち，種親の準備ができたもセンターが実質的に始動を始めるのは平成 14 年度以降のから逐次進行しつつあり，平成 14 年 6 月までには全系である。第 3 期工事が完了する平成 15 年度以降において統の凍結を終える予定である。

は，山手地区における研究人口も一気に膨らむことにな

山手地区動物センター棟の建設に当たって，動物を飼る。山手地区の動物センターにおいては，飼育動物の多育するための設備の整備については，予定された配分額

くが遺伝子改変マウスやラットなどですべて SPF としてが不十分なためどうなることかと心配されたが，3 研究維持される予定である。これらの飼育室はすべてバリ

所長会議をはじめとする関係者の格別の配慮により，稼アー区域となっているので，バリアー環境を維持するた働に必要な機器の大部分を用意できる目途が立ち，安堵

めの定期的な飼育動物の微生物学的モニタリングと搬入すると共に関係者各位のご理解とご努力にたいして深く動物に対するしっかりとした微生物検査態勢を欠かすこ感謝したい。

とができない。ユーザーに対する実験動物科学に基づい58

研究活動報告／動物実験センター

た的確な指導や恒常的なサポート体制も必要である。そ

融解・移植など胚操作関係準備室や，ニホンザルの人工してそのための要員としては，経験のある実験動物技術

繁殖計画など，すぐにでも実現したいプランはたくさん者と共に実験動物学を専門とする専任教官の配置が望まあり，これらを実現するためには周到で緻密な計画を今しい。山手地区への移転後のＡ地区動物センター棟ではから練っておく必要がある。基礎医学・生物学の研究はマウスに代わってサルの飼育需要が増えると予想される。

今後ますます精細化し，多様化して行くことであろうが，入手が困難になりつつあるニホンザルやネコの人工繁殖

これまでと同等もしくはそれ以上のサービスを保証するも現実的な課題になるであろう。Ａ地区動物センター棟

ためには，単なる飼育作業員の増員や運営費の増額にとは建設後 20 余年を経過して設備の老朽化が進んでおり，

どまらず，動物実験センターの組織体制についても見直水生動物室の機器の劣化も著しい。遺伝子改変動物が研しが必要な時である。国の定員事情と財政状況に照らし究のツールとして普通に用いられたり，国内外での系統て困難であるとはいえ，動物実験の円滑な実施のために動物の授受が日常的に行われるなど，センターの利用形

充実した動物実験センターの存在はかかせない。以上，

態や機能にも建設時には想定されなかったものが現れて統合バイオサイエンスセンターが始動するに当たって，いる。研究の最前線を支えるための様々な要求に応える

動物実験センターの現状と取り組むべき課題について私

ためには，動物センター棟の思い切った改造を必要とし見をまとめてみたが，改革のための礎石となれば幸いでている。マウス，ラット室の SPF 化と受精卵の凍結保存，

ある。

59

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

計算科学研究センター【概要】（要覧から転載）蛋白質の構造安定性の熱力学的基礎理解する。現在，チャネルにおける水，イオン透過をチ

は各種溶媒に対するアミノ酸移相自由エネルギーであャネル分子構造をもとに熱力学的理論及び分子動力学

る。それらを基にして安定性を予測できる理論及び計算シミュレーションで研究している。また蛋白質の構造形手法を開発する。これを敷衍することにより膜チャンネ

成原理や各種溶媒環境における誘電応答などの物性をル蛋白質の機能メカニズムや受容体生理機能の調節を明らかにしている。

イオンチャネル様タンパク質におけるイオン透過過程の理論的研究
高橋卓也，永山國昭

生体機能において，イオンとタンパク質の相互作用はチャネル様タンパク質（フェリチンおよび KIR6.2）のイ

非常に重要であり， 特にイオン透過性タンパク質は脳内オン透過に伴うエネルギー計算を行い，急速なイオン透情報伝達や金属蓄積において本質的に重要な 機能を果

過を可能にする物理的なメカニズムやチャネル周辺のアたす。

ミノ酸残基置換の効果などを解明した。

このイオン透過過程を理論的に解明するため，イオン60

研究活動報告／技術課

技術課
1．概要
4 月に生体情報研究系技術係（神経情報部門）に山田

放送大学利用による機構職員研修においては『脳と生体元技術係員を採用，山本友美技術係員を分子生理研究系

制御』を受講した。(4)機器研究試作室で，『簡易型電気技術係（神経化学部門）に所属換を行った。6 月に分子

泳動装置作製』をテーマに第 2 回機械工作基礎講座を生理研究系技術係（神経化学部門）の久米叙子技術係員行った。

の退職があった。9 月に吉友美樹技術係員の育児休業に

自然科学系大学共同利用機関の部課長による『独法化伴い長谷川絵梨技術係員を代替技官として臨時任用し問題検討会』も 4 回開催され，引き続き(1)技術組織，(2)た。

給与と技術評価，(3)技術研修，(4)人事交流をテーマに議

昨年度からの 9 技術部会（将来検討部会，バイオ技部論を進めた。

会，可視化技術部会，科学英語表現部会，エレクトロニ

第 24 回生理学技術研究会は第 13 回生物学技術研究会

クス工作部会，実験安全部会，WWW 技術部会，機械工（基礎生物学研究所技術課）と合同で開催した。また第 3

作部会，実験サル部会）は引き続き活動を行った。また

回機構長招聘三技術課合同セミナーは『ポストゲノムテ

第 4 回技術課セミナーは組織論，ライフサイエンス，バ

クノロジー』をテーマに開催した。

イオインフォマチィクス，ナノテクノロジーをテーマにこれらの技術課活動は『生理学研究所技術課報告』，行った。さらに課員の研究支援力の強化のために下記の『生理学技術研究会報告』『三技術課合同セミナー報告』

事業も引き続き行った。(1)生理学研究所主催の第 12 回

としてまとめられている。

生理科学実験技術トレーニングコースで『生理学実験の生理学研究所主催所長招聘セミナーは，課の教育研修

ための電気回路・機械工作』を担当した。(2)科学研究費として，『「物の形」を見分ける脳の仕組み』をテーマ

補助金（奨励研究Ｂ）の申請において 3 課題の採択を受に初めて開催した。

けて，第 2 回課題報告型シンポジウムを開催した。(3)第 24 回生理学技術研究会・第 13 回生物学技術研究会合同開催（2 月 21，22 日）

61生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

2．施設の運営状況① 統合生理研究施設（1）生体磁気計測装置室
永田治，竹島康行【概要】
生体磁気計測装置（MEG）の利用率は表 1 に示すようシステム全体としては，SPI（三次元デジタイザ）を故障に，ほぼ 100%の稼働率であり今後も高い需要が見込まにより交換しているが，今後交換機材の調達も困難となれる。

ることが予想されるため定期的なメンテナンスが必要

本装置はヒト高次機能解析用の大型非侵襲計測装置である。

として設置後 10 年以上を経過するがセンサの感度およ

また，将来的に全頭型 MEG システムや fMRI 等のデー

びシールドルームの遮蔽効率等の状態は，導入当初と比タを共有し解析するシステムの必要性もでてきている較してもほとんど劣化しておらず運用上何の問題もな

ため情報収集を進めている。ソフトウェアとして MEG

い。ただし，データ通信用の光ファイバなど各部に経年

ダイポール計算ツールの更新整備や fMRI 解析用ツール

変化による材質の劣化する部分があり適宜交換するこを導入した。さらに，今年度はフィンランド製全頭型シとになるが，状況として生産中止になっている部品も多ステムの技術調査等をヘルシンキにおいておこなってく，ストックを確保するなど早急な対策が必要である。

いる。

生体磁気計測装置稼働率表（平成 13 年度）

62

研究活動報告／技術課② 脳機能計測センター（1）形態情報解析室
山口登【超高圧電子顕微鏡利用状況】
今年度における超高圧電子顕微鏡共同利用実験は，合にまとめたので下記に示す。稼動率は，利用日数と使用

計 12 課題が採択され，実施された。これらの共同実験

可能日数より求めている。本年度の主な超高圧電子顕微の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告の章に詳

鏡の改良・修理としては，フィラメントの交換，真空排述されている。超高圧電子顕微鏡の年間の利用状況を表

気系制御基板の修理が行われた。

2001 年度
年

月

総日数

休 日

超高圧電顕月別稼動率

調整日

使用可能
日
数

所内利用

所外利用

計

稼働率

備

考

2001 年 4 月

30

10

4

16

4

2

6

38%

5月

31

10

8

13

6

0

6

46%

修理

４日

6月

30

9

6

15

5

12

17

113%

修理

２日

7月

31

10

5

16

6

4

10

63%

8月

31

8

4

19

6

1

7

37%

9月

30

11

3

16

7

0

7

44%

10 月

31

9

4

18

3

4

7

39%

11 月

30

9

15

6

7

1

8

133%

修理１３日

12 月

31

12

7

12

1

10

11

92%

修理

2002 年 1 月

31

12

3

16

4

7

11

69%

2月

28

9

4

15

5

8

13

87%

3月

31

11

4

16

2

8

10

63%

365

120

67

178

56

57

113

63%

計

フィラメント点灯時間
使用フィルム枚数

３日

388.8 時間
5,732 枚（2）機能情報解析室
佐藤茂基【設備機器整備状況】
リアルタイム（Biospec47/40）装置（1） マグネットヘリウムボイルオフの増加－調査
対処（3） コンソール用 PC，CD ディスク故障－交換（4） 定期点検（2） シム電源故障－修理交換【機能解析室状況】
本年は昨年同様リアルタイム MRI 装置の保守点検を主な業務として行ってきた。

毎月，リアルタイム MRI 装置マグネットに液化ヘリウ
ム充填作業を行っている。1 月の液化ヘリウム充填作業

63

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

後に液化ヘリウムのボイルオフ現象が見られた。液化ヘて充填作業の見直しを行い，その後同様の事態は起きてリウムの消費量は通常時の数十倍に達し，すぐに修理依いない。装置の故障等による長期間の運用停止は無かっ

頼を行い対処した。

た。
平成 13 年度の MRI 装置利用実績を別表に記す。

推測される原因として，充填時に異物がトランスファーラインに混入した為と思われる。再発防止処置とし【機器利用率】

平成 13 年度リアルタイム装置月別利用率
年月
総日数 保守 使用可能
2001 年 4 月
30
3
27
5月
31
1
30
6月
30
3
27
7月
31
1
30
8月
31
1
30
9月
30
4
26
10 月
31
3
28
11 月
30
1
29
12 月
31
1
30
2002 年 1 月
31
6
25
2月
28
1
27
3月
31
1
30
計

365

26

所内利用
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

所外利用
7
7
6
11
0
5
4
6
6
5
5
5

計
7
7
6
11
0
5
4
6
6
5
5
5

利用率
26%
23%
22%
37%
0%
19%
14%
21%
20%
20%
19%
17%

0

67

67

20%

339

備考
定期点検

停電
停電

定期点検

*保守以外の祝祭日は，使用可能日に含めた。
（3）生体情報処理室
吉村伸明，村田安永
生理学研究所における中央コンピュータの利用形態は，

約 3 年が経過した。利用登録者は 65 名で，各部門施設よ生体情報解析システム（高機能ワークステーション＋ア

り研究推進のための積極的な利用がある。高画質フルカ

プリケーション，高画質フルカラープリンタ等），情報

ラープリンタは 1,015 枚の利用があった。

サービス（e-mail，net-news，WWW 等），ファイルサー

生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録

ビス（ftp 等），プログラム開発及びメディア変換などに者が 354 名。WWW 登録者が 34 名。LAN の端末数が 840

分類することができる。また，これらの利用形態を円滑台。所外からのメール受信数は 10,473／週。所外へのメーに運用していくためには，所内 LAN の管理，整備も重ル発信数は 5,281／週。WWW は一年間に 96,887 の端末要である。このような現状をふまえたうえで，中央コンからアクセスがあり，総アクセス数は 266 万回。所内向ピュータの整備を進めている。

けのダイヤルアップサービスは 175 回／週，33 時間／週

生体情報解析システムは，平成 11 年 2 月に導入を行いの利用があった。

③ 動物実験センター
佐治俊幸，小木曽昇，廣江猛，鈴木千香

【概要】
E 地区動物実験センター分室の建設が完了し，平成 13

リーンアップ作業のための受精卵凍結が予定通り進行

年度 3 月末に竣工した。分室へ移動させるマウスのクしており，8 月の稼働開始を目指して飼育機材の整備を64

研究活動報告／技術課

平成 13 年度の水生動物室利用状況は，生理研・基生

進めている。

研両研究所あわせて 6 部門・施設，42 件の利用があった。

センターの拡充に伴う運営経費及び作業員の確保が加熱冷却ユニットの動作不良が 7 件あり，順次修理を

今後の問題点となると予想される。
【A 地区 陸生動物室】

行った。部門が独自に設置する小型水槽用の電源確保の平成 13 年度の飼育室利用部門数は，33 研究部門（生理研 18 部門，基生研 11 部門，統合バイオサイエンスセン

ために，コンセントの増設工事を行った。
【E 地区 動物実験センター分室】
E 地区動物実験センター分室の建設が進み予定通り年

ター4 部門）であった。
動物飼育数の増加傾向が頭打ちの傾向を示している。

度末に竣工した。平成 14 年度 8 月の稼働開始を目指し，

これは，センター利用の減少を示すものではなく，飼育当面の利用部門飼育計画に対応する機材の確保は行え

スペースの制約により，これ以上の飼育数の増加が見込た。

めないためである。E 地区への展開により，飼育スペー

今後の計画としては，6 月に飼育室のクリーンアップ

スの拡充が図られるため，次年度以降は，飼育数増が予を実施し，7 月までに移動予定部門のマウス受精卵凍結想される。また，手術室の利用希望が多く，ユーザーへを完了させ，8 月から SPF エリアでの凍結受精卵の融の調整を依頼している。

解・移植を開始する予定である。

【A 地区 水生動物室】

陸生動物 部門別・動物種別搬入数(平成13年度)
部門

動物種

マウス

ラット

1,397
3
121
211
723
1,348
60
2,703
0
0
0
175
500
397
25
13
0
30
77
0
43
1,611
940
1
154
169
0
167
195
0
1,545
204
75
12,887

神 経 化 学
超 微 小 形 態 生 理
細 胞 内 代 謝生
体膜
機 能 協 関神 経 情 報液 性 情 報高 次 神 経 機 構
高 次 神 経 性 調 節
生 体 シ ス テ ム
高 次 液 性 調 節
高 次 脳 機 能
動 物 実 験 セ ン タ ー
脳 形 態 解 析
大 脳 神 経 回 路 論
形 態 情 報 解 析 室
機 能 情 報 解 析 室
生 体 情 報 処 理 室
細 胞 機 構細 胞 情 報細胞内エネルギー変換
細 胞 分 化感 覚 情 報形 態 形 成行 動 制 御種 分 化 第 一大型スペクトログラフ室

細 胞 器 官 培 養形 質 転 換 生 物
統 合 バ イ オ ・ 小 林
統 合 バ イ オ ・ 井 口
統 合 バ イ オ ・ 森
統 合 バ イ オ ・ 永 山合計

ハムスター スナネズミ

ウサギ

51
223

モルモット

ネコ

サル

フェレット

ニワトリ

合計

34

4

100

1,448
230
125
265
1,343
1,348
60
2,825
20
14
2
313
735
567
76
24
3
46
89
2
43
1,611
959
1
825
233
100
167
195
32
1,545
212
75
15,533

１

２

３

合計

4
4

46
582

8
12

26

122
10

2
12

125
235
124
51
11

6

8
2
2
13

40
3

12

4
12
2

11

8

671
54

6

4
100

32
6

2

2,334

4

4

92

60

14

水生動物 月別・動物種別搬入数(平成13年度)
動物種
メ

月
ダ

４

５

７

６

８

ニ
ヒ
ト
デ
キ
ン
ギ
ョ
ア
ユ
タ
イ

合

水

238
510
500

450
350

１１

１２

1,000
2,047
1,158
860
1,030
150

2,000
470
530

150

(t)
計

１０

47

ウ

海

９

1,000

カ

0

2,248

800

150

12

8

8

47

1,000

0

2,000

0

0

0

12

40

0

6,245

65

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）④ 共通施設（1）電子顕微鏡室
前橋寛（A）電子顕微鏡室の状況

目は日本電子 JEM-1010，JEM-1200EX を用いて講義，実

今年度は，電子顕微鏡の予約方法が変更となった。近習を行った。第 2 日目では，午前に超薄切片作製法概要

年，利用者数が増加し，電子顕微鏡の予約方法が問題とと樹脂包埋法の実際について，ビデオを用いて行い，午なってきた。運営委員会で議論され，電子顕微鏡の予約

後から超ミクロトーム使用説明および超薄切片作製実習

方法が平成 14 年 1 月より(平成 13 年 12 月は移行期間と（試料ラット小脳）および，交代で液体ヘリウム急速凍結して併用)，予約板（1 ヵ月毎のホワイトボードにＡ9:00

装置 HIF-4K（デモ機）の試料作製見学を行った。第 3～13:00，Ｂ13:00～17:00，Ｃ17：00 以降，へ記名）から，

日目は，急速凍結と凍結置換法(ライカ社製

Web 予約（1 週間前から，1 時間単位）となった。

使用)で伊藤 喜子講師 (日製産業（株）科学機器センター)

さらに，10 月に理化学研究所から 125ｋＶ透過型電子

CPC，AFS

を昨年度に引き続いて招き，講義，実習が行われた。

顕微鏡（日立 H-7000）が移転され（Ｂ－12 号室），透過型が計 6 台となり，増設された。

（B）研究内容一覧表

講習会としては，第 4 回電子顕微鏡講習会（1998 年度

本年度，室を利用してなされた研究の総件数は 58 件で開始）が，1 日コース：「透過型電子顕微鏡の取扱い」

あった。機構内では 43 件あり，機構外は，国内で 9 件，

（2002.1.29 実施，2 名参加），3 日コース：「急速凍結と国外ではブルガリア，ハンガリー，チリ，中国の研究者

凍結置換法および超薄切片法，電子顕微鏡観察」

による利用が 6 件あった。下記の表はその研究部門・施（2002.1.30～2.1 実施，13 名参加）と行われ，その第 1 日

設，大学，研究所と研究内容の一覧表である。

利用内容一覧表

二研究所
研究所

部門・施設
機能協関

生理研
超微小形態生理研究内容
・浸透圧調節に伴う培養細胞容積変化の微細構造的解析
・分泌刺激に応じた上皮細胞膜の形態変化の観察
・発生過程における標的細胞依存の運動神経細胞の形態学研究
・単粒子解析法による蛋白質分子の観察
・複素電子顕微鏡の位相板の観察
・灌流唾液腺における傍細胞輸送調節機構

神経情報

・中枢神経系におけるアストロサイトの発生・分化・システインプロティアーゼの阻害とアストロサイトの分化誘導についての研究・新規クローニング蛋白の細胞内局在の同定

大脳神経回路論
脳形態解析

統合ﾊﾞｲｵｾﾝﾀｰ戦略的方法論

・大脳皮質の神経回路の研究
・神経可塑性に伴うシナプス内タンパク質の局在変化
・SDS-FRL 法を用いたシナプスタンパク複合体の解析
・膜上機能分子の動態変化と生理的機構の解析
・神経伝達調節機構の解明
・ラット小脳プリキンエ細胞－登上線維シナプスの PSD の大きさ測定
・DNA 観察法の検討

統合ﾊﾞｲｵｾﾝﾀｰ生命環境研究 ・HEK 細胞におけるタンパク質共発現観察実験
・カルシウム透過型カチオンチャネル LTRPC2 の機能解析
領域・電位依存性 Ca チャネルの細胞内における局在66

形態情報解析室

・すい臓導管における AQP の局在に関する免疫電顕・超高圧電顕におけるゴルジ染色法と免疫染色法の比較

技術課

・コメツキムシの走査像微細構造観察
・脊髄前角ニューロン細胞体の３次元解析

研究活動報告／技術課

形態形成・カエル胚を用いた遺伝子発現解析
・C.elegans を用いた遺伝子発現解析

生殖・キンギョ卵母細胞核マトリクス内に存在するアクチン繊維の構造解析

基生研・ヒトデをモデルにした卵成熟機構の研究
細胞機構

・形質転換植物における導入遺伝子産物の局在調査
・GFP で可視化されたペルオキシソーム観察
・hsp90 ノックアウト株の形態学的解析
・ヒメツリガネゴケの仮根形成の解析
・地衣類の無性生殖器，有性生殖器の観察
・植物細胞（コケ，シダ，タバコ）細胞骨格の構造観察
・細胞不等分裂に関わる因子の細胞生物学的解析
・ヒメツリガネゴケにおける細胞骨格系動態解析

種分化機構第二細胞増殖・ショウジョウバエ脳における神経細胞の微細形態の観察

行動制御

・移動中の神経細胞の観察

感覚情報処理・ニワトリ網膜の観察
・脳内塩分受容器官の構造解明

遺伝子発現統御第一・イネに斑入り模様を引き起こす突然変異体の解析

細胞内エネルギ－変換機構

・ホ乳動物細胞におけるオートファジーの解析

統合ﾊﾞｲｵｻｲｴﾝｽｾﾝﾀｰ時系列生 ・ショウジョウバエ生殖細胞質の観察
命現象領域
統合ﾊﾞｲｵｻｲｴﾝｽｾﾝﾀｰ生命環境 ・ニホンアマガエル皮膚の水分調節機構の解明
領域Ⅰ

所外（国内）
大学・研究所

研究代表者名

研究内容

北海道大学

深谷 昌弘

マウス小脳顆粒細胞のフリーズフラクチャー解析

帝京短期大学三田 雅敏

ヒトデをモデルにした卵成熟機構の研究

琉球大学

中村 將

魚の性転換時の組織，細胞の観察

東京大学

岸 光子

ﾀﾊﾞｺﾓｻﾞｲｸｳｲﾙｽの移行タンパク質を利用した原形質連絡タンパク質の解析

名古屋大学

水谷 昭文

植物のカリウムイオン輸送体の膜構造決定

名城大学

新居 直祐

果樹葉と果実の表面構造の観察

鶴見大学

尾口仁志

各種生体材料に対するヒト歯間上皮細胞の接着様式についての検討

東京歯科大学橋本貞光

灌流唾液腺における傍細胞輸送調節機構

京都府立大学瀬尾芳輝

神経細胞変性の形態学的検討

所外（国外）
国名，大学，研究所

研究者名

研究内容

ブルガリア
ソフィア大学ANELIA,Zdravkova

タンパク質観察法の検討

ハンガリー
デブレツェン医科大学

KULIK, Akos

膜上機能分子の局在解析

チリ
チリ大学

BARROS,Luis Felipe

培養細胞の走査像観察

中国
香港中文大学CHAN,SavioC.Y.

海馬興奮性シナプスの動態と微細形態

中国
大連医科大学Wu,Yue海馬興奮性シナプスの動態と微細形態

ハンガリー
ﾊﾞｲｵﾛｼﾞｶﾙﾘｻｰﾁｾﾝﾀｰ

Mustardy,L.

免疫電顕法を用いた脂質生合成系の局在の研究

67

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（2）機器研究試作室
加藤勝己
【概要】
機器研究試作室は多種多様な医学・生物学用実験機器

ル樹脂製パッチクランプ用チェンバーの製作を題材にの開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室の行った。参加希望者は，生理研 5 名，基生研 1 名と少な役割としている。今，我々の周りには便利な物品があふかったが，ガイダンスの後マンツーマンで 4 回の講習をれ，自分で工夫して作ったり，改良する機会が少なくな行い，一人のけが人も無く無事に講習を終了した。

り，新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものまた，毎年，生理学研究所で，夏期に生理学分野に関づくり』が希薄になり，一方で，最近の研究の多様化は心を持つ大学・大学院生，若手研究者を対象とした実習室に新たな役割の模索を迫っている。そうした認識のも形式のトレーニングコースを開催しているが，平成 14と，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械工作ニー

年度からは，その一コースを担当し，「生理学実験のたズの新たな発掘と展開を目指すために，室では，2000 年

めの電気回路・機械工作」というテーマで実施した。
なお，機器研究試作室の平成 13 年度の利用状況は，度から，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置
や器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体

以下の通りである。

で行う機械工作基礎講座を開講し，2002 年度は，アクリ機器研究試作室利用機器表 （件数）
月

ﾎﾞｰﾙ盤

ﾌﾗｲｽ盤

ｺﾝﾀ-ﾏｼﾝ

横切盤

旋盤

ｸﾞﾗｲﾝﾀﾞｰ

切断機

ＮＣﾌﾗｲｽ盤

その他

計

4

22

19

12

15

9

2

2

4

22

107

5

28

22

21

21

11

3

4

1

31

142

6

15

12

11

4

7

3

6

2

20

80

7

9

12

9

11

6

5

2

1

15

70

8

7

14

7

6

5

2

4

0

20

65

9

17

20

8

5

6

4

2

3

15

80

10

11

13

13

16

4

7

8

0

14

86

11

25

22

17

8

9

5

3

0

29

118

12

16

14

14

6

3

3

2

1

18

77

1

16

16

11

7

7

7

0

0

27

91

2

10

9

9

3

10

2

0

0

19

62

3

11

8

8

8

9

3

2

5

15

69

合計

187

181

140

110

86

46

35

17

245

1047

機器研究試作室利用人数表
月
生理研
基生研
4
48
4
5
75
3
6
34
6
7
36
2
8
32
4
9
32
7
10
37
5
11
48
9
12
31
5
1
47
7
2
33
3
3
36
5
489
60
合計

68

その他
0
0
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
2

合計
52
78
42
38
36
39
42
57
36
54
36
41
551

延べ時間
105
104
32
64
94
120
71
125
66
58
87
97
1029

研究活動報告／技術課

機器研究試作室部門別利用状況
高次神経性調節
114 名
生体膜
45 名
統合バイオ
24 名
生体システム
18 名
液性情報
10 名
電子顕微鏡室8 名
生体情報処理室
2 名
高次液性調節
1 名

統合生理研究施設
超微小形態生理神経情報
大脳神経回路論
動物実験施設
機能協関
細胞内代謝

48 名
37 名
22 名
17 名
10 名
6 名
1 名

機能情報解析室
脳形態解析
心理生理学
神経化学
形態情報解析室
技術課
高次脳機能研究

46 名
32 名
18 名
16 名
9 名
4 名
1 名

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------感覚情報処理
21 名
細胞増殖
10 名
ＲＩ実験施設7 名
情報制御
5 名
種分化機構第一
5 名
生殖
3 名
形態形成
2 名
大型スペクトロ
2 名
エネルギー変換
1 名
人工気象室
1 名
計時機構
1名
技術課
1 名
細胞機構

1 名

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------分子研その他
2名

69

【 研

究

発

a. 発表論文
b. 学会発表

表 】

研究発表／発表論文

a． 発表論文〔

目

次〕神経化学研究部門.................................................................................... 74
超微小形態生理研究部門.............................................................................. 74
細胞内代謝研究部門.................................................................................. 74
生体膜研究部門...................................................................................... 75
機能協関研究部門.................................................................................... 75
神経情報研究部門.................................................................................... 76
液性情報研究部門.................................................................................... 77
高次神経機構研究部門................................................................................ 78
情報記憶研究部門.................................................................................... 79
高次神経性調節研究部門.............................................................................. 79
生体システム研究部門................................................................................ 79
高次液性調節研究部門................................................................................ 80
脳形態解析研究部門.................................................................................. 80
大脳神経回路論研究部門.............................................................................. 81
心理生理学研究部門.................................................................................. 81
高次脳機能研究プロジェクト.......................................................................... 82
感覚・運動機能研究プロジェクト...................................................................... 82
形態情報解析室...................................................................................... 84
生体情報処理室...................................................................................... 84
戦略的方法論研究領域................................................................................ 84
時系列生命現象研究領域.............................................................................. 85
生命環境研究領域.................................................................................... 85
動物実験センター.................................................................................... 86
計算科学研究センター................................................................................ 8673

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

発

表

論

文

《神経化学研究部門》
1)

2)

英文原著論文1. Stork O, Stork S, Pape HC, Obata K (2001) Identifica-

その他

1. 小幡邦彦，小野幸嗣（2001） 日米科学技術協力事

tion of genes expressed in the amygdala during the

業「脳研究」分野

学術月報

54:100-103.

formation of fear memory. Learn Memory 8:209-219.

《超微小形態生理研究部門》
1)

Ohashi

英文原著論文M(2001)

Cholesterol

requirementfor

1. Sogami M, Era S, Murakami M, Seo Y, Watari H,

cation-independent manose 6-phosphate receptor exit

Uyesaka N (2001) Application of the transition statefrom multivesicular late endosomes to the Golgi. J Cell

theory to water transport across cell membranes.

Sci 114: 1765-1776.

Biochim Biophys Acta 1511: 42-48.

2)

その他

2. Takamata Α, Seo Y, Ogino Τ, Tanaka K, Tsuchiya Y,

1. Murakami M, Yoshimura K, Sugiya H, Segawa A &Morita Η , Murakami M (2001) Effects of pCO2 on the

Riva A (2001) Relationship between protein and fluid

CSF turnover rate in rats monitored by Gd-DTPA

secretion in the perfused salivary gland. In: Electrolyteenhanced T1-weighted magnetic resonance imaging. Jpn

Transport across Exocrine Epithelia (eds) A Dinusom,

J Physiol 51 (5): 555-562.

DI Cook: 45-49.

3. Murakami M, Shachar-Hill B, Steward MC, Hill AE

2. 石堂美和子，大橋正人（2001）分子選別ステーショ(2001) The paracellular component of water flow in theンとしての後期エンドソーム.

rat submandibular salivary gland. J Physiol 537:

46: 2127-2132.

899-906.

3. 東

4. Miwako I, Yamamoto A, Kitamura T, Nagayama K &蛋白質・核酸・酵素

晃史（2001）ヒトゲノム言語解析の概念. KTC

中央出版.

《細胞内代謝研究部門》
1)

3. Aida T, Oda S, Awaji T, Yoshida K & Miyazaki S

英文原著論文1. Mohri T, Shirakawa H, Oda S, Sato MS, Mikoshiba K &2+

2+

Miyazaki S (2001) Analysis of Mn /Ca2+

release during Ca

influx andoscillations in mouse eggs injectedwith sperm extract. Cell Calcium 29:311-325.

(2001) Expression of a green fluorescent protein variant
in mouse oocytes by injection of RNA with an added
long poly(A) tail. Mol Hum Reprod 7:1039-1046.
4. Awaji T, Hirasawa A, Shirakawa H, Tsujimoto G &2. Ogonuki N, Sankai T, Yagami K, Shikano T, Oda S,

Miyazaki S (2001) Novel GFP-based ratiometric indica-

Miyazaki S & Ogura A (2001) Activity of a sperm-borne

tors for monitoring pH in defined intracellular

oocyte-activating factor in spermatozoa and spermato-

microdomains. Biol Biophys Res Com 289:457-462.

genic

74

cells

from

cynomolgus

monkeysandits

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2. Kondo S, Kawaguchi Y (2001) Slow synchronizedbursts of inhibitory postsynaptic currents (0.1-0.3 Hz) by

その他

的・組織化学的解析。 吉岡書店「新パッチクラン
プ実験技術法」（岡田泰伸編）:118-131.

《心理生理学研究部門》
1)

英文原著論文

Age-related changes in energy production in fresh

1. Waki A, Yano R, Yoshimoto M, Sadato N, Yonekura Y

senescence- accelerated mouse brain slices as revealed& Fujibayashi Y (2001) Dynamic changes in glucose

by positron autoradiography. Dement Geriatr Cogn

metabolism accompanying the expression of the neural

Disord 12:78-84.

phenotype after differentiation in PC12 cells. Brain Res
894:88-94.
2. Yoshimoto M, Waki A, Yonekura Y, Sadato N, Murata
T, Omata N, Takahashi N, Welch MJ & Fujibayashi Y

4. Iidaka T, Sadato N, Yamada H, Murata T, Omori M &Yonekura Y (2001) An fMRI study of the functional
neuroanatomy of picture encoding in younger and older
adults. Brain Res Cogn Brain Res 11:1-11.

(2001) Characterization of acetate metabolism in tumor

5. Imaizumi S, Hosoi H, Sakaguchi T, Watanabe Y, Sadato

cells in relation to cell proliferation: Acetate metabolism

N, Nakamura S, Waki A & Yonekura Y (2001)

in tumor cells. Nucl Med Biol 28:117-122.

Ultrasound activates the auditory cortex of profoundly

3. Omata N, Murata T, Fujibayashi Y, Waki A, Sadato N,
Yoshimoto M, Wada Y & Yonekura Y (2001)

deaf subjects. Neuroreport 12:583-586.
6. Takahashi N, Fujibayashi Y, Yonekura Y, Welch MJ,

81

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

Waki A, Tsuchida T, Sadato N, Sugimoto K, Nakano A,

2)

Lee JD & Itoh H (2001) Copper-62ATSM as a hypoxic

1. 本田

その他
学，花川

隆 (2001)ì 脳のイメージ機能：（乾tissue tracer in myocardial ischemia. Ann Nucl Med

敏郎，安西祐一郎

15:293-296.

巻 ì．pp.127-171，岩波書店編）

認知科学の新展開 第４7. Hanakawa T, Ikeda A, Sadato N, Okada T, Fukuyama H,

2. 定藤規弘（2001）脳の可塑性と発達-非侵襲的脳機能

Nagamine T, Honda M, Sawamoto N, Yazawa S,

画像法によるアプローチ：（乾 敏郎，安西祐一郎

Kunieda T, Ohara S, Taki W, Hashimoto N, Yonekura Y,編） 認知科学の新展開 第１巻．pp.133-144，岩波

Konishi J & Shibasaki H (2001) Functional mapping of書店

human medial frontal motor areas. The combined use of

3. Oohashi T, Nishina E, Honda M (2001) Multidiscipli-functional magnetic resonance imaging and corticalnary study on the hypersonic effect. In: Inter-areal

stimulation. Exp Brain Res 38:403-409.

coupling of human brain function (Shibasaki H et al.,

8. Weeks RA, Honda M, Catalan MJ & Hallett M (2001)

Ed.) Amsterdam: Elsevier Science, pp.27-42.

Comparison of auditory, somatosensory, and visually

4. Sadato N, Yonekura Y (2001) The cortico-cortical

instructed and internally generated finger movements: acircuitry of the cross-modal plasticity in the blind. In:

PET study. Neuroimage 14:219-230.

Inter-areal coupling of human brain function (Shibasaki

9. Kawai N, Honda M, Nakamura S, Samatra P, Sukardika
K, Nakatani Y, Shimojo N & Oohashi T (2001)
Catecholamines and opioid peptides increase in plasmain humans during possession trances. Neuroreport
12:3419-3423.

H et al., Ed.) Amsterdam: Elsevier Science, pp.159-164.
5. 本田

学 (2001) functional MRI データの探索型解析

法：脳の科学 23: 727-734.
6. 本田

学 (2001) 脳機能イメージングでみるパーキンソン病の運動と思考：脳の科学 23: 1093-1098.

《高次脳機能研究プロジェクト》
1)

saccade initiation by brainstem cholinergic system.

英文原著論文1. Endo T, Isa T (2001) Functionally different AMPA-type

Brain Development 23 S24-S27.

glutamate receptors in morphologically identified neurons

3. Isa T, Saito Y (2001) The direct visuo-motor pathway inin superficial layer of rat superior colliculus. Neurosciencemammalian superior colliculus; novel perspective on the108: 129-141.

interlaminar connection. Neuroscience Research 41:

2. Kobayashi Y, Saito Y, Isa T (2001) Facilitation of107-113.

《感覚・運動機能研究プロジェクト》
1)

363.

英文原著論文1. Nihashi T, Kakigi R, Kawakami O, Hoshiyama M, Itomi

3. Gunji A, Hoshiyama M & Kakigi R (2001) Auditory

K, Nakanishi H, Kajita Y, Inao S & Yoshida J s(2001)

response following vocalization: A magnetoencephalo-

Representationgraphic study. Clin Neurophysiol 112:514-520.

of

the

ear

in

human

primary

somatosensory cortex. Neuroimage 13:295-304.

4. Yabe H, Winkler I, Czigler I, Koyama S, Kakigi R,

2. Watanabe S, Kakigi R & Puce A (2001) Occipitotemporal

Sutoh T, Hiruma T & Kaneko S (2001) Organizing

activity elicited by viewing eye movements: asound sequences in the human brain: the interplay ofmagnetoencephalographic study. Neuroimage 13:351-

auditory streaming and temporal integration. Brain Res

82

研究発表／発表論文

897:222-227.

Conduction velocity of the spinothalamic tract inhumans as assessed by CO2 laser stimulation of C-fibers.

5. Tran TD, Lam K, Hoshiyama M & Kakigi R (2001) A

Neurosci Lett 311:181-184.

new method for measuring conduction velocities of Aβ-,Aσ- and C-fibers in humans following electrical and

16. Wang L, Barber C, Kakigi R, Kaneoke Y, Okusa T &CO2 laser stimulation. Neurosci Lett 301:187-190.

Yaqin W (2001) A first comparison of the multifocal

6. Sekiguchi T, Koyama S & Kakigi R (2001) The effect ofvisual evoked magnetic field and visual evoked potential

stimulus repetition on cortical magnetic responses
evoked

by

words

and

nonwords.

Neuroimage

14:118-128.

Neurosci Lett 315:13-16.
2)

その他

1. Kawakami O, Kaneoke Y & Kakigi R (2001) Perception

7. Hoshiyama M, Gunji A & Kakigi R (2001) Hearing theof apparent motion is related to the magnetic responsesound of silence: a magnetoencephalographic study.

from the human extrastriate cortex. "Proceedings of The

NeuroReport 12:1097-1102.

12th International Conference on Biomagnetism", (Eds.

8. Hoshiyama M & Kakigi R (2001) Two evoked

Nenonen J, Ilmoniemi RJ & Katila T), Helsinki

responses with different recovery functions in the

University of Technology, Espoo, Finland, pp. 161-164.

primary

somatosensory

cortexinhumans.

Clin

Neurophysiol 112: 1334-1342.
9. Hoshiyama M & Kakigi R (2001) Effects of attention on

2. Lam K, Kaneoke Y, Gunji A, Yamasaki H, Matsumoto
E, Naito T & Kakigi R (2001) Magnetic response of thehuman visual motion area to coherent and incoherent

pattern-reversal visual evoked potentials: Foveal fieldmotion.

stimulation versus peripheral field stimulation. Brain

Conference on Biomagnetism", (Eds. Nenonen J,

Topogr 13: 293-298.

Ilmoniemi RJ & Katila T), Helsinki University of

10. Wang L, Kakigi R & Hoshiyama M (2001) Neuralactivities during Wisconsin card sorting test - MEG
study. Brain Res Cogn Brain Res 12:19-31.

"Proceedings

of

The

12th

International

Technology, Espoo, Finland, pp.165-168.
3. Watanabe S, Kakigi R & Puce A (2001) Cortical regions
responding to eye movement. "Proceedings of The 12th

11. Yabe H, Koyama S, Kakigi R, Gunji A, Tervaniemi M,

International Conference on Biomagnetism", (Eds.

Sato Y & Kaneko S (2001) Automatic discriminative

Nenonen J, Ilmoniemi RJ & Katila T), Helsinki

sensitivity inside temporal window of sensory memory

University of Technology, Espoo, Finland, pp. 212-215.

as a function of time. Brain Res Cogn Brain Res

4. Kakigi R, Yamasaki S, Watanabe S & Hoshiyama M

12:39-48.

(2001) Stimulus methods for recording pain-related SEF.

12. Lam K, Kakigi R, Mukai T & Yamasaki H (2001)"Proceedings of The 12th International Conference on

Attention and visual interference affect somatosensory

Biomagnetism", (Eds. Nenonen J, Ilmoniemi RJ &perception: a magnetoencephalographic study. Neuro-

Katila T), Helsinki University of Technology, Espoo,science 104:689-703.

Finland, pp. 232-235.

13. Hoshiyama M & Kakigi R (2001) Correspondence

5. Nihashi T, Kakigi R, Kawakami O, Hoshiyama M, Itomi

between short-latency somatosensory evoked brain

K, Nakanishi H, Kajita Y, Inao S & Yoshida J (2001)

potentials and cortical magnetic fields following medianSomatosensory

nerve stimulation. Brain Res 908:140-148.

stimulation of the ear in humans. "Proceedings of The

evokedmagnetic

fieldsfollowing

14. Itomi K, Kakigi R, Hoshiyama M & Watanabe K (2001)

12th International Conference on Biomagnetism", (Eds.

A unique area of the homunculus: the topography of the

Nenonen J, Ilmoniemi RJ & Katila T), Helsinki

primary somatosensory cortex in humans following

University of Technology, Espoo, Finland, pp. 251-254.

posterior scalp and shoulder stimulation. Brain Topogr

6. Gunji A, Hoshiyama M & Kakigi R (2001) Vocalization

14:15-23.
15. Qui Y, Inui K, Wang X, Tran TD & Kakigi, R (2001)

related cortical fields following a simple vowel vocalization.
"Proceedings of The 12th International Conference on

83

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

Biomagnetism", (Eds. Nenonen J, Ilmoniemi RJ & Katila

9. 渡邊昌子，柿木隆介 (2001)「目の動き」認知に関す

T), Helsinki University of Technology, Espoo, Finland, pp.
375-378.
7. 山崎

るヒト脳部位局在. 臨床脳波 43:364-368
10. 渡邊昌子，柿木隆介 (2001)「目の動き」認知に関与

浩，渡邊昌子，柿木隆介 (2001) 痛覚認知に対する注意効果. 臨床脳波 43:23-28

するヒト後頭側頭葉の活動. Brain Medical 13: 41-46
11. 渡邊昌子，柿木隆介 (2001) 脳磁図(MEG)による脳8. 柿木隆介 (2001) 高次脳機能の生理学

機能計測. 日磁医誌 21:287-297

脳波と脳磁図を用いた研究. 脳と精神の医学 12:31-34《形態情報解析室》
1)

2)

英文原著論文1. Furuya S, Hiroe T, Ogiso N, Ozaki T, Hori S (2001)

1. 有井達夫 (2001) 電子回折における臨界電圧効果．

Localization of endothelin A and B receptors during thepostnatal development of rat cerebellum. Cell & Tissue

その他

名古屋大学

電子光学研究の歩み 17, 15-18.

2. 片桐展子，重松康秀，有井達夫，片桐康雄 （2001）

Res 305:307-324.

腹足類の外套組織にみられる筋繊維の超高圧電顕観察とその立体再構築．

電子顕微鏡 36, Suppl. 1,236.

《生体情報処理室》
1)

from wasp venom. Neurosci Res 41:365-371.

英文原著論文

1. Yokota H, Tsubokawa H, Miyawaki T, Konno K,

2)

その他

Nakayama H, Masuzawa T, Kawai N (2001) Modulation

1. Tsubokawa H (2001) Control of Na+ spike backpropagationof synaptic transmission in hippocampal CA1 neurons

by Intracellular Signaling in the Pyramidal Neuron

by a novel neurotoxin (beta-pompilidotoxin) derived

Dendrites. Mol Neurobiol 22: 129-141.

《戦略的方法論研究領域》
1)

英文原著論文4. Danev R, Nagayama K (2001) Complex Observation in

1. Danov K, Danev R, Nagayama K (2001) ElectricElectron Microscopy. II. Direct Visualization of Phases

charging of thin films measured using the contrast

and Amplitudes of Exit Wave Functions. J Phys Soc Jpntransfer function. Ultramicroscopy 87: 45-54.

70: 696-702.

2. Tanooka D, Adachi E, Nagayama K (2001) Color-imaging

5. Murata K, Odahara N, Kuniyasu A, Sato Y, Nakayama

ellipsometer: High-Speed characterization of in-plane

H, Nagayama K (2001) Asymmetric arrangement of

distribution of film thickness at nano-scale. Jpn J Appl

auxiliary subunits of skeletal muscle voltage-gated

Phys 40: 877-880.

L-type Ca2+ channel. Biochim Biophys Res Commun

3. Hirota T, Kagiwada S, Kasahara T, Okano T, Murata M,

84282: 284-291.

Fukada Y (2001) Effect of brefeldin A on melatonin

6. Danev R, Nagayama K (2001) Transmission Electron

secretion of chick pineal cells. J Biochem 129: 51-59.

Microsocpy with Zernike Phase Plate. Ultramicroscopy

研究発表／発表論文

88: 243-252.
2)

3. 永山國昭 (2001) タンパク質フォールディングの物
理. 生物物理 41: 196-200.

その他

1. P. Kralchevsky, K. Nagayama (2001) Particles at Fluid

4. 永山國昭 (2001) 新ミレニアムのメッセージ. 自Interfaces and Membranes － Attachment of Colloid

然・科学・人間. 蛋白質・核酸・酵素 46: 1392-1396.

Particles and Proteins to Interfaces and Formation of

5. 永山國昭 (2001) NMR から電子顕微鏡へ－フーリエ

Two-Dimensional Arrays. Stud. Interface Sci. Vol. 10,
Elsevier, Amsterdam, 1-645.

変換に導かれて. 分光研究 50: 219-225.
6. 加納ふみ，村田昌之（2001）細胞内イベントを操作

2. 永山國昭 (2001) ノーベル賞と分光学 I. 高分解能

するセミインタクト細胞系－新しいナノテクノロ

NMR－エルンストによる高次元への飛躍. 分光研

ジ ー の 基 盤 デ バ イ ス と し て － . 生 体 の 科 学 52:

究 50: 28-38.

340-346.

《時系列生命現象研究領域》
1)

2)

英文原著論文1. Ohtsuka Y, Obinata T & Okamura Y (2001) Induction

その他

1. Meinertzhagen IA & Okamura Y (2001)

The ascidianof ascidian peripharal neuron by vegetal blastomeres.

larval nervous system: the chordate brain from its small

Dev Biol 239:107-117.

beginnings. Trends in Neurosci 24: 401-410《生命環境研究領域》
1)

Bakker EP, Sato Y, Goshima S & Uozumi N (2001)

英文原著論文1. Inoue R, Okada T, Onoue H, Hara Y, Shimizu S, Naitoh S,

Evidence in support of a four transmembrane-pore-

Ito Y & Mori Y (2001) The transient receptor potential

transmembrane topology model for the Arabidopsis

protein homologue TRP6 is the essential component of

thaliana Na+/K+ translocating AtHKT1 protein, avascular α1-adrenoceptor activated Ca2+-permeable cation

member of the superfamily of K+ transporters. Proc Natlchannel. Circ Res 88:325-332.

Acad Sci USA 98:6488-6493.

2. Minami K, Raymond C, Martin-Moutot N, Ohtake A,

5. Hatakeyama S, Wakamori M, Ino M, Miyamoto N,

Van Renterghem C, Takahashi M, Seagar MJ, Mori Y &Takahashi E, Yoshinaga T, Sawada K, Imoto K, Tanaka

Sato K (2001) Role of Thr11 in the binding of ωI, Yoshizawa T, Nishizawa Y, Mori Y, Niidome T &-conotoxin MVIIC to N-type Ca

2+channels. FEBS Lett

491:127-130.
3. Ino M, Yoshinaga T, Wakamori M, Miyamoto N,

mice lacking the α1B subunit of N-type Ca2+ channels.
Neuroreport 12:2423-2427.

Takahashi E, Sonoda J, Kagaya T, Oki T, Nagasu T,

6. Kinoshita M, Nukada T, Asano T, Mori Y, Akaike A,

Nishizawa Y, Tanaka I, Imoto K, Aizawa S, Koch S,

Satoh M & Kaneko S (2001) Binding of Gαo

Schwartz A, Niidome T, Sawada K & Mori Y (2001)

N-terminus is responsible for the voltage-resisitant

Functional disorders of the sympathetic nervous system

inhibition of α1B (P/Q-type, Cav 2.1) Ca2+ channels. J

in mice lacking the α1B subunit (Cav 2.2) of N-type

Biol Chem 276:28731-28738.

calcium channel. Proc Natl Acad Sci USA 98:53234.

Shoji S (2001) Differential nociceptive responses in

7. Kang MG, Chen CC, Felix R, Letts VA, Frankel WN,

5328.

Mori Y & Campbell KP (2001) Biochemical andKato Y, Sakaguchi M, Mori Y, Saito K, Nakamura T,

biophysical evidence for γ2 subunit association with85

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

neuronal voltage-activated Ca2+ channels. J Biol Chem2)

276:32917-32924.

1. 森

8. Kanki H, Kinoshita M, Akaike A, Satoh M, Mori Y &KanekoS(2001)

Activationofinisitol

1,4,5-

trisphosphate receptor is essential for the opening ofmouse TRP5 channels. Mol Pharmacol 60:989-998.
9. Sandoz G, Bichet D, Mori Y, Felix R & De Waard M

その他
泰生，
原

雄二，
石井正和，
井上隆司 (2001) "TRPチ ャ ネ ル ： 受 容 体 活 性 化 さ れ る Ca2+ 流 入 機 構 "Clinical Neuroscience 19, pp.116-117，中外医学社
2. 森

泰生，井本敬二，井上隆司 (2001) "カルシウムチャネルの構造と機能" Clinical Calcium 11, pp.9-16,
医薬ジャーナル社(2001) Distinct properties and differential β s u bunit

3. Mori Y, Inoue R, Ishii M, Hara Y & Imoto K (2001)

regulation of two C-terminal isoforms of the P/Q-type

Dissecting receptor-mediated Ca2+ influx pathways:

Ca2+ channel α1A subunit. Eur J Neurosci 14:987-997.

TRP channels and their native counterparts. Jpn J

10. Iwasaki H, Mori Y, Hara Y, Uchida K, Hong Zhou &Pharmacol 87: 245-252.

Mikoshiba K (2001) 2-Aminoethoxydiphenyl borate

4. 挾間章博，大佐賀敦，丸山芳夫 (2001) パッチクラン(2-APB) inhibits capacitative calcium entry independ-

プ膜容量測定法．新パッチクランプ実験技術法（岡ently of the function of IP3Rs. Receptors Channels 7:

田泰伸 編）pp.167-178，吉岡書店，京都429-439.

《動物実験センター》
1)

small and large intestine of congenital Aganglionosis

英文原著論文1. Nagahama M., Semba R., Tsuzuki M. & Ozaki T.
(2001) Distribution of peripheral nerve terminals in therats (Hirschsprungs disease rats). Pathol. International
51:145-157《計算科学研究センター》
2)

その他

Supercomputer Workshop Report. 岡崎国立共同研究高橋卓也（2002.3）フェリチン分子への多イオン透機構 pp１頁．

過過程におけるエネルギー障壁の計算．

86

研究発表／学会発表

b．学会発表〔目

次〕神経化学研究部門 ............................................................................... 88
超微小形態生理研究部門 ......................................................................... 89
細胞内代謝研究部門 ............................................................................. 89
生体膜研究部門 ................................................................................. 90
機能協関研究部門 ............................................................................... 91
神経情報研究部門 ............................................................................... 92
液性情報研究部門 ............................................................................... 94
高次神経機構研究部門 ........................................................................... 94
高次神経性調節研究部門 ......................................................................... 95
生体システム研究部門 ........................................................................... 96
高次液性調節研究部門 ........................................................................... 97
脳形態解析研究部門 ............................................................................. 98
大脳神経回路論研究部門 ......................................................................... 98
心理生理学研究部門 ............................................................................. 99
高次脳機能研究プロジェクト .................................................................... 101
感覚・運動機能研究プロジェクト ................................................................ 102
形態情報解析室 ................................................................................ 104
生体情報処理室 ................................................................................ 104
機能情報解析室 ................................................................................ 104
戦略的方法論研究領域 .......................................................................... 105
時系列生命現象研究領域 ........................................................................ 106
生命環境研究領域 .............................................................................. 106
計算科学研究センター .......................................................................... 107

87

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

学

会

発

表

《神経化学研究部門》
1. 桑名俊一, 岡田泰昌, 菅原美子, 小幡邦彦（2001.2）

側核 GABA 作動性ニューロンの電気生理学的特性

SIDS モデル動物としての GABA 合成酵素（GAD67）とモノアミンによる修飾作用の解析。第 24 回日本

遺伝子ノックアウトマウスにおける呼吸機能異常。

神経科学大会（京都）

第 7 回日本乳幼児突然死症候群（SIDS）学会（東京）10. 山本友美, 小幡邦彦, 柳川右千夫（2001.9） マウス
2. 小幡邦彦, 兼子幸一, Oliver Stork（2001.3）扁桃体機

グリシントランスポーター2 の遺伝子構造と発現調

能と GABA。第 78 回日本生理学会大会（京都）節機構。第 24 回日本神経科学大会（京都）。

3. 桑名俊一, 岡田泰昌, 菅原美子, 小幡邦彦（2001.3）

11. 海老原利枝, 小幡邦彦, 柳川右千夫（2001.9） マウ

GAD67 ノックアウトマウスの呼吸出力：in vivo 及

スヴェシクル型 GABA トランスポーター遺伝子プ

び in vitro での解析。第 78 回日本生理学会大会（京ロモーターの解析。第 24 回日本神経科学大会（京都）

都）

4. 岡田泰昌, 桑名俊一, 菅原美子, 小幡邦彦（2001.4）

12. 遠藤利朗, 伊佐正, 兼子幸一, 小幡邦彦, 柳川右呼吸調節機構の発達における GABA の役割：GAD67

千夫（2001.9） GAD67 遺伝子 GFP ノックインマウ

ノックアウト新生マウスの呼吸様式。第 41 回日本

スを用いた上丘浅層 GABA 作動性ニューロンの電呼吸器学会総会（東京）

気生理学的特性と形態的特徴の解析。第 24 回日本
神経科学大会（京都）

5. 兼子幸一, 蒔苗公利, 柳川右千夫（2001.4） 発達期
におけるヴェシクル型 GABA トランスポーターの13. 山肩葉子, 小幡邦彦（2001.9） 生体内におけるシナ

発現と機能。「脳を知る」・「脳を守る」合同シンポ

プシン I のリン酸化－MAP キナーゼによる調節。第ジウム（京都）

24 回日本神経科学大会（京都）6. 柳川右千夫（2001.6）自発運動量および情動行動に

14. 桑名俊一, 岡田泰昌, 菅原美子, 小幡邦彦（2001.9）

おけるカフェインの分子薬理学的研究。全日本コー

中枢性呼吸神経回路網の発達における GABA の役

ヒー協会科学情報委員会主催第 4 回助成研究発表会割。第 24 回日本神経科学大会（京都）（東京）
15. Kaneko K, Obata K (2001.11) Enhanced synaptic
7. 槌 本 佳 子 , Renger John, 小 幡 邦 彦 , Hensch Takaoplasticity in the thalamoamygdala pathway of adult（2001.9） マウス視覚野における GABAA 受容体クGAD65 knockout mice. 31th Annual Meeting of Society

ラスタリングの臨界期開始への寄与。第 24 回日本

for Neuroscience (San Diego, USA).

神経科学大会（京都）
16. Ebihara S, Obata K, Yanagawa Y (2001.11)

Structure,

8. 柳川右千夫, 兼子幸一, 神原叙子, 戸塚昌子, 八木

chromosomal localization, and promoter analysis of the健, 小幡邦彦（2001.9）GABA ニューロンを GFP で

mouse vesicular GABA transporter gene. 31th Annual

標識した遺伝子改変マウスの開発。第 24 回日本神

Meeting of Society for Neuroscience (San Diego, USA).

経科学大会（京都）
17. Takagi S, Obata K, Tsubokawa H (2001.11) GABAergic
9. 兼子幸一, 小幡邦彦, 柳川右千夫（2001.9）GFP ノッ

inputs contribute to activity-dependent changes in cell

クインマウスを用いた扁桃体外側核および基底外

volume in the hippocampal CA1 regions. 31th Annual

88

研究発表／学会発表

Meeting of Society for Neuroscience (San Diego, USA).

性ニューロンの移動経路。第 24 回日本分子生物学会年会（横浜）18. 中舎洋平, 田中大介, 柳川右千夫, 小幡邦彦, 村上
富士夫（2001.12）マウス胎児における GABA 作動《超微小形態生理研究部門》
1. Murakami M, Yoshimura K, Segawa A （ 2001, 2 ）学会大会（筑波）

Relationship between amylase secretion and fluid secretionin the isolated perfused parotid gland of the rat. Gordon
Research Conference on Salivary glands and Saliva

7. 古山富士弥，村上政隆，水野公美，大岩隆則，西野仁雄（2001. 10）遺伝的高温耐性適応ラットは何を遺伝しているか(Ventura, USA).

第 40 回日本生気象学会年会（大阪）．
2. 村上政隆，吉村啓一，杉谷博士（2001, 3）唾液腺における水分泌と蛋白分泌の関係．第 78 回日本生理8. 瀬尾芳輝，鷹股 亮，荻野 孝史，森田 啓之，村上 政隆（2001. 11）ラット脳脊髄液産生への血中炭酸ガ

学会大会（京都）．

ス分圧の影響：Gd-DTPA 造影 T1 強調 MRI 法によ3. Seo Y, Shinar S, Morita Y, Ikoma K, Kusaka Y,

る測定．第 40 回 NMR 討論会（京都）Murakami M, Navon G （ 2001. 7 ） Degeneration of
Neurofilament of Rat Sciatic Nerve Detected by 2H Double Quantum Filtered NMR Spectroscopy and Imaging.
6th International Conference on Magnetic ResonanceMicroscopy（Nottingham, UK）.
4. Seo Y, Morita Y, Ikoma

9. 村上政隆，Riva A (2001. 12) 唾液分泌の三次元電子顕微鏡観察.

生理学研究所研究会「三次元電子顕微鏡観察」（岡崎）
10. 大橋正人,石堂美和子,水島昇,吉森K, Kusaka Y, Murakami M,

Keinan K, Shinar H, Navon G (2001. 8) Quantificationof neurofilament degeneration of sciatic nerve using 2Hdouble quantum filtered NMR spectroscopy. ISMAR（Rhodes, Greece）．

保,永山国昭（2001.10）NAD(P)H ステロイド脱水素酵素様タンパ
ク質の細胞内局在.

第 74 回日本生化学会大会（京都）.
11. 大橋 正人（2001. 6）哺乳類変異株細胞を用いたエンドサイトーシス経路の研究. 第 54 回日本細胞生

5. Murakami M, Yoshimura K, Sugiya H, Segawa A, Riva

物学会大会ワークショップ（岐阜）.

A (2001. 8) Relationship between protein and fluid

12. 松本友治，村田和義，大河原浩，國安明彦，中山仁，

secretion in the perfused salivary gland. IUPS satellite

永山國昭（2001. 2）位相差電子顕微鏡によるリアノ

Symposium on Exocrine Secretion（Leura, Australia）．

ジン受容体の一粒子観察. 第４回岡崎機構セミナー

6. 瀬尾芳輝，荻野孝史，森田啓之，村上政隆 (2001. 9)「統合バイオサイエンス」（岡崎）．

ラット CSF 産生への pCO2 の影響：GD-DTPA 造影
T1 強調 MRI 法による測定. 第 29 回日本磁気共鳴医《細胞内代謝研究部門》
1. Mohri T, Shirakawa H, Oda S & Miyazaki S (2001.3)
2+

Ca /Mn2+

2+

dynamics during Ca

oscillations in mouse

eggs. Jpn J Physiol 51 (Suppl): S122. 第 78 回日本生理学会大会（京都）89

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

2. Aida T, Oda S, Awaji T & Miyazaki S (2001.3) A

S & Taniyama K (2001.3) Interference of propofol on

method for efficient expression of a GFP variant in

the Gi/o and Gs protein coupled receptors. Jpn J

mouse oocytes. Jpn J Physiol 51 (Suppl) : S112. 第 78

Pharmacol 85 (Suppl) : P-426．第 74 回日本薬理学会回日本生理学会大会（京都）.

年回 （横浜）．

3. Awaji T, Hirasawa A, Shirakawa H, Tsujimoto G &7. Hiyama TY, Watanabe E, Yoshida S, Noda M (2001.9)

Miyazaki S (2001.3) Novel GFP-based ratiometric

Nax is a sodium level-sensing sodium channel. Neurosci

indicators for monitoring intracellular pH. Jpn J Physiol

Res (Suppl 25) : S70， 第 24 回日本神経科学・第 44

51 (Suppl) : S114. 第 78 回日本生理学会大会（京都）.

回日本神経化学・合同大会（京都）.

4. Shirakawa S & Miyazaki S (2001.3) Dual emission

8. Ono T, Fujimura K, Yoshida S, Shibata S (2001.9)

ratiometric measurement of intracellular calcium with

Evaluation of corpus callosotomy on intractable epilepsy

visible-light excitation. Jpn J Physiol 51 (Suppl) : S109.

in rats. Neurosci Res (Suppl 25) : S174. 第 24 回日本神第 78 回日本生理学会大会（京都）.

経科学・第 44 回日本神経化学・合同大会（京都）．

5. Miyazaki, S (2001.7) Physiological characterization of

9. Hiyama TY, Watanabe E, Yoshida S & Noda M

mammalian sperm factor. Gordon Research Conf.,(2001.11) Nax channel is involved in monitoring“Fertilization and Activation of Develoment”. Program

extracellular sodium concentration. Soc for Neurosci

p. 2, (Plymouth, New Hampshire, USA).

31st Annual Meeting. Abstr Vol. E-22 (San Diego,
USA).

6. Nagase Y, Uezono Y, Kaibara M, Murasaki O, Yoshida《生体膜研究部門》
1. TakahashiN(2001.1)

Two-photon

imagingof

5. 河西春郎，岸本拓哉，劉婷婷，根本知己，高橋倫子，

glucose-induced exocytotic events in pancreatic islet of

木村良一，住吉克彦 (2001.3) カルシウム依存性開Langerhans. 4th conference on ABC protein and Ion

口放出の多様性。第 78 回日本生理学会（京都）channels (Kyoto).
6. 高橋倫子，根本知己，飯野正光，宮下保司，河西春
2. Ellis-Davies GCR, Matsukazi M, Tachikawa A,

郎 (2001.3) 2 光子励起法を用いた膵島開口放出のMiyashita Y, Iino M, Barsotti RJ, Kasai H (2001.2)

可視化解析。第 78 回日本生理学会シンポジウム（京Development of caged glutamates for two-photon都）。

functional mapping of glutamate receptors in living
hippocampal neurons.

Biophysical Society (USA).

7. 久木田文夫 (2001.3) 水ストレスで開くＫチャネル
第 78 回日本生理学会（京都）。

3. Kasai H (2001.3) The diversity of Ca dependent
exocytosis. International Group for Insulin Secretion(IGIS) symposium (Nice).

8. 高橋倫子，根本知己，河西春郎 (2001.4) 2 光子励起法を用いた膵島標本におけるインスリン開口放出の可視化解析。第 44 回日本糖尿病学会年次学術集

4. Takahashi N (2001.3) Two-photon exocytosis of insulin会（京都）。

exocytotic events in pancreatic islet of Langerhans.
International Group for Insulin Secretion (IGIS)symposium (Nice).

90

9. 高橋倫子，河西春郎 (2001.6) 2 光子励起断層画像法
を用いた膵島インスリン開口放出の可視化解析。第研究発表／学会発表

74 回日本内分泌学会（横浜）。

体細胞における樹状突起スパインの形態とグルタ
ミン酸受容体の機能的発現。第 24 回日本神経科学

10. Noriko Takahashi, Tomomi Nemoto, Haruo Kasai

大会（京都）(2001.9) Two-photon excitation imaging of insulin
exocytosis in intact pancreatic islets of Langerhans. 第37 回欧州糖尿病学会（グラスゴー）

12. 高橋倫子，河西春郎 (2001.10) 膵島標本におけるインスリン開口放出の可視化解析。第 74 回日本生化学学会シンポジウム（京都）11. 松崎政紀，Graham C.R. Ellis-Davies，根本知己，宮下保司，飯野正光，河西春郎 (2001.9) 海馬 CA1 錐《機能協関研究部門》
1. Okada Y, Sabirov RZ, Abdullaev IF, Ando-Akatsuka Y都）(2001.3) CFTR-mediated regulation of volume-sensitive
anion channels and ATP release. 第 78 回 日本生理学会大会シンポジウム「蛋白質間相互作用によるイオンチャネルの制御」（京都）

7. Nabekura T, Morishima S, Cover TL, Mori S, Kannan H,
Komune S, Okada Y (2001.3) Recovery from persistent
glial cell swelling under lactacidosis by introduction ofanion channels. 第 78 回 日本生理学会大会（京都）2. Morishima S, Peti-Peterdi J, Bell PD, Miyoshi T, Okada
Y (2001.3) Involvement of aquaporins in osmoregulationin macula densa cells studied by two-photon laser
microscopy. 第 78 回 日本生理学会大会シンポジウ
ム「腎尿細管のイオンチャネルおよび輸送担体の発現と機能調節」（京都）
3. Maeno E, Wakabayashi S, Okada Y (2001.3) Role of a
Na+/H+ exchange in disordered volume regulation
associated with apoptosis induced by physical shrinkage.
第 78 回 日本生理学会大会（京都）4. Manabe K, Morishima S, Dezaki K, Okada Y (2001.3)
Secretory volume decrease (SVD) and regulatory
volume increase (RVI) in colonic epithelial cells. 第 78回 日本生理学会大会（京都）5. Dezaki K, Maeno E, Okada Y (2001.3) Cytosolic K+,
Cl− and Ca2+ changes during early stage of cell apoptosis.
第 78 回 日本生理学会大会（京都）

8. Sabirov RZ, Dutta AK, Okada Y (2001.3) A conductive
pathway for swelling-induced ATP release: volumeactivated large-conductance Cl− channel in murine
mammary C127 cells. 第 78 回 日本生理学会大会（京都）
9. Wang J, Morishima S, Okada Y (2001.3) A volumeregulatory, Ca2+-activated, intermedate-conductance K+
channel in human epithelial cells. 第 78 回 日本生理学会大会（京都）
10. Abdullaev IF, Sabirov RZ, Ando-Akatsuka Y, Dezaki K,
Okada Y (2001.3) Effects of CFTR expression on
volume-sensitive Cl− currents in HEK293T and C127
cells. 第 78 回 日本生理学会大会（京都）
11. Hara Y, Wakamori M, Okada Y, Imoto K, Mori Y(2001.3) A novel β-NAD+-activated Ca2+-permeablechannel confers susceptibility to reactive oxygen
species-induced cell death. 第 78 回 日本生理学会大6. Mori S, Morishima S, Dezaki K, Takasaki M, Okada Y会（京都）(2001.3) Effects of lactacidosis upon cell volume andvolume-sensitive Cl− currents in neuronally differenti-

12. Okada Y, Maeno E, Ishizaki Y, Wakabayashi S (2001.

ated NG108-15 cells. 第 78 回 日本生理学会大会（京5) Disordered cell volume regulation associated with91

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

apoptosis. Cell Struct. Funct. 第 54 回 日本細胞生物

19. Okada Y, Maeno E, Tsubata T, Ishizaki Y (2001.8)

学会大会シンポジウム「アポトーシス誘導と阻害のInduction mechanism of apoptotic volume decrease

分子細胞生物学的新展開」（岐阜）(AVD) is independent of mitochondrial events. The 34th
International

13. Maeno E, Tsubata T, Ishizaki Y, Okada Y (2001.5)

CongressofPhysiological

Sciences(Christchurch, New Zealand).

Apoptotic volume decrease (AVD) process independentof apoptotic mitochondrial events. 第 54 回 日本細胞

20. Sabirov R, Dutta A, Okada Y (2001.8) Volume-activated mechano-sensitive ATP-conductive pathway

生物学会大会（岐阜）

in murine C127 cells. The 34th International Congress
14. 岡田泰伸 (2001.6) 細胞の浸透圧の応答と容積調節

of Physiological Sciences (Christchurch, New Zealand).

機構：その生理と病態。第 23 回 日本麻酔・薬理学
21. Morishima S, Kida H, Konno T, Ueda S, Okada Y会学術大会・特別講演（東京）(2001.8) Water channel as a requisite to cell volume
15. Okada Y, Sabirov RZ, Dezaki K, Hazama A, Fan H-T,
Abdullaev I, Shimizu T, Dutta AK, Hayashi S, AndoAkatsuka Y, Tsumura T, Maeno E (2001.8) The

regulation in a human epithelial cell line. The 34th
International

CongressofPhysiological

Sciences(Christchurch, New Zealand).

pathway and roles of ATP release from epithelial cells.
IUPS 2001 Satellite Symposium: Electrolyte Transport
across Exocrine Epithelia (Blue Mountains, Australia).

22. Okada Y (2001.9) Pathway and roles of ATP releasefrom CFTR-expressing and lacking cells. International
Meeting. CFTR Pathophysiology of Chloride Channels

16. Sabirov RZ, Dutta AK, Okada Y (2001.8) Swelling-

and Channel Regulators (Leuven, Belgium).

induced maxi-anion channel in murine C127 cells:
ATP-block and ATP-permeation. IUPS 2001 Satellite

23. Okada Y (2001.9) Receptor-mediated control of anion

Symposium: Electrolyte Transport across Exocrine

channels involved in cell volume regulation. Interna-

Epithelia (Blue Mountains, Australia).

tional Symposium. Molecular Physiology of Chloride
Channels:

17. Okada Y, Maeno E, Wakabayashi S, Ishizaki Y (2001.8)

From

MoleculetoDisease(Leuven,Belgium).

Disordered cell volume regulation in apoptotic cells.
IUPS Satellite Symposium: Molecular Mechanisms in
Cell Volume Regulation (Queenstown, New Zealand).

24. Okada Y (2001.10) Rescue from apoptosis by blockersofvolume-regulatoryion

channels.

International

Symposium on Cell Signaling (Hong Kong, China).
18. Morishima S, Kida H, Konno T, Ueda S, Okada Y(2001.8) Role of water channel in cell volume changes

25. 赤塚結子, Abdullaev IF, Sabirov RZ (2001.10) 容積感

and regulation under hypotonic stress. IUPS Satellite

受性 Cl−チャネルとそれを制御する CFTR 蛋白質のSymposium: Molecular Mechanisms in Cell Volume

相関機構。第 48 回中部日本生理学会（名古屋）

Regulation (Queenstown, New Zealand).

《神経情報研究部門》

1. 鹿川哲史，池中一裕 (2001.5) オリゴデンドロサイ

2. Tsujinoue H, Nakatani T, Yoshiji H, Akahane T, Fukui

ト発生メカニズムの解析。第 54 回日本細胞生物学

H, Ikenaka K, Kuriyama S (2001.7) Improvement of会（岐阜）retrovirus-mediated gene transfer into tumor cell. 第 792

研究発表／学会発表回日本遺伝子治療学会（東京）

方法の確立。第 44 回日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合同年会（京都）

3. 池中一裕 (2001.8) アルツハイマー/パーキンソン病
第 38 回日本臨床分子医学会学術総会（札幌）12. 石橋智子，池中一裕，井上芳郎，目加田英輔，馬場広子 (2001.9) 中枢神経系 Axo-paradonal junciton 形

4. Hasegawa A, Iwasaki Y, Yamada M, Ogawa M, Ikenaka
K (2001.8) Cystatin C induces astrocyte differentiation
by inhibition of cystein proteases. Joint Meeting 18th
Biennial Meeting of the ISN and 32nd Annual Meetingof the ASN (Buenos Aires, Argentina)．

成における CD9 の新たな役割。第 44 回日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合同年会（京都）13. 中平健祐，柴崎貢志，James S. Trimmer，Kenneth J.
Rhodes，池中一裕，渡辺修一 (2001.9) Kv4.2-EGFP
融合蛋白質によるチャネル分子局在制御の可視化。

5. Ishibashi T, Ikenaka K, Hirahara Y, Honke K, Dupree
PE, Baba, H. (2001.8) Myelin sulfatide is essential for

第 44 回日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合
同年会（京都）clustering of ion channels near the Node of Ranvier.
Joint Meeting 18th Biennial Meeting of the ISN and 32nd

14. 柴崎貢志，中平健祐，柴田理一，Andreas Jeromin，Annual Meeting of the ASN (Buenos Aires, Argentina)．

James Trimmer，Kenneth Rhodes，渡辺修一，池中一
裕 (2001.9) 発達小脳顆粒細胞における細胞内結合

6. 池中一裕 (2001.9) 遺伝子治療。第 2 回日本分子脳神経外科学会（名古屋）
7. Baba H, Ishibashi T, Ikenaka K (2001.9) Molecularcomponents of myelin that restrict channel localization

蛋白質による Kv4.2 の局在制御。第 44 回日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合同年会（京都）15. Kazuhiro Ikenaka, (2001.10) Regulation of Glial Cell
Development，日韓合同セミナー (Sogipo, Korea)

to the nodal region. 第 44 回日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合同年会（京都）16. 池田武史，藤本一朗，石井章寛，中北慎一，長谷純
宏，池中一裕 (2001.10) 系統的 Adult マウス脳内中8. 佐々木学，中平健祐，河野洋三，清水惠司，吉峰俊
樹，池中一裕 (2001.9) グリオーマに特異的に強く性 N-結合型糖蛋白糖鎖の HPLC2 次元マップ上の主要糖鎖構造決定。第 74 回日本生化学会大会（京都）

発 現 し て い た melanoma-associated antigen genefamily にホモロジーのある新規遺伝子 MAGE-E1 の

17. 中北慎一，長束俊治，Krishna K. Menon，池中一裕，クローニング。第 2 回日本分子脳神経外科学会（名長谷純宏 (2001.10) マウス“脳型”ガラクトース転

古屋）

移酵素の基質性特異性。第 74 回日本生化学会大会（京都）

9. 和田圭樹，清水健史，鹿川哲史，高田慎治，室山優子，池中一裕 (2001.9) 脊髄背側から放出されるオ

18. 佐々木学，池中一裕，河野洋三，中平健祐，丸野元

リゴデンドロサイト分化抑制因子の解析。第 44 回

彦，泉本修一，鈴木強，吉峰俊樹 (2001.12) グリオー

日本神経化学・第 24 回日本神経科学学会合同年会

マに特異的に発現している新規遺伝子 MAGE-E1 の（京都）

遺伝子構造と蛋白質発現。第 6 回グリア研究会（大阪）10. 清水健史，和田圭樹，鹿川哲史，高田慎治，室山優子，池中一裕 (2001.9) Wnt シグナリングによるオリ

19. 中平英子，鹿川哲史，Martyn M. Goulding，池中一

ゴデンドロサイト分化抑制。第 44 回日本神経化学・

裕(2001.12) 大脳皮質オリゴデンドロサイトの発生

第 24 回日本神経科学学会合同年会（京都）起源。第 6 回グリア研究会（大阪）

11. 中平英子，鹿川哲史，Martyn M. Goulding，池中一

20. 長谷川明子，岩崎靖乃，池中一裕 (2001.12) シスタ

裕(2001.9) 大脳発生過程を解析する細胞移動追跡

チン C のプロテアーゼインヒビター活性による細93

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

胞分化制御。第 6 回グリア研究会（大阪）21. 藤本一朗，池田武史，石井章寛，山田元，長谷純宏，
中北慎一，池中一裕 (2001.12) 脳内 N 結合型糖鎖の網羅的解析。第 24 回日本分子生物学会年会（横浜）22. 池中一裕（2002.3）グリア細胞分化制御の分子基盤。
第 75 回日本薬理学会年会（熊本）《液性情報研究部門》

1. Mori M, Konno T, Morii T, Nagayama K, Imoto K(2001.2) Interaction between calmodulin and voltagedependent sodium channel. Biophysical Society 45th
Annual Meeting (Boston, USA).

化。第 78 回日本生理学会大会（京都）6. 松下かおり，若森実，織田銑一，森泰生，井本敬二（2001.9）P/Q 型カルシウムウチャネル変異マ

2. Nakai J, Ohkura M, Imoto K (2001.2) A novel highsignal-to-noise Ca2+ probe composed of a single green
fluorescent protein. Biophysical Society 45th Annual
Meeting (Boston, USA).

ウスにおける小脳シナプスの性質の変化。第 24 回
日本神経科学・第 44 回日本神経化学合同大会（京都）
7. Matsushita K, Wakamori M, Mori Y, Imoto K (2001.

3. Protasi F, Nakai J, Beam KG, Takekura H, FranziniArmstrong C, Allen PD (2001.2) Two independent
regions of RYR1 (1837-2154 and 2659-3720) restore
skeletal type E-C coupling and DHPR junctional tetrads.
Biophysical Society 45th Annual Meeting (Boston,
USA).
4. 井本

Rolling Nagoya における P 型 Ca2+チャネル活性の変11 ） Paradoxical enhancement of cerebellar synaptictransmission in rolling calcium channel mutant mice.
The 31st Annual Meeting, Society for Neuroscience(San Diego, USA).
8. Huda K, Imoto K (2001. 11）Defective feedforward
inhibition of thalamocortical integration in tottering

敬二（2001.3）イオンチャネルと神経回路。

epileptic mice. The 31st Annual Meeting, Society for
Neuroscience (San Diego, USA).

第 78 回日本生理学会大会（京都）5. 松下かおり，若森 実，森 泰生，井本敬二（2001.3）《高次神経機構研究部門》

1. Yagi T (2001.7) Somatic mutations of synaptic cadherins(CNR family) in the brain. GRC on Neural Plasticity(Newport).
2. Yagi T (2001.8) Somatic mutations of synaptic
cadherins(CNR family) in the brain. Joint Meeting of theInternational Society for Neurochemistry and American
Society for the Neurochemistry (Buenos Aires).
3. 八木

94

健 (2001.3) 遺伝子改変動物研究の概要と展開。第 78 回日本生理学会シンポジウム（京都）4. 先崎浩次 (2001.3) 大脳皮質層構造形成機構における CNR ファミリーの分子機能解析。第 78 回日本生理学会シンポジウム（京都）5. 八木

健 (2001.9) CNR ファミリーとその脳の機能進化における意味。第 24 回日本神経科学・第 44 回
日本神経化学合同大会 (京都)

研究発表／学会発表

6. 田仲祐介, 八木健 (2001.9) 嗅覚刺激によって誘発of Cadherin-Related Neuronal Receptor(CNR) Family.

されるマウス嗅球の低周波活動。第 24 回日本神経研究領域「脳を知る」シンポジウム“脳神経科学の科学・第 44 回日本神経化学合同大会 (京都)

最先端 2001”（東京）

7. 濱田

俊，八木

健 (2001.9) シナプスに存在する

10. 平山晃斉，八木健 (2001.11) シナプスに局在する多様化カドヘリン分子群： CNR ファミリー。第 24

CNR ファミリー遺伝子の転写産物における体細胞

回日本神経科学・第 44 回日本神経化学合同大会 (京突然変異。研究領域「脳を知る」シンポジウム“脳都)

神経科学の最先端 2001”（東京）

8. 八 木健 (2001.11) 脳神経系で発現する CNR /11. 八木健 (2001.11) シナプスに存在するカドヘリ

protocadherin ファミリーの解析。研究領域「脳を知ン分子群： CNR ファミリー。第 74 回日本生化学大る」シンポジウム“脳神経科学の最先端 2001”（東

会（京都）

京）
12. 八木9. 武藤哲司，八木健 (2001.11) Cell-Adhesion Activity

健 (2001.12) 動物行動とゲノム 第 24 回日本

分子生物学会（横浜）《高次神経性調節研究部門》

1. Komatsu H, Kinoshita M（2001.7）Neural representation

4. 三上章允, Angelika PS, Farajallah A, Suryobroto B, 花of surface luminance and brightness in the macaque

澤明俊, 小松英彦, 鯉田孝和, 竹中修, 後藤俊二, 大

primary visual cortex (V1). 第 1 回アジア視覚カンフ

西暁士, 小池智, 山森哲雄, 松村秀一, 加藤啓一郎,

ァレンス (湘南)近藤彩（2001.9）2 色性色覚マカクザルは存在するか？（3）混同色図形の弁別課題による判定. 第 24

2. 大西暁士, 小池智, 井田美樹, 今井啓雄, 七田芳則,

回日本神経科学学会 (京都)

竹中修, 花澤明俊, 小松英彦, 三上章允, 後藤俊二,
北 原 健 二 , Farajallah A, Suryobroto B, 山 森 哲 雄

5. 小川正, 小松英彦（2001.9）多次元視覚探索課題を（2001.9）2 色性色覚マカクザルは存在するか？（1）

遂行中のサル V4 野のニューロン活動。第 24 回日本

分子遺伝学的手法による同定。第 24 回日本神経科

神経科学学会 (京都)学学会 (京都)
6. 谷利樹, 横井功, 伊藤南, 田中繁, 小松英彦（2001.9）
3. 花澤明俊, 三上章允, Angelika PS, 竹中修, 後藤俊二,
大西暁士, 小池智, 山森哲雄, 加藤啓一郎, 近藤彩，

ネコの初期視覚野における一様な面に対する反応。
第 24 回日本神経科学学会 (京都)Suryobroto B, Farajallah A, 小松英彦（2001.9）2 色性
色覚マカクザルは存在するか？（2）ERG による網膜の赤／緑感度比測定。第 24 回日本神経科学学会(京都)7. Komatsu H, Kinoshita M（2001.9）. Neural representationof surface luminance and brightness in the macaqueprimary visual cortex.

日仏認知神経科学シンポジウ

ム (和光)

95

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）《生体システム研究部門》
1. Mori S (2001.3) Fastigial control of multiple bodysegments for the integration of posture and locomotion.
COE International Symposium on Higher Nervous
Control of Posture and Locomotion. (Okazaki)
2. Nakajima K, Mori F, Okumura T, Tachibana A,
Jankowska E, Mori S (2001.3) Locomotor driving
signals to lumbosacral neurons: role of CLR-activatedreticulospinal cells. COE International Symposium on
Higher Nervous Control of Posture and Locomotion.
(Okazaki)

浩 ， 高 須 千 慈 子 ， Elzbieta Jankowska ， 森

茂美（2001.3）ネコ小脳歩行誘発野刺激により両側性に誘発される脊髄下行性信号。第 78 回日本生理学会大
会（京都）
9. 森

大志，橘

哲，森

篤導，中陦克己，高須千慈子，奥村茂美（2001.3）トレッドミル上におけるニホンサルの直立二足歩行運動とその高次制御機序．
第 78 回日本生理学会大会（京都）10. 奥村哲，Arpad Dobolyi，森

大志，森

茂美

（2001.3）ラット腰髄の AchE 陽性神経細胞とセロト

3. Mori F, Nakajima K, Tachibana A, Takasu C, Tsujimoto
T, Tsukada H, Mori S (2001.3) Cerebral glucose
metabolism during the bipedal locomotion of theJapanese monkey, M. fuscata: a PET study. COE
International Symposium on Higher Nervous Control of
Posture and Locomotion. (Okazaki)

ニン神経支配様式の生後発達。第 78 回日本生理学会大会（京都）
11. 橘

篤導，森

大志，高須千慈子，中陦克己，森 茂

美（2001.3）若齢ニホンサルの成長・発達に伴う起立姿勢，直立二足歩行運動獲得・学習過程．第 78回日本生理学会大会（京都）4. Okumura T, Kekesi K, Palhalmi J, Nakajima K, Mori F,
Imamura K, Mori S (2001.3) Microperfusion into the rat
striatum: rotation movements and brain c-fos expression

12. 森茂美（2001.9）運動学習によって獲得したトレッドミル上におけるニホンサルの直立二足歩行運動．
第 24 回日本神経科学大会（京都）induced by carbachol. COE International Symposium on
Higher Nervous Control of Posture and Locomotion.

13. 中陦克己，森大志，奥村浩，高須千慈子，森(Okazaki)

哲，橘篤導，森 将茂美（2001.3）ネコ小脳歩行誘発野の微小破壊と歩行運動時における運動分節
5. Tachibana A, Mori F, Nakajima K, Takasu C, Mori M,の協調障害．第 24 回日本神経科学大会（京都）Mori S (2001.3) Longitudinal study of the acquisition ofoperant-trained upright posture and bipedal locomotion

14. 森

大志，橘

篤導，中陦克巳，高須千慈子，逵本

by M. fuscata. COE International Symposium on Higher

徹，塚田秀夫，森茂美（2001.9）歩行運動によりNervous Control of Posture and Locomotion. (Okazaki)

賦活される脳領域：サル直立二足歩行モデルを用いた糖代謝 PET による研究。第 24 回日本神経科学大6. Dobolyi A, Okumura T, Mori F, Matsuyama K, Mori S会（京都）(2001.3) Acetylcholinesterase-positive neurons in the
lumbar spinal cord of the developing and adult rat. COE

15. 奥村哲，Julita Czarkowska-Bauch，中陦克巳，森茂

International Symposium on Higher Nervous Control of美（2001.9）ネコ室頂核－視床路終末線維の視床内Posture and Locomotion. (Okazaki)

分布と形態的特徴。第 24 回日本神経科学大会（京
都）

7. 森

茂美（2001.3）歩行運動の高次制御と中枢神経系の可塑性。第 78 回日本生理学会大会（京都）

16. 橘

篤導，森

浩，森
8. 中陦克己，森

96

大志，奥村

哲，橘

篤導，森 将大志，中陦克巳，高須千慈子，森 将

茂美（2001.9）若齢ニホンサルの身体成長と運動学習に伴う起立姿勢維持と二足歩行運動能

研究発表／学会発表

力の獲得過程。第 24 回日本神経科学大会（京都）Neuroscience 30th Annual Meeting (San Diego, USA)

17. Nakajima K, Mori F, Okumura T, Tachibana A, Mori M,

19. Okumura T, Czarkowska-Bauch J, Nakajima K, Mori S

Takasu C, Mori S (2001.11) What is the functional role(2001.11) Fastigiothalamic projection in the cat: anof the cat cerebellar locomotor region in postural andanterograde

locomotor control ? Society for Neuroscience 30th

Neuroscience 30th Annual Meeting (San Diego, USA)

BDA

tracing

study.

Societyfor

Annual Meeting (San Diego, USA)
20. Tachibana A, Mori F, Nakajima K, Takasu C, Mori M,
18. Mori F, Tachibana A, Nakajima K, Takasu C, Tsujimoto

Mori S (2001.11) Acquisition of operant-trained upright

T, Tsukada H, Okumura T, Mori M, Mori S (2001.11)

posture and bipedal locomotion in the young Japanese

Bipedal locomotion in the Japanese monkey, M. fuscata:monkey, M. fuscata. Society for Neuroscience 30th

high-order CNS control mechanisms. Society for

Annual Meeting (San Diego, USA)

《高次液性調節研究部門》

1. Li YX, Tokuyama W, Okuno H, Miyashita Y,
Hashimoto T (2001.3) Quantitative analysis of BDNF
mRNA expression levels in rat inferior olive subregions
after unilateral labyrinthectomy. The PhysiologicalSociety of Japan (Kyoto, Japan).

cognitive memory formation in the primate. Annual
Meeting of the Japan Neuroscience Society (Kyoto,
Japan).
7. Morita M, Hayashi T, Nakahara K, Koyama M,
Hasegawa I, Miyashita Y (2001.9) Nogo dominant

2. Ohbayashi M, Miyashita Y (2001.3) Linkage ofvisuospatial information and saccade preparation inmonkey premotor cortex. The Physiological Society ofJapan (Kyoto, Japan).

activity in monkey prefrontal cortex: an event-related
functional MRI study. Annual Meeting of the Japan
Neuroscience Society (Kyoto, Japan).
8. Hasegawa I, Koyama M, Nakahara K., Morita M,

3. Tokuyama W, Naya Y, Miyashita Y (2001.3) BDNF
induction during visual long-term memory formation.
The Physiological Society of Japan (Kyoto, Japan).

Hayashi T, Fukushima, T. Miyashita,Y (2001.11)
Event-related functional magnetic resonance imaging inawake macaque monkeys performing oculomotor tasks.
Annual Meeting of Society for Neuroscience (San Diego,

4. Sekihara, K., Nagarajan, S., Poeppel, D, Miyashita, Y

USA)(2001.6) A new eigenspace–based MEG beamformer
technique effective when correlated sources exist.
Annual Meeting of the Organization for Human Brain

9. Yoshida M, Naya Y, Ito A., Shibata S, Miyashita, Y(2001.11) A combined single-unit and tract-tracing
study revealed connectivity between functional domains

Mapping (Brighton, UK).

of area TE and area 36 of macaque temporal lobe.
5. Uchida I, Kameyama M, Takenaka S,

Konishi S,

Miyashita Y (2001.6) Functional organization for

Annual Meeting of Society for Neuroscience (San Diego,USA).

top-down and bottom-up face processing in human
occipital cortex. Annual Meeting of the Organization for
Human Brain Mapping (Brighton, UK).

10. Konishi S, Hayashi T, Uchida I, Kikyo H, Takahashi, E.
Miyashita,Y(2001.11)

Asymmetricalhemisphericdistribution of component processes associated with
6. Tokuyama W. Miyashita Y (2001.9) Neurotrophins in97

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

cognitive set shifting. Annual Meeting of Society for

USA).

Neuroscience (San Diego, USA).
12. Hayashi T, Ohki K, Uchida I, Kanazawa I, Miyashita Y
11. Ohbayashi M, Ohki K, Miyashita Y (2001.11) Transient(2001.11) Modulation of prefrontal activity by memory

activities related to linkage of sensory information andload in visual working memory: an fMRI study. Annual

saccade preparation in the monkey frontal cortex.

Meeting of Society for Neuroscience (San Diego, USA).

Annual Meeting of Society for Neuroscience (San Diego,《脳形態解析研究部門》
1. 重本隆一（2001.3）Cerebellar ataxia in patients with
Hodgkin’s disease:role of a metabotropic glutamate

局在 第 24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学
合同大会 (京都)receptor 第 27 回生理学研究所国際シンポジウム（岡7. 籾山俊彦 (2001. 3) 線条体シナプスにおけるシナプ崎）ス前 D2 型受容体とＮ型カルシウムチャネルとの共
2. 重本隆一（2001.3）代謝調節型グルタミン酸受容体

役

第 74 回日本薬理学会年会 (横浜)mGluR１の機能阻害自己抗体による傍悪性腫瘍性
神経症状 第 74 回日本薬理学会年会 (横浜)

8. 籾山俊彦 (2001. 3) シナプス前 D2 型受容体を介する N 型カルシウムチャネルブロックによる線条体

3. 重本隆一（2001.3）グルタミン酸受容体の局在：シナプスとの位置関係についての定量的解析 第 78 回

シナプス伝達抑制 第 78 回日本生理学会大会 (京都)日本生理学会大会 (京都)
9. 籾山俊彦 (2001. 9) 線条体抑制性シナプス伝達を制4. 馬杉美和子，藤本和，渡邊雅彦，重本隆一（2001.4）

御するカルシウムチャネルサブタイプの生後発達SDS-FRL による小脳膜上機能分子の発現解析 第

変化 第 24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学

106 回日本解剖学会総会・全国学術集会（高知）

合同大会 (京都)

5. 重本隆一，馬杉美和子，藤本和（2001.5）水チャ

10. 籾山明子 (2001. 9) ラット脊髄視床路ニューロン発

ネルと G 蛋白質共役型受容体の共局在とその機能

火特性の解析。日本神経科学学会第 24 回大会（京日本電子顕微鏡学会第 57 回学術講演会（福岡）都）

6. 納富拓也，重本隆一（2001.9）HCN チャネルの脳内《大脳神経回路論研究部門》

1. 川口泰雄，根東覚 (2001.3) 大脳皮質介在ニューロンの多様性とアセチルコリンの作用。第 78 回日本

国際ワークショップ Cellular Interactions in Neuronal
Networks.（和光）

生理学会大会（京都）
3. Kawaguchi Y, Karube F, Kubota Y (2001.5) Axonal
2. Kawaguchi Y (2001.4) Distinct firing patterns ofneuronal subtypes in oscillating cortical circuits. 2001 年

98

arborization patterns of identified subtypes of cortical
nonpyramidalcells.

Cajal

InstituteInternational

研究発表／学会発表

Conference（Madrid, Spain）.

7. Kawaguchi Y (2001.11) Distinct firing patterns ofneuronal subtypes in cortical synchronized activities.

4. Kubota Y, Karube F, Kawaguchi.Y (2001.5) Synaptic
Connection patterns of identified subtypes of cortical

31st Annual Meeting of Society for Neuroscience（SanDiego, USA）．

nonpyramidal cells. Cajal Institute International Conference（Madrid, Spain）．

8. Kubota Y, Kawaguchi Y (2001.11) Postsynaptic
structures characteristic of axon terminals of cortical

5. 川口泰雄（2001.6）大脳皮質同期活動時の GABA 細胞の発火様式。生理学研究所研究会 「抑制性ニューinterneuron subtypes．31st Annual Meeting of Society
for Neuroscience（San Diego, USA）.

ロンの役割」（岡崎）
9. Karube
6. 川口泰雄（2001.10）大脳神経回路網の構成原理を目指して。第 9 回名古屋市・理化学研究所ジョイント
講演会（名古屋）F,

KubotaY,

Kawaguchi

Y(2001.11)

Quantitative analysis of axon arborization of interneurons
in the rat frontal cortex. 31st Annual Meeting of Society
for Neuroscience（San Diego, USA）.

《心理生理学研究部門》
1. 定藤規弘, 米倉義晴 (2001.3) 機能的 MRI による高次脳機能の可塑性へのアプローチ：手話の脳内機構。

study. 7th Annual Meeting of the Organization for
Human Brain Mapping (Brighton, UK).

第 78 回日本生理学会大会（京都）
6. Ohira H, Nomura M, Haneda K, Iidaka T, Sadato N,
2. 定藤規弘 (2001.3) 非侵襲的脳機能画像法を用いた

Okada T, Yonekura Y (2001.6) Subliminal priming of

手の運動制御へのアプローチ。第 4 回健康科学フ

valenced face unconsciously modulates subsequentォーラム（豊中）

detection of facial expression: fMRI evidence ofaffective

3. Okada T, Sadato N, Yamada H, YonekuraY (2001.6)
Frequency dependent response amplitude at the primarypriming.

7th

AnnualMeetingoftheOrganization for Human Brain Mapping (Brighton,UK).

visual area: comparison between 1.5Tesla and 3Tesla.
7th Annual Meeting of the Organization for Human
Brain Mapping (Brighton, UK).

7. Matsuo K, Kato C, Ozawa F, Takehara Y, Isoda H, Isogai
S, Moriya T, Sakahara H, Okada T, Nakai T (2001.6)
Comparison of Copying Ideographic Characters and4. Nagahama Y, Okada T, Yamauchi H, Katsumi Y,
Hayashi T, Oyanagi C, Konishi J, Fukuyama H,
Shibasaki H (2001.6) Dorsal premotor activation in a

Copying Syllabic Characters - An fMRI Study. 7th
Annual Meeting of the Organization for Human Brain
Mapping (Brighton, UK).

visuo-visual conditional task. 7th Annual Meeting of theOrganization for Human Brain Mapping (Brighton,
UK).

8. Iidaka T, Takeshima S, Yamashita K, Okada T, Sadato
N, Yonekura Y (2001.6) Specific neural responses in theleft hippocampus and amygdala to the retrieval of facial

5. Kosaka H, Oomori M, Murata T, Iidaka T, Yamada H,
Okada T, Sadato N, Itoh H, Yonekura Y, Wada Y(2001.6)

Schizophrenic

patients

show

increased

identity and emotion An event-related fMRI study. 7th
Annual Meeting of the Organization for Human Brain
Mapping (Brighton, UK).

amygdala activation during facial recognition: a fMRI

99

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

9. Sadato N, Yamada H, Okada T, Itoh H, Matsuki K,
Yonekura Y (2001.4) Brain functional MR imaging

次脳機能へのアプローチ。第 13 回機能回復神経学研究会（東京）during processing of language-related gestures in deaf
and hearing subjects. 9th International Society for
Magnetic Resonance in Medicine (Glasgow, UK).

17. Sadato N, Yonekura Y (2001.9) Brain functional MR
imaging during processing of language-related gesturesin deaf and hearing subjects. Joint France-Japan

10. Muramoto S, Uematsu H, Sadato N, Tsuchida T,

Symposium on Cognitive Neurosciences (和光).

Kimura H, Matsuda T, Yonekura Y, Itoh H (2001.4)
H215O PET validation of tumor blood flow determinedby double echo dynamic perfusion-weighted MR
imaging. 9th International Society for Magnetic
Resonance in Medicine (Glasgow, UK).
11. Muramoto S, Kimura H, Uematsu H, Ishimori Y,
Kawamura Y, Matsuda T, Sadato N, Yonekura Y(2001.4) Differentiation of prostatic cancer from benign
prostatic lesions using dual echo dynamic contrast MRI.
9th International Society for Magnetic Resonance in
Medicine (Glasgow, UK).
12. Sawamoto N, Honda M, Hanakawa T, Aso T, Inoue M,
Oga T, Fukuyama H, Shibasaki H (2001.4) Patho-

18. 本田学，Werhahn KJ，花川隆，Cohen LG（2001.9）

外側運動前野の認知機能：経頭蓋磁気刺激による検討。第 24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学 合
同大会（京都）19. 河合徳枝，本田学，中村二，下條信弘，大橋聡，Samatra P, 中谷陽

力（2001.9）健常者における憑依トランスの神経生理学的検討。第 24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学 合同大会（京都）20. 定藤規弘 (2001.9) 視聴覚脱失に伴う脳可塑性：機能的 MRI によるアプローチ。第 24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学21. 北田合同大会（京都）亮, 内藤栄一, 河内山隆紀, 中村 聡, 松村道

pysiology of cognitive slowing in Parkinson's disease: A一, 米倉義晴, 定藤規弘 (2001.9) Internally simulated

PET study. The 53rd Annual Meeting of American

movement sensations activate cortical motor areas andAcademy of Neurology (Philadelphia, USA).

the cerebellum during motor imagery. 第 24 回日本神13. Maruoka N, Murata T, Omata N, Fujibayashi Y, Waki A,

経科学・第 44 回日本神経化学

合同大会（京都）

Sadato N, Yoshimoto M, Wada Y, Yonekura Y (2001.6)

22. 河内山隆紀, 中村 聡, 松村道一, 米倉義晴, 岡田知Greater resistance and lower contribution of free radicals

久,定藤規弘 (2001.9) 機能的近赤外線スペクトロス

to hypoxic neurotoxicity in immature rat brain compared

コピー(NIRS)における解析法。第 24 回日本神経科

to adult as revealed by positron autoradiography

学・第 44 回日本神経化学

合同大会（京都）

technique. 48th Annual Meeting of the Society of Nuclear
Medicine (Toronto, Canada).

23. 野村理朗, 大平英樹, 羽田薫子, 飯高哲也, 定藤規
弘,岡田知久, 米倉義晴 (2001.9) 感情プライミング

14. Sadato N (2001.6) PET and MRI, which to use for what.
20th International Symposium on Cerebral Blood Flow,における神経ネットワーク。第 24 回日本神経科学・
第 44 回日本神経化学

合同大会（京都）

Metabolism and Function, 5th International Conferenceon Quantification of Brain Function with PET (Taipei,
Taiwan).

24. 八木下知子, 岡田知久, 定藤規弘, 永島計, 細野剛良, 米倉義晴, 彼末一之 (2001.9) 機能 MRI を用いた局所温・冷刺激による脳内賦活領域の検討。第

15. Sadato N (2001.6) From tactile to visual: Cortico-corticalcircuitry of the cross-modal plasticity in the blind during

24 回日本神経科学・第 44 回日本神経化学

合同大

会（京都）

Braille reading. 小児神経科学会 (岡山)。
25. 守田知代, 河内山隆紀, 松村道一, 米倉義晴, 岡田
16. 定藤規弘 (2001.9) 非侵襲的脳機能画像法による高100

研究発表／学会発表

知久, 定藤規弘 (2001.9) マッカロー効果による錯

contraction. The 31st Annual Meeting of the Society for

覚色知覚-機能的 MRI による研究-。第 24 回日本神

Neuroscience (San Diego, USA).

経科学・第 44 回日本神経化学

合同大会（京都）
29. Morita T, Kochiyama T, Matsumura M, Yonekura Y,

26. 定藤規弘 (2001.10) 非侵襲的脳機能画像法を用い

Okada T, Sadato N (2001.11) Interaction of the

た脳可塑性へのアプローチ。第 25 回健康指標プロ

orientation and color coding: functional anatomy of the

ジェクト例会（京都）

McCollough effect. Society for Neuroscience 31th
Annual Meeting (San Diego).

27. 定藤規弘 (2001.10) Cortical plasticity: an approachwith functional neuroimaging.

JST 領域探索プログ

30. Saito DN, Okada T, Morita Y, Yonekura Y, Sadato N

ラム「ヒューマノイドサイエンス」第 2 回研究会（京(2001.11) Cross-modal transfer form visual to tactile都）

representations during shape matching: a functional
MRI study. Society for Neuroscience 31th Annual

28. Honda M, Kato H, Ohara S, Ikeda A, Inoue Y,

Meeting (San Diego).

Shibasaki H (2001.11) Stochastic time-series analysis ofcortico-muscular coupling during sustained muscle《高次脳機能研究プロジェクト》

1. 山下哲司,伊佐正(2001.3)ラット中脳ドパミン細胞に

6. 坂谷智也,伊佐正（2001.9）高速ビデオ法によるマウ

おけるニコチン型受容体の活性化に伴うカルシウ

ス急速眼球運動計測システムの開発。第 24 回日本

ム感受性電流の特性。第 78 回日本生理学会大会(京神経科学，第 44 回日本神経化学合同大会(京都)都)
7. 斎藤和也，高草木薫,伊佐正（2001.9）大脳基底核に2. Isa T (2001.3) Neural control of saccades and its
modulatory mechanism. 第 78 回日本生理学会大会(京よる中脳ドパミン系の修飾機構。第 24 回日本神経科学，第 44 回日本神経化学合同大会(京都)都)
8. 遠藤利朗，伊佐正,兼子幸一,小幡邦彦, 柳川右千夫
3. Kobayashi Y, Inoue Y, Isa T (2001.3) The performance（2001.9）GAD67 遺伝子 GFP ノックインマウスを用

of visually guided saccade task in monkeys: contribution

いた上丘浅層 GABA 作動性ニューロンの電気生理of pedunculopontine tegmental nucleus neurons. 第 78

学的特性と形態学的特徴の解析第 24 回日本神経科

回日本生理学会大会(京都)学，第 44 回日本神経化学合同大会(京都)

4. 山下哲司，伊佐正（2001.10）ラット中脳ドパミン細9. Yamashita T，Isa T (2001.11) Calcium-dependent cation

胞におけるニコチン型受容体の活性化に伴うカル

current activated by Ca2+ influx through nicotinic

シウム感受性電流の特性。第 48 回中部日本生理学

acetylcholine receptors n rat mesopontine domapine会（京都）neurons. 31st Annual Meeting of Society for Neuroscience（San Diego, CA, USA）.

5. 小林康，井上由香,ゴア ジョアンナ,ミュノッツ ダ
グラス,伊佐正 (2001.9) 脚橋被蓋核ニューロンの10. Saitoh K, Isa T, Takakusaki K (2001.11) GABAergic

サッカード課題遂行への寄与。第 24 回日本神経科

inhibition from the substantia nigra pars reticulata (SNr)

学，第 44 回日本神経化学合同大会(京都)to the pedunculopontine tegmental nucleus (PPN)neurons in the rat. 31st Annual Meeting of Society for

101

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

Neuroscience（San Diego, CA, USA）.

monkeys: contribution of pedunculopontine tegmental
nucleus neurons．31st Annual Meeting of Society for

11. Sakatani T，Isa T（2001.11）Spontaneous and electrically

Neuroscience（San Diego, CA, USA）．

induced saccadic eye movements in awake micemeasured by high speed video-oculography. 31st Annual

13. Gore JL，Kobayashi Y, Munoz DP (2001.11) Oculomotor

Meeting of Society for Neuroscience（San Diego, CA,

integration in the substantia nigra parsreticulata．31stUSA）.

Annual Meeting of Society for Neuroscience（San Diego,
CA, USA）．

12. Kobayashi Y，Inoue Y, Isa T, Aizawa H（2001.11）The
performance of visually guided saccade tasks in《感覚・運動機能研究プロジェクト》
1. Hoshiyama

M,

KakigiR(2001.3)

Homuncular(Utsunomiya, Japan).

representation in sensory cortices revealed by somatosensory evoked magnetic fields. 12th International Society for
Brain Electromagnetic Topography (Utsunomiya, Japan).

7. Wang L, Barber C, Kakigi R, Kaneoke Y (2001.3) A
comparison study of multifocal visual evoked potential and visual evoked magnetic field. 12th International

2. Barber C, Wang L, Kakigi R, Kaneoke Y, Wen Y(2001.3) The vep and vef elicited by multifocal stimula-

Society

for

Brain

Electromagnetic

Topography(Utsunomiya, Japan).

tion. 12th International Society for Brain Electro8. Kakigi R, Watanabe S, Puce A (2001.4) Human facemagnetic Topography (Utsunomiya, Japan).

perception traced by MEG. 2001 International Symposium
3. Kaneoke Y, Kawakami O, Kakigi R (2001.3) Neuralprocess for the detection of visual motion. 12th
International

Society

for

Brain

on Electromagnetics in Biology and Medicine (Tokyo,
Japan).

Electromagnetic
9. Koyama S, Gunji A, Yamada RA, Oiwa S, Kubo R,

Topography (Utsunomiya, Japan).

Kakigi R (2001.4) Change of mismatch field associated
4. GunjiA,

Hoshiyama

M,

KakigiR(2001.3)

Identification of auditory evoked magnetic fields (AEF)with foreign speech learning. Cognitive Neuroscience
Society Annual Meeting (New York, USA).

of own voice. 12th International Society for Brain
10. Okusa T, Kakigi R, Hoshiyama M, Wang L (2001.5)

Electromagnetic Topography (Utsunomiya, Japan).

Structure of visual evoked field during sleep. VX
5. Tran TD, Lam K, Hoshiyama M, Inui K, Kakigi R(2001.3) Measuring conduction velocity of Aβ-, Aδ-International Congress of Clinical Neurophysiology(Buenos Aires, Argentina).

and C-fibers in humans by somatosensory evoked
potentials.

12thInternational

Society

for

Brain

Electromagnetic Topography (Utsunomiya, Japan).

11. Kakigi R (2001.5) Neurophysiologic assessment of pain.
VX International Congress of Clinical Neurophysiology(Buenos Aires, Argentina).

6. Lam K, Kaneoke Y, Kakigi R (2001.3) Human visualsystem can respond to the incoherent motion on thevisual scene of coherent motion. 12th International
Society

for

Brain

Electromagnetic

Topography

12. Wang L, Barber C, Kakigi R, Kaneoke Y (2001.5)
A-comparison study of multifocal visual evoked potential
and visual evoked magnetic field. VX International
Congress of Clinical Neurophysiology (Buenos Aires,102

研究発表／学会発表

Argentina).

気学会 (東京).

13. Koyama S, Yamada RA, Roberts TPL, Gunji A, Yabe H,

22. 藤岡孝子, 軍司敦子, 竹島康行, 柿木隆介 (2001.6)

Kubo R, Ferrari P, Kakigi R (2001.6) Cortical magnetic

高周波数純音による聴覚誘発脳磁場. 第 16 回日本

responses by the contrast between F3 component of /l/

生体磁気学会 (東京).

and that of /r/ in Japanese subjects. 7th Annual Meetingof Human Brain Mapping (Brighton, UK).

23. 渡辺昌子, 柿木隆介 (2001.6) 倒立顔認知 : 脳波と脳磁図を用いた研究. 第 16 回日本生体磁気学会

14. Lam K, Kaneoke Y, Kakigi R. (2001. 6) Human cortex(東京).

can respond to the incoherent motion on the visual sceneof coherent motion. 7th Annual Meeting of Human
Brain Mapping (Brighton, UK).
15. Wang L, Kaneoke Y, Kakigi R (2001.11) When andhow is human extrastriate cortex activated duringbistable motion perception in Ternus display? 31st
Annual Meeting of Society for Neuroscience (San Diego,USA).
16. Maruyama, K., Kaneoke, Y., and Kakigi, R. (2001)
Speed of the incoherent motion is encoded in the neural

24. 柿木隆介 (2001.9) MEG による脳機能計測. 第 29 回
日本磁気共鳴医学会大会 (つくば市).
25. 柿木隆介 (2001.9) 脳磁図を用いたヒト脳機能の研究. 第 24 回日本神経科学学会 第 44 回日本神経科学
合同大会 (京都).
26. 二橋尚志, 柿木隆介, 宝珠山稔, 梶田泰一, 吉田純(2001.9) 脳磁図を用いた耳電気刺激時における触覚刺激干渉作用の検討. 第 24 回日本神経科学学会
第 44 回日本神経科学合同大会 (京都).

activity of the human extrastriate cortex. 31st Annual

27. 小山なつ, 柿木隆介, 横田敏勝 (2001.9) CO2 レー

Meeting of Society for Neuroscience (San Diego, USA).

ザー光線刺激と発痛物質メリチン刺激による軸策

17. Koyama S, Naito T, Gunji A, Yamada RA, Roberts,
TPL, Yabe H, Oiwa S, Kubo R, Kakigi R (2001.11)

反射. 第 24 回日本神経科学学会 第 44 回日本神経科学合同大会 (京都).

Asymmetry in speech sound perception revealed by

28. 渡辺昌子, 柿木隆介 (2001.9) 脳波と脳磁図を用い

cortical magnetic responses. 31st Annual Meeting ofた“Face inversion effect”の研究. 第 24 回日本神経Society for Neuroscience (San Diego, USA).

科学学会 第 44 回日本神経科学合同大会 (京都).

18. Hoshiyama M, Kakigi R (2001.11) The somatosensory

29. 内藤智之, 小山紗智子, 軍司敦子, 山田玲子, 矢部

brain responses recorded by MEG. 17th Annual Meeting

博興, 大岩昌子, 久保理恵子, 柿木隆介 (2001.9) 言of Society of Clinical Neurophysiology (Seoul, Korea).

語音によって形成される聴覚的感覚記憶 : 脳磁場

19. Lam K, Kaneoke Y, Kakigi R. (2001. 9) Human cortex
can respond to the incoherent motion on the visual sceneof coherent motion. Joint France-Japan Symposium on
Cognitive Neuroscience (Saitama, Japan).
20. 宝珠山稔, 柿木隆介 (2001.5) 正中神経刺激による
体性感覚脳磁界の Recovery function. 第 42 回日本神経学会総会 (東京).
21. 宝珠山稔, 軍司敦子, 柿木隆介 (2001.6) 音想起に関する脳内活動の脳磁場解析. 第 16 回日本生体磁を用いた検討. 第 24 回日本神経科学学会 第 44 回日本神経科学合同大会 (京都).
30. 渡辺昌子, 柿木隆介 (2001.11) 倒立顔認知 : 脳波と脳磁図を用いた研究. 第 31 回日本臨床神経生理学会 (東京).
31. 宝珠山稔 軍司敦子 柿木隆介 (2001.11) 聴覚系高次脳機能の脳磁図. 第 31 回日本臨床神経生理学会(東京).
32. 矢部博興, 佐藤泰治, 篠崎直子, 須藤武行, 晝間臣103

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

治, 梨田忠良, 松岡貴志, 石山哲, 兼子直, 小山紗智

れる大脳誘発電位. 1.方法と末梢伝導. 第 23 回日本子, 柿木隆介 (2001.11) 聴覚性感覚記憶内の逸脱検疼痛学会 (東京).

出感度について. 第 31 回日本臨床神経生理学会
34. 乾幸二, 柿木隆介, Tran Diep Tuan, 秋云海, 王暁宏(東京).

(2001.12) 末梢神経 C 線維を選択的に刺激して得ら
33. 柿木隆介, 乾幸二, Tran Diep Tuan, 秋云海, 王暁宏(2001.12) 末梢神経 C 線維を選択的に刺激して得られる大脳誘発電位. 2.脊髄伝導速度計測. 第 23 回日
本疼痛学会 (東京).

《形態情報解析室》

1. 古家園子，古家喜四夫（2001.5）小腸絨毛上皮下線

4. 古家園子，成瀬達（2001.10）ラット膵臓導管にお維芽細胞の特性。日本電子顕微鏡学会第 57 回学術けるアクアポリン 1 の分布。日本解剖学会第 61 回

講演会（福岡）中部支部学術集会（豊明）

2. 片桐展子，重松康秀，有井達夫，片桐康雄（2001.5）

5. 片桐展子，重松康秀，有井達夫，片桐康雄(2001.10)

腹足類の外套組織にみられる筋繊維の超高圧電顕

イソアワモチ幼動物の皮膚光覚細胞と特異な星形観察とその立体再構築。日本電子顕微鏡学会第 57

筋細胞の超高圧電顕観察。第 72 回日本動物学会大回学術講演会（福岡）会（福岡）3. 小澤一史，謝蔵霞，落合育雄，秋山翹一，有井達夫，河田光博（2001.9）超高圧電子顕微鏡を用いた

6. 有井達夫 (2001.12) 超高圧電子顕微鏡による三次元画像解析。日本電子顕微鏡学会分科会（岡崎）老化ラットの海馬および大脳皮質領域における神経細胞の超微細構造観察。第 24 回日本神経科学および第 44 回日本神経化学合同大会（京都）《生体情報処理室》

1. Takagi S, Obata K, Tsubokawa H (2001. 11)

2. Takagi S, Obata K, Tsubokawa H (2001. 3) Chloride

GABAergic inputs contribute to activity-dependent

influxes through GABAA receptors contribute tochanges in cell volume in the hippocampal CA1 regions.

activity-dependent changes in intrinsic optical signals inSociety for Neuroscience 30th Annual Meeting (Santhe hippocampal CA1 regions. 日本生理学会

Diego, USA)

《機能情報解析室》

1. 逵本徹（2001.9）PET によるサルの高次脳機能研究第 24 回日本神経科学大会（京都）

104

(京都)

研究発表／学会発表《戦略的方法論研究領域》

1. 永山國昭（2001.2）電子顕微鏡によるゲノム，タン

9. 村田昌之(2001.1) メンブレントラフィックを観て，パク質素子，細胞システム解析. 科学技術振興事業

操作して，知る.

団異分野フォーラム「生命科学の新しいメッセー

胞内機能分子トラッフィク」(東京)

科学研究費公開シンポジウム「細ジ」（静岡）
10. 村田昌之(2001.12) セミインタクト細胞を用いた細2. 永 山 國 昭 （ 2001.3 ） Electron Microscopic DNA

胞周期依存的なゴルジ体・小胞体及び小胞体-ゴルジ

Sequencing. 第 6 回総研大国際シンポジウム「21 世

体間小胞輸送過程の再構成とその解析. 第 24 回日紀のゲノム科学」（葉山）本分子生物学会年会シンポジウム「細胞内メンブレ
ントラフィック− Organellar Identity and Dynamics

3. 永山國昭，Danev Radostin，松本友治，大河原浩，− 」(横浜)村田和義（2001.6）復素電子顕微鏡Ⅲ－分析型極低温顕微鏡との融合と生体分子への応用（大阪）11. 村田昌之(2001.10) 哺乳動物細胞ゴルジ体・小胞体の細胞周期依存的ダイナミクス. 第 74 回日本生化

4. 高橋卓也，永山國昭（2001.6）水溶媒による蛋白質
内静電相互作用の遮蔽効果の計算：MD と誘電体モ学会大会シンポジウム「メンブレントラフィック研
究の新展開」(京都)

デルの比較（大阪）
12. 加納ふみ，近藤久雄，細川暢子，永田和宏，村田昌5. Theodor D Gurkov, Kuniaki Nagayama （ 2001.6 ）Electron

Microscopic

Observationof

Selectively

Labeled DNA-Toward EM DNA Sequencing. (Osaka,
Japan)
6. 永山國昭（2001.7）NMR から電子顕微鏡へ− フーリ
エ変換に導かれて. 日本分光学会 50 周年記念講演（東京）
7. 村田和義，小田原成優，國安明彦，佐藤雄己，中山仁，永山國昭（2001.10）電子顕微鏡による骨格筋 L型カルシウムチャネルの単分子構造解析. 日本生物物理学会年会（大阪）
8. 永 山 國 昭 （ 2001.11 ） Wave Function and Complex
Observation in Electron Microscopy. 基研ワークシ
ョップ“Trends in Infinite Dimensional Analysis andQuantum Probability”（京都）之(2001.5) セミインタクト細胞を用いた細胞周期依存的な ER ダイナミクスの再構成と解析. 第 54 回
日本細胞生物学会大会ワークショップ「シグナル分子のイメージング」(岐阜)
13. 加納ふみ，佐甲靖志，田中亜路，柳田敏雄，村田昌之(2001.12) セミインタクト細胞を用いた ER− ゴル
ジ体小胞輸送再構成系の確立とその生化学的な解析．第 24 回日本分子生物学会年会 (横浜)
14. 加納ふみ，近藤久雄，細川暢子，永田和宏，村田昌之(2001.10) 小胞体の細胞周期依存的ダイナミクスの再構成と生化学的解析．第 74 回日本生化学会大会 (京都)
15. 加納ふみ，村田昌之(2001.10) セミインタクト細胞を用いた ER− ゴルジ体小胞輸送の解析．日本生物物理学会第 39 回年会 (大阪)105

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）《時系列生命現象研究領域》

1. 勝山

裕，岡村

康司，2001. 5 月ホヤのシナプトタ

グミン遺伝子プロモーターの構造 第 32 回日本発生のクローニングと機能解析 第 24 回日本神経科学会大会（京都）

生物学会（神戸）
6. 中 條 浩 一 ，岡 村
2. 岡村

康 司 ，2001.2 月 The enhanced

瀞司，
2001. 3function of SERCA pumps accererates the decay of the

月 SCN8a 型 Na チャネルの不活性化の機構，第 78

Ca2+ response in developing ascidian muscle. 第 45 回

回 日本生理学会大会シンポジウム（京都）アメリカ生物物理学会（ボストン）

3. 中條

康司，
高安幸弘，
飯野昌枝，
小澤

浩一，
岡村

康司，
2001.3 月

2+2+

ホヤ胚筋細胞に

7. 勝山

裕，岡村

康司，2001. 5 月ホヤのシナプトタ

おける Ca 放出機構と Ca 活性化 K+チャネルの発グミン遺伝子プロモーターの構造 第 32 回日本発生

達 第 78 回日本生理学会大会（京都）

生物学会（神戸）

4. 赤羽

悟美，山口

真司，長尾

拓，岡村

2+

康司，
2+

8. 大塚

幸雄，松本

潤，岡村

康司，2001. 10 月 マボ

2001.3 月 Ca チャネルアゴニストは L 型 Ca チャ

ヤ表皮感覚神経の細胞系譜及び bFGF による誘導

ネルα1c サブユニット IIIS5-S6 ポア領域との相互作

第 72 回日本動物学会大会（福岡）用を介してゲーティングを修飾する 第 78 回日本生9. 岡村

理学会大会，（京都）康司，海老原達彦，泉寛子，2001.2 月. A

truncated alpha1-subunit suppresses the expression of
5. 中條

浩一，
勝山

裕，
岡村

康司，
2001.9 月 ホヤ神

経細胞の IA を担う電位依存性 K+チャネル TuKv4

the full-length Ca2+ channel. 第 45 回アメリカ生物物理学会（ボストン）《生命環境研究領域》

1. 原雄二, 若森実, 井本敬二, 森泰生 (2001.3) TRP タ

5. 佐々木大介, 清水俊一, 内藤慎二, 佐藤陽治, 森泰

ンパク質ホモログ ROS1 の分子機能解析 第 78 回日生, 木内祐二 (2001. 3) ラット血管平滑筋における本生理学会大会 (京都)

転写因子 ETS-1 発現および細胞遊走の一酸化窒素による抑制 第 85 回日本薬理学会（横浜）2. 松下かおり, 若森実, 織田銑一, 森泰生, 井本敬二
(2001. 9) P/Q 型 Ca2+チャネル変異マウスにおける小6. 井上隆司, 森泰生, 原雄二, 伊東祐之 (2001.3) 脊椎

脳シナプスの性質の変化 第 24 回日本神経科学 第動物 TRP ホモログキメラ(TRP6/TRP7)による受容体

44 回日本神経化学合同大会 (京都)活性化 Ca2+透過型陽イオンチャネル特性の解析 第第 85 回日本薬理学会（横浜）3. 加藤健一, 若森実, 井本敬二, 森泰生, 北村憲司
(2001.3) 中枢型及び末梢型 N 型 Ca2+チャネルの電気生理学的比較 第 78 回日本生理学会大会 (京都)

7. 樋口里, 神吉秀明, 久米利明, 赤池昭紀, 佐藤公道,
森泰生, 金子周司 (2001.9) ラット胎仔由来初代培
養大脳皮質ニューロンにおける Trp の発現と機能に

4. 原雄二, 石井正和, 若森実, 山田久信, 清水俊一, 井本敬二, 森泰生 (2001. 3) 活性酸素種により活性化関する検討 第 24 回日本神経科学 第 44 回日本神経化学合同大会 (京都)されるカルシウム透過型チャネル ROSC1 の分子生
理学的解析

106

第 85 回日本薬理学会（横浜）8. 岩崎広英, 森泰生, 原雄二, 内田敬子, 周虹, 御子柴

研究発表／学会発表

克彦 (2001.9) 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB)

15. 岩崎広英, 森泰生, 原雄二, 内田敬子, 周虹, 御子柴の capacitative calcium entry に対する効果 第 24 回日克彦 (2001.10) 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB)

本神経科学 第 44 回日本神経化学合同大会 (京都)の capacitative calcium entry に対する阻害効果 第 74回日本生化学会大会 (京都)

9. 松下かおり, 若森実, 織田銑一, 森泰生, 井本敬二
(2001. 9) P/Q 型 Ca2+チャネル変異マウスにおける小16. Matsushita K, Wakamori M, Mori Y, Imoto K.(2001.11)

脳シナプスの性質の変化 第 24 回日本神経科学 第Paradoxical

44 回日本神経化学合同大会 (京都)transmission in rolling calcium channel mutant mice.

enhancementofcerebellar

synaptic

31st Annual Meeting of Society for Neuroscience (San
10. 森泰生, 原雄二, 山田久信 (2001.9) 受容体活性化

Diego)

される TRP Ca チャネル群の分子的実体と生理学的意義 第 24 回日本神経科学 第 44 回日本神経化学合同大会 (京都)

17. Hara Y, Wakamori M, Ishii M, Maeno E, Yamada H,
Mori E, Okada Y, Imoto K, Mori Y. (2001.11) A
novelβ-NAD+ activated Ca2+-permeable channel confers

11. 額田敏秀, 古川泰司, 並木芳子, 森泰生 (2001.9)
Protein Kinase A リン酸化による Ca2+チャンネルの制御 第 24 回日本神経科学 第 44 回日本神経化学合

susceptibility to reactive oxygen species-induced cell
death. 31st Annual Meeting of Society for Neuroscience(San Diego)

同大会 (京都)
18. Kinoshita M, Nukada T, Asano Y, Mori Y, Akaike A,
12. 森泰生 (2001.10) 受容体活性化される TRP Ca チャ
ネル群の分子的実体と生理学的意義 第 74 回日本生化学会大会 (京都)Satoh M, Kaneko S. (2001.11) Binding of Gα0 amino
terminusis

responsible

for

the

voltage-resistantinhibition of α1A (P/Q-type, Cav2.1) calcium channel.

13. 原雄二, 若森実, 石井正和, 前野恵美, 山田久信, 清
水俊一, 森恵美子, 岡田泰伸, 井本敬二, 森泰生(2001) A novel β-NAD+ activated Ca2+-permeablechannel confers susceptibility to reactive oxygen
species-induced cell death 第 74 回日本生化学会大会(京都)

31st Annual Meeting of Society for Neuroscience (San
Diego)
19. Yamada H, Okada T, Wakamori M, Imoto K, Mori Y.
(2001.11) Monovalent cation and calcium permeabilityof the neuronal receptor-activated TRP5 channel. 31st
Annual Meeting of Society for Neuroscience (San

14. 杉本健二, 森井孝, 森泰生, 井本敬二, 大塚雅巳, 野Diego)

圭祐 イノシトール三リン酸に対する分子センサーの構築 第 74 回日本生化学会大会 (京都)《計算科学研究センター》

1. 高橋卓也（2001.6）フェリチン分子の残基置換にともなう内部電位および pH 変化の計算。日本生物物

protein molecule. 日本蛋白質科学会第１回年会，日本蛋白質科学会（大阪）理学会第 39 回年回，日本生物物理学会（大阪）
3. Takahashi T, Nagayama K (20001.7) Unfolding MD
2. Takahashi T, Nagayama K (2001.10)Comparison of allatom, continuum, and linear fitting models for charge

simulations of small globular protein. 4th International
Conference of Biological Physics (Kyoto).

screening effect of aqueous medium surrounding a107

【 一般共同研究報告 】

一般共同研究報告

一般共同研究報告
〔

目

次

〕

１．複素電子顕微鏡を用いた in situ での蛋白質局在性の証明（臼田信光ほか）........................... 112
２．タンパク質構造を安定化する電子顕微鏡用負染色剤の開発（今野卓ほか）......................... 112

３．タンパク質凝集体形成の分子病理に関する基礎研究（惠良聖一ほか）............................... 113
４．細胞内 Ca，サイクリック AMP，による傍細胞輸送の制御機構（村上政隆ほか） ..................... 114
５．卵活性化精子因子の同定と作用機序（宮崎俊一ほか）............................................. 115
６．新型ナトリウムチャネル(Nav2)の機能解明（吉田繁ほか） ...................................... 115

７．神経・分泌細胞の開口放出機構の研究（阿部輝雄ほか）........................................... 116
８．虚血性神経細胞死と容積調節チャネルの機能連関（塩田清二ほか）................................. 116
９．膵ランゲルハンス島におけるニコチン受容体と膵内分泌の関連（安田浩一朗ほか）................... 116
10．神経細胞におけるイオンチャンネル局在メカニズムの解明（渡辺修一ほか）......................... 117
11．癌に特異的な新規遺伝子の探索と機能解析（吉峰俊樹ほか）....................................... 118
12．悪性グリオーマ特異的レトロウイルスベクターの開発と遺伝子治療の臨床応用に関する基礎的検討（清水惠司ほか）............................... 119
13．イモガイ毒成分ωコノトキシン GVI による
N 型電位依存性 Ca2+チャネルの抑制作用に及ぼすカルモデュリンの効果（市田 成志ほか）.......... 120
14．脊椎動物 TRP ホモログと G 蛋白質共役型受容体で活性化される Ca2+透過型陽イオンチャネルの分子的相関に関する研究（井上15．大脳基底核による姿勢と歩行運動の制御（南部隆司ほか）........... 120

篤ほか）......................................... 120

16．頭頂連合野出力細胞の脳幹・脊髄運動神経への影響（山本哲朗ほか）............................... 121
17．海馬興奮性シナプスの動態と微細形態（岡部繁男ほか）........................................... 122
18．非可聴域高周波弾性振動情報の生体内伝達メカニズムについての研究（本田学ほか）............... 122

19．黒質網様体によるドーパミン細胞に対する GABA 作動性抑制（斎藤和也ほか） ...................... 123
20．PKC-GFP トランスジェニックマウス用いた神経可塑性制御に対する PKC の役割の解明（酒井規雄ほか） .................................... 123
21．イカクロマトフォアパターン形成を指標にした中枢神経可塑性の研究（井上22．植物 Na･K 輸送体 AtHKT1 の電気生理的研究（山上勲ほか）............... 124

睦ほか） ..................................... 124

23．正常発達，および病態における糖鎖構造の解析（和田洋巳ほか）................................... 125
24．脳内部位特異的ドレブリン A ノックアウトマウスの作製（白尾智明ほか） .......................... 126
25．Hirschsprung 病コンジェニックラットの作製（安居院高志ほか） ................................... 126
26．Phosphohippolin のイオンチャネル活性の解析（宋涛ほか）....................................... 127

111

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

1.複素電子顕微鏡を用いた in situ での蛋白質局在性の証明
臼田信光，横倉久幸，中沢綾美（藤田保健衛生大学）
横田貞記（山梨医科大学）
伊藤正樹（佐賀医科大学）
亀谷清和（信州大学機器分析センター）
金子康子（埼玉大学）
永山國昭

電子顕微鏡による生物試料の観察は，従来，重金属（ウ

蛋白質と膜局在型，基質局在型あるいは細胞骨格の蛋白ラン・鉛）に対する細胞構造の親和性による電子染色に質の融合蛋白質を発現させ，金属の局在を観察して，in

よって行われてきた。このような標本では，細胞構造のsitu での蛋白質局在を特定する。

観察というよりは重金属に対する親和性を観察してきた
おそれがある。生理学研究所に設置されている電子顕微

4）電子顕微鏡元素分析：細胞・細胞小器官を構成する元素を観察する。

鏡は 300 kV の高圧電顕で，位相板を利用して高コントラ初年度である平成 13 年度は，項目 1）について検討をストの位相像を得る位相観察法を行うもので，透明体の行い，他の項目については予備的な研究を行った。標本画像化を行え，0.4 nm という極めて高い分解能を有する。

作成方法と観察方法：試料支持膜の作成方法，切片の大さらに，ヘリウムステージを備え，元素分析も可能であきさと採取方法， 染色方法，観察倍率などについてこのる。これらの特性を生かすことにより，理想に近い生物

電子顕微鏡に特有な留意点が判明した。特に，急速凍結・試料の電顕観察が可能になると期待された。つまり，電凍結置換法により処理を行った組織において良好な結果

子位相顕微鏡（Zernike 位相差法，微分干渉法，複素法）

が得られた。

を生物試料に適用することにより，細胞内構造を分子の配置に基いて理解する事が可能となる。

植物・動物組織を急速凍結・凍結置換の後に，樹脂包埋し超薄切片を作成した。電子染色を行うことなく，通本研究では，電子位相顕微鏡を生物試料に適用する際常法と微分干渉法により観察した。無染色標本が高コンの問題点と応用の範囲を探ることを目的として，次の 4

トラストに，しかも，横から光を当てたような陰影のあ

項目を観察する。

る像（トポグラフィー像）として観察された。染色標本

1）予備的観察：動物・植物組織細胞の標本を観察する際に最も適切な標本作成方法と観察方法を検討する。

における通常法では振幅コントラストに基づく像が観察されるが，本法においては，位相コントラストに基づい

2）細胞内構造の観察：急速凍結を行った細胞骨格・細た像が観察される。通常の染色標本の観察と比較して，胞分画を重金属による染色を施さずに観察して，本来のさらに微細な構造の観察が可能となる可能性が考えられ超微構造を見出す。

る。

3）蛋白質局在性の証明：組織・培養細胞に，金属含有2.タンパク質構造を安定化する電子顕微鏡用負染色剤の開発
今野卓，清水啓史，老木成稔（福井医科大学）
永山國昭

タンパク質分子及び生組織の電子顕微鏡において使用

1）多価重金属を用いるためタンパク質分子構造を破壊す

される負染色剤固定は，観察感度をあげる非常に有効な

る，2）分解能を犠牲にする，などの問題点を抱えていた。

方法であり，従来多用されている。しかし従来の方法は，この問題を解決するために新規の負染色剤の探索を行っ112

一般共同研究報告た。1 価イオン，非金属でかつ原子番号の大きなものを

験から乾燥過程でナノメートルの微結晶が析出し，一様

スクリーニングした結果とし，タリウム（Tl：原子番号な染色とならないことがわかった。

81）とセシウム（Cs：原子番号 55）が候補として残った。

以上から従来用いられてきたウラン酢酸やタングステ

これらの元素の塩を水溶液（1％～10％）とし，タバコモ

ン酸を特に越える負染色剤は見出せなかった。そしてタザイクウイルス（TMV）を生体分子モデルとして負染色

ンパク質の安定性を保持するには，従来の負染色剤水溶

し，100kV 電顕での観察を行った。その結果

液中に生体分子を氷包埋（低温によるタンパク質安定化）i）タリウムは微量の塩素イオンですぐに沈澱するためする低温負染色法が最適であるとの結論を得た。

不適格ii）CsCl，CsBr，CsI の純液もしくは混合液を用いた実

3.タンパク質凝集体形成の分子病理に関する基礎研究惠良聖一，桑田一夫，中村浩二，林知也，根川常夫，富田美穂子（岐阜大医）
村上政隆

近年タンパク質の異常凝集体形成が原因とされる疾患

トルを示す。図 1 の作用スペクトルでは，ゲル状態（○，が注目されている。本研究の目的はそのような異常凝集●）と溶液状態（◇）とではかなり大きな差を示したが，体形成の発現機構を解明することにあるが，今回はそのゲル状態間ではほとんど差がなかった。一方図 2 に示す

基礎研究として血清アルブミンの溶液→ゲル変換機構の交差緩和スペクトルでは，溶液状態（◇），ゲル状態（4.83％，

研究を 1H− NMR 測定により行った。

●），ゲル状態（14.39％，○）の 3 者間に大きな差が観ウシ血清アルブミン（BSA）の溶液状態として 12.0％,測された。さらに，この交差緩和スペクトルにおいては，

pD 7.1 の試料，ゲル状態として 4.83％, pD 4.0 の BSA*ゲ

いずれの試料においても中央にシャープなピーク成分がルおよび 14.39%, pD 4.0 の BSA*ゲルの試料を用いた。タ

観測され，またゲル状態では両者ともにブロードな成分

ンパク質− リガンド間相互作用の程度を知る NMR パラが観測されている。これらの成分に関して，合成高分子

メーターの一つに交差緩和時間（TIS）がある（Akasaka,

ゲルに対する同様の実験結果（ここには示さず）から，

1981）。この TIS 測定はｆ2 照射部位として－100 ppm か

中央のシャープな成分はタンパク質周囲の結合水の寄与

ら 100 ppm までをγH2/2π単位で 350 Hz の照射強度にてが，またブロードな成分はゲル内の高分子集合体（凝集行った。

体）の寄与が示唆された。以上の結果より，タンパク質

図 1 に[1－(I∞/I0)] vs f2 (ppm)で表される作用スペクト
ルを，図 2 に 1/TIS vs f2 (ppm)で表される交差緩和スペク

図1の高分子集合体の詳細を解析するのに交差緩和スペクト
ルが有用であることが分かった。

図2

113

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

4.細胞内 Ca，サイクリック AMP，による傍細胞輸送の制御機構
村上政隆，尾崎毅（生理研），吉村啓一（北大歯），瀬川彰久（北里大医），橋本貞充（東京歯大）杉谷博士，吉垣純子，通川広美（日大松戸歯），赤川公朗（杏林大医），瀬尾芳輝（京都府医大）

外分泌腺は，分泌刺激により分泌細胞内からの分泌を秒後にはふたたび上昇した。この時，灌流腺の水分泌絶活性化するとともに血清成分を管腔に移行させる。後者

対 量 は 増 加 し て お り ， 分 泌 の 初 期 相 は transcellularは傍細胞輸送として血清成分が細胞間隙／tight junction

pathway，維持相はさらに paracellular pathway をとおしてを通過すると考えられてきた。しかし，傍細胞輸送機構

水が輸送されると推定された。本知見はこれまで長い間が分泌刺激により制御されるか否かは従来の研究では断生理学の議論となっていた水の輸送経路を明らかにした片的で不明な点が多く，殊に細胞内 Ca，cyclicAMP の信もので，慎重を期すため学会発表を控え，実験および考号系を含む細胞内制御機構との関連は未着手である。本察 に 専 念 し た 。 (1. J Histochem Cytochem, 49 ：研究は，大量の水分泌と開口分泌を観察できる唾液腺に305-311,2001; 2. 細胞，33：484-488, 2001)

対象を限定し，血管潅流系を用い，分泌液の水分・アミ3）ラット顎下腺血管潅流系を化学固定あるいは液体ヘ

ラーゼ・ムチン・非電解質マーカーを計測し，また刺激

リウムで急速凍結固定し，固定試料を凍結割断し，分泌時の経上皮電気抵抗の変化，tight junction の微小形態の刺激かの tight junction を観察した。化学固定試料では変化との関連を，1）生理研グループ，2）北里大／生理tight junction は静止時には 2-5 本の紐状構造として細胞研グループ，3）東京歯科大／生理研グループ）。4）日間分泌細管内腔を囲み，ムスカリン受容体／βアドレナ

大松戸歯／生理研グループにより行った。

リン受容体同時刺激により基底側で断列し小さい区画に

1）ラット顎下腺血管潅流系を用い，唾液中への蛍光色

再構成された。急速凍結試料では静止時においても紐を素の移行及び径上皮電気抵抗を傍細胞輸送マーカーとし構成する粒子の配列は乱れていたが，分泌刺激によりさて測定した。蛍光色素 LuciferYellow はムスカリン受容体

らに乱雑になることが観察された。固定により結果が異刺激では唾液／灌流液濃度比は 0.5%以下であったがこなるのはアクチン網のような細胞膜下構造の変化によるれにβアドレナリン受容体刺激により 1-2％に上昇し，可能性が考察された。(ISMS abstract, 143-144, 2002)

βアドレナリン受容体刺激により傍細胞輸送が開く可能

4）唾液腺におけるシグナル伝達と一酸化窒素の産生調性が示唆された。一方経上皮電気抵抗は分泌刺激により節について検討を行った。その結果，耳下腺においてム上昇し蛍光色素の結果と相反した。これは導管の NaCl

スカリン性受容体刺激は細胞内の Ca2+濃度の上昇をもた

再吸収活性化により導管内唾液のイオン強度が低下し，らし，内在性の一酸化窒素合成酵素が Ca2+により活性化

傍細胞輸送活性化による経上皮電気抵抗低下の効果をマされ，それに引き続いて一酸化窒素が産生されることがスクする可能性が示唆された。

明らかとなった。このシグナルの活性化はβ受容体刺激2）平成 13 年は主に，共焦点レーザー顕微鏡による水では惹起されないことから，ムスカリン性受容体活性化

分泌の直視に力点を置いて解析した。解離唾液腺をルシによる分泌機能と関与している可能性が示唆された。一ファーイエロー溶液で灌流し，共焦点レーザー顕微鏡で方，唾液腺での膜ドメイン機能を明らかにする目的で raft

観察すると，管腔および側・基底側が明るく照らし出さ画分について検討を行った。血球系での膜ドメインの分れる。カルバコールで水分泌を刺激すると，管腔の蛍光離を確立し，唾液腺に応用することが可能となった。 ( 1.

強度は直ちに低下し，水分泌を反映した変化と思われた。

Cell Calcium 30: 107-116, 2001; 2. Biochemistry 40:

管腔の蛍光強度はいったんほぼゼロになった後，30-45

888-895, 2001; 3. J Immunol 167: 5814-5823, 2001)114

一般共同研究報告

5.卵活性化精子因子の同定と作用機序
宮崎俊一，尾田正二，白川英樹，河内全，淡路健雄（東京女子医大第二生理）
経塚啓一郎（東北大浅虫臨実）
黒田英世，黒田律（富山大生物）
出口竜作（宮城教育大）毛利達磨
受精時に卵細胞内の反復性 Ca2+ 濃度上昇（Ca2+ オシ

こと，精製を進める段階で活性の回収率が低いことなど

レーション）を誘発する精子因子，即ち精子由来の卵活問題が多く，未だ単一蛋白質の精製には至っていない。

性化蛋白質の同定を目的として共同実験を行った。ハム

動物種間の普遍性を見るため，ハムスターの精子抽出物

スター精子あるいはブタ精巣から得た抽出物を，硫安分と原索動物ホヤの精子抽出物をそれぞれホヤ卵，マウス

画，陰イオン交換クロマトグラフィー，陽イオン交換ク

卵に注入して Ca2+オシレーション誘発能を観察した。哺

ロマトグラフィー，ゲル濾過，ハイドロシキアパタイト

乳類精子抽出物はホヤ卵に Ca2+オシレーションを誘発す

吸着クロマトグラフィー，疎水クロマトグラフィー等にるが，ホヤ精子抽出物はマウス卵に無効であるらしい。

かけ，卵活性化蛋白質を精製した。活性のアッセイは，また，ウニ卵での受精の細胞内情報伝達を調べるため，

2+各画分をマウス卵内に注入し，Ca オシレーション誘発2+

卵内に注入した caged IP3, caged cADP ribose を紫外線照を Ca 画像解析装置を用いて記録した。初段階精製過程

射により瞬時に活性型に変換した場合の Ca2+増加反応を，で Ca2+オシレーション誘発活性が広い範囲で回収された

高速共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて観察した。

6.新型ナトリウムチャネル(Nav2)の機能解明
吉田繁（生理研・長崎大学）

檜山武史，渡辺英治，野田昌晴（基生研）

クローニングの過程で電位依存性ナトリウムチャネ

る浸透圧上昇に対する応答ではなく Na+特異的であるこルの一種として同定され NaV2（別称 Nax）と名付けられとも判明した。また，塩濃度検出中枢である脳弓下器官

たイオンチャネルは，電位変化に対する明瞭な応答を示の神経細胞を用いて同様の実験を行ったところ，Nax 発

さないがために生理機能は不明のままであった。

現ニューロンにおいて同様の細胞内 Na+濃度の上昇が認

我々は，NaV2 が多数存在しているマウス後根神経節+められた。一方，基生研で作成した Nax 遺伝子欠損マウ細胞を使用し，電位ではなく Na 濃度を感知して開閉す

スではこのような Na+濃度依存性応答は観察できなかっるのではないかと想定して，Na+感受性蛍光色素 SBFI に

た。

+

+

以上の結果から，NaV2（Nax）は動物において塩分濃濃度を変化させると，10 mM 以上の細胞外 Na 上昇に対度のセンサーとして機能していることが想定される新よって細胞内 Na 濃度動態を観察した。細胞外液の Na++

して濃度依存性に細胞内 Na 濃度が上昇した。このよう型のナトリウムチャネルであると考えている。

+

な Na 濃度上昇はフグ毒 TTX では抑制されず，また単な115

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

7.神経・分泌細胞の開口放出機構の研究
河西春郎
阿部輝雄（新潟大学脳研究所）

2 光子励起法と蛍光トレーサーを用いた開口放出測定

異なった様式の開口放出が起きることが判明してきた。

が膵臓外分泌腺において有望であることが示されたので，従って，これらの分泌細胞は自然の変異細胞であり，解この方法論を神経系細胞（PC12 細胞），内分泌細胞（膵明が困難を極めている開口放出の各過程に新たな手がか

臓β細胞，副腎髄質細胞）に適用して，生理的な刺激をりを与えると考えられる。そこで，この様な標本を用いしたときのカルシウム依存性開口放出機構の生理的実態

た開口放出機構の分子基盤の解明のための方法論についを可視化する試みを開始した。これにより，細胞によりて，今後の研究の可能性を検討した。

8.虚血性神経細胞死と容積調節チャネルの機能連関
塩田清二，大滝博和，舟橋久幸（昭和大学医学部・第一解剖学）
土肥謙二（昭和大学医学部・救急医学科）
坪川宏，岡田泰伸

虚血性神経細胞死は炎症性サイトカイン，グルタミン

る 3-nitrotyrosine を免疫組織化学的に検討した。野生型

酸，アラキドン酸，接着分子，フリーラジカルや一酸化（wild）と IL-1 KO マウスの 3-nitrotyrosine 陽性細胞を経窒素（NO）などの様々な因子が関与する。しかし，その時的に観察すると IL-1 KO は wild に比べ 3-nitrotyrosine

詳細な機構については依然不明である。本研究は，虚血陽性細胞数が有意に減少した。ニューロンのマーカーで性神経細胞死が有意に抑制される炎症性サイトカインのある MAP2 と 3-nitrotyrosine の 2 重免疫染色によりひとつであるインターロイキン 1（IL-1）の遺伝子欠損

3-nitrotyrosine 陽性細胞は主にニューロンに認められた。

（KO）マウス用い，局所脳虚血再潅流モデルにより誘導

また，形態学的に血管にも局在することが明らかとなっされる虚血性神経細胞死を酸化的障害との関係に着目した。この結果，IL-1 の神経細胞死誘導機構に NO 産生を行なった。IL-1 KO マウスは東京大学医科学研究所

介する酸化障害の関与が示唆された。

岩倉洋一郎先生より供与された。脳虚血モデルは臨床例で今後，容積調節チャネルとこれらのサイトカインがど多く見られる局所脳虚血である中大脳動脈閉塞モデルのように神経細胞死を制御しているか検討していく予定（tMCAO）を用い，NO 系による酸化傷害マーカーであである。

9.膵ランゲルハンス島におけるニコチン受容体と膵内分泌の関連安田浩一朗（京都大学総合人間学部）
多門啓子，布居久美子（京都大学人間・環境学研究科）
森島繁，岡田泰伸ニコチンの膵内分泌機構への影響およびニコチン受容単離した膵ランゲルハンス島（ラ島）細胞より調製し体以後の細胞内シグナル伝達を明らかにすることを目的

た Total RNA を用いて RT-PCR を行い，α7 を含む少なくに，以下の実験を行った。

とも 7 種類のニコチン受容体サブユニットが発現してい116

一般共同研究報告ることを確認した。また，バッチインキュベーション法

インスリン分泌が細胞内カルシウムイオン濃度にて単離ラ島を異なる濃度のグルコースとニコチンで刺（[Ca2+]i）の変動と深く関連することは以前よりよく知激したところ，低濃度ニコチン（10-7M）はインスリン分られている。ニコチンのインスリン分泌に与える影響が-4

泌を有意に促進し，高濃度ニコチン（10 M）は分泌を有[Ca2+]i の変化を介しているか検討するため，Fura2 にてβ意に抑制することを見出した（図 1）。さらに，インスリ細胞の[Ca2+]i を経時的に測定し，低濃度ニコチン（10-7M）

ン分泌に対するニコチンの促進作用・抑制作用は共に，の刺激により[Ca2+]i が一過性に上昇する細胞を見出した。

ニ コ チ ン 受 容 体 の 選 択 的 阻 害 剤 で あ る α-bungarotoxin

グルコース刺激によるβ細胞の[Ca2+]i の反応は様々であ（α-BTX）や methyllycaconitine（MLA）によって有意にり，ニコチン刺激による反応も細胞によって異なると考阻害され，ニコチン非存在下のレベルにまで回復した（図えられる。

2）。以上より，ニコチンのインスリン分泌に対する作用
は促進効果と抑制効果を有しており，その作用は主にα7

今後は[Ca2+]i の動態について，細胞ごとに詳細に検討していきたい。

サブユニットを介していると考えられる。

10.神経細胞におけるイオンチャンネル局在メカニズムの解明
渡辺修一，中平健祐（埼玉医科大学）
馬場広子，山口宜秀，山内正彦（東京薬科大学）
柳原格（大阪大学）
山田真久，河野真子（理化学研究所）
出口一志（香川医科大学）

神経細胞の電気的興奮を担うイオンチャネル分子は細電位依存性カリウムチャネル Kv4.2 は培養小脳顆粒細胞内局在が厳密に制御されている。これには回路形成や胞では細胞体表面に発現するが，樹状突起には局在しな

ミエリン形成のような細胞外からのシグナルが重要だとい。この細胞にシナプスを形成する苔状線維（橋核神経考えられる。そこで，樹状突起上と有髄軸索上のチャネ細胞）との共培養をおこなったところ，シナプス様構造

ル分子についていかなる細胞外因子がチャネル局在に影の形成に伴い Kv4.2 の樹状突起への分布が観察され，シ

響するのか解析した。

ナプス様構造への集積も認められた。TTX による活動電位の発生阻害実験とグルタミン酸受容体阻害剤を用いた

1．シナプス形成にともなう Kv4.2 局在制御機構の解析

実験から，シナプス伝達がこの集積に必要と考えられた。

117

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

そこで，シナプスを形成しない小脳単独培養系にグルタ

回は，ミエリン側のシグナル分子を明らかにしていく目

ミン酸を加えたところ Kv4.2 の樹状突起への移行がみら的で，CD9 ノックアウトマウス，CST ノックアウトマウ

れた。この応答は NMDA 受容体と AMPA 受容体の両者

スなどのミエリン遺伝子異常マウスを解析することにを介していた。これらの結果から，Kv4.2 の局在が活動

よって，ミエリンの主要糖脂質であり蛋白輸送に関わる

依存的に制御されている可能性が示された。

と考えられるサルファチド，および膜 4 回貫通型タンパ

2．有髄軸索におけるチャネル局在の制御因子の探索ク質である CD9 がパラノードの形成に必要不可欠であ

有髄軸索のランビエ絞輪における Na チャネル，K チ

ることを明らかにした。また，この解析から，チャネル

ャネルの特徴的な局在化にはミエリン膜からのシグナル，の正常な局在と維持にはパラノードにおける junction の

特にパラノードの形成が重要な役割を果たしている。今形成が重要な役割を果たしていると考えられた。

11.癌に特異的な新規遺伝子の探索と機能解析
吉峰俊樹，佐々木学（大阪大学医学部神経機能制御外科学）
中根恭司，奥村俊一郎（関西医科大学第二外科）
山田斉（関西医科大学第一外科）

我々は Serial Analysis of Gene Expression 法を用いて正用いて，蛋白分画を用いたウェスタンブロット，免疫染

常脳の細胞に比較して悪性グリオーマで発現が上昇して色を行った結果，MAGE-E1 蛋白は細胞質に局在していいる遺伝子のスクリーニングを行った。そ の 中 に 腫 瘍た。MAGE-E1 蛋白がグリオーマの増殖に関係している抗原をコードする遺伝子ファミリーである

ことを示すために，以下の実験を行った。T98G グリオー

melanoma-associated antigen gene (MAGE) family に属する

マ細胞を 1）通常の条件下（10% FBS），2）無血清培地

新規遺伝子 MAGE-E1 を見出し，その cDNA クローニン

で 72 時間，3）2）の後に 20% FBS の条件にして 20 時

グ に 成 功 し た 。 MAGE-E1 の 遺 伝 子 発 現 は 未 分 化 な

間，で培養を行った。過去の報告では，2）により 90%

glioblastoma で上昇していたが，分化した astrocytoma で以上の細胞が G0 期に入り，3）により再度細胞周期に入は正常脳の細胞と同程度であった。また，MAGE-E1 はるとされている。ウェスタンブロットの結果，2）の条件

細胞をアポトーシスに誘導する機能を持つ MAGE-D1 に下では MAGE-E1 の蛋白レベルが減少し，3）の条件下で蛋白やゲノムの構造が似ており，遺伝子座も Xp 上で隣再上昇することが分かった（Fig.1A）。免疫染色の結果，接していることが分かった。MAGE-E1 は MAGE-D1 とこの蛋白レベルの減少は特定の細胞に起因するものでは同様に細胞増殖の調節に関係する可能性が高いが，悪性なく，すべての細胞においてレベルが減少していた

グリオーマで遺伝子発現が上昇していることから細胞の（Fig.1B）。また，腫瘍組織を用いた免疫染色の結果，遺増殖に関与することが示唆された。次に我々は MAGE-E1

伝子発現の結果と同様に MAGE-E1 蛋白レベルは未分化蛋白に対する抗体を作成し，MAGE-E1 蛋白の解析を行っな glioblastoma で高く，分化した astrocytoma では低かった。ウェスタンブロットの結果，MAGE-E1 蛋白は 58kDa

た(Fig.2)。以上の結果から，MAGE-E1 蛋白はグリオーマのバンドとして認識された。U87MG グリオーマ細胞を細胞の増殖に関係する機能があることが示唆された。

118

一般共同研究報告

12.悪性グリオーマ特異的レトロウイルスベクターの開発と遺伝子治療の臨床応用に関する基礎的検討
清水惠司，福政良枝，政平訓貴，豊永晋一，朴 啓彰（高知医科大学脳神経外科学講座）
佐々木 学（大阪大学大学院 医学系研究科神経機能制御外科学）
池中一裕

原発性脳腫瘍の約10％を占めるグリオブラストーマ患

マ普遍発現遺伝子の一つとして，melanoma-associated者の平均余命は一年から一年半であり，既存の治療法を

antigen (MAGE) gene family と呼ばれる腫瘍抗原をコード繰り返す限り飛躍的な治療効果は期待できない。そこでする新しい遺伝子群を同定し，MAGE-E1 と命名した。

我々は，脳特異的(MBP)プロモーターで殺細胞遺伝子

この新規遺伝子は 3 種類の転写産物を有し，MAGE-E1c(HTK)を制御したレトロウイルスベクターを用いた遺伝

遺伝子は様々な癌種に発現したが，他の MAGE-E1a と子治療の開発をめざしてきた。PA-317 細胞株を改変する

E1b 遺伝子はグリオーマにのみ特異的に発現していた。

ことで高力価レトロウイルス産生クローンを誘導し，以上の事から，この MAGE-E1 遺伝子が，グリオーマ特MBP プロモーターで HTK 遺伝子を制御したベクターを異的抗原をコードする遺伝子の一つである可能性が高く，

11

組込み，遠心濃縮することで 10 cfu/ml という高力価脳

本遺伝子のプロモータ－を同定し，新たな悪性グリオー

特異的レトロウイルスベクターを開発した。この濃縮しマ特異的遺伝子治療の開発を試みている。

た高力価な脳特異的レトロウイルスベクター溶液をマウ
スグリオーマモデルの脳内に注入し，2 日後より 5 日間

参考文献

GCV を腹腔内に投与した。この治療を 3 クール繰り返す

1) Tamura K, Tamura M, Ikenaka K, Yoshimatsu T, Miyao Y,ことでグリオーマモデルが完治した。そこで，治療用ベNanmoku K, Shimizu K: Eradication of murine brain tumors

クターの安全試験をコモンマーモセット（霊長類）を用by direct inoculation of concentrated high titer-recombinant

いて計画し，「科学技術・学術審議会生命倫理・安全部

retrovirus harboring herpes simplex virus thymidine kinase

会組換え DNA 技術等専門委員会」で審議され，平成 14gene. Gene Ther 8: 215-222, 2001

年 12 月 2 日付けで文部科学大臣の承認も得ている。コモ

2) Sasaki M, Nakahira K, Kawano Y, Yoshimine T, Shimizu

ンマーモセットを用いた安全試験を実施するにあたり，K, Kim SU, Ikenaka K: MAGE-E1, a new member ofFig. 2 のごとくマスター細胞とワーキング細胞を同一Melanoma-associated

ロットにし，臨床実験直前に治療用ベクターの各種安全

expression in human glioma. Cancer Res 61: 4809-4814,

試験を同時に実施して将来の臨床実験に備えている。

2001

antigengene

familyandits

MBP の発現量の少ないグリオーマでは，治療用ベク

3) Kawano Y, Sasaki M, Nakahira K, Yoshimine T, Shimizu

ターの活性が低下してしまうことが予想されたので，最K, Wada H, Ikenaka K: Structural characterization andも普遍的にグリオーマ細胞中に発現する特異的遺伝子をchromosomal localization of the MAGE-E1 gene. Gene

SAGE 法を用いて検索した。そして我々は，悪性グリオー

277: 129-137, 2001119

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

13.イモガイ毒成分ωコノトキシン GVI による N 型電位依存性 Ca2+チャネルの抑制作用に及ぼすカルモデュリンの効果
市田
森

成志，和田

哲幸（近畿大学薬学部）

泰生（統合バイオサイエンスセンター）
森 誠之，井本 敬二

市田らの Ca2+チャネルに対するイモガイ毒の生化学的2+されているのか否か電気生理学的に確認するために，N実験から，Ca カルモデュリン依存的なωコノトキシン

型 Ca2+チャネルを stable に発現する BHK 細胞を用いて実GVI の N 型カルシウムチャネルへの結合阻害が以前から験を行った。その結果，細胞内 Ca2+濃度を変化させても，観察されていた。近年の研究から細胞内カルシウムメ

L 型や P/Q 型で見られるような制御は N 型では見られず，

ディエーターであるカルモデュリンによる電位依存性カ

また細胞内のカルモデュリン濃度を上昇させてもが，やルシウムチャネルの機能修飾が明らかとなってきている。

はり変化は見られなかった。この結果は，以前報告されこれまで報告されているものは L 型及び P/Q 型に限られているものとほとんど変わりがなかったが，ここでコノ

2+ているが，これらのチャネルに見られる Ca カルモデュ

トキシンの阻害作用を時間変化とともに観察した。現在リンの結合部位と相同な部位が N 型にも存在しているこ

までのところ，生化学的実験で得られているような，明とから，カルモデュリンによる修飾が予測された。また，確な結合の阻害は捉えることができなかった。

2+

Ca カルモデュリンの N 型への作用は，電流特性として

この結果は，生化学的実験で見られた現象を正しく反捕らえるのは難しいが，ωコノトキシンというブロッ

映していない為であると考え，今後，実験系の再構築を

カーの作用を介することで表に現れてくるのではないか

考えている。特に，イメージングを中心とした非破壊的と考えられた。

方法により，前向きに検討を加えていく予定である。

2+2+N 型 Ca チャネルが Ca カルモデュリンによって制御

14.脊椎動物ＴＲＰホモログとＧ蛋白質共役型受容体で活性化される
Ｃa２＋透過型陽イオンチャネルの分子的相関に関する研究
井上

隆司，花野

豊久（九州大学大学院医学系研究院）

TRP ホモログは多様な生理的意義を有する Ca2+透過型

割を明らかにした。calmodulin は活性化及び不活性化に

陽イオンチャネルである。その活性化機構に関しては未必須であり，これらの作用は異なった部位を介して起こ知の部分が多く，解決すべき重要課題の一つとなっていることがわかった。

2+

る。Ca 及びその受容タンパク質である calmodulin の役

15.大脳基底核による姿勢と歩行運動の制御
南部

篤（東京都神経科学総合研究所）
中陦克己，森大志，森茂美

大脳基底核は大脳皮質の広い領域から入力を受け，大動野，特に一次運動野，補足運動野，運動前野などに起脳基底核で処理された情報は視床を介して再び大脳皮質

因する運動司令情報は大脳基底核線条体（被殻，尾状核）へ伝達するループ回路を形成する。すなわち大脳皮質運に入力され，直接路または淡蒼球外節，視床下核を経由

120

一般共同研究報告

する間接路を経て大脳基底核出力部（淡蒼球内節，黒質野および補足運動野の大脳皮質運動野マッピングを行っ網様部）から視床に投射される。さらに，淡蒼球内節かた。それぞれの領域で歩行運動下肢関連筋支配領域（一らは脚橋被蓋核にも投射し，脳幹網様体，脊髄に情報伝

次運動野では一側に，補足運動野では両側性に）に達される経路が存在する。このように大脳皮質－大脳基

GABAA agonist であるムシモルを微量注入し，注入前後

底核ループは運動の制御のみならず，高次脳機能や情動での歩容の変化を観察し，関節運動の変化などについてなどの制御にも関与していることが推察される。

定量的に解析した。その結果，一次運動野ヘの注入では本研究課題では生理学研究所・生体システム研究部門

注入箇所に特異的な極めて限局された屈曲運動障害などが独自に確立したニホンザル直立二足歩行モデルを用いの下肢運動障害が出現したが，補足運動野への注入ではて，これらの運動制御に関するループが特に歩行や姿勢

頭部・体幹の空間内での動揺が強くなるなどの全身的歩の制御にどのように関与しているかを考察することを研

行障害を示した。一方，ムシモル注入によって歩行が全究目的とした。そのために大脳皮質運動野，特に糖代謝

く不可能になったわけではなく，注入に伴う歩行障害を

PET による先行研究で明らかになった直立二足歩行運動

代償するような機序が動員された可能性も推察させる。

の実行に直接的に関与する一次運動野および補足運動野

以上の結果から，大脳皮質運動野を構成する一次運動野の機能的意義の同定を試みた。実験には長期の運動学習

および補足運動野は直立二足歩行の実行に関して異なるにより安定した直立二足歩行能力を獲得した成サルを用側面を担っている可能性が示唆された。本研究成績の一いた。ネンブタール深麻酔下で，頭部に神経細胞刺激／部についてはすでに国内外の学会，シンポジウムで発表

記録用の chamber 装着手術を行い，手術回復後にケタした。

ラール軽麻酔下で皮質内微小電気刺激法により一次運動

16.頭頂連合野出力細胞の脳幹・脊髄運動神経への影響山本哲朗，西村嘉洋，淺原俊弘，澁谷浩司，松浦徹，林民，中瀬古幸成（三重大学医学部）
森茂美，中陦克己，森大志

頭頂連合野は，一般的には種々の感覚情報の統合が行

ループとの共同研究を提案した。まずネコ頭頂連合野皮

われる部位として認識されているが，運動性情報として質錐体細胞の細胞内染色による形態学的解析に加えて，

重 要 な 小 脳 核 か ら の 入 力 も 視 床 前 腹 側 核 (VA-VL

細胞内通電による発火様式の解析し，続いて脳幹・脊髄

complex)を介して受けることが知られている。また，我々の運動神経核に対する影響を明らかにすることを計画しの研究によりネコの頭頂連合野や体性感覚野の皮質第 5た。計画途中でネコの入手が困難になり，目的の完遂に層錐体細胞には，運動野と同様の速錐体路細胞と遅錐体は至らなかったが，頭頂連合野錐体細胞のうち皮質第 5路細胞が存在することも細胞内染色法により明らかにさ層錐体細胞の発火様式には，運動野で報告されているよれた。このような皮質第 5 層錐体細胞の形態学的特徴は

うに regular spiking pattern を示すものと，burst firing を示

頭頂連合野が感覚情報の統御の結果を，連合線維によりすものがあり，burst firing のイオン機構としては Ca

運動野へ出力し修飾するとともに，直接第 5 層錐体細胞

channel の関与よりも persistent Na current の関与を示唆すの下行性軸索投射により下位運動中枢に影響する可能性

る結果を得て現在論文を準備中である。また，細胞内染が示唆される。実際，小脳破壊による運動障害が代償さ

色法による形態学的解析の結果は既に発表した様に，伝れた後に頭頂連合野を破壊すると，運動障害が再び出現

導速度 18m/sec を境にして，速錐体路細胞型の先端樹状するとの報告もある。

突起に棘の少ない大型の細胞と棘の豊富な小型の錐体細本研究計画では，ネコ頭頂連合野皮質細胞の下行性投胞に分類されることを再確認したが，これら 2 種の皮質射による運動性制御への関与を調べる目的で，歩行運動

第 5 層錐体細胞の脳幹・脊髄への支配様式の解析は今後制御を解析している生体システム研究部門森教授のグの問題として残った。一方小脳性歩行中枢については小121

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

脳内側核からの出力がその本体であることは既に報告さ行った。下行性軸索分子様式の詳細については現在所見れているが，その軸索投射様式についてビオサイチンのを解析中である。

微小電極による通電注入による順行性標識による実験を

17.海馬興奮性シナプスの動態と微細形態
岡部繁男（東京医科歯科大・大学院医歯学総合研究科）
久保義弘（東京医科歯科大・大学院医歯学総合研究科）
藤本和（福井県立大学・看護福祉学部）
重本隆一

A）シナプス前部と後部への機能分子の同期した集積

ルシウム流入によりそのクラスターを分散させ，逆にカ

GFP 分子の波長バリアントである YFP および CFP 分子

ルシウムチャネルからの急激なカルシウム流入によっとシナプス前部，シナプス後部の機能分子の融合蛋白質てそのクラスター形成が促進される事が明らかになっを作成し，シナプス形成過程における複数の分子のシナた。

プスへの集積順序について解析した。PSD-95-YFP 分子と CFP 分子を同時に発現させることで，シナプス形成過C）トランスジェニックマウスを用いたシナプス機能
分子の長期動態解析

程において，spine 構造の形成の直後にシナプス後肥厚部

シナプス後部構造の長期的なリモデリングの過程を(PSD)の構成蛋白である PSD-95 の集積がおこる事が明ら明らかにするために，PSD-Zip45-GFP を発現するトランかになった。また，シナプス前部蛋白質である

スジェニックマウス胎児から海馬神経細胞を培養して，synaptophysin と CFP 分子の融合蛋白質を用いることで，一週間以上にわたるシナプス構造の変化を追跡した。こ

PSD-95 の集積に先立って，synaptophysin のシナプス前部の系を用いる事で，A）filopodia から spine への形態変化への集積が起こる事も明らかになった。

と PSD-Zip45 の集積過程， B）樹状突起が伸長する際のB）神経活動依存的なシナプス分子の局在変化

PSD-Zip45 の新しい樹状突起での集積過程， C）細胞全シナプス後部構造に局在し，代謝型グルタミン酸受容体での同期したシグナルにより起こる PSD-Zip45 クラス

体と結合する PSD-Zip45(Homer1c)分子について，GFP とターの分布変化，などの現象が可視化できた。これらのの融合蛋白質を作成し，その動態を海馬神経細胞におい観察から，神経細胞におけるシナプスリモデリングは，て解析した。PSD-Zip45 は神経活動依存的にその局在を細胞全体に作用する global なシグナル系によって強く制変化させ，NMDA 受容体からの比較的ゆっくりとしたカ

御されていると考えられた。

18.非可聴域高周波弾性振動情報の生体内伝達メカニズムについての研究
本田

学

大橋

力（千葉工業大学工学部情報ネットワーク学科教授）

仁科

エミ（メディア教育開発センター研究開発部助教授）

これまでに本研究グループは，非定常な高周波成分が声の認知が可能であると報告されている。本研究は，こ

可聴域音と共存することにより，視床および上部脳幹のうした可聴閾を超える非定常な高周波弾性振動情報が神局所脳血流増加を含む，特有の相互作用をおよぼすこと

経系に影響をおよぼすメカニズムについて，その伝達経を報告してきた。また近年，音声信号で振幅変調した超路の解明を目的とする。本年度においては上記の研究目

過聴閾弾性波を骨導で呈示すると，内耳性難聴者でも音的達成のため，20kHz を超える弾性振動を皮膚に加える

122一般共同研究報告

ために適性の高い振動子の素材について広く検討をおこ

対して効率的に振動を加えるためのシステム開発をおこなった。その結果，スーパーツイータ・スピーカの発音なった。さらに，機能的磁気共鳴画像装置内において，体となるセラミック振動子が，皮膚の弾力に抗して振動

接触振動情報とともに音響，映像を協調的に呈示するたを加えるのに適性が高いことを見いだした。その実際のめのシステム構築を行った。今後，機能的磁気共鳴画像

振動特性をレーザードップラー振動計測系で評価した。

装置をもちいた神経機構の解明へと展開していく予定でセラミック振動子を用いて刺激プローブを作成，皮膚にある。

19.黒質網様体によるドーパミン細胞に対する GABA 作動性抑制
斎藤和也，高草木薫（旭川医科大学生理学）伊佐正

基底核疾患において運動障害，姿勢異常，情動変化，外するために，グルタミン酸受容体拮抗薬を記録槽内に認知機能障害，睡眠障害などの様々な症状が引き起こさ投与した。SNr の刺激により GABAA 受容体を介する速れるのは何故だろうか。この問いに対する手がかりの一い抑制と GABAB 受容体を介する遅い抑制が観察されつを，我々は中脳ドパミン系による中枢神経活動の修飾た。このような抑制様式は中脳ドパミン系の三つの細胞機構の障害に求めている。中脳ドパミン系は，三つの細群で共通して認められた。また双方の抑制とも，50Hz か胞群（黒質緻密部，腹側被蓋野，赤核後領域）から成り，

ら 200Hz 位の刺激頻度に対し振幅が最大となる周波数依

各群のドパミン細胞はおのおの異なる領域に投射し，異存性を示した。通常 SNr ニューロンが数十 Hz で持続的なった役割（運動，情動など）を持つとされている。そ活動していることを考えるとドパミン細胞は GABAA,

こで，我々は基底核出力と中脳ドパミン系の相互作用がGABAB 受容体を介する抑制をともに受けつづけている

上記の多彩な機能発現に重要であるという仮説をたてた。

ことが示唆された。

この仮説の是非を検証する最初のステップとして我々

上記の成績より，基底核の出力は領域の異なる三つのは基底核出力による中脳ドパミン系の修飾機構を今一度中脳ドパミン系の活動の制御に関与し，その作用は検討した。ラット(PND9-23)の脳幹 in vitro スライス標本

GABAA 受容体と GABAB 受容体の両方を介した抑制作を用いて，黒質網様部 (SNr) の電気刺激に対する中脳ド用として誘発される。従って基底核は中脳ドパミン系のパミン系ニューロンの応答をホールセルパッチクランプ

広範な投射領域における神経作用を統合的に制御するこ法にて記録した。ドパミン作動性ニューロンの同定は特とによって多彩な中枢機能の発現や調節に関与している

徴的な電気膜特性（異常内向き電流，一過性外向き電流）可能性がある。

により行った。ドパミンニューロンへの興奮性入力を除20.PKC-GFP トランスジェニックマウス用いた神経可塑性制御に対する PKC の役割の解明
酒井規雄（神戸大学バイオシグナル研究センター）
坪川宏

γPKC-GFP を線条体，小脳プルキンエ細胞，海馬を含製し，フォルボールエステルあるいは，代謝型グルタミ

む前脳に発現するトランスジェニックマウスの作製に成ン酸受容体作動薬により，トランスロケーションを起こ功した。これらのマウスから，特に小脳のスライスを作し，スライスの生細胞で初めて PKC のトランスロケー

123生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

ションをリアルタイムに観察することに成功した。今後な電気刺激による PKC トランスロケーションの観察をさらにトランスロケーションの部位の詳細な検討，様々進めていく予定である。

21.イカクロマトフォアパターン形成を指標にした中枢神経可塑性の研究井上勲（徳島大学分子酵素学研究センター）
筒井泉雄（一橋大学・生物学研究室）
尾崎毅

イカ，タコなどの頭足類は皮膚組織に色素胞(Chromatophore)をもち，それぞれの色素胞には約 20 の筋

パターンおよび種は視覚を通じて認識され，視葉で記憶される。

細胞が平面状に結合し，筋細胞の収縮により色素胞が拡パターン形成の可塑性を調べるため L. bleekeli の色

張し皮膚に色が現れる。これらの筋細胞は脳神経に支配

素胞筋に至る神経の一部を切断した。切断により色素胞され，数万個の色素胞により体表面にパターンが形成さ筋細胞が弛緩し，皮膚の一部が透明になる。その後そのれる。これらのパターンにより仲間同士のコミュニケー

部分にどのようなパターンが形成されるか 10 日間観察ション，カモフラージュ，あるいは外的への威嚇等が表した。 切断後 3 日目から色素胞の拡張による斑点が現れ現される。集団で行動する回遊性のイカにとって仲間同た。それぞれランダムに点滅を繰り返した。次第に近接

士のコミュニケーションは重要であり，学習により様々する色素胞同士の点滅に相互作用が現れ，7 日後にはほなパターンを憶える。

とんど全ての色素胞が相互作用し，ウェーブ状のパター

頭足類の多くは 1 年の命であり，ハッチ後 1 年で体重ンが繰り返された。しかしウェーブ形成はランダムであは 50 万-100 万倍増加する。成長に応じて脳の重量も増り，正常の部位のパターン形成とは異なる。このランダ

大し，色素胞の数も増えつづける。学習能力はハッチ後

ムなウェーブの伝播は，皮膚上に 1M CoCl2 を浸した糸約 10 週で獲得されることが報告されている。

を接触することにより可逆的に阻害されることから，相パターン認識の能力はきわめて高い。たとえばヤリイ

互作用は色素胞筋の収縮が（恐らくストレッチリセプ

カである，Loligo Breekeli と Loligo eduris 数匹づつ同じターを介して）隣接する色素胞筋の収縮をトリガするこ水槽で飼育した場合，同種同士はある個体がパターンをとによるものと考えられる。

変えると，ほとんど同時に他の個体も同じパターンを示
すが，他の種は全く独立に同種同士のパターンを現す。

以上のように，パターン形成の神経支配の可塑性を示
唆する結果は得られなかった。

22.植物 Na･K 輸送体 AtHKT1 の電気生理的研究
山上睦（環境科学技術研究所）

魚住

信之（名古屋大学生物分子研究センター）

加藤

靖浩（名古屋大学大学院生命農学研究科）
挾間章博（統合バイオサイエンスセンター）

AtHKT1 は Arabidopsis thaliana よりクローニングされは，アフリカツメガエル卵母細胞に AtHKT1 を発現させた小麦由来トランスポータ HKT のホモログ蛋白である。

2 本刺膜電位固定法を用いて，そのイオン輸送能を調べ+

HKT の場合は，これまで Na イオンと K イオンを共輸送た。AtHKT1 を発現させた卵母細胞では，細胞外陽イオするトランスポータであるが知れられていた。本研究でンを Tris にすると，未発現卵母細胞に比べ電流増加は認124+

一般共同研究報告

められなかったのに対して，細胞外陽イオンを Na+に置

細胞外 Tris，K+条件下でも大きな内向き電流が認められ，換すると大きな内向き電流が出現した。また，K+置換で陽イオンの選択性が消失した。この事から，487 番目のは，著明な電流は認められなかった。この事から，

アルギニンが陽イオン選択性に関与していることが明ら++

AtHKT1 においては，Na イオンと K イオンを共輸送すかになった。今後，AtHKT1 の Na+イオン輸送様式がチるのでは無く，Na+イオン単独で輸送することが示唆さ

ャネルかトランスポータかを明らかにするために，れた。また，細胞外陰イオン置換では，電流変化は認め

AtHKT1 発現卵母細胞に対してパッチクランプ法を適用られず，AtHKT1 が陽イオンを選択的に透過させるものすることによりシングルチャネルレベルでの電流挙動をと考えられた。また，487 番目のアミノ酸残基であるア

調べることが課題である。

ルギニンをグルタミン酸に置換することにより（R487E)，

23.正常発達，および病態における糖鎖構造の解析
和田

洋巳，田中

文啓，大竹

洋介，中川

達雄（京都大学大学院医学研究科）

長谷

純宏，中北

慎一，森口

和信，堂本

隆司（大阪大学大学院理学研究科）
長束

平原

竹林

俊治（京都工芸繊維大学）

幸恵 (大阪府立母子保健総合医療センター研究所)）
孝一（大阪大学医学部）真哉，竹中一正（京都大学医学部）
）

浩秀，伊東

本家

西
河野

望（香川医科大学）洋三（京都大学大学院医学研究科））
池中一裕

Ｎ-結合型糖鎖は細胞表面の最外層を覆っているため同細胞を C57BL/6 マウスの尾静脈と，門脈あるいは脾臓

細胞間の接着や情報伝達に大きく関与し，その結果としから注入した。尾静脈からは肺転移，門脈や脾臓からはて正常発達や様々な病態において重要な役割を果たした

肝転移を主に認めた。これらの転移臓器から正常部位とり特徴的な変化を示していると考えられる。昨年度まで

転移がん部位をそれぞれ採取し糖鎖構造解析を行った。

の本共同研究において，多検体中の糖鎖構造を短時間にその結果，転移がんの糖鎖パターンはもとの B16 細胞と解析可能とする半自動化システムが確立され，それを用比べて転移した臓器の糖鎖パターンにより近いパターン

いて多くの検体を解析して肺がん患者の血清中に有意にをとっていることがわかった。特に顕著な傾向を示した

増加する糖鎖構造を決定するなど多くの解析が行われてのは A2G2F と A2G2 で，それぞれの培養 B16，正常肺，

きた。

肺転移，正常肝，肝転移における割合(％：総Ｎ-結合型

我々はがんの転移においてもＮ-結合型糖鎖は大きな糖鎖に対する割合)を以下に示す。

役割を果たすと考えている。臨床において，がんが転移

正常肺

肺転移

培養 B16 肝転移

正常肝する際に原発部位によって特定の臓器へ高頻度に転移を

A2G2F

17.1

7.8

1.7

5.7

5.1

起こす傾向，いわゆる転移臓器選択性を認めるが，この

A2G2

11.1

5.5

1.4

9.6

13.7

現象にがん細胞と臓器細胞の糖鎖パターンの類似性が関この結果は糖鎖が転移臓器の選択に大きく関与してい連しているという仮説をたて，B16 転移モデルマウスをる可能性を示唆するもので非常に興味深く，がんの予後用いてその検証を行っている。

診断や転移前の予防的治療など臨床応用の可能性もある

最初に，HPLC を用いて培養 B16 細胞のＮ-結合型糖鎖の二次元マップ作成と主要糖鎖構造決定を行った。次に，といえる。現在，このような現象が起こる機序や意義を含めさらに検証を行っている。

125

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

24.脳内部位特異的ドレブリン A ノックアウトマウスの作製
白尾智明（群馬大学医学部附属行動医学研究施設行動分析学部門）
児島伸彦（理化学研究所脳科学総合研究センター）
小幡邦彦，柳川右千夫

ドレブリンは神経細胞樹状突起スパインに存在するアラの正常発生に影響を及ぼしている可能性が考えられた。

クチン結合蛋白であり，スパイン細胞骨格の再編成によ

そこで，今回新たに，lox P 配列を有するコンディショ

るシナプス可塑性の調節因子として働いている可能性がナルノックアウト用のドレブリン A ターゲッティングヴ

強い。本研究では，ドレブリンＡを部位特異的にノックェクターを作成した。このヴェクターを用いて ES 細胞

アウトし，in vivo, in vitro で，シナプス機能の変化を解析に相同組み換えを起こさせ，その ES 細胞を使ってミューすることにより，シナプス機能における神経伝達物質受

タントマウス作製を試みている。この試みにとは別に，

容体・細胞骨格連関の重要性が明らかにすることを目指

アンチセンスオリゴヌクレオチド法によりドレブリン Aした。

を特異的にノックアウトすることを試みた。ドレブリン

昨年度までの研究により，ドレブリンの発現量を変化

A 特異的エクソン 11 に対するアンチセンスオリゴヌク

させずにドレブリンＡアイソフォームの発現のみを脳内

レオチドを 3 種類作成した。これを培養 12 日目の初代培

全体でノックアウトするために作成したターゲッティン

養神経細胞に投与したところ，このうちの一種類はドレグベクター pDA によってはキメラが誕生しないことがブリン A の発現を特異的に抑制することが判った。この判った。本年，ドレブリン A のスプライスバリアントの系を用いて，樹状突起スパインの形態変化を観察したと一つである S－ドレブリン A が発見されたが，pDA はこ

ころ，発生過程におけるドレブリン A の発現抑制はスパの S－ドレブリン A の発現も抑制すると考えられる。最インの形成を抑制することが判った。以上の研究と同時

近，S－ドレブリン A はドレブリン A が樹状突起スパイに，従来の研究により作成済みであった，ドレブリン遺ンに特異的に存在しているのとは異なり，より神経細胞

伝子の第一エクソンを lox P 配列で挟んだ構造のターの一般的機能に関与していることが示唆された。さらに，

ゲッティングベクターを用いた ES 細胞の相同組み換え

このほかにも複数のスプライスバリアントが存在するこも試みた。200 個の ES 細胞をスクリーニングしたが期待とも示唆された。これらのスパライスバリアントがキメする組み替え体を得ることはできなかった。

25.Hirschsprung 病コンジェニックラットの作製
安居院高志（名古屋市立大学医学部）
尾崎毅

AR ラットはエンドセリンタイプ B レセプター遺伝子

ラットを LE ラットに 10 世代に渡り戻し交配することで（Ednrb）を欠損するヒト Hirschsprung 病の動物モデルで原因遺伝子座 Ednrbsl を導入したコンジェニックラット

ある。AR ラットは生後 3 週間で全例死亡してしまい，

LE-Ednrbsl ラ ッ ト の 作 製 を 試 み た 。 Ednrbsl の 検 出 はこのことが繁殖ならびに実験の遂行の障害となっている。

deletion されている部分を挟むように PCR プライマーをsl

AR ラットと LE ラットの交雑ラインから，Ednrb （Ednrb

設計し，PCR 産物の大きさから判定した。Ednrbsl をホモの欠損タイプ遺伝子型）をホモにもっているにもかかわに持つと繁殖に使えないため，常にへテロに保有していらず症状が緩和で寿命の長いラットが出現した。このこるラットを遺伝子診断により選び出し交配に用いた。

とからラットの背景遺伝子が LE になると症状の緩和が作製された LE-Ednrbsl ラットは予想に反し，AR ラッ

起こり，寿命が延びる可能性が示唆された。そこで ARトと同様に激烈な Hirschsprung 病症状を呈し，生後 3 週

126一般共同研究報告

間で全例死亡した。しかしながらこのコンジェニック
slている。現在このラインの兄妹交配を続け近交系の確立

ラット作製途上で分枝したラインの中から，Ednrb をホを進めている。この系統が確立できれば，AR-Ednrbsl まモにもっているにもかかわらず症状が緩和され寿命が延たは LE-Ednrbsl とゲノムを比較することにより，Ednrb

びるラットが見いだされた。このことは AR と LE 由来

欠損を補っている遺伝子を明らかにできることが期待さの背景遺伝子がある一定の割合で混ざりあうと Ednrb 遺れる。

伝子欠損を補い，症状の緩和をもたらす可能性を示唆し26.Phosphohippolin のイオンチャネル活性の解析
宋涛，渡邊泰男，徳田雅明（香川医科大学細胞情報生理学）岡田泰伸，森島繁

ラット海馬 cDNA よりクローニングした 1 回膜貫通型

その結果，卵母細胞では Php 抗体で Php の発現は確認

蛋白質（phosphohipollin 以下 Php）は，FXYD family に属されたものの，Cl−電流は検出されなかった。また哺乳動する蛋白質であり神経細胞において多く発現することを物細胞では C6, HEK293T, NIH3T3 などを用いて行ったが，

in situ hybridization や免疫組織化学法により確認した。

NIH3T3 には内在性の Cl− 電流がなく Php 発現によるPhp は 他 の FXYD family で あ る phospholemman や

phenotypic な影響もほとんどなかったので解析に用いる

Mat-8,CHIF などとも homologous であることより，それ細胞として最適と判断した。しかしながら十分に Php をらの蛋白質と類似した機能，即ち「オリゴマーを形成し発現した NIH3T3 においても Cl−電流が検出されなかっ陰イオンチャネル活性を有する」ことが推測された。

た。

本研究においては，チャネル活性の有無を明らかにす以上の結果から，Php は phospholemman などチャネル

るため，Php の mRNA を inject し強制発現した卵母細胞

形成蛋白質と類似するものの，Cl−チャネル活性はないと

および Php-cDNA を transfect した哺乳動物細胞を用いて，

結論した。

−

パッチクランプ法により Cl 電流を測定した。

127

【 計画共同研究報告 】

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

１．コンディショナルジーンターゲティングによる GnRH ニューロンの機能解析（佐久間康夫ほか）.............................................................................................................................................. 132
２．インスリンレセプターによる膵β細胞機能調節とシグナル伝達機序（矢田俊彦ほか）.................................................................................................................................................. 132
３．上皮細胞における TRPV1 関連陽イオンチャネルの発現と機能（富永真琴ほか）.................................................................................................................................................. 132
４．乳酸アシドーシスによる脳グリア細胞の容積調節（鍋倉隆ほか）.................................................................................................................................................. 133

５．膜孔形成タンパク質による腸管上皮細胞の体積変化の解析（冨田敏夫ほか）.................................................................................................................................................. 133
６．新規の神経突起伸長遺伝子 norbin のノックアウトマウス作成による生理機能の解析（丸山敬ほか）.................................................................................................................................................. 134

131

生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

1.コンディショナルジーンターゲティングによる GnRH ニューロンの機能解析
佐久間康夫，加藤昌克，七崎之利（日本医科大学生理学第一講座）
小幡邦彦，八木健

性腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）は生殖機能

昨年度までに LoxP 配列を GnRH 遺伝子エクソンの両の神経内分泌調節に重要な役割を果たしていると考えら端に導入した約 16Kb の GnRH gene targeting vector を作成れているがそれは直接的証拠ではなく間接的証拠による

し，ES 細胞にエレクトロポレイション法により導入した。

ものが多い。本研究ではコンディショナルジーンターゲ

PCR とサザンブロットでターゲティング遺伝子の導入さティングの手法により，任意の時期に GnRH 遺伝子のれた ES 細胞を選抜し，さらに PGK-neo 遺伝子を除去しノックアウトを行い，GnRH 分子が中枢で果たす役割のたクローンを選び出した。次にこの ES 細胞を 8 細胞胚解析を目指すものである。特に思春期や更年期にこのニに注入しノックアウトマウスの作成を 4 回試みたが，全ューロンの演じる役割は重要と考えられる。また，性行て失敗しキメラマウスを得られなかった。現在この原因動の発現にも GnRH が関与することが示唆されているが，を追及中である。

本計画共同研究でその解析もすすめる。

2.インスリンレセプターによる膵β細胞機能調節とシグナル伝達機序
矢田俊彦，出崎克也（自治医科大学)
橋口鈴子（鹿児島大学)
岡田泰伸，森島繁

グルコース応答性インスリン分泌は，β細胞内 Ca2+濃にてグルコースおよびロイシン応答性[Ca2+]増加を抑制

度（[Ca2+]）の増加により仲介されている。インスリンとしたが，KATP チャネル抑制剤による[Ca2+]増加には作用Insulin-like growth factor-1（IGF-1）はグルコース応答性しなかった。グレリンはグルコース応答性インスリン分

2+[Ca ]増加の第 2 相オシレーションを第 1 相よりも強力に泌も抑制した。以上の結果より，身体の成長を増強する

抑制することを見出した。一方，グレリンは，胃と視床

高濃度のインスリン・IGF-1・グレリンはいずれもβ細胞

下部に局在するペプチドであり，成長ホルモン-IGF-1 系

抑制作用をもつこと，グレリンの作用点は KATP チャネルの新しい刺激ホルモンとして機能することが明らかにさよりも上流のグルコースシグナル部位であると考えられれている。我々は，グレリンにもインスリンや IGF-1 同る。

-8様の抑制作用があることを見出した。グレリンは 10 M

3.上皮細胞における TRPV1 関連陽イオンチャネルの発現と機能
富永真琴，飯田陶子（三重大学医学部・生理学第一講座)
岡田泰伸

トウガラシ成分カプサイシンの受容体 TRPV1 は，非るが，その分子実体は明らかでない。最近，TRPV1 に構

選択性陽イオンチャネルである。上皮細胞には浸透圧変造の類似する陽イオンチャネル（TRPV4）が浸透圧受容化を感知して開く陽イオンチャネルの存在が知られてい体候補として報告された。そこで，TRPV4 が上皮細胞に

132

計画共同研究報告

おける浸透圧変化の感知に関わっているかどうかを調べが検出され，腎臓に TRPV4 が発現しているという以前るため，小腸上皮での TRPV4 の発現を検討した。ヒトの報告と一致したが，電気生理学的には HEK でこのチ小腸上皮由来培養細胞（I407）において RT-PCR を行っ

ャネルの機能は観察されていないため，さらなる検討がたところ，TRPV4 の mRNA は検出されなかった。した必要である。TRPV4 の mRNA はラットグリオーマ由来

がって，小腸上皮では TRPV4 以外の分子が浸透圧変化の細胞株 C6Bu1 にも発現していることがわかり，TRPV4の感知に関与していることが示唆された。他の上皮組織が脳機能において何らかの役割を果たす可能性が示されにおける TRPV4 の発現については現在検討中である。

た。今後，C6Bu1 における TRPV4 タンパクの機能的な一方，ヒト胎児腎臓由来の細胞株 HEK で TRPV4 mRNA発現を検討していく予定である。

4.乳酸アシドーシスによる脳グリア細胞の容積調節
鍋倉隆，小宗静男（宮崎医科大学・耳鼻科）
森島繁，森信一郎，岡田泰伸

一般に細胞に低浸透圧刺激を与えると細胞は，いった

原因は，VSOR Cl− channel の抑制であろうと仮説を立て

ん膨張し，まもなく regulatory volume decrease（RVD）にた。この仮説を検証するためには，VSOR Cl− channel 以より，元の容積に回復することが知られている。この外の Cl−排出経路を細胞に新たに供給することが必要で

RVD の際に最も重要なのは，volume-sensitive outwardlyある。近年，アニオン特異的イオノフォアとして H. pylori−−

rectifying（VSOR）Cl channel を介する Cl の細胞外へのより産生される VacA 蛋白が精製された。我々は，この排出であることがわかっている。乳酸アシドーシスとグ

蛋白を C6 グリオーマ細胞に適用して，アニオン イオノ

リア細胞容積との関係を C6 glioma 細胞を用いて調べた

フォアを作成し，RVD 機能が，回復するかどうかを調べ研究で，「乳酸アシドーシス（pH 6.8 以下）によってグリた。C6 グリオーマ細胞を用いて乳酸アシドーシス下のア細胞は膨張し，その後 RVD は生じず，膨張した状態

RVD が抑制されている事を示した。乳酸アシドーシス下が持続する。」と報告されている（Staub ら，1990）。我々での RVD の抑制は，容積感受性クロライドチャネルのは，RVD が，ラクトアシドーシス下で，抑制されている抑制のために生じる事を認めた。

5.膜孔形成タンパク質による腸管上皮細胞の体積変化の解析
冨田敏夫（東北大学大学院農学研究科)
Rabshan SABIROV
エノキタケ子実体に存在するフラムトキシンは，ヒト

種類の陽イオン選択的チャネルを形成する事実が明らか

白血球など多くの動物細胞に膜孔を形成して細胞崩壊あになった。大きいチャネルは実効内径 5 nm の親水性の膜

るいは膨潤をおこす。この 31 kDa のタンパク質は腸管上孔であり，フラムトキシンが形成するリング状構造体で皮細胞に対して膨潤作用を示し，細胞間のタイトジャンあることが判明した。一方，小さいチャネルの分子的実

クションの物質透過性を亢進する。我々は，フラムトキ

体はフラムトキシンのダイマーであると考えられた。各

シンが細胞膜上で自己集合して外径 10 nm，内径 5 nm の種ヒト由来株化細胞に対する作用を調べた結果，フラム

リング状の膜孔複合体を形成することを明らかにした。

トキシンはヒトの腸管上皮細胞（I-407）に対して効率的

昨年度のプロジェクトにより，フラムトキシンは脂質平にチャネルを形成し，やがて細胞膜の盛り上がりによる面膜（Planar lipid bilayer）に電位依存的に開閉する大小 2bleb 形成および細胞膨潤をおこした。フラムトキシンに133

生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

よる腸管上皮細胞の体積変化の仕組みを解析するために，液を電子顕微鏡で観察すると外径 10 nm のリング状構造

フラムトキシンがヒト腸管上皮細胞に形成するチャネル体が観察されることから，細胞膜上で自己集合したフラについて解析した。その結果，フラムトキシンが腸管上

ムトキシン複合体が細胞膜に突き刺さる過程が可逆的性

皮細胞に形成したチャネルは，脂質平面膜においてと同質を示すためであると推定された。マウスにおいてはキ様に，大小 2 種類の電位依存的に開閉するチャネルであノコによる接触阻害現象が観察されることから，フラム

り，細胞の内向きに陽イオンを取り込む性質を示した。

トキシンの腸管上皮細胞におけるチャネル形成に関して

このチャネルの特筆すべき性質は，生成したチャネル活

さらに解析するとともに，このタンパク質による腸管機性のかなりの部分（>50%）が細胞を洗浄することで消失能に対する影響について研究をおこなっている。

することであった。フラムトキシン処理した細胞の洗浄

6.新規の神経突起伸長遺伝子 norbin のノックアウトマウス作成による生理機能の解析
丸山敬（埼玉医科大学薬理学教室)

反復刺激後にシナプスの伝導効率の上昇が持続する

かった。その原因は不明であるが，ゲノムの領域によっ

LTP（長期増強）に関与する遺伝子の探求を，報告者がては相同組換えがおきにくい場合があるとのことである。

生理学研究所に在籍当時から開始した。LTP を誘発する

2001 年 10 月，ランダムインサーションによりノックア

K チャンネル阻害剤 tetraethylammonium によって発現がウトマウスを網羅的に作成するプロジェクトを行ってい上昇する遺伝子を検索した。その結果，神経組織に特異るドイツの GSF-Institute of Mammalian Genetics より，的な遺伝子（KW8, norbin）を特定した。KW8（現在はnorbin ノックアウトマウスが提供された。

NeuroD2 と命名されている）は，分化関連の転写因子にこのノックアウトマウスは肉眼及び光顕レベルでの観多く見られる basic helix-loop-helix 領域を持つ新規の遺伝

察では大きな異常は見いだされず，また，だいたい正常子であった。norbin の核酸配列ならびに蛋白質の推定アに繁殖している。現在，どのようなゲノム変異が生じて

ミノ酸配列は，データベースのホモロジー検索では新規いるのかと，形態的および生化学的解析を行っている。

の遺伝子であった。norbin の cDNA を神経系培養細胞で我々の最初の報告から 2 年後，軟骨と神経に発現してある Neuro 2a に遺伝子導入によって過剰発現したところ，いる因子として neurochondrin（Ishiduka Y ら Biochim

神経突起の伸長が誘引された。以上のことから，神経回

Biophys Acta. 1999 1450:92）として norbin が報告された。

路の形成と維持に関与している遺伝子の可能性が考えら

nobin の細胞外の分泌を再検証したところ，確実なシグナれる。

ル配列は見いだされないが，ある程度は細胞外に分泌さ本共同研究では，数年来 norbin ノックアウトマウスの作成を目指してきた。使用するノックアウト・ベクター
を 5 種類作成し，千個以上の ES 細胞のクローンをスク
リーニングしたが，相同組換え体を得ることができな134れることを確認した。したがって，栄養因子のような機能の可能性も浮かび上がってきた。
今後は，入手したノックアウトの行動学的解析を行う予定である。

【磁 気 共 鳴 装 置
共同利用実験報告】磁気共鳴装置共同利用実験報告

磁気共鳴装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．マイクロイメージング法による脳室周囲器官群および関連する視床下部・延髄の研究（鷹股亮ほか）.................................................................................................................................................. 138

２．MRI によるパーキンソン病モデルラット線条体の観察（赤川公朗ほか）.................................................................................................................................................. 138
３．磁気共鳴イメージングによる自律神経中枢の同定（森田啓之ほか）.................................................................................................................................................. 139
４．中国針による SHR-SP ラット脳梗塞後遺症麻痺回復過程における脳内構造変化の MRI 観察（井上勲ほか）.................................................................................................................................................. 140

５．MRI によるサル視床の観察と電極定位への利用（船橋新太郎ほか）.............................................................................................................................................. 141
６．磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの高次脳機能研究（飯高哲也ほか）.................................................................................................................................................. 141
７．運動イメージと運動錯覚に関与する脳領域の解析（松村道一ほか）.................................................................................................................................................. 142
８．磁気共鳴装置による脳賦活検査を用いたヒトの顔認知に関する研究（成本迅ほか）.................................................................................................................................................. 143

９．温熱的情動感覚（暑さ・寒さ）発現の脳機構解析（彼末一之ほか）.................................................................................................................................................. 143
10．磁気共鳴画像を用いた随意運動に関与する大脳運動調節機構の解明（花川隆ほか）...................................................................................................................................................... 144

137

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

1.マイクロイメージング法による脳室周囲器官群および関連する視床下部･延髄の研究鷹股亮（奈良女大生活環境）

瀬尾芳輝，生駒和也（京府医大医）
荻野孝史（国立精神・神経センター神経研）
村上政隆，永山國昭

脳室周囲器官群である脳弓下器官 (SFO) および終板

Gd-DTPA の血管から組織への漏出によるものでないこ器官 (OVLT)は，第三脳室前壁に位置し，体液調節，特とを BBB 破壊実験，および静脈内 Gd-DTPA 濃度を段階に浸透圧調節において重要な役割を果たしていると考え的に変化させて T1 緩和時間を測定することにより確認られている。これらの部位は，血液－脳関門が欠損してした。SFO では，Gd-DTPA 投与により T1 緩和速度（1/T1）

いて，血漿浸透圧をモニターする浸透圧受容器が存在しは，各々0.70 ± 0.02 sec-1 から 1.53 ± 0.11sec-1 に上昇した。

ていると考えられているが，実際にこれらの部位の毛細一方，大脳皮質や視床においては T1 の有意な変化は認め

血管水透過性を定量的に in vivo で測定した研究はない。

られなかった。SFO における毛細血管内皮の水透過係数

本研究では，ラット脳各部位における毛細血管水透過速を求めると，3.7×10-3 cm s-1 となった。この値は，腎臓度を Gd-DTPA を静脈内に持続投与して，組織の T1 緩和の直血管における透過係数に匹敵するもので，脳におけ時間を inversion recovery MRI イメージで測定することにる毛細血管の値としては極めて高く，BBB が存在する皮より定量化し，脳室周囲器官（特に SFO）と脳内の他の質における透過性の 10-100 倍大きいことが明らかにな部位と比較した。Gd-DTPA 静脈内投与による T1 緩和時った。この結果は，SFO が血漿の浸透圧受容部位として間の短縮を T1 強調画像法で画像化し，SFO においては高機能するに極めて効果的な構造をしていることを示唆す

信号に検出されたが，OVLT，視床下部には有意な領域る。今後は，血漿浸透圧上昇時の脳内神経活性部位を明は検出されなかった。SFO における緩和時間の短縮が，らかにしていく予定である。

2.MRI によるパーキンソン病モデルラット線条体の観察
赤川公朗（杏林大医）

佐治真理（北里大医療衛生)村上政隆（生理研）瀬尾芳輝（京府医大医）藤原智徳（杏林大医）

HPC-1/syntaxin 1A はシナプスにおける神経伝達物質のmicrodialysis により確認された。この際，アンフェタミ

開口放出を制御している。HPC-1 の開口放出過程におけン（AP）投与により放出を促進させると，およそ半数のる詳細な生理機能は不明の点が多いが，多くの開口放出

ラットでは運動異常，特に回転運動を示すことを見出し，

関連蛋白質と総称される蛋白質群と相互作用することに処置側の線条体機能が阻害されることが示された。このよりシナプス小胞とシナプス前膜の結合及び融合過程を効果は数日間持続し，それ以降は回復することから，こ

調節していると考えられている。我々は HPC-1 の mRNAの系はラットにおける一過性のパーキンソン病のモデルに対する antisense okigonucleotide（AS）を投与することと考えられた。本研究ではこの実験条件下での線条体，により蛋白質合成を抑制した場合の神経伝達物質放出に大脳皮質の活動の変化を MRI により観察することを試与える影響を検討してきた。In vivo において一側のラッみた。

ト脳黒質に stereotaxic に AS を注入し，黒質神経細胞の実験は一側に AS 処置をした動物に AP を与えて回転

蛋白質合成を阻害すると，その投射先である線条体では運動を生じることを予め確認したラットを用いた。ハロ

24 時間後には，HPC-1 発現量が低下すると共に dopamine

セン麻酔下に，気管切開を行い，呼吸を respirator で調節の放出量が変化することが免疫組織化学及び in vivo

しながら AP を投与し，継時的に MRI でイメージングす138

磁気共鳴装置共同利用実験報告ることにより，阻害側と正常側における機能状態を検討

大きく，また実験前日に AP 処置により行動異常を確認した。その結果，処置動物では処置側と正常側（対側）した動物ではより大きな差が認められる傾向があったこの線条体における差異を観察することはできなかったが，とから，数日以内の近接した AP 連続投与による影響も

対側大脳皮質頭頂領域に機能亢進を示唆する変化を認め否定はできなかった。従って，更に例数を増やして詳細た。麻酔により運動は抑制されているので，この結果はな検討をする必要があり，AP 連続投与による大脳の活動

運動の連合機能との関連を示唆したが，差異は個体差が変化の基礎的観測を計画しなければならない。

3.磁気共鳴イメージングによる自律神経中枢の同定
森田啓之，藤木通弘（岐阜大医）
荻野孝史（国立精神・神経センター研究所）
瀬尾芳輝（京府医大医）
鷹股亮（奈良女大生活環境）
村上政隆【目的】昨年度，Mn2+造影 T1-weighted MRI と Fos 発室から投与した。磁気共鳴施設の ABX Biospec 47/40

現を比較し，高浸透圧刺激に対する中枢興奮部位同定に（Bruker 社，4.7 T）を用い，刺激前，刺激中，刺激後と2+

おいて，Mn 造影 T1-weighted MRI はニューロン単位で連続して T1-weighted MRI 画像を撮影した（視野：25×

興奮部位を同定できる空間分解能を有していることを報

25 mm，データ画素数 128×128，スライス厚 1 mm，16

2+

告した。この方法は神経細胞興奮時に Ca チャネルから
2+

スライス，TR/TE：150/4.2 ms）。刺激前後の信号強度変流入した Mn による T1 緩和時間変化によりコントラス

化スピードを検定し，刺激により有意に信号強度が増加

トを作成する，血行動態に依存しない MRI 画像法である。

した部位を求めた。

2+

本年度の研究では，Mn 造影 MRI の時間分解能を検討す【結果と考察】図 1 に高張 NaCl 溶液側脳室内投与にるため，この方法を用い，自律神経系刺激に対する中枢

対して，信号強度が増加した中枢部位を示す。時間経過

興奮の時間経過を調べた。自律神経系刺激には側脳室内に従って，側脳室周囲から視床，視床下部，皮質へと興高張 NaCl 投与を用いた。

奮が広がっている。図 2 に側脳室周囲の視床，第 3 脳室【方法】全ての実験は Wistar 系雄ラット（320～450 g）
を用いて行った。エンフルラン（1 %），O2/CO2

N2O (1 :室傍核，視索上核における信号強度の経時変化を示す。3つの部位で，応答時間に差があった。

1.5)吸入麻酔下に，左大腿静脈から下大静脈へ MnCl2 投
与用カテーテルを挿入した。右外頸動脈から総頸動脈に向けカテーテルを挿入し，先端部は総頸動脈‐内頸動脈
分岐部に固定した。側脳室に高張 NaCl 溶液投与用カテー
テルを挿入し，頭蓋骨に固定した。手術終了後，腹腔内にα‐クロラロース（50 mg/kg）＋ウレタン（450 mg/kg）を投与し，エンフルランを中止した。ラットをアクリル製頭部固定装置に固定した後，23 mm の表面コイルを
bregma の尾側 4 mm の場所に中心を合わせて設置した。
MnCl2（100 mM，2 ml/kg/h）を静脈内に投与しながら，
25 %マンニトール溶液（5 ml/kg）を右内頸動脈から投与

図 1：側脳室内 1.5 M NaCl 溶液投与に対する 1 分後（左），15 分後（右）の中枢応答。

して右側血液脳関門を破壊した。MnCl2 投与開始 40 分後に，高浸透圧刺激として 1.5 M NaCl 溶液（10 µl）を側脳

139

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

以上の結果から，信号強度の立ち上がりスピードを求

14000

視床下部興奮の時間経過は，交感神経活動増加の時間経

10000
Signal Intensity

めることにより，興奮の時間経過を求めることができる。

側脳室周囲

12000

過とよく一致しており，Mn2+造影 T1-weighted MRI は良室傍核
Mannitol

8000

好な空間分解能とともに，良好な時間分解能を持つことが確かめられた。

6000

視索上核

4000

MnCl2

2000

NaCl

0

00

2
25

550

7
75

Time (min)

図 2：側脳室周囲の視床，第3脳室室傍核，視索上核における信号強度の時間経過。

4.中国針による SHR-SP ラット脳梗塞後遺症麻痺回復過程における
脳内構造変化の MRI 観察
井上勲（徳島大学）荻野孝史（国立精神・神経センター）
村上政隆

頭骨に沿い骨膜と帽状腱膜の間に針を長く刺す頭針する。速い効果は SA 後 30 分以内に現れる。この間で麻（Scalp Acupuncture; SA）による脳卒中麻痺治療法は中国

痺の程度は重度（Grade 3-4）から軽度（Grade 1-2）に著において経験的に確立され，広く臨床で用いられている。

しく軽減する。この速い効果は徐々に薄れるが，SA を繰

これまでの臨床報告によれば，SA は麻痺と言語障害に対り返すことにより，麻痺は継続的に軽減し，発症後平均して特に効果があり，卒中の原因（脳出血，脳梗塞）に

5 日でほぼ完全に消失する。脳の病理解剖の所見から SA

関わらず，また急性，回復期，後遺症にある全患者の 90％は脳出血，脳梗塞に関わらず麻痺除去作用があることが以上に麻痺軽減効果が認められ，患者の 60－80％は完全判明した。これらの SA 効果は臨床報告とよく一致する。

あるいは「著しく」回復し社会復帰を果たす。この回復したがって，SA はラットにおいてもヒトと同様の脳内作率はコントロール（投薬のみによる回復率）の倍である。

用を誘発するものと考えられる。SA の即効性から，麻痺

このように劇的な SA 効果を科学的に解明するためには，は神経細胞の損傷によるものとは考えにくい。何か他の信頼できるコントロールデータが得られること，および原因で，活動電位の伝播が阻害されたものと考えられる。

心理効果を除く必要がある。卒中易発症ラット

したがって，その外的要因が取り除かれれば，神経は速(Spontaneous Hypertensive Rats-Stroke Prone; SHR-SP)はヒ

やかに元の機能を回復する。

トの卒中に最も近い発症パターンを現すモデルラットでこのように短時間で生じる麻痺除去の脳内過程を調べある。我々は SHR－SP 卒中発作後 SA を施し，麻痺に対るためには，MRI による非破壊観察は強力な研究手法でする SA 効果を調べた。その結果，SA は速やかかつ強力ある。我々は，ラット中大脳動脈付近に高解像度を得るに麻痺を取り除くことが判明した。SA の麻痺除去作用にための誘導コイルを作成した。

は一過性の速い過程と持続的なゆっくりした過程が存在140

磁気共鳴装置共同利用実験報告

5.MRI によるサル視床の観察と電極定位への利用
船橋新太郎，竹田和良，渡辺由美子，居垣紗織（京都大学）
一原里江（札幌医科大学）

視床背内側核は，前頭連合野と双方向性の強い線維結たサルの頭部を MRI 撮影用脳定位固定装置に固定し，合をもち，その損傷により前頭連合野の損傷に類似した

MRI 装置により，前額断，矢状断，水平断の脳断面を撮

行動変化が観察されることから，前頭連合野の機能を理影した。撮影は stereotaxic atlas で想定される視床背内側

解する上で視床背内側核の機能の理解が不可欠であると核を中心に，全脳にわたって行なった。

考えられる。われわれの研究グループでは，ワーキング撮影された MRI 画像は SPM99 を用いて解析した。まメモリを必要とする課題を行なっているサルの視床からず，脳を stereotaxic atlas と同一の座標に配置し，前額断単一ニューロン活動の記録を試みているが，背内側核がの画像を用いて前交連の位置（前後軸上の座標位置）を脳の深部に位置し，位置決定のための基準となる決定した。いずれの文献でも，背内側核の前後軸上の位

stereotaxic map 上の位置が文献により大きく異なるため，

置は，前交連の後方 6-16mm の範囲であることから，先電極の定位が難しい。そこで，MRI により視床を含む脳に決定した前交連の位置から背内側核の位置を決定し，領域を可視化し，いくつかの脳部位との相対的な位置関そこに電極の先端が行くように電極アダプターの位置を係から視床背内側核の位置を正確に定位することを試み

決定した。

た。

現在，これらのサルの視床より単一ニューロン活動を

2 頭のアカゲザルの脳の MRI 画像を撮影した。麻酔し記録し，分析を行なっている。

6.磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの高次脳機能研究飯高哲也，羽田薫子，松本敦（名古屋大学

大学院環境学研究科

野川純平（名古屋大学

心理学講座）

ジョアン・チャオ（ハーバード大学

情報文化学部）
心理学講座）

顔は日常生活上で最も高頻度に遭遇する対象であり，

時に脳賦活検査を行った。一次視覚野と両側紡錘状回はその認知機構を研究することは心理学における重要な課人種に関わらず賦活されたが，白人の顔は両側紡錘状回

題となっている。表情の些細な変化をも区別する我々の後半部を，日本人の顔は右上側頭溝周辺を有意に賦活し

脳は，顔の認知処理に関して特有に発達したシステムをた。この傾向は白人の「恐れ」と「無表情」，日本人の「怒持っていることが予想される。このシステムは後頭－側り」「笑い」「無表情」で強かった。特に顕著であったの頭葉領域に存在することが指摘されてきたが，最近はは日本人の「笑い」の認知と右上側頭溝周辺領域の賦活

fMRI，ERP などを用いて顔認知に関する脳内機構が積極の関係であった。親近性が低い白人の顔は低次な形態的的に調べられている。

処理が必要であり，日本人の顔は些細な表情の変化をとⅠ）人種間の表情認知の差異に関わる脳内機構

らえる必要があることからそれぞれ固有な領域が関与し脳画像研究は社会心理学の領域でも行われ，人種間のたと考えられた。

コミュニケーションに関わる神経基盤を探る試みも行われている。我々は自分と同一もしくは異なった人種の表

Ⅱ）同一被験者における顔認知課題中の fMRI・ERP
測定

情を同定する際の脳活動を fMRI を用いて検討した。12

fMRI と ERP はそれぞれ神経活動に伴う血行動態と電人の健常な日本人が白人と日本人の顔（それぞれ怒り，

気生理学的変化の反映であり，前者は空間的，後者は時恐れ，笑い，無表情の 4 種類）の表情判断を行っている間的情報に富んでいる。この 2 種類の情報を統合してヒ141

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

トの認知活動をとらえていくことが重要である。12 人の強い N170 成分が認められた。相関解析の結果，N170 成

健常被験者が顔と家の判別課題を行っている時に，別セ分の潜時と左右紡錘状回の信号強度に有意な正の相関をッションで fMRI と ERP を測定した。実験は同一の被験認めた。しかし N170 成分の振幅と信号強度には有意な者群と同一の課題設定で行われた。その結果 fMRI では

相関は見られなかった。この結果は顔認知に関して ERP

紡錘状回，海馬・扁桃体，前部帯状回などに顔で強い賦で測定された波形の時間的成分が fMRI で測定された血活が認められた。ERP では両側側頭－後頭葉領域に顔で行動態の変化と関連していることを示している。

7.運動イメージと運動錯覚に関与する脳領域の解析
松村道一，小田伸午，内藤栄一（京都大学総合人間学部）
河内山隆紀，来田宣幸，橋本敏宏，守田知代，富田広美，北田亮（京都大学大学院人間環境学研究科）

人間は実際に運動を行わなくても，身体運動を想像すに影響を与えたことから，運動イメージ中にはおそらくること(運動イメージ)ができる。この場合，自らの身体運動感覚がシミュレートされている可能性を示した。

に関する内的表象である「身体図式」= body image を自この行動学実験より，運動イメージ想起時中には運動由に操っていると考えられる。運動イメージ中の脳活動

感覚がシミュレートされていることが明らかとなった。

の研究は数多く，ある運動のイメージ中には，その運動

このような機能をつかさどる脳領域は，おそらく運動イ

を実際に制御する場合に賦活する脳部位が関与するこ

メージ中に賦活される脳部位でかつ運動錯覚経験中にとがわかっている。この事実より，運動イメージは，運も共通に賦活される部位であると仮説し，被験者が右手

動実行のシミュレーション過程であるとの見解に至っの運動錯覚を経験している最中，または右手の運動イている。しかしながら，運動イメージ中に運動のどの要

メージを行っている最中に脳活動を記録した。その結果，素がシミュレートされているのか明らかではなかった。

左半球の補足運動野，運動前野，右半球の小脳が両者に物体の視覚像をイメージする場合，あたかもその物体を共通の脳内システムであることが判明した(図 1)。左半球

見ているかのような感覚を経験することができる。したの頭頂葉は運動イメージのみで賦活した。以上から運動がって視覚イメージ中に脳内でシミュレートされるのイメージ中にはその運動を行った場合に期待される運は，視覚の感覚経験である。これが運動イメージの場合

動感覚もシミュレートされることが示された。

ならば，ある運動をした場合に期待される運動感覚がシ
ミュレートされているはずである。
もし運動イメージ中に運動感覚がシミュレートされているならば，腱刺激により惹起される四肢の運動錯覚
量が，その四肢の運動イメージによって影響を受けるはずであると仮説し，行動学実験を行い，脳血流を測定した。行動学実験では，右手伸筋の腱への振動刺激により生じる右手の屈曲方向への運動錯覚量が，右手の屈曲ま
たは伸展方向の運動イメージによってどういう影響を受けるかを心理物理的に評価した。
その結果，運動錯覚方向と同(屈曲)方向の運動イメー
ジは，屈曲運動錯覚経験を増大させ，反対(伸展)方向のイメージはそれを減弱させた。運動イメージが運動錯覚

142

図1

磁気共鳴装置共同利用実験報告

8.磁気共鳴装置による脳賦活検査を用いたヒトの顔認知に関する研究
成本

顔はさまざまな情報を同時並行で伝えることができる。

迅，福居顯二（京都府立医科大学

精神医学教室）溝周辺に賦活が見られた。このうち，両側紡錘状回，右その認知機構は情報の種類ごとに異なると考えられてい上側頭溝周辺，左頭頂間溝周辺では枠課題に比べ，表情る。我々は同じ顔から表情を同定する際と個人を同定す

課題と個人課題で有意に賦活が強かった。さらに，右上る際の脳活動を fMRI を用いて検討した。

側頭溝周辺では，個人課題に比べ表情課題で有意に強い12 人の健常被検者が顔（恐れ，笑い，悲しみの 3 種類）賦活を認めた。右上側頭溝周辺は，視線方向を同定するの枠の形を判別する課題（以下枠課題），表情判断課題

際にも賦活されることが報告されており，表情や視線方（以下表情課題），それから個人の同定を行う課題（個向などの一時的で変化に富む情報の認知に関与している人課題）を遂行している際に脳活動を計測した。それぞと考えられた。

れの課題で両側紡錘状回，右上側頭溝周辺，両側頭頂間9.温熱的情動感覚（暑さ・寒さ）発現の脳機構解析
彼末一之，永島計（大阪大学医学部保健学科）

温熱的情動感覚（暑さ・寒さ）は行動性体温調節に関

強調，gradient echo EPI 法で行った。1volume は 1mm の係する主観的なもので，単に皮膚温度刺激だけではなく，ギャップで 5mm 厚の 24 断面からなり，各断面 64×64

内部の温熱的条件に強く依存する。この感覚の神経機構

pixels である。正規化した信号は被験者毎に各 voxel の信に関する知見は少ない。本研究ではこの問題を解析する

号と申告された感覚の関係の回帰直線を計算した。そし第一歩として，ヒトの全身冷却刺激をしたときの脳活性てその傾斜が p<0.05 有意水準で 0 と異なる voxel を求め部位を fMRI で解析した。

た。被験者 8 名すべてについて有意な voxel につきすべ実験は 8 人の成人男性（28±8 才）を被験者として行った。被験者は短いパンツのみ着用して寝袋を改造したての被験者のデータをまとめてその回帰直線の傾斜がや
はり有意に 0 と異なる場合を活性とみなした。

温度刺激装置内に入った。寝袋には胸部の口から空気が本実験では両側の扁桃体にのみ温熱的快・不快感の申

流入し，足の部分から流出する。循環する空気は温冷風

告と局所脳血流量（rCBF）が負の相関を持つ，つまり「寒供給装置から供給した。72 分間の撮像中 4 つの温度条件さ」の感覚が強いほど rCBF の大きな部位が得られた。

を設定した。①温熱的中性域の 28℃の風を 15 分間，②

この部位が温熱的情動感覚発現に重要な役割を果たして送風を停止，15 分間，③5℃の冷風を 22 分間，④32℃のいることが示唆される。最近の研究では皮膚温度に関す

温風を 20 分間である。被験者は 1 分毎に 9 段階の全身のる情報処理は島皮質が重要であることが示唆されている。

温熱的不快感（1, very cold; 2, cold; 3, cool; 4, slightly cool;

つまり温熱的不快感は島皮質から扁桃核に信号が伝えら

5, neutral; 6, slightly warm; 7, warm; 8 hot; and 9, very hot）

れることで生まれると思われるが，本研究ではそこまでを寝袋に開けた透明な窓を通して，右手指のサインで申は明らかに出来なかった。これは今後明らかにすべき課*

告した。撮像は 1.5 テスラの MR 装置で 6 秒ごとに T2

題である。

143

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

10.磁気共鳴画像を用いた随意運動に関与する大脳運動調節機構の解明
花川隆，矢澤省吾，長峯隆，福山秀直（京都大学医学研究科附属高次脳機能総合研究センター）
池田昭夫（京都大学医学研究科臨床神経学）
国枝武治（京都大学医学研究科脳神経外科学）

非侵襲的脳機能検査の中で，もっとも簡便で，広く利

p<0.001 を有意水準とした。その後，慢性硬膜下電極か用されている検査法が磁気共鳴機能画像(fMRI)である。

らの刺激により，同様の運動が誘発されるか否かを観察

fMRI は簡便であるが故に，その知見の根拠となっているした。

blood oxygen level dependency（BOLD）による脳血管の反慢性硬膜下電極により刺激された前頭葉内側の運動関

応と神経活動そのものの間の関連性に関する確実な証拠

連部位（前補足運動野，補足運動野，陰性運動野）でのが必要であるが，これまでのところ，BOLD による所見

運動誘発の結果と，fMRI により得られた四肢の運動に関と神経活動に関して，ヒトで直接比較検討した報告は少連して賦活が見られた部位は，ほぼ同じであった。したない。

がって，非信州的脳機能の検査方法として，BOLD を指われわれは，内科的な治療ではコントロールできない，標とした fMRI の結果は，運動機能の評価に関しては，

いわゆる難治性部分てんかん患者 3 症例（いずれの症例

大きな間違いを含んでいないと結論することができる。

も前頭葉内側面に腫瘍ないしはグリオーシスを有し，手かかる，同様の課題を異なった手法で評価して，脳機能術的摘出術が必要なもの）において，術前検査の一部とのマッピングを比較検討することは，今後，正確な脳機して，fMRI と慢性硬膜下電極による電気刺激を行うこと

能の分布を解明する上で，極めて重要な考え方であるとができ，それらの相互の結果を比較検討する機会にめぐいえる。

まれた。本報告ではその結果を報告する。

今回の検討は，運動，しかも，前頭葉内側面に限った

MRI は，1.5 テスラ GE 社製 Horizon で，BOLD 効果を検討で，必ずしも脳全体に関する検討ではない。したが測定するのに適した，single shot gradient-echo, echo planarって，このような検討が広汎な脳領域について行われ，

法 （ TR=3 sec, TE=40 msec, flip angle 90, 64x64,

詳細な脳機能局在の研究が行われる必要がある。そのた

3.44x3.44x3.5 mm voxel）による撮像をおこなった。課題

めの基礎的な研究として，本研究は，先駆的な意味があは，手指と足部の単純運動を被験者に課した。賦活部位

ると考える。

の同定には，Statistical parametric mapping 96 を用い，

144

【

超高圧電子顕微鏡
共同利用実験報告】超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．Onchidium sp. 幼動物の外套にみられる眼外光受容（皮膚光覚）細胞の超高圧電顕観察による立体再構築（片桐展子ほか）.................................................................................................................................................. 148
２．超高圧電子顕微鏡による有機化合物微粒子の結晶構造解析（大野完ほか）.................................................................................................................................................. 148

３．アクチンの微小クリスタルの電子線回折像（一海孝光ほか）.................................................................................................................................................. 149
４．ギャップ結合で連結した網膜ニューロンの樹状突起の構造（日高聰ほか）.................................................................................................................................................. 150

５．Leupeptin 投与後のラット肝細胞における細胞質貪食機構の研究（野田亨ほか）.................................................................................................................................................. 151

６．超高圧電子顕微鏡を用いた神経細胞の三次元的形態解析（小澤一史ほか）.................................................................................................................................................. 152
７．嗅球ニューロンの定量的三次元構造解析（樋田一徳ほか）.................................................................................................................................................. 152
８．小脳変性症マウスにおける小脳プルキンエ細胞形態変化の超微細 3 次元的観察（RHYU, Im-Joo ほか） ........................................................................................................................................ 153
９．星状グリア細胞突起の CT 解析（M. Ellisman ほか） ............................................................................................................................................. 154
10．プロトプラストの融合過程におけるネットワーク形成（谷口美恵子ほか）.............................................................................................................................................. 154
11．マウスとラットにおける樹状突起スパインの頻度および大きさの比較（濱清）.............................................................................................................................................................. 155

12．翼手類唾液腺線条部導管細胞の portasome の構造と分布（村上政隆ほか）.................................................................................................................................................. 155

147

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

1.Onchidium sp. 幼動物の外套にみられる眼外光受容（皮膚光覚）細胞の超高圧電顕観察による立体再構築
片桐展子（東京女子医科大学・総合研究所・研究部）
片桐康雄（東京女子医科大学・看護学部）
重松康秀，小坂誠一（東京女子医科大学・総合研究所・共同利用施設）
有井達夫

イソアワモチ類（軟体動物・腹足類）の外套背面は多む。核は成体では複雑な切り込みが見られるのに対して数の大小の疣状突起で覆われる。小さな陰影を外套に与楕円形を呈した。DP2 細胞はまだ未成熟な微細構造を示えるとその陰影下に局所的な収縮が起こる。陰影反応はし，微絨毛は発達途上にあり細胞質が少なく PV も少な

外套から切り離した小突起でも生ずることから，外套のい。立体構築像から得られた DP 細胞のサイズと細胞の皮下組織に分布する眼外光受容器；皮膚光覚(DP)細胞

全容量に対する微絨毛と核の占める割合は，DP1 細胞（Katagiri et al 1990）からの光情報が筋細胞（MF）に伝え（474μm3）では微絨毛 35％，核 32％で，DP2 細胞（280られ MF の収縮によると考えられる。幼動物の外套は成μm3）では微絨毛 16％，核 51％であり，成熟するにつ体より疣状突起が少ないが，多数の MF が小突起を含めれて微絨毛の占める割合が増加，未熟な細胞では細胞質

結合組織内を諸方向に走行する。これまでに外套の皮下が少なく核が大きかった。DP1 細胞の軸索は微絨毛の基組織に大形で特異な星形の MF を認めその全容を明らか部から成体におけると同様に延びるが，DP2 細胞の軸索にした。特異な星形 MF から延びる多数の突起に囲まれは細胞質の突起のようである。いずれの軸索も DP 細胞た領域内に DP 細胞を認めたのでその全容を観察・立体に近接して走行する小神経束に入る。小神経束は星形Ｍ再構築し，星形 MF との関係や陰影反応への関与を探っ

Ｆの突起の囲む領域内にある太い神経束に合流する。太た。

い神経束内では DP 細胞の軸索と他の神経繊維との識別

材料と方法：生理研年報（22，2001）参照。

は難しかった。星形 MF は多数の突起を延ばして他の星結果と考察：星形 MF から延びる長い突起が囲む領域

形 MF の突起と接し全体として篭状のネットワークを成に 2 個の DP 細胞が存在，両者には成熟度に差異があっ

して DP 細胞や神経束を囲む。星形 MF は光受容細胞でた。DP 細胞は発達した微絨毛とオスミウム染色で黒染ある DP 細胞からの情報をもとに他の MF と連携して外する photic vesicles(PV)が細胞質内に充満するのが特徴

套上の疣状突起を局所的に収縮させると推測される。

である。DP1 細胞はほぼ球形で細胞質に PV を多量に含2.超高圧電子顕微鏡による有機化合物微粒子の結晶構造解析
大野完，仙石昌也（愛知医科大学）
有井達夫

ガス中蒸発法によって作成した有機物微粒子を超高圧

非常に安定な物質であり，有機物の構造解析を行うには電子顕微鏡で観察した。試料は芳香族炭化水素のコロ

比較的容易であると考えたが，予想に反して観察は困難

ネン(C24H12)微粒子である。昨年度まで主に用いたペリであり，当初は格子像が確認できなかった[2]。

レン（C20H12）微粒子[1,2]と同様，結晶構造は単斜晶で今回，観察に成功したコロネン微粒子は不活性ガスをあるが，晶癖はペリレン微粒子の板状に対し，コロネン

Ar,ガス圧を 10Torr,試料の蒸発温度を 240～260℃の条件

微粒子は針状結晶が多く作成される[2]。融点はペリレンで作成した。作成された微粒子のモルフォロジーは，幅の約 270℃に対しコロネンが約 440℃と有機物の中でもが数十 nm，長さが数 µm の針状結晶が多くみられた。図148

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

1 はその代表的な微粒子の格子像である。格子縞は長軸に対して平行な方向しか現れず，その格子間隔は約 1.02
～1.04nm であった。結晶構造のデータベースである
ASTM カードによると，回折が現れる最も大きな結晶方位の面間隔はコロネンの場合約 0.95nm であり，これまでに知られているものとは異なる結晶構造を持つ微粒子が作成された可能性がある。しかしながら，データ数が不足しているため，他の分析方法でも解析を行い，今後も引き続き実験を行って確認する必要があると思われる。

参考文献
1．大野

完，仙石昌也，有井達夫：岡崎国立共同研究

機構 生理学研究所年報 第 21 巻 pp.150-151
2．大野

図１ガス中蒸発法によるコロネン微粒子の格子像（at 1,000ｋV）

完，仙石昌也，有井達夫：岡崎国立共同研究

機構 生理学研究所年報 第 22 巻 pp.146-147

3.アクチンの微小クリスタルの電子線回折像
一海孝光（愛知県立芸術大学）
有井達夫

低い塩濃度のアクチン溶液にモル比で過剰な ATP を水に透析して得られるごく薄いクリスタルを用いて加えるとアクチンのフィラメントが出来る。このフィラ

HVEM の生じる回折像を観測した。約 6 nm の格子が観

メントは会合して微小なクリスタルを作る。我々は微小察された。回折像においては，狭い領域からの回折像をクリスタルの構造の特徴を明らかにしようと仕事を進撮ってみると比較的短い間隔に相当する回折斑点が見めてきた。厚みのある 3 次元クリスタルの電子線回折にられたが，それとともに，その間がストリークでつな

は超高圧電子顕微鏡(HVEM)が適している。一般的な低がっているのも観察された。この結果は，部分的にカタ圧の電子顕微鏡では電子線の透過力が十分でない。

ラーゼの構造を反映すると考えられる。低角においては，

HVEM の電子線なら透過することができる。高角での反構造を反映する回折斑点が観察されていないためさら

射スポットは 2Å辺りまで観測できるが困難な問題もあに検討中である。

る。それは低角散乱領域での回折スポットが弱いことで以上述べたように HVEM では染色しなくてもカタある。アクチンの場合にはシート状のクリスタルが層状

ラーゼクリスタルの実像や回折像を得ることができた。

に重なっている可能性が高いが（1），HVEM の場合低角

従って，この方法によれば染色物質が引き起こす様々の散乱の領域で十分なコントラストの回折スポットが出

アーティファクトへの心配を除くことができる。次に考にくいと思われる。そこでごく薄いカタラーゼクリスタ

慮しなければならないのは照射損傷である。低圧の電子ルを用いてこの回折像の反射角度への依存の様子を観顕微鏡によるタンパクのクリスタルの観察では照射損測しておき，このモデルとアクチンフィラメントのクリ

傷が大きな問題となるが，HVEM の観察においては厚いスタルの回折像とを比較しながら解析を進めることにクリスタルを観測できることから照射損傷が通常の場した。これにより，観測した回折像が目的のクリスタル

合よりは少なくなる可能性がある。さらに HVEM ではイからのものかどうかの判断がやり易くなると思う。そこ

メージングプレートが使用でき，照射量を少なくしてもで，市販のカタラーゼを 10％の NaCl に溶かした後に，感度よく回折像を捉えることができる。このような特性

149

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）を持つ HVEM を用いて現在アクチンフィラメントのク（1）生物物理 42 巻 S41〔2002〕一海孝光，有井達夫 ア

リスタルの観察を継続している。

クチン微小クリスタルの超高圧電子線回折

4.ギャップ結合で連結した網膜ニューロンの樹状突起の構造日高聰（藤田保健衛生大・医・生理）

光受容神経組織である網膜のニューロンの二次元的なNeurobiotin の局在を検出し，注入細胞から回りの同型の配列様式は各々のタイプによって異なっており，それら細胞へ tracer coupling を示した標本を超高圧電子顕微鏡の分布の解明は光情報処理の神経機構の解析にとって重解析に用いた。光学顕微鏡下での観察から，Neurobiotin

要である。これまでに，双極細胞，アマクリン細胞及びで標識された隣接する alpha-神経節細胞の樹状突起の先神経節細胞が同一タイプの間で特定のモザイクを呈しな端同士の間で直接の接触の可能性があると観察された標がらギャップ結合で連結していることを明らかにした。

本を，厚さ 3 µm の網膜水平断の連続切片を用いて超高我々は，電気生理学的手法によってニューロンの活動を

圧電子顕微鏡で解析し，光学顕微鏡での観察と超高圧電解析した後に，神経活動をギャップ結合で連結した神経子顕微鏡での解析の対応を試みた。光学顕微鏡で見られ突起の形態と相関して，各タイプに特徴的なギャップ結た樹状突起の先端同士の間の接触の所に，厚切り切片の合の視覚機能上の意義を調べている。電気生理学的に同

超高圧電子顕微鏡での解析から，確かに樹状突起間の結定した網膜ニューロンを細胞内標識し，超高圧電子顕微合が認められた（Fig. 1A）。そこには電子密度の高い close

鏡を用いて，厚さ数 µm の樹脂包埋切片を解析すること

membrane apposition が観察され，隣接する網膜神経節細によってギャップ結合で連結した神経突起の三次元形態

胞の樹状突起間にギャップ結合の存在が考えられた。超を解明することが本研究の目的である。

薄切片での解析から，Neurobiotin で標識された隣接する

視覚生理学的に調べて来た網膜神経節細胞について，alpha-神経節細胞の樹状突起間で形態学的に認められる

平成 13 年度は引き続き，ラット網膜を用いて解析した。

ギャップ結合を同定した（Fig. 1B）。最近，我々は Wistar

成熟 Wistar 系ラットから剥離した全載網膜標本を用いて系ラット網膜の神経節細胞がギャップ結合チャネル蛋

核染色色素 DAPI で標識したα-神経節細胞を形態学的に

白・コネキシン 36 を発現していることを明らかにした

同定し，37℃で O2/CO2 を供給した AMES’溶液で潅流し（Hidaka 等, 2002）。今回の超高圧電子顕微鏡解析で同定ながら微小電極法またはパッチクランプ法によって電流した隣接する網膜神経節細胞間のギャップ結合の存在は，注入に対するスパイク列応答を解析した後に，電極内にコネキシン 36 の細胞発現に対応し，また，神経節細胞間充填したルシファー黄とビオチン複合物を用いて細胞内のギャップ結合にコネキシン 36 チャネルが局在してい注入法によって細胞を標識した。ビオチン複合物

ることが示唆された。網膜神経節細胞でのコネキシン 36（Neurobiotin, Vector）を注入した標本の電子顕微鏡解析の発現と細胞間でのギャップ結合の形成の視覚機能を電のための処理（日高と橋本,1993）を経て，光学顕微鏡に

気生理学的に解析している。

よって注入細胞と周囲の標識細胞との接触突起を同定し[文献]た後，エポン樹脂包埋した標本から，1-5 µm の厚さの網日高聰, 橋本葉子 (1993) ビオチン複合物（biocytin,

膜切片を作成し，ギャップ結合で連結した樹状突起の 3

Neurobiotin）注入による細胞内標識法と神経系解析への次元構造を超高圧電子顕微鏡で 1,000 kV で解析した。

応用. 日本生理誌

55: 241-254.

電気生理学的に解析した神経節細胞の形態をルシフ

Hidaka, S., Kato, T. and Miyachi, E.-I. (2002) Expression

ァー黄の標識から alpha-神経節細胞として同定した。組of gap junction protein connexin36 in adult rat retinal

織 化 学 反 応 （ 日 高 と 橋 本 ,1993 ） に よ っ て 注 入 し た

ganglion cells. J. Int. Neuroscience, Vol 1, pp 3-22.

150超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

Fig. 1. Direct gap junction connections between retinal ganglion cells, revealed by high voltage (A) and conventional
electron microscopy (B). [A], A close membrane apposition (arrowheads) between Neurobiotin-labeled peripheral
dendrites of the tracer-coupled rat alpha-retinal ganglion cells, observed at 1,000 kV in a tangential 3 µm section in
thickness. Note that gap junctions occur at dendritic tips. [B], A gap junction between labeled peripheral dendritic tips ofthe coupled alpha-retinal ganglion cells, revealed by conventional electron microscopy at 75 kV in an ultrathin section.
Scale bars: 10 µm for A, and 200 nm for B.

5.Leupeptin 投与後のラット肝細胞における細胞質貪食機構の研究
野田亨（京都大学大学院医学研究科生体構造医学講座）

これまで leupeptin 投与後のラット肝細胞は自己貪食を電子密度に染めだした試料の厚切り切片を作製し，超高示す実験モデルとして研究されていた。しかし，厳密な圧電顕で形質膜の形状を観察したところ，正常ラットで意味でこのモデルが真の自己貪食胞を表わすものであるは一部で指状陥入様の構造ををとるが，その他の部位はか，またその形成膜がこれまで提唱されてきた小胞体膜

直線的な細胞境界を示した。Leupeptin 投与後のものではであるか否かを改めて検証した。

形質膜が球状にどちらか一方の細胞の細胞質へ突出する

ラットに leupeptin を 2mg/100ｇの量で投与し，投与後ものが正常組織に比較して増加しており，また直接形質

20 分後に肝を還流固定した。対照群には薬剤を投与しな膜との連絡が捉えられないが，形質膜に沿って分布する

い正常ラットの肝を用いた。それぞれから採取した組織

自己貪食胞様構造の限界膜も高電子密度に染めだされた。

を形態観察用試料とフェリシアン化カリウム・オスミウ

しかし，形質膜よりやや内部の細胞質に分布する自己貪

ム法で形質膜を高電子密度に標識した試料の 2 種類を作

食胞様構造には高電子密度の反応産物は認めなかった。

製し，それぞれを電顕で観察した。

以上の結果より，leupeptin に誘起された自己貪食胞と薬剤投与後の肝細胞には自己貪食胞様構造が現れたが，これまで呼ばれていたものの中には隣接する細胞質を細それらの多くは形質膜の近くに比較的多く分布していた。

胞内に取り込み，消化する特殊な異物貪食胞，および形

形質膜直下には一部，滑面化した小胞体が存在していた。

質膜の陥入により形成される自己貪食胞などが含まれてまた自己貪食胞様構造にはしばしば粗面小胞体から延びいる可能性が高まった。これらの貪食胞の限界膜は小胞るリボゾームを欠いた層板が一体化しているものも認め体ではなく，形質膜である。ところが，小胞体由来の層られた。稀に形質膜の一部が細胞質内にのび，自らの細板が自己貪食胞様構造と一体化しているものも観察され胞質を取り囲むものも観察された。

ていることから，小胞体由来の限界膜をもつ自己貪食胞

フェリシアン化カリウム・オスミウム法で形質膜を高の出現も否定できない。しかし，これらの構造の中には151

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

形質膜直下の小胞体が隣接する細胞質の取り込みの際に二次的に一体化したものも含まれている可能性もある。

6.超高圧電子顕微鏡を用いた神経細胞の三次元的形態解析
小澤一史，謝藏霞，河田光博（京都府立医科大学第一解剖学教室）

本研究は，超高圧電子顕微鏡の高解像力とステレオ観如状態，あるいは欠落させたホルモンの補充による神経察効果を利用し，種々環境下，特に老化や血中循環ステ

細胞への影響について，現在，さらに観察を続けている。

ロイドホルモン濃度の変化に伴う脳の神経細胞の超微細構造変化について三次元的に描出，形態学的，定量的に計測を行うことを目的とした。通常の透過型電子顕微鏡による観察から，様々な細胞体内の変化やシナプスの変化等が認められたが，特に軸策や樹状突起の変化については二次元的観察の限界があり，充分な情報が得られないでいた。しかし，超高圧電子顕微鏡を用いて，ゴルジ
渡銀染色を行った試料をステレオ観察することにより，
特に樹状突起及びその棘（spines）の変化をダイナミックに捉えることが出来た。大脳皮質や海馬領域の神経細胞

図1

では，若い動物（2 ヶ月齢のラット）では高い密度でき

2ヶ月齢ラットの大脳皮質神経細胞樹状突起のステ
レオ像

ちんとしたヘッドとテイルを有する樹状突起の棘が鮮やかに観察されるのに対して，老化動物（24 ヶ月齢のラット）ではこれらの密度が低下し，また棘の形態が萎縮するような像が観察され，老化に伴う変動が顕著に観察された。また，ステロイドホルモン受容体を有する神経細胞では，これらのホルモンの変動に対応すべく，形態変動が起こることが示唆されている。例えば，性周期に伴うエストロゲン変動によって，エストロゲン受容体が発現する神経細胞の樹状突起の形態変化が示唆され，報告されている。これらの現象を，より立体的にかつ詳細に観察する目的で，超高圧電子顕微鏡を用いて，様々なス
テロイドホルモンの変化，例えば性腺摘出による性ホル

図2

24 ヶ月齢ラットの大脳皮質神経細胞樹状突起のス
テレオ像

モン欠如状態や副腎摘出によるコルチコステロイドの欠7.嗅球ニューロンの定量的三次元構造解析
樋田一徳（徳島大学医学部）

嗅覚の一次中枢・嗅球内の糸球体は，特定な匂い刺激に特異的に反応し，嗅覚の機能的構造単位として注目さこれには多様な局所ニューロンが介在しシナプス結合する。

れている。この糸球体には嗅受容細胞（入力）と投射ニ

本研究は，超高圧電子顕微鏡 H1250M の 1000kV の加ューロン（高次中枢への出力）がシナプス結合をするが，速電圧による高解像力を利用し，嗅球・糸球体層の介在

152

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

ニューロンの複雑な樹状突起網の三次元構造を明らか

以下の細い突起が互いに絡み合っているのが観察されにすることを目的とし，特に今年度は複雑な糸球体内樹る。このうち太い突起は分枝構造が少なく直線的に走行状突起網を構成する tyrosine hydroxylase (TH) 免疫陽性

しているのが特徴的である。一方細い突起は比較的多く

介在ニューロンに焦点を絞り解析を行なったものであの分枝構造を有し，時に数珠玉状に波打った構造を呈しる。

ているのが特徴的であった（図 2）。以前観察を行った

方法は昨年度に引き続き，抗 TH 抗体，ビオチン化 2

calbindin 免疫陽性介在ニューロンのように樹状突起が糸次抗体， および蛍光と 1.4nm 金コロイド同時標識

球体内の特定の領域に限局して分布することなく，両タStreptavidin を用い染色し，共焦点レーザー顕微鏡によっイプの突起共より広範な領域に突起を伸長しているこて観察後，これに銀増感 DAB 発色を応用して TH ニとが明らかとなった。現在，これらの 2 種類の突起構造

ューロンを選択的に標識した。エポン包埋後これを最終が単一のニューロンの異なる部位か，あるいは異なる種

的に 5µm 厚の切片に薄切し，超高圧電子顕微鏡にて立体類のニューロンによるものかを識別し，更にシナプス結解析を行なった。

合の解析との対応を試みている。

TH ニューロンは主にして糸球体に局在する傍糸球体

TH ニューロンのように複雑な樹状突起網の個々の突介在ニューロンであるが，一部はより大型の投射ニュー起構造については共焦点レーザー顕微鏡の解像力の限ロンタイプが糸球体層から外網状層（表層）にかけて存

界を超え，その詳細は明らかになっていない。このため在する（図 1）。超高圧電子顕微鏡により，糸球体内の樹

超高圧電子顕微鏡による高解像力が期待され，今後連続状突起は径 1µm を超える比較的太い樹状突起と，径 1µm

切片による立体解析も計画している。

図１ ラット嗅球の糸球体層よりの外網状層に見られる TH ニューロン。Bar; 20μｍ。

図２ ラット嗅球糸球体内における TH ニューロンの樹状突起構造。Bar; 20μｍ。

8.小脳変性症マウスにおける小脳プルキンエ細胞形態変化の超微細 3 次元的観察
RHYU, Im-Joo（Korea 大学医学部）
有井達夫，井本敬二

The rolling mouse Nagoya (tgrol/tgrol) is a spontaneousof the spines is reported to reflect functional status of the

P/Q-type calcium channel mutant, which is suggested as anneurons. To understand the functional status of Purkinje cell

animal model for human neurologic disease such as

in calcium channel insufficiency, dendritic spines were

autosomal dominant cerebellar ataxia (SCA6), familial

analyzed quantitatively.

hemiplegic migraine, and episodic ataxia type-2. Morphology

After rapid Golgi preparations of the rolling and wild153

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

cerebellum, the blocks were embedded in Epon-Araldite

rolling mice were observed. The average spine density was

mixture. 4-µm sections were cut and observed with high2.12 ± 0.18/10 µm in wild and 1.78 ± 0.22/10 µm in rolling.

voltage electron microscopy operated at 1,000 kV. Dendritic

The average length of the spines was 1.12 ± 0.21 µm in wildspine density and length of the spine were measured with NIH

and 0.82 ± 0.21 µm in rolling. The density and height of theimage.

spines were significantly decreased in rolling Purkinje cells (pMany spines emanating from the proximal dendrites in< 0.01).

9.星状グリア細胞突起の CT 解析
濱清M. Ellisman, M. Martone, N. Yamada (Univ. Calif. NCMIR)
我々は高い電子線透過能と，5 ミクロンを越える生物
試料でも 4－5 ナノメターの解像力が期待できる 1,000kV
超高圧電子顕微鏡の特性を利用して，主として Golgi 染色を行ったラット CNS における星状グリア細胞突起の3 次元立体計測を行っている。
海馬及び，大脳皮質で球形の細胞枝ドメインを形成す
る細胞質性星状グリア細胞の突起を 3 ミクロンの切片を用いて，CT を行った(例えば図 1)。
超高圧電顕を用いて－60 度から＋60 度まで 2 度間隔
で連続傾斜撮影を行い，トモグラフイー解析を行っている。CT 三次元再構成には，UCSD, NCMIR によるソフトを用いている。さらに，再構成画像の表示や表面積な

図１

グリア細胞の CT 解析による像から求めた再構成
ステレオ像（交差視）どの計測には，Mayo 財団による analyze7.5.5 ソフトウェ
アを，用いた。体積/表面積の値は，19-33/µm と，大きな値を取ることが明らかとなった。

10.プロトプラストの融合過程におけるネットワーク形成
谷口美恵子，鈴木繁二，広瀬貴士（名古屋大学工学研究科）

植物培養細胞に，パルス電場をかけると細胞融合が，おこる。 AC 電場で，細胞同士が接合し，DC 電場で

ダイズ及びレタスを，明・暗室で，培養し，プロトプラ
ストを，調整する。これに，AC 及び DC 電場をかけて，融合が，開始する。この過程で，アクチンフィラメン

細胞融合を，起こさせ固定包埋した切片試料を作成して，トが，ネットワークを形成し，細胞融合に必要な構造を，

超高圧電子顕微鏡を用いて，切片試料を，室温でまたは構築する。今回は，アクチンフィラメントを結びつけて液体窒素温度まで冷却して，ステレオ観察することによいるジョイント分子の構造を，より高分解能でとらえる

り，アクチンフィラメントに結合しているミオシン様分ことを目的としている。超高圧電顕の持つ深い焦点深度子の構造を，明らかにしようと試みているところである。

は，比較的厚い試料に有効に作用する。

154

また，このほかに，ミオシン単分子の運動に関連して

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告の折れ曲がり位置に関する情報を得るために，酢酸ウ

ランによるネガティブ染色を，試みた。

11.マウスとラットにおける樹状突起スパインの頻度および大きさの比較
濱清

中枢神経細胞にとって主な興奮性入力の場であるスパとを目的にしている。これまでのラットにおける樹上突

インは，興奮伝達効率の調節とシナプス可塑性に重要な

起スパインの頻度の値は，既に報告しているように，細関わりを持っている。そこで光顕による形態の解析が行胞の核に近いところでは，(3.4±0.4)個/µm 核から離れた

われてきたが，光顕では分解能の限界があり，真の値を位置で (2.0±0.3 個)/µm である。このときのスパインの求めることが困難である。そこで超高圧電顕を用いて，表面積と樹状突起の表面積にも一定の関係がある。マウ厚い試料を立体観察し，解析することにより，定量的なスにおいては，これらの値が，どのように変化するかを値を求める方法を用いて種による変化を明らかにするこ

定量的に求める方向で，研究を進めている。

12.翼手類唾液腺線条部導管細胞の portasome の構造と分布
村上政隆
Bernard Tandler，Carlton J. Phillips（州立テキサステック大学環境健康研究所，理学部生物学）
昆虫幼虫の中腸で栄養物吸収の第一段階を担う膜輸送+

プをもつといわれてきたが，portasome の形態／分布と機

体蛋白のひとつ H V-ATPase の V1 subunit が microvilli

能発現の関連は不明である。平成 13 年度，超高圧電顕を細胞膜直下に存在する約 10nm の粒子 portasome に局在す

用い，厚い試料を立体観察し，線条部導管細胞におけるることが見い出された。この portasome の存在は無脊椎

portasome の構造と細胞内分布を立体的に観察し，輸送機

動物あるいはカメで知られているが，哺乳類については

能との関連を解析する目的で，計画を申請採択されたが，知られていなかった。最近果物を餌とする種々の翼手類

残念なことに 9 月 11 日の同時多発テロ事件により，共同（コウモリ）の唾液腺線条部導管細胞にこの portasome が研究者の来日が延期され，本研究の実施は不可能となっ多量に見い出された。一般に唾液腺線条部導管細胞は，た。

+

Na 再吸収 K 分泌機能をもち，
ATPase 活性が高く，H ポン《超高圧電子顕微鏡共同利用実験での業績リスト》

A） 英文原著論文
1)

2)

3)

Noda T, Fujimoto K, Ide C (2001) Annulate lamellae aremossy cells in the hamster dentate gyrus, with special

interconnected by three distinct cisternal structures.

references to somatic thorny excrescences.

Acta Histochem. Cytochem. 34, 103-110.

Neurol. 429, 113-126.

Nagata, T (2001) Three-dimensional high voltage

4)

J. Comp.

Kosaka K, Aika Y, Toida K, Kosaka T (2001) Structure

electron microscopy of thick biological specimens.

of intraglomerular dendritic tufts of mitral cells and their

Microncontacts

32, 387-404.

Murakawa R, Kosaka, T (2001) Structural features ofwitholfactory

nerve

terminals

andcalbindin-immunoreactive type 2 periglomerular neurons.

155

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

J. Comp. Neurol. 440, 219-235.
5)5)

片桐展子，重松康秀，有井達夫，片桐康雄（2001.5）

Saito Y, Katsumaru H, Wilson C J, Murakami F (2001)

腹足類の外套組織にみられる筋繊維の超高圧電顕観

Light and electron microscopic study of corticorubral

察とその立体再構築。日本電子顕微鏡学会第 57 回学

synapses in adult cat: evidence for extensive synaptic

術講演会（福岡）

remodeling during postnatal development.

J. Comp.

6)

Neurol. 440, 236-244.

樋田一徳 (2001.5) 共焦点レーザー顕微鏡を組みあわせた電子顕微鏡連続切片再構築法による嗅球ニB) 学会発表ューロン構成の三次元構造解析。 日本電子顕微鏡学

1)

会第 57 回学術講演会（福岡）片桐展子，重松康秀，片桐康雄（2001.2）無脊椎動物（腹足類）の外套組織に分布する筋繊維の三次元形態解析。第 323 回東京女子医科大学学会例会

(東

3)

日高

156

小澤一史，謝蔵霞，落合育雄，秋山翹一，有井達聰，宮地栄一（2001.3）神経系で発現するギ夫，河田光博（2001.9）超高圧電子顕微鏡を用いた

ャップ結合チャネル蛋白・コネキシンの解析。第 78

老化ラットの海馬および大脳皮質領域における神経回日本生理学会大会（京都）

細胞の超微細構造観察。第 24 回日本神経科学および

Toida K(2001.4) Cathecolaminergic Neurons in the

第 44 回日本神経化学合同大会（京都）Olfactory

4)

Hama K (2001.5) High voltage electron microscope incell and tissue research. Korea Elect Micros Soc.(Korea)

8)

京)
2)

7)

Bulb.

The

9th

Intern.

Catecholamine9)

片桐展子，重松康秀，有井達夫，片桐康雄(2001.10) イ

Symposium (Joint Congress with "The 5th Intern. Conf.

ソアワモチ幼動物の皮膚光覚細胞と特異な星形筋細Progress in Alzheimer's and Parkinson's Disease")

胞の超高圧電顕観察。第 72 回日本動物学会大会（福(Kyoto)岡）蔵霞，落合育雄，河田光博（2001.4）

10) Toida K (2001.12) Neuronal organization in the rat

超高圧電子顕微鏡による老齢ラット脳の神経細胞のolfactory bulb. The 6th Japan-China Joint Meeting on

超微細構造｡第 106 回日本解剖学会全国学術集会

Histochemistry and Cytochemistry（第 42 回日本組織細(南国)

胞化学会総会・学術集会兼催）(東京)

小澤一史，謝【生体磁気計測装置
共同利用実験報告】生体磁気計測装置共同利用実験報告

生体磁気計測装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．脳磁図を用いたヒト感覚機能の研究（寳珠山稔ほか）.................................................................................................................................................. 160

２．ウィリアムズ症候群における視覚認知背側経路の機能（中村みほほか）.................................................................................................................................................. 160

159

生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

1. 脳磁図を用いたヒト感覚機能の研究寳珠山稔（名古屋大学医学部保健学科）

人の感覚に関連する情報処理過程について生体磁気計の刺激（S1）を与え直後にもう 1 つの刺激（S2）を与え測装置（Magnitoencephalography, MEG）により計測されると S2 に対する反応は S1 と S2 の時間間隔（ISI）による体性感覚誘発脳磁場（Somatosensoy evoked magnetic

り変化をし，ISI が 10ms 以下では潜時の早い 1M だけがcortical fields, SEF）を用いた研究を行った。本研究では，消失する一方，2M が消失するのは ISI が 1ms 以下の場合

雑音の混入が少ない大脳皮質誘発反応を記録できるであった。このことから，1M と 2M は皮質内では機能的

MEG の特性を生かし，非常に短い刺激間隔（0.5ms～に独立し，体性感覚野内での感覚信号の並列処理過程を100ms）で SEF 成分の Recovery function （RF）を記録し反映しているものと考えられた。

2 つの SEF 早期皮質成分に機能的差があることを明らか

また，本年の研究ではこれまでに多くの知見が蓄積さにした（Hoshiyama and Kakigi, Clin Neurophysiol, 2001）。

れ て い る 体 性 感 覚 誘 発 脳 電 位 （ Somatosensory evoked

早期の皮質反応と考えられる SEF 成分については刺激

potential, SEP）と SEF との対応を検討した（Hoshiyama and後 20ms（1M） と 30ms（2M）の潜時で出現する成分がKakigi, Brain Res, 2001）。SEP 成分と SEF 成分の時間的ば認められる。これらの電流源は MEG により第一次体性

らつきを比較することにより SEP の N20 成分と 1M，P30

感覚野の主に area 3b と考えられる領域に推定される。こ

成分と 2M が対応することを明らかにした。

の 2 つの成分について RF を測定した。正中神経に 1 つ

2. ウィリアムズ症候群における視覚認知背側経路の機能（運動視知覚と視空間認知障害について）
中村みほ（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所）
金桶吉起
渡邊一功（名古屋大学医学部小児科）
柿木隆介

Williams 症候群は，7 番染色体に欠失を持つ隣接遺伝

齢の健常者と変わらないことを確認した。また，仮現運子症候群で，精神発達遅滞，心血管系の異常，特異な顔動に対する知覚も同年齢の健常コントロールと違いを認貌を古典的症状とするが，認知能力のばらつきが大きいめなかった。次に脳磁計を用いて，ランダムドットキネ

ことで注目を集めている。一般に聴覚に比して視覚認知

マトグラムにより作成された運動視刺激により誘発されに劣るとされているが，視覚認知の中でもその能力は不る脳磁場反応を計測した。その結果，運動視知覚の中枢

均一で，物の形，色，顔の認知が比較的保たれているのとされる V5/MT 野に相当する部位に反応を認め，その反に対し，図形を上手に模写できない，空間配置能力に劣

応潜時も健常成人のそれと有意差を認めなかった。以上

るなど視空間認知障害があることが知られており，これより，本症候群に典型的な視空間認知障害を示し背側経

は視覚認知背側経路の障害に起因すると考えられている。

路の障害が疑われる本患者においても，運動視中枢にい本研究では，13 才の Williams 症候群患児を対象に，たるまでの反応が健常者と同様に認められることが神経

背側経路の重要な機能のひとつである運動視に着目し，生理学的に明らかになり，これは心理物理実験の結果と心理物理学的ならびに神経生理学的検討を行った。はじも一致するものであった。

めに心理物理実験において，ランダムドットキネマトグ

坂田らによれば，視覚認知の背側経路はさらに 2 つのラムにより作成された運動視刺激にたいする知覚が同年

サブルートに分かれるとされている。すなわち，運動視160

生体磁気計測装置共同利用実験報告

知覚にかかわる経路と三次元知覚，物の位置の知覚にか枢およびそれに至る経路以外の部位（すなわち，三次元

かわる経路である。本研究の結果から，Williams 症候群

や位置の知覚にかかわる経路）の障害によることが示唆

における視空間認知障害は，背側経路の中でも運動視中

された。

161

【 研 究 会 報 告】

研究会報告

研究会報告
〔

目

次

〕

１．Na+チャネルと細胞機能(代表者：緒方宣邦

2001 年 5 月 24 日～5 月 25 日)........................................... 167

２．シナプス伝達の局所制御と可塑性の分子機構(代表者：狩野方信

2001 年 6 月 13 日～6 月 14 日)........................................... 175

３．抑制性ニューロンの役割
2001 年 6 月 14 日～15 日).............................................. 184(代表者：小西 史朗

４．視知覚のメカニズム− 生理，心理物理，計算論的アプローチ(代表者：内川惠二

2001 年 6 月 14 日～6 月 15 日) .......................................... 192

５．イオンチャネル・トランスポーター異常による神経疾患の成因と病態に関する研究
2001 年 7 月 2 日～7 月 3 日)............................................ 200(代表者：倉智 嘉久

６．細胞死の分子機構と病態生理(代表者：一條秀憲

2001 年 8 月 7 日～8 月 8 日)............................................. 211

７．ATP 受容体の生理機能と疼痛のメカニズム(代表者：井上和秀

2001 年 8 月 22 日～8 月 23 日) ........................................... 220

８．｢グリア細胞と脳機能発現｣(代表者：井上芳郎

2001 年 10 月 12 日) .................................................... 235

９．マルチニューロン活動と脳内情報処理(代表者：櫻井芳雄

2001 年 10 月 25 日～10 月 26 日)......................................... 242

10．シナプス伝達の細胞分子調節機構(代表者：高橋智幸

2001 年 10 月 26 日～10 月 27 日)......................................... 248

11．神経科学の新しい解析法とその応用(代表者：東田陽博

2001 年 11 月 1 日～11 月 3 日)........................................... 261

12．イオンチャネルの構造機能連関と制御機能に学ぶ心血管系疾患の病態生理学(代表者：小野克重

2001 年 11 月 27 日～11 月 28 日) ......................................... 270

165

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

13．第 2 回脳磁場ニューロイメージング(代表者：栗城眞也

2001 年 11 月 28 日～11 月 30 日)......................................... 280

14．細胞内シグナルの時・空間的制御(代表者：黒崎知博

2001 年 11 月 29 日～11 月 30 日)......................................... 299

15．定量的高分解能電子顕微鏡法「三次元電子顕微鏡観察」(代表者：永山國昭

2001 年 12 月 5 日) ..................................................... 308

16．シナプス形成・維持のダイナミクスと分子機序(代表者：尾藤晴彦

2001 年 12 月 5 日～12 月 6 日)........................................... 313

17．生体分子ダイナミクス及びプリオン機構(代表者：桑田一夫

1662002 年 2 月 6 日～2 月 8 日)............................................. 317

研究会報告1.Na+チャネルと細胞機能
2001 年 5 月 24 日− 5 月 25 日
代表・世話人：緒方宣邦（広島大・医・生理）・吉田繁（生理研）（１）Na チャンネル分子のクローニングと機能解析：17 年間を振り返って野田（２）フグのナトリウムチャネル

昌晴（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物）－フグはどうして毒をもつ？－
長島+（３）電位依存性 Na チャネルと生物毒裕二（東京水産大・食品生産学・生物資源化学）－グラヤノトキシン結合部位の解析とその展望－
木下

英司，結城

常譜，山岡 薫，瀬山

一正（広島大・医・生理）前島洋（広島大・医・保健）+（４）神経 Na チャネルに特異的なトキシン PMTX の作用部位－光アフィニティラベルによるアプローチ－
中山

仁,

國安

明彦,

清水

英介,

横手

さわな（熊本大・薬・生体機能）川合村田和義, 永山述史（自治医科大・生理）

國昭（生理研・超微小形態生理）（５）電圧感受性ナトリウムチャネルの 3 次元構造
佐藤

主税，上野

豊（産総研）藤吉

好則（京都大・生物物理）（６）新規ナトリウムチャネルの単離および単一神経細胞における発現分布の解析
鄭

善容，尾方

克久，高橋

祐二，橋田

秀司，鈴木

高史，後藤

順，金澤

一郎

（東京大院・医・神経内科/科学技術振興事業団・SORST）（７）膜電位依存性イオンチャネルの水・溶媒効果と構造
久木田

文夫（生理研・生体膜）（８）小脳プルキンエ細胞の Na チャネルの性質と生後発達岡村（９）痛みとイオンチャネル

康司（統合バイオサイエンスセンター・時系列生命現象／産総研・脳神経情報）− テトロドトキシン非感受性ナトリウムチャネル−
緒方

宣邦，山本

詳子，丸山

泰司（広島大・医・生理）（10）Nax チャンネルは脳弓下器官における塩分濃度のセンサーである
檜山武史（基生研・感覚情報処理／総研大・生命科学）
渡辺英治（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物／総研大・生命科学）
吉田繁（長崎大・医・神経感覚医学／生理研・細胞内代謝）野田昌晴（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物／総研大・生命科学）（11）アミロライド感受性上皮型ナトリウムチャネル（ENaC）の生理学的意義とその調節機構
丸中

良典，新里

直美（京都府立医科大・生理）（12）プロスタシンによる上皮性ナトリウムチャネル（ENaC）の活性化
北村健一郎（熊本大・医・第三内科）

167

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【参加者名】
緒方

宣邦（広島大・医・生理），山本詳子（広島大・

本大・薬・生体機能化学），清水英介（熊本大・薬），健一郎（熊本大・医・医），松富智哉（広島大・医），丸山泰司（広島大・

横手

医）
，大石

芳彰（広島大・医），木下英司（広島大・

第三内科）
，野田

医・生理）
，丸中

良典（京都府立医科大・生理），長島裕二（東京水産大・食品生産），鄭善容（東京大院・医／科技団・SORST），尾方

克久（東京大院・医），久木

田主悦（産総研），中山

文夫（生理研），佐藤檜山

さわな（熊本大・薬），北村

昌晴（基生研），渡辺

武史（基生研），岡村

スセンター），宮崎毛利

英治（基生研），康司（統合バイオサイエン

俊一（生理研），吉田繁（生理研），

達磨（生理研）仁（熊【概要】
最近の分子生物学の急速な進展によってさまざまなタ+

イプの Na チャネルが発見されており，その数はさらに+リウムチャネルの構造解析および毒物学，2）組織特異的
電位依存性ナトリムチャネルの生理機能，3）「濃度感受増していくものと考えられる。Na チャネルの中でも神型」ナトリウムチャネルの構造と生理機能，の三つのサ経細胞や筋肉細胞などの興奮性細胞にみられる「電位依ブテーマにより構成された。1）ではテトロドトキシンや+存性 Na チャネル」に関しては，構造のみならず機能に

グラヤノトキシンなどのナトリウムチャネル特異的トキ関してもその詳細が明らかにされつつあるが，上皮や肺シンの作用機構，ナトリウムチャネル蛋白の立体構造，+などに存在する膜電位に依存しない Na チャネルについなどに関する最新の知見が紹介され，2）では小脳においては未解明な部分が多い。

て連発放電を制御しているナトリウムチャネルや末梢神+

多種多様な構造と機能をもつ Na チャネルを総合的に+経において痛みの伝導に関与しているナトリウムチャネ

考えなければ，電位依存性あるいは非依存性 Na チャネ

ルなど，組織特異的に生理機能を担っている各種ナトリ+

ルを含めた全体としての Na チャネルの本質が見えない

ウムチャネルについての解析結果が報告された。3）ではと思われる。このような観点から，平成 13 年 5 月 24・

上皮性ナトリウムチャネル（ENaC）や NaG などの最近

25 日の両日，岡崎国立共同研究機構・生理学研究所にお注目を集めている「濃度感受型」ナトリウムチャネルの+いて，「Na チャネルと細胞機能」と題した研究会が催+性質についての分子生物学的研究成果が紹介された。

された。さまざまな Na チャネルについて異なった立場

本研究会の開催によって，発表・討論・懇親会を通じから研究している方々に集まっていただき，通常の学会ての研究者同士の理解と交流が深まり，今後，互いの利では実現が困難な徹底した討論の場を持つことが出来た。

点を提供し合う形での多くの共同研究が実現できるもの

研究会は 22 名の参加者により，12 の演題報告を基に活発な討論が行われた。その内容は 1）電位依存性ナト

168と期待される。

研究会報告（1）Na チャンネル分子のクローニングと機能解析：17 年間を振り返って
野田

昌晴（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物）

Na チャンネル分子の実体を明らかにする研究が，1970

法によって，構造− 機能相関があらかた明らかになった。

年代半ばからフグ毒やサソリ毒の結合を指標として行わ

その後，筋肉，末梢神経等から続々と異なる Na チャン

れ始めた。その中で最も進んでいたのは，nAchR がシビネル遺伝子が報告され，現在では 10 個の遺伝子の存在がレエイの発電器官から初めて精製されたように，最も含明らかになっている。その内，9 つまでは電位依存的開量の高い電気ウナギの発電器官であった。我々の電気ウ

口を示すことから，Nav1 という 1 つのファミリーに分類

ナギの Na チャンネル cDNA のクローニングは M.A.

され，見つかった順に Nav1.1 から Nav1.9 と呼ぶことにRaftery からの共同研究の提案をきっかけに始まったが，なった。残り 1 つは開口の様式を含めて性質が不明であ論文の発表まで，彼はその進捗状況を知ることはなかっることから，現在，Nax という呼称が与えられている。

た。この cDNA をプローブとして Rat 脳から Na チャン

我々は Nax の生理機能を明らかにする為，約 6 年前から

ネル I, II, III の cDNA クローンを得た。これらを用いて遺伝子ノックアウトマウスの作製を開始し，昨年，漸くXenopus oocyte に機能的 Na チャンネルを発現することにその発現領域と行動解析の論文を発表することができた。

初めて成功し，この分子が Na チャンネルであることを

Nax は細胞外の Na+イオン濃度の上昇を感知して開く Nac

示すことができた。次に，cDNA に変異を加えて変異蛋と呼ぶべきチャンネルであるらしい（檜山武史の項参照）。

白の機能を見るといった，現在では当たり前となった手（2）フグのナトリウムチャネル－

フグはどうして毒をもつ？

－

長島裕二（東京水産大・食品生産学・生物資源化学）

フグは強力な神経毒であるテトロドトキシン（TTX）

インⅢの Lys，ドメインⅣの Asp）は保存されていた。

を高濃度に蓄積している。フグが自らに対しても毒とな

一方，変異がみられた部分において Asp382 に隣接するる TTX を持つことができる理由の一つとして，TTX にアミノ酸 383 が Asn であり，これまでの点変異実験の結対する神経（Na チャネル）の不感受性が推測される。各果から fMNa1 は TTX 耐性タイプと示唆された。しかし，種魚類の骨格筋標本を使って活動電位に及ぼす TTX の

別のサブタイプ fMNa2 やトラフグ脳の Na チャネルでは影響を調べた結果，フグは他魚種に比べ 1 オーダー以上

このような変異はみられず，他の部分での変異が TTX とも感受性が低いことが明らかにされている。最近，山下の感受性に関与していることも推測される。

らによってヒガンフグ骨格筋 Na チャネルのサブタイプ

また，フグから毒性を示さない TTX 類縁化合物が検出（fMNa1）の全一次構造（1880 アミノ酸残基）が決定さされ，さらにフグ肝臓ホモジネートの高分子画分からはれ，既報の Na チャネルとアミノ酸配列を比較したとこ

TTX 関連化合物の存在が確認されているため，フグの毒ろ，TTX との結合に関与する電荷をもつアミノ酸群（ド蓄積に TTX の化学形態あるいは存在形態が寄与していメインⅠの Asp と Glu，ドメインⅡの 2 つの Glu，ドメる可能性が考えられる。

169

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）+（3）電位依存性 Na チャネルと生物毒－グラヤノトキシン結合部位の解析とその展望－
木下

英司，結城

常譜，山岡

薫，瀬山
前島

一正（広島大・医・生理）洋（広島大・医・保健）

植物毒であるグラヤノトキシンは電位依存性 Na+チャ

受性の差は Na+チャネルのドメイン（D）1 セグメント（S）

ネルに特異的に結合し，その活性化の電位依存性を過分

6 及び D1S4 と S5 間を連結する細胞内ループに位置する

極方向へシフトさせ，かつ不活性化を取り除く作用を持

2 つのアミノ酸に起因することがわかった。それら 2 つ+つ。このため，グラヤノトキシンと Na チャネルとの関の部位は骨格筋 Na+チャネルにおける Ile-433 と Ser-251

係を調べる事でチャネルのゲート機構についての情報をであり，心室筋では，Val-406 と Ala-252 に相当する。従っ得る事ができる。

て，これまでに私達がグラヤノトキシンの結合部位とし+

本研究では，この毒がラット骨格筋の Na チャネルに+て報告している D1S6 の Ile-433 の他に，D1S4-S5 細胞内おいて強い感受性を示すのに対し，心室筋の Na チャネ

ループの Ser-251 が，新たなグラヤノトキシンの結合部

ルにおいてはその感受性が有意に低いことを明らかにし位であると結論した。さらに，このループ内の Ala 走査

た。また，その感受性の差を利用してこれら２種のアイ置換による知見を含めたグラヤノトキシン結合部位とこ

ソフォーム間でキメラチャネルを作成することで，グラの毒が引き起こすゲート異常のメカニズムの関連についヤノトキシンの結合部位の探索を試みた。その結果，感て考察する。

+（4）神経 Na チャネルに特異的なトキシン PMTX の作用部位－光アフィニティラベルによるアプローチ－
中山

仁,

國安

明彦,

清水

英介,

横手

さわな（熊本大・薬・生体機能）川合村田和義, 永山述史（自治医科大・生理）

國昭（生理研・超微小形態生理）

Pomipilidotoxin（PMTX）は，紺野，川合らによってモン

佐藤らによって，電子顕微鏡像解析による電気ウナギ

ベッコウバチから見い出された 13 個のアミノ酸から成Na+チャネルの立体構造が報告された。我々は同様の解る新規ペプチドで，神経 Na+チャネルに特異的に作用し，

析法で，L 型 Ca2+チャネルの全サブユニット複合体（ALL）

チャネル不活性化を遅延させる。類似の作用を示すサソとα1－β複合体（A1B）の立体構造の比較を行った。そのリ毒やイソギンチャク毒と比較して，作用部位構造にど

結果，A1B は 12nm の深さをもつ中空の台形状で，中心のような違いがあるのかは興味ある課題である。木下，にイオンポアと推定される穴が認められるのに対し，瀬山グループの点変異実験と並行して，我々は光アフィ

ALL では深さ 20nm の中空シリンダーをしており，そのニティラベルによるアプローチで解析を進めている。こ

上部の一端に球形のドメインが着いた非対称形をしていの手法で現在までに得られた結果を紹介する。また最近，

ることがわかった。

170

研究会報告（5）電圧感受性ナトリウムチャネルの 3 次元構造
佐藤

主税，上野

豊（産総研）藤吉

好則（京都大・生物物理）

50年以上前の Hodgkin と Huxley 等によるイオンチャン

ト状の入り口を細胞外部に有する。また電圧感受性 Ca

ネルの存在の予言以来，これまで様々の方法が電圧感受チャンネルや K チャンネルは，それぞれ細胞の分泌およ性 Na チャンネルの構造に関連する情報を得るために用び膜電位を担っている。その中でも K チャンネルは神経いられてきた。しかし，極めて部分的な短いペプチドの可塑性をも担っていることが海産無脊椎動物アメフラシ

構造しか得られていなかった。我々は，アマゾン河の電を用いて示された。これらのチャンネルは Na チャンネ

気うなぎの Na チャンネルを可溶化し，極超低温の He ス

ルとアミノ酸配列上の非常に高い類似性があるため，今テージ電子顕微鏡と単粒子解析法を用いて解析した。

回判明した構造と深く関連した立体構造を持つ可能性がチャンネルは高さ 135Å の鐘に似た形であった。その内高い。

部にはいくつかの空洞が観察され，それが細胞外の 4 つ

1) The voltage-sensitive Sodium Channel is a bell-shapedの小さな穴と細胞内の 8 つの大きな穴につながっている。

molecule with several cavities．Sato, C., Sato, M., Iwasaki,

今回見つかった Na チャンネル分子内の空間や表面の孔

A., Doi, T. & Engel, A. Nature 409, 1047-1051 （2001）．

は極めて新規で，同時にこの分子に特徴的な構造である

2) The Na+ channel has four domains surrounding a channel.

1）2）。そのため，この構造は電圧感受や開閉の機構に関C. Sato, Y. Ueno, K. Asai, K. Takahashi, M. Sato, A.

与している可能性が高いと思われる。これとは対照的に，Engel, and Y. Fujiyoshi. J. Struct. Biol. 121: 314-325

アセチルコリン受容体チャンネルは，たった一つのロー（1998）.

（6）新規ナトリウムチャネルの単離および単一神経細胞における 7 発現分布の解析
鄭

善容，尾方

克久，高橋

祐二，橋田

秀司，鈴木

高史，後藤

順，金澤

一郎

（東京大院・医・神経内科/科学技術振興事業団・SORST）

膜電位依存性ナトリウムチャネルは神経・筋などの興

ローニングした。特に SCN12A は既知のナトリウムチャ

奮性細胞の細胞膜に存在する膜蛋白分子である。膜依存

ネルとは低いアミノ酸相同性を示し，また発現様式が異性ナトリウムチャネルは複数のサブユニット（α ，β1，なることから，既知のものとは異なった機能を担ってい

β2，β3）から構成されているが，膜電位感受性とナトリる可能性が示唆された。

ウムイオンの選択的な透過機能は α サブユニットに備

神経系組織の種々の部位から得た RNA を材料として，わっている。神経系にはとりわけ多種のα サブユニット

RT-PCR を用いて神経系におけるナトリウムチャネルのが発現し，神経細胞の機能の多様性・特異性との関連が

部位別発現特異性を検討した。また定量 PCR を用いて神推測される。

経系部位別にｍRNA 発現量を定量した。さらに単一神経

本研究ではヒトの新規ナトリウムチャネルの単離およ細胞においてナトリウムチャネルの詳細な発現分布を解び神経系においてαとβ サブユニットの分子種ごとの発析する目的で，レーザーダイセクターを用いて切り出し

現分布と特異性の解析を行った。

た単一細胞から RNA を抽出・精製し RT-PCR を行った。

ヒトではまだ同定されていないα サブユニットをスク以上の結果，各々のサブユニットは神経系部位別およびリーニングする目的で PCR を用いた系統的な探索を行

単一神経細胞においてかなり特異的な発現パターンを示

ない，ヒトの新規ナトリウムチャネル遺伝子である

した。

SCN1A，SCN3A，SCN8A，SCN12A の完全長 cDNA をク

171

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（7）膜電位依存性イオンチャネルの水・溶媒効果と構造
久木田

文夫（生理研・生体膜）

イオンチャネルは脂質二重層膜を足場にして働く，膜デキストランなど）で，浸透圧効果が観察されたが 4），タンパク質であるが，その機能には水界面での構造が重電位センサーをポア壁全体に持つので，浸透圧で膜電位要な役割をしている。本研究ではイオンチャネルの周り依存性がずれて，ポアを開き難くなる。Na チャネルではの水環境での水の濃度（浸透圧）や粘性がこの分子機械

電位センサーが動いた後，間があってポアが開くが，浸の動作にどのような影響を与えるかについて述べる。膜透圧により，その速度が遅くなる。しかし，Ｋチャネル

電位依存性イオンチャネルの代表として，神経の Na チャ

では逆に，浸透圧によりポアの 1 部が開いている。どち

ネルやＫチャネル及びミトコンドリアの porin（電位依存

らも電位センサー（S4）がポア外にあるため，粘性効果

性陰イオンチャネル，VDAC）に対する水・溶媒効果のは同程度に現れるが，ポアに対する浸透圧効果は逆であ比較を行い，その定性的な違いが，これらのイオンチャ

る。Ｋチャネル・ポアの内容積が開状態では閉状態より

ネルの三次元構造の違いに基づくことを示す。イカ軸索も小さいことを意味する。PDB から取得できる porin やの Na チャネルは，非電解質（エチレングリコール，グＫチャネル・ポア（KcsA）の 3 次元構造を眺めると，そリセロール，エリスリトール，グルコース，ソルビトーのようなことが起こっても良いように見える 5，6）。

ル，ショ糖）を加えると，その動作の時間経過が緩やかになる 1）が，電位センサーの変位・構造変化の速度が遅くなることに由来する

2）。非電解質効果の中で粘性効果
3）1) Kukita, F.（ 1997 ）. J.Physiol. （ Lond ） 498, 109-133.
Erratum: 499, 849（1997）

はその効果に電位依存性がないので，Kramers の式 （速2) Kukita,F.（2000）.J.Physiol.（Lond）522, 357-373.

度が粘性に逆比例する）に従うような分子機構で，電位3) Kramers, H.A.（1940）.Physica（Urecht）7, 284-304.

2）

センサーの動きが遅くなることを示している 。一方で，浸透圧の効果（分子の数が重要で，低分量非電解質の方

4) Zimmerberg, J. & Parsegian, V.A.（1986）.Nature 323,
36-39.

が顕著）は，ポアに典型的に現れる。porin（ポア内径 155) 久木田文夫（2000）生物物理 40（3）, 185-190Å以上）では，分子量 2 万以上の巨大な非電解質（PEG，

6) 久木田文夫（2000）生物物理 40 supplement 1, s205.

(8)小脳プルキンエ細胞の Na チャネルの性質と生後発達
岡村康司（統合バイオサイエンスセンター・時系列生命現象／産総研・脳神経情報）

小脳プルキンエ細胞は，数十ヘルツの高頻度の発火特機能が注目されるようになってきた。しかし，持続性 Na性を特徴として示すが，この性質は細胞を単離しても見

電流，および resurgent Na current の成立する分子機構はられることから，細胞膜固有の性質に基づくと考えられ不明である。我々は小脳のスライス標本で，resurgent Na

る。最近，この特性が，Na チャネルの特殊な性質として電流の性質が細胞体に比較的均一に存在すること，アフの不活性化しにくい成分＝持続性 Na 電流，およびリカツメガエル卵母細胞での発現実験から，持続性 Na

resurgent Na current に依存することが明らかになってき電流の電流成分が type1 チャネルよりも多いこと，beta

た。また，哺乳類神経系全般に発現する SCN8a 型 Na チャ

サブユニットはたぶん resurgent Na 電流の成立には関与

ネルの変異マウスの解析から，この Na チャネル蛋白のしないこと，等を明らかにした。

172

研究会報告（9）痛みとイオンチャネル－テトロドトキシン非感受性ナトリウムチャネル－
緒方

宣邦，山本

詳子，丸山

泰司（広島大・医・生理）

知覚神経特異的 Na チャネル（sensory neuron-specific Na

NaN の特徴をまとめると，1）SNS と同様，TTX 非感

channel: SNS，便宜上，それによって引き起こされる Na受性であり，Ｃ線維を発する小型知覚神経節ニューロン

電流も含めて SNS とよぶ）は，末梢知覚神経節の小型侵に特異的に発現する，2）活性化閾値が他の Na チャネル

害受容ニューロンにのみ特異的に発現しているため，以より約 20 mV 程度過分極側へシフトしており，SNS より

前から痛覚情報の伝搬に重要な役割を担っている Na

さらに遅いカイネティクスをもつ“持続型”Na 電流であチャネルであると考えられてきた。私たちは SNS 遺伝子

り，閾値下の興奮性を制御している，3）その発現レベルをノックアウトしたマウスを作製し，その変異動物におが何らかの栄養因子により影響を受けダイナミックに変ける Na チャネル機能や痛覚感受性の変化を検討した。

化する“誘導型”Na チャネルである，4）チャネルの活末梢知覚神経節の神経細胞に発現する Na チャネルの性化が細胞内環境の変化により著しい影響を受ける，な

うち，NaV1.8，NaV1.9 は侵害刺激情報を伝搬すると考えどが挙げられる。これらの性質は，SNS と同様に NaN がられる小型細胞に特異的に分布している。NaV1.8 により侵害刺激の伝搬に関与している可能性を示唆するととも引き起こされる電流は遅いカイネティクスで TTX 非感に，神経線維における興奮性の異常亢進や神経損傷に伴受性の SNS であるが，NaV1.9 の機能発現は成功せず機能うチャネルの発現異常などの神経因性疼痛の病態生理には不明のままであった。SNS ノックアウトマウスでは，関連しており，これら TTX 非感受性 Na チャネルが神経

SNS が完全に欠如しており，加えて新たな TTX 非感受性

因性疼痛をはじめとする各種疼痛の発現において重要な

Na 電流である NaV1.9 による NaN が観察された。

役割を演じていることを裏づけるものである。

（10）Nax チャンネルは脳弓下器官における塩分濃度のセンサーである
檜山武史（基生研・感覚情報処理／総研大・生命科学）
渡辺英治（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物／総研大・生命科学）
吉田繁（長崎大・医・神経感覚医学／生理研・細胞内代謝）野田昌晴（基生研・感覚情報処理／基生研・形質転換生物／総研大・生命科学）

Nax チャンネルは電位依存性ナトリウムチャンネルとれた。そこで，Nax を一様に発現している脊髄後根神経

構造上低いながら相同性を有する。これまでいくつかの節細胞の初代培養系を用いて，外部環境のイオン濃度を研究室で機能的発現が試みられたが成功せず，その生理変化させる実験を行ったところ，細胞外ナトリウムイ的役割もチャンネル機能も不明であった。我々は Nax 遺オンのわずか数 mM の上昇に応答して，細胞内ナトリウ

伝子欠損マウスを作成し，Nax の発現部位の同定と共に，ムイオン濃度が大幅に上昇することを見出だした。この

マウスの行動異常からチャンネルの機能を推定すること

応答は Nax 遺伝子欠損マウスでは見られなかった。塩濃を試みた。その結果，中枢神経系では，体内の塩濃度を度検出中枢である脳弓下器官の神経細胞を用いて同様の検出している部位とされている脳室周囲器官に発現がみ実験を行ったところ，Nax 発現ニューロンにおいて，選られた。また二瓶法による食塩水摂取試験の結果，Nax

択的に同様の細胞内ナトリウムイオン濃度の上昇が認め

遺伝子欠損マウスは，味覚は正常にも関わらず塩水を過られた。このことから Nax は哺乳類の中枢において，塩剰摂取することが明らかになり，Nax が中枢におけるナ

分濃度のセンサーとして機能していると考えられる。

トリウムイオンレベルの検出に関与する可能性が示唆さ173

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（11）アミロライド感受性上皮型ナトリウムチャネル（ENaC）の生理的意義とその調節機構
丸中

良典，新里

直美（京都府立医科大・生理）上皮組織に存在するアミロライド感受性ナトリウムの ENaC の細胞内から管腔側膜への移動を促進させ，そ（ナトリウム透過性）チャネル（ENaC）は体内イオン環の結果，管腔側膜上の活性を持った ENaC の数を増大さ

境調節に重要な働きを有している。例えば，腎遠位尿細せることにより，遠位尿細管での Na+の再吸収を促進さ

管上皮細胞に存在する ENaC は，ナトリウム再吸収量をせる。

制御することにより，我々の血圧や体液量を決定する重胎児肺呼吸上皮 II 型細胞肺腔側膜上には，28 pS 非選要な因子である体内ナトリウム量を調節している。また，

択性陽イオンチャネル（NSCC）と 12 pS Na+チャネルの肺呼吸上皮に存在する ENaC は，ナトリウム輸送制御を

2 種類のアミロライド感受性ナトリウム（ナトリウム透介して，呼吸上皮におけるガス交換および肺上皮細胞防過性）チャネルが存在する。この内，NSCC はカテコラ

御の観点から，肺腔内液量を最適に調節する重要な役割

ミンに反応し，そのチャネル活性および肺腔膜上の数のを担っている。

増大を示して，肺腔内から血管側へとナトリウム輸送を

遠位尿細管管腔側膜に存在する ENaC は，4 pS の単一+

イオンチャネルコンダクタンスを有し，Na に選択的透増大させることにより，肺腔内からの水分除去に寄与している。

過性を示す。抗利尿ホルモンおよび低浸透圧刺激は，こ（12）プロスタシンによる上皮性ナトリウムチネル（ENaC）の活性化
北村健一郎（熊本大・医・第三内科）

上皮性ナトリウムチャネル（ENaC）は体液のナトリウ

受性 Na 電流は約 2 倍増加した。アプロチニンを前投与

ムバランスを調節する上で重要なイオンチャネルである。

するとプロスタシンによる ENaC の活性化が阻害される

ENaC はα，β，γの 3 つのサブユニットから構成されことより，この活性化機構には proteolytic activity が関与

る 4 量体で，アルドステロン，バゾプレッシン等のホルしていることが示唆された。このセリンプロテアーゼにモンによりその活性が制御され，近年セリンプロテアー

よる活性化はαγまたはαβγサブユニットを発現させ

ゼによる ENaC の活性化が注目されている。私たちはラたときのみ観察されることからγサブユニットの存在がット腎臓よりセリンプロテアーゼであるプロスタシンを必須であると考えられた。さらにγサブユニットの細胞

クローニングした。ラットプロスタシンは腎臓，肺，大外ループにある RKRR（135‐138）領域に mutation を入腸，皮膚，胃，前立腺に発現し，ENaC と類似した組織

れるとこのセリンプロテアーゼによる活性化は抑制され分布を示す。また尿細管レベルでも ENaC の存在するた。以上よりプロスタシンは ENaCγサブユニットのCCD，OMCD，IMCD に存在する。Xenopus oocyte に

RKRR 領域に直接的または間接的に作用しチャネルを活ENaC とプロスタシンを共発現させるとアミロライド感性化すると考えられた。

174

研究会報告2.シナプス伝達の局所制御と可塑性の分子機構
2001 年 6 月 13 日－6 月 14 日
代表・世話人：狩野方信（金沢大学大学院医学研究科）
所内対応者：森泰生（統合バイオサイエンスセンター）（１）遺伝子操作マウスを用いたグルタメイト受容体の機能解析
崎村建司（新潟大学脳研究所）

柚崎通介（St. Jude Hospital）（２）グルタミン酸受容体のゲートと会合のメカニズムの解析（３）グルタメイト受容体のシナプスへの targeting
深谷

昌弘，渡辺

雅彦（北海道大学医学研究科）

少作

隆子（金沢大学医学系研究科）（４）逆行性シグナルを介するシナプス伝達調節（５）内在性カンナビノイド受容体リガンド
杉浦隆之（帝京大学薬学部）（６）カルシウムチャネルミュータントマウスとシナプス伝達井本敬二（生理学研究所）政紀，河西春郎（生理学研究所）（７）海馬錐体細胞樹状突起スパインの形態とグルタミン酸感受性
松崎（８）細胞内シグナル伝達系による back propagating spike の制御
坪川宏（生理学研究所）（９）樹状突起におけるシナプス応答の電位イメージング
宮川博義（東京薬科大学生命科学部）（10）樹状突起の局所カルシウムシグナル/Spatial segregation と interaction
中村健（東京大学医科学研究所）【参加者名】
宮川博義（東京薬科大学生命科学部），井上

京薬科大学生命科学部）
，中村
究所）
，来馬

健（東京大学医科学研

明規（東京大学医科学研究所），渡辺彦（北海道大学医学研究科）
，深谷
学研究科）
，真鍋

学系研究科），駒井俊也（神戸大学医学系研究科），神谷
紀光（神戸大学医章治（神戸大学医学系研究科），志

牟田美佐（神戸大学医学系研究科），新里
学医学系研究科），篠江

和恵（神戸大徹（神戸大学医学系研究科），

和昌（神戸大学医学系研究科），松井

大学医科学研究所）
，城山
熊沢

雅

昌弘（北海道大学医温之（神戸大学医学系研究科）
，鈴木

梅田

雅司（東

優治（東京大学医科学研究所），

紀子（東京大学医科学研究所），渡部

大学医科学研究所）
，尾藤

稔（東京

文子（東京

井上

直子（三菱化学生命科学研究所），上田

菱化学生命科学研究所）
，深沢
研究所）
，高橋

有吾（三菱化学生命科学

正身（三菱化学生命科学研究所），狩野方伸（金沢大学医学系研究科），橋本
学系研究科），岸本留

浩一（金沢大学医

泰司（金沢大学医学系研究科），福優子（金沢大学医学系研究科），前島

学医学系研究科）
，吉田
三好

洋司（三

隆司（金沢大隆行（金沢大学医学系研究科），

智子（金沢大学医学系研究科），澤田さつき（金沢大学医学系研究科）
，小西
所）
，久野

史郎（三菱化学生命科学研究

宗（科学技術振興事業団），永業

学技術振興事業団）
，清家

正美（科

正博（高知医科大学），井ノ口馨（三菱化学生命科学研究所）

晴彦（京都大学医学研究所），

175

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【概要】
シナプス伝達の制御や可塑性，および，関連する記ス後部から前終末へ逆行性シグナルの分子実体に焦点

憶・学習などの脳高次機能に興味をもって活発に研究をを当てた。また，興奮性シナプス伝達を担うグルタミン

進めている様々な分野の研究者が一堂に会して，これら酸受容体についての最新の知見を議論した。これらを出を分子レベルで解明するためにどのようなアプローチ

発点として，脳高次機能を分子レベルで解明するためのが可能かを議論し，同分野の今後の展望を探った。具体

手がかりが得られることを目指した。また，異なる分野

的には，最近のこの分野のトピックスのうちから，シナの研究者が集まることにより，次世代に向けた新たな研

プス結合の場である樹状突起の局所シグナル制御機構

究法の模索やそれに基づいた新たな共同研究への発展と，個々のシナプスを越えて拡散するシグナルやシナプも視野に入れ開催された。

（1）遺伝子操作マウスを用いたグルタメイト受容体の機能解析
崎村建司（新潟大学脳研究所）

NMDA 型グルタミン酸受容体チャネルは，電位依存性点である barrelette の形成と固定化に GluRε2 と拮抗的にの活性調節と高いカルシウムイオン透過性という生理特働くことが明らかになった。そこで，GluRε4 プロモー性を持ち，脳機能を担う鍵になる分子の一つと考えられ

ター制御下で GluRε2 を発現するマウスを作製し，サブている。我々は，この受容体チャネルがグルタミン酸結ユニットの置換がもたらす影響を解析した。その結果，合部位を持つ GluRε(NR2)とグリシン結合部位を持つ

GluRε4 の代わりに GluRε2 サブユニットを発現したマウ

GluRζ(NR1)サブユニットから構成され，分子的に多様で

スは，GluRε4 欠損マウスより自発運動量が減少していた。

あることを見出した。さらに 4 種類の GluRεサブユニッ

このことは，GluRε2 は GluRε4 の代償はできないことをトの生理機能を解析するために，これら分子を欠損する意味する。すなわち，NMDA 受容体チャネルの分子的多マウスを作成し解析をおこなってきた。

様性が，多岐にわたる脳機能の分子基盤になっているこ

GluRε1，GluRε2 サブユニットそれぞれが構成するとが明らかになった。

NMDA 受容体チャネルは，高い Ca 透過性や強い電位依

我々はさらに，特定の神経回路で働く分子が担う生理存性 Mg 閉塞などのチャネル特性が似ており，シナプス機能を個体で見るために，部位・時期特異的に組換えを伝達の可塑性に重要な働きを果たす。さらに，ある種のおこすコンディショナルターゲティング法の開発を進め

記憶・学習において同等な働きをすることが示されてきてきた。薬剤による組換え誘導が可能な CrePR/loxP 組換

たが，全く異なった機能を持っていることも明らかにえ系を用いて，小脳プルキンエ細胞と顆粒細胞それぞれなった。GluRε2 欠損マウスは，音刺激による驚愕反射がに細胞特異的でかつ誘導可能な組換え系を開発すること亢進していることから，情動に関連することが示唆されに成功した。これらのマウスは，成体における可塑性にた。また一過性の虚血により惹起される神経細胞壊死に関与する分子の同定と，それらの作用機序解明のためにおいて，GluRε1 欠損マウスは GluRε2 欠損マウスに比較非常に有用なシステムとなる。

し非常に高い抵抗性を示すことから，細胞死のシグナル
は GluRε1 を介して伝達されると考えられる。一方，

参考文献

GluRε3 と GluRε4 の機能はそれほど明確ではないが，発1) Tsujita, M., et al. J. Neuroscience 19, 10318-10323, 1999.

達初期に発現する GluRε4 は，入力依存的シナプス精緻2) Kitayama, K. et al. Biochem. Biophys. Res. Comm. 281,

化のモデルと考えられている顔面洞毛からの入力の中継

176

1134-1140, 2001.

研究会報告（2）グルタミン酸受容体のゲートと会合のメカニズムの解析
柚崎通介（St. Jude Hospital）
私たちは小脳をモデルシステムとして記憶素子として解を深めることができた。前者の変異ではデルタ受容体のグルタミン酸受容体に着目している。90 年代の遺伝子が常時開口するためにプルキンエ細胞がおそらくイオン

クローニングとノックアウト法の進展により，分子レベ

過負荷のために細胞死に至り，後者の変異ではデルタ受ルでのグルタミン酸受容体の機能の理解は大幅に進んだ。

容体の会合が阻害され細胞表面に輸送されない。これら

しかし，小脳プルキンエ細胞にはデルタ型グルタミン酸の結果から，デルタ受容体はチャンネルを形成して機能受容体というアゴニストが不明なオーファン受容体や，しているらしいこと，そしてそのチャンネルの性質はアスパラギン酸に反応する未同定のグルタミン酸受容体

AMPA/Kainate グルタミン酸受容体のそれに近いこと，更様分子が特異的に発現していると考えられており，未解にデルタ受容体は細胞膜表面に発現して初めて機能する決な問題が残されている。これらの問題を解決する一つことなどが分かった。驚くべきことに，他のグルタミンの方法として，自然発症小脳失調マウスを解析する方法

酸受容体の相同部位に同様の突然変異を導入するとデルがある。一般にグルタミン酸受容体は非常に大きなゲノタ受容体にみられた現象と同様の現象が観察された。こムにコードされていることから，突然変異が入る確率がれらの現象の解析によりグルタミン酸受容体一般のゲー

高く，もしグルタミン酸受容体が小脳に特異的であるな

ティングや会合に関わる構造と機能についての新しい知らば表現型は致死でなく運動失調などの観察しやすい型

見を得たので紹介したい。

をとると考えられるからである。実際にデルタ型受容体に帰着すると考えられる運動失調マウスは少なくと 14

参考文献

種類が知られている。

1) Yuzaki, M., Forrest, D., Curran, T., and Connor, J.A.,

このうち Lurcher と hotfoot 変異マウスを解析することにより私たちはデルタ受容体の機能と構造についての理

Selective activation of calcium permeability by aspartate
in Purkinje cells, Science, 273(1996)1112-1115.

（3）グルタメイト受容体のシナプスへの targeting
深谷

昌弘，渡辺

雅彦（北海道大学医学研究科）

NMDA 型グルタミン酸受容体は，神経活動依存性のシ機構が次々と明らかにされている。さらに，NMDA 受容

ナプス可塑性を誘発し，脳のシナプス回路発達や高次機体は種々の細胞骨格系と結ばれ，サブユニットのリン酸能発現に関与している。この受容体の機能発現には，NR1化などを介してシナプス局在が活動依存的に調節されて（GluRζ1）と NR2（GluRε）の 2 種のサブユニットからないると考えられている。

るヘテロメリック複合体形成が不可欠である。遺伝子発最近，我々は，NMDA 受容体やその結合蛋白の組織化

現から，NR1 は脳に広範な発現を示し，一方，4 種の学的検出を行う上で，蛋白分解処理法が著明な効果を及

NR2A-D（GluRε1-4）はそれぞれ異なる空間的・時間的ぼすことを見い出した 1), 2)。この方法を用いて，シナプ発現調節を受けている。その結果，ほとんどのニューロン

ス局在調節機構における NR1 と NR2 の機能的役割を検は NR1 といずれかの NR2 を発現し，例外的に成熟プル証することを企画した。この目的で，1) 成熟プルキンエ

キンエ細胞は NR1 のみを単独に発現する。培養細胞を用細胞における NR1 局在 3)，2)NR1 欠損マウスにおけるいた遺伝子導入実験や蛋白—蛋白相互作用解析などから，

NR2 の局在，3）NR2 欠損マウスにおける NR1 の局在にNR1 または NR2 に結合する新規分子が相次いで同定さついて，解析を行ってきた。その結果，いずれのケース

れ，NMDA 受容体の輸送やシナプス局在を制御する分子においても，シナプスを含む樹状突起におけるサブユ

177生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

ニット局在は免疫組織化学の検出感度以下にまで低下す

体が細胞内輸送機構やシナプス発現機構により認識されることが判明した。しかも，NR1 の非存在下では，NR2制御されるために不可欠であることを示している。

は細胞体の粗面小胞体に蓄積している像が観察された。
これに対して，NR2 の非存在下では，NR1 の細胞体集積

1) Watanabe et al. (1998) Eur. J. Neurosci. 10:478-487.

は観察されなかった。我々の観察結果は，NR1 と NR2

2) Fukaya and Watanabe, M. (2000) J. Comp. Neurol.

のサブユニット会合が翻訳後まもなく小胞膜上で起こり，
このステップが NR2 を含有するヘテロメリックな受容

426:572-586.
3) Yamada et al. (2001) Eur. J. Neuroci. in press.

（4）逆行性シグナルを介するシナプス伝達調節少作隆子（金沢大学医学系研究科）

シナプス伝達効率は様々なメカニズムにより調節され役割を示唆する以下のような実験結果が報告された。1）ている。その一つに，シナプス後ニューロンの活動に依ニューロンを脱分極させると，内因性カンナビノイドの存したシナプス伝達調節があり，その過程に逆行性シグ合成および放出が促進される。2）カンナビノイド受容体

ナル（シナプス後ニューロンから前ニューロンへのシグがシナプス前終末部に多く存在する。3）その受容体の活ナル）の関与する例が報告されている。ごく最近になり，性化により伝達物質の放出が抑制される。以上のように，

海馬および小脳において，そのような逆行性シグナルの内因性カンナビノイドは，逆行性シグナルを担うための担い手が内因性カンナビノイドであることが，我々およ

条件を満たしていることが示された。

び他のグループの研究により明らかとなった

そこで我々は，DSI における内因性カンナビノイドの（Ohno-Shosaku et al., 2001; Kreitzer and Regehr, 2001;

関与の可能性について検討したところ，カンナビノイド

Wilson and Nicoll, 2001）。今回は主に，海馬の抑制性シナ受容体阻害剤により DSI が消失するなどの結果が得られ，プスを中心に，内因性カンナビノイドの逆行性シグナル

逆行性シグナルの担い手が内因性カンナビノイドであるとしての役割について述べる。

ことが判明した。

海馬 CA1 錐体細胞を脱分極させると，そのニューロンへの抑制性入力が一過性に抑制される現象が 1992 年に1) Kreitzer, A. C. & Regehr, W. G. (2001)

Retrograde

Alger らにより報告され，DSI(depolarization-induced sup-inhibition of presynaptic calcium influx by endogenous

pression of inhibition)と名付けられた。その後の研究によ

cannabinoids at excitatory synapses onto Purkinje cells.

り，DSI の誘導にシナプス後ニューロンの細胞内 Ca 濃度

Neuron 29: 717-727.

上昇が必要であること，最終的にシナプス前ニューロン

2) Ohno-Shosaku, T., Maejima, T. & Kano, M. (2001)からの伝達物質の放出が抑制されること，したがって，

Endogenous cannabinoids mediate retrograde signals from

逆行性シグナルが関与していること，が明らかとなった。

depolarized postsynaptic neurons to presynaptic terminals.

逆行性シグナルの実体については，グルタミン酸である

Neuron 29: 729-738.

可能性が示唆されたが，それに否定的な実験結果も得られており，断定されるには至っていなかった。
近年，内因性カンナビノイドの神経調節因子としての1783) Wilson, R. I. & Nicoll, R. A. (2001) Endogenous
cannabinoids mediate retrograde signalling at hippocampal synapses. Nature 410: 588-592.

研究会報告（5）内在性カンナビノイド受容体リガンド
杉浦
マリファナの活性成分であるΔ9-テトラヒドロカンナ
9

隆之（帝京大学薬学部）

るカンナビノイド受容体）を発現している HL-60 細胞をビノール（Δ -THC）は精神緊張の解除，多幸感，時間・用いた実験でも CB1 受容体の場合とよく似た結果が得

空間感覚の混乱，幻覚，食欲増進，血管拡張など多彩なられており 7)，カンナビノイド受容体は，CB1 受容体，

生理活性を示す物質である。Δ9-THC の作用機序は長い

CB2 受容体ともに本来は 2-AG に対する受容体である可9間謎であったが，1980 年代の後半になり，Δ -THC は受能性が極めて高い。ところで，2-AG は情報伝達に伴って容体（カンナビノイド受容体）を介して作用しているら起こるイノシトールリン脂質代謝亢進の際に生成する物

しいということがわかってきた。そして 1992 年の末には質であることから，カンナビノイド受容体の機能とイノ

アナンダミド（N-アラキドノイルエタノールアミン）がシトールリン脂質代謝は密接にリンクしたものであると最初の内在性カンナビノイド受容体リガンドとしてブタいう可能性が浮上してきた。神経系におけるカンナビノの脳から取り出された。我々はアナンダミドの組織中のイド受容体の機能は，抑制性のものであると考えられて量と生合成機構を詳しく調べ，少なくとも新鮮な脳の場

いるが，その内在性のリガンドが活性化された細胞から合，含まれているアナンダミドの量は著しく少ないこと，速やかに産生され，放出されるとすれば情報伝達のネガ

生合成機構として合理的で効率の良いものが見つからな

ティブフィードバックという点からみて興味深いことと1)。そして真の内在性リガン

言えよう。我々は中枢神経興奮薬を投与したラットの脳ドは別の物質であると推定して検討を行い，脳に比較的で 2-AG が速やかに産生されることや，シナプトゾーム

多量に存在する 2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)とを脱分極させると 2-AG が速やかに産生され，放出されいう一種のモノアシルグリセロールが，もう一つの内在ることなどを確認している。2-AG は神経系において，一性カンナビノイド受容体リガンドであるということを見旦起こった神経の興奮にブレーキをかけるという重要ないことなどを明らかにした2)

い出した 。なお，我々の報告とほぼ同時期に Mechoulam

役割をもった物質である可能性が高い。今回の研究会でのグループもイヌの腸から第二の内在性カンナビノイド

は，新しいタイプの神経伝達調節因子と考えられる 2-AG3)受容体リガンドとして 2-AG を取り出している 。我々の分析・作用・代謝に関する我々のこれまでの研究をごはカンナビノイド CB1 受容体（脳などの神経系に存在す

紹介したい。

るカンナビノイド受容体）を発現している NG108-15 細胞を用いて 2-AG の作用をさらに詳しく調べ，nM オー

1) Sugiura, T. et al., Eur. J. Biochem. 240, 53 (1996).

ダーの 2-AG が，カンナビノイド CB1 受容体を介して細2) Sugiura, T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 215,

胞内カルシウムイオン濃度の速やかな一過的な上昇を引き起こすことを見い出した4)。遊離アラキドン酸には活9性が全くないこと，アナンダミドやΔ -THC などのアゴニストとしての活性は 2-AG のそれに比べて著しく弱い
こと，20 種類をこえる構造類縁体の中で 2-AG の活性が89 (1995).
3) Mechoulam , R. et al., Biochem. Pharmacol. 50, 83(1995).
4) Sugiura, T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 229,
58 (1996).

最も強いこと，2-AG のエーテル型のアナログにもやや弱

5) Sugiura, T. et al., J. Biochem. 122, 890 (1997).

いながら活性が認められることなどから，カンナビノイ

6) Sugiura, T. et al., J. Biol. Chem. 274, 2794 (1999).

ド CB1 受容体は 2-AG の構造を厳密に認識していると考7) Sugiura, T. et al., J. Biol. Chem. 275, 605 (2000).

えられる

5,6)

。CB2 受容体（免疫・炎症系の細胞に存在す

179

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（6）カルシウムチャネルミュータントマウスとシナプス伝達井本敬二（生理学研究所）

脳の主要なサブタイプである P/Q 型 Ca2+チャネルの遺行線維－プルキンエ細胞シナプスの EPSC(PF-EPSC)は，

伝子異常により，小脳変性症など神経疾患がヒト，マウ

rolling マウスで著明に減弱していた。失調症を示さぬ若スで起こることが近年明らかとなっている。マウスでは，い tottering マウスでは，PC-EPSC の減少の程度は小さ

tottering，rolling，leaner などの変異が知られており，変かったが，失調を示す年長の tottering マウスでは，

2+

異マウスの神経症状も知られている。しかしながら，Ca

PC-EPSC の減少は著明であった。登上線維− プルキンエ

チャネルの異常が，どのようにして小脳失調症などの神細胞シナプスの EPSC(CF-EPSC)の大きさは，tottering で経症状を引き起こすのか，また変異マウスの系統によりは著変なく，rolling では増加していた。この増加には，神経症状の重篤度や発症時期が異なるのは何故なのかと

後シナプス膜の AMPA 受容体の特性変化が関与していいう疑問は解決されていない。

た。また tottering ではてんかんを示すことが知られていこの問題を解決するために，tottering および rolling の小脳における興奮性シナプスの変化を検討した。まず平るが，その症状に関係すると考えられる大脳皮質の神経回路異常に関しても報告したい。

（7）海馬錐体細胞樹状突起スパインの形態とグルタミン酸感受性
松崎

政紀，河西

春郎（生理学研究所）

樹状突起上のスパインは，中枢神経細胞における興奮

タミン酸が放出されて起こる mEPSC の時間経過と同一性シナプス結合の主たる部位である。R. Cajal によるスパ

である，AMPAR による電流反応を誘起することができ

インの発見以来，多くの形態学的知見からスパインの機た。またその反応の空間解像度は水平方向で 0.45μm，能素子としての役割が主張されてきた。その機能を担う

垂直方向で 1.1μm であり，2 光子励起法としての理論的分子として特に，スパインに集積している AMPA 型グル

な限界値を達成した。この方法を用いて樹状突起上でのタミン酸受容体（AMPAR）は，シナプス前終末から放機能的な AMPAR の 2 次元空間分布を調べると，AMPAR

出されたグルタミン酸と結合し速いシナプス後電位を生は樹状突起に沿ってクラスター状に散在し，その分布はじさせるため，シナプス伝達効率の決定因子であるといFM1-43 によって染色されたシナプス前終末と良く一致える。しかし，スパインの構造は小さく，樹状突起上にした。従って，2 光子励起法によって，シナプス前終末

密集しているために，従来の電気生理学的・光学的手法のシナプス小胞からの開口放出という生理的現象に極めを用いては，単一スパインでの AMPAR の反応とその形て近いグルタミン酸の放出を，3 次元的な任意の一点で態を同時に計測することは困難であり，機能と形態の関

人工的に作り出すことが可能となった。

連性を直接的に検証することができなかった。

この方法論をラット海馬のスライス標本に適用し，そこで我々は，上記の課題にアプローチするために，2ホールセルクランプした CA1 錐体細胞の樹状突起に光子励起法によるケイジドグルタミン酸の活性化と蛍光沿って 3 次元的にグルタミン酸感受性のマッピングを

イメージングを組み合わせた方法論を構築してきた。光

行った。グルタミン酸感受性はスパインの体積に強く相学系の構築とともに，2 光子吸収断面積が大きく，水溶

関し（相関係数 0.80±0.07，9 細胞），キノコ型の大きな液中で安定な新規のケイジドグルタミン酸を開発した。

頭部を持つスパインでは強く，細いスパインや細長いフ

ホールセルクランプしたラット培養海馬細胞の樹状突起ィロポディアでは反応がないか，弱い反応しか得られな近傍でケイジドグルタミン酸を 2 光子励起法によって 50かった。この結果はいわゆる「サイレントシナプス」がμs の間だけ活性化させると，シナプス前終末からグル

後者の形態をもったスパインである可能性を示唆してい180

研究会報告る。多くのスパインでは，その頭部の一部に強い AMPARしたスパイン間においても両者共に相関が無かった。この反応が見られ，AMPAR がシナプス後部の PSD 領域にれらの結果は，スパインの形態と機能的 AMPAR の発現

局在するという電子顕微鏡による報告とよく一致する。

は強く相関しており，その機能的発現量は高いダイナ

近隣（距離 10μｍ以内）の個々のスパインを比較するとミックレンジ（～7bits）を持ちながら，単一スパインレ

グルタミン酸感受性には大きな相違（CV = 0.45±0.11, 9

ベルで独立に調節されていることを示している。

細胞）が見られ，キノコ型スパインにおいて非定常ノイ

2 光子励起法によるケイジド試薬の活性化，という新ズ解析を行うと，AMPAR の数は単一スパインあたり最しい光学的手法は今後，シナプス機能の動態を細胞分子大で約 150 個（47-143 個，n = 8）存在することが判明し生物学的に単一シナプスレベルで明らかにするための非た。一方，グルタミン酸感受性及び形態（体積）の空間

常に強力なツールとなると思われる。

的な自己相関を求めると，距離にして 1μｍ以下の隣接（8）細胞内シグナル伝達系による back propagating spike の制御
坪川宏（生理学研究所）

中枢ニューロンの樹状突起が持つ機能は，その構造と考えられるが，上記の受容体活性化の効果が PKC や PKA

同様に複雑で，シナプス入力や細胞内シグナル伝達系にの阻害剤では抑制されないなど単純ではなく，いまだ不より局所的，かつ精妙に調節されていることが次第に明明な点が多い。近年我々は，三量体Ｇタンパク Gq およ

らかになりつつある。我々は，この調節メカニズムに興び G11 の α サブユニット欠損マウスを用いて backpropa-+

味を持ち，大脳皮質や海馬の錐体細胞で見られる Na ス

gating spike の制御メカニズムを調べる一連の実験を行な

パイクの backpropagation に着目して，樹状突起の興奮性い，その結果から，ムスカリン性受容体への刺激は PKC

がどのように調節されているかを調べている。樹状突起の活性化を介してチャネル活性を調節するへの backpropagation には，スパイク頻度に依存して振幅だけでなく，細胞内 Ca2+の増加を必要とする別の系をもが減衰するという特性がある。これには樹状突起に高密活性化しうることが予想された。単一錐体細胞の樹状突+度で存在する slow-inactivated Na チャネルや，静止膜電+起からパッチクランプ記録を行ない，電流注入により樹位付近で活性化している A-type K チャネルなどの関与状突起を大きく脱分極させると，数分後に backpropagat-が示唆されているが，これらのチャネルを活動依存的に

ing spike の頻度依存性の振幅減衰が長時間消失した。こ調節するメカニズムは，よく分かっていない。これまで，の効果は細胞内 Ca2+上昇と CaMKII 活性に依存しており，

1）ムスカリン性受容体，2）β-アドレナリン受容体，3）

PKC 活性化の効果とは独立して見られた。以上のことか

PKC および PKA，の薬理学的な活性化によって頻度依存

ら，ムスカリン性受容体の活性化に伴って充分に細胞内性の振幅減衰が消失すると報告されていることから，

Ca2+が上昇した場合は，Ca2+-CaM 依存性酵素群へのクロcAMP および PLC を介するシグナル伝達系が寄与するとストークが起こるのかもしれない。

（9）樹状突起におけるシナプス応答の電位イメージング
宮川

技術的なこと博義（東京薬科大学生命科学部）

な手法を用いて解析されている。しかし，これらの手法

神経細胞や局所回路網のシナプス応答は，もっぱら場では限られた部位の応答しか観測することができないとの電位記録やパッチクランプ記録といった電気生理学的いう欠点がある。それに対して，光学的イメージングは，

181

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

電気生理学的手法では観察できない部位の活動を観察す

ルセル記録による電位応答と比較してみると，この信号ることができる，あるいはまた 2 次元的，3 次元的な情は活動電位の発生と時間的によく相関しており，多数の報を得ることができるといった利点がある。高速膜電位

錐体細胞樹状突起に発生する Na+依存性活動電位の集合

イメージング技術を用いてシナプス応答についてどのよ電位と考えられる。この成分の潜時は樹状突起部のシナ

うな情報が得られるのかを紹介する。

プス入力部において最も短く，細胞層ではより長くなっ色素をもちいた神経活動の光学的膜電位測定は 1968ている。 この事は，海馬 CA1 錐体細胞はシナプス入力

年に初めて田崎によって報告され，その後コーエンのグに応じて樹状突起において活動電位を発生し，それが細ループによって測定システムと色素の開発がすすめられ，胞体へと順方向性に伝導することを示している。

さまざまな標本に広く用いられてきた。ところがこの技

錐体細胞の樹状突起が興奮性を持ち Na+依存性および術は，どのような信号を検出しているのかを深く突き詰

Ca2+依存性のスパイクを発生することは以前から知られめないで用いられているきらいがある。この技術を用いていた(Stuart et al., 1999)。近年の樹状突起及び細胞体かて，海馬スライス標本からシナプス入力によって誘起さらの同時ホールセル記録方を用いた報告によれば，海馬れる信号を解析してみると，シナプス応答に関わる様々錐体細胞に発生する Na+スパイクはシナプス入力の部位な情報を含んでいることが分かる。

にかかわらず細胞体付近においてはじめに発生し，それ海馬は系統発生的に古い皮質部位であり，神経細胞やが樹状突起へと逆伝播(Backpropagate)するということで神経軸索が層をなして並んでいる。そのために特定の部ある(Spruston et al., 1995)。しかしながら我々の測定条件

位にシナプス入力を加えたり，特定の部位の電気的応答

では，スパイク成分は細胞体層よりも樹状突起層に先にを観察することが容易であり，皮質神経細胞のシナプス現れることから，活動電位は樹状突起が起始部位となっ応答の研究の際に海馬スライス標本が広く用いられる。

ていると考えられる。なぜ電位感受性色素を用いた観察測定には 256 個のフォトダイオードを 16×16 のアレイ

では逆伝播にならずに順方向の伝播になるのか，原因はに並べたもの（浜松ホトニクス社製）を用いている。こ

まだ不明である。同時ホールセル記録による最近の研究のシステムは 16 ビットの解像度と最高 8kHz の時間分解では，入力線維に対する刺激を強くすると樹状突起が細能を持つ。シナプス応答の観察には，応答の速い胞体よりも先に活動電位を発生するようになると報告さ

merocyanine 系，oxonol 系，styryl 系などの電位感受性色

れている(Golding & Spruston, 1998)。電位感受性色素に素 が 用 い ら れ て い る 。 我 々 は も っ ぱ ら styryl 系 のよって集団的な活動電位が検出されるためには，樹状突JPW1114 及び oxonol 系の RH155 を用いている。

起スパイクの発生の同期が必要である。そのような刺激

電位感受性色素を膜にとりこませた海馬スライス標本

強度は樹状突起部におけるスパイクの開始が見られるほ内のシャーファー側枝と呼ばれる神経線維を電気刺激す

どに十分に強力なものなのかも知れない。他の可能性とると，CA1 野と呼ばれる領域から電位応答を記録するこ

してホールセル記録法が樹状突起の膜特性を変化させてとができる。 この応答には様々な成分が含まれている。

しまうために，本来は樹状突起が起始部である樹状突起

我々は，これまで数年間にわたって，信号成分を分離し，スパイクの発生が妨げられて細胞体に先に発生するといその性質を解明する事によって，海馬錐体細胞におけるうことも考えられる。

シナプス応答を解析してきた。 そうして得られた知見の一部は，過去の生理研研究会においても既に紹介した。

CA1海馬錐体細胞樹状突起におけるシナプス電位の加算

今回は海馬錐体細胞の樹状突起スパイクの伝導と，樹状刺激強度を活動電位の閾値以下に調節するとシナプス突起におけるシナプス電位の加算について紹介する。

電位を解析する事ができる。独立した 2 系統のシナプス
入力が樹状突起の異なる部位に入力した際に，応答がど

CA1海馬錐体細胞に発生する樹状突起スパイクの順行性のように加算するのかを電位感受性色素を用いて調べた。

伝導

AMPA 受容体を介する応答が同時に入力すると，単独でシャーファー側枝に強めの刺激を与えると CA1 野か入力した際の応答の算術和に比べて応答が 60-70%になら大きいスパイク状の応答が記録できる。この成分は細る。この非線型性は細胞体から樹状突起の全長にわたっ

胞体層のみならず樹状突起層においても見られる。ホーてみられ，GABA 受容体を薬理的にブロックすると弱く

182

研究会報告region of rat hippocampal slices detected with an optical

なり線型和に近づく。
海馬には多様な抑性ニューロンが存在し，錐体細胞のmethod.

様々な部位にシナプスしていることが知られている。興3) Ryousuke Enoki, Masashi Inoue, Yoshinori Hashimoto,奮性入力に伴う feed-forward な抑性入力あるいは，海馬Yoshihisa Kudo, Hiroyoshi Miyakawa, GABAergicの振動的電気活動時の抑制性ニューロンの同期発火など

control of non-linear synaptic summation in hippocampal

によって錐体細胞の樹状突起は GABA 作動性の制御を

CA1 pyramidal neurons. (in press)

受けていると考えられる。 その結果として興奮性入力の加算の様式が変化する可能性を我々の結果は示している。

4) Optical monitoring of synaptic summation along thedendrites of CA1 pyramidal neurons. (in preparation)
Ryousuke Enoki, Masayuki Namiki, Masashi Inoue,
Yoshihisa Kudo, Hiroyoshi Miyakawa,

参考文献
1) Inoue, Y.Hashimoto, Y.Kudo, H.Miyakawa, European
Jouranal of Neurosceince, 13 (2001) 1711-1721.
2) Dendritic attenuation of synaptic potentials in the CA15) 「高速膜電位イメージングによる CA1 錐体細胞のシナプス応答の解析」神経研究の進歩 45 巻 2 号 (2001)
271-281, 特集：記憶研究最近の進歩（10）樹状突起の局所カルシウムシグナル/Spatial segregation と interaction
中村健（東京大学医科学研究所）

ラット海馬スライスの単一 CA1 錐体細胞において，電

行性活動電位は，それにより流入した Ca2+が IP3 ととも

気刺激によるシナプス伝達誘発時の Ca2+濃度変動を記録に協同的に IP3 受容体に働く結果，同様の Ca2+-wave 発した。AMPA，NMDA 受容体阻害下でテタヌス刺激を与生を促進するものと考えられた。IP3 を産生させる受容体

えたところ，近位樹状突起上においてその濃度がμM レ

アゴニスト存在下に活動電位を発生させることでも同様

2+

2+

ベルに達するような Ca 上昇が生じ，Ca -wave となっ2+の結果が得られた。IICR は近位樹状突起の main shaft 上て樹状突起上を伝播した。Ca -wave が生じないよう刺激の branch point から発生し，細い branch では観察されなを弱めた場合でも，逆行性活動電位を生じさせると同様かった。細い branch ではシナプス刺激応答としては

2+の Ca 上昇が生じた。薬理実験の結果，この現象はNMDA 受容体を介する Ca2+上昇が主要な成分であった。

Group-I mGluR と IP3 受容体を介するもの（IICR）であ

すなわち，異なった Ca2+シグナリングメカニズムが樹状ることが判明した。即ち，強いシナプス入力により突起上で「住み分け」しており，お互いに相互作用する

mGluR が 活 性 化 さ れ て 樹 状 突 起 内 で IP3 が 生 じ ，ようである。

2+

2+

regenerative な Ca 上昇と Ca -wave が発生する。また逆183

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

3.抑制性ニューロンの役割

2001 年 6 月 14 日− 15 日
提案代表者：小西史朗（三菱化学生命科学研究所）

所内世話人：柳川右千夫（生理学研究所）（１）小脳抑制性シナプス前終末からの GABA，glycine の共放出
鈴木 紀光，狩野方伸（金沢大学大学院医学系研究科）（２）小脳皮質 GABA シナプスのβ-アドレナリン受容体を介した増強機構
斎藤文仁（三菱化学生命科学研究所，CREST・JST）（３）AMPA 受容体で仲介される小脳 GABA 伝達抑制とその機構
佐竹伸一郎（三菱化学生命科学研究所，CREST・JST）（４）プルキンエ細胞における抑制性シナプス可塑性の制御機構
平野丈夫，川口真也（京都大学大学院理学研究科）（５）タキキニンによる扁桃体 GABA シナプスの選択的促進
小西史朗（三菱化学生命科学研究所）（６）GAD65 ノックアウトマウス扁桃体外側核局所回路における興奮性と可塑性の変化
兼子幸一，季鳳雲，Oliver Stork，小幡邦彦（生理学研究所）（７）線条体抑制性インターニューロンネットワークの機能
青崎敏彦，三浦正巳，鈴木健雄，辛龍文（東京都老人医学総合研究所）（８）大脳皮質白質層内の GABA 作動性神経細胞の分布と投射
冨岡良平，中村公一，玉巻伸章（京都大学大学院医学研究科）（９）大脳皮質視覚野抑制性シナプスにおける長期増強の誘発・維持機構
小松由紀夫（名古屋大学環境医学研究所）（10）Gap junction を介して大脳皮質 GABA ニューロンが形成する樹状突起ネットワーク
福田孝一（九州大学大学院医学研究院）（11）大脳皮質同期活動における GABA 細胞の発火様式
川口泰雄（生理学研究所）（12）GABA シグナリングに関わる新しい分子兼松隆，平田雅人（九州大学大学院歯学研究院）（13）GABA 受容体ρサブユニットの局在と機能的発現
新貝鉚蔵（岩手大学工学部）（14）GABA ニューロン特異的遺伝子発現調節機構
柳川右千夫（生理学研究所）【参加者名】
狩野方伸（金沢大学大学院医学系研究科），少作子（金沢大学大学院医学系研究科），福留
大学大学院医学系研究科），前島院医学系研究科），吉田研究科），三好
澤田

184

隆

優子（金沢

隆司（金沢大学大学

隆行（金沢大学大学院医学系

智子（金沢大学大学院医学系研究科），

さつき（金沢大学大学院医学系研究科），小西史

朗（三菱化学生命科学研究所），斉藤
生命科学研究所），佐竹
究所），池渕

伸一郎（三菱化学生命科学研

穣（北里大学大学院），つる我里大学大学院），平野科），加藤

文仁（三菱化学

英和（北丈夫（京都大学大学院理学研究

明（京都大学大学院理学研究科），川口也（京都大学大学院理学研究科），玉巻真伸章（京都大研究会報告学大学院医学研究科），富岡
学研究科），中村
青崎良平（京都大学大学院医公一（京都大学大学院医学研究科），

敏彦（東京都老人総合研究所），三浦

京都老人総合研究所），辛
所），小松

正巳（東

龍文（東京都老人総合研究

由紀夫（名古屋大学環境医学研究所），福田孝一（九州大学大学院医学研究科），兼松
学大学院歯学研究院），新貝隆（九州大鉚蔵（岩手大学工学部），

大学大学院医学系研究科），篠江
医学系研究科），梅田
究科），松井徹（神戸大学大学院

和昌（神戸大学大学院医学系研

稔（東京大学医科学研究所），城山（東京大学医科学研究所），熊沢研究所），渡部紀子（東京大学医科学

文子（東京大学医科学研究所），井ノ口

馨（三菱化学生命科学研究所），岡田
生命科学研究所），井上義人（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所）
，

所），上田

中西

圭子（愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所），

身（三菱化学生命科学研究所），深沢

七崎之利（日本医科大学），中尾

生命科学研究所），橋本

学院薬学系研究科），笛田
保健学部），久野由紀子（産業医科大学産業

宗（科学技術振興事業団・戦略的基礎研究推進事業），永業

正美（科学技術振興事業団・戦略的基礎研究推進事業），井上
生命科学部），村山雅司（東京薬科大学

正宜（東京薬科大学生命科学部），

榎木亮介（東京薬科大学大学院生命科学研究科），橋本

容範（東京薬科大学大学院生命科学研究科），中村健（東京大学医科学研究所），崎村
研究所），明石馨（新潟大学脳研究所），深谷

海道大学大学院医学研究科），真鍋
学院医学系研究科），神谷
系研究科）
，鈴木
駒井

建司（新潟大学脳昌弘（北俊也（神戸大学大温之（神戸大学大学院医学紀光（神戸大学大学院医学系研究科），

章治（神戸大学大学院医学系研究科），志牟田佐（神戸大学大学院医学系研究科），新里

美

和恵（神戸

洋司（三菱化学生命科学研究所），高橋

ステム研究所），坂内慎（味の素株式会社），檜井

西センター），新道所），加藤眞（滋賀医科智視（協和醗酵工業医薬総合研究

覚（生理学研究所），河西郎（生理学研究所），久木田

春

美和子（生理学研究

雄（生理学研究所），小幡

邦彦（生理学右千夫（生理学研究所），山肩理学研究所），兼子

泰文夫（生理学研究所），籾

俊彦（生理学研究所），馬杉

研究所），柳川芳之（理化学

昭哉（基礎生物学研究所），川口雄（生理学研究所），根東所），春日井麻理子（東和之（産業技術総合研究所関誠（自衛隊岐阜病院），窪田

研究所），渡我部栄

さゆ美（金沢大学薬学部），

正博（高知医科大学），宮田

京女子医科大学），清末山

有吾（三菱化学

章浩（金沢大学薬学部），竹之下大学），清家正勲（金沢工業大学人間情報シ

一（金沢大学薬学部），藤森
竹森

大助（三菱化学

直子（三菱化学生命科学研究時田和人（東京大学大優治

葉子（生幸一（生理学研究所）【概要】
抑制性神経伝達では，（1）抑制性神経伝達物質

14 日と 15 日の 2 日間にわたり，生理学研究所大会議室（GABA）を合成し，シナプスヴェシクルへの貯蔵・放出にて開催された。研究会には生理学研究所外から発表者

する抑制性ニューロン，（2）抑制性神経伝達物質受容体を含めて 74 人の参加があり，抑制性ニューロンに興味を（GABA レセプター）を発現し，抑制性ニューロンとシ持っている研究者が多いことを示唆した。

ナプスを形成するニューロンが中心的役割を果たしてい発表については，『小脳皮質抑制性ニューロン』，『扁る。最近，抑制性ニューロンの発生期における移動につ桃体および線条体の抑制性ニューロン』，『大脳皮質抑いての研究，多種類ある抑制性神経伝達物質受容体の発制性ニューロン』，『抑制性ニューロンの分子基盤』の生過程における特異的発現についての分子生物学的研究，

各テーマ毎に，3 から 4 人の研究者が発表を行い，討論

抑制性神経伝達物質合成酵素のノックアウトマウスを用した。一般に，抑制性ニューロンは中枢神経系に散在し，いた生理学的研究等，抑制性ニューロンと抑制性神経伝

興奮性ニューロンに比較すると少数であることから，in達についての研究が進展してきている。

vivo において正確に同定して機能を解析することが困難

本研究会では，抑制性ニューロンと抑制性神経伝達にであった。それでも大脳皮質や小脳皮質は，その層構造

ついての研究者およびこれらの研究に興味を抱いているから抑制性ニューロンの同定が他の領域に比較すると容参加者が，形態学（発生を含む），生理学，薬理学，分易であり，解析が進んでおり，本研究会の主題となった。

子生物学，発生工学等，分野の垣根を越えて一同に会し

今後は，これらの領域における抑制性ニューロンの機能て徹底的に討論することを目的として企画された。6 月の解明をさらに進める一方で，視床，扁桃体，脊髄等の185

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

抑制性ニューロンの同定が困難な領域においても，抑制発現では，GABA ニューロンの同定が容易な遺伝子改変性ニューロンの役割を明らかにしていくことが重要と考

マウスについて論じられ，これらの遺伝子改変マウスはえられた。抑制性ニューロンの分子基盤のテーマでは，抑制性ニューロンの役割を明らかにする上で有力な資材

抑制性神経伝達に関する GABA レセプターの役割ととなることが期待された。

GABA レセプター情報伝達経路を担う分子について，発最後に，抑制性ニューロンと抑制性神経伝達について

表，討論があった。未だ明らかになっていることが少なの研究は近年増加しているが，興奮性神経伝達の研究にい分野なので，これらの分子を突破口として，さらに発比較して少ないこともあり，本研究会を継続することに展する可能性が大きい。GABA ニューロン特異的遺伝子より，本研究の発展に寄与することを希望します。

（1）小脳抑制性シナプス前終末からの GABA，glycine の共放出
鈴木紀光 1,2，狩野方伸 2（1 神戸大学大学院医学系研究科細胞・神経生理学）（2 金沢大学大学院医学系研究科シナプス発達・機能学）
小脳皮質ゴルジ細胞から unipolar brush cell の抑制性入ジ細胞と unipolar brush cell の paired recording を行って検力について検討する目的で，10-14 日齢のマウス小脳ス

討した結果，ゴルジ細胞が unipolar brush cell に対し抑制

ライスの unipolar brush cell からホールセル記録を行い，性シナプスを形成し，シナプス前終末からの GABA と抑制性シナプス後電流（IPSC）を記録し，その生理，薬

glycine を同時に放出していることが示唆された。さらに理的特性を調べた。その結果，刺激誘発性および自発性

微小シナプス電流の解析の結果，一部のシナプス小胞は

IPSC に GABAA 受容体媒介性の成分と同時に glycine 受

GABA，glycine を同時に含有していることを明らかにし

容体媒介性の成分が存在することを確認した。またゴル

た。

（2）小脳皮質 GABA シナプスのβ-アドレナリン受容体を介した増強機構
齋藤文仁（三菱化学生命科学研究所，CREST・JST）
ラット小脳プルキンエ細胞（PC）に入力する GABA

adenylylcyclase 刺激薬 forskolin でも ISP と同様の効果がシナプスで，ノルアドレナリン（NA）はβ-アドレナリン

認められ，細胞内 cAMP 上昇がβ-アドレナリン受容体を受容体を介して伝達効率を増強するので，この増強に関介した GABA シナプス増強に関与することが示唆され与する分子機構を明らかにすることを試みた。GABA 作

た。次に，cAMP 上昇がどのような経路で BC 発火を増動性介在ニューロンであるバスケット細胞（BC）と PC

加するかを調べ，過分極活性化陽イオンチャネル（H チャ

から二重パッチクランプ記録を行い，NA およびβアゴネル）が cAMP で直接的に活性化され，その結果 BC がニストである isoproterenol （ISP）の前シナプス細胞 BC

脱分極することが原因であることが示された。以上の結と GABA 伝達に対する効果を検討した。β受容体刺激は果から，NA は BC 上のβ受容体を介して，少なくとも 2

BC の自発的発火頻度を増やし，BC 発火に伴い PC からつの作用機構で GABA シナプスを増強することが示唆記録される自発的 IPSC の頻度を増加させた。さらに

された。

186

研究会報告（3）AMPA 受容体で仲介される小脳 GABA 伝達抑制とその機構
佐竹伸一郎（三菱化学生命科学研究所・分子神経生物，CREST・JST）
中枢シナプスの情報処理において，異なるシナプス入録される抑制性シナプス電流は刺激頻度と回数に依存し力間の相互作用が重要な役割を果たすと推定されている。

て抑制された。さらに，量子解析および薬理学的実験か

小脳プルキンエ細胞に入力する登上線維由来の興奮性シら，この GABA シナプス抑制は登上線維から放出されたナプスと籠細胞に由来する抑制性 GABA シナプスの間興奮性伝達物質が籠細胞上の AMPA 型グルタミン酸受に見られる異シナプス間相互作用について検討を行った。

容体に作用し，シナプス前終末からの GABA 放出を減ら

登上線維に反復刺激を与えると，プルキンエ細胞から記すことによって引き起こされることが示唆された。

（4）プルキンエ細胞における抑制性シナプス可塑性の制御機構
平野丈夫，川口真也（京都大学理学研究科生物物理学教室）
小脳皮質プルキンエ細胞で起るシナプス可塑性として，（2）プルキンエ細胞の脱分極によって GABAA 応答の抑制性介在ニューロン・プルキンエ細胞間のシナプスで増強が引き起こされるが，脱分極時またはその直後（1見られる GABA 性シナプス伝達の脱分極による増強現秒以内）にシナプス後部の GABAB 受容体を活性化する

象が知られている。この脱分極依存性増強について検討と，GABAA 応答の脱分極による増強は抑えられた。こを行い，以下の結果を得た。

の GABAB 受容体の活性化による脱分極依存性増強の抑（1）プルキンエ細胞脱分極時にシナプス前ニューロン

制には，A キナーゼ，カルシニューリン，DARPP32 分子，を刺激するか GABA を投与するとシナプス伝達およびプロテインフォスファターゼ 1 などの分子が関与していGABA 応答の増強が抑えられること，この可塑性調節はることを明らかにした。

GABAB 受容体を介することを明らかにした。

（5）タキキニンによる扁桃体 GABA シナプスの選択的促進
小西史朗（三菱化学生命科学研究所）
タキキニンはサブスタンス P（SP）およびニューロキ減少した。タキキニンは，微小 IPSC の頻度および振幅

ニン A と B（NKA と NKB）からなる神経ペプチドのフを有意に変えなかった。したがって SP および senktide

ァミリーである。不安や恐怖などの情動反応に重要な扁は，GABA ニューロンを脱分極させスパイク発射を増す

桃体シナプスに対するタキキニンの作用を検討した。

ことにより自発的 GABA シナプス電流の頻度を増加さ幼若ラット脳の扁桃体基底外側部（BLA）の主細胞かせることが推測された。SP および senktide で誘発される

らパッチクランプ法によって BLA 内の局所刺激で誘発

IPSC の立ち上がり時間に明らかな差が認められる場合

される興奮性および抑制性後シナプス電流（EPSC およがあり，両ペプチドの作用する GABA ニューロンは異なび IPSC）を記録した。SP および NK-3 受容体アゴニスト

るシナプス部位によって扁桃体ニューロンに結合していの senktide は，GABA 作動性の自発的 IPSC の頻度を顕著ることが示された。以上の結果は，扁桃体におけるタキに増加し，大部分の細胞で EPSC には影響を与えなかっキニン受容体で仲介される GABA シナプスが情動反応た。電気刺激で誘発される IPSC の振幅はタキキニンでの神経機構に影響を与える可能性が推定される。

187

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（6）GAD65 ノックアウトマウス扁桃体外側核局所回路における興奮性と可塑性の変化
兼子幸一，季鳳雲，小幡邦彦（生理学研究所神経化学部門）

GABA を合成するグルタミン酸脱炭酸酵素，GAD65に高く，また低濃度の Bicuculline に対する感受性も高

ノックアウトマウスでは，空間学習，運動などには粗大かった。さらに，視床から扁桃体への入力線維束を電気な障害を示さず，恐怖条件付け学習などの情動行動での刺激して主細胞に誘発した EPSCｓはテタヌス刺激後に異常が認められる。情動機能には扁桃体を含む辺縁系が長期増強を示すが，増強率は KO 群で有意に高かった。

重要な役割を果たしていることから，スライスパッチク

これらの結果から，GAD65 が神経活動亢進時の GABA

ランプ法を用いて扁桃体外側核（LA）局所回路の興奮性放出の維持に重要な機能を果たしていること，放出されと可塑性の調節におけるGAD65 の役割を調べた。
GAD65

た GABA が興奮性シナプス近傍での脱分極の程度を調ノックアウトマウス（KO）の LA の主細胞で記録した自発

節して興奮性と可塑性をコントロールしていることが考性興奮性シナプス後電流（sEPSCs）の頻度は KO 群で有意えられる。

（7）線条体抑制性インターニューロンネットワークの機能
青崎敏彦，三浦正巳，鈴木健雄，辛龍文（東京都老人総合研究所自律神経部門）
線条体は大脳基底核における情報処理の入力部に相当

果，明らかなシナプス応答が見られたものは，すべて FSする核で，大脳皮質および視床からグルタミン酸による細胞をめぐる神経連絡のみで，中でも FS 細胞から RD 細興奮性入力を，黒質緻密部からはドーパミン入力を受け胞への抑制性 GABA 入力が 28 ペア中 14 ペア（50％）観る。一方，線条体からの出力 RD 細胞と呼ばれる GABA察された。一方，皮質で見られる LTS 細胞間の electrical

作動性ニューロンが司り，線条体の 95％以上を占める。

coupling は線条体では全く見られなかった。以上の結果

残りはインターニューロンで，主として LA 細胞，FS 細は，線条体神経回路の構築には FS 細胞が重要な役割を胞，LTS 細胞からなる。線条体の局所回路の性質を調べ占めていることを示唆している。

るために，247 ペアの同時パッチ記録を行った。その結（8）大脳皮質白質層内の GABA 作動性神経細胞の分布と投射
冨岡良平，中村公一，玉巻伸章（京都大学大学院医学研究科）
胎児期脳発生過程において，サブプレート，中間帯（後おける GABA 作動性神経細胞とグルタミン酸作動性神の 白 質 ）の 神 経 細 胞 が 視 床 か ら 大 脳 皮 質 へ の 投 射 パ

経細胞の存在比を調べるために GAD67,BNPI （v-GluT1）

ターン形成や，皮質間及び皮質下への投射形成に関与しの in situ hybridization を行った。GAD67 陽性細胞が約70％，ていることが指摘されている。これらの神経細胞は生後

BNPI 陽性細胞が 30％であり，白質内の神経細胞は GABA

まもなくほとんどが死滅するが一部の神経細胞は成熟マ作動性神経細胞が多数を占めていた。3）cholera toxin

ウスにおいても残存する。この残存する神経細胞の成熟

B-subunit を大脳新皮質に微小量注入し,GAD67 の in situ

脳での役割を明らかにする目的で以下の実験を行ない，hybridization と重ねると，白質内に二重標識される細胞結果を得た。1）逆行性トレーサーである Fast Blue，cholera

が存在した。これら結果から白質内の GABA 作動性神経

toxin B-subunit を大脳新皮質に微小量注入した結果，皮質細胞は遠く離れた大脳新皮質に軸索を伸ばし，大脳新皮の白質層にも標識された細胞が見つかった。2）白質内に質の活動に重要な影響を与えると考えられた。

188

研究会報告（9）大脳皮質視覚野抑制性シナプスにおける長期増強の誘発・維持機構
小松由紀夫（名古屋大学環境医学研究所視覚神経科学）
ラット視覚野では，興奮性シナプスだけでなく抑制性増強の誘発には GABAB 受容体と，PLC を介して IP3 生成

シナプスにも長期増強と長期抑圧が起こることを，スラを引き起こすアドレナリン性α1 とセロトニン 5-HT２受イス標本を用いて我々は見出した。抑制性シナプスの長容体の活性化が必要であることを明らかにした。
（2）増期増強は発達期に限局して起こるので，視覚反応可塑性

強がいったん発生した後は，それを維持するために神経の基礎過程と思われる。

活動により細胞内 Ca2+濃度を上昇させる必要はないと，

視覚野抑制性シナプスの長期増強と興奮性シナプスの興奮性シナプス長期増強を含めて一般的に考えられてき長期増強で以下の相違を観察した。（1）いづれの長期増

たが，視覚野抑制性シナプスの長期増強では，高頻度刺2+強の誘発には高頻度刺激によるシナプス後細胞内 Ca 濃
2+

激により誘発した後も，シナプス前細胞の低頻度活動と度の一過性上昇が必要であるが，Ca 濃度上昇は，興奮それに伴う Ca2+ 濃度上昇が維持に必要であることが性シナプスでは細胞外からの流入によるのに対して，抑GABA 受容体と Ca2+チャネルのブロッカーを用いた実制性シナプスでは IP3 受容体を介する細胞内ストアーか験より明らかにした。

らの放出によっていた。さらに，抑制性シナプスの長期（10）Gap junciton を介して大脳皮質 GABA ﾆｭｰﾛﾝが形成する樹状突起ﾈｯﾄﾜｰｸ
福田孝一（九州大学大学院医学研究院神経形態学）
gap junciton は細胞間の特殊な情報伝達部位であり，哺は，gap junction をなかだちとする他の PV ニューロンの乳類の脳においても特定の神経細胞間に gap junction が樹状突起との結合が確認され，樹状突起ネットワークと存在することが，電子顕微鏡により示されている。しかもいうべき構造を形成していることを見いだした。さらしながらこれらの神経細胞間 gap junction が生体の中でに，PV ニューロンはお互いの細胞体近傍に GABA シナ

実際に果たす機能的役割については，不明な点が多かっ

プス終末を密に形成することも明らかにした。以上の結た。そこで，私たちは海馬におけるの gap junction につい果から，海馬 PV ニューロンは,（1）軸索細胞体間の化学て検討した結果，GABA ニューロンの中で parvalbumin

シナプスによる相互結合,（2）樹状突起間の gap junction（PV）を含有するグループが，相互の樹状突起間に多数のによる相互結合，に由来する二重のネットワークを形成

接触部位を形成し，電子顕微鏡的にそこに gap junction

していると考えられた。

が存在することが観察された。PV ニューロンの樹状突起（11）大脳皮質同期活動における GABA 細胞の発火様式
川口泰雄（生理学研究所大脳神経回路論研究部門）
大脳皮質の GABA 作働性介在ニューロンを調べた結どのようにスパイクを出すかは殆ど調べられていない。

果，生理的・形態的・化学的性質の異なるいくつかのグ脳切片標本では自発的な活動は弱いので，外液のマグネ

ループに分けられ，皮質の中に複数の GABA 作働性シス

シウム濃度を下げ NMDA 受容体を活性化させて強い発テムが組み込まれていることが考えられる。皮質 GABA

作的活動をおこし，その時の非錐体細胞の発火様式を調細胞は，細胞内通電に対する発火様式が多様であること

べ，サブタイプごとに比較した。その結果，皮質に引きが知られているが，皮質が同期的な活動をしている時に起こされた特定の周期的活動時に非錐体細胞のそれぞれ189

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）のサブタイプでは異なる発火様式を示した。以上の結果

生理的性質・シナプス結合パターンを使って，皮質の同から，GABA ニューロンのサブタイプがそれぞれ固有の期的活動の調節に関わると考えられる。

（12）GABA シグナリングに関わる新しい分子兼松隆，平田雅人（九州大学大学院歯学研究院口腔細胞工学）

我々が精製・遺伝子クローニングした PRIP1（新規 Ins

流の Zn2+による効果を調べた結果，KO マウスでは，Zn2+（1,4,5）P3 結合蛋白質）は，PLC-δ1 類似蛋白質であるが，による Cl-電流の抑制効果が減弱化した。そこで，gamma

この分子は PLC 酵素活性を持たない。Yeast two-hybrid

サブユニットに作用点をもつベンゾジアゼピン系薬剤のscreening した結果，PRIP1 と GABARAP（GABAA receptor

影響を調べた。KO マウスの海馬細胞にジバゼパムを作

gamma-2 subunit associated protein）とが結合することを観用させたところ GABA 誘発性 Cl-電流の増強効果が抑え察した。GABARAP は PRIP1 の EF-hand 領域に結合し，られた。さらに，抗不安効果を評価するプラス迷路を用

そ の 結 合 は GABARAP の GABAA receptor gamma-2

いた KO マウス行動解析実験においてもジバゼパム作用

subunit に対する結合を阻害した。この結果に基づき，効果が減弱していた。これらの結果は，PRIP1 KO マウ

PRIP1 のノックアウト（KO）マウスを作製し，GABAA 受スでは GABAA 受容体の gamma サブユニットを介した

容体情報伝達経路に及ぼす影響を調べた。マウスの海馬

情報伝達経路が正常に機能しない事を示唆している。

-

細胞を用い whole-cell patch 記録法で GABA 誘発性 Cl 電

（13）GABA 受容体ρサブユニットの局在と機能的発現
新貝鉚蔵（岩手大学工学部福祉システム工学科）
GABA 受容体ρサブユニットは GABA，muscimol に応

能的な homomeric receptors を形成した。各サブユニット

答し，GABA 応答が picrotoxin や zinc イオンにより強くの発現を RT-PCR 法で検討した結果，ρ1サブユニットは抑制されるなどの GABA 受容体の基本的性質を有する

脳に発現しておらず（網膜には発現），ρ2サブユニット

が，一方，GABAA 受容体の多くの薬理学特徴と異なる特は中脳，大脳，海馬に，ρ3サブユニットは小脳，中脳，徴（例えば bicuculline，pentobarbital，neurosteroids に対海馬，視床，基底核で発現することを明らかにした。まする感受性が低い）を持っている。これらの事からρサ

た，胎児（16 日齢），生後 8 日齢，成熟ラットの脳を比ブユニットは薬理学的に分類されたいわゆる GABAC 受

較すると，ρ2サブユニットは胎児時から生後にかけて，容体の分子的実体とみなされている。我々はラット神経発現量が大幅に増えるが，ρ3サブユニットは発生が進む

組織からρ1，ρ2，ρ3サブユニット cDNA をクローニングに従い発現量が低下した。以上の結果は，海馬 C3 領域

し，これら受容体の生理学的性質や神経系での局在を研で報告されている GABAC 様の応答を担う受容体の実体究した。ρ3サブユニットは全生物を通して最初のクローの解明等，GABAC 受容体の機能を明らかにする上で有用

ニングであった。ρ1，ρ3サブユニットは，それぞれが機な情報となる。

190

研究会報告（14）GABA ニューロン特異的遺伝子発現調節機構
柳川右千夫（生理学研究所神経化学部門）（1）GABA ニューロン特異的発現調節機序を解明する

ニューロンの発現には，遺伝子上流域のみでは不十分でこと,（2）
GABA ニューロンを標識することを目的として，あり，さらに他の遺伝子領域が必要と考えられた。これ

マウス GAD（mGAD65, mGAD67）遺伝子を単離し，構らの結果を背景にして，in vivoで GABA ニューロンを正造と発現について検討した。特に，mGAD65 遺伝子ある

確に標識することを目的として，mGAD67 遺伝子に相同

いは mGAD67 遺伝子のプロモーターを含む上流域に組み換えを利用した遺伝子標的法を用いて発光オワンク

lacZ レポーター遺伝子を連結した融合遺伝子を導入しラゲ由来の緑色蛍光蛋白，Green fluorescent protein（GFP）

たトランスジェニックマウスを作成して解析した結果，遺伝子をノックインしたマウス（GAD67 遺伝子 GFP ノッ

それぞれのプロモーターが組織及び GABA ニューロン

クインマウス）の作成を試みている。この遺伝子改変マ

特異的発現に必須な役割を果たしていることを明らかに

ウスの利用により，GABA ニューロンの電気生理学的解した。しかしながら，両 GAD 遺伝子ともすべての GABA

析や発生過程の解析が進捗することが期待される。

191

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

4.視知覚のメカニズム－生理，心理物理，計算論的アプローチ
2001 年 6 月 14 日－6 月 15 日
代表：内川惠二（東京工業大学）
世話人：小松英彦（生理学研究所）（１）突然現われた視覚物体の位置判断の時間特性
村上郁也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（２）Attention modulation through peak and base rate of tuning curve
中原裕之，甘利 俊一（理化学研究所脳科学総合研究センター）（３）視覚系の感度変化と色恒常性について
栗木一郎（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（４）マカクザル側頭葉視覚系における下部側頭葉後方部（TEO 野）の役割
柳沼重弥（東京都神経科学総合研究所）（５）側頭葉視覚連合野 TE 野における複雑な物体像の分散的表現
谷藤

学，山根ゆか子，角田和繁（理化学研究所脳科学総合研究センター）（６）ファントム錯視と視覚的補完
行場次朗（東北大学文学部）（７）両眼視のメカニズム：他の機能との統合について
大澤五住（大阪大学基礎工学研究科）（８）奥行次元での線運動と視覚情報処理促進の空間異方性
一川誠（山口大学工学部）（９）霊長類下部側頭葉における記憶想起信号の逆行性伝達
納家勇治（生理学研究所）（10）複数神経細胞活動による視覚情報の表現；プーリングの可能性について
田村弘（大阪大学基礎工学研究科）（11）｢目が合う｣という感覚の謎
佐藤隆夫（東京大学人文社会系研究科）（12）運動視情報処理の上位中枢としての上側頭溝前部
三上章允，海野俊平，田仲祐介（京都大学霊長類研究所）（13）3 次元動体の運動予測と視覚学習
安藤 広志（国際電気通信基礎技術研究所／JST PRESTO）（14）Visual flow 認知の心理と生理
斎藤秀昭，樋田栄揮（玉川大学工学部）（15）視覚-運動変換装置としての身体図式
積山薫（はこだて未来大学システム情報科学部）（16）行為のための視覚情報処理 - 把持運動の制御から認知地図の形成まで 近江政雄（金沢工業大学人間情報システム研究所）【参加者名】
内川惠二（東京工業大学大学院 理工学研究科），三上章

科学基礎研究所），中原裕之（理化学研究所 脳科学総合

允（京都大学霊長類研究所），村上郁也（NTT ｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ

研究ｾﾝﾀｰ），栗木一郎（NTT ｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ科学基礎研究所），

192

研究会報告柳沼重弥（東京都神経科学総合研究所）
，谷藤

学（理化

工業大学大学院），澤田忠正（東京工業大学大学院），金学研究所 脳科学総合研究ｾﾝﾀｰ），山根ゆか子（理化学研

子寛彦（東京工業大学大学院），渡辺

究所 脳科学総合研究ｾﾝﾀｰ），行場次朗（東北大学 文学部），

大学院），藤田昌彦（法政大学 工学部），川崎敬一，本間

大澤五住（大阪大学大学院 基礎工学研究科），一川

誠

良太（理化学研究所 脳科学総合センター），鵜飼一彦（日弘（大本福祉大学），井口尚彦（電通大），岡田真人（理化学研

阪大学大学院 基礎工学研究科），佐藤隆夫（東京大学大究所），宮脇陽一（理化学研究所），深谷直樹（㈱デンソー），学院 人文社会系研究科），海野俊平（京都大学霊長類研脇究所），田仲祐介（生理研），安藤広志（国際電気通信基理子（九州大学），田辺裕梨（名古屋大学），安澤

礎技術研究所），斎藤秀昭（玉川大学 工学部 情報通信工

京工業大学大学院），加納克則（豊橋技術科学大学），永学科），積山薫（公立はこだて未来大学 ｼｽﾃﾑ情報科学

田憲（豊橋技術科学大学），大西英一（豊橋技術科学大学），部），近江政雄（金沢工業大学人間情報ｼｽﾃﾑ研究所），酒長澤宏治（豊橋技術科学大学），加藤典之（東京工業大学

井

大学院）
，小濱

（山口大学 工学部）
，納家勇治（生理研），田村宏（筑波大学 電子・情報工学系），本田仁視（新潟功（東京工業大学

大悟（㈱メニコン），永井聖剛（京都大学），今村真剛（愛知県立大学），北舘祐（筑波大大学 人文学部），中内茂樹（豊橋技術科学大学 情報工学学），王系），西田佐希子（九州大学大学院 人間環境学府），三橋一帆（東京工業大学大学院），李徹（凸版印刷㈱ メディア表現ｾﾝﾀｰ ｱｰｶｲﾌﾞﾗﾎﾞ），江森康

崎朝樹（㈱メニコン 臨床研究所），山本弘（東京工業大学大学院），羽左間

学院 自然科学研究科），吉田正俊（生理研），王歩（東京工業大学大光（東津生（横浜市大），高橋伸子（中京大学），福田
承培（千葉大学），洲健（千葉大学麗紅（生学院），河合敬彰（東京工業大学大学院），松隈美佳（東理研），柿木隆介（生理研），三木研作（生理研），渡辺昌

京工業大学大学院），敦森洋和（東京工業大学大学院），子（生理研），久保田哲夫（生理研），竹田真己（生理研），

木暮雅樹（東京工業大学大学院），豊岡隆史（東京工業大

坂田秀三（基生研），小松英彦（生理研），伊藤学大学院），柳澤美衣子（東京工業大学大学院），水科晴理研），花澤明俊（生理研），小川樹（東京工業大学大学院），横井健司（東京工業大学大学

和（生理研），杉原弘記（生理研），谷院），打田武俊（東京工業大学大学院），坂野雄一（東京松本正幸（生理研），横井南（生

正（生理研），鯉田孝
利樹（生理研），

功（生理研）【概要】
本研究会は視覚のメカニズムの解明をめざした生理学，の他，心理物理学では色恒常性メカニズム，錯視と視覚

心理物理学，計算論の各分野の研究者が一堂に集まり，的補完，注意と奥行き運動，顔の認識，視覚と行為知覚

最新の情報交換をはかり，討論を通して互いに刺激し合についての講演があった。どの講演も最新研究結果であう目的で開催された 2 日間の研究集会である。いうまでり，また心理物理特性を視覚のメカニズムから説明するもなく視覚のメカニズムを生理学はミクロな構造から，という立場が明確であったため，生理学の分野の研究者

心理物理学はマクロな特性から，また計算論は両者を結にとっても大変興味ある内容であった。生理学では注意

びつける具体的なアルゴリズムからそれぞれ解明する研の生理メカニズム，図形認識，特にサル TE 野の特性を究であり，方法は異なってもその目的は同一である。各

破壊実験，光計測などの方法で調べる研究，また両眼視，分野は現在ではそれぞれ高度に発達したが，分野間の情記憶，プーリング，運動視に関する生理実験結果が報告

報交換はまだ十分とは言えない。これは研究者が望んでされた。生理学研究のスピードは速く，このような講演いてもそのような機会が少ないためであり，そこに本研で生理学研究の最新のテクニックやホットな領域が示さ究会の開催意義がある。本研究会では，生理学からは 8れたことから，心理物理研究者も多いに刺激を受けた。

名，心理物理学からは 7 名，計算論からは 1 名の計 16

さらに計算論では 3 次元の運動物体予測が適応的なメカ

名の研究者がそれぞれの分野の研究成果を発表した。講ニズムでなされているという興味深い報告があった。会

演は，まず心理物理学から運動物体が短時間呈示の静止

場での討論は極めて活発に行われ，またインフォーマル

物体よりも進んで知覚されるという，いわゆるフラッ

な機会での会話も有意義であった。参加者には大学院生

シュラグ効果の最新の実験結果とそのいくつかの可能なも多く見られ，このような研究会を通して広い視野を持解釈が報告された。デモンストレーションを随時交えて

つ研究者が育っていくことが期待できる。

発表であったので，大変分かりやすい講演であった。そ193

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（1）突然現われた視覚物体の位置判断の時間特性
村上郁也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所人間情報研究部）
運動する物体の近傍にフラッシュ刺激を与えると，フシュが運動刺激に対して左右どちらに見えるか，二肢選ラッシュが運動物体に対して後ろにずれて知覚される。

択課題を行った。その結果生じるフラッシュ・ラグの量

このフラッシュ・ラグ効果の説明モデルとして，運動のを，運動刺激を中心に据えた時空間の相関図として視覚

外挿，位置の平均化，相対潜時などが提案されてきたが，化した。上記三例のモデルはどれも，実際に得られた錯

未だ議論の決着を見ていない。最も妥当なモデルを発見

視量を十全に説明できなかった。しかし，潜時モデルをするために，本研究では新しい刺激布置を用いた。連続

拡張して，運動とフラッシュとの間の潜時の差分が定数

運動ではなく，左右方向にランダムに位置を変える棒をでなく正規分布状にばらつくと仮定すれば，結果をうま運動刺激として用い，その近傍に突然呈示したフラッく説明できることがわかった。

（2）Attention modulation through peak and base rate of tuning curve
中原 裕之，甘利 俊一（理化学研究所脳科学総合研究センター）
The present study investigates the influence of attention

We derive explicit conditions which determine when themodulation on neural tuning functions. It has been shown inheight and base rate should be increased or decreased toexperiments that attention modulation alters neural tuning

improve the encoding accuracy. Notably, a decrease in the

curves. Attention has been considered, at least, to serve totuning height and base rate can improve the encoding

resolve limiting capacities and to increase the sensitivity toaccuracy in some cases. Our theoretical results can predict theattended stimulus, while the exact functions of attention are

effective size of attention modulation on the neural population

still under debate. Inspired by recent experimental results onwith respect to the encoding accuracy. We discuss how ourattention modulation, the present study investigates themethod can be used to quantitatively evaluate different

influence of changes in the height and base rate of the tuning

aspects of attention function.

curve on the encoding accuracy, using the Fisher information.

（3）視覚系の感度変化と色恒常性について
栗木一郎（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）
色恒常性とは，照明光の分光特性の変化に関わらず物の変化に対する視覚感度変化の結果とを比較した。さら体表面から安定した色を知覚する視覚系の機能である。

に，感度変化の発生部位の特定を試みる実験を行い，相色恒常性の主要な成立要因の一つとして，視覚系の感度

対錐体荷重という尺度を導入して結果を評価したところ，変化（色順応）が挙げられる。色恒常性メカニズムにお感度変化は錐体受容器以降の神経回路で行われているこ

ける視覚系の感度変化の寄与を明らかにするため，異種とが示唆される結果を得た。これらの実験結果やその他

照明下での色票の色の見えを合わせる非対称等色実験のの知見を元に，色恒常性成立のための神経機構について

結果と，心理物理学的手法を用いて測定した環境照明光

心理物理学的視点から考察する。

194

研究会報告（4）マカクザル側頭葉視覚系における下部側頭葉後方部（TEO 野）の役割
柳沼重弥（東京都神経科学総合研究所

認知行動研究部門）

従来，TEO 野は，破壊実験の結果から，2 次元形態知

課題では，新 TEO 野摘除により従来型 TEO 野摘除より覚に不可欠であり，視覚性記憶には重要な領域ではないも重篤な障害が生じた。従来型 TEO 野摘除域と新 TEOとされてきた。しかし，TEO 野の範囲が電気生理学的に野の共通領域である下部側頭葉脳回部分破壊ではいずれ

詳細に検討され，従来の TEO 野破壊域との大幅なずれがの課題でも障害は極めて軽微であるか，全く見られなわかった。我々は新 TEO 野の破壊効果を調べ，その障害かった。これらの知見は，下部側頭葉後方部は形態知覚，パターンが従来型 TEO 野破壊によるものとは大きく異

視覚性記憶双方に重要であるが，背側部は特に前者に，なることを明らかにしてきた。即ち，1）新 TEO 野破壊

腹側部は後者により密接に関与するという，背，腹側部

による図形弁別課題の障害は従来型 TEO 野破壊によるの機能解離を示唆している。

障害に比べ軽微であり，逆に，2）視覚性認知，連合記憶（5）側頭葉視覚連合野 TE 野における複雑な物体像の分散的表現
谷藤

学，山根ゆか子，角田和繁（理化学研究所脳科学総合研究センター）

外界の物体像の知覚認識機構の解明のために，マカクの一部が消失することから，個々のスポットは複雑な物

属サル側頭葉視覚連合野 TE における物体像の表現を内体像に含まれる図形特徴を表現していると考えられた。

因性信号のイメージング法によって研究した。脳表面の物体像の単純化によって新たに出現するスポットも観測

6x8mm の領域を露出し，様々な視覚刺激を提示したときされた。細胞外記録からこれらのスポットもまた物体像の活動領域を脳表面の光の吸収変化（内因性信号）としに含まれる図形特徴を表現しているが，他の図形特徴がてイメージングする。次に，光計測によって見出された組み合わされると抑制される性質があることが示された。

活動領域から細胞外記録を行い，個々の細胞の最適刺激

これらの結果は，物体像が活性化された図形特徴カラムを決定した。視覚刺激には複雑な物体像とこれを単純化の組み合わせとして表現されるばかりでなく，活性化さしたものを用いた。

れない図形特徴カラムの存在も物体像を特定するための複雑な物体像は複数のスポット（カラム）の活動を引情報として用いられていることを示唆している。

き起こした。物体像の単純化によってこれらのスポット（6）ファントム錯視と視覚的補完

Phantom illusion and visual completion
行場次朗（東北大学文学部）

ファントム錯視は，中央部分を帯状に遮蔽された縞模補完現象としての妥当性が議論されてきた。しかし，わ様を観察すると，縞が帯の前面につながって知覚される

れわれの一連の研究により，ファントムが誘導刺激のグ現象であり，遮蔽部分が実際に知覚される感性的補完と，

ローバル形状に対する高い忠実度をもって生起すること，

遮蔽部分が見えないのに存在が知覚される非感性的補完

低コントラストの誘導縞や細い誘導縞では実際に同相のの両面を検討することができるユニークな特性を備えて明るさをもつファントムが知覚されること，キャリア縞いる。ところが，ファントム錯視は，明るさ対比効果のにコントラスト変調を施した 2 次誘導縞を用いてもフ一種である縞誘導効果の副産物である可能性が指摘され，ァントムが生起することなどが見出された。ファントム

195

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

は，1 次（輝度）情報だけではなく，テクスチャなどの 2するプロセスの産物としてとらえられる可能性が高い。

次情報やグローバル形状の情報などを利用して面を形成（7）両眼視のメカニズム：他の機能との統合について
大澤五住（大阪大学基礎工学研究科）
一次視覚野の複雑型細胞はなだらかに感度が変化する

割を果たしていることが示唆されており，MT 野にも直空間受容野を持ち，個々の刺激の位置には選択性が低い

接入力を与えていることが知られている。本研究では，が，両眼刺激における視差については急峻な選択性を持

個々の複雑型細胞が両眼視と運動視の両機能についてど

つものが多い。近年の研究により，視差エネルギーモデのように情報を統合し，表現しているかを検討した。複ルがネコ，サル，フクロウにおける複雑型細胞の両眼反雑型細胞の両眼視差と運動速度選択性の間には，密接な応特性を，バー刺激，さらにダイナミック・ランダムドッ

関係があり，情報表現としては独立していない。このよ

ト刺激についてもよく説明することが示されている。しうな，混合された情報表現が持つ意味と知覚への効果に

かし，以前から複雑型細胞は運動視についても大きな役ついて述べる。

（8）奥行次元での線運動と視覚情報処理促進の空間異方性
一川誠（山口大学工学部）
線分刺激の提示直前に線分のどちらか一方の端点近くるか検討した。実験 3 においては，線分の両端にあたるに先行刺激を提示した場合，線分は先行刺激側の端点か位置に異なるタイミングで点刺激を提示し，先行刺激にら描かれたように知覚される。この現象は線運動

近い端点位置の刺激がもう一方の端点位置の刺激と同時（Line-motion）と呼ばれ，先行刺激提示の引き起こす視覚に提示されたと知覚される SOA を調べた。3 つの実験の

情報処理の促進によって生じると考えられている。本研

結果は，より大きな視差量の先行刺激ほど奥行次元での究では，先行刺激提示による視覚情報処理促進の程度が線運動の方向を決定し易いこと，視覚系が注視位置より奥行次元上の位置によってどのように異なるのか検討すも近い奥行位置の変化に対してより迅速に情報処理を行ることを目的とした。実験 1，2 においては，先行刺激のうことを示唆した。

視差量が奥行次元での線運動の方向にどのように影響す（9）霊長類下部側頭葉における記憶想起信号の逆行性伝達
納家勇治（生理学研究所

高次液性調節部門）

陳述記憶の記銘と想起は新皮質と大脳辺縁系，さらについては，これまであまり研究されてこなかった。我々

これらの間の相互作用に依存する。視覚長期記憶の貯蔵はこの逆行性神経投射の働きを調べるため，視覚性対連庫と考えられる下部側頭葉は，TE 野と傍嗅皮質という細合記憶課題遂行中のマカクザルにおいて，傍嗅皮質と TE

胞構築学的に異なる 2 つの領域から構成されている。こ野で記憶に関係する信号のタイムコースを調べた。そのれらのうち視覚腹側路の最終段階である TE 野は，辺縁

結果，TE 野ニューロンは記憶想起信号が傍嗅皮質に現れ系の一部である傍嗅野に物体に関する視覚情報を供給す

た後に，要求される選択刺激を次第にコードし始めた。

る。一方，傍嗅皮質から TE 野への逆行性投射の働きにこの知見より，傍嗅皮質から TE 野への逆行性投射が長196

研究会報告期記憶から想起によって取り出される視覚オブジェクトが示唆される。

を表現するよう，TE 野ニューロンを活性化していること（10）複数神経細胞活動による視覚情報の表現；プーリングの可能性について
田村弘（大阪大学基礎工学研究科）
同一の視覚刺激に対する神経細胞の応答は試行ごとにによりノイズは減少した。ノイズの減少は，呈示された変動する（ノイズ）。コラム構造に代表されるように，刺激の神経活動によるデコードを容易にするので，情報ある刺激に反応する細胞は隣接した場所に複数存在する。

量は増加するはずである。しかしながら，反応の変動のよって，このような変動は隣接した複数神経細胞の活動減少は視覚刺激の情報量の増加を伴わなかった。隣接細の平均をとること（プーリング）で解消できるかもしれ胞の刺激選択性のわずかな違いが，情報量の減少を引きない。そこで，下側頭葉皮質の隣接した複数の神経細胞起こした。この結果は，隣接した複数神経細胞の活動の（最大 12 個）から複雑な視覚刺激に対する活動を同時に平均をとることが，情報量の観点からは有効ではないこ記録した。隣接細胞のノイズは独立であり，プーリングとを示唆している。

（11）「目が合う」という感覚の謎
佐藤隆夫（東京大学人文社会系研究科）
視線，もしくは「目があった」という感覚は我々のコに，低域濾過画像を用いて検討した結果，画像のボケはミュニケーションにおいて重要なファクターである。に

視線知覚の精度に対して，ほとんど効果を持たないこともかかわらず，視線知覚に関する実験的な検討の例はほも明らかになった。 こうした結果は，視線方向の知覚がとんど無い。ここでは，我々が，視線知覚のもとになる

黒目のエッジなどの高空間周波数にもとづく詳細な情報

情報を特定するために行っている研究の概要を紹介する。

ではなく，低空間周波数の大局的な情報に依存すること，実物大の写真を様々な距離から提示して実験をを行った

また，絶対的な位置や空間周波数ではなく，顔の幅や眼結果，視線知覚の精度は観察距離に関わらず，視角で表の幅に対する相対的な位置，もしくは相対的な空間周波したときにほぼ一定になることが明らかになった。さら

数に依存したものであることを示している。

（12）運動視情報処理の上位中枢としての上側頭溝前部
三上章允，海野俊平，田仲祐介（京都大学霊長類研究所・行動発現分野）
視覚情報処理は，空間視覚の処理を扱う背側系と，形

2 つのパラダイムを用いて検討した。その結果，上側頭

態視覚の処理を扱う腹側系に分かれるとする見解が一般

溝の前部（いわゆる多種感覚野）の細胞が比較的単純なに受け入れられている。しかし，形態の知覚にも空間視形態に選択的に反応し，かつ，その回転運動に方向選択の手がかりが使われ，あるいは空間の理解にも形態視の的に反応することが明らかになった。また，動きの手が手がかりが使われる場面がある。

かりによって形を識別する Shape from Motion の条件でもまた，1 つの事象の認識や外界への働きかけには分離70％以上の細胞が形態選択性を示した。これらのデータされた情報の統合が必要である。このような視点から，は運動視覚の情報がこの領域にもたらされていることを

空間視情報である運動視情報と形態視情報の統合過程を示唆している。

197

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（13）3 次元動体の運動予測と視覚学習
安藤 広志（国際電気通信基礎技術研究所／JST PRESTO）
動的な環境下でさまざまな行動課題を迅速に達成する

終到達位置を視覚予測させる課題を行なわせた。実験のためには，現在の視覚環境を推定するだけでなく，将来

結果，動体が終点に到達する以前に，被験者は終点の空の視覚環境を予測して，フィードフォワード的な運動制

間位置を一撃的に予測し，その予測精度と確信度は純粋御を行なう必要があると考えられる。本研究会では，特な視覚訓練により向上することが示された。また，学習に運動する物体（動体）の視覚予測に関する計算論的なの汎化特性に関しては，静的な 3 次元物体の学習と類似問題を議論するとともに，動体予測の精度を測定した心して，運動方向（視点）依存性を持つことが示唆された。

理物理実験について報告する。この実験では，両眼立体以上の結果は，より適応的な機構に基づいて動体予測が視提示装置を用いて球状物体を CG で生成し，3 次元仮行なわれていることを示している。

想空間内で遠方より被験者に向けて投射された物体の最（14）Visual flow 認知の心理と生理
斎藤秀昭，樋田栄揮（玉川大学工学部情報通信工学科）

二つの方向の異なる visual flow が重畳されている刺単一運動刺激に対してその細胞が最大反応を示す方向と激を 1 分間ほど注視した後に静止パターンに対して観察一致したときに最大の反応を示した。すなわち，2 方向される運動残効を調べた。与えられた二つの flow は二重畳刺激を長時間与えると，そのベクトル加算方向を最つの異なる flow として認知されたが，残効は運動のベ

適方向とする細胞が最も強く反応し，刺激停止後の自発クトル加算で与えられる運動方向と逆向きの一方向の運

発火頻度を下げるのに対し，それと逆方向を最適方向と動として認知された。この現象は MST 野細胞の順応にする細胞は，その 2 方向刺激に対してはほとんど反応し伴う自発放電の方向分布で説明がつくと考えられるので，ないため，刺激停止後の自発発火頻度は MST 野にある

その点を確認するための実験を考案した。すなわち，単同種の方向選択性細胞の中で最大となり，その結果，2

一の MST 野細胞に対して，方向差を同一に保ちながら 2

方向重畳刺激のベクトル加算方向とは逆方向の運動が残方向重畳運動刺激の運動方向を回転させ，細胞の反応強効として認知されるものと解釈される。

度をプロットすると，2 方向運動のベクトル加算方向が，（15）視覚-運動変換装置としての身体図式
積山

薫（公立はこだて未来大学システム情報科学部）

空間視では，視覚情報を自己身体情報に参照すること

で身体図式の変化とその働きについて調べた。4 人の被が必要と考えられる。これを実現する視覚-運動変換装置

験者に左右反転めがねを 35 日間ないし 39 日間連続着用として，私は視覚情報と触運動情報との対応関係の記憶してもらい，その間のボディ・イメージと視覚対象の空貯蔵である「身体図式」を考えている。これは，正常に間定位の変化を調べ，その関係を検討した。その結果，作動している時にはほとんど意識にのぼらないが，通常定位課題でみた空間知覚の順応と，逆さめがね着用後のの視覚-運動協応を無効にした視野変換事態では明瞭に見えに対応した新しいボディ・イメージが形成される過意識される。このことに着目して，長期の視野変換事態

程は，どちらも 4 週間目に大きな変化がみられ，時間的198

研究会報告に同期していた。このことは，空間視と身体図式との密活動は，頭頂間溝，ブローカ野，前頭前野にみられた。

接な関係を示唆する。また，ファンクショナル MRI を頭頂間溝とブローカ野の関与は，ボディ・イメージ想起

用いた脳内計測では，新しいボディ・イメージに特有の中に視覚-運動変換の処理が生じていることを示唆する。

（16）行為のための視覚情報処理— 把持運動の制御から認知地図の形成まで—
近江政雄（金沢工業大学人間情報システム研究所）
物体を知覚するための腹側視覚路における情報処理過ションのための視覚情報処理過程を含む，Previc のより程に対して，行為を制御するための背側視覚路における一般的なモデルへと発展している。これらのそれぞれの情報処理過程の独立性と重要性を指摘した Milner と行為のための情報処理過程において，それぞれに異なっ

Goodale のモデルにおける行為とは，われわれが物体をたレベルの視覚情報が関与していることを，把持運動の操作するために，物体に到達し，把持するという行為で制御における色情報の役割と，三次元環境の認知地図のあった。かれらのモデルは，その後，三次元環境におけ形成における自己運動感覚情報の役割についての心理物

るわれわれの行為であるところの自己定位やナビゲー

理学的実験結果を紹介しながら議論する。

199

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

5.イオンチャネル・トランスポーター異常による神経疾患の成因と病態に関する研究
2001 年 7 月 2 日－7 月

3日

代表・世話人：倉智 嘉久（大阪大学大学院医学系研究科）
所内対応者：井本 敬二（液性情報）（１）SCA6 変異の P 型 Ca チャネル機能におよぼす影響の解析
田邊勉（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）（２）SCA6 における神経細胞死メカニズム-α1A-Ca チャンネル遺伝子変異と特異的封入体水澤英洋，石川欽也，融衆太，大和田潔，常深泰司，李明順，久保寺隆行，

三枝弘尚，田邊勉（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）（３）電位依存性カルシウムチャネルα1S の中枢神経系における発現の検討
高橋祐二，鄭善容，尾方克久，鄭相民，橋田秀司，後藤順，金澤一郎（東京大神経内科），井佐原京子，内山安男（大阪大機能形態学）（４）IP3 受容体異常の小脳プルキンエ細胞におけるカルシウム動態井上

貴文（東京大学医科学研究所）（５）グルタミン酸受容体チャネルノックアウトマウス
森寿（東京大学大学院医学系研究科）（６）グルタミン酸トランスポーターの関与する神経疾患
田中光一 1，松上稔子 1，白馬伸洋 2，三谷章 3（1 東京医科歯科大学・難治疾患研究所・分子神経科学, 2 愛媛大学・医学部・耳鼻咽喉科,
3

京都大学・医療技術短期大学部・総合教育）（７）中性アミノ酸トランスポーターの神経系における発現と病態との関わり
金井好克（杏林大学医学部薬理）（８）血液脳関門，血液脳脊髄液関門における排出輸送系の解析
鈴木洋史（東京大学大学院薬学系研究科）（９）骨格筋疾患におけるイオンチャンネル異常
正紀 , 木村高橋卓, 佐古田三郎（大阪大学大学院医学系研究科）（10）Reactive oxygen species-mediated activation of TRP related channels.
森

泰生（岡崎国立共同研究機構統合バイオサイエンスセンター）+（11）内向き整流性 K チャネルの Andersen 病における変異部位 G300 近傍の E299 は内向き整流性の決定に寄与する。
久保義弘，村田喜理，藤原祐一郎（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科）（12）G 蛋白質制御内向き整流性カリウムチャネル Kir3.2 の weaver 変異を有する膵臓 alpha 細胞の電気生理学的解析
稲毛田清，倉智嘉久（大阪大学大学院

医学系研究科）（13）抗 K チャネル自己抗体と Isaacs 症候群
亀山正樹，園田至人，黒野明日嗣，長堂竜維，林茂昭，亀山亜砂子，
有村公良，納光弘（鹿児島大学

200

医学部）

研究会報告【参加者名】倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科）
，水澤

田邊

勉，久保

学大学院
伊東

義弘，藤原

英洋，

祐一郎（東京医科歯科大

医歯学総合研究科）田中

光一，岡田

隆，

三穂（東京医科歯科大学難治疾患研究所），鈴木洋史（東京大学薬学系研究科）森

寿，後藤

順，高橋

祐二（東京大学大学院医学系研究科）井上貴文（東京大厚，石井優，稲毛田清，高橋正紀，木村卓（大阪大学大学院医学系研究科），亀山正樹，有村公良（鹿児島大
学医学部）
，森

泰生，山田久信，山田和徳（岡崎国立共同研究機構統合バイオ），重本隆一，馬杉美和子，大倉正道，高木佐知子，中井淳一，松下かおり，佐々木幸恵，
井本敬二（生理学研究所）

学医科学研究所），金井好克（杏林大学医学部）
，稲野辺

【概要】
近年，種々のイオンチャネルやトランスポーターなどえられる。従って，チャネル・トランスポーター病の研のイオン輸送蛋白遺伝子の変異が多くの遺伝性神経系疾

究は，応用的な医学研究ばかりでなく基礎生物学的研究

患の原因であることが明らかとなり，チャネル・トラン

においても非常に重要である。しかしながら，日本におスポーター病という概念も確立されてきた。しかしながいては種々のチャネルやトランスポーターの研究は盛ん

ら，それぞれのイオン輸送蛋白機能異常が如何にして疾であるにもかかわらず，共同作業が必須であるチャネ

患病態を成立させているのか，その分子・生理機構につル・トランスポーター病の研究はまったく不十分な状態いては不明な点が多い。この病態成立機構を検討するこであると言わざるをえない。本研究会では，現在日本にとにより，それらの疾患の病因に基づいた新しい治療法

おいて活発に研究活動を行っている研究者が一堂に会し，や治療薬を考えることも可能となる。さらには，それぞ

お互いの情報交換を行い，さらには協力体制を整備する

れのイオン輸送体が神経系の機能制御にどのような生理機会を持つことで今後のこの領域の発展に資することが的役割を果しているかを明らかにすることもできると考目的である。

（1）SCA6 変異の P 型 Ca チャネル機能におよぼす影響の解析
田邊

勉 1，融

衆太 2，村越隆之 1，石川欽也 2，三枝弘尚 1，水澤英洋 2（1 東京医科歯科大学大学院高次機能薬理学，2 同大学院脳神経機能病態学）

脊髄小脳失調症 6 型（SCA6）は，常染色体優性遺伝のコードしていることを考え併せるとα1ACa チャネルの脊髄小脳変性症の一つで，成人発症の緩徐進行性の小脳機能変化が SCA6 の発症に関わっていると考えられた。

失調と，病理学的に小脳プルキンエ細胞優位の変性脱落

一方，CACNA1A のドメインⅣのアスパラギン-プロリンが特徴の疾患である。Zhuchenko ら（1977）はこの疾患（NP）の挿入配列の有無が P 型と Q 型の区別に関与してが，第 19 染色体短腕 19p13.1 に位置するα1A 電位依存性いることが最近明らかにされた。そこで我々は NP の挿Ca チャネル遺伝子（CACNA1A）3'側翻訳領域内にある入配列を持つ，あるいは持たないヒトの全長 CACNA1A

CAG リピートの軽度の異常伸長により発症することをを human embryonic kidney(HEK)293 細胞に発現させ，ポ報告した。他の CAG リピート病（ポリグルタミン病）

リグルタミン数の違いによるチャネル特性の変化についと比べ，そのリピート数は少なく（変異アレル：21-33て検討した。

回，正常：4-20 回），世代間で安定で，表現促進現象は

１．ポリグルタミンの異常伸長によるα1A チャネル活

顕著でないなど相違がみられる。また，CACNA1A 内の性の変化をみるために，最初に，ラビット-ヒトキメラ

他の遺伝子変異により SCA6 と同様の進行性の小脳失調

α1A を用いたが，ポリグルタミン数 13 回と 24 回で有意を示すものもあり，CACNA1A が脳内，特にプルキンエ

な差は認めなかった。この結果は Matsuyama ら（1999）

細胞でも重要な役割を果たしている P/Q 型チャネルをの報告とも一致する。したがって，チャネル活性の変化

201

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

をみるためには，
1.7kbの 3'側領域以外のヒトのα1A チャ

わせ考えると，この不活性化曲線の過分極方向へのシフ

ネルの領域も必要と想定し，ヒト全長α1A を使って実験

トが，プルキンエ細胞の変性脱落に寄与していると仮定を行った。また，我々のマウスの RT-PCR の結果，およできる。また，α1A（-NP）およびα1A（+NP）がともにび Bourinet ら（1999）のラットα1A に関する報告より，発現している神経細胞においては，α1A（+NP）におい

ヒトにおいても，α1A（-NP）はプルキンエ細胞におけるてみられる不活性化曲線の脱分極方向へのシフトにより主な構成成分であると考えられた。そこで，SCA6 にみ代償されるために，細胞死を免れる可能性が示唆される。

られるプルキンエ細胞優位の細胞死のメカニズムを調べ

3．α1A チャネル遺伝子変異に起因する疾患マウスとるために，様々なポリグルタミン数のα1A（-NP）およびしては，トッタリング（tg），リーナー（tgla），ローリング

α1A（+NP）についてチャネル活性を調べた。

（2000）はこれらマウス（trrol）等が知られている。Mori ら

2．ポリグルタミンの異常伸長したα1A（-NP）においを用いた解析から，運動失調の重度さと変異α1A チャネては，電位依存性不活性化に関して，正常のものに比べ，ルを通ってプルキンエ細胞に流入する Ca 量との間には伸長数に従った不活性化曲線の過分極方向へのシフトが逆相関の関係があることを示唆した。我々のポリグルタみられた。このことは静止膜電位付近において利用可能

ミンの伸長数に伴った変化を認めた結果も併せ考えると，な Ca チャネルは減り，ポリグルタミンが伸びるほど，細Ca 流入の減少が，運動失調という表現型を説明しうると胞への Ca 流入は減ることを予想させる。さらにプルキン考えられる。

エ細胞においてα1A（-NP）が主に発現していることを合（2）SCA6 における神経細胞死メカニズム-α1A-Ca チャンネル遺伝子変異と特異的封入体水澤英洋 1，石川欽也 1，融衆太 1，大和田潔 1，常深泰司 1，李明順 1，久保寺隆行 1，三枝弘尚 2，田邊勉 2（1 東京医科歯科大学大学院脳神経機能病態学，2 同大学院高次機能薬理学）

脊髄小脳変性症の約 40%は遺伝性でありこれまで多数

プルキンエ細胞の細胞質内に塊～粗大顆粒状の特異的封の原因遺伝子（座）が同定されてきた。その中で脊髄小入体が存在した。この封入体は SCA6 のみかつプルキン

脳失調症 6 型（spinocerebellar ataxia type 6: SCA6）は比較

エ細胞のみに認められ免疫電顕で線維状構造，それらが的高齢発症でほぼ純粋な小脳失調症状を呈することで知束状になったような構造さらには顆粒状物質として確認られているが，わが国では高頻度でその発症機序の解明された。さらに長いポリグルタミン鎖を認識する抗体と治療法の確立は重要な課題である。SCA6 はα1A-Ca

1C2 にて免疫染色を行ったところ新たに細胞質を中心にチャンネル遺伝子の CAG リピートの異常伸長により生一部は核内にもあるとみられる多数の顆粒状封入体がプじいわゆる CAG リピート病あるいはポリグルタミン病

ルキンエ細胞にみられることが判明した。これらの封入の一つであるが，正常で 4-19，疾患で 20-33 であり伸長体の意義はまだ不明であるが，SCA6 で有意～選択的にしたものでさえ他の CAG リピート病の正常域に入って障害されるプルキンエ細胞に特異的に出現していることしまう程度ときわめて短いことがひとつの特徴である。

から選択的細胞死に関わっていることが推定される。ま

患者脳からこの遺伝子をクローニングし，特異抗体を作た，変異ヒトα1A-Ca チャンネル遺伝子を導入し変異蛋

製 し て 脳 内 で の リ ピ ー ト 数 ，mRNA ，蛋 白 の 発 現 を

白を発現させた培養 HEK 細胞は一定の条件下では対照

RT-PCR，in situ hybridization，免疫染色などで検討した。

に比べ有意に顕著な細胞死をもたらすことも確認された。

リピート数はどの部位でもきわめて安定であり末梢血白まだ，詳細なメカニズムは不明であるが，変異α1A-Ca

血球とも同じであったが，正常脳での mRNA と蛋白の発チャンネル蛋白の発現は SCA6 のプルキンエ細胞におい

現は中枢神経系全体の神経細胞にみられるものの小脳，ては封入体という異常形態をとりその選択的神経細胞死中でもプルキンエ細胞に格段に多く，SCA6 患者脳ではに密接に関与しているものと思われる。

202

研究会報告（3）電位依存性カルシウムチャネル α1S の中枢神経系における発現の検討
高橋祐二，鄭善容，尾方克久，橋田秀司，後藤順，金澤一郎（東京大神経内科・科技団 SORST）
井佐原京子，内山安男（大阪大機能形態学）【目的】 電位依存性カルシウムチャネル（VGCC）α1 サ

トα1S に特異的なプローブを作製し，northern blotting，

ブユニットはα1A~I, S の 10 種類が知られているが，神in situ hybridization を行った。また，レーザーダイセク

経系ではα1F，S を除く 8 種類が発現していることが報ターを用いて神経細胞を切り出し，Single cell RT-PCR を告されている。我々は神経系における VGCCα1 サブユ

行って単一神経細胞における発現を検討した。

ニットの新規遺伝子の探索ならびに，既知の分子種の発【結果と考察】 今回新規遺伝子は確認し得なかったが，現プロファイルを作製することを目的に研究を行ってい

α1S が神経系で発現していることが明らかになった。特るが，その過程で，これまで筋肉特異的と考えられてい異的プライマーを用いた RT-PCR では，α1S は大脳基底たα1S が，神経系においても発現していることが明らか

核，とりわけ尾状核のニューロンに多く発現しているとになった。そこで，その発現パターンを詳細に調べた。

い う 特 徴 的 な 分 布 を 呈 し て い た 。 さ ら に ， in situ

【方法】 VGCC α1 サブユニットに共通の配列を用いて

hybridization において，α1S は尾状核のニューロンに強degenerate primer を作製し，神経系から抽出した RNA をい発現が認められた。Single cell RT-PCR においても，尾用いて RT-PCR によるスクリーニングを行った。さらに，状核の神経細胞における発現が確認された。これらの発各分子種に特異的なプライマーを作製して，CNS 各部位

現パターンは他の L タイプのカルシウムチャネル（αから抽出した RNA を材料に RT-PCR を行った。α1S に1C,D）と異なっており，α1S に特徴的は分布パターンで関しては，LightCycler を用いた定量的 PCR により，あると考えられた。

RT-PCR の結果を定量的に評価した。さらに，ヒト，ラッ(4)IP3 受容体異常の小脳プルキンエ細胞におけるカルシウム動態
井上 貴文（東京大学 医科学研究所 脳神経発生・分化分野）

細胞内カルシウム放出チャンネルである 1 型イノシとがわかった。この知見は，プルキンエ細胞樹状突起に

トール 3 リン酸受容体（IP3R1）は小脳プルキンエ細胞存在する IP3R1 がシナプス刺激により機能していることに非常に豊富に発現しており，ER からのカルシウム放出を示唆するはじめての証拠であった。

の主要な機能を担っている。遺伝子ノックアウトマウス

1 型脊髄小脳変性症（SCA1）のモデルマウスではプルを作製し，IP3R1 のプルキンエ細胞における役割を調べ

キンエ細胞は生後 2 ヶ月以降樹状突起と細胞体の著明なた。形態学的，および電気生理学的特徴はノックアウト

萎縮がみられ，脱落していく。SCA1 モデルマウス・プ

動物のプルキンエ細胞でも保たれていた。

ルキンエ細胞において IP3R1 の発現量は著しく減少して細胞内カルシウム濃度の増加は，プルキンエ細胞においたが，シナプス刺激によるカルシウム放出はむしろ活けるシナプス可塑性のモデルである長期抑圧現象（LTD）

性化していることを見いだした。すなわち，平行線維刺に必須であることが知られていたが，豊富に発現してい激によるカルシウム放出が野生型プルキンエ細胞よりもる IP3R1 の機能が LTD に関与しているか否かは不明でより起こりやすくなっているのみならず，野生型では見あった。IP3R1 遺伝子のノックアウトマウス及び，IP3R1

られない，登上線維刺激によるカルシウム放出も観察さの機能を特異的に阻害するモノクローナル抗体を用いて，れた。プルキンエ細胞の病態と，この異常なカルシウム

LTD 実験を行ったところ，IP3R1 は LTD に必須であるこ

動態との関連について考察してみたい。

203生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（5）グルタミン酸受容体チャネルノックアウトマウス
森寿，三品昌美 （東京大学大学院 医学系研究科

薬理学・分子神経生物学，CREST, JST）

我々はグルタミン酸受容体（GluR）チャネルサブユ

形成の精緻に異常を示し出生後致死であった。このこと

ニットの生理機能を個体レベルで解析するために遺伝子から神経回路形成とシナプス可塑性が共通の分子機構に欠損マウスを作成した。特に前脳におけるシナプス可塑より担われている可能性が示唆された。GluRε2 ヘテロ欠性に重要な NMDA 型 GluRε1, GluRε2， 及び小脳プル損マウスは，他の GluRε へテロ欠損マウスでは観察されキンエ細胞特異的に発現しシナプス可塑性とシナプス形ない音驚愕反応の上昇を示すことから GluRε2 が音驚愕

成の中心分子である GluRδ2，それぞれの遺伝子欠損マウ反射の制御に重要である事が明らかとなった。一方，

スを用いて行動学的解析を行なった。また，マウスの行

GluRδ2 欠損マウスは，プルキンエ細胞の長期抑圧（LTD）

動解析において遺伝的背景が影響を与える事から，我々が障害されており瞬目反射条件付けの Delay パラダイム

は遺伝的背景の 99.9% 以上を C57BL/6 としたマウスをに障害が検出されたが，Trace パラダイムには障害がな用いた。

かった。従って，小脳プルキンエ細胞の LTD が特定のパ

GluRε1 サブユニットの欠損マウスは，海馬 CA1 におラダイムの運動学習の獲得に関わること，及び学習獲得

ける長期増強（LTP）誘導の閾値が上昇しており，海馬

過程には異なる脳システムが学習パラダイム依存的に関

依存的なモリス水迷路学習，文脈学習，及び瞬目反射条

与することが示唆された。

件付け Trace パラダイムの獲得に障害が検出された。

以上の結果から，GluR チャネルサブユニットが多様な

従って，これら 3 種の学習の獲得には，海馬における脳神経機能を担い，学習行動のパラダイム依存的に異な

GluRε1 サブユニットが関わる共通の分子機構が示唆さる脳システムと分子機構が関与することが示唆された。

れた。GluRε2 欠損マウスはシナプス可塑性と神経回路(6)グルタミン酸トランスポーターの関与する神経疾患
田中光一 1，松上稔子 1，白馬伸洋 2，三谷章 3（1 東京医科歯科大学・難治疾患研究所・分子神経科学，
2

愛媛大学・医学部・耳鼻咽喉科，3 京都大学・医療技術短期大学部・総合教育）

グルタミン酸は哺乳類の中枢神経系において両刃の剣

き，細胞外グルタミン酸濃度を低下させることを主要なであり，記憶・学習などの脳高次機能を調節する主要な役割としている。現在，脳内には 4 種類のグルタミン酸

興奮性神経伝達物質として知られているが，興奮毒性とトランスポーターが存在することが知られおり，GLAST,いう概念で表されるように，過剰なグルタミン酸は神経

GLT1, EAAC1, EAAT4 と命名されている。GLAST, GLT1

細胞毒性を持つことが知られている。グルタミン酸の興は主にアストロサイトに，EAAC1, EAAT4 は神経細胞に奮毒性による細胞死は，脳虚血，脳外傷，てんかんなど存在する。本研究会では，GLT1, GLAST 欠損マウスの解の急性神経疾患のみならず，アルツハイマー病，筋萎縮析を通じ明らかになった各種神経疾患におけるグリア型

性側索硬化症（ALS），脊髄小脳変性症，ハンチントン病

グルタミン酸トランスポーターの役割について話す。

などの慢性神経疾患でみられる神経細胞死の共通メカニ

GLT1 欠損マウスは生後 3 週齢頃から致死性のてんかんズムと考えられている。従って，細胞外におけるグルタ発作を示し，生後 12 週齢頃までに 80％が死亡してしま

ミン酸濃度の制御は，生理学的・病態生理学的に重要なう。GLAST 欠損マウスは，軽度の協調運動障害と網膜の意味を持つ。グルタミン酸トランスポーターは，シナプ

シナプス伝達障害，騒音性難聴の悪化が観察された。まス前部から放出されたグルタミン酸を細胞外から取り除

た，GLT1, GLAST の両者を持たないダブルノックアウト

204研究会報告マウス（DK マウス）を作成したところ，胎生 18 日頃に分子としての GLAST の有用性についても話す予定であ死亡し，中枢神経系の形成異常が観察された。さらに，る。

神経幹細胞・グリア前駆細胞・神経前駆細胞のマーカー（7）中性アミノ酸トランスポーターの神経系における発現と病態との関わり
金井好克 1,6），松尾洋孝 1,3），金
苗代

徒慶 1），A. Chairoungdua1），金珠英 1），小林ゆかり 2），弘 4），大谷直樹 4），福井伸二 4），四ノ宮成祥 5），島克司 4），遠藤

仁 1）（杏林大学医学部薬理 1），杏林大学医学部第二外科 2），防衛医大第一生理 3），
防衛医大脳神経外科 4），防衛医大微生物 5），科学技術振興事業団さきがけ研究 216））
神経組織におけるアミノ酸トランスポーターは，1）神ターは，L-DOPA を含む芳香族アミノ酸を輸送基質とし，

経伝達物質トランスポーターとして，放出されたアミノ

モノアミン神経伝達物質生成の前駆物質の中枢神経への酸神経伝達物質を回収し，2）血液・脳関門トランスポー

供給経路となる。LAT1 は，さらに神経細胞に，細胞体ターとして，アミノ酸の関門通過を担当するといった神と樹状突起の起始部を中心に存在し，Asc-1 は，これと経組織特有の機能を担う他，細胞一般に共通するものと対照的に，樹状突起にその末端に至るまで広く分布する。

して，3）必須栄養素としてのアミノ酸の細胞への供給，

Asc-1 は，D-Ser を含む D-体も高親和性に輸送する。

さらに，4）シスチンの供給を介して，酸化ストレスから

D-Ser は，NMDA グルタミン酸受容体の内因性機能修飾

細胞を保護する役割を担っている。神経伝達物質トラン物質の候補となっており，Asc-1 はその脳内動態の決定

スポーターとしての機能は，グルタミン酸，GABA，モに寄与している可能性がある。

ノアミン等に関して研究成果が蓄積されてきているが，

LAT1 は，神経系以外では癌胎児性抗原としての発現

他の役割に関しては，トランスポーターの分子的実体をパターンを示すことが知られているが，最近我々はヒト踏まえた詳細な研究はなされていない。我々は，1998 年

脳腫瘍においても，LAT1 が高発現することを明らかにに 12 回膜貫通型タンパク質と，1 回膜貫通型タンパク質した。LAT1 の発現は，腫瘍の悪性度と相関し，有意にのヘテロダイマーによって形成されるアミノ酸トランス

生存曲線に負の影響を及ぼしていた。また，C6 ラットグ+ポーターを見い出し，それを契機に多くの Na 非依存性

リオーマ細胞を用いた in vitro の検討では，LAT1 の抑制

トランスポーターからなる，ヘテロダイマー型アミノ酸は有意に腫瘍体積の縮小効果を示し，同時にラットの生トランスポーターファミリーを確立した。そのなかには，存を延長した。LAT1 は，脳腫瘍の診断，治療の新たな血液・脳関門トランスポーターであると同時に，細胞へ分子標的となる可能性がある。

の必須アミノ酸の供給を担当する中性アミノ酸トランス

グルタチオンは，重要な細胞内抗酸化物質であるが，ポーター，および 2 種のシスチントランスポーターが含その生合成にはシステインの供給が律速段階の一つのとまれる。

なる。システインは細胞外の酸化的環境下では，シスチン

ヘテロダイマー型アミノ酸トランスポーターファミとして存在するため，シスチンのトランスポーターが，リーには，3 種の中性アミノ酸トランスポーター（LAT1，

酸化ストレスからの細胞保護のために，重要な役割を果

LAT2，Asc-1）が存在する。LAT1 は大型の中性アミノ酸

たす。ヘテロダイマー型アミノ酸トランスポーターファのみを輸送し，LAT2 は中性アミノ酸全般を輸送する広ミリーの 2 種のシスチントランスポーターのうち，xCT

い基質選択性を示し，Asc-1 は小型の中性アミノ酸のみ

は，酸化ストレスにより発現が誘導されることが確認さを輸送する。このうち LAT1 と LAT2 は，その結合タンれた。BAT1 は，中枢神経においては，特に海馬 CA3 領

パク質である 4F2hc（4F2 heavy chain）とともに，脳毛細域に限局した発現が見られた。

血管内皮細胞の細胞膜に存在し，血液脳関門の中性アミ

ヘテロダイマー型トランスポーターの同定により，中ノ酸の透過経路を形成している。これらのトランスポー

枢神経に発現するアミノ酸トランスポーターの幾つかが205

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

新たに明らかになった。これらは，中枢神経の機能と疾

新たな分子標的として，今後の検討が期待される。

患の理解に有用な情報を与えるのみでなく，疾患治療の（8）血液脳関門・血液脳脊髄液関門における排出輸送系の解析
鈴木

中枢神経系は，血液脳関門（BBB），血液脳脊髄液関洋史 （東京大学大学院薬学系研究科）

れている。

門（BCSFB）の 2 つの関門により，循環血と隔てられてさらに，P-糖蛋白が良好な基質としない，有機アニオンいる。これら 2 つの関門の機能により，中枢内でのイオン系化合物も BBB を介した排出を受けることが示されて組成の維持などがなされ，中枢機能の恒常性が維持されきている。この機構を解析するために演者らは，目的化ているものと考えられる。これら関門のうち，BBB は脳合物を非透過性マーカーのイヌリンと共に脳実質内に直毛細血管内皮細胞同士が密着結合により，結合されるこ接投与し，脳内残存量の経時変化を測定するという実験とにより形成される。その結果，他の抹消組織とは異なを行った。その結果，p-アミノ馬尿酸，タウロコール酸，

り，循環血中の化合物が脳内に移行するためには，内皮

エストラジオールグルクロン酸抱合体などに対する排出細胞を介した経細胞輸送を経ねばならず，水溶性の高い活性を検出することができた。単離脳毛細血管内皮細胞

あるいは分子量の大きい化合物の脳移行は制限され，関には抗 MRP1 抗体と反応する蛋白発現されることも見出門が形成されている。事実，多くの非電解質に対してはしており，現在その同定を試みている。

BBB 透過性と分子量で補正した油水分配係数の間にはBBB と並び，抹消と中枢との境界となるのが BCSFB

良好な相関が観察される。しかしながら，ビンカアルカである。この関門は，脈絡上皮細胞同士が密着結合で結ロイドなどの化合物の BBB 透過性は物性から予測され合されことにより形成される。脈絡上皮細胞は脳脊髄液たものよりも遥かに小さく，何らかの機構が関与するも（CSF）の産生に関与すると共に，CSF 中の有機アニオンのと考えられていた。

系化合物を血液へと能動的にくみ出す機能を有している。

Borst らは MDR1P-糖蛋白ノックアウトマウスを作成

髄膜炎治療に用いられる一連のβ-ラクタム系抗生物質

し，これらのマウスがアイベルメクチンを作用させるこを用いた検討の結果，この排出機能が薬物の CSF 移行をとにより，中枢毒性を呈することを見出した。演者らの決定する重要な因子であることを示すことができた。現

グループを含めた，その後の一連の研究により，脳毛細在，OAT3 と称されるトランスポーターがペニシリンの血管内皮細胞血管側膜上に発現される P-糖蛋白により，

CSF から脈絡叢への取り込みに関与し得ることを見出し

基質の脳移行性が制限されることが示されてきている。

ている。脈絡叢から血液への排出には，この組織に高発

一方，最近になり，MDR1 遺伝子の SNPｓが P-糖蛋白の現される MRP1 が関与する可能性が考えられ，現在検討

発現量の個人差の一因となることが報告された。従来，を続けている。中枢神経系への薬物移行ひいてはその薬

P-糖蛋白の基質となるサイクロスポリン A の中枢毒性に理効果・副作用発現に，これらの関門に発現されるトランは個人差が存在することが報告されてきたが，この毒性

スポーターが大きく関与しており，現在新規のトランス

発現の個人差は P-糖蛋白発現量の個人差によっても説明

ポーターのクローニングを進めている。

されうるものであり，重要な検討事項のひとつと考えら206

研究会報告（9）骨格筋疾患におけるイオンチャンネル異常
高橋正紀 1，2），木村卓 2），佐古田三郎 2），Stephen C. Cannon1，3）（1）Department of Neurology, Massachusetts General Hospital，2）

大阪大学大学院医学系研究科

神経内科学，3）Department of Neurobiology, Harvard Medical School）

興奮性異常を呈する遺伝性の骨格筋疾患の多くはイオンチャンネル遺伝子に異常があることが明らかにされinactivation の障害が麻痺の出現に関与することなど，病態との関連について述べる。

てきた。高カリウム性周期性四肢麻痺，先天性パラミオ

筋強直性ジストロフィーは筋肉の興奮性異常（ミオトトニー，カリウム惹起性ミオトニーなどでは骨格筋型 Naニー），萎縮のほかに白内障，不整脈，糖尿病などの全チャンネルのα subunit に，低カリウム性周期性四肢麻痺

身症状を合併する成人で最も多い筋ジストロフィー症ででは主に Ca チャンネルのα subunit に，先天性ミオトニーある。その遺伝的原因は，イオンチャンネル遺伝子にはは Cl チャンネルに変異が見いだされている。高カリウム

なく，DMPK 遺伝子の非翻訳領域での 3 塩基（CTG）の性周期性四肢麻痺，先天性パラミオトニーなどの Na伸長にあることが明らかにされた。この遺伝子異常がいチャンネルの変異の解析の結果，ほとんど全ての例でかなる機構で筋の興奮性異常を呈するかは不明であった。

fast inactivation の異常が見られ，その異常により麻痺やThornton らは伸長させた CTG のみを骨格筋に発現させミオトニーといった病態を説明できる。近年 Na channel

たトランスジェニックマウスを作成し，この動物がミオに つ い て ， fast inactivation と は 別 の 不 活 性 化 ， slow

トニアや筋萎縮など筋強直性ジストロフィーに非常に類

inactivation の生理，病態的意義が注目されてきている。

似した筋病変を呈することを明らかにした（Mankodi et

本発表では，slow inactivation について，心筋型と骨格筋

al. Science 289: 1769-1772, 2000）。このマウスの筋興奮性型チャンネルの違い等など生理的意義について考察する。

異常のメカニズムを電気生理学的に検討する機会を得た

ま た ， 高 カ リ ウ ム 性 周 期 性 四 肢 麻 痺 に お い て ，slow

ので，その結果についても述べる。

（10）Reactive oxygen species-mediated activation of TRP-related channels
森泰生（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター・生命環境研究領域）

形質膜越えの Ca 流入は，主要な細胞内 Ca イオン濃度の活性化トリガーは，H2O2 等の処理によって増加するニ調節機構の一つであると同時に，膜電位の脱分極を担う

コチンアミドの結合と考えられる。また，活性酸素種にという生理的意義を有する。神経細胞においては，電位より惹起される細胞死を ROSC1 が仲介することが示唆

依存性 Ca チャネルとともに，TRP 遺伝子スーパーファ

された。さらに，ROSC1 チャネルだけでなく，細胞内外ミリーによってコードされている，受容体活性化 Ca チャの Ca やセカンドメッセンジャー群によってそれぞれがネル（Receptor-activated Ca channel）（RACC）群が注目を集ユニークな活性調節を受ける，TRP1-7 の活性制御にも活めている。我々は既に，PI 応答と連関して活性化開口す

性酸素種による酸化が必要であることを見い出した。こる神経系の 7 つの TRP Ca チャネル（TRP1-7）を見い出のように，TRP 関連チャネルは興奮性制御のみならず神した。最近，7 つのいわゆる TRP ホモログに加え，数

経細胞死／生存に深く関与しており，分子・機能的多様

10microM の H2O2 等 ， 活 性 酸 素 種 （ Reactive Oxygen

性は，特定の神経機能の惹起に必要な，Ca シグナル及びSpecies）によって活性化開口する新規 Ca 透過型カチオン

膜電位変化の空間的・時間的パターン制御の重要な基盤

チャネル ROSC1 を同定した。本 ROSC1 チャネルの直接であると考えられる。

207

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）+（11）内向き整流性 K チャネル Kir2.1 の Andersen 症候群における変異部位 Gly300 近傍の Glu299 は内向き整流性の決定に寄与する。
久保義弘，村田喜理，藤原祐一郎 （東京医科歯科大学 大学院
内向き整流性 K+チャネル Kir 2.1（IRK1）の内向き整2+

機能協関システム医学）

カー，特にスペルミンのブロックに対する感受性が非常

流性は，主として，細胞内 Mg とスペルミンによる外向に低く，単一チャネルコンダクタンスが小さかった。
（2）

き電流のブロックによって引き起こされる。これらのブ

E224G の性質は，
E299S に極めて類似していた。
（3）E224G

ロッカーに対する感受性，すなわち内向き整流性の強さ& E299S では，E224G，E299S で観察された上述の変化を決定する部位として，膜貫通部位 M2 の中ほどにあるがさらに増強していた。以上の結果から，E299 が，内向Asp 残基（D172）と，M2 に続く C 端の細胞内領域と考え

き整流性を決定する新たな構造基盤であること，そして，られてきた部位の Glu 残基（E224）が，既に知られてきE224 と E299 がどちらもイオン透過路に面し，互いに近た。しかしながら，我々の単離した非常に弱い内向き整

い深さに位置していることが明らかになった。

流性を示す sWIRK と強い内向き整流性を示す IRK1 の整

ところで，最近 Plaster らにより，IRK1 チャネルの流性の程度の違いは，このふたつのアミノ酸残基の違い

D71V, S136F, G144S, R218W, G300V, E303K 等のアミノでは説明できなかったので，内向き整流性の成立に寄与

酸変異が周期性四肢麻痺，不整脈，dysmorphology 等をする分子基盤がさらに存在すると予想した。本研究にお主徴とする Andersen 症候群の病因として同定された

いて我々は，IRK1 と sWIRK のアミノ酸配列の違いに着（Cell 105, 511-9, 2001）。そこで，病態との関連を探る目

目して点変異を導入することにより，C 端細胞内領域と的で上述の E299 と隣接する G300V 変異体の電気生理学

考えられてきた部位のさらに遠位部にある Glu 残基的性質を解析した。G300V の cRNA を単独で発現させた（E299）を，内向き整流性の決定に関与している構造基盤

ところ電流は観察されなかった。次に，野生型と G300V

として新たに同定した。

の cRNA を 1:1 で混合して共発現させたところ，野生型

IRK1 wild type（wt）とその点変異体 E224G，E299S，そ単独と比して 1/2 程度の大きさの電流が記録された。よっの二重変異体 E224G & E299S の電気生理学的性質を，アて，4 量体の中に G300V 変異サブユニットが 1 個程度含

フリカツメガエル卵母細胞及び HEK293 細胞に発現させまれてもチャネルとして機能するということが示唆されて比較した結果，以下の知見が得られた。（1）E299S はた。この電流を野生型電流と質的に比較すると，内向き

wt と比較して，弱い内向き整流性を示し，細胞内ブロッ

整流性の強度等について顕著な差異はみられなかった。

(12)weaver マウス膵ラ氏島 α 細胞における GIRK チャネルの電気生理学特性
稲毛田清，倉智嘉久 （大阪大・医・情報薬理学）【目的】グルカゴンは膵ラ氏島α細胞から分泌される。

て検討されていない。そこで，膵ラ氏島の形態およびαグルカゴン分泌はδ細胞から分泌されるソマトスタチン細胞の GIRK チャネルの特性について Kir3.2 の点変異ににより抑制される。我々は，膵ラ氏島α細胞では GIRKよる影響があるかどうか検討した。

チャネルのファミリーのうち，Kir3.2C と 3.4 が発現して【方法】（1）組織化学的に weaver マウスのα細胞の検討

おり，ソマトスタチンによるグルカゴン分泌抑制にをした。（2）weaver マウスより単離・培養した膵ラ氏島

GIRK チャネルの活性化が関与していることを報告してα細胞に whole cell clamp 法を用い，10 mM K+の外液中いる。Kir3.2 の点変異を持つ weaver マウスでは選択的にで電流を測定した。（3）測定後，細胞を吸引した電極液

黒質ドーパミンニューロンの細胞死，小脳顆粒細胞の遊を材料として RT-PCR 法によりα細胞の同定を行った。

走異常が起こることが知られているが，膵ラ氏島につい【結果】（1）weaver マウスの膵ラ氏島では正常，ヘテロ，208

研究会報告ホモマウス，全てほぼ同数のα産生細胞が存在した。
（2）

した。テルチアピン感受性成分の逆転電位は-60 mV で正常マウス由来α細胞：ソマトスタチン刺激により誘導

正常マウスと一致し，残りの Ba2+感受性成分の逆転電位

される電流は GIRK チャネルの特異的阻害剤であるテル

は-20 mV で weaver ホモマウスと一致した。ヘテロマウ

チアピンにより抑制された。また，ソマトスタチン刺激

ス由来α細胞では正常 GIRK2 チャネルとホモメリック

により誘導される電流の逆転電位は-60 mV であった。

な weaver mutant channel が混合して存在していると推定

よってソマトスタチン刺激により誘導される電流はテル

された。

+

チアピン感受性 K 電流であった。（3）weaver ヘテロお【結論】Kir3.2 の点変異により膵ラ氏島の形態は影響されよびホモマウス由来α細胞：ともにソマトスタチン刺激なかったが，ソマトスタチン受容体依存性にイオン選択により電流が誘導されたが，その逆転電位は脱分極側に性が低下した weaver mutant GIRK2 チャネルが活性化さシフトした。ホモマウスα細胞ではソマトスタチン誘発れた。しかし，この点変異により形態上異常を起こす部

電流の逆転電位は-20mV となり，イオン選択性が失われ位とは違って膵ラ氏島α細胞では weaver mutant GIRK22+ていた。さらに，誘発電流は Ba では抑制されたが，テチャネルが構成的に活性化されておらず，このために膵

ルチアピンで抑制されなかった。ヘテロマウス由来α細ラ氏島の形態に影響が起こらないと考えられた。

胞では全電流の逆転電位は約 10 mV 脱分極方向へシフト(13)抗 K チャネル自己抗体と Isaacs 症候群
亀山正樹，有村公良，園田至人，長堂竜維，黒野明日嗣，冨満久教，林茂昭，亀山亜砂子，納光弘（鹿児島大学・医学部・第二生理学，第三内科学）

自己免疫性チャネル病として，重症筋無力症（myastenia

れた。Ｋ電流の活性化，不活性化には有意な変化は見ら

gravis, MG: 骨格筋の ACh 受容体に対する自己抗体）とれなかった。一方，患者血清は Na 電流に対しては有意

Lambert-Eaton 筋無力症候群（LEMS: 運動神経終末のな変化を起こさなかった。これらの結果より，患者 Ig は，

P/Q，Ｎ型 Ca チャネルに対する自己抗体）が有名である。

VGKC の機能的な数を減少させてＫ電流を低下させると我々は，近年，神経終末部の電位依存性Ｋチャネル

推察された。Western blot 法による検討では，患者 Ig は

（VGKC）に対する自己抗体により Isaacs 症候群が発症す

α-dendrotoxin で標識されるバンド（KV1.1，KV1.2，KV1.6

ることを明らかにした。

と推定）に結合した。また，免疫組織化学では，患者 Ig

Isaacs 症候群は，後天性ニューロミオトニアとも呼ばが筋内神経軸索部に結合することが確認された。さらに，れ，持続性筋けいれん，運動後の筋弛緩遅延，発汗異常患者 Ig は，KV1.1 と KV1.6 遺伝子を強制発現させた CHOなどを主症状とする。臨床電気生理学的検査では，末梢細胞においてＫ電流を緩徐に抑制した。Hart らも患者血神経伝導は通常正常であるが，針筋電図での反復電位が清が Xenopus 卵母細胞に発現させた KV1.1，KV1.2 と特徴的である。筋の過興奮は，クラーレで消失するが神KV1.6 を認識することを見ている。これらの結果より，

経ブロックでは消失しないので，神経終末部で異常な自Isaacs 症候群患者の Ig には複数種の VGKC を認識する自発興奮が起きていると推定されている。

己抗体があるものと考えられる。

我々は，Isaacs 症候群が神経終末部の VGKC に対する以上の研究により，Isaacs 症候群の病態は抗 VGKC 抗自己抗体により発症するとの仮説のもと，一連の実験を体の作用により K 電流が減少し神経の過興奮が起こるも行った。まず，PC-12 細胞のＫ電流は患者血清作用直後のと考えられるが，その K 電流の減少（おそらくチャネには抑制されなかったが，2%患者血清で 2 日間以上培養

ル数の減少）の機序は不明である。最近，MG 患者の一した細胞においてはＫ電流密度が減少した。同様の経時部に抗 ACh 受容体抗体陰性の例があり，この中で筋特異的なＫ電流抑制は，患者免疫グロブリン（Ig）をヒト神性チロシンキナーゼ（MuSK）に対する自己抗体を有す

経芽細胞腫由来 NB-1 細胞に作用させた実験でも認めらる例が報告された。MuSK の抑制により，ACh 受容体の209

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

集積の抑制または代謝の促進が起こり，結果的に受容体

文効率が低下するものと想定される。Isaacs 症候群の場合

1) Sonoda Y, Arimura K, Kurono A et al., Muscle & Nerve

においても，K チャネルの発現抑制や代謝亢進という可能性を検討する必要があろう。このように，チャネルの抑制には，直接的な作用の他に，遺伝子発現，targeting，
anchoring（＋集積），代謝，その他の調節因子などに対する作用もあると考えられ，今後の重要な検討課題になると思われる。

210

献

19:1439-1446, 1996
2) Arimura K, Watanabe O, Kitajima I et al., Muscle &Nerve 20:299-305, 1997
3) Nagado T, Arimura K, Sonoda Y et al., Brain 122:
2057-2066, 1999

研究会報告6.細胞死の分子機構と病態生理2001 年 8 月 7 日－8 月 8 日
代
世話人：岡田表：一條

秀憲（東京医科歯科大学）

泰伸（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）リンパ球アポトーシスの制御機構
鍔田 武志（東京医科歯科大学･難治疾患研究所･免疫部門）（２）TNF により誘導される細胞死に対する抑制のメカニズム
中野 裕康（順天堂大学･医学部･免疫･PREST）（３）血球分化における DNaseII の役割
福山 英啓（大阪大学･大学院医学研究科･生体制御医学遺伝学）（４）JNK 経路による細胞死の制御
後藤 由季子（東京大学・分子細胞生物学研究所）（５）Bcl-2 ファミリーたんぱくの機能
辻本 賀英（大阪大学･大学院医学系研究科･遺伝子学）（６）T 細胞の分化・増殖におけるミトコンドリア依存性アポトーシス経路の役割
吉田 裕樹，原博満（九州大学･生体防御医学研究所･免疫学部門）（７）ショウジョウバエを用いた神経細胞死の遺伝学的研究
三浦 正幸（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞修復機構）（８）アポトーシス誘導における細胞容積調節破綻の役割
前野 恵美，石崎 泰樹，若林 繁夫，鍔田 武志，岡田 泰伸（生理研・機能協関，群馬大・医，循環病セ，東医歯大・医）
+

2+

－

（９）アポトーシス初期過程における細胞内 K ，Cl 濃度変化と Ca 動員
出崎 克也 1,2，前野 恵美 1，岡田 泰伸 1（1 生理学研究所・機能協関部門，2 自治医科大学・生理学 2）（10）Fas 誘導アポトーシスを制御するシグナル伝達：マップキナーゼ（ERK と JNK）の関与
米原伸（京都大学･ウイルス研究所･がんウィルス研究部門）（11）神経細胞死の新しい分子機構：異常蛋白質から空胞形成・細胞死への分子シグナル
垣塚彰（京都大学･大学院生命科学研究科･高次生体統御学分野）（12）RING フィンガー蛋白質と細胞死高橋 良輔（理化学研究所･脳科学総合研究センター･運動系神経変性研究チーム）（13）Ras により制御される非アポトーシス性プログラム細胞死
北中 千史，口野 嘉幸（国立がんセンター研究所･生物物理部）（14）ストレス応答性 MAP キナーゼの生理的役割
仁科 博史，中川 健太郎，堅田 利明（東京大学･大学院薬学系研究科･生理化学）（15）小胞体ストレス応答の分子機構
河野 憲二（奈良先端科学技術大学院大学･遺伝子教育研究センター）（16）小胞体および核機能異常とアルツハイマー病の神経細胞死
今泉 和則（奈良先端科学技術大学院大学･バイオサイエンス研究科･細胞構造学）（17）ポリ Q 蛋白質による神経細胞死のメカニズム
西頭 英起，一條 秀憲（東京医科歯科大学･大学院医歯学総合研究科･分子情報伝達学分野）

211

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【参加者名】Ravshan Sabirov（生理研），赤塚吏（理化学研･脳科学），一條
今居結子（生理研），井垣秀憲（東医歯大･院医歯学），

譲（理化学研･脳科学），今泉バイオサイエンス），岩脇

和則（奈良先端大･隆夫（理化学研･脳科学），浦（東大･分生研），浦本

裕美（生理研），岡崎泰伸（生理研）
，垣塚

生命科学）
，柿沼

由彦（理化学研･脳科学），風間北中彰（京大･院

千史（国立がんセンター研･生物物理），河野憲由季子（東大･分生研），

かおる（東医歯大･院医歯学），酒巻

ウィルス研），沢田啓敬

寿枝（東医歯大･院医歯学），二（奈良先端大･遺伝子研）
，後藤
三枝

誠司

達馬（順

天堂大･医），岡田（京大･ウイルス研），門脇達

和弘（京大･

泰輔（順天堂大･医）
，菅田

浩司（理

化学研･脳科学），砂山

潤（東大･分生研），高橋（理化学研･脳科学）
，谷本
辻本

良輔

佳奈美（東医歯大･院医歯学），

賀英（阪大･院医学），鍔田武志（東医歯大･難治研），出崎 克也（自治医大），中川 健太郎（東大･院薬学），中野

裕康（順天堂大･医），中山

勝文（順天堂大･医），西頭 英起（東医歯大･院医歯学），仁科 博史（東大･院薬学），野口

拓也（東医歯大･院医歯学），畑井喜子（東医歯大･院医歯学）
，原田
平井

多

紀宏（順天堂大･医），

博之（東医歯大･難治研），福山

英啓（阪大･院医学），前野 恵美（生理研），三浦 正幸（理化学研･脳科学），吉田 裕樹（九大･生体防御医学研），米原 伸（京大･ウィルス研）【概要】
近年，細胞死のメカニズムが分子レベルで解明されつ

生存と死のシグナル伝達機構を中心に，アポトーシス関つある。特にカスパーゼを中心としたアポトーシス実行

連分子群を対象として解析している研究者と，様々な病過程の研究は目覚ましいものがある。一方で，カスパー

態における細胞死の役割について研究している研究者がゼ活性化に至るまでのシグナル伝達機構には不明な部分

一堂に会し，情報交換を行なうことによって細胞死の分が多く，また最近ではカスパーゼ非依存性細胞死の存在

子機構ならびに病態生理を明らかにする機会を提供するも明らかにされている。さらに，正常な細胞死メカニズことを目的として開催され，予想通り極めて活発な討論

ムの破綻が，がん，免疫，神経変性疾患などの疾患の原が行われた。特に生存と死のシグナル伝達を軸に，カス因となることが示唆される一方で，実際には個別の疾患

パーゼ，Bcl-2，IAP，NF-κB，セリン／スレオニンキナーにどのように細胞死が関わっているかは不明な点が多く，ゼ，などのアポトーシス関連分子群の解析結果を中心とこれらの疾患の診断，治療，予防を実際的に考える上でして，お互いの最新の研究成果が発表された。その結果，重要な問題となっている。日本におけるこのような現状

特にがん，免疫，神経変性疾患等の疾患と細胞死の分子の一因は，分子レベルでの細胞死研究と病態生理学的見機構破綻の関連性がさらに強く示唆され，本研究会の指地からの細胞死研究が十分な情報交換がなされないまま向する研究の重要性が再認識された。

に進行していることにあると考えられる。本研究会は，（1）リンパ球アポトーシスの制御機構
鍔田 武志（東京医科歯科大学･難治疾患研究所･免疫部門）
B 細胞抗原受容体（BCR）を介するアポトーシスの分

己反応性 B 細胞の除去を誘導することにより，免疫シス子機構やその免疫システムにおける役割には不明の点がテムの成立・維持に重要な役割を果たすことを明らかに多い。我々は，TNF 受容体ファミリーの一員である CD40した。さらに，我々は，B リンパ球株 WEHI-231 を用い分子を介するシグナルが B リンパ球の抗原受容体（BCR）て，BCR 架橋によるアポトーシスの分子機構について検を介するアポトーシスを阻害することを明らかにしたが，索した。WEHI-231 細胞では，BCR 架橋により c-Myc のCD40 リガンドを過剰発現するトランスジェニックマウ

発現が亢進し，また，細胞周期阻害分子 p27Kip1 の発現スを用いた解析により，BCR を介するアポトーシスが自がおこる。我々は，WEHI-231 細胞の c-Myc 活性を阻害，

212

研究会報告または誘導することのより，BCR 架橋によるアポトーシなることが示され，コンテキスト依存的であることが明スが Myc 誘導性アポトーシスの 1 つであり，さらに，Bらかになっていたが，我々の結果から c-Myc の発現レベリンパ球では c-Myc が p27Kip1 と協調的にアポトーシス

ルがこのようなコンテキスト形成に関与することが示唆を誘導することを明らかにした。これまで，細胞周期阻された。

害分子によるアポトーシス制御が細胞の種類によって異（2）TNF により誘導される細胞死に対する抑制のメカニズム
中野裕康（順天堂大学･医学部･免疫･PREST）
我々の作製した TNF receptor-associated factor （TRAF）

死に抵抗性となるクローンを選択し，新たな遺伝子 BMS

2 /TRAF5 ダブルノックアウトマウス（DKO）由来の胎児を同定した。BMS は 964 個のアミノ酸よりなっており，

線維芽細胞（MEF）は TNF 単独刺激により著明な細胞死

発現レベルは低いながらもすべての組織において認めらが誘導されることが明らかとなった。そこでその分子メれた。BMS を恒常的に発現させた DKO 由来 MEF は TNF

カニズムを明らかにするために，wild-type および DKO

誘導性の細胞死に部分的に抵抗性となったが，スタウロ

由来の MEF を TNF 刺激前後で種々の抗アポトーシス遺スポリンや UV 照射などの刺激に対しては抵抗性となら

伝子の発現誘導を検討した。検討した範囲内においてはなかった。さらに B 細胞腫である A20.2J に発現させたと

Bcl2 ファミリーに属する A1/Bfl-1 の誘導が著明に低下しころ抗 Fas 抗体刺激による細胞死を著明に抑制した。一ていたが，この遺伝子を DKO 由来の MEF に恒常的に発方 BMS を恒常的に発現させた MEF を TNF 刺激存在下現させても，TNF 誘導性細胞死に対する抑制効果は不十で培養することにより，著明な形態学的変化が誘導され分であった。そこで我々は新規抗アポトーシス分子を同た。これらの結果は BMS が抗アポトーシス機能を有す定するために，DKO 由来の MEF にレトロウイルベク

ること，さらにはこの遺伝子の過剰発現が細胞の癌化にター用い cDNA ライブラリーを導入し，TNF による細胞も関与している可能性を示唆するものである。

（3）血球分化における DNaseII の役割
福山英啓（大阪大学･大学院医学研究科･生体制御医学遺伝学）

私達はこれまでに，アポトーシスにおける DNA 断片を欠損させたマウスを作成した。このマウスは胎生期化を担う分子として，Caspase-Activated DNase（CAD）

14 日目頃から貧血の症状を示し，胎生期の最終段階で及びそのインヒビターである ICAD をクローニングし，

死滅したことから，赤血球の増殖，分化過程に異常があ

これらの分子の生化学的また生理的作用について解析をると考えられた。しかし，DNaseII 欠損マウス胎児肝細行ってきた。この CAD を不活化したマウスの研究から，

胞を他のマウスに移植すると正常の赤血球が形成された。

アポトーシス刺激により cell-autonomous な DNA 断片化

一方，胎児肝臓には数多くの病巣が見られ，電子顕微鏡は起きないが，アポトーシス細胞を貪食したマクロファなどの観察から，この病巣は赤血球前駆細胞から除去さージ内において DNA 断片化が起こることを明らかとしれた多量の核を貪食しているマクロファージと結論された。このマクロファージによる non-cell autonomous なた。マクロファージ内の DNaseII は赤血球分化の最終段

DNA の断片化を行う候補分子としてリソソーム DNase

階の脱核した核の DNA の分解を担っている。

である DNaseII が考えられる。そこで DNaseII の遺伝子213

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（4）JNK 経路による細胞死の制御
後藤 由季子（東京大学・分子細胞生物学研究所）

MST1 は JNK/p38 経路を活性化する MAPKKKK である。

していたが，細胞の形態変化や核の凝集，アポトーシス

MST1 は Caspase により切断を受けることで活性が上昇

小体の形成は Caspase 阻害剤によって抑制されなかった。

する。この切断によりキナーゼドメインが核外移行シグ

従って MST1 の下流には，Caspase 依存的な経路と非依ナルから離れ，核内に移行することが明らかになった。

存的な経路が存在する可能性が示唆された。JNK による

MST1 の発現は，Caspase の活性化を惹起し，DNA の断Caspase 活性化のメカニズムは未だ明らかではないが，片化，核の凝集，アポトーシス小体の形成といったアポ

我々は最近 JNK の活性化が BAX のミトコンドリアへのトーシスに典型的な形態変化を JNK 依存的に引き起こ

移行を引き起こすことを見いだした。これらの結果を踏した。MST1 による DNA の断片化は Caspase 活性に依存

まえ，細胞死における JNK の役割について考察したい。

（5）Bcl-2 ファミリーたんぱくの機能
辻本 賀英（大阪大学･大学院医学系研究科･遺伝子学）

アポトーシスの制御因子である Bcl-2 ファミリーたん

ターゲットとして，その開閉を直接コントロールするこ

ぱくは，アポトーシス抑制機能を有するメンバー（Bcl-2とによりシトクロム c の漏出や膜電位低下を制御していや Bcl-xL など）とアポトーシス促進機能を持つメンバー

ることを示し，Bcl-2 ファミリー分子のチャネル制御因（Bax, Bak などと BH3-only たんぱくなど）からなってお子としての機能を提唱してきた。ここでは，最近の知見

り，主にミトコンドリアで，カスペース活性化因子（シをまとめつつ，BH3-only たんぱくの機能に関する最近

トクロム c や Smac/Diablo など）の漏出につながる外膜の成果にも触れ，Bcl-2 ファミリーによるアポトーシスの透過性を制御することにより，アポトーシスを調節しの制御メカニズムを考察する。また，我々が同定した小ている。

胞体局在の Bcl-2 結合たんぱく RTN-xS および RTN1-C

我々は Bcl-2 ファミリーたんぱく，特に Bax，Bak および Bcl-2，Bcl-xL はミトコンドリア膜上の VDAC を機能のストレス応答性アポトーシスにおける機能についても紹介する。

（6）T 細胞の分化・増殖におけるミトコンドリア依存性アポトーシス経路の役割
吉田 裕樹，原胸腺細胞は，CD4-CD8-ダブルネガティブ（DN）細胞++から，CD4 CD8 ダブルポジティブ（DP）細胞ステージ++

博満（九州大学･生体防御医学研究所･免疫学部門）

シスは活性化 T 細胞や自己反応性のクローンの除去に関与する。また末梢 T 細胞の生存には MHC よりの生存刺を経て CD4 /CD8 シングルポジティブ（SP）細胞へと分激が必要とされ，対応する MHC 非存在下では T 細胞は化する。DP 細胞のうち自己 MHC を認識する細胞がポジ

速やかに消失する。

ティブセレクションを受ける一方，自己 MHC を認識で

Apaf1 欠損胎仔肝移入キメラマウスを用いた解析により，きないものは death by neglect により除去される。さらに，

CED-4 ホモログ Apaf1 はネガティブセレクションに必須で自己抗原と反応性を持つクローンはネガティブセレクシ

はないことが示されたが，Apaf1 を介するアポトーシス誘

ョンにより除去されることにより T 細胞レパトワーが形

導経路は部分的にネガティブセレクションに関与している成される。末梢 T 細胞において，Fas を介したアポトー

ことが示唆された。本発表では，ネガティブセレクション

214

研究会報告を中心に，T 細胞の分化･増殖過程における Apaf1 依存性ア
ポトーシス経路の役割について述べる。

（7）ショウジョウバエを用いた神経細胞死の遺伝学的研究
三浦 正幸（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞修復機構）
神経細胞死の実行経路を遺伝学的に明らかにする目的

Drob-1（proapoptotic bcl-2 ファミリー）によるカスパーゼ

で，ショウジョウバエを用いたスクリーニングを試みて非依存的な細胞死実行経路の研究を行っている。複数のいる。染色体欠失系統を用いたカスパーゼ依存的細胞死

染色体欠失系統の交配実験によって Drob-1 による細胞

実行遺伝子 reaper のドミナントモディファイアースク

死に必要な染色体領域（SD1 と命名）を同定した。SD1

リーニングを行った結果，JNK の活性化が reaper によ

欠失系統は GMR-Drob1 による複眼の縮小を有意に回復

る細胞死実行に深く関わっていることが明らかになった。

させるが，repaer, hid, grim によるカスパーゼ依存的な細同様の染色体欠失系統を用いたスクリーニングによって胞死を抑制する事はできなかった。

（8）アポトーシス誘導における細胞容積調節破綻の役割
前野 恵美，石崎 泰樹，若林 繁夫，鍔田 武志，岡田 泰伸（生理研・機能協関，群馬大・医，循環病セ，東医歯大・医）アポトーシスには等浸透圧環境下においても持続的細ネル阻害剤で同様の結果が得られ，そして，アポトーシ

胞収縮が伴われるので，細胞容積調節メカニズムの異常

ス抑制タンパク質 Dcl-2 を強制発現させた細胞では，アの関与が考えられる。事実，このアポトーシス性細胞収

ポトーシス刺激に対して上記の生化学的反応は起こさな

縮（Apoptotic Volume Decrease：AVD）を示している細かったが，細胞収縮はみられた。一方，高浸透圧負荷下胞を低浸透圧液に置くと，浸透圧性膨張後の調節性収縮の浸透圧性収縮の後にみられる調節性膨張（Regulatory（Regulatory Volume Decrease：RVD）が著しく促進していVolume Increase：RVI）能を欠く細胞では，高浸透圧性負ることを以前報告した。この AVD 発生は，チトクロー

荷によってアポトーシスが誘導される。RVI の達成に関ム c 放出や，カスパーゼ活性化，DNA ラダー化などの生与することの知られている Na+/H+アンチポータの NHE1

化学的反応に先行し，カスパーゼ阻害剤によっても阻止

アイソフォームを強制発現させて RVI 能を持たせた線維+－されない。RVD は K チャネルと Cl チャネルの活性化に芽細胞では，高浸透圧性アポトーシスが見られなくなる

よって達成されるので，これら容積調節性チャネル阻害

ことを見出した。これらのことから，アポトーシスにお剤の効果を調べたところ，AVD のみならず上記の生化学

ける細胞収縮は，ミトコンドリアとは独立した細胞容積的反応も抑制され，細胞死もまた阻止されることが判明

調節破綻と深く関係していることが明らかとなった。

した。ミトコンドリアを介さないアポトーシスでもチャ

215

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

+

-

2+

（9）アポトーシス初期過程における細胞内 K ，Cl 濃度変化と Ca 動員
出崎 克也 1,2，前野 恵美 1，岡田 泰伸 1（1 生理学研究所・機能協関部門，2 自治医科大学・生理学 2）
アポトーシス初期過程において，カスパーゼの活性化

与によってカスパーゼ非依存的な細胞内 K+および Cl-濃に 先 だ っ て 細 胞 容 積 の 縮 小（ AVD； Apoptotic Volume

度の低下が観察され，それぞれ K+および Cl-チャネルブ

Decrease）が認められる。AVD 時には低浸透圧負荷時のロッカーによって抑制された。さらに，細胞内 Ca2+濃度

Regulatory Volume Decrease（RVD）の促進が見られるこ変化（Fura-2 蛍光）を測定したところ，持続的な細胞内とから，AVD もまた容積調節性チャネルを介する細胞外Ca2+の増加が観察された。そこで，細胞内 K+，Cl-濃度のへの K+および Cl-の流出に起因したものと考えられる。

低下と Ca2+濃度の増加との関連について検討を加え，ア

そこで本研究では，スタウロスポリン誘発アポトーシス

ポトーシスにおけるこれら細胞内イオン動態の役割につ+-初期過程における細胞内 K （PBFI 蛍光），Cl （MQAE

いて考察する。

蛍光）動態を測定した。その結果，スタウロスポリン投（10）Fas 誘導アポトーシスを制御するシグナル伝達：マップキナーゼ（ERK と JNK）の関与
米原伸（京都大学･ウイルス研究所･がんウィルス研究部門）

我々が発見したアポトーシス誘導細胞表層レセプター

したい。具体的には，がん遺伝子産物 Ras やヒト成人 T

分子 Fas は，がん細胞，ウイルス感染細胞や自己反応性細胞白血病ウイルスのがん遺伝子産物 p40Tax が，ERKリンパ球などの除去に関わっており，自己免疫疾患の発→CREB の活性化や，NF-κB の強い活性化によって Fas症の防御や，がん抑制遺伝子としても機能している。そを介するアポトーシス誘導を阻害するメカニズムを報告して，がん化した細胞や生体内で機能しなければならなする。また，Fas 刺激非感受性白血病細胞株では，アダいリンパ球では，Fas を介するアポトーシスが抑制されプター分子 FADD の Fas への会合が阻害されているが，る細胞内分子機構が働いている。ここでは，Fas を介す

この阻害が Fas 刺激によって活性化された JNK を介する

るアポトーシス誘導とその抑制の分子機構，また Fas 刺アダプター分子 FADD のリン酸化によって解除される分

激に耐性となった細胞が感受性をとりもどす分子機構に子機構も解説する予定である。

ついて，我々が明らかにしてきた最近の研究結果を報告（11）神経細胞死の新しい分子機構：異常蛋白質から空胞形成・細胞死への分子シグナル
垣塚彰（京都大学･大学院生命科学研究科･高次生体統御学分野）

これまで，神経変性疾患は，疾患ごとに特有の障害部するという考えが広まってきた。本講演では，これまで

位とその結果として特有の症状（痴呆・運動失調・異常

我々が行ってきた遺伝性神経変性疾患の発症メカニズム，

運動・筋力低下等）を示し，多くの疾患に当てはまる統すなわちハンチントン舞踏病・Machado-Joseph 病等の一的な発症機構に関わる概念・分子機構を導き出すこと原因となる伸長した CAG リピートが作り出すグルタミはできないと考えられてきた。しかし，近年，変性しつンリピートによって引き起こされる神経細胞の死・変性

つある神経細胞内に異常蛋白の凝集物や形態的に類似すの分子解析を紹介し，これらの変異が生み出す生化学的る vacuole がかなり普遍的に存在することが判明し，神実体（シグナル伝達分子）について議論する。

経が変性・消失する過程には，似通った分子機構が存在

216

研究会報告（12）RING フィンガー蛋白質と細胞死高橋 良輔（理化学研究所･脳科学総合研究センター･運動系神経変性研究チーム）
最近，RING フィンガー蛋白質の多くはユビキチンプ

XIAP は抗アポトーシス作用も減弱する。一方，常染色ロテアソーム蛋白質分解系に関わるユビキチンリガーゼ

体劣性遺伝性パーキンソン病（AR-JP）の病因遺伝子（E3）であることがわかってきた。E3 は特異的に基質蛋

Parkin も，RING-IBR-RING モチーフを有する E3 である。

白質と結合し，基質のユビキチン化を促進させることで我々は Parkin の基質として G 蛋白共役型受容体，Pael

分解に導く酵素である。XIAP は N 末側に BIR モチーフ， （Parkin-associated endothelin receptor-like）を同定した。
C 末端に RING フィンガーモチーフを有する抗アポトー

Pael 受容体は AR-JP 患者脳に正常の 10-30 倍以上蓄積しシス蛋白である。XIAP は BIR を介してアポトーシスのていた。またこの受容体は培養細胞で蓄積させると細胞実行分子であるカスパーゼに結合し，活性を阻害するう死を誘発し，脳の神経細胞の中ではドパミンニューロン

え，RING を介してカスパーゼ-3 のユビキチン化及び分に比較的特異的に発現していた。以上より，Pael 受容体

解を促進する E3 であることが判った。E3 作用を失ったは AR-JP の発症に重要な役割を果たすと考えられる。

（13）Ras により制御される非アポトーシス性プログラム細胞死
北中 千史，口野 嘉幸（国立がんセンター研究所･生物物理部）
近年カスパーゼに依存せずアポトーシスとは異なったらかとなった。一方神経芽腫では自然退縮を起こしやす

形態を示すプログラム細胞死の存在が明らかになってきく予後良好な腫瘍で Ras の発現が亢進していることが知たが，このような細胞死の制御に関わる分子やその生体られている。組織学的検討の結果，自然退縮傾向の強い内での役割についてはよくわかっていない。ras は多く神経芽腫において，Ras の高発現を伴いアポトーシスののヒト癌で高頻度に変異・活性化が見られる代表的癌遺形態学的・生化学的特徴を示さない細胞死が起きている伝子であるが，グリオーマや神経芽腫などいくつかの癌ことが確認された。さらに神経芽腫細胞内で Ras を発現

ではその変異が極めて稀である。この点に着目しこれらさせると腫瘍組織で認められたのと同様の特徴を示す細癌細胞における Ras 活性化の影響を調べたところ，活性胞死がカスパーゼ非依存的に誘導された。以上の結果は，型 Ras の発現がグリオーマ細胞に対して autophagic

Ras により制御される非アポトーシス性細胞死が癌形成

degeneration と呼ばれアポトーシスとは異なる生理的細に対して抑制的に機能している可能性を示唆している。

胞死をカスパーゼの活性化を伴わずに誘導することが明（14）ストレス応答性 MAP キナーゼの生理的役割
仁科 博史，中川 健太郎，堅田 利明（東京大学･大学院薬学系研究科･生理化学）

SAPK/JNK シグナル伝達系は，物理化学的ストレスやマウス個体を作製し，発生や免疫系に必須の生理的役割

炎症性サイトカインによって活性化される MAP キナーを果たしていることを明らかにしてきた。本研究会では，ゼファミリーの一つであり，細胞の生存や死の制御を含

1）SEK1 および MKK7 による相乗的な SAPK/JNK の活

むストレス応答に関与することが明らかにされている。

性 化 機 構 ，2 ） 紫 外 線 照 射 に よ っ て 活 性 化 さ れ る

我 々 は こ れ ま で に ， SAPK/JNK の 活 性 化 因 子 で あ る

SAPK/JNK 系および ERK 系の分子機構およびその生理SEK1/MKK4 や SEK2/MKK7 を欠損するマウス ES 細胞や的役割，3）生理的役割を理解するための MAP キナーゼ

217

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）の基質探索法について紹介する予定である。

Biol. Chem. in press
2) Sasaki, T., Wada, T. et al. (2001) The stress kinase MKK7

参考文献:
1) Wada, T., Nakagawa, K.et al. (2001) Impaired Synergistic

is a negative regulator of antigen receptor and growth

Activation of Stress-activated Protein Kinase SAPK/JNK

factor receptor induced proliferation in hematopoietic

in Mouse Embryonic Stem Cells Lacking SEK1/MKK4. J.

cells. J. Exp. Med. in press（15）小胞体ストレス応答の分子機構
河野 憲二（奈良先端科学技術大学院大学･遺伝子教育研究センター）
小胞体は，分泌蛋白や膜蛋白質合成を行う場として知ペロン遺伝子群の転写レベルでの誘導（Unfolded Protein

られているが，新しく合成された蛋白質の高次構造形成

Response: UPR）とタンパク質の翻訳レベルでの抑制を起を行う場として，またその立体構造が正しくとられていこす。この細胞応答を小胞体ストレス応答と呼び，このるかどうかをチェックする場としての重要な機能もに応答に小胞体膜貫通タンパク質 IRE1 と PERK とが重要なっている。細胞が外界から各種のストレス（ウィルスな役割をになっている。動物細胞の IRE1 は IRE1αと感染，発熱，薬剤投与，重金属摂取など）を受けると，IRE1βの 2 種類あることがわかっており，今回我々は小小胞体内での蛋白質の折り畳みに支障を生じ構造異常蛋

胞体ストレスに応答して IRE1βが活性化すると 28S

白質が小胞体内に蓄積する。これは小胞体ストレスとよrRNA を特異的に切断し，タンパク質合成の抑制に働く

ばれ，細胞はこの小胞体ストレスに対抗して，小胞体シャことを明らかにしたのでその分子機構について報告する。

（16）小胞体および核機能異常とアルツハイマー病の神経細胞死
今泉 和則（奈良先端科学技術大学院大学･バイオサイエンス研究科･細胞構造学）
アルツハイマー病患者脳でみられる神経細胞死は，ア

小胞体ストレスセンサーの機能を撹乱して各種ストレス

ミロイドの蓄積と密接に関連すると信じられているが詳に対し抵抗性を減弱させ神経細胞死を引き起こす可能性

細なメカニズムの解明には到っていない。我々は家族性と，孤発性アルツハイマー病ではプレセニリン 2 の異常および孤発性アルツハイマー病の原因遺伝子の機能解析

スプライシングがトリガーとなって，そのスプライシン

を通し，アルツハイマー病でみられる神経細胞死がオル

グ変種由来のたんぱく質が神経細胞にダメージを与える

ガネラの機能異常，特に小胞体および核の機能異常が引可能性について紹介する。さらに最近，プレセニリン 2き金となる可能性を明らかとしてきた。本研究会では，の異常スプライシングを誘導する因子の同定に成功した

家族性アルツハイマー病の原因遺伝子プレセニリン 1 がので，その研究成果についても報告する。

（17）ポリ Q 蛋白質による神経細胞死のメカニズム
西頭 英起，一條 秀憲（東京医科歯科大学･大学院医歯学総合研究科･分子情報伝達学分野）
ポリグルタミン病の原因は，伸長したポリグルタミン

ン凝固体がユビキチンプロテアゾーム機構の破綻によっ鎖を含む原因遺伝子産物の凝固体が，神経細胞内に蓄積てもたらされる小胞体ストレスを誘導する，2）JNK/p38

することによる。しかし，その神経細胞死の分子機構に経路において MAPKKK として機能する ASK1 が小胞体ついては未だ不明な点が多い。我々は，1）ポリグルタミ

ストレス誘導性アポトーシスに必須である，3）ASK1－/218

研究会報告－由来の初代培養神経細胞を用いた解析により，ポリグ

トーシスシグナルが，ポリグルタミン病発症の分子メカ

ルタミン誘導性細胞死に ASK1 が必要であることを明らニズムにおいて重要な役割をしていることが示唆された。

かにした。従って小胞体ストレス-ASK1 系を介したアポ219

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

7.ATP 受容体の生理機能と疼痛のメカニズム
2001 年 8 月 22 日－8 月 23
代表：井上 和秀（国立医薬品食品衛生研究所）
世話人：井本敬二（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）オーバービュー
井上 和秀（国立医薬品食品衛生研究所）
2+（２）乳腺細胞の伸展刺激による Ca 反応と ATP 放出
古家喜四夫 1，川口久美 1，Fernando Lopez-Redondo1，成瀬恵治 2，曽我部正博 1,2（1 科学技術振興事業団，2 名古屋大院・医・第 2 生理）（３）P2Y1 受容体との複合体形成に伴うアデノシン A1 受容体の活性調節機構
吉岡和晃 1,2，神谷敏夫 1，斉藤

修 1，中田裕康 1（1 東京都神経研・生体機能分子，2 科学技術振興事業団）（４）ATP 受容体によるミクログリアの TNFα産生制御
秀和泉，鈴木智久，井戸克俊，井上敦子，仲田義啓（広島大・医・総合薬・薬効解析）（５）ATP 受容体刺激による細胞骨格の再構築
尾松万里子，松浦博（滋賀医科大生理学第 2）（６）PC12 細胞の ATP 放出に果たすミトコンドリアの役割の検討
太田善浩，吉永恵美子，平木啓子，井上和秀（東京農工大・工・生命工学科，国立衛研・薬理）（７）CACO-2 細胞に対するヌクレオシドの細胞死誘導作用
西藤勝 1,2，長井薫 1，西崎知之 1，中川一彦 2，山村武平 2（1 兵庫医大・生理学第 2，2 外科学第 2）（８）脊髄における ATP 及び BK の痛覚伝達を制御する電位依存性 Ca2+チャネルサブタイプについて
大久保つや子，加藤明美，北村憲司（福岡歯科大・細胞分子生物学）（９）ストレプトゾトシン誘発糖尿病マウスにおける神経因性疼痛への P2X 受容体の関与
森山朋子 1，上野伸哉 2，山田博美 2，本多健治 1，高口雅子 1，古賀浩平 1，高野行夫 1，
神谷大雄 1，桂木猛 2（福岡大 1 薬・薬理，2 医・薬理）（10）P2Y 受容体活性化によるミクログリアからの IL-6 産生機構
重本（最上）由香里 1，小泉修一 1，津田

誠 1，大澤圭子 2，高坂新一 2，井上和秀 1（1 国立衛研・薬理，2 国立精神神経センター）（11）ラット DRG 神経細胞の P2Y 受容体
小泉修一，津田誠，重本（最上）由香里，井上和秀（国立衛研・薬理）（12）ラット摘出心房標本のアデニンヌクレオチドによる収縮抑制応答における ecto-alkaline phosphatase の役割
松岡

功 1,

佐藤

薫 2,

木村

純子 1

（福島医大・医・薬理 1，麻酔科 2）（13）海馬アストロサイト由来 ATP の神経伝達制御
小泉修一，井上和秀（国立衛研・薬理）（14）ATP 受容体を介した海馬シナプス伝達抑制作用
戸崎秀俊，菅野武史，相原英夫，長井薫，西崎知之（兵庫医大・生理学第 2）220

研究会報告（15）中枢内一次求心情報処理とシナプス P2X 受容体
繁冨英治，加藤総夫（東京慈恵医大・薬理学第 2）（16）PC12 細胞における ATP による細胞内 Ca 増加反応の持続相について-ミトコンドリアの関与伊藤茂男，丸山浩二，太田利男（北大院・獣医・薬理）（17）副腎皮質細胞における ATP 受容体の役割の考察
太田善浩，青鹿謙司（東京農工大・工・生命工学科）（18）ATP 受容体と疼痛： オーバービュー
吉村恵（19）アロディニア発現と P2X 受容体
津田誠，井上和秀（国立衛研・薬理）（九大院・医・統合生理）（20）坐骨神経結紮モデルにおける後根神経節における P2X 受容体 mRNA 変化
上野伸哉 1，山田博美 1，森山朋子 2，本多健治 2，高野行夫 2，神谷大雄 2，桂木猛 1（福岡大 1 医・薬理，2 薬・薬理）（21）知覚神経節における ATP 受容体発現
野口光一，戴毅，都築健三，福岡哲男（兵庫医大・解剖第 2）（22）皮膚痛覚受容器の熱反応に対する ATP の効果
矢島弘毅，佐藤純，水村和枝（名古屋大・環境医学研・神経性調節分野）（23）代謝型 ATP 受容体によるカプサイシン受容体の機能制御
富永真琴（三重大・医・生理学第 1）（24）ATP および capsaicin 受容体発現感覚線維の投射ニューロンへの収束吉村恵，中塚映政，古江秀昌，GU Jianguo（九大院・医・統合生理，フロリダ大脳研）（25）ATP 受容体を介する末梢性疼痛発現機構
植田弘師，川島敏子（長崎大・薬・分子薬理）（26）脳内 ATP 受容体を介した侵害受容反応抑制作用
南雅文，福井真人，中川貴之，佐藤公道（京大院・薬・生体機能解析学）【参加者名】
井上

和秀（国立医薬品食品衛生研/九州大院薬），伊藤茂雄（北大院・獣医），大久保岡功（福島医大医），小泉聡子（東北大院薬）
，松

修一，津田

香里（国立医薬品食品衛生研）
，宮竹
学）
，太田

誠，重本

由

真由美（星薬科大善浩（東京農工大工）
，加藤

総夫，繁冨

英

松

万里子，濱田可奈子（滋賀医大）
，南

大院薬）
，山下

勝幸，杉岡

美保（奈良県立医大）
，野

口

秀俊，西藤

勝，戴

光一，戸崎

（兵庫医大）
，西村
ハイム）
，小川

慎志（住友製薬），秀裕康，吉岡和晃（東京都神経研），

啓 （広島大医総合薬学）
，吉村

山口

誠司，甲田

雅伸（山之内製薬），藤加代子，溝腰田井上

真一（味の素），井上

善文（ジャパンエナジー），

かおり（資生堂），馬越

史歩（丸石製薬），古家（福岡歯科大）
，植田

弘師，川島

田中

淳一，佐々木正道，森環境医学研）
，下条

雅人，新庄

勝浩，我謝

徳一（フ

大倉

ァイザー製薬）
，冨永

真琴，飯田

陶子，沼崎

満子（三

己，松下

重大医）
，平田

猛，上野

朋子（福岡大薬），大久保

覚プロジェクト」）
，佐藤

伸

つや子

敏子（長崎大薬）
，森

泰之，毛利

幸恵，松下

義

恵（九州大院医），藤下哉（福岡大医），森山

泰生（統合バイオ），早川弘毅（名古屋大・

知之

和泉，仲田

朗人（九州大院薬），桂木

喜四夫，F. Lopez-Redondo（科学技術振興事業団「細胞力
純，矢島

毅，西崎

誠一郎（日本ベーリンガーインゲル

治（慈恵医大）
，中田
時男，田村

雅文（京都

達麿，春日井かおり，松本

雄，

信幸，

誠之，岸本

拓哉，劉

婷婷，根本

知

かおり，佐々木幸恵，井本敬二（生理研）洋子（岐阜大学・工・生命工学科），尾221

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【概要】
ATP 受容体はイオンチャネル型である P2X 受容体とうな現状に鑑み，生理学，薬理学をはじめとする広範な代謝調節型（Ｇ蛋白共役型）である P2Y 受容体に分類さ領域から研究者を集め，相互に最新のデータと情報を交れ，それぞれ 7 種及び 8 種類のサブタイプがすでにク

換し，研究の進展を図れるような場を提供することであローニングされている。ATP 受容体は多種多様の組織，る。第二に，最近特に注目されている分野に集中して議細胞系に発現し，神経伝達，カルシウムシグナリング，論を深めその研究を促進させることである。研究会の内炎症反応，細胞増殖など重要な生理機能に関与している

容はこれらの目的にかなった総合的なものとなるが，最が，その全体像はいまだ明らかにはなっていない。受容近のホットな話題に関しては特別セッション「痛みと体機能や発現細胞の多様性のために研究者もそれぞれATP」を設け，疼痛メカニズムにおける ATP 受容体の役の分野に分散しており，既存の一つの学会では総合的な割について議論した。

情報交換ができない。本研究会の第一の目的は，このよ

2+（1）乳腺細胞の伸展機械刺激による Ca 反応と ATP 放出
古家喜四夫 1，川口久美 1，Fernando Lopez-Redondo1，成瀬恵治 2，曽我部正博 1,2（1 科学技術振興事業団・細胞力覚プロジェクト，2 名古屋大院・医・生理）

乳腺上皮細胞は細いガラス棒でタッチするといった機

ルクの増加にともなう腺胞の膨張が乳腺上皮細胞に伸展

械的刺激に応答し，ATP，UTP，UDP などのヌクレオチ

機械刺激を与えることが考えられる。そこで成瀬らの開ドの放出と拡散およびまわりの細胞での P2Y2 型 ATP 受

発した伸展装置を用い，細胞をシリコン薄膜上に培養し，2+容体の活性化による細胞間 Ca 波を引き起こす。授乳期

引っ張りによる伸展刺激を与え，細胞内 Ca2+測光およびの乳腺では，ミルクを合成・分泌する分泌上皮細胞ででLuciferin-Luciferase 反応を用いた ATP 測定を行った。そきた袋状の腺胞が発達しミルクが貯えられている。腺胞の結果，乳腺細胞は伸展刺激にも応答し，Ca2+流入およのまわりは筋上皮細胞がかごのように取り囲み，脳下垂び細胞内 Ca2+遊離による細胞内 Ca2+上昇を引き起こすと体後葉から内分泌されたオキシトシンによって収縮し，ともに，ATP を放出し Ca2+波を発生することが明かと貯まったミルクが放出される。この筋上皮細胞の収縮がなった。筋上皮細胞のオキシトシンによる収縮が ATP に

2+

機械的刺激となって Ca 波が発生すること，さらに筋上2+

よってシナジスティックに増強されることを考え合わせ

皮細胞上には P2Y1 型 ATP 受容体があり Ca 波によってると，血流を介した同じ濃度のオキシトシンに対し，ミ

再び収縮することなど，ATP がミルク分泌の増強などにルクの貯まった腺胞のみが収縮し得るという機構の存在寄与していることをすでに明らかにしている。

が示唆された。

授乳期の乳腺における別の機械的刺激要因として，ミ（2）P2Y1 受容体との複合体形成に伴うアデノシン A1 受容体の活性調節機構
吉岡和晃 1,2，神谷敏夫 1，齊藤修 1，中田裕康 1（1 東京都神経科学総合研究所・生体機能分子研究部門，2 科学技術振興事業団・科学技術特別研究員）【目的】昨年度の本研究会において，A1 アデノシン受とを報告した。本研究では，インタクトな細胞における容体（A1R）と P2Y1R 受容体（P2Y1R）はヘテロ複合体を形

A1R/P2Y1R 複 合 体 形 成 の 動 態 を 調 べ る た め に成し，A1R の薬理学的特性が P2Y 受容体様に変化するこ

Bioluminescence Resonance Energy Transfer（BRET）実験に222

研究会報告よる解析を試みた。また更に，ラット脳神経系におけるBRET 比は経時的に上昇し，10 分後に約 2 倍に達した。

A1R/P2Y1R 複合体形成の可能性も検討した。

この効果は P2Y1R アンタゴニスト MRS2179 により完全【方法】HEK293T 細胞に共発現させた HA-A1R-GFP 及に消失した。このことは A1R/P2Y1R 複合体が両受容体のび Myc-P2Y1R- Renilla luciferase（Myc-P2Y1R-Rluc）の複活性化に依存していることを示唆している。またラット

合体形成の有無を免疫共沈実験よって確認した後，複合脳の膜抽出画分の抗 A1R 抗体免疫沈降物中に，抗 P2Y1R体形成のアゴニスト依存性を BRET により解析した。ま抗体で検出されるタンパクバンドが観察された。すなわ

た，ラット初代培養神経細胞および脳スライスにおける

ちラット脳神経系においても，A1R と P2Y1R はヘテロ複両受容体の分布を免疫 2 重染色により観察した。更に，合体として存在することが示された。更に，両受容体はラット脳の膜抽出画分における A1R/P2Y1 R 複合体の存

大脳皮質や海馬の多くの同一ニューロンに局在している

在を免疫共沈実験により調べた。

ことが免疫組織化学により観察されたことからも，脳神【結果・考察】HA-A1R-GFP 及び Myc-P2Y1R-Rluc を共経系において A1R/P2Y1R ヘテロ複合体が実際に存在して発現させた細胞において，それぞれの受容体リガンドでいることが明らかとなった。

ある CPA と ADPβS によって同時に刺激した場合のみ（3）ATP 受容体によるミクログリアの TNF-α産生制御
秀和泉，鈴木智久，井戸克俊，井上敦子，仲田義啓（広島大学・医・総合薬・薬効解析）【目的】 脳に存在するミクログリアは虚血や炎症時にG（BBG）で抑制されたことから，P2X7 受容体が中心的な速やかに活性化され，末梢のマクロファージと同様，死役割を果たすことが示唆された。一方，ATP/BzATP によ細胞の貪食や生理活性物質（活性酸素・サイトカインなる細胞内 TNF-α蛋白発現は MEK 阻害薬（U0126）および

ど）の放出など多彩な機能を発揮する。私達はこれまで

p38 阻害薬（SB203580）により抑制され，TNF-α産生はATP がミクログリアから腫瘍壊死因子（TNF-α）の産生・

ERK および p38 の両者に依存することが示された。しか放出を引き起こすことを明らかにしてきた。ミクログリ

し，TNF-αmRNA 発現に関しては，U0126 が著明な抑制

アには複数の ATP 受容体（少なくとも P2X7，P2Y2，P2Y12を示したのに対し，SB203580 はほとんど影響を及ぼさななど）が発現することから，今回さらに，TNF-α産生にかった。また，ATP/BzATP は速やかに ERK および p38

関与する P2 受容体サブタイプと MAP キナーゼ（特にを活性化するが，BBG は ERK ではなく p38 の活性化のERK, p38）の役割について解析した。

み抑制した。さらに，P2Y12 遮断薬（AR-C67085）にも【方法】 ミクログリアはラット新生児大脳から初代培

ATP/BzATP による ERK 活性化に対する抑制効果は認め養を行った。TNF-α遊離量は ELISA により，TNF-α

られなかった。

mRNA 発現量はリアルタイム RT-PCR により定量した。

【結論】 ミクログリアにおいて ATP/BzATP は，おそMAP キナーゼの活性化はウェスタンブロッティングにらく P2Y12 以外の P2Y 受容体を介した ERK 活性化に依より検出した。

存して TNF-αmRNA を発現させると同時に，P2X7 受容【結果】 TNF-α遊離は ATP のほか P2X7 刺激薬 BzATP

体を介して p38 を活性化し発現した mRNA が蛋白へと翻によっても強く引き起こされ，P2X7 遮断薬 Brilliant Blue

訳されるまでの過程を制御する可能性が示唆された。

223

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（4）ATP 受容体刺激による細胞骨格の再構築
尾松万里子，松浦
細胞内 Ca2+は通常極めて低い濃度に保たれており，その上昇は種々の細胞機能発現のトリガーとなっている。
2+

博（滋賀医大・第二生理）抑制することを見出した。
今回，ラット褐色脂肪細胞において，G タンパク共役

細胞内 Ca の動員経路にはは細胞外からの流入と細胞内型 ATP 受容体である P2 受容体ファミリーのうち，P2Y1,

ストアからの放出の 2 種類があり，多くの細胞において

P2Y2, P2Y4, P2Y6 が発現していることを RT-PCR 法によ2+2+

細胞内 Ca ストアからの Ca 遊離を惹起する最も主要なり確認した。また，細胞外 ATP による Ca2+流入阻害と細メッセンジャーは G タンパク連関型受容体などの刺激で胞骨格の関連を調べるため，F-アクチンを Alexa 488-フ

産生されたイノシトール 1,4,5-三リン酸（IP3）である。IP3ァロイジンによって蛍光ラベルし，共焦点レーザー顕微

2+によって引き起こされる Ca 放出はストアを枯渇させ，
2+

鏡による観察を行なったところ，P2 受容体刺激によりア

それに伴い容量性 Ca 流入機構が活性化されることが知

クチンが細胞膜近傍に厚く再重合することがわかった。

られている。この機構は，非興奮性細胞における主たる

この P2 受容体を介するアクチンの再重合作用について，

2+

細胞外からの Ca 動員経路であり，我々は，ラット褐色

その細胞内情報伝達機構および容量性 Ca2+流入阻害との脂肪細胞において，細胞外 ATP がこの容量性 Ca2+流入を関係について検討する。

（5）PC12 細胞の ATP 放出に果たすミトコンドリアの役割の検討
太田善浩 1，吉永恵美子 1，平木啓子 1，井上和秀 2（1 東京農工大・工・生命，2 国立衛研・薬理）【目的】 PC12 細胞は，細胞外からの Ca2＋流入によりの指標となる ATP 放出量を測定した。

開口放出を行うため，神経細胞のモデルとしてよく用い【結果】KCｌ添加により，細胞内 Ca2＋濃度の上昇と開口られる。神経細胞において，ミトコンドリアは Ca2＋を取放出が確認された。細胞内 Ca2＋濃度上昇に伴い，NADH

り込むことにより細胞内 Ca2＋濃度の上昇を抑える働き

量の増加，フラビンの還元，ミトコンドリアの脱分極がをすると従来報告されてきた。一方で，ミトコンドリア

観察されたため，細胞質で増加した Ca2＋がミトコンドリ

は高濃度 Ca2＋を取り込むと膜透過性変化（PT）を起こし，アに取り込まれていることがわかった。次に，CCCP と2＋細胞質に Ca を放出するという報告もある。そこで本研
2＋

オリゴマイシンを使ってミトコンドリアを部分的に脱分

究では，細胞内 Ca 濃度上昇を引き金として起こる開口

極させて細胞質からの Ca2＋流入を抑えるか，CsA により放出へのミトコンドリア PT の関与について調べた。

PT を抑制すると，細胞内 Ca2＋濃度の上昇及び開口放出【方法】本実験では，PC12 細胞を Ca2＋感受性蛍光色素は抑えられた。これらに基づき，PC12 細胞において，高2＋

Indo-1 での染色後，細胞膜上の電位感受性 Ca チャネル

濃度で Ca2＋を取り込んだミトコンドリアは PT を起こしを開口させる KCｌ添加による蛍光顕微鏡を用いた細胞て細胞内に Ca2＋を放出することで開口放出を促進する

内 Ca2＋濃度測定や，電位感受性蛍光色素 TMRE によるという仮説を立て，議論する。

ミトコンドリア膜電位測定を行った。さらに，開口放出224

研究会報告（6）CACO-2 細胞に対するヌクレオシドの細胞死誘導作用
西藤

勝 1,2，長井

薫 1，西崎知之 1，中川一彦 2，山村武平 2（兵庫医科大学

1

生理学第二講座，2 外科学第二講座）

アデノシンデアミナーゼ欠損症は先天性の重症免疫不刺激であるのか検討した。ヌクレオチドトランスポー

全症であり，腸管粘膜に異常な炎症反応が起こることがター阻害剤である Dipyridamole 存在下，あるいはアデノ

知られている。

シンリン酸化阻害剤である 5'-amino-5'-deoxyadenosine 存

近年アデノシンの細胞毒性に関する報告が 2，3 あった在下でアデノシンによる細胞死誘導実験を行ったが，どが，アデノシンデアミナーゼ欠損症の場合も，余剰のア

ちらの場合も有意な阻害効果は見られず，CACO-2 細胞

デノシンが腸管上皮細胞死を誘導することによって病態に対しては細胞外で反応し細胞死を誘導していることがを発現する可能性が考えられる。そこで，我々は腸上皮強く示唆された。そこで細胞外で細胞死誘導に関わる受細胞のモデルとして大腸癌細胞株 CACO-2 を用い，アデ

容体について検討した。アデノシン受容体アンタゴニス

ノシンの腸管における細胞死誘導メカニズムについて検トの Theophylline 又はプリン受容体アンタゴニストの討した。まず，アデノシンの毒性について検討した結果，Suramine 存在下で細胞死誘導実験を行い，どちらの経路

アデノシンは 10mM 48 時間処理で，CACO-2 細胞の約により細胞死を誘導しているのか検討した。今回の結果

30％に細胞死を誘導することが分かった。アデノシン毒

は，腸上皮細胞死が細胞外アデノシン濃度の上昇により性のメカニズムについては，アデノシンは細胞内に取り誘導され得ることを示唆しており，アデノシンデアミ

込まれた後リン酸化されることにより毒性を発揮するもナーゼ欠損症における腸粘膜炎症発現メカニズムに新たのと，細胞外レセプターに結合し誘導するものが考えらな知見を与えるものである。

れる為，細胞内毒性であるのか，あるいは細胞外からの2+（7）脊髄における ATP 及び BK の痛覚伝達を制御する電位依存性 Ca チャネルサブタイプについて
大久保つや子，加藤明美，北村憲司（福岡歯科大学細胞分子生物学講座）
電位依存性 Ca2+チャネル（VDCC）は，神経系において
2+

ウス後肢足蹠内に投与し，直後から起きる注入足へのは脱分極時の Ca 流入，それに伴う神経伝達物質の放出

licking と biting の反応時間の 5 分間の総計（いずれも 5や神経膜の興奮性に深く関わっている。免疫染色によっ分以内に終息した）を疼痛の指標とした。拮抗薬はすべて，高電位活性型の L, N, P/Q 及び R 型のすべてが脊髄て脊髄クモ膜下腔内へ投与した。

後角に存在することが報告されており，特に，N と P/Qα,βmeATP による疼痛反応は，N 型 VDCC 拮抗薬の型については，脊髄での痛覚伝達において重要な働きをω-conotoxin GVIA（ω-CgTX）と P/Q 型拮抗薬ω-agatoxin

していることがホルマリン法などを用いた報告で明らか（ω-AgTX）によって有意に抑制された。しかし，L 型拮抗にされつつある。しかしながら，用いられてきた疼痛モ

薬 calciseptine（CAL）では変化が見られなかった。一方，デルは様々な発痛物質が関与するものであり，得られるBK による疼痛反応は，ω-CgTX と CAL によって有意なデータは解釈を複雑にしている。本研究は，ATP 及びブ抑制が観察されたが，ω-AgTX では変わらなかった。まラジキニン（BK）の二つの末梢性疼痛モデルを用いて，た，α,βmeATP による疼痛反応は NMDA 受容体拮抗薬

VDCC の各サブタイプの脊髄における痛覚伝達への関与（D-AP5）によって，BK による疼痛反応は NK1 受容体拮を検討した。

抗薬（L-703,606）によってそれぞれ有意に抑制された。

α,βmeATP（100 nM）及び BK（500 pM）を，それぞれマ以上のことから，末梢に投与された ATP はグルタミン

225

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

酸含有知覚神経の，BK はペプチド含有知覚神経の興奮

P/Q 型の VDCC によって，後者は N 型と L 型の VDCCを引き起こし，脊髄における前者の痛覚伝達は N 型とによって制御されることが示唆された。

（8）ストレプトゾトシン誘発性糖尿病マウスにおける神経因性疼痛への P2X 受容体の関与
森山
高口朋子 1，上野雅子 1，古賀（1 福岡大伸哉 2 ，山田浩平 1，高野薬学部

博美 2，本多行夫 1，桂木
2

薬理学教室

福岡大

猛 2，神谷
医学部

健治 1,
大雄 1

薬理学教室）【目的】糖尿病の病態において生じる神経障害の一つに痛プランターテスト，機械性刺激応答の指標として von

覚過敏といった感覚異常が起こり，臨床上問題となってFrey テストを用いた。更に，脊髄後根神経節（L4− L6）

る。近年，I 型糖尿病の動物モデルが確立され，その糖における P2X 受容体 mRNA 発現量の変化をリアルタイ

尿病性神経因性疼痛の発症メカニズムとして，代謝性因ム RT-PCR 法を用いて検討した。

子の異常による神経変性や，神経再生機能低下，神経伝【結果】STZ 誘発性糖尿病マウスにおいて，熱性刺激に達物質の変化などが考えられているがその詳細なメカニ

対する逃避反応潜時は非糖尿病群と比較し有意な変化はズムについてはいまだ不明な点が多い。そこで今回，我々認められなかったが，機械性刺激に対する反応は，糖尿は，ストレプトゾトシン（STZ）誘発性糖尿病モデルを病群において触覚閾値の低下，すなわち，アロディニア

用い，神経因性疼痛発症における P2X 受容体の役割につの発現が認められた。また，脊髄後根神経節（L4～L6）

いて検討を行なった。

の P2X 受容体の mRNA を定量した結果，P2X2 および【方法】実験動物として，ddY 系雄性マウス（体重 25− 30g）

P2X3 受容体の mRNA 発現量の有意な増加が認められた。

を使用した。STZ（200mg/Kg）をマウスの尾静脈内へ投したがって，糖尿病発症時における神経因性疼痛発現に与し，2 週間後，血糖値が 400mg/dL 以上のものを糖尿病

は，P2X2 および P2X3 受容体が関与している可能性が示と判定した。疼痛の評価は，熱性刺激応答の指標として唆された。

（9）P2Y 受容体活性化によるミクログリアからの IL-6 産生機構
重本（最上）由香里，小泉修一，津田誠，井上和秀 （国立衛研・薬理）

ミクログリアは脳の病態時や損傷時に活性化し神経組

して知られる Suramin によって有意に抑制された。さら織の再生修復など，さまざまな役割を果たしている｡このにその産生メカニズムについて検討した結果，ATP は細活性を制御する主要な因子が ATP である。ミクログリア

胞外からの持続的な Ca2+流入を引き起こし，p38 およびにはイオンチャネル型の P2X7 と，G-蛋白共役型の P2Y

Ca2+依存性 PKC を活性化し，その結果 IL-6 が産生されが存在している。近年 P2X7 を介したケミカルメディエー

ることが明らかとなった。ATP による IL-6 産生は，P2X7

ターや炎症性サイトカインの産生が多数報告され，中枢のアンタゴニスト（oATP および Brilliant Blue G）では抑における P2X7 の役割が注目されている｡一方，P2Y につ制されず，三量体 G-蛋白阻害剤（N-Ethylmaleimide）おいてはほとんど報告されていない。

よび PLC 阻害剤（U73122）によって強く抑制され，P2X7

本研究では，ミクログリア株細胞 MG-5 を用いて，ATP

よりもむしろ Gq/11 共役型の P2Y を介していると考えら

刺激により炎症性サイトカインの一つである IL-6 が誘導れた｡本研究において，初めてミクログリアにおける P2Y

されるか検討した。ATP は，濃度依存的に IL-6mRNA 及を介したサイトカイン産生機構が明らかになった｡

び蛋白を増加し，これらの反応は P2 アンタゴニストと226

研究会報告（10）ラット DRG 神経細胞の P2Y 受容体
小泉修一，津田誠，重本（最上）由香里，井上和秀 （国立衛研・薬理）

ATP による一次求心性神経の痛覚情報の伝達には，応答であると考えられる。RT-PCR により，P2Y1，P2Y2，

P2X 受容体が重要な役割を果たしている。従って，後根in situ hybridization では DRG
P2Y4 及び P2Y6 の mRNA が，

神経節（DRG）における各種 P2X 受容体の機能解析が現神経細胞の P2Y2 mRNA の存在が確認された。UTP 応答

在も精力的に行われているが，P2Y 受容体に関する情報細胞の多くは，anti-peripherin 陽性，小型（20～30µm），は少ない。そこで DRG 神経細胞の P2Y 受容体の薬理学・さらに capsaicin 感受性であった。これまで DRG の P2Y

生理学的性質を明らかにする目的から，ATP により惹起受容体としては，P2Y1 受容体を介した，Aβ繊維および C

されるラット DRG 初代培養神経細胞（培養 2-3 日）の細

繊維の，それぞれ触刺激伝達 （Nakamura & Strittmatter,2+

2+

胞内 Ca 濃度変化（[Ca ]i）を詳細に観察した。ATP は
2+

60%以上の DRG 神経細胞で，細胞外 Ca 非依存的な
2+[Ca ]i 上昇を引き起こし，これは phospholipase C 阻害剤
2+

PNAS, 93:10465-10470,1996）および侵害受容器 VR1 応答の増強（Tominaga et al., PNAS, 98:6951-6956,2001）が報告されている。本実験結果は P2Y2 受容体も，DRG の痛

U73122 及び小胞体 Ca ATPase 阻害剤 cyclopiazonic acid

覚伝達に関与していること，また P2Y 受容体サブクラスにより抑制された。各種 ATP アナログでは，UTP が最もに固有の知覚情報の制御様式が存在する可能性を示唆す

2+2+

多くの細胞で Ca 応答を惹起した。UTP による Ca 応答

るものである。

は suramin 感受性であることから，P2Y2 受容体を介する（11）ラット摘出心房標本のアデニンヌクレオチドによる収縮抑制応答における
ecto-alkaline phosphatase の役割
松岡 功 1, 佐藤

薫 2, 木村 純子 1

（福島医大・医・薬理 1，麻酔科 2）

摘出心房筋標本においてアデニンヌクレオチド

Ade を添加すると，ほぼ同じ効力で用量依存的な陰性変（AdNu）が陰性変力作用を示すことはよく知られている。

力作用が認められ，EC50 は約 20µM であった。この AdNu

この反応は AdNu が細胞外で急速にアデノシン（Ade）

および Ade の作用は P1 受容体阻害薬の XAC により完全に代謝され，P1 受容体を介して発現すると考えられていに阻害されたが，CD73 の阻害薬であるαβMeADP では抑る。従来，AdNu からの Ade 産生には ecto-5'-nucleotidase

制されなかった。一方，CD73 では分解されず，eALP の（CD73）が重要な役割を果たすと考えられてきた。最近，作用で Ade に変換される 2'-AMP は，AMP や Ade と同様

我々は ecto-alkaline phosphatase（eALP）も，CD73 と同様に XAC で阻害される陰性変力作用を示した。また，にアデノシン産生に関与することを見い出した。そこで，2'-AMP の作用は，eALP の阻害薬である levamizole とラット摘出心房筋標本におけるア AdNu の陰性変力作用

β-glycerophosphate の 添 加 に よ り 消 失 し た 。 さ ら に ，に eALP が関与するかを検討した。ラット心臓より心房RT-PCR による解析では，ラット心房筋において CD73を摘出し，95％O2/5％CO2 を通気した 37℃の Krebs-Ringerと同等な eALP の発現が認められた。以上の結果から，緩衝液中に懸垂した。薬物は Krebs-Ringer 緩衝液中に添摘出心房筋標本における AdNu から Ade への変換には，

加し，FD ピックアップを介して等尺性の自発収縮を記録

CD73 のみならず eALP も重要な役割を果たすことが示した。自発収縮を示す心房標本に ATP,ADP,AMP および

唆された。

227

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（12）海馬アストロサイト由来 ATP の神経伝達制御
小泉修一，井上和秀 （国立衛研・薬理）従来グリア細胞は，神経細胞骨格の物理的な支持あるの放出と拡散に起因していると考えられた。この ATP 放

いは栄養因子供給など，主に神経細胞の生存・維持のた

出と拡散は，好感度 VIM カメラとルシフェリン－ルシフ

めの“裏方”的役割を演じていると考えられていたが，ェラーゼ反応の応用により，画像としても確認された。

実際には積極的に“神経伝達の制御”を行っていること

海馬神経細胞では，glutamate の神経伝達による自発的が知られるようになってきた。特にアストロサイトは，

Ca2+ oscillation が認められるが，ATP は glutamate 放出を

glutamate 放出により“神経伝達”をダイナミックに調節抑制することによりこの Ca2+ oscillation を消失させた。

し得るが（Araque et al., J. Neurosci., 18, 6822-6829, 1998;

神経・グリア共培養細胞系で，アストロサイトの機械刺Parpura and Haydon, PNAS, 97, 8629-8634, 2000），glutamate

激を行うと，アストロサイト間の Ca2+-wave と共に神経では説明の付かない現象は多い。アストロサイト－神経細胞で観察されていた Ca2+ oscillation の抑制が認められ細胞間情報伝達に ATP が関与していること及びその作た。この Ca2+ ocillation 抑制作用は，apyrase/adenosine

用機序を明らかにする目的から，海馬初代培養細胞のdeaminase により消失した。以上，アストロサイト由来の

2+

Ca 及び ATP イメージングによる検討を行った。海馬ア

ATP が，海馬の神経伝達をダイナミックに制御している

ストロサイトでは，機械刺激により近傍のアストロサイ

ことが明らかとなり，中枢神経－グリア細胞間の液性細2+ト間へ伝播する Ca -wave が観察されるが，これは胞間情報伝達物質としての ATP の重要性が示唆された。

apyrase や P2 受容体拮抗薬で抑制されることから，ATP（13）ATP 受容体を介した海馬シナプス伝達抑制作用
戸崎秀俊，菅野武史，相原英夫，長井薫，西崎知之（兵庫医科大学生理学第二講座）

モルモット海馬切片の歯状回から得られたから集合電して保護作用を示すと想定できる。このことを証明する

位（PS）に対して ATP は，濃度依存性（0.1 µM-1 mM）

ために，ATP 存在下，非存在下（コントロール）で灌流細かつ可逆的に PS を抑制した。100 µM 以上の ATP 投与で胞外液を 20 分間，無酸素・無グルコース液（臨床的には

PS は完全に消失した。ATP の海馬神経伝達抑制作用は完全虚血状態を意味している）に変換し，その後，正常GABAA 受容体阻害剤，ビククリンで抑制された。P2 受容外液に戻した時の PS の変化を経時的に記録した。20 分

体アゴニストは ATP と類似した海馬神経伝達抑制作用

間の無酸素・無グルコース処理により PS は完全に消失を示し，その強さはα,β-methyleneATP>2 methylthioATP

し，ATP 非投与群では処理後 1 時間で PS の回復は基準>>>UTP≒α,β-methyleneATP の順であった。α,β-methylene

値の 30％であったのに対し，ATP 投与群では 80％まで

ATP の海馬神経伝達抑制作用は P2 受容体アンタゴニス

回復した。ADP，AMP でも PS の回復が認められたが，トであるスラミン，PPADS で抑制された。ATP はモル

ATP よりその作用は弱く，また，adenosine はコントロー

モット海馬切片から GABA 放出を増加させたが，培養

ル の 回 復 と 差 が な か っ た 。 ATP と 同 様 の 効 果 がラット海馬神経細胞における GABAA 受容体反応には影

α,β-methyleneATP でも認められた。さらに，砂ネズミの響を与えなかった。以上の結果は，ATP がシナプス前終両側総頚動脈を 3 分間結紮処理 1 週間後の海馬 CA1 領域

末 P2X 受容体を介して GABA の放出を刺激し海馬神経伝

遅発性神経細胞死に対する ATP の効果を検討した。ATP達を抑制する，ことを示唆している。もし，ATP が海馬投与群（結紮 30 分前に側脳室に注入）は非投与群と比較

神経伝達を抑制するのであれば，ATP は脳虚血障害に対し，海馬 CA1 領域錐体細胞の脱落が少ない傾向にあった。

228

研究会報告以上の結果は，ATP がシナプス前終末 P2X 受容体を介し制し，脳虚血障害を軽減する，ことを示唆している。

た GABA 放出を増強することにより海馬神経伝達を抑（14）中枢内一次求心性情報処理とシナプス P2X 受容体
繁冨英治，加藤総夫 （東京慈恵会医科大学・薬理 2）
脳内の P2X1-7 受容体サブユニット群が担う生理的役割

EC50 は 410μM と急性単離細胞で報告されている値よは実はまだほとんど解明されていない。中枢ニューロン

りも１桁大きかった。100μM ATP はほとんど内向き電（細胞体を脳・脊髄内に持つニューロン）における現在ま流を起こさず，また，α,βmeATP は 1mM でも内向き電での報告は，（1）急性単離もしくは初代培養細胞が示す流を起こさなかった。一方，孤束核シナプス前 P2X 受容

P2X 受容体電流，（2）シナプス前細胞刺激による P2X 受

体からの直接的 Ca2+流入による微小興奮性シナプス後電容体遮断薬感受性シナプス後電流，および，（3）脳スラ

流頻度増加は約 50%のニューロンで観察された。100μM

イス，もしくは急性単離・初代培養ニューロンにおけるATP は約 2 倍（EC50 = 330μM），100μM α,βmeATP

シナプス前 P2X 受容体活性化による神経伝達物質放出，（EC50 = 80μM）は約 4 倍まで頻度を増加した。これらシに大別されるが，（1）～（3）の ATP 反応の薬理学的特性

ナプス前・後の反応はいずれも持続的投与によって脱感は，互いに，また，発現系の受容体群の特性と必ずしも作せず，
PPADS で遮断された。孤束核シナプス前後の P2X

一致しておらず，その矛盾は解決されていない。延髄孤受容体は，受容体サブユニット構成（プレ：P2X4/6？；

束核は，P2X 受容体のクローニング以前に急性単離細胞

ポスト：P2X2？）および受容体周囲 ATP 分解酵素系なの ATP 誘発内向き電流が報告された部位だが，我々の脳どの諸性質が異なっており，それぞれが異なる生理機能

スライスにおける記録の結果，孤束核ニューロンのうちに関与していると考えられる。

ATP 誘発内向き電流を示す細胞は10%以下であり，その2+（15）PC12 細胞における ATP による細胞内 Ca 増加反応の持続相について―― ミトコンドリアの関与 ――
伊藤茂男，丸山浩二，太田利男 （北大院・獣医・薬理）ラット褐色細胞腫由来 PC12 細胞において，ATP は主外液 Ca2+非存在下では ATP による[Ca2+]i 増加反応はほぼに P2x 受容体と共役した非選択的陽イオンチャネルを介完全に消失した。[Ca2+]i 持続相は電位依存性 Ca2+チャネ

し，細胞内 Ca2+濃度（[Ca2+]i）を増加させることが知ら

ル遮断薬，および P2x 受容体拮抗薬であるスラミンによれている。我々は最近，高濃度 ATP（300μM）の短時間り影響を受けなかった。3）ミトコンドリア脱共役薬であ2+刺激（30 秒間）により，一過性の[Ca ]i 増加に続き，ゆっる FCCP は，ATP による[Ca2+]i 増加反応のピークを増大

くりと[Ca2+]i が減少する持続相（10 分間）が生じることさせた。4）ATP は濃度依存性に[Na+]i を増加させ，このを観察した。今回，この持続相にミトコンドリアが関与反応も高濃度 ATP では持続的であった。外液 Na+除去，

していることを見いだしたので報告する。

ミトコンドリア Na+/Ca2+交換輸送体阻害薬であるクロナ（方法）[Ca2+]i は fura-2，または mag-fura2，[Na+]i はゼパム，CGP-37157 は，ATP による[Ca2+]i 増加のピーク

SBFI を用いて蛍光画像解析装置により測定した。

に影響を与えることなく，持続相を強く抑制した。5）2+（結果）1）ATP は濃度依存性に[Ca ]i を増加させた。

ATP 投与により[Ca2+]i 持続相が生じている時点で FCCP

高濃度 ATP により生じた[Ca2+]i 持続相は，一過性のを投与すると，[Ca2+]i は大きく上昇した。FCCP による[Ca2+]i 増加が約 0.5μM を越える細胞で認められた。2）[Ca2+]i 上昇の大きさは，FCCP 投与直前の[Ca2+]i の大き229

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

さに依存し，更にこの FCCP による[Ca2+]i 上昇は外液の[Ca2+]i 増加に続き，ゆっくりと[Ca2+]i が減少する持続Na+除去によりミトコンドリア Na+/Ca2+交換を抑制した

相は，刺激により流入した Ca2+がミトコンドリア内に蓄条件では，有意に増大した。

積し，この Ca2+が，[Na+]i に依存した Na+/Ca2+交換輸送

以上のことから，PC12 細胞において，細胞内[Ca2+]i
調節にはミトコンドリアが重要な役割を果たしているこ体を介し，細胞質内へ放出されることにより生じることが示唆された。

とが示された。すなわち，高濃度 ATP 刺激による一過性（16）副腎皮質細胞における ATP 受容体の役割の考察
太田善浩，青鹿謙司 （東京農工大・工・生命）

副腎皮質束状層におけるステロイドホルモン合成を促進させる生理的な刺激物質としては，ペプチドホルモン化により検出し，カルシウム濃度変化を示した細胞の割合で表示した。

ACTH が知られている。一方，同細胞には ATP 受容体がACTH10pM で刺激した際の反応率は，細胞を 1nM の存在し ATP 刺激によりステロイドホルモン合成が開始

ATP と 30 分間インキュベーションすることにより約されるものの，その生理的意味ははっきりとしない。本

60%にまで増加した（インキュベーションしていない細発表では，低濃度の ATP 刺激で僅かに合成されたステロ

胞では約 40%）。次に，コルチコステロン 100nM または

イドホルモンが，副腎皮質細胞の ACTH に対する感受性

硫酸プレグネノロン 100nM 添加 5 分後程度の細胞をを高めるという仮説とそれを指示するデータを紹介する。

ACTH10pM で刺激した際の反応率はそれぞれ 84.4％，

このデータに基づき，ATP の生理的役割とステロイドホ

61.4％に増加した。その他のステロイドホルモンで同様

ルモンが細胞の ACTH 感受性を高めるメカニズムについの実験を行ったところ，ACTH 刺激に対する反応率は殆て議論したい。

ど変化しなかった。以上の結果は，もし ATP がある程度

副腎皮質束状層細胞は，牛の副腎から採取した。副腎2+以上の濃度で血中に常に存在するならば，副腎皮質細胞

皮質細胞は Ca イオンをセカンドメッセンジャーとしては常にステロイドホルモンを合成しているので，ACTH

ステロイドホルモンを合成しているので，細胞の刺激に濃度が血中で高くなったとき，細胞は ACTH 対して敏感

対する感受性は，個々の細胞の細胞内カルシウム濃度変に反応できる状態になっていることを示唆する。

（17）アロディニアの発現と P2X 受容体
津田誠，最上由香里，小泉修一，井上和秀 （国立医薬品食品衛生研究所薬理部）

我々は，一次求心性神経の末梢投射先であるラット後刺激痛覚過敏は P2X3 アンチセンスのみで抑制された。こ肢足底部に ATP やそのアナログ（αβmeATP）を投与すの結果から，アロディニアの発現は，一次求心性神経末ることで，3 種類の疼痛行動（自発痛様行動，熱刺激痛

梢端の P2X2/3 受容体を，他の 2 つは P2X3 受容体を介し覚過敏，アロディニア）が出現することを報告している。

ていることが示された。アロディニアと他 2 つの疼痛行

しかし，これらの疼痛反応（特にアロディニア）に関与

動で大きく異なる点として発現持続時間が挙げられる。

する P2X 受容体サブタイプの同定には至っていない。そ

自発痛様行動や熱刺激痛覚過敏は，αβmeATP 投与後 15

こで，P2X 受容体に対する特異的アンチセンスオリゴを分以内に消失するのに対して，アロディニアは 2 時間以用いて解析したところ，アロディニアの発現は P2X2 およ

上も持続する。しかし，アロディニアの発現は，足底部び P2X3 アンチセンスで抑制され，自発痛様行動および熱へαβmeATP を投与して 15-20 分後以降に P2X 受容体を230

研究会報告遮断しても抑制されなかった。したがって，アロディニが重要であろうと思われる。現在，アロディニアの発現

アの長期的発現には，一次求心性神経末梢端の P2X2/3 受に対する各種受容体拮抗薬の脊髄くも膜下腔内処置の効

容体が活性化された際に発生する興奮性シグナルにより，果を検討しており，その結果も報告する。

P2X2/3 受容体より上位中枢で生じるある種の可塑的変化（18）坐骨神経結紮モデルにおける後根神経節における P2X 受容体 mRNA 変化
上野伸哉 1

山田博美 1

森山朋子 2

本多健治 2

高野行夫 2（1 福岡大学・医薬理学教室

神谷大雄 2
2

桂木猛 1

福岡大・薬

薬理）

【目的】P2X 受容体が後根神経節細胞に発現し痛み伝達にて疼痛評価を行った。同時に疼痛評価をした動物より後関与することが，しだいに明らかとなっている。しかし

根神経節（L4-L6）を取り出し，神経節に含まれる P2X

ながら，P2X 受容体の，神経因性疼痛などの病的な痛み

受容体 mRNA 発現量の変化をリアルタイム PCR 法を用での役割に関して詳細な機構は明らかでない。今回は

いて比較検討した。

我々は，神経因性疼痛モデルを作製し，P2X 受容体サブ【結果】熱性刺激に対する逃避反応潜時は結紮 3 日後よりタイプのｍRNA 変化の有無をリアルタイム PCR により短縮し，疼痛閾値低下がみられたが，30 日後より閾値低検討した。P2X 受容体が，神経因性疼痛により発現変化

下の回復傾向が見られた。一方，機械性刺激に対する反をきたすかどうかを探索し，変化する受容体と疼痛反応

応は，結紮後 3 日前後よりアロディニアの発現が認めらとの関連を検討した。

れ，30 日後も持続傾向にあった。後根神経節（L4− L6）【方法】実験動物として，ddY 系雄性マウス（体重 20− 30g）の P2X 受容体の mRNA の変化を定量した結果，P2X2 はを使用した。Bennet の方法に準じ坐骨神経を 2 箇所で結7 日前後から増加し 30 日以後も増加がみられたが，P2X3

紮し，神経因性疼痛モデルを作成した。作成したモデル

受容体のはむしろ 30 日以後に減少傾向が見られた。疼痛

動物は結紮手術後 60 日後まで，熱性および機械性刺激応

反応の経時変化に P2X 受容体の関与が示唆された。

答をそれぞれプランターテスト，von Frey テストを用い（19）知覚神経節における ATP 受容体発現
野口光一，戴毅，都築健三，福岡哲男（兵庫医科大学解剖学第二講座）

この 10 年来，CCI や Chung モデルなど，複数のニューニューロンの変化に加えて，傷害を受けずに残った

ロパシックペイン動物モデルが提唱され，その病因メカ

ニューロンの機能亢進という 2 つのメカニズムが混在し，ニズムが広く研究されているが，その基本的病態メカニ

より複雑な病態を形成している。

ズムは部分的軸索損傷である。末梢神経の一部の線維は

我々は，部分的軸索損傷モデルにおける非損傷ニュー軸索切断を受け，様々な因子によりその細胞体での自発ロンにおける多種の分子の動態を検索してきたが，今回，的興奮性が高まり，その影響が二次ニューロンへ及ぶ。

ATP のイオンチャンネル型受容体の一つである P2X3 レ

一方，傷害を受けていないニューロンは何らかの原因でセプターの発現を，多種のニューロパチックペインモデ

末梢のレセプターの感受性が亢進し，増強された侵害情ルにおいて調べた。その結果，坐骨神経の一部の枝を結報がこのニューロンを介して中枢へ運ばれる。ニューロ

紮する SNI モデルにおいては，損傷ニューロンにおけるパシックペインはこのように直接傷害を受けた一次知覚

P2X3 mRNA の低下，非損傷ニューロンにおける発現増231

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

加が確認された。ところが，損傷ニューロンと非損傷

れ，これは他の神経ペプチド，BDNF 等と同じ結果であっニューロンが全く混在しない Chung モデルにおいてはた。これらの結果は，ニューロパチックペインモデルに

P2X3 mRNA 及び蛋白の増加は全く観察されなかった。

おける各種分子の発現制御がモデルにおいて異なってい一方，カプサイシン受容体である VR-1 発現は，いずれることを示唆している。他の P2Y 受容体発現に関するのモデルの非損傷ニューロンにおいて発現亢進が観察さPreliminary な結果も報告する。

（20）皮膚痛覚受容器の熱反応に対する ATP の効果
矢島弘毅，佐藤純，水村和枝（名古屋大学

環境医学研究所

神経性調節分野）

ATP はラットに投与すると自発痛関連行動，アロディ

れぞれ 40%（n = 10），60%（n = 5），100%（n = 7）であっ

ニアと熱に対する痛覚過敏反応を引き起こすことが知らた。また，その放電数は濃度依存性に増大した。ADJ ラッれている。今回，健常と慢性炎症モデル動物の皮膚ポリトにおいて 10 mM，1 mM 投与によりそれぞれ 88%（n =モーダル受容器（CPR）活動に対する ATP の効果を調べ

8），100%（n = 5）のユニットが反応したが，どちらの反た。慢性炎症モデルとして Lewis 系雄性ラットの尾部皮応の放電数も健常ラットに比べ大きかった。健常ラット

内にフロイント完全アジュバント（0.6 mg）を投与したの ATP 投与後の熱反応は 10 mM では 66% に抑制された関節炎モデルラット（ADJ ラット）を用いた。深麻酔下のに対し，100 mM，1 mM ではそれぞれ130%，246% にで ADJ ラットと健常ラットの皮膚− 伏在神経標本を採増強された。ADJ ラットの熱反応においても 10 mM で取し，95% O2 - 5% CO2 で飽和した Krebs 溶液中に真皮をは 81% への低下が，1 mM 投与により 161% への増加

上にした状態で固定した。伏在神経の微小線維束からがみられた。以上の結果から ATP の CPR の熱反応に対CPR の単一神経放電を導出し，受容野に熱刺激を行った。

する作用は濃度によって異なり，低濃度では皮膚痛覚受

3-4 回の熱刺激の後，ATP 溶液を 5 分間受容野へ局所灌容器の興奮性を抑制し，また細胞障害により組織に生じ流しその効果をみた。健常ラットにおいて 10 mM，100

うる高濃度ではその興奮性を高める作用があることが明mM，1 mM 投与により放電数の上昇をみたユニットはそらかとなった。

（21）代謝型 ATP 受容体によるカプサイシン受容体の機能制御
富永真琴 （三重大学医学部生理学第一講座）

カプサイシン受容体 VR1 は 6 回膜貫通型の Ca 透過性の HEK293 細胞への強制発現系では，100µM の ATP はの高い非選択性陽イオンチャネルであり，二次痛を伝え

カプサイシン活性化電流及びプロトン活性化電流を増大るとされる無髄の C 線維に特異的に発現する。VR1 は生させ，用量依存曲線を最大値を変化させることなく低刺体で痛みを惹起するカプサイシン・プロトン・熱（43 度

激側へシフトさせた。また，ATP 存在下では VR1 の熱に以上）という複数の痛み刺激によって活性化されるが，よる活性化温度閾値は 42 度から 35 度に低下し，体温でこの多刺激痛み受容体として機能は VR1 欠損マウスにも VR1 が活性化して痛みを惹起する可能性が示された。

おいても確認された。感覚神経終末においては種々の炎

ATP 関連物質，PMA 等を用いた解析により細胞外 ATP症関連メデイエイターが痛み刺激受容を調節しているとは代謝型 P2Y1 受容体に作用していることが明らかとな考えられているが，その炎症関連メデイエイターの 1 つり，PKC 活性化を介して VR1 を制御することが判明しの細胞外 ATP の VR1 活性に対する効果を検討した。VR1た。この ATP の効果はラットの後根神経節細胞でも観察

232

研究会報告され，P2Y1 受容体遺伝子の発現が HEK293 細胞，後根神も，発痛物質として知られるブラジキニンの存在下で同経節細胞で確認された。これは，細胞外 ATP による疼痛

様の VR1 活性の増大が確認され，この PKC を介した VR1

発生の新しいメカニズムであり，P2X3 受容体の欠損マウ

活性の制御は Gq/11 と共役する受容体に共通の経路であスで ATP による疼痛行動の減弱が必ずしも十分には観ることが示された。現在，VR1 欠損マウスを用いてこの察されなかったことを説明するかもしれない。同じく

経路の検証を行っている。

Gq/11 と共役する BK2 受容体を VR1 と共発現した細胞で（22）ATP および capsaicin 受容体発現感覚線維の投射ニューロンへの収束吉村恵，中塚映政，古江秀昌，Gu Jianguo（九州大学大学院医学研究院統合生理学，フロリダ大学脳研）

末梢神経終末における capsaicin VR1 受容体や ATP

ニューロンから記録を行うと，記録した細胞すべてでP2X 受容体は，熱傷や炎症および組織損傷の感知に重要

ATP sensitive ニューロンからの直接入力を受け，また，な役割を果たしている。これらの受容体の機能的な解析

capsaicin sensitive ニューロンからは介在ニューロンを介は DRG を用いて詳細に調べられているが，脊髄内に於した間接的な入力を受けていた。第 V 層細胞の応答はけるその機能的な役割については未だ不明な点が多い。

ATP と capsaicin を同時に投与すると著明に増強され，頻そこで，脊髄スライスに後根を付した標本を用い，パッ回の発火が誘起された。これらのことから，末梢からのチクランプ法によって後角第 II 層と V 層細胞から記録を

感覚情報は ATP sensitive 線維と capsaicin sensitive 線維の行い，capsaicin sensitive と ATP sensitive 線維の脊髄内終異なるグループによって脊髄に運ばれる。しかし，それ末部位とそれらの線維がどのような情報処理をされていらの情報は最終的には第 V 層細胞に収束し，視床を介しるかを調べた。Capsaicin sensitive 線維は第 II 層の膠様質て大脳皮質感覚野に運ばれるものと考えられる。この 2に終末しており，その情報は interneuron を介して第 V

つの異なる回路を経て伝えられる感覚情報がどのような層の細胞にも伝えられる。一方，ATP sensitive 線維は第機能を持つのか，また，脊髄内でどのような処理を受け

V 層細胞にその情報を伝えている。視床に色素を注入しるかは今後の重要な課題となると思われる。

逆行性に同定した，いわゆる spinothalamic projection（23）ATP 受容体を介する末梢性疼痛発現機構
植田弘師，川島敏子 （長崎大学薬学部分子薬理学研究室）

イオンチャネル型 ATP 受容体のうち P2X3 受容体は C析した。末梢性疼痛試験法はマウス後肢足蹠皮下に微量

線維知覚神経に局在し，炎症時の疼痛過敏作用に関るなの発痛物質を注入し，すみやかに生ずる後肢屈曲反応をど，疼痛伝達との関連で注目されている。この受容体の見る方法である。ATP 注入による 100fmol から 1nmol ま

生理的役割の解明は P2X3 受容体欠損マウスを用いた解での範囲の用量依存的な屈曲応答はカプサイシン感受性

析から，ホルマリン誘発性の侵害性応答発現や非侵害性であり，一方で脊髄クモ膜下腔内投与した NMDA 受容

熱刺激応答発生に関連することが明らかにされた。著者

体拮抗薬，MK801 により遮断されたが，NK1 受容体拮

らは，最近開発した末梢性疼痛試験法を用いて ATP によ

抗薬 CP99994 により影響を受けなかった。代表的な組織

る侵害性応答発生メカニズムと，最近注目されている神損傷や炎症に関連の深い発痛物質であるブラジキニン，

経因性疼痛における ATP 受容体メカニズムの役割を解

サブスタンスＰやヒスタミンによる応答はカプサイシン

233

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

感受性ではあるが，脊髄では CP99994 により遮断され，のように慢性疼痛の発生メカニズムにおける ATP 受容

MK801 によっては影響を受けなかった。プロスタグラン

体の明確な関与は明らかにされなかったが，侵害性疼痛

ジン PGI2 アゴニストではカプサイシン非感受性，MK801

神経のクラススイッチの分類に大きな指標となることがによる遮断，CP99994 による無影響という結果が得られ，明らかになった。講演では，慢性疼痛の発生メカニズム

それぞれを II 型，I 型，III 型と呼んだ。興味あることはにおける ATP 受容体の関与について残された可能性に坐骨神経の部分結紮によるそれぞれの侵害応答は I 型でついても議論する予定である。

は消失，II 型無影響，III 型では過敏応答となった。以上（24）脳内 ATP 受容体を介した侵害受容反応抑制作用
南雅文，福井真人，中川貴之，佐藤公道（京都大学薬学研究科生体機能解析学分野）

脳内の痛覚情報伝達・制御における ATP の役割を明ら制作用への下行性痛覚抑制系の関与は少ないものと考えかにする手始めとして，各種 ATP 受容体アゴニストをられる。Propranolol および naloxone10 mg /kg の皮下へのラット側脳室内に投与し，機械的および熱的侵害受容反前処置によりα,β-methylene-ATP（10 nmol）の侵害受容応に対する影響を検討した。さらに，その作用機序を明反応抑制作用は有意に抑制されたが，phentolamine およ

らかにするため，各種神経伝達物質受容体アンタゴニス

び methysergide によっては影響を受けなかった。さらに，

トを皮下あるいは側脳室内に前投与し，その影響を検討し

propranolol（100 nmol），butoxamine（100 nmol）およびた。α,β-methylene-ATP（10, 30 nmol），Bz-ATP（30 nmol）

ICI-118,551（100 nmol）の側脳室内への前処置により，を側脳室内に投与することにより，機械的侵害受容閾値

α,β-methylene-ATP による侵害受容反応抑制作用は有は有意に上昇した。また，その作用は投与後 5 分で最大意に抑制されたが，atenolol（100 nmol）では影響を受けとなり，20-30 分後には消失するという比較的早いものなかった。また，naloxone（30 nmol）の側脳室内への前であった。一方，β,γ-methylene-ATP および UTP では，処置によっても，その作用は有意に抑制されたが，機械的侵害受容閾値の有意な変化は見られなかった。こ

naltrindol（30 nmol）および nor-BNI（30 nmol）によってれらの結果より，本作用は主に脳内の P2X 受容体を介すは影響を受けなかった。これらの結果より，α,β

るものであると考えられる。また，α,β-methylene-ATP-methylene-ATP による侵害受容反応抑制作用には脳内の（10 nmol）の側脳室内投与により，hot plate test では有意β2 アドレナリン受容体およびμオピオイド受容体が関な熱的侵害受容反応抑制が観察されたが，tail flick test で与していることが示唆される。

は変化は観察されなかったことより，本侵害受容反応抑234

研究会報告8.「グリア細胞と脳機能発現」
2001 年 10 月 12 日
代表・世話人：井上
所内対応教官：池中芳郎（北海道大学大学院医学研究科）

一裕（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）L-Serine 合成酵素 3PGDH のアストロサイト特異的発現を制御する機構清水基宏（理化学研究所

古屋
吉田

茂樹，篠田

脳科学研究センター，静岡県立大学・薬学研究科）

陽子，平林一之（理化学研究所

義雄（理化学研究所

脳科学研究センター）

脳科学研究センター，東京農工大・連合農学研究科）
三苫純也（The Burnham Institute）（２）3PGDH のヒト脳における発現分布と遺伝子発現制御
古屋

茂樹，篠田

清水
吉田

陽子，平林

基宏（理化学研究所

義雄（理化学研究所・脳科学総合研究センター）

一之（理化学研究所

脳科学研究センター，静岡県立大学・薬学研究科）
脳科学研究センター，東京農工大・連合農学研究科）
三苫純也（The Burnham Institute）

中山

淳（信州大学・大学院医学研究科・臓器移植細胞工学医科学）（３）末梢神経系における L セリン合成酵素 3PGDH の細胞発現と神経損傷による変化
山下

登，山崎
古屋

美和子，渡辺雅彦（北海道大学大学院

医学研究科

生体構造解析学分野）茂樹（理化学研究所脳化学研究センター 神経回路メカニズム研究グループ）（４）発達脳における中性アミノ酸トランスポーターASCT1 の発現
境

和久，渡辺

（５）発達脳における放射状グリアの移動
山田

雅彦（北海道大学大学院

医学研究科

生体構造解析学分野）-第 2 報-恵子，渡辺雅彦（北海道大学大学院

井上

医学研究科

生体構造解析学）芳郎（北海道大学大学院医学研究科分子解剖学分野）（６）終末シュワン細胞の特異な形態と ATP に対する反応
岩永

ひろみ（北海道大学大学院
葉原

医学研究科

芳昭（北海道大学大学院

生体機能構造学講座）

獣医学研究科生理学）（７）小脳ベルクマングリアの突起発達におけるカルシウム透過性 AMPA 受容体の役割
後藤

香織（群馬大学

医学部

第二生理学教室）（８）ラット大脳皮質由来タイプ 1 アストロサイトのカルシウムオッシレーションに対する成長因子と炎症性サイトカインの競合的効果
樋口

千登世，工藤佳久，森田光洋（東京薬科大学

生命科学部

生体高次機能学）（９）ラット大脳皮質由来タイプ 1 アストロサイトの細胞内情報伝達系に対する成長因子とサイトカインの競合的効果
小柄

渚，樋口

千登世，工藤佳久，森田光洋（東京薬科大学

生命科学部

生体高次機能学）（10）中枢神経系 Axo-glial paranodal junction 形成における CD9 の新たな役割
石橋
山崎

美和子，渡辺

智子，池中

雅彦，丁

一裕（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

雷，井上芳郎（北海道大学大学院
目加田
馬場

医学研究科）

英輔（大阪大学

広子（東京薬科大学

微研）
薬学部）

（11）オリゴデンドロサイトの分化過程での CREB の発現
志賀

葉月，久保

稔，山根

ゆか子，伊藤悦朗（北海道大学大学院

理学研究科

生物科学専攻）

235

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

桜井

洋子，阿相

皓晃（東京都老人総合研究所神経生物学部門）（12）オリゴデンドロサイトの分化タイミングを決定する外界因子: 甲状腺ホルモンと PDGF
徳元

康人（国立国際医療センター研究所

感染・熱帯病研究部）（13）Wnt シグナリングによるオリゴデンドロサイト分化抑制
清水

健史，和田

圭樹，鹿川

哲史，池中

一裕（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）

高田

慎治，室山

優子（京都大学

理学部

分子発生生物学研空センター）【参加者名】
浅井清文（名市大・医）
，岩永

医）
，内山

正彦（東薬大・薬）
，小柄

名科学）
，後藤

香織（群馬大・医），境

大大院・医），志賀渚（東薬大・生
和久（北海道葉月（北海道大大院・理），篠田子（理科研・脳科学），清水丁ひろみ（北海道大大院・陽

基宏（理科研・脳科学），

雷（北海道大大院・医），徳元

センター研究所），樋口
古屋

千登世（東薬大・生命科学），

茂樹（理科研・脳科学）
，森田

命科学）
，山口

光洋（東薬大・生

宣秀（東薬大・薬），山田

道大大院・医），吉田恵子（北海一之（理科研・脳科学），渡辺雅彦（北海道大大院・医）康人（国立国際医療【概要】
生理学研究所研究会「グリア細胞と脳機能発現」は，脳の発生から分化に至るまで，グリア細胞が脳機能にお去る平成 13 年 10 月 12 日（金）午後 1 時より岡崎国立共いて果たす役割について，最新の研究内容が報告され，同研究機構生理学研究所 5 階講義室において開催された。

熱気にあふれた議論が行われた。参加者数は，研究所内

発表演題数は，13 題であった。1 題 15 分間の口頭発表の外より多数あり，所外からの 17 名も含めて，合計約 40

後，5 分間の質疑応答が行われた。活発な討議が行われ，名であった。

予定終了時刻を大幅に超過する午後 7 時すぎに閉会した。

（1）L-Serine 合成酵素 3PGDH のアストロサイト特異的発現を制御する機構清水基宏（理化学研究所・脳科学総合研究センター・神経回路メカニズム）

Astrocyte は神経細胞の生存発達・機能維持だけでなく，現分布は抗体による免疫組織化学の結果とよく一致し修復や再生にも関与している事が明らかになってきてた。そこで 3-PGDH 遺伝子の中枢神経系での発現制御機いる。当研究室ではアストロサイト条件培養液中から，構を解析するために，マウスの 3PGDH 遺伝子を単離し，神経栄養活性を有する物質として L-Serine を同定していそのプロモーター活性を検討した。その結果，マウス遺る。L-Serine は未熟な Purkinje 細胞や海馬の錐体細胞の伝子の翻訳開始点から上流 1.8 kb の 5’-flanking sequence

生存だけでなく形態的/機能的発達も強力に促進した。本で培養 Astrocyte において強いプロモーター活性が検出

研究では，Astrocyte による L-Serine を介した神経栄養作された。しかし翻訳開始点から-1792～-1689 間の約 100bp

用を分子レベルで理解することを目的に，L-Serine 合成の配列を欠失させるとその活性は大幅に低下した。このに関わる 3 種の合成酵素（3PGDH・PSAT・PSP）の発現

配列には複数の転写因子が結合し得る Element を含んで解析を行った。その結果，PSAT および PSP mRNA は神いた。以上の結果から，L-Serine 合成に関わる酵素系の経細胞，アストロサイトともに発現していたが，第一段中で 3-PGDH が Astrocyte 特異的に発現しており，それは階 の 酵 素 で あ る 3-PGDH（ 3-Phosphoglycerate dehydro-

遺伝子の転写レベルの活性化によって制御されている

genase） mRNA は Astrocyte で高発現している一方で神可能性が強く示唆された。

経細胞での発現は著しく抑制されていた。3-PGDH の発236

研究会報告（2）3PGDH のヒト脳における発現分布と遺伝子発現制御
古屋茂樹（理化学研究所・脳科学総合研究センター・神経回路メカニズム）

動物細胞における L-serine（L-Ser）の de novo 合成は，RT-PCR により胎児および成人ヒト脳において 3PGDH

解糖系の中間体である 3-phosphoglycerate を前駆体としmRNA の発現を確認した。免疫組織化学的に発現細胞をて 3 段階の酵素反応によって進行する「リン酸化」経路

検討すると，脈絡叢の脳室上衣細胞に強い 3PGDH 免疫が主要な役割を果たしていると考えられている。

反応性が検出されたが，成人脳アストロサイトの反応性

この生合成経路の第一段階の反応を触媒する酵素は弱かった。しかし成人脳の脳室上衣細胞腫近傍に出現

3-Phosphoglycerate dehydrogenase（3PGDH）のヒト遺伝性

した反応性アストロサイトでは極めて強い 3PGDH の反欠損症における重度の脳神経発達遅滞症状は，脳の発達応性が観察された。ヒト 3PGDH 遺伝子の 5’-上流配列をと機能維持においてこの合成経路が極めて重要であるこ

単離し，ヒトアストロサイトーマ U251 細胞を用いてプとを強く示している。我々はこれまでにアストロサイト

ロモーター活性を検討したところ，翻訳開始点から約条件培養液中の神経栄養活性物資としてアミノ酸 L-Ser

3.0 kb の断片にヒト GFAP 遺伝子推定プロモーター領域を同定し，さらに分子生物学的手法を用いた解析からに匹敵する程度のプロモーター活性が検出された。これ

3PGDH 遺伝子の転写がアストロサイト特異的に活性化

らの結果から，ヒトにおいても 3PGDH はアストロサイ

されていることを主にマウス，ラットなどの系で示してトで発現し，発達に伴い正常時には低レベルで維持され，きた。本研究ではヒト組織における 3PGDH の発現制御

損傷時に急激に誘導されるような発現制御を受けている機構を理解することを目的に，その発現分布を検討した。

ものと考えられた。

（3）末梢神経系における L セリン合成酵素 3PGDH の細胞発現と神経損傷による変化
山下登（北海道大学大学院医学研究科生体構造解析学分野）

脳において，セリン合成酵素 3-phosphoglycerate dehydro-

維を送りだす後根神経節と腰仙髄前角のニューロンには，

genase（3PGDH）は放射状グリア／星状膠細胞の細胞系譜

3PGDH の発現は認められなかった。坐骨神経に損傷を与と嗅神経被覆グリアに豊富に発現するが，ニューロンはえたところ，シュワン細胞における 3PGDH の発現が増

この酵素の発現を欠如する。今回，末梢神経系における強した。これらの事実は，末梢神経系においても非ニュー3PGDH の細胞発現を坐骨神経を用いて解析した。その結ロン系の支持細胞がセリン合成能を有し，その供給を介

果，坐骨神経内のシュワン細胞とその近傍の線維芽細胞

してニューロンの生存や機能 ，そして再生などに関与しに 3PGDH 陽性の免疫反応が観察された。しかし，神経線ている可能性を示唆する。

（4）発達脳における中性アミノ酸トランスポーターASCT1 の発現境和久（北海道大学大学院医学研究科生体構造解析学分野）

非必須アミノ酸の 1 つである L-セリンは，培養ニューている。今回，L-セリンの輸送機構を明らかにするため

ロンに対して神経栄養効果の働きがある。生体内での L-に，L-セリン輸送能を持つ中性アミノ酸トランスポー

セ リ ン 合 成 酵 素 3-phosphoglycerate dehydrogenase

ターASCT1 についてマウス脳での発現細胞を解析した。

（3PGDH）の発現解析からこの酵素がニューロンではな

その結果，免疫反応で胎生期においては放射状グリアおくグリア細胞に発現していることが最近明らかになっ

よび血管に強く発現しており，さらに，神経細胞にも存237

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

在していた。発生が進むにつれて血管や神経細胞の発現

グリアにアミノ酸輸送能が高く存在すると示唆される。

は減少し，星状膠細胞や嗅神経被覆グリアに強く分布しこのことから，胎生期には細胞自身で合成するセリンのていることがわかった。

ほかに血液中からも ASCT1 を介して輸送され，成熟期

この事実から，胎生期には血管内皮における高いアミノ酸輸送能があり，成熟すると星状膠細胞や嗅神経被覆ではグリア細胞由来のアミノ酸が ASCT1 を介して神経細胞へ供給されている可能性が考えられる。

（5）発達脳における放射状グリアの移動 -第 2 報山田恵子（北海道大学大学院

医学研究科

生体構造解析学分野）

放射状グリアは，形態学的には脳室層の細胞体から発現する分子の局在変化を検討した。いずれの方法に

軟膜方向に放射状突起を伸展する特徴を有する細胞群

おいても，マーカー陽性細胞体が「外套層に出現しはじであり，ニューロンの移動をガイドした後，形態変化

める時期-多数散在する時期」は，大脳皮質・海馬ではして星状膠細胞に分化すると考えられている。我々は，

E17-P1，中脳被蓋では E15-E18，小脳・嗅球では E14-17，"マウス脳の各領域において，放射状グリアは胎生 15 日

その他の領域では E13-15 であった。また領域内におい（E15）前後に脳室層から移動して外套層に出現するのでては，背腹方向や内外方向の gradient がみとめられた。

はないか"という仮説を想定した。この仮説を検証する

この事実は，放射状グリアが，ニューロンの産生や移第一段階として，発達脳を用いて，in situ hybridization

動の領域差および gradient に合致する時間特性をもって法および免疫組織化学法により放射状グリアに豊富に外套層に移動する可能性を示唆する。

（6）終末シュワン細胞の特異な形態と ATP に対する反応
岩永ひろみ（北海道大学大学院

医学研究科 生体機能構造学）

知覚小体に随伴する終末シュワン細胞は，鞘状の突の変化を指標として調べた。終末シュワン細胞は，ATP起で軸索終末を包むほか，多数の過剰突起を周囲にの10 µM - 1 mM の灌流刺激に対して用量依存的に細胞内ばして終末と周囲組織を一定の様式で結合させ，機械Ca2+の上昇を示し，反応は，P2 レセプター阻害剤スラ

刺激が軸索の刺激受容部位に伝播するのを助ける。知ミンによってほぼ遮断された。また，軸索を包むシュ

覚終末の発達と維持に，神経伝達物質を介したニューワン鞘の反応が，そこから細長い頚をもって突出する

ロン-グリア相互作用が関与する可能性を検討するため，

シュワン細胞の細胞体よりも，わずかながら常に先行毛の動きを検知する，ラット頬鬚の槍型神経終末を酵し，前者が ATP の刺激受容部位であることが示唆され素消化によって分離し，知覚線維から放出されるといた。

2+

われる ATP に対するシュワン細胞の反応を細胞内 Ca（7）小脳ベルクマングリアの突起発達におけるカルシウム透過性 AMPA 受容体の役割
後藤

小脳プルキンエ細胞を取り囲むベルクマングリアは，
GluR1，GluR4 サブユニットからなる Ca2+透過性 AMPA

238

香織（群馬大学

医学部

第二生理）

受容体を発現している。この Ca2+透過性受容体の機能的意義に関しては，プルキンエ細胞の興奮性シナプス

研究会報告で放出されるグルタミン酸により活性化され，グリアに組換えアデノウイルスベクターを用いて，編集型+

細胞内への Ca2 流入を促進することにより，グリア突

GluR2（GluR2R）を強制発現させて AMPA 受容体の Ca2+起の先端の構造を維持し，プルキンエ細胞のシナプス透過性を抑制するか，非編集型 GluR2（GluR2Q）を強制

伝達を正常に保つことが示唆されている。ベルクマン

発現させて Ca2+透過性 AMPA 受容体を過剰発現させた。

グリアにおける Ca2+透過性 AMPA 受容体の発達期におこれらの処置は，ベルクマングリア突起の形態発達にける役割を見出すために，生後 8 日目のラット小脳皮質

相反する影響を与えた。

（8）ラット大脳皮質由来タイプ１アストロサイトのカルシウムオッシレーションに対する成長因子と炎症性サイトカインの競合的効果
樋口

千登世（東京薬科大学

生命科学部

生体高次機能学）

ラット大脳皮質由来培養 Type I アストロサイトはグて競合的に阻害されることを見出したので報告する。

ルタミン酸，ATP 等の神経伝達物質に対してカルシウ

このことはアストロサイトのカルシウム応答がもつ生ム応答を示すことが知られている。無血清培地条件下理的役割を推測する上で意義深い。すなわち，炎症とにおいて EGF，bFGF，TGFα等の成長因子がこのカルシ

恢復，ストレスと記憶形成など競合的な過程においてウム応答を一過性から振動性（カルシウムオッシレーシ

対照的な振る舞いを見せるこれら液性因子がアストロョン）に変換することを我々はこれまでに報告してきた。

サイトのカルシウム応答に対して正反対の作用を持つ

今回，この成長因子処理によるカルシウム応答性の変ということは，このカルシウム応答が上記の生理現象化が IL1β，TNFα等の炎症性サイトカインと LPS によっの細胞レベルでの実体であることを示唆している。

（9）ラット大脳皮質由来タイプ 1 アストロサイトの細胞内情報伝達系に対する成長因子とサイトカインの競合的効果小柄

渚（東京薬科大学

生命科学部

生体高次機能）われわれはアストロサイトのカルシウム応答に対しタージーンベクターを作成し，培養 Type I アストロサイて EGF，bFGF，TGFα等の成長因子と IL1β，TNFα等のトにおける活性を検討した。その結果，成長因子処理

炎症性サイトカイン及び LPS が競合的に作用することによって見られるレポータージーンの活性化は炎症性を見出した。本研究ではアストロサイト内においてこ

サイトカインの前処理によって抑えられた。このこと

れら液性因子がどのような情報伝達経路を利用して競から，これらカルシウム動態に対して対照的な振る舞合的作用を示すかを明らかにすることを試みた。具体いを示す液性因子は ERK1/2 を介した経路においても同的には ERK1/2 型 MAP キナーゼの活性化等によって発現様の競合性を示すことがわかり，アストロサイトのカが誘導される zif268（egr1）遺伝子のプロモーター領域

ルシウムオッシレーションがこれらの経路を介して形をルシフェラーゼ遺伝子の上流に組み換えたレポー

成されることが示唆された。

239

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（10）中枢神経系 Axo-glial paranodal junction 形成における CD9 の新たな役割
石橋智子（岡崎国立共同研究機構

生理学研究所

神経情報部門）有髄神経軸索では活動電位はランヴィエ絞輪から絞

今 回 ， 我 々 は ミ エ リ ン 最 外 層 に 存 在 す る CD9 が輪へと跳躍伝導により伝わる。最近，活動電位発生に関paranode に も 存 在 し ， CD9 を 欠 損 し た マ ウ ス で は++わる電位依存性 Na および K チャネルが，ミエリン形成

paranode 形成の異常を呈すること，さらに軸索上の膜蛋に伴いそれぞれランヴィエ絞輪および juxtaparanode に特白質の局在も変化していることを見出した。4 回膜貫通

徴的に局在し，このチャネル局在化には軸索とミエリン蛋白である CD9 は生体内で広範囲に分布しており，様々が接する paranodal junction 形成が重要であることが明らな分子と複合体を形成し細胞間シグナル伝達においてかとなった。paranodal junction に局在する軸索およびミ重要であることが知られている。以上のことより

エリン側の分子は明らかにされつつあるが，junction 形

paranodal junction 形成に関与している分子複合体の中に成機序やその生理的役割については未だ不明な点が多おいても CD9 が重要な役割を果たしていると考えられい。

た。

（11）オリゴデンドロサイトの分化過程での CREB の発現
志賀葉月（北海道大学大学院

理学研究科

生物科学専攻）

本研究では，分化段階におけるオリゴデンドロサイト

数の変化を調べた。A2B5, O4, O1 陽性細胞では， H-89の CREB の発現とそのリン酸化状態を免疫細胞化学法に投与で有意に減少したが，MBP 陽性細胞では H-89 の影よって比較した。A2B5 陽性細胞では，CREB もリン酸化

響を全く受けなかった。これらの結果から，オリゴデン

CREB（p-CREB）もほとんど発現していなかった。O4, O1,

ドロサイトにおける CREB のリン酸化は，A2B5, O4, O1

MBP 陽性細胞では，半数以上の細胞で CREB および陽性細胞では PKA に依存しているが，MBP 陽性細胞でp-CREB が発現していた。次に，protein kinase A（PKA）

は PKA に依存していないことが示された。

の阻害剤（H-89）の投与による，p-CREB 陽性細胞の細胞（12）オリゴデンドロサイトの分化タイミングを決定する外界因子: 甲状腺ホルモンと PDGF
徳元

康人（国立国際医療センター研究所

感染・熱帯病研究部）

ラット視神経のオリゴデンドロサイト前駆細胞（OPC）

リー蛋白質を介するシグナル伝 達機構を通して，細胞の大多数がオリゴデンドロ サイトへの分化を開始する

周期からの逸脱と分化の開始を行っている。ラット視神のは生後 2 週目からである。この分化タイミングは，OPC経のオリゴデンドロサイトの分化タイミングは，甲状腺の初代培養でも再現できるので，細胞内在性の生物時計

ホルモン依存的な生物時計と OPC の主要増殖因子であの関与が考えられる。 OPC の生物時計が正確に働くた

る PDGF の奪い合いによる枯渇という異なる二つのメカ

めには甲状腺ホルモンが必要である。甲状腺ホルモン

ニズムの共同作用によって決定される。

は CDKI 遺伝子の転写を直接活性化し，かつ p53 ファミ240

研究会報告（13）Wnt シグナリングによるオリゴデンドロサイト分化抑制
清水健史（岡崎国立共同研究機構

生理学研究所

神経情報部門）我々は，脊髄の背側から産生される因子によってオリた。そこで OL-type2 astrocyte 前駆細胞株である均一なゴデンドロサイト（以下 OL）の分化が著しく抑制されCG4 細胞に Wnt3a 上清を添加したところ O4 陽性細胞のることを明らかにしてきた。我々は，脊髄背側における数が減少したことから，Wnt3a 上清による効果は他の細wnt1,3a の発生時期依存的な発現変化と背側因子の活性胞を介することなく OL 前駆細胞に直接作用して引き起変化が一致していることから，この OL 分化抑制因子のこされたと考えられる。また，Wnt シグナリングの下流候補として wnt ファミリーに着目した。

標的である活性化型β-catenin-LEF-1 を強制的に発現す

胎生 14 日マウスの脊髄初代分散培養細胞に，Wnt3a

るレトロウイルスを調整し CG4 細胞に感染させたとこを発現させた L cell の培養上清を添加したところ，未分

ろ，Wnt3a 上清添加時と同様に OL への分化誘導が有意化 OL である O4 陽性細胞の数が減少することが分かっに抑制された。

241

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

9.マルチニューロン活動と脳内情報処理（3）2001 年 10 月 25 日－10 月 26 日
代表：櫻井芳雄（京都大学大学院文学研究科心理学研究室）
世話人：小松英彦（国立共同研究機構生理学研究所）（１）マルチニューロン活動同時記録を用いた神経細胞集団による情報表現の解析
田村弘，金子秀和，藤田一郎（大阪大学 基礎工学研究科，産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門）（２）網膜神経節細胞間における相関発火と刺激依存性
石金浩史，雁木美衣，立花政夫（東京大学 人文社会系研究科）（３）皮質神経回路モデルのダイナミクスとマルチニューロンレコーディング解析
渡辺正峰（東京大学 工学系研究科）（４）運動学習課題遂行中の一次運動野の神経細胞活動
宮下英三（東京工業大学 総合理工学研究科）（５）経路選択課題遂行時のサル前頭前野細胞活動の同時多点記録と相互相関解析
坂本一寛，虫明 元（東北大学 電気通信研究所，東北大学 医学研究科）（６）サルによる時間情報の保持と前頭連合野のマルチニューロン活動
櫻井芳雄，高橋晋，井上雅仁（京都大学 文学研究科，慶応義塾大学 理工研究科，
京都大学 霊長類研究所）（７）ラットおよびサル海馬体におけるマルチニューロン活動
西条寿夫，田淵英一，堀悦郎，梅野克身，小野武年（富山医科薬科大学 医学部）
（８）ポピュレーション・ベクトル解析法を用いた前頭連合野ニューロン群の空間情報処理の可視化
竹田和良，船橋新太郎（京都大学 人間環境学研究科）（９）プリズム適応における大脳皮質ニューロンの機能的役割
蔵田 潔（弘前大学 医学部）
（10）マルチニューロン活動からみた大脳皮質基底核機能連関木村 實（京都府立医科大学 医学部）

【参加者名】
櫻井芳雄（京都大学 文学研究科），田村

学 基礎工学研究科），金子秀和（産業技術総合研究所

人間福祉医工学研究部門），石金
社会系研究科），立花科），渡辺浩史（東京大学 人文

政夫（東京大学 人文社会系研究

正峰（東京大学 工学系研究科），宮下（東京工業大学 総合理工学研究科），坂本
学 電気通信研究所）
，虫明
高橋

弘（大阪大

英三

一寛（東北大元（東北大学 医学研究科），

晋（慶應義塾大学大学院 理工学研究科），西条夫（富山医科薬科大学 医学部），竹田寿和良（京都大学 人木優（京都大学 文学部 人文学科）
，中野

真人（京都

大学 医学研究科），佐藤多加之（筑波大学 医学研究科），
伊藤田浩之（京都産業大学 工学部 情報通信工学科），平昭夫（京都産業大学 工学部 情報通信工学科），服部幹郎（京都産業大学 工学部 情報通信工学科），今村史（京都産業大学 工学部 情報通信工学科），谷
化学研究所 脳科学総合研究センター）
，一戸

敦

淳（理

紀孝（理

化学研究所 脳科学総合研究センター），山名美智子（理化学研究所 脳科学総合研究センター）
，内田

豪（理化

實

学研究所 脳科学総合研究センター）
，斉藤

朝輝（理化

（京都府立医科大学 医学部）
，渡辺由美子（京都大学 人学研究所 脳科学総合研究センター）
，平田

豊（中部大

間環境学研究科），居垣

学 工学部 電子工学科），深井

間環境学研究科）
，蔵田

究科）
，一原

242

潔（弘前大学 医学部）
，木村紗織（京都大学 人間環境学研

里江（京都大学 人間環境学研究科），佐々中村

朋樹（玉川大学 工学部），

清彦（東京工業大学 大学院 総合理工学研究科），

研究会報告稲瀬正彦（近畿大学 医学部第一生理），古賀

京大学大学院 総合文化研究科）
，荒木

毅（東

修（北陸先端科

学技術大学院大学 知識科学研究科）
，渡辺

秀典（東京

薬科大学 生体高次），小島大介（東京大学 統合生理）
，鈴木
研究所）
，納家

大学 工学系研究科），神田寛行（㈱ニデック 技術部 ニ

竹田デック視覚研究所），郷原

一壽（北海道大学大学院 工

（生理研）
，籾山

学研究科）
，高田
湯本

昌彦（東京都神経科学総合研究所），

直杉（東京都神経科学総合研究所），彦坂

京都神経科学総合研究所），高橋
学 医学部），辻本

和雄（東和巳（福島県立医科大悟史（北海道大学 文学研究科），雨森賢一（奈良先端科学技術大学 情報科学研究科），村山

正宜（東京薬科大学 生体高次），真仁

久幸（理化学研究所）
，小池

尾崎

伊藤

勇治（生理研），吉田真己（生理研）
，伊原

理研）
，谷

裕介

英彦（生理研），

正（生理研），鯉田

利樹（生理研），松本俊彦

あゆみ（生理研），

知裕（生理研），田仲

秀三（基生研），小松南（生理研），小川

正俊（生理研），毅（生理研），籾山明子（生理研），関毅（生理研）
，大草

（生理研）
，坂田

慎也（産業技術総合

孝和（生正幸（生理研），横井功（生理研）田聡（東京【概要】
脳はその超複雑な神経回路の動作により情報を処理しでに実験を開始している者はまだ僅かであり，これからている。そのため，脳の情報処理メカニズムを解明する

マルチニューロン活動の記録と解析を目指す研究者達のには，個々のニューロン活動を調べるだけでは不十分で集まりという印象であったが，それから 4 年経過した今あり，多数ニューロンすなわちマルチニューロンの活動

回は，すでに実験を進行させデータを出している研究者を同時測定し，その機能的連関をも調べることで，神経も多く，実データに関する議論が特に活発となり，この回路全体の動態を明らかにしていかねばならない。本研

分野の具体的な進展が明らかとなった。また，講演者や究会の目的は，実際に情報処理を行っている動物からマ

参加者の平均年齢もかなり若返っており，大学院生など

ルチニューロン活動を同時記録し，そのデータを解析し若い研究者がこの分野に次々参入し活躍しつつあることている国内の研究者が集まり，技術的な方法論や，背景が実感できた。しかし，記録方法はともかく，解析方法となる理論的モデルなどについて，広く情報を交換し議に関する問題は相変わらずいくつか残っており，それら論を重ねることである。1997 年に第 1 回を開いたが，大を克服できるか否かが，マルチニューロン活動の実験の変有意義かつ好評であったため，その後も 1 年おきに開真価を決めるであろうことが予想できた。また，この分催し，今回が 3 回目となった。

野における米国での研究は，最近加速度的に進んでおり，

2 日間にわたる研究会には，11 名の講演者以外に，外国内の研究との差はなかなか縮まらず，かえって開いて部と所内を合わせ約 80 名の，4 年前の第 1 回とほぼ同数いる可能性も否定できなかった。そのような現状から，の一般参加者があり，大変盛況であった。また，これもこのようなマルチニューロン活動に関する研究会は，今今までと同様であるが，質疑や議論がきわめて活発で後も何らかの形で継続する必要があるように思われた。

あったため，全体に時間不足であった。第 1 回では，す（1）マルチニューロン活動同時記録を用いた神経細胞集団による情報表現の解析
田村

弘，金子

秀和，藤田

一郎（大阪大学

大学院基礎工学研究科,

産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門）
複数の神経細胞がどのようにして情報を表現している

物体の視覚イメージが複数の神経細胞によりどのようにのかをあきらかにするためには，これら複数の神経細胞表現されているのかを探った。特に TE 野では，よく似から同時に活動を計測することが必須である。そこでマた視覚図形に反応する神経細胞が隣接して存在しコラム

ルチニューロン活動同時記録を，物体認識に不可欠な視構造を形成しているので，これら隣接した神経細胞の活覚経路の最終段階に近い下側頭葉皮質 TE 野に適用し，動をどのようにして読み出せば，信頼性の高い情報を得243

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

ることができるのかを検討した。いくつかのデコーデ

リングにより反応は安定になるものの，刺激セットに関ィング方法が考えられるが，まず最初に「隣接細胞活動

する情報量は減少することがあきらかになった。TE 野内の加算平均（プーリング）により，視覚情報のデコーデの隣接した複数神経細胞の活動のプーリングは，デコーィング精度が向上するか」を検討した。その結果，プー

ディング精度の向上に有効ではないと結論した。

（2）網膜神経節細胞間における相関発火と刺激依存性
石金

浩史，雁木

美衣，立花

政夫（東京大学

細胞集団による情報の統合や符号化を解明するために，

大学院人文社会系研究科心理学研究室）とがわかった。受容野の離れた 2 細胞を時間変調した全カエル剥離網膜標本に光パターン刺激を提示し，オフ持面照射光で刺激した時に比べて，細胞間に非変調の続型神経節細胞（ディミング検出器）群のスパイク発火

ギャップ領域を挿入した時には，相互相関関数から求めをマルチ電極で記録した。光強度を 0.25Hz の正弦波で変た同期的発火強度は減弱した。また，全面照射領域を二調したスポット光の面積を変化させてスパイク発火の自分して刺激提示の時間的位相をずらすと，ずれの増大に

己相関関数を調べたところ，周期的発火（約 30Hz）の強したがい同期的発火強度が減衰した。これらの実験から，

度は刺激面積の増大に従い増加し，発火頻度で定義されディミング検出器は空間的・時間的なまとまりをコード

る受容野よりも遙かに広い領域から影響を受けているこ

している可能性が示唆された。

（3）皮質神経回路モデルのダイナミクスとマルチニューロンレコーディング解析渡辺正峰（東京大学

工学系研究科）

脳のコーディングの仮説として，スパイクの頻度を情は複数のニューロンからのスパイクの同期が必要となる報のキャリアとする発火率コーディング仮説とスパイク

ことから，ネットワークダイナミクスに依存して動的なのタイミングそのものに情報があるとするテンポラル

ものとなることが知られている。本発表では，脳の結び

コーディング仮説が存在する。近年，特に脳の内的過程付け問題と文脈依存性に関する二つのモデルを介し，（期待，予測等）に，複数のアセンブリの重ね合わせが可

テンポラルコーディングの可能性とその役割について議能などの利点を持つテンポラルコーディングが使われて論する。さらには，近年の測定技術の進歩により可能といることを示唆する実験結果が報告されている。また，なった多ニューロン同時記録データの解析手法を提案しテンポラルコーディングにおけるニューロン間の相互作

たい。

用を考えると，短い膜時定数を仮定し，発火するために（4）運動学習課題遂行中の一次運動野の神経細胞活動
宮下英三（東京工業大学

総合理工学研究科）

本研究は，運動学習課題遂行中のサル運動野神経細胞

標に 1.0 秒以内に到達させる到達課題と，カーソルを提活動の時間的発火特性の変化を定量的に解析することを示する際に時計方向 ±45°の回転座標変換を施した環目的とする。二関節マニピュランダムのハンドルを操作境下で行う学習課題を一頭のサルに課し，これらの課題することにより，コンピュータ画面上にハンドルの位置

遂行中の手の位置と運動野神経細胞活動を記録した。神として提示されたカーソルを同一画面上に提示される視経細胞活動の平均発火頻度を，腕とマニピュランダムの244

研究会報告動力学パラメータで線形重回帰を行い，到達課題遂行時

65 の記録部位から課題に関連する 105 個のユニットを分と学習課題獲得期の回帰係数を比較した。肘関節あるい離した。このうち 67 個のユニットで到達課題遂行時と学は肩関節の受動的な動きに応答するユニットがあった

習課題獲得期の回帰係数に有意差（p=0.01）が見られた。

（5）経路選択課題遂行時のサル前頭前野細胞活動の同時多点記録と相互相関解析
坂本一寛（東北大学
虫明

元（東北大学

電気通信研究所）

大学院医学研究科生体システム生理分野）

経路選択課題遂行中のサル前頭前野細胞を 2 本から 4

相関解析を行うと，共通入力を示唆するタイプと方向性

本の電極を用いて，マルチチャンネル記録を行った。課のある相互関係を示すタイプが存在した。また平均発火

題は，サルに迷路内のスタート地点からのゴールまで頻度による解析と相互相関解析の比較では，互いに独立

カーソルを両手のマニピュレータをもちいて導く課題でした傾向が高かった。さらに，同時記録した細胞のペアあった。課題の各期間を 8 つに分けて，さらに，同一電に関して，各時期の相互相関解析を比較したので報告す

極で記録した細胞のペアと異なる電極で記録したペアをる。

相互相関解析と平均発火頻度による解析を行った。相互（6）サルによる時間情報の保持と前頭連合野のマルチニューロン活動
櫻井芳雄（京都大学大学院・文学研究科・心理学研究室）
高橋晋（慶応義塾大学大院・理工学研究科・計算機科学研究室）
井上雅仁（京都大学・霊長類研究所・行動神経研究部門）

時間情報のコーディングに関する研究として，アカゲ

慢性埋め込み用マイクロドライブに取り付け，前頭連合

サルが視覚刺激の提示時間と色それぞれを短期間保持す

野主溝付近のマルチニューロン活動を，サルが二つの課る際のマルチニューロン活動を記録した。提示時間の遅題を遂行している 2 時間にわたり連続的に記録した。現

延見本合わせ課題（DMS-D）では，3 秒間の遅延期間を在までにそのデータの一部を解析しているが，刺激の提挟んで 2 回表示される視覚刺激（見本刺激と比較刺激）

示時間を保持する DMS-D 課題を遂行している際，見本それぞれの提示時間（0.5 秒か 2 秒）の異同についてとして提示された刺激の長短をコードするニューロン

Go/No-Go で 答 え さ せ た 。 色 の 遅 延 見 本 合 わ せ 課 題（presented-length coding neuron）と，
常に長短どちらかの長（DMS-C）では，提示時間とは無関係に，見本刺激と比さ を コ ー ド し て い る ニ ュ ー ロ ン （ fixed-length coding

較刺激の色の異同について答えさせた。これら二つの課

neuron）が，ほぼ同じ割合で見つかった。それらニュー

題を同じサルに遂行させた。

ロンの間の機能的結合と，課題中の刺激提示や保持期間

タングステンワイヤー4 本から成るテトロード電極をに応じたその変化についても報告する。

6 本並べたテトロード・アレイ（計 24 本のワイヤー）を245

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（7）ラットおよびサル海馬体におけるマルチニューロン活動
西条

寿夫，田渕

英一，堀

悦郎，梅野

克身，小野

武年（富山医科薬科大学

医学部生理学）

実際に実験室内を移動する実空間移動課題および液晶が符号化されている可能性が示唆された。また，各課題

パネル上のポインターを移動させる仮想空間移動課題にごとに海馬体ニューロンの場所識別応答を多次元尺度分

対するサル海馬体ニューロンの応答性を解析した。4 種析（MDS）により解析した結果，MDS 上に再現された類の空間移動課題遂行中のサル海馬体から複数のニュー

各場所は，空間情報処理がより必要とされる実空間移動

ロン活動を同時記録し, 相互相関解析を行った。その結課題において実際の空間配置をよく反映していることが果, 163 個のニューロン ペアのうち 98 ペアで有意な相関判明した。以上の結果から，サル海馬体における空間情が認められ, 1）90％が正の相関を示し, 2）59％で相互相報の再現機構について考察する。最後に，現在進行中の関のピークが 10～20ms 程度シフトし, 3）31％で課題選

ラットの多脳領域からニューロン活動を同時記録する実

択的に有意な相関が認められた。以上より, 海馬体

験について紹介したい。

ニューロン間の動的結合により, 課題選択的な文脈情報（8）ポピュレーション・ベクトル解析法を用いた前頭連合野ニューロン群の空間情報処理の可視化
竹田

和良，船橋

新太郎（京都大学

大学院人間・環境学研究科環境情報認知論講座，総合人間学部環境適
応論講座）

2 種類の遅延眼球運動課題（遅延後，先に呈示されたレーション・ベクトルを 250ms 間隔で算出した。ODR

刺激位置に眼球運動を行う ODR 課題と，刺激位置に対課題で求めたベクトルの方向はほぼ刺激呈示位置又はして 90 度時計回り方向に眼球運動を行う R-ODR 課題）

眼球運動の方向と一致しており，遅延期間中も維持してを用いてサルの前頭連合野よりニューロン活動を記録

いたが，R-ODR 課題では遅延期間中に刺激呈示位置方向

し ， Georgopoulos ら に よ っ て 提 唱 さ れ た ポ ピ ュ レ ー

から眼球運動方向へと徐々に変化した。この結果は，感ション・ベクトル解析法を記録したニューロン活動に適覚情報から運動情報への変換が前頭連合野のニュー用することで，視覚情報から運動情報への変換過程を可ロン集団によって実行されており，その変換過程はポ視化しようと試みた。両課題で記録した 216 個のニュー

ピュレーション・ベクトルにより可視化できることを示

ロン活動を用いて，刺激呈示から反応期までのポピュしている。

（9）プリズム適応における大脳皮質ニューロンの機能的役割
蔵田潔（弘前大学

医学部第二生理）目標点への到達運動のプリズム適応に大脳皮質運動ニューロンにはプリズム適応中に特異的な活動パ

前野腹側部が重要な役割を果たしていることがムシモターンを示すものはほとんどなかった。しかし，同時にル注入による可逆的障害実験から明らかにされている。

記録されたニューロン間の相互相関を解析すると，プリ

このことは運動前野腹側部内の神経ネットワークにおズム適応中に特異的にスパイク後促通を示すニュー

ける信号伝達の変化がプリズム適応に寄与しているこ

ロン対が運動前野腹側部にもっとも高頻度に存在した。

とを示唆すると考えられる。この仮説を検討するため，

これらは特に運動関連活動を示すニューロン間である

プリズム適応の前後を通じて単一ニューロン活動の多場合が多数であった。このことは運動前野腹側部に関す点同時記録を行った。運動前野腹側部・一次運動野・頭る上記の仮説を支持するものと考えられる。

頂連合野から運動課題遂行中に記録された個々の246

研究会報告（10）マルチニューロン活動からみた大脳皮質基底核機能連関木村實（京都府立医科大学

第二生理学）

大脳補足運動野，前補足運動野や大脳基底核には，複は，時間遅れの長い，持続時間の長い，一方向性の興奮

数の運動を組み立てて行う行動のために必要な，順序や接続を示す活動相関が得られた。これらの活動相関は，系列をコードするニューロンがあることが知られてい課題の初期に現れる感覚刺激や運動に関連するニューる。これらのニューロンは，行動のゴールに向かって順

ロンから，課題の後半に現れる事象に関連するニュー

番に組み立てるしくみに組み込まれることによって，順ロンに向かって起こることが多かった。このことは，課序運動の発現や行動プランのしくみに役立っていると題が首尾よく実行された後与えられる報酬に近い考えられる。われわれは，大脳皮質基底核ループがこのニューロンに向かって生じていることを示しており，目役割において重要であるという仮説を検証するために，的志向的な機能的神経接続の基盤をなすことが示唆さサルに複数のボタンを視覚手がかりに基づいて，また記れた。一方，線条体の介在ニューロンの中，課題の最初憶に基づいて押さえる課題を行わせ，線条体から複数のに現れる視覚手がかりに応答する一部のニューロンペ

ニューロンの活動を同時に記録し，スパイク放電の相互

アの間には，共通入力を示す，時間遅れ 10-30 ms の活動

相関を求めることによってニューロン同士の機能的な相関が見られた。

接続を調べた。その結果，線条体の投射ニューロン間に247

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）10.

シナプス伝達の細胞分子調節機構
2001 年 10 月 26 日－10 月 27 日
代表：高橋智幸（東京大学大学院医学研究科）
世話人：伊佐正（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）リン酸化を介した神経伝達物質放出のポジティブおよびネガティブ制御
高橋正身 1*，笠井陽子 1，板倉誠 1，大西浩史 2，青柳共太 3，山森早織 1，桑原玲子 1（1 三菱化学生命研，2 群馬大・生体調節研，3 東大院・総合文化）（２）シナプス小胞プールの endocytic 補充過程における Ca2+の役割
黒見坦（群馬大学・医）（３）開口放出を制御する神経終末蛋白質 SNAP－29
持田澄子（東京医大・第一生理）2+（４）シナプス前終末での Ca の遊離と処理と伝達物質開口放出」
久場健司，曽我聡子，Fang-Min Lu，成田和彦＊，鈴木慎一，秋田天平（名古屋大学医学部・第一生理，川崎医科大学・生理＊）（５）網膜双極細胞におけるシナプス小胞の配置に対するフォルボールエステルの効果
バーグランド

健 1，塚本吉彦 2，緑川光春 1，立花政夫 1（1 東京大・大学院人文社会系研究科・心理学，2 兵庫医大・生物学）（６）グリア型グルタミン酸トランスポーター完全欠損マウスにおける中枢神経系の形態異常
松上稔子，田中光一（東京医科歯科大）（７）Estimation of the number and density of non-NMDA receptors bound by a vesicle of glutamate at the climbing
fiber-Purkinje cell synapses in immature rats.
Akiko Momiyama（Division of Cerebral Structure, National Institute for Physiological Sciences, Myodaiji, Okazaki 444-8585 Japan）（８）単一シナプス小胞伝達物質によるグルタミン酸受容体の不飽和石川太郎 1，佐原資謹 1, 2，高橋智幸 1（1 東京大学大学院

医学系研究科

神経生理学 2 東京医科歯科大学大学院

顎顔面生理）（９）蛋白質セラピー法によるシナプス可塑性研究
松井秀樹，松下正之，李勝天，富澤一仁，森脇晃義（岡山大学大学院医歯学総合研究科・生体制御科学専攻・脳神経制御科学・細胞生理学）（10-1）小脳長期抑圧に対するカルシニューリンの影響
藤井洋彰，平野丈夫（京都大学大学院理学研究科生物物理学教室，CREST, JST）
（10-2）プルキンエ細胞における homer1a の発現変化と mGluR1 の Ca2+応答の増強
南2+（11）ウィルスベクターによる Ca

一成，平野丈夫（京都大学大学院理学研究科生物物理学教室，CREST, JST）
透過性 AMPA 受容体の海馬錐体細胞への強制発現が長期増強に与える影響掛川渉，山田伸明，都筑馨介，小澤瀞司（群馬大・医・第二生理）（12）海馬興奮性シナプスにおける PSD-Zip45(Homer1C)の動態
栗生俊彦 1,2，岡部繁男 1,3,4（1 産業技術総合研究所 脳神経情報研究部門，2 科学技術振興事業団 科学技術特別研究員，
3248

東京医科歯科大学大学院 細胞相関機構学，4CREST JST）

研究会報告（13-1）海馬長期増強現象に伴うグルタミン酸放出量の変化の検討 :グルタミン酸トランスポーター活性の光学的観測
河村吉信

真仁田聡

榎木亮介

井上雅司

（東京薬科大学

工藤佳久

宮川博義

生体高次機能学研究室）（13-2）海馬 CA1 錐体細胞樹状突起における活動電位伝播の光学的解析
春日晃，榎木亮介，井上雅司，工藤佳久，宮川博義（東京薬科大学・生命科学部・生体高次機能学）
2+（14）シナプス前終末の Ca チャネルの多様性
八尾寛（東北大学（院）生命科学研究科，CREST, JST）

（15）DARPP-32 リン酸化を介するドーパミン情報伝達：グルタミン酸による調節
西昭徳，東英穂（久留米大・医・第一生理）（16）接着分子ネクチンによる神経シナプス形成の制御機構
中西宏之，高井義美（阪大院・医・分子生理化学）（17）青斑核におけるギャップ結合を介した heterocellular coupling
石松

秀，赤須

崇（久留米大・医・第二生理）（18）中脳上丘におけるアセチルコリン作動性入力の作用機序
正 1，遠藤利朗 1，小幡邦彦 2，柳川右千夫 2伊佐（生理学研究所・統合生理研究施設 1，神経化学 2）【参加者名】青柳木

共太（東京大院），赤須崇（久留米大・医），荒力太（東北大院・生命科学）
，石川

医）
，石松

君秀（久留米大・医）
，板倉

生命研）
，伊東

大）
，鎌田

晃（東京薬科大・生命

渉（群馬大・医），加藤総夫（慈恵会医真希（東北大院・生命科学），川上

京大院・医），川口

典子（東真也（京都大院・理），河村（東京薬科大・生命科学）
，木村
久場

隆（東京医

繁男（東京医科歯科大・医歯学），

瀞司（群馬大・医）
，春日

科学）
，掛川

三穂（東京

舞子（東京医科歯科大・難），亮介（東京薬科大・生命科学），岡田

科歯科大・難），岡部小澤誠（三菱化学

淳（京都大院・理），伊東

医科歯科大・難），岩渕
榎木太郎（東京大院・吉信

昌弘（東京大院・医），健司（名古屋大院・医），久保田正和（名古屋大・医），栗生俊彦（東京医科歯科大院・歯）
，黒見

馬大・医）
，斎藤

直人（東京大院・医）
，鈴木

坦（群

徳納
西

博幸（名古屋大・医），中西宏之（大阪大院・医），昭徳（久留米大・医），西島泰洋（名古屋大・医），バークランド健（東京大院・人文），橋本
科大・生命科学），平野

延武（東京大院・人文），堀哲也（東京大院・医）松井秀樹（岡山大院・医歯学），

真仁田聡（東京薬科大・生命科学）
，南

理）
，宮川

（東北大院・生命科学）
，村山
科学）
，森脇

院・理）
，中野

真人（京大・医）
，井本

正身

理研）
，根本

勇（基生研），伊佐（東京大院・人文），田中

山下

哲宏（東京大院・医），都築

馨介（群馬大・医），

敬二（生理研），明子（生理研），重本

拓也（生理研），岸本拓也（生明（生理研），小松正（生理研），遠藤

哲司（生理研）
，坂谷

（生理研）
，勝田

俊

淳一（生理研），松下かおり（生理知己（生理研），萩原（東京大院・医），高安 幸弘（群馬大・医），立花 政夫
光一（東京医科歯科大・難）
，

雅昭（京大

有吾（生理研），馬杉美和子（生理研），籾山隆一（生理研），納富智幸（東京大院・医），高橋

貴之（東京大智（京大院・理），若勇彦（生理研），田中憲一

正宣（東京薬科大・生命

晃義（岡山大・医）
，山下

院・医）
，矢和多

深沢

一成（京大院・

博義（東京薬科大・生命科学）
，宮崎

雅林（名

古屋大・医），高橋洋

彰（京都大院・理），細井研），佐々木幸恵（生理研），籾山大介（東京大院・医），叢辻本

丈夫（京都大院・理）
，藤井

慎一（名

古屋大・医），鈴木容範（東京薬利朗（生理研），智也（生理研），李秀幸（生理研），渡邊鳳霞

雅之（生理研）249

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【概要】「シナプス伝達の細胞分子調節機構」に関する研究会は，スに留まらず，様々なプローベを用いて希望する遺伝子，

当初シナプス機構を主に電気生理学的手法を用いて解析

蛋白の希望する細胞における発現を調節させる技術の進する研究者を中心とするグループの会として始まったが，歩である。アミノ酸ドメインからなる導入ドメインを結研究手法の多様化に伴い，ここ数年は分子生物学や細胞合させることによる生体内蛋白導入法やウィルスベク

生物学的研究手法を主に用いている研究者を数多く招い

ターやトランスジェニックマウスを用いて様々な遺伝子，て行われている。今回も｢シナプス前機構｣｢シナプス後機蛋白を希望する細胞に（場合によっては細胞内の特定部

構｣｢システム生理学｣のテーマ順に計 18 の研究グループ

位に）発現する技術が大きく進歩し，それがシナプス伝から 20 演題の発表が行われた。今年は特に discussion の達，可塑性などの神経機構を解析する生理学的実験ツー

時間をゆっくり取るため，口演は 20 分，討論に 15 分のルとして普通に用いられるようになってきている。今後

時間配分にした。

もこのような刺激を相互に与え合い，この研究会がさら特に本年強く感じられたのは従来のノックアウトマウに発展していくことを期待している。

（1）リン酸化を介した神経伝達物質放出のポジティブおよびネガティブ制御
高橋正身 1*，笠井陽子 1，板倉誠 1，大西浩史 2，青柳共太 3，山森早織 1，桑原玲子 1（1 三菱化学生命研，2 群馬大・生体調節研，3 東大院・総合文化）

神経伝達物質放出は神経細胞が持つほぼ唯一の出力機

トランスポーターとの融合タンパク質を PC12 細胞に発構であり，短期的には様々なリン酸化反応によって調節

現させ，PMA 処理に伴う分泌小胞の局在変化を調べた。

されているが，その詳細な機構は未だ明らかとなっていその結果 PMA を処理すると細胞質全体に分布していたない。我々はリン酸化を介した神経伝達物質放出の制御

分泌小胞が細胞膜に移行し，その変化は BIS で抑制され機構を明らかとするため，ラット副腎髄質細胞腫由来のることが分かり，PKC は分泌小胞を細胞膜への移行させ株細胞である PC12 細胞や培養小脳顆粒細胞を用いて解ることによって神経伝達物質放出を促進していると考え析を進めてきた。その結果 PC12 細胞に活性フォルボーられた。

ルエステルである PMA を作用させると放出に必須なSNARE タンパク質である SNAP-25 の Ser

187

一方，PC12 細胞や小脳顆粒細胞に非受容体型チロシンがリン酸化キナーゼである Src キナーゼの阻害剤を作用させると，され，Ca 依存的なドーパミンやアセチルコリン放出が神経伝達物質放出が促進され，PC12 細胞に活性化型の促進されることが分かった。SNAP-25 のリン酸化は PKC

Src を発現させると放出は抑制された。PC12 細胞に Srcの阻害剤である Staurosporine や bisindolylmaleimide I

キナーゼの阻害剤を作用させると，パキシリンや PYK2

(BIS)で完全に抑制されたが，PMA による伝達物質放出など細胞骨格制御に関わるタンパク質のチロシンリン酸

は部分的にしか抑制されず，PMA による放出制御には化が抑制され，細胞形態に大きな変化が生じた。PC12

PKC を介した機構とリン酸化に依存しない機構の，2 つ細胞や小脳顆粒細胞に F-アクチンの重合阻害剤を作用さの異なる機構があると考えられた。PKC を介した制御機

せると神経伝達物質放出が促進された。以上の結果から

構を明らかにするため，蛍光タンパク質である EGFP と

Src キナーゼは細胞骨格系を介して神経伝達物質を抑制

小胞膜のモノアミントランスポーターやアセチルコリン

的に制御している可能性が考えられた。

2+

250

研究会報告2+（2）シナプス小胞プールの endocytic 補充過程における Ca の役割
黒見坦（群馬大学医学部行動生理）

シナプス信号伝達を維持するためには，シナプス小胞

高頻度刺激時に動員される小胞プールである。ECP の補が exocytosis によって伝達物質を放出した後，シナプス

充は刺激中におこる endocytosis による小胞によっておこ小胞の endocytosis による補充が行われなければならない。

なわれ，この過程は外液の Ca2+に存在している。一方，

このことは，温度感受性 Drosophila の変異株，shibire で，RP の補充は，刺激後におこる endocytosis による小胞に

endocytosis を起こらなくすると，短期間のうちに，シナ

よって行われ，この過程は，細胞内ストアーからの Ca2+

プス信号伝達が消失することからも明らかである。

放出による。シナプス小胞の endocytosis は exocytosis と我々は，蛍光色素，FM1-43 (Betz and Bewick, 1992)を用

共役しているが，カルシウム拮抗薬に対する感受性に相いた光学的方法と電気生理学的方法を利用して，違が見られたことから，異なった Ca2+チャネルが二つのDrosophila の神経末端の boutons（膨らみ）に二つのシナ過程に関与していることが示唆された。また，電気生理

プス小胞プール(Exo/endo cycling pool; ECP と reserve

学的結果とあわせると，シナプス小胞の endocytosis には，pool; RP),が存在することを見つけ出した。ECP は bouton

外液 Ca2+に依存した経路と依存しない経路の 2 つの経路の末梢部に存在し，伝達物質放出に直接関与している小が存在することが示唆された。

胞プールであり，RP は bouton のより中心部に存在し，（3）開口放出を制御する神経終末蛋白質 SNAP－29
持田 澄子（東京医科大学・生理学第一講座）
神経終末への活動電位の到達に伴って膜電位依存性カ2+

ルシウムチャネルから Ca

SNAP-25 のシナプス伝達抑制作用とは異なる。SNAP-29が流入するとシナプス小胞は，SNARE 複合体を解体する蛋白質のひとつと考えられ膜と神経終末膜の融合が起り，小胞内に蓄えられた化学ている α-SNAP が SNARE 複合体へ結合することを阻害伝達物質が速やかにシナプス間隙に放出される。神経終することが in vitro での実験から判明したが，合成

末内には，複合体を形成してシナプス小胞の動態を制御

SNAP-29 とα-SNAP を同時にシナプス前細胞への導入すする多くの蛋白質が見つかっているが，SNARE 蛋白質

ると，SNAP-29 のシナプス伝達阻害効果は弱まる。これ（syntaxin, SNAP-25 と synaptobrevin）の複合体形成はシナらの実験結果は，神経終末において SNAP-29 は SNARE

プス小胞膜と神経終末膜との融合，すなわちシナプス小複合体の解体に関与しており，神経伝達物質放出を抑制

胞開口放出に必須と考えられている。SNAP-25 と同じフする働きをしていることが示唆される 2) 。すなわち，

ァミリ－に属す SNAP-29 は，細胞内膜小胞を用いた物質

SNARE 複合体の解体を制御する SNARE 結合蛋白質に

1)

輸送に関わると報告されてきた 。しかし，syntaxin と結

よっても，シナプス伝達効率が調節されることが伺われ合する蛋白質として，神経終末にもその発現が免疫沈る。

降・免疫蛍光染色法によって確認された。SNAP-29 は，

1) Steegmaier, M., Yang, B., Yoo, J-S. Huang, B., Shen, M.,

シナプス小胞に多くその存在が認められる。SNAP-29 は，Yu, S., Luo, Y., and Scheller, R. H. (1998) Three Novel

syntaxin との結合を介して SNARE 蛋白質と結合するが，Proteins of the syntaxin/SNAP-25 family. (2)J. Biol.

SNAP-25 の SNARE 複合体への合体を阻害しない。 合成

Chem. 278, 34171-34179.

SNAP-29 のシナプス前細胞への導入によって，シナプス

2) Su, Q. et al. (2000) SNAP-29: a syntaxin-1A binding

活動に依存したシナプス伝達の減少が認められた。このprotein implicated in synaptic transmission. Soc. Neurosci.

SNAP-29 の効果は，シナプス活動に依存しない合成

26, 347.

251

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

2+（4）シナプス前終末での Ca の遊離と処理と伝達物質開口放出
久場健司，曽我聡子，Fang-Min Lu，成田和彦＊，鈴木慎一，秋田天平（名古屋大学医学部・第一生理，川崎医科大学・生理＊）Cyclic ADP ribose (cADPr)の阻害剤である 8-amino cADPr

シナプス前終末からのインパルスによる伝達物質の同2+2+

期的開口放出は，Ca チャンネルを通る Ca 流入によるの神経終末内負荷により抑制される。又，神経終末内に

2+

高濃度の Ca が開口放出関与蛋白群に連関した低親和性

負荷したカゴメ cADPr の活性化により短いテタヌスによ

2+の Ca 結合蛋白に作用し起こる。一方，インパルスの発り誘起した[Ca2+]i 上昇が大きくなる。従って，運動神経生なしで自発性に起こる非同期的開口放出は，静止時あ終末の CICR のプライミングは，反覆した Ca2+流入によるいは比較的低濃度の Ca2+上昇で高感受性の Ca2+結合蛋

りカルモジュリンキナーゼ II が活性化され，その結果，白が活性化され発生する。この非同期的開口放出に関与

ADP ribosyl cyclase が活性化され，cADPr が産生されるこ

2+

2+する Ca 上昇は，同期的開口放出に関与する Ca チャンとによることが示唆されるが，この二つの系が並列してネルとは異なる報告があり，非同期的開口放出部位は同起こる関与する可能性も残っている。

期的開口放出部位とは異なる可能性がある。最近，私たオータプス（神経軸索がそのニューロン細胞体や樹状2+

ちはカエルの運動神経終末で，Ca チャンネルと密接に突起に形成したシナプス）を形成した培養海馬ニュー連動したリアノジン受容体が活性化準備（プライミング）

ロンにパッチクランプし，持続的な脱分極電位をかけて2+され，その活性化による Ca 誘起性 Ca 遊離（CICR）に

Cs+ を注入した状態下では，閾値以下の細胞外 K+ 濃度

より，同期性および非同期性の伝達物質開口放出が共に（<10 mM）のジャンプによりオータプスの終末とその軸大きく促進されることを見出しており，この機構は他の索の Ca2+チャンネルのみが活性化され，同期的及び非同シナプスでも働いている可能性がある。この報告では，期的伝達物質の開口放出が起こる。Ca2+チャンネルの阻

運動神経終末での CICR のプライミング機構に関する新害剤の作用から，同期的開口放出には神経終末の N(P/Q)

しい知見を紹介し，海馬ニューロンのシナプス前終末でタイプの Ca2+ チャンネルが関与し，非同期的放出にはの同期的及び非同期的開口放出の特性について，Ca2+

N(P/Q)タイプのみならず L タイプの Ca2+チャンネルが関チャンネルタイプや CICR の関与及び伝達物質プールの与することが解り，リアノジンやカフェインやサプシ観点から述べる。

ガーギンの作用から細胞内 Ca2+遊離が両方の開口放出に

2+

運動神経終末の CICR のプライミングは，反覆テタヌ

寄与することが示唆された。また，K+濃度ジャンプの間スによる神経終末の細胞内 Ca2+（[Ca2+]i）の最初の急速隔を変えた実験からこれらの開口放出には異なるシナプな上昇に続く緩徐な上昇として見られる。この緩徐な上ス小胞のプールが関与することが示唆された。

昇相はカルモジュリンキナーゼ II の阻害剤で抑制され，（5）膜双極細胞におけるシナプス小胞の配置に対するフォルボール・エステルの効果
バーグランド

健 1，塚本吉彦 2，緑川光春 1，立花政夫 1（1 東京大・大学院人文社会系研究科・心理学，2 兵庫医大・生物学）
キンギョ網膜のON型双極細胞にはプロテイン・キナー

ス小胞が集積しいる。プール・サイズが増大した場合，

ゼ C（PKC）が存在する。電気生理学的手法を用いた実験

形態学的には，シナプス・リボンやその周辺でシナプスから，phorbol 12-myristate 13-acetate（PMA）を投与して小胞の配置に変化が起きている可能性がある。そこで，

PKC を活性化すると，放出可能なシナプス小胞のプー

キンギョの剥離網膜標本に PMA を作用させた後，網膜

ル・サイズが増大することを既に報告した。双極細胞のを化学固定して包埋して超薄連続切片標本を作製し，電前シナプス部位においては，シナプス・リボンにシナプ

子顕微鏡で双極細胞の軸索終末部を観察した。PMA の溶

252

研究会報告媒である DMSO のみを投与した条件や，PMA に加えて変化は起きていなかったが，細胞膜にドックされている

PKC の特異的阻害剤である bisindolylmaleimide I を投与

小胞の密度が増大していることがわかった。このようなした条件と比較した結果，PKC の活性化によってリボン

変化は，アクティブ・ゾーンから 500 nm ほど離れたとこの大きさやリボンに集積しているシナプス小胞の密度にろで顕著であった。

（6）グリア型グルタミン酸トランスポーター完全欠損マウスにおける中枢神経系の形態異常
松上稔子，田中光一（東京医科歯科大学）
グルタミン酸は哺乳動物の中枢神経において主要な興いうことが示唆された。グルタミン酸が中枢神経系の発奮性神経伝達物質であるが，一方で中枢神経系の発達に達に及ぼす影響を生体内で観察するために，我々は必要なシグナル分子としての役割も持っていると考えら

GLT1,GLAST をそれぞれ欠損させた各ノックアウトマ

れている。

ウスと GLT1，GLAST の両方を欠損させたダブルノック

グルタミン酸のシグナル分子としての役割はこれまで

アウトマウス（胎生致死）の作成，解析を行った。

に培養細胞実験系で，neurite の伸長や neuron の生存の制組織学的解析の結果，GLT1 ノックアウトマウス，

御，また発達中の脳の神経前駆細胞での DNA 合成阻害

GLAST ノックアウトマウスの脳では明らかな形態異常という報告がなされている。

は見られないのに比べ，ダブルノックアウトマウスでは生体内での細胞外グルタミン酸濃度はグルタミン酸ト

E17 以降に海馬の 3 層構造，嗅球の僧坊細胞層，小脳のランスポーターによって一定に保たれる。これまでにグ

プルキンエ細胞層での層構造不形成，小脳の小葉形成不リア特異的に発現する GLT1，GLAST とニューロン特異全といった著しい形態異常が観察された。

的に発現する EAAC1，EAAT4，EAAT5 と言う 5 つのグ

これらの結果は発達中の脳において細胞外グルタミン

ルタミン酸トランスポーターのサブタイプが同定されて酸濃度の調節にグリア型グルタミン酸トランスポーターいる。

が重要な役割を担っている事の遺伝学的な証拠の一つで各サブタイプ欠損マウスを用いた最近の解析によりグあり，さらにまた GLT1 と GLAST は片方だけの欠損にリア特異的に発現するグルタミン酸トランスポーターがおいては互いに代償的な機能をもちうる事を提示してい細胞外グルタミン酸濃度の維持に主要な役割を果たすとる。

（7）Estimation of the number and density of non-NMDA receptors bound by a vesicle of glutamate
at the climbing fiber-Purkinje cell synapses in immature rats.
Akiko Momiyama（Division of Cerebral Structure, National Institute for Physiological Sciences）
Synaptic and extrasynaptic non-NMDARs were examined= 1.8 ms, τslow = 8.7 ms. Peak-scaled non-stationary fluctua-

in rat cerebellar Purkinje cells at early developmental stage

tion analysis of spontaneous or miniature EPSCs gave a(postnatal day 2-4) when they receive synaptic inputs solely

weighted-mean synaptic channel conductance of ~5 pS.

from climbing fibers (CF). Evoked CF-EPSCs and whole-cell

Combining the rapid application of glutamate pulses (5 mM)

AMPA-currents displayed a rectification index of ~1.0,

to outside-out patches and non-stationary fluctuation analysis,

consistent with the presence of GluR2 subunits in both

we obtained similar estimate of single-channel conductancesynaptic and extrasynaptic non-NMDARs. The mean quantal

and Po, max (0.72) for extrasynaptic non-NMDARs.

size of CF inputs estimated from mepscs was ~330 pS, andresolved single-channel openings in the continued presence of

mepscs decay was fitted to a double exponential function: τfast

glutamate also yielded a similar mean single channel

Directly

253

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

conductance, with clear multiple-conductance levels. The

100 postsynaptic non-NMDARs are bound by a quantal

mean area of the postsynaptic density (PSD) of these synapses,

packet of transmitter at CF synapses on Purkinje cells, andmeasured by electron microscopy of reconstructed serial

that these receptors are packed at a density of ~1270 /µm2 insections, was 0.074 µm2. From these data we estimate about

the postsynaptic membrane.

（8）シナプス小胞に含まれるグルタミン酸はシナプス後膜のグルタミン酸受容体の不飽和石川太郎 1，佐原資謹 1, 2，高橋智幸 1（1 東京大学大学院

医学系研究科

神経生理学 2 東京医科歯科大学大学院

顎顔面生理）

シナプス後膜に存在する AMPA 受容体及び NMDA 受の振幅は通常の約 1.5 倍であった。シナプス前末端と容体が，単一シナプス小胞から放出されるグルタミン酸

MNTB 細胞から同時記録を行い，前末端内の L-グルタ

によって飽和される否かは明らかでない。この問題を

ミン酸の濃度を電極内潅流法によって 1 mM から 100

ラット脳幹スライスの巨大シナプス（the calyx of Held）

mM に増大させたところ，AMPA-EPSC と AMPA-mEPSC

において検討した。シナプス前末端のパッチ電極に 1の振幅がいずれも著明に増大した。また，0 mM Mg2+潅

mM の L-グルタミン酸を加えたときに MNTB 細胞から流液中で記録される NMDA-mEPSC と NMDA-EPSC の振ホールセル記録される AMPA-微小（m）EPSC の振幅は，幅も著明に増大した。以上の結果から，calyx of Held シ

シナプス前末端に記録電極がないときの振幅と同程度でナプスの単一シナプス小胞に含まれるグルタミン酸はシあった。これに対し，100 mM の L-グルタミン酸をシナ

ナプス後膜の AMPA 受容体及び NMDA 受容体のいずれ

プス前末端の電極に負荷して記録される AMPA-mEPSC

も飽和させないと結論される。

（9）蛋白質セラピー法によるシナプス可塑性研究
松井秀樹，松下正之，李勝天，富澤一仁，森脇晃義（岡山大学大学院医歯学総合研究科・生体制御科学専攻・脳神経制御科学・細胞生理学）
ゲノム情報を効率よく研究や治療に利用する方法とし内に選択的に導入した。

て In vivo Protein Transduction（生体内蛋白質導入法）がこの方法を利用して A キナーゼの生理的インヒビターある。この方法は 7—20 個のアミノ酸からなる導入ドメペプチドである PKI を海馬スライス上の CA1 錐体細胞のインを結合させることにより，目的の蛋白質やペプチド

核内に特異的に導入したところ，CREB のリン酸化は阻を細胞内に直接導入する方法である。私達はポリアルギ

害されたが，シナプス部に存在する AMPA 受容体 GluR1

ニンからなる高効率導入シグナルを新たに開発し，さらサブユニットのリン酸化は抑制されなかった。この時に細胞内局在化シグナルを付加することにより目的の物

CA1 領域の長期増強（LTP）には何らの影響がなかった質を細胞内小器官内に特異的に導入させる方法をつくり，が，超長期増強（L-LTP）のみが抑制された。この結果

これを「蛋白質セラピー法」として確立させようとしては導入したペプチドが生理活性を有すること，さらにいる。この方法を用いたシナプス可塑性研究の結果につ

L-LTP の成立には A キナーゼによる核内での CREB リン

いて報告する。

酸化が必須である事を直接証明する結果と考えられる。

11 個の連続したポリアルギニン鎖は結合させた GFP

さらに，ポリアルギニンと NR2B の PDZ 結合ドメインを最も効率よく培養細胞内に導入し，すでに報告されてを融合した人工合成ペプチドは，ポストシナプス部位にいる HIV の TAT ペプチドよりはるかに高能率であった。

特異的に移行する事が確認された。このペプチドを海馬

アルギニン鎖を短縮させると効率は低下した。ラット海初代培養細胞に導入すると NMDA 電流を抑制した。以馬スライスでは，全層にわたりほぼ均一に神経細胞内に上より我々の蛋白質セラピー法がシナプス研究において導入された。核内導入シグナル（NLS）を付加すると核も有用な手段であることが示された。

254

研究会報告（10-1）小脳長期抑圧に対するカルシニューリンの影響
藤井

洋彰，平野

丈夫（京都大学大学院理学研究科生物物理学教室，CREST, JST）

小脳プルキンエ細胞で起こるシナプス長期抑圧

カルシウム／カルモジュリン依存性キナーゼ（CaMK）（LTD）には，転写に依存して発現し，1 日以上持続するの阻害剤やｍRNA 合成阻害剤によって抑えられたが，こ後期相がある。小脳初代分散培養系では，高カリウム・れらの阻害剤は高カリウム・グルタミン酸溶液処理によグルタミン酸溶液処理により，微小興奮性シナプス後電る LTD 後期相の発現も抑えるものである。また高カリウ

流（ｍEPSC）の大きさの LTD が起こることが報告され

ム・グルタミン酸溶液処理による LTD 後期相とカルシている。本研究ではこの系を用いて，脱リン酸化酵素カ

ニューリン阻害によるｍEPSC の大きさの減弱は加算的

ルシニューリンの LTD 後期相への影響を検討した。培養には起こらなかった。これらの結果から，カルシニュー

へのカルシニューリン阻害剤の投与により，ｍEPSC の

リンは CaMK を介した転写に影響を与えることで LTD

大きさが持続的に小さくなる現象が観測された。このカ後期相誘導の調節に関わっていると考えられる。

ルシニューリン阻害によるｍEPSC の大きさの減弱は，

2+（10-2）プルキンエ細胞における homer1a の発現変化と mGluR1 の Ca 応答の増強
南

一成，平野

丈夫（京都大学大学院理学研究科生物物理学教室，CREST, JST）

代謝型グルタミン酸受容体 1(mGluR1)は，小脳長期抑ろ，mGluR1 の細胞膜表面から細胞内への移動が，プル圧や運動学習に関わることが知られている。また

キンエ細胞を脱分極させることによって，抑えられるこ

homer1a は mGluR1 に結合し，神経細胞において活動依とが判明した。またプルキンエ細胞において，mGluR1

存的にその発現量が増加する最初期遺伝子であることがの刺激による細胞内 Ca2+応答が，脱分極によって増強さ知られている。私たちは，培養プルキンエ細胞を高濃度れることもわかった。そして，この Ca2+ 応答の増強はカリウムイオンで脱分極させると，homer1a の mRNA 発

MAP キナーゼ活性に依存していた。これらの結果から，現量が MAP キナーゼ活性依存的に増加することを見い

神経細胞活動依存的な homer1a の mRNA 発現量増加にだした。また，プルキンエ細胞において mGluR1 の細胞

よって，プルキンエ細胞の mGluR1 活性に長期的な変化

外ドメインに対する抗体を用いて免疫染色を行ったとこが起こる可能性が考えられる。

2+（11）ウィルスベクターによる Ca

透過性 AMPA 受容体の海馬錐体細胞への強制発現が長期増強に与える影響掛川渉，山田伸明，都筑馨介，小澤瀞司（群馬大学医学部生理学第二講座，科学技術振興事業団 CREST）【目的】 ウィルスベクターを用いたニューロンおよび容体を介したシナプス後部への Ca2+ 流入が記憶・学習

グリアへの遺伝子導入による外来性タンパク質の強制発の分子的基礎過程とされている Schaffer 側枝－CA1 シ

現は，当該タンパク質分子のもつ機能的意義を解明する

ナプス (CA1 シナプス) および苔状線維－CA3 シナプ

上で有用な手段である。特に，シンドビスウィルスベクス (苔状線維シナプス) での長期増強 (LTP) に与える

ターはニューロンへの感染効率が高いことから，シナプ影響を検討した。

ス伝達機能の解析への利用が有望視されている。本研究【方法】 生後 9－10 日齢のラットより培養海馬スライ

では，シンドビスウィルスベクターを用いて海馬錐体細スを作製した。このスライスの CA1 野および CA3 野錐

2+

胞に Ca

透過性 AMPA 受容体を強制発現させ，新規受体細胞に未編集型 GluR2 サブユニット (GluR2Q) を255

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

シンドビスウィルスベクターにより導入し，Ca2+ 透過性受容体阻害下においても LTP が誘発された。この結果

AMPA 受容体を強制発現させ，whole-cell patch clamp 記

から Ca2+ 透過性 AMPA 受容体を介する Ca2+ 流入が，録によりシナプス応答を記録し，単一細胞レベルで LTP

NMDA 受容体非依存的に LTP を誘発させ得ることがを解析した。

明らかになった。これに対し，シナプス前性機序により【結果と考察】 ウィルス感染 36－48 時間後，海馬錐誘発されると考えられている苔状線維 LTP では，シナ体細胞に発現した GluR2Q は CA1 および苔状線維シ

プス後部に Ca2+ 透過性 AMPA 受容体を強制発現させナプス後膜に輸送され，各シナプスにおける興奮性シナ

た場合においても，LTP には顕著な変化が見られなかっ2+

透過性 AMPA 受容体の特た。これらの結果は，苔状線維のシナプス後部には，CA1

徴である内向き整流特性を示した。新規受容体の強制発

シナプスの場合とは異なり，Ca2+ 流入による LTP 誘発

現により機能変換された CA1 シナプスから LTP 記録のための機構が存在しないことを示唆する。

プス後電流 (EPSC) は Caを行うと，非感染標本とは異なり，D-AP5 による NMDA

（12）海馬興奮性シナプスにおける PSD-Zip45(Homer1C)の動態
栗生俊彦 1,2，岡部繁男 1,3,4（1 産業技術総合研究所 脳神経情報研究部門，2 科学技術振興事業団 科学技術特別研究員，
3

東京医科歯科大学大学院 細胞相関機構学，4CREST JST）

近年の研究により，シナプス機能の可塑的変化の基盤

流入の kinetics 依存的に，2 方向性に PSD-Zip45 の局在をにシナプス後部分子の局在変化が関与する可能性が示唆変化させた。これらの結果は，刺激に対する細胞内へのされている。グルタミン酸受容体分子自体の活動依存的Ca2+流入経路の違い及び細胞内 Ca2+濃度変化の kinetics

な分布変化については多くの知見が得られているが，シの違いが PSD-Zip45 分子の集積・分散という局在変化に

ナプス後肥厚部を構成する蛋白質群については，その挙おける 2 方向性をもたらしていることを示唆している。

動はほとんど調べられていない。今回，我々は，代謝型

生理的条件下では，入力線維の発火パターンに応じて，グルタミン酸受容体と結合するシナプス後肥厚部蛋白質

Ca2+の流入経路及び細胞内 Ca2+濃度変化の kinetics が制である GFP-PSD-Zip45 を用いて，培養海馬神経細胞にお御されていると考えられる。そこで，過去の実験から培ける PSD-Zip45 の動態とその神経活動依存的局在制御機

養海馬神経細胞でシナプス可塑性を引き起こす事が知ら構について解析した。NMDA 受容体結合蛋白質 PSD-95

れている刺激パターンを用いて入力線維を局所的に電気と比較して，PSD-Zip45 の局在変化はよりダイナミック

刺激し，post 側における細胞内 Ca2+濃度変化と PSD-Zip45

であり，蛍光消退法により，シナプス後部における分子の局在変化との相関について解析した。その結果，入力の交換反応の速度に 2 種類の PSD 蛋白質で，大きな差が線維の刺激に対する post 側での Ca2+濃度の時間的・空間あることが示された。次に細胞外液にグルタミン酸・高的変化に対応して，特異的な PSD-Zip45 の局在変化が観+濃度 K を投与することにより刺激した際の PSD-Zip45 の察された。以上の結果は，生理的な入力刺激に応じて起局在変化を調べたところ，PSD-Zip45 分子は NMDA 受容

こるシナプス後部での Ca2+動態が分子種特異的にその局体の活性化と膜電位感受性 Ca2+チャネルの活性化により在を制御することを示唆している。このような異なった分布変化を示した。NMDA 受容体の活性化によPSD-Zip45 の局在制御機構は，シナプス後肥厚部での2+

2+

scaffolding protein の構成を活動依存的・局所的に再構築

2+

するために重要な役割を果たしていると考えられる。

る細胞内 Ca 濃度の上昇はクラスターを分散させ，Ca
2+

チャネルの活性化による細胞内 Ca 濃度の上昇は，Ca

256

研究会報告（13-1）海馬長期増強現象に伴うグルタミン酸放出量の変化の検討:
グルタミン酸トランスポーター活性の光学的観測
河村吉信，真仁田聡，榎木亮介，井上雅司，工藤佳久，宮川博義（東京薬科大学

生体高次機能学研究室）

海馬 CA1 領域における LTP 発現機構に関して，シナ活動に伴って放出されるグルタミン酸の再取り込みに

プス前末端から放出されるグルタミン酸放出量の増加，伴う，グリア型グルタミン酸トランスポーターの電位変シナプス後膜のグルタミン酸受容体の感受性の増強（も化を検知することに成功している。本研究では，1) この

しくは受容体の増加），もしくは両方によるとする仮説

方法を用いて，シナプスにおけるグルタミン酸放出量のが提出され研究されてきた。最近，LTP 発現に伴ってシ変化を追跡することが可能か否かを検討し，2) CA3－

ナプス後膜の AMPA 型グルタミン酸受容体が出現する

CA1 シナプスにおいて，LTP 発現に伴うグルタミン酸放ことが発見され，シナプス後膜における LTP 発現機構の出量の変化を観察した。結果，グルタミン酸トランス

研究が主流を占めている。一方，シナプス前末端におけ

ポーター活性がグルタミン酸放出量の変化に伴って変る LTP 発現機構の研究はシナプス前末端におけるグル化することを確認したが，LTP 発現に伴う変化は見られ

タミン酸放出量を定量するよい方法がなく，決定的な結なかった。これらの結果は海馬 CA1 領域における LTP論に至っていない。我々は海馬スライス標本において，発現がシナプス後細胞側の機序によるものであること

膜電位感受性色素を用いた光学測定によって，シナプスを指示している。

（13-2）海馬 CA1 錐体細胞樹状突起における活動電位伝播の光学的解析
春日晃，榎木亮介，井上雅司，工藤佳久，宮川博義（東京薬科大学・生命科学部・生体高次機能学）
シナプス入力に応じて海馬錐体細胞が活動電位を発生

グナルをホールセル記録と比較することで，速いシグナ

する際に，起始部が細胞体近傍であるとする報告がある

ルが Na+依存性の活動電位由来である事を確かめた。速一方で，入力部位に発生するとする説もある。本研究でいシグナルはシナプス入力に応じて，始めに樹状突起のは膜電位感受性色素を用いた高速イメージングによって入力部位で観察され，細胞体では一定の遅延時間の後に

海馬錐体細胞における活動電位の起始部がどこであるか観察された。細胞体への TTX 局所潅流では細胞体付近のを調べた。ラット海馬スライスを膜電位感受性色素

速いシグナルは消失したが，入力部位の樹状突起におけ

JPW1114 で染色し，放線層刺激によって誘発される光シるシグナルは影響を受けなかった。これらの結果より，グナルをフォトダイオードアレイシステムにより検出し我々の測定条件では活動電位が樹状突起のシナプス入力

た。活動電位由来の速いシグナルと EPSP 由来の遅いシ部位で発生し，他の部位へと伝導すると結論した。

グナルを細胞体および樹状突起から検出した。光学的シ

2+（14）シナプス前終末の Ca チャネルの多様性
八尾寛（東北大学（院）生命科学研究科，CREST, JST）

シナプス前終末における伝達物質放出は，電位依存性チャネルに依存していることが報告されている(Castillo

2+

et al. 1994)。本研究は，これを発展させ，苔状線維終末

2+Ca チャネルにより制御されている。Ca チャネルには，
2+

分子的多様性があり，シナプス前終末には複数の Ca

チャネルサブタイプが共存している。海馬苔状線維終末
2+2+の伝達物質放出が P/Q-type Ca チャネルと N-type Caに発現している Ca2+チャネルサブタイプの分布と機能を定量的に解析した。
マウス海馬スライスを作成し，歯状回顆粒細胞層に257

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

Ca2+感受性色素を詰めたガラスピペットを挿入した。神チャネルサブタイプが共存している。また，いずれのト

経細胞に取り込まれた色素が苔状線維終末を特異的にキシンや薬物にも抑制されない R-type も共存している

2+

ラベルしたことを TSQ による Zn 分布の可視化と可能性がある。Ca2+チャネルの発現比率は，個々の計測

CalbindinD28K の 2 重染色により確認した。細胞外の Ca2+で大きなばらつきを示した。P14-21 の 22 例で，N-type

2+

2+を Sr に置き換えて，活動電位にともなう Sr 濃度上昇2+2+を測定した。Sr は Ca チャネルを通るが，タンパク質2+

は 7-39 %の範囲でばらついた。また，P/Q-type は 7-45 %の範囲でばらついた。両者の和も大きなばらつきを示し，との相互作用が弱いので，Ca による 2 次的な変化を最相補的でないことが示された。したがって，他のサブタ

小にすることができる。したがって，チャネルの分布のイプの発現比率も大きくばらついていることが期待さ

2+

研究に適している。Ca チャネルサブタイプと伝達物質れる。N-type Ca2+チャネルと伝達物質放出の連関の強さの連関の強さを表す指標としてコンプライアンスを提は，P/Q-type Ca2+チャネルと同様だった。
海馬苔状線維終末には多彩な Ca2+チャネルサブタイプ

案する。
ω-CgTx GVIA (10苔状線維シナプスの Sr2+濃度上昇は，が発現していると同時に個々のシナプス前終末においµM)により約 20％抑制された。残りの成分は，ω-AgTxて Ca2+チャネルサブタイプの発現比率に大きなばらつき

IVA (0.2 µM)により約 30％抑制された。両者に抵抗性のがある。これらのサブタイプがそれぞれ伝達物質放出と成分は，ニモジピン (10 µM)により部分的に抑制された。

連関していることから，Ca2+チャネルを介して伝達物質

また，ω-AgTx, ω-CgTx 両者に抵抗性の成分は，Bay K

放出が多様に調節されていることが示唆される。その生8644 により促進された。したがって，苔状線維シナプス

理的意義について論ずる。

2+には，N-type, P/Q-type, L-type の少なくとも 3 種類の Ca（15）DARPP-32 リン酸化を介するドーパミン情報伝達：グルタミン酸による調節
西昭徳，東英穂（久留米大学医学部生理学第一講座）

線条体にはドーパミンにより制御されるリン酸化蛋白

ミ ン 酸 受 容 体 （ NMDA/AMPA レ セ プ タ ー ） に よ る

DARPP-32 (dopamine- and cAMP-regulated phosphoprotein,

DARPP-32 リン酸化調節を検討した。NMDA/AMPA レセ

Mr 32 kDa) が選択的に発現している。DARPP-32 の Thr34

プター刺激により，DARPP-32 の Thr34 残基および Thr75

残基が cAMP-dependent protein kinase (PKA) によりリン残基のリン酸化レベルは低下した。Thr34 残基リン酸化

酸化されると protein phosphatase-1 (PP-1) 抑制蛋白としレベルは，カルシニューリンによる脱リン酸化過程の亢て作用し，PP-1 基質のリン酸化レベルを調節することで進により低下していた。Thr75 残基リン酸化レベルの低生理的作用を発揮する。最近，DARPP-32 の Thr75 残基

下は，Cdk5 活性の抑制によるものではなく，PP-2A 活性は神経型 Cyclin-dependent kinase (Cdk5) によりリン酸化化による脱リン酸化過程の亢進によるものであった。以され，リン酸化された DARPP-32 は PKA 抑制蛋白とし上の結果より，NMDA/AMPA レセプター作用は，PKAて作用することが明らかとなった。ドーパミンは，D1

サイト（Thr34 残基）ではドーパミン D1 作用に拮抗する

レセプターを介して PKA を活性化し Thr34 残基のリン酸が，Cdk5 サイト（Thr75 残基）では Thr75 脱リン酸化を化を促進すると同時に，PP-2A を活性化し Thr75 残基の介して PKA に対する抑制を解除しドーパミン D1 作用を脱リン酸化を促進する。その結果，Thr75 残基リン酸化増強することが明らかとなった。ドーパミン D1 レセプ

DARPP-32 による PKA 抑制が解除されるため，PKA 基

ター情報伝達系と NMDA/AMPA レセプター情報伝達系

質のリン酸化および PKA/phospho-Thr34 DARPP-32/PP-1

が，DARPP-32 のリン酸化調節を介して複雑な相互作用

シグナルはさらに増強される。この研究では，マウス線を示すことが示唆された。

条体スライスを用いて，イオンチャンネル共役型グルタ258

研究会報告（16）接着分子ネクチンによる神経シナプス形成の制御機構
中西宏之，高井義美（阪大院・医・分子生理化学）
細胞間接着機構であるネクチン-アファディン系はカ起とのシナプスには，神経伝達が行われている

ドヘリン-カテニン系と協調的に機能し，上皮細胞のasymmetric な結合部位と，AJ に類似し，puncta adherentia

adherens junctions（AJ）や tight junctions の形成を制御しjunctions（PA）と呼ばれている symmetric な結合部位がている。ネクチンは，免疫グロブリン様の接着分子であ存在している。ネクチン-1，-3 は asymmetric にそれぞれり，ネクチン-1,-2,-3 の 3 種のアイソホームが存在する。

PA の前，後シナプス膜に，カドヘリン-カテニン系は各ネクチンは，ホモフィリックなトランス 2 量体を形成

symmetric に局在し，両系が協調してシナプスの形成をするが，ネクチン-3 はネクチン-1 または-2 とヘテロフィ

制御している。本会では，神経シナプスの形成におけるリックなトランス 2 量体を形成し，このヘテロフィリッ

ネクチン-アファディン系の機能と作用機構に関して私

クな 2 量体はホモフィリックな 2 量体より強い結合活性共の最近の知見を紹介して議論したい。

を示す。海馬 CA3 領域の mossy fiber と錐体細胞樹状突（17）青斑核におけるギャップ結合を介した heterocellular coupling
石松

秀，赤須

崇（久留米大学医学部第 2 生理）

Neuron-neuron あるいは neuron-glia 間の細胞間情報伝れ，しかもその周期的な活動は複数の細胞間で同期して達機構として伝達物質を介した化学的シナプスの研究がいる。免疫染色や電顕による研究では，幼若期（-P7）か目覚ましい進歩を遂げてきた。一方で電気的シナプスも

ら成熟期（P28-）までの LC neuron (Tyrosine hydroxylase

古くより提唱された細胞間情報伝達機構である。中枢神

positive cell)および glia cell (glialfibrillary acidic protein

経系におけるその分野の研究は進んでいない。近年，中positive cell)にギャップ結合タンパク（connexin, Cx）Cx26,

枢神経系における calcium waves, spreading depression,

Cx32, Cx43 が認められた。Neuron では成長するにつれsynchronous oscillation などが報告されており，その基本

Cx43 は減るのに対し，Cx26, Cx32 は一定であった。Glia

メカニズムとしてギャップ結合の存在が知られてきた。

では成長するにつれ Cx32 と Cx43 は増えたが，Cx26 は

これまで我々はラットの青斑核(LC)を含む脳スライス標一定であった。Cx 陽性グリアはその形態から astrocyte

本を用いて電気生理的あるいは光学的手法を用いてと考えられた。単一細胞に neurobiotin を注入するとギャップ結合を介する複数の細胞の同期した活動を報告

astrocyte間で多くの dye coupling を観たが，oligodendrocyte

してきた。さらに我々は，免疫染色ならびに電顕にて

では dye coupling は観られなかった。また多重染色を行

connexin の存在を確認し，電気生理学的手法によりうと neuron（TH positive）と astrocyte（GFAP positive）間

ギャップ結合を介した neuron-neuron および neuron-gliaにも Cx26, Cx32 が観察された。電気生理学的に glia が脱coupling の機能的意義を検討したので報告する。ラット

分極すると neuron の自発性活動電位の発射頻度が高まの LC neuron は静止膜電位レベルで自発性活動電位を発る事が観察された。以上の結果より，LC では各発達生しているが，幼若ラットの活動電位の発射はリズミッ

段階を通してギャップ結合を介して繋がっており，

クで周期性があるのに対し，成熟ラットではそのようなneuron-neuron あるいは neuron-glia の電気的ネットワーク

周期性は見られない。しかし灌流溶液に TEA, Ba, TTX をにより青斑核全体としての activity を規定している可能加えると成熟ラットの LC neuron でも周期的な活動が現性が考えられた。

259

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（18）中脳上丘におけるアセチルコリン作動性入力の作用機序
伊佐正 1，遠藤利朗 1，小幡邦彦 2，柳川右千夫 2（生理学研究所・統合生理研究施設 1，神経化学 2）
中脳の上丘は浅層は視覚入力を受け，中間・深層は視推察された。これらのニューロンは ACh 投与に対して一覚以外の感覚入力を受けると共に運動出力を脳幹・脊髄

過性の inward current を生じ，それらは mecamylamine 10に投射する。浅層は同じ中脳の parabigeminal nucleusµM によって抑制された。

(PBN) から，中間層には pedunculopontine nucleus (PPTN),

それに対して GFP (-)ニューロンには ACh 投与に対しlaterodorsal tegmental nucleus(LDTN)よりコリン作動性のて mecamylamine で抑制される一過性の inward current を投射を受けるが，それぞれどのような作用を局所回路に示すものの他に一過性 inward current に引き続き outward

及ぼし，どのような機能を有するのか明らかでなかった。

current を示すものが多く見られた。この outward current

GAD67 遺伝子に EGFP をノックインしたマウスにおいは Cl-の反転電位(-88 mV)付近で反転し，bicuclulline にて（生後 4―9 週齢）上丘スライスを作成し，GABA 作

よって抑制された。またこれらのニューロンの inward，

動性ニューロンと考えられる GFP(+)ニューロンと興奮

outward current はいずれも mecamylamine によって抑制さ性ニューロンと考えられる GFP(-)ニューロンから whole

れた。従ってこの outward current は ACh 投与に対するcell 記録を行い，ACh 1mM のパフ投与に対する効果を調GABA ニューロンの興奮性応答によって 2 次的に誘発さべた。

れたものと考えられたが，この outward current は TTX0.25

GFP (+)ニューロンは脱分極通電に対し，若干の spike– 1 µM 存在下でも観察された。従って，これまでの解剖

frequency adaptation を示す regular spiking type，100Hz 以

学的知見と綜合して考えると ACh は軸索伝達を介さず上で安定して発火する fast spiking type, 発火閾値付近でに horizontal ないしは wide field multipolar cell から興奮性

複数のスパイクがバースト状に起きる burst spiking type

出力細胞にいたる axo-dendritic または dendro-dendriticの他，一部 chattering type も観察されるなど多様な発火パ

synapse からの GABA の放出を促進するように作用する

ターンを示した。Biocytin の細胞内注入による染色では，と考えられた。このように PBG から上丘浅層への投射は今回記録されたニューロンはほぼ全て，水平方向に広い

興奮性出力細胞を脱分極させるとともに側方抑制も促進(200 µm 以上)範囲にわたる樹状突起をもつ horizontal なするので視覚応答の contrast を増強する働きがあるもの

いしは wide field multipolar type と呼ばれるもので，そのと考えられる。

形態的特徴からいわゆる“側方抑制”に関与するものと260

研究会報告11.神経科学の新しい解析法とその応用
2001 年 11 月 1 日－11 月 3 日
代表・世話人：東田 陽博（金沢大学大学院医学研究科）
所内対応者：池中 一裕，鹿川 哲史（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）ゲノムワイド RNA i による神経ネットワーク形成遺伝子の研究
東田 陽博（金沢大学・医学系研究科・脳細胞遺伝子）+（２）シナプス形成期の小脳顆粒細胞における電依存性 K チャネル-Kv4.2 とNMDA レセプターの神経活動に依存した相補的局在化機構
柴崎 貢志（国立岡崎共同研究機構・生理学研究所）（３）磁気ビーズを用いた AMPA 受容体含有小胞の単離と精製
板倉 誠（三菱化学生命科学研究所）（４）アラキドン酸食餌によって改善される，老齢動物のシナプス可塑性
藤田 知宏（東海大学・開発工学部）（５）BDNF による神経可塑性と神経伝達物質放出制御
沼川 忠広（大阪大学・蛋白質研究所）（６）エストロゲンは活動依存的な神経伝達に影響を与える
横幕 大作（大阪大学・蛋白質研究所）（７）逆行性標識及び in situ hybridization 二重標識法
藤森 一浩（産業技術総合研究所関西センター人間系特別研究体ニューロニクス研究グループ）（８）アストロサイト由来 ATP による海馬のシナプス伝達抑制作用
小泉 修一（国立医薬品食品衛生研究所・薬理）（９）ウミウシ単理脳条件付けにおける B 型視細胞特性変化へのリアノジン受容体の関与
川合 亮（東海大学大学院・理学研究科）（10）微小炭素線維電極を用いたアンペロメトリー法による開口分泌の解析
笹川 展幸（上智大学・生命科学研究所・神経化学部門）
2+2+（11）BDNF は，短時間で細胞内 Ca ストア由来の Ca 上昇に依存した細胞内シグナルにより開口放出機構を増強する
松本 知也（大阪大学・蛋白質研究所）（12）マウス大脳オリゴデンドロサイトの発生の起源－in utero エレクトロポレーション法を応用した新しい細胞移動標識法の確立－
中平 英子（岡崎国立共同研究機構生理学研究所神経情報部門）（13）ユビキチン-プロテアソーム系による Vesl-1S/Homer-1a のタンパク量と分布の制御
上田 洋司（三菱化学生命科学研究所）（14）LTP におけるアクチン細胞骨格系の動態と役割
斎藤 喜人（三菱化学生命科学研究所）（15）DNA ダメージと神経障害
榎戸 靖（大阪大学・蛋白質研究所）（16）対物レンズ照射式エバネッセンス顕微鏡法の応用
寺川 進（浜松医科大学・光量子医学研究センター）261

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）【参加者名】
板倉誠（三菱化学生命科学研究所），井ノ口

化学生命科学研究所）
，上田
究所）
，榎戸

藤

洋司（三菱化学生命科学研

靖（大阪大・蛋白研），川合大院・理学研）
，日下

馨（三菱

亮（東海大

永子（大阪大大院・理学研），工佳久（産業技術総合研究所関西センター），熊倉之助（上智大・生命科学研），小泉
品衛生研究所），斎藤

修一（国立医薬品食喜人（三菱化学生命科学研究所），

榊原

学（東海大・開発工），桜井笹川

展幸（上智大・生命科学研），高井

大院・理学研），高橋鴻孝司（浜松医科大），里美（大阪大正美（三菱化学生命科学研究所），

田口隆久（産業技術総合研究所関西センター），寺川進（浜松医科大），鳥羽

真理子（ファイザー製薬・中央

研究所・探索科学研究部），中川哲彦（ファイザー製薬・

中央研究所・探索科学研究部）
，沼川
白研）
，林

忠広（大阪大・蛋

光紀（上智大・生命科学研），東田

沢大大院・医），藤田知宏（東海大・開発工），藤森浩（産業技術総合研究所関西センター），保坂智大・生命科学研）
，松本
山岸

陽博（金
一

早苗（上

知也（大阪大大院・理学研），

覚（大阪大大院・理学研），横幕

大作（大阪大大院・理学研）【概要】
近年の技術進歩と研究方法の多様化は，脳の形成とそ角度からのアプローチをとる研究者が会して情報交換の機能を飛躍的なスピードで明らかにしてきた。すなわと今後の発展を討議することが非常に重要である。本研

ち，分子生物学・蛋白質化学的手法による分子レベルの究会では，参加者がそれぞれの最新成果を発表し，これ解析から，光学的測定・電気生理的手法を用いた細胞・に対して異なった角度から研究を行っている研究者と組織レベルの解析，動物固体そのものを用いた解析等，の意見交換を通じて一層の研究発展を図ることができ様々なレベルでの新しいアプローチが開発されている。

た。

脳神経研究の更なる発展のためには，このような多様な（1）ゲノムワイド RNA i による神経ネットワーク形成遺伝子の研究
東田陽博（金沢大学・医学系研究科・脳細胞遺伝子）

我々は，約 25 年前から，ニューロブラストーマ及びそ塩基配列が 2000 年 3 月に解読され，約 13600 個のゲノム

れらの細胞とグリオーマをかけあわせた，当時としてはから成ることがわかった。そのうち約半数についてはす

最新の遺伝子改変技術を駆使した，ハイブリッド細胞をでに同定されていたり，他の動物種でわかっている遺伝

使って神経機能の研究を行ってきた。しかも，この神経子とのホモロジー等から，それらの機能が推測できた。

機能をすでに有する細胞への遺伝子大量発現を行ってき

しかし，残りの数多くの遺伝子について，それらの機能たが，この研究は，その遺伝子の機能をほぼ推定出来るは不明である。本研究は，ショウジョウバエの機能未知という限界点を持つこのに気づき，遺伝子機能解析を動遺伝子の中で，神経ネットワーク（シナプス回路）形成

物個体レベルで行うことに変換することにした。

に関与する新規遺伝子を RNAi 法により抽出し，それら

ショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の全遺伝子

262の機能の同定を行うことを目的にしている。

研究会報告（2）シナプス形成期の小脳顆粒細胞における電依存性 K+チャネル-Kv4.2 とNMDA レセプターの神経活動に依存した相補的局在化機構
柴崎貢志（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・神経情報部門，埼玉医科大学・生理学講座）
中平健祐，渡辺修一（埼玉医科大学・生理学講座）
池中一裕（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・神経情報部門）

神経細胞には様々なイオンチャネル，レセプターが発粒細胞と mossy fiber の間にシナプスが形成される。一方，現し，脳機能を司っている。そのため，チャネル分子の

CMC の単独培養では顆粒細胞はシナプスを形成しない。

局在化のメカニズムを明らかにすることはシナプス可塑

この両培養系を用いた解析の結果，Kv4.2 はシナプス形性を考えるうえで非常に重要であり，今日までに多くの成に伴い，樹状突起，シナプスに移行すること，mossy

研究がなされている。しかしながら，それらの多くはシ

fiber から放出される glutamate が Kv4.2 のシナプスへの

ナプスにおけるグルタミン酸受容体に関して調べたもの

集積を引き起こす主要な分子であることを解明した。一である。グルタミン酸受容体はシナプス伝達を担い，神方，NMDA レセプターもシナプス形成に依存して，樹状経細胞を興奮させるための主要な分子である。一方，シ突起，シナプスへ移行することを見いだした。特に，神+ナプスには電位依存性 K （Kv）チャネルも局在し，こ経活動が増加するとそれを抑制すべく，Kv4.2 のシナプの分子が神経細胞の興奮性を抑制していることが報告さスへの targeting が増加し，神経活動が低下するとそれをれている。それにも関わらず，この分子のシナプスへの増加させるべく，NMDA レセプターの targeting が増加す

局在化メカニズムはほとんど調べられていない。つまり，

るという，全く，逆の targeting メカニズムを持つことをシナプスの興奮性獲得過程を知るうえで，Kv チャネルの明らかとした。このことは，興奮性の因子である NMDA

局在化メカニズム（興奮性の抑制）が解明されていない

レ セ プ タ ー と 抑 制 性 の 因 子 Kv4.2 の シ ナ プ ス へ のままでは不十分である。そこで我々は Kv チャネル-Kv4.2

targeting を利用して，シナプス形成期の興奮性の獲得，の局在化メカニズムを研究してきた。本研究に先立ち，シナプスの取捨選択が行われている可能性を示唆してい我々は Kv4.2 が小脳顆粒細胞の発達過程における活動電る（Shibasaki ら，投稿中）。また，強制発現を用いた実位の発生を制御する主要な分子であることを見いだした験より，この Kv4.2 の targeting には glutamate の下流のシ（Shibata ら, J.Neurosci. 2000）。Kv4.2 の樹状突起，シナプ

グナルとして Ca2+結合蛋白質の Kv4.2 への結合が関与しスへの局在機構を解析するため，我々は小脳微少組織片ている可能性が高いと考えられる。今後の更なる研究に培養（CMC）と，mossy fiber の origin である橋核の組織より，シナプス形成期の興奮性獲得メカニズムを明らか

片との共培養系を新たに開発した。この培養系では，顆

にしていきたい。

（3）磁気ビーズを用いた AMPA 受容体含有小胞の単離と精製
板倉誠（三菱化学生命科学研究所）

AMPA 受容体は神経活動依存的にシナプス後膜に組な 小 胞 を 分 離 し た 。 結 果 ， Sucrose に よ る 分 離 よ り

み込まれ，その数を変化させることで神経可塑性に寄与

Iodixanol による分離能のほうがすぐれていることがわしていると考えられている。そこで AMPA 受容体のシナかった。さらに，Iodixanol を用いることで GluR2 を含

プス後膜への組み込み機構を明らかにすることを目的有する小胞は少なくとも 5 種類存在することがわかった。

として AMPA 受容体含有小胞の単離を試みた。

また，GluR2 の分離パターンとさまざまな蛋白質の分離

ラット脳からミクロゾーマル分画を調製し，Sucrose

パターンを比較検討したところ Endoplasmic Reticulum

や Iodixanol による密度勾配 を用いて細胞内のさまざま蛋白質として知られている Calnexin が，GluR2 のパ

263

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

ター ンと非常によく似た分離パターンを示すことを見

小胞に乗っていることがわかった。さらに免疫沈降物のい出した。次に磁気ビーズを用いて ミクロゾーマル分

イム ノブロットをさまざまな開口放出関連蛋白質につ画から特定の分子を含む小胞の免疫沈降を試みた。抗いて行ったところ，免疫沈降に用い る分画ごとに結果

GluR2, Calnexin 抗体で小胞を免疫沈降すると，お互いのが異なることからも脳内における GluR2 含有小胞はいく

分子が共沈されてくることから GluR2, Calnexin が同じ

つかの種類 が存在することが確認できた。

（4）アラキドン酸食餌によって改善される，老齢動物のシナプス可塑性
藤田知宏，榊原学（東海大学・開発工学部）
小谷進（東海大学大学院医学研究科）

長期増強(LTP)はシナプス可塑性モデルの一種で，学AA 摂取老齢ラット(OA)，対照食老齢ラット(OC)，対照

習･記憶の in vitro モデルとされている。細胞膜を構成す

食若齢ラット(YC)の 3 群において，海馬での CA3-CA1

る不飽和脂肪酸の一つにアラキドン酸(AA)があり，逆行間の LTP を比較し，検討した。

性伝達物質とも想定されている。加齢に伴う膜組織のその結果，OA の LTP は OC に比べて有意に大きく(240.1

AA 含有量が減少すること，LTP が減少することが明ら±13.6% vs 168.5±21.6%)，若齢ラットと同程度の値を示

かにされている。そこで，老齢動物においてもアラキドン

すこと(240.3±17.6%)を見出し，AA 食餌は加齢によるシ酸食餌によりシナプス可塑性が眼寂せず維持できるかを，

ナプス可塑性の低下を防ぐことが示唆された。

（5）BDNF による神経可塑性と神経伝達物質放出制御
沼川忠広（大阪大学蛋白質研究所，日本学術振興会特別研究員）
畠中寛（大阪大学蛋白質研究所）

ニューロトロフィンは脳神経系においてニューロンのそのネットワークの成熟に伴い，自発的で同期的なカル分化，生存を制御する一群の蛋白質として知られる神経

シウムオシレーションが観察される。これはグルタミン

栄養因子である。最近ではニューロトロフィンがシナプ

酸作動性ニューロンで構築されるネットワークにおいてスの可塑性においても重要な分子で，特に BDNF（脳由自発的な神経伝達が行われていることを示しており，

来神経栄養因子）のニューロンの情報伝達機能に対する

BDNF はこのオシレーションを増強することがわかった。

作用が盛んに解析されている。我々はこれまでに BDNF

この BDNF によるオシレーションの増強作用にもグルタがラット海馬，大脳皮質，小脳などの培養ニューロンよミン酸トランスポーターの逆転輸送が関与している。

り急速に興奮性神経伝達物質グルタミン酸を放出させる

中枢ニューロンから神経伝達物質放出を引き起こす栄ことを見出した。この放出メカニズムは通常のエキソサ

養因子はニューロトロフィン以外にも存在しており，特イトーシスと異なり，グルタミン酸トランスポーターのに FGF の作用を BDNF の場合と比較して紹介したい。

逆転輸送の可能性がある。培養大脳皮質ニューロンでは，

264

研究会報告（6）エストロゲンは活動依存的な神経伝達に影響を与える
横幕大作（大阪大学蛋白質研究所）

シナプス効率の変化は記憶・学習において重要な因子

総ニューロン数には変化がない。また，エストラジオーである。近年，エストロゲンがシナプス伝達を強化する

ルは脱分極刺激に伴うグルタミン酸放出を増強した。エという報告がされはじめているが，その詳細なメカニズ

ストロゲン受容体のアンタゴニストによってこの効果はムはわかっていない。

阻害されることから，エストロゲン受容体を介した作用

そこで我々は，生後 2 日齢より分散培養したニューである。このような増強効果は大脳皮質，小脳ニューロン

ロンを用いて，エストロゲンがプレシナプスの機能を強においても観察された。

化する可能性を検討した。その結果，エストラジオール

以上のことから，エストロゲンは中枢神経系においてがグルタミン酸の合成酵素であるグルタミナーゼの発現

グルタミン酸の合成能を上昇させ，活動依存的なグルタを上昇させることがわかった。一方で GAD の発現や，ミン酸放出を増強する可能性が示唆された。

（7）逆行性標識及び in situ hybridization 二重標識法
藤森一浩，田口隆久（産業技術総合研究所関西センター人間系特別研究体ニューロニクス研究グループ）

神経回路の形成とそれを支える分子機序の解明には，れており，従来の神経解剖学的方法ではこれを明らかに

いままさに神経軸索が伸長し，回路を形成しつつある時

す る の は 困 難 で あ っ た 。 そ こ で ， 我 々 は in situ

期に，特定の神経細胞がどんな分子を発現しているか？

hybridization と蛍光色素を用いた逆行性標識の二重染色ということを知ることが重要である。しかし，高等脊椎法を開発した。本法をラット皮質脊髄路錐体交叉形成時

動物の脳は多種多様なそして多数の神経細胞から構成さの軸索接着因子の発現に応用した例を紹介したいと思う。

（8）アストロサイト由来 ATP による海馬のシナプス伝達抑制作用
小泉

修一，井上

和秀（国立医薬品食品衛生研究所・薬理）グリア細胞は glutamate など液性因子放出により“シナり，この ATP 放出は可視化できた。海馬の初代培養神

プス伝達”を制御すると考えられるようになってきた（J.

経細胞に ATP 刺激を加えると，興奮性神経伝達が抑制さ

Neurosci., 18, 6822-, 1998）。アストロサイトを機械刺激すれる（Br.J.Pharmacol., 122，51-, 1997）。この ATP による

2+

ると Ca wave 伝播が観察されるが，これは apyrase で消シナプス伝達抑制作用は，アストロサイトの機械刺激に失することから，主にアストロサイトからの ATP 放出・

よっても再現出来た。以上 ATP を介したアストロサイト

拡散に起因していると考えられる。ルシフェラーゼ反応の積極的なシナプス伝達制御機構の存在が明らかとなっと VIM カメラによるフォトンカウンティング撮像によ

た。

265

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（9）ウミウシ単理脳条件付けにおける B 型視細胞特性変化へのリアノジン受容体の関与
川合亮（東海大大学院・理学研究科）

ウミウシを光と振動を組み合わせて条件付けすると B検討した。条件付け後，B 型視細胞の入力抵抗は 80%増型視細胞の膜抵抗が増大する。これは神経系と感覚器か大し視細胞軸索終末は長軸方向に 6%収縮したが，リアらなる単離脳標本においても再現される。形態学的にはノジン受容体の拮抗薬であるダントロレン(100µµM)存条件付け獲得による B 型視細胞末端部の矮小化が報告さ

在下では膜抵抗と形態は変化しなかった。また B 型視細れているが，その機能的意義や発生機構については不明

胞―平衡胞有毛細胞間のシナプス結合にもダントロレンである。最近，条件付け獲得にリアノジン受容体を介しによる影響は確認されなかった。以上の実験事実はリア

2+た細胞内 Ca 濃度の上昇が関与することが示されたこと

ノジン受容体を介する細胞内 Ca2+上昇が条件付けに伴うから，単離脳条件付け標本で生理学的，形態学的関与を生理学的，形態学的変化に必須であることを示唆する。

（10）微小炭素線維電極を用いたアンペロメトリー法による開口分泌の解析
笹川展幸，保坂早苗，林光紀，熊倉鴻之助（上智大学・生命科学研究所・神経化学部門）

牛副腎髄質クロマフィン細胞をカバーグラス上で培養

クの kinetics パラメーターから，開口分泌の動態を解析した。カバーグラスを灌流 bath 内に置き，Locke's 溶液

できることが特徴である。高カリウムで 5 分間持続刺激で 1 ml/min で灌流した。単一細胞からのカテコラミン分すると連続的なスパイクが認められ，スパイクの出現頻

泌測定には，微小炭素線維電極 (直径 5µm) を作用電極

度は時間に依存して減少するが，波形や kinetics パラメーに用い，+650 mV の電圧を印加した。カテコラミンの電ターは変化しなかった。スパイクの出現頻度や各種パラ

解電流は voltammetric-amperometric amplifier で検知し，メーターに特徴ある変化を示した，アクチン－ミオシン

2 kHz の low-pass-filter をかけ 4 kHz でサンプリングした。

相 互 作 用 に 影 響 を 及 ぼ す 薬 物 で あ る mycalolide B ，

MacLa でデジタル化し Chart で解析した。この実験系でwortmannin などの結果をもとに，この実験系を用いた研は，1 つの顆粒の開口分泌が 1 つのスパイクとして検知究例を紹介する。

でき，得られたスパイクの出現頻度と波形，またスパイ2+2+（11）BDNF は，短時間で細胞内 Ca ストア由来の Ca 上昇に依存した細胞内シグナルにより開口放出機構を増強する
松本知也（大阪大学蛋白質研究所）

我々は，神経伝達物質放出に対する BDNF の作用を解増大した。この Ca2+の増大には，細胞内 Ca2+ストアから析するために，生後 2 日齢ラットより培養した大脳皮質の Ca2+放出が寄与していた。さらにグルタミン酸放出のニューロンを用いて，脱分極刺激に伴って放出されるグ増強には TrkB -PLC-γ-IP3 レセプターを介したシグナル

ルタミン酸の量を HPLC で測定した。BDNF を 10 分間処が重要であることを見出した。 以上の結果から，BDNF

理することによってグルタミン酸放出が顕著に増強されは，細胞内 Ca2+ストア由来の Ca2+を介したシグナルを活た。様々な薬理学的実験からこの BDNF による増強は，性化させることによって，神経活動依存的なシナプス伝

2+

細胞外 Ca に依存した開口放出機構への作用と思われた。
2+

そこで細胞内 Ca の動態を観察したところ，BDNF に
2+

よって脱分極刺激に伴う細胞内 Ca 濃度の上昇が顕著に

266

達を短時間で増強する可能性が示唆される。
（J.Neurochem., 2001. in press）

研究会報告（12）マウス大脳オリゴデンドロサイトの発生の起源－in utero エレクトロポレーション法を応用した新しい細胞移動標識法の確立－
中平英子，鹿川哲史，清水健史，池中一裕（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・神経情報部門）
Martyn M. Goulding（The Salk Institute for Biological Studies, CA, USA）
大脳皮質オリゴデンドロサイトは，腹側の予定大脳基に普遍的に発現している ROSA26 遺伝子座に[loxP-転写

底核付近の限局した上皮細胞から発生し，移動によって終結シグナル-loxP-GAP43-EGFP]を挿入した reporter マウ

前脳全体に広がるといわれている。しかし分裂するオリス（ROSA マウス）を作製した。このマウスに cre 遺伝

ゴデンドロサイト前駆細胞を恒久的に標識する方法がな

子を含むプラスミドを in utero エレクトロポレーション

かったために in vivo で実際に移動しているのか，次々と法で導入し Cre 蛋白質を発現させることで DNA 組み換

隣接する領域の細胞が分化する「分化の波」による変化

えを起こした細胞を恒久的に GFP でマーキングする事であるかは区別ができなかった。そこで，我々はオリゴに成功し，マウス胎仔期に大脳基底核でマーキングされデンドロサイト前駆細胞が最初に現れる大脳基底核の神た細胞が，生後大脳皮質でミエリンをまくオリゴデンド

経上皮由来細胞だけを標識するために子宮内マウス胎仔

ロサイトに分化する事を観察した。このことより，大脳にプラスミド DNA を導入する in utero エレクトロポレー

皮質内オリゴデンドロサイトには腹側に起源を持つもの

ション法を独自に確立した。また我々はすべての体細胞が含まれることが in vivo で証明された。

（13）ユビキチン-プロテアソーム系による Vesl-1S/Homer-1a のタンパク量と分布の制御
上田洋司（九州大学大学院・医学部・分子生命科学，三菱化学生命科学研究所）
加藤明彦，杉山博之（九州大学大学院・医学部・分子生命科学）
畠山鎮次，中山敬一（九州大学・生体防御医学研）
磯島康史（大阪大学・蛋白質研究所）
深澤有吾，井ノ口馨（三菱化学生命科学研究所）

L-LTP に伴い誘導される遺伝子として，vesl-1S/homer-1aによる内在性 Vesl-1S の影響を，海馬培養細胞を用いて遺伝子が単離された。Vesl-1S/Homer-1a には，スプライ検討した。proteasome 阻害剤投与によって，内在性のスヴァリアントして構成的に発現する Vesl-1L が存 在す

Vesl-1S のタンパク量も増大し，ニューロン周縁部に点在る。類縁遺伝子として，vesl-2, 3 遺伝子の存在も明らかする Vesl-1S のドット状構造の数も増大した。この構造となっている。我々は Vesl-1S, 1L, 2, 3 のタンパク分解制

は synaptophysin のドット状構造と colocalize していた。

御機構を調べるために，株化細胞にそれぞれの遺伝子導これらの結果は，Vesl family のうち，LTP で誘導される入を行った。Vesl-1S のタンパク量は，プロテアソーム

Vesl-1S だけが ubiquitin-proteasome 系によって，そのタン阻害剤の投 与で顕著に増大し，そのユビキチン化産物もパク量と postsynaptic 領域への輸送が制御されている事増大した。そして，Vesl-1L, 2, 3 のタンパク量はいずれも，を示している。

薬剤の影響はなかった。次に我々は，proteasome 阻害剤

267

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（14）LTP におけるアクチン細胞骨格系の動態と役割
斎藤喜人，小澤史子，井ノ口馨（三菱化学・生命科学研究所）
深澤有吾（三菱化学・生命科学研究所，生理学研究所）
太田康彦（鳥取大学・農学部）

シナプスの可塑的変化の長期的維持機構におけるアク

記録・薬物拡散適用を試みた。生理食塩水条件では，テチン細胞骨格系の役割を，無麻酔非拘束下の歯状回 LTP

タヌス後約 20 時間持続する LTP が生じたが，アクチン

実験系で検討した。テタヌス刺激後，入力特異的に歯状重合阻害剤のラトランキュリン A 注入群ではテタヌス後

回 中間分子層，又は外側分子層に F アクチンが集積し約 8 時間でベースライン迄減衰した。この減衰パターン

た。更に LTP が 3 週持続していた例で，F アクチンの集は蛋白合成阻害剤のシクロヘキシミド投与群とほぼ同様

積も持続していた。又，この集積はシナプス後部で生じであった。アクチン細胞骨格系が可塑的変化の長期的維ていることが免疫電顕法で確認された。神経薬理学的検持において重要な役割を果たしていることが示唆された。

討のために，麻酔下 LTP 実験系でパイプ電極での EPSP

（15）DNA ダメージと神経障害
榎戸靖（大阪大学蛋白質研究所）

ゲノム情報の維持にとって不可欠な DNA 修復機構の演じているか解析を行ってきた。その結果，これらが破綻は，脳・神経系に深刻な機能障害や神経疾患の原因

ニューロンの生存維持に重要な役割を演じていることをを引き起こすと考えられる。しかしながら，具体的な神示すと同時に，XP や CS の患者で見られる神経症状が経症状の発症メカニズムとの関連については未だ明らか

従来考えられてきた「経時的な DNA 傷害の蓄積によるでない。これまで我々は癌抑制遺伝子 p53 およびヌクレ

早期老化の促進によるものである」とする仮説とは異な

オチド除去修復異常によって生じる A 群色素性乾皮症

り，発達過程における神経前駆体細胞の細胞死や細胞増(XP-A) および B 群コケイン症候群 (CS-B) に注目し，殖異常による脳形成不全と深く関わることを明らかとしこれらの原因遺伝子が脳神経系においてどの様な役割をた。

（16）対物レンズ照射式エバネッセンス顕微鏡法の応用
寺川進（浜松医科大学・光量子医学研究センター）

Andreas Jeromin （Mount Sinai Hospital, University of Toronto）
超高開口数（NA=1.65）を持つ対物レンズ（オリンパに観察できた。λファージの DNA を YOYO-1 で染色しス HR，アポ，1００X；寺川と阿部による開発）の後方て水中で観察すると，一分子蛍光像が認められ，糸まりからレーザー光を入射し，全反射角でカバーガラスと水状に縮んで点状になったり伸びてひも状に広がったりの界面を照射する方式でエバネッセント場を形成した。

するのがわかった。片方がガラスに付着した DNA に電

この方式で蛍光を励起し，それを同じレンズを通して集場を掛けると直線状に伸びた像が観察されたが，ブラ光して観察すると，大変明るい蛍光像が観察できた。こウン運動によるはためきが著しかった。制限酵素を投与のエバネッセンス顕微鏡により，種々の蛍光像を観察しすると，期待される位置において DNA が切断されるのた。テトラメチルロダミンの一分子蛍光像が極めて容易が見えた。このようなエバネッセンス顕微鏡の力を神経

268

研究会報告細胞死の解析に用いた。ラット海馬神経細胞における，

ステルによる刺激後に，細胞膜の蛍光強度の著しい上昇

グルタミン酸誘起性核内構造変化の実態を解明するたが観察され，同酵素の活性化に伴う細胞膜へのトランス

めに，ビデオ強化型微分干渉顕微鏡下にグルタミン酸反ロケーションを高感度に測定することができた。クロマ

応性を示した 3 個の培養神経細胞から DNA を取り出し，フィン細胞内にケージド Ca を負荷し，これをプリズム

YOYO-1 で染色後，エバネッセンス顕微鏡下に移して入射式の紫外線パルス・エバネッセント光によって解除

DNA の分子状態を観察した。グルタミン酸を投与しなし，生理的に引き起こされる細胞膜近傍の Ca 濃度上昇

かった対照細胞では，直線状の DNA 分子のみが見られを模倣した。カテコールアミンの放出を細胞の底部と上た。一方，グルタミン酸の 20 分間投与によって核内構部の 2 箇所にカーボンファイバー電極をおいて検出する

造変化が観察された細胞の DNA は，点状の分子としてと，エバネッセント光が直接作用する細胞の低部からは観察され，高度に断片化していることが分かった。その多数のスパイク反応が得られ，光の当たらない上部では他の応用として，PC-12 細胞に VAMP-EGFP を発現させスパイクを伴わないゆっくりした上昇反応のみが得らて観察すると，多数の顆粒状の構造に蛍光が認められ，れた。前者は開口放出反応であり，後者は開口が起こっそれらの顆粒の運動性の評価ができた。しかし，連続的た底部からの拡散による反応である。細胞膜近傍の指数に長期の観察はできず，数分以内で顆粒運動は減少し，関数的な Ca 濃度の上昇は，細胞部分領域の選択的活性

光毒性が影響することが分かった。同細胞に，プロテ化を可能にしていることが示された。

インキナーゼ C－GFP を発現させると，フォルボールエ

269

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

12.イオンチャネルの構造機能連関と制御機能に学ぶ心血管系疾患の病態生理学
2001 年 11 月 27 日－11 月 28 日
代表・世話人：小野
所内対応者：岡田克重（大分医大・生理第二）泰伸（生理研・機能協関部門）（１）RGS 蛋白によるムスカリン性カリウムチャネルのゲーティング機構
石井

優，稲野辺

厚，倉智

嘉久（大阪大院・医学系研究科・情報薬理）（２）人培養血管内皮細胞の sulfonylurea receptor の同定と機能
丸林

あずさ 2，高橋章 1，中尾成恵 2，前田恭子 1，福井清 2，中屋豊1（1 徳島大・医・特殊栄養学科，2 分子酸素学研究センター）（３）心筋における KATP チャネルサブユニットの存在様式
國安明彦，金子和義，中山仁（熊本大・薬・生体機能化学）+（４）パッチ膜における心筋緩徐活性化型遅延整流性 K チャネル(IKs)の制御機構
豊田

太 1，丁

維光 1，尾松万里子 1，鷹野

誠 2，堀江稔 3，松浦博1（1 滋賀医大・生理第二，2 京都大院・医学研究科・細胞機能制御，
3

京都大院・医学研究科・循環病態）（５）G 蛋白活性型 K チャネルの Protein kinase C による調節張

麗艶 1，李鍾国 1，安井健二 1，本荘晴朗 2，神谷香一郎 2，児玉逸雄 1（名古屋大・環境医学研究所・1 循環器分野，2 液性調節分野）（６）移植心におけるイオンチャネル機能の変調と拒絶によるリモデリング賀来俊彦 1，小野克重 1，和田朋之 2，有田眞3（1 大分医大・生理第二，2Univ of Wisconsin，3 湯布院厚生年金病院）（７）心筋 CFTR チャネルの Mg 依存性フォスファターゼによる制御
泰伸 1，周岡田

士勝 1，高井章2（1 生理研・機能協関部門，2 名古屋大・医・生理）（８）心筋 L 型 Ca チャネルの細胞内 Mg2+による温度依存性制御機構
山岡

薫，瀬山一正（広島大・医・生理第一）（９）甲状腺ホルモンによる心筋イオン電流と遺伝子発現の修飾：ICa, L を中心に
渡部

裕，馬

梅蕾，鷲塚

隆，相澤

義房（新潟大院・循環器分野）（10）培養ヒト大動脈内皮細胞からの OTRPC4 の単離と機能解析
徐

峰，佐藤

栄作，飯島

俊彦（秋田大・医・薬理）（11）HCN4 チャネル電流に対する各種抗不整脈薬の作用中谷晴昭 1，霊園良恵 1，小倉武彦 1，植村展子 1，岸本充 2，石倉浩 2（1 千葉大院・医学研究院・薬理，2 病態病理）（12）マウスペースメーカー細胞の Ca 電流と，マウス洞房結節からクローニングした D 型 Ca チャネルの機能
解析
鷹野

誠 1，趙

顕星 2，辻啓子 3，石井孝宏 4，堀江稔 3，野間昭典 1（京都大院・医学研究科・1 細胞機能制御，3 循環病態，4 神経生物，2270

成均館大學校・医・麻酔科）

研究会報告（13）筋小胞体機能阻害により顕在化する肺静脈起始部心房筋の自動能
本荘

晴朗，丹羽

良子，山本

充，神谷

香一郎，小玉稲田

逸雄（名古屋大・環境医学研）

慎，三井和幸（東京電気大・工）（14）ウサギ心室筋細胞におけるエチジウムイオンの電位依存性取り込み
大地

陸男，宋

玉梅（順天堂大・医・生理第二）（15）二次性 QT 延長症候群の病態発生メカニズムにおける遺伝的背景について
久保田

友之，竹中

琴重，小堀
大谷

敦志，二宮

秀夫，堀江

智紀，湯本

佳宏，藍

智彦，

稔（京都大院･医学研究科・循環器病態）（16）ラット心筋における KvLQT1 の splice variant に対する検討山田

陽一 1，陳向東 2，長島規嗣 1，並木當瀬

雅人 1，関純彦 1，山陰道明 2，

昭義 2（札幌医大・1 生理第一，2 麻酔科）

（17）MinK の心筋内・細胞内局在における蛋白相互作用の役割
古川哲史 1，小野靖子 2，土屋博之 3，片山芳文 3，Maier－Louise Bang4，

Dietmar Labeit5，Siegfried Labeit5，稲垣暢也 1,6，Carol C. Gregorio2（1 秋田大・医・生理第一，2Dept of Cell Biol & Anatomy, Univ of Arizona，3

東京医科歯科大・難治疾患研・自律生理，4Eur Mol Biol Lab，

5

Institut for Anasthesiologie und Operative Intensivmedizin, Universitatklinikum Mannheim，
6

CREST, Jpn science and Technology Corp）（18）LQT2 で認める HERG S818L 変異はユビキチン－プロテアソーム経路での蛋白分解が促進している
中島

忠，金古

義明，大山良雄，倉林

正彦（群馬大・医・第二内科）

古川哲史（秋田大・医・第一生理）平岡永井昌和（東京医科歯科大・難治疾患研・循環器病）

良三（東京大院・医学系研究科・内科学専攻循環器内科）（19）心臓の発生機序と再生治療
小室一成（千葉大院・医学研究院・循環病態医科学）【参加者名】山田

陽一（札幌医大），古川哲史（秋田大・医），尾田野恭一（秋田大・医），佐藤

栄作（秋田大・医）
，相

都大院）
，久保田

澤

義房（新潟大院），渡辺裕（新潟大院），鷲塚隆

太（滋賀医大）
，鷹野

大院）
，石井

誠（京都大院），堀江

友之（京都大院），倉智優（大阪大院）
，山岡

稔（京

嘉久（大阪

薫（広島大・医），（新潟大院），中島 忠（群馬大・医），小室 一成（千葉中屋

豊（徳島大・医），福井清（徳島大・医）
，丸林

大院）
，大地

あずさ（徳島大学・医），高橋章（徳島大・医），小野陸男（順天堂大・医），平岡

医歯大・難研），萩原誠久（東京女子医大），児玉雄（名古屋大・環研），李健二（名古屋大・環研），

香一郎（名古屋大・環研）
，本荘

環研）
，松浦

逸

鍾国（名古屋大・環研），張麗艶（名古屋大・環研）
，安井
神谷

昌和（東京

博（滋賀医大），丁晴朗（名古屋大・克重（大分医大），賀来俊彦（大分医大），國安明彦（熊本大・薬），岡田 泰伸（生理研），ラブジャン・サビ
（生理研）
，森島
崎

繁（生理研），浦本

陽子（生理研），田辺裕美（生理研），長秀（中外製薬）維光（滋賀医大），豊【概要】
イオンチャネルは心臓や血管，骨格筋，神経等の機能化に変換されるべきものであり，その変調は心筋，骨格を全うするのに不可欠な活動電位の発生を担っている。

筋，平滑筋の収縮性の破綻を招くため，特に循環生理学

筋細胞における活動電位の発生は筋収縮という力学的変ではイオンチャネル研究の歴史は古く，最も重要なテー

271

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

マの 1 つである。しかし，疾患を引き起こす直接原因と上のように多くの心血管系疾患の病因にイオンチャネル

してイオンチャネルの構造異常に基づく機能異常が明らそのものが直接関与しており，イオンチャネルの分子機かになったのは，僅か 10 年程前に過ぎない。イオンチャ能と調節機構の理解なしではその病態自体を理解するこネルの先天性構造欠陥に起因する機能異常は“イオンとが不可能となっている。本研究会では分子生物学，細チャネル病”という概念で認識されるようになり，心血胞工学，遺伝子工学，電気生理学等の様々な分野の技術管系領域では「QT 延長症候群」「Brugada 症候群」

を駆使して，心臓血管系のイオンチャネルの分子構造と「Bartter 症候群」等の病因として知られている。一方，心生理機能に関する最新の研究成果の発表と情報交換を行

筋肥大，心不全，心筋梗塞等の疾患に伴ってイオンチャい，イオンチャネルの構造異常と制御機構の破綻に起因ネルの発現と機能が調節を受け，リモデリングされて病する循環器疾患をより深く理解することを目的とする。

態を複雑に修飾していることも明らかになってきた。以（1）RGS 蛋白によるムスカリン性カリウムチャネルのゲーティング機構
石井優，稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大院・医学系研究科・情報薬理）G 蛋白質制御 K+チャネル（以下 KG）は，過分極パル性を促進しない変異 RGS も relaxation を抑制することをス中に緩徐な時間経過で活性化する relaxation とよばれ明らかにした。これより脱分極により上昇した Ca2+ がる 特 徴 的 な ゲ ー テ ィ ン グ を 示 す 。 我 々 は 既 に RGS

CaM と協同して RGS の機能を促進し，活性型 G 蛋白を（Regulators of G protein signalling；GTPase 活性を促進し減少させ KG の活性は抑制されるが，過分極にて Ca2+濃シグナルを負に調節）が KG の relaxation への関与につい度が低下するとこの逆が起こり KG が徐々に活性化されて報告しているが，その分子機構は不明であった。我々る と い う 動 的 な G 蛋 白 サ イ ク ル 制 御 過 程 を KG の2+は心房筋細胞を用いて，(1)細胞外 Ca 除去及び細胞内

relaxation として捉えていたと考えられた。これにより膜BAPTA 投与で KG の relaxation が消失する，(2)カルモデュ

興奮が細胞内シグナル伝達を制御する全く新しい経路のリン（CaM）の阻害剤及び CaM と結合するが GTPase 活

存在が明らかになった。

（2）人培養血管内皮細胞の sulfonylurea receptor の同定と機能
丸林あずさ 2，高橋章 1，中尾成恵 2，前田恭子 1，福井

清 2，中屋豊1（1 徳島大・医・特殊栄養学科，2 分子酸素学研究センター）

KATP チャネルは，膵β細胞など生体内に広く存在してが欠失した deletion mutant をコードする mRNA が発現しいるが，ヒト血管内皮細胞における存在はいまだ確認さていることが判明した。この mutant がコードする KATP

れていない。そこで，ヒト微小血管内皮細胞を対象としチャネルとしての特性を電気生理学的に解析した結果，て，KATP チャネルの SUR の同定とその機能について検mutant で構成される KATP チャネルは，KATP channel 開口

討した。SUR の subtype に特異的な primer を用い，RT-PCR薬である 100μM diazoxide を添加した状態においてのみ，を行ったところ，SUR1 mRNA 由来と予想される二種類

チャネルの活性が認められたが， ATP・ADP 感受性はの PCR のバンドを検出した。その塩基配列を決定したと認められなかった。また，wild-type のチャネルより強い

ころ，膵β細胞型の SUR1 をコードする mRNA と，exon36

内向き整流性を示した。

272

研究会報告（3）心筋における KATP チャネルサブユニットの存在様式
國安

明彦，金子

和義，中山

仁（熊本大・薬・生体機能化学）

心筋の ATP 感受性 K チャンネル（K-ATP）は，虚血式を免疫学的手法によって調べた。その結果，形質膜を再灌流時の心筋保護やプレコンディショニング現象にお含むミクロソーム画分に SUR2A，Kir6.2, 6.1 の各分子がいて重要な役割を担っていることが示唆されている。

局在していることがわかった。一方，ミトコンドリア画

K-ATP は，スルホニルウレア受容体（SUR）と内向き整分では検出されなかった。さらに，免疫沈降法によって

流性 K チャンネル（Kir）の組合せによって構成されていサブユニットの組合せを調べたところ，SUR2A は Kir6.2

るが，心筋組織での分子性状については不明な点も多い。

のみと複合体を形成することがわかった。また，Kir6.1

我々は，SUR2A/B および Kir6.1/2 の四つの分子に対しは未知の SUR 分子と相互作用している可能性が示されて，それぞれを特異的に認識するペプチド抗体を作製し，た。

これを用いてラット心筋組織における K-ATP の存在様+

（4）パッチ膜における心筋緩徐活性化型遅延整流性 K チャネル(IKs)の制御機構
豊田

太 1，丁

維光 1，尾松万里子 1，鷹野

誠 2，堀江稔 3，松浦博1（1 滋賀医大・生理第二，2 京都大院・医学研究科・細胞機能制御，
3

京都大院・医学研究科・循環病態）

IKs は細胞膨張に伴う膜伸展により増大することが知た。Tail current の膜電位依存性（K1/2 = +19 mV）ならびられている。我々は，モルモット心房筋ならびにに逆転電位（-75 mV）から脱分極により活性化される電KCNQ1/KCNE1 を導入した COS7 にインサイドアウト

流は IKs もしくは KCNQ1/KCNE1 チャネルによるものとパッチクランプ法を適用して，剥離したパッチ膜から電考えられた。パッチ膜を 140 mM の K-aspartate ([Ca]i <流記録を行った。いずれの細胞においても，剥離パッチ

10-10 M)で灌流しながら電極内に陰圧を加えると IKs なら膜に脱分極パルスを与えると時間依存性に活性化される

びに KCNQ1/KCNE1 チャネル電流の増大がみられた。

+

外向き K 電流（20-80 pA）が誘発され，保持電位(-30 mV)

よって，増大反応に関与する機構は細胞膜に限局したもに戻すと徐々に減衰する tail current (5-20 pA)が観察されので膜の機械的伸展が関わっている可能性が示唆された。

（5）G 蛋白活性型 K チャネルの Protein kinase C による調節張

麗艶 1，李鍾国 1，安井健二 1，本荘晴朗 2，神谷香一郎 2，児玉逸雄 1（名古屋大・環境医学研究所・1 循環器分野，2 液性調節分野）

目的：心臓アセチルコリン感受性Ｋチャネル (IK,ACh)について調べることである。方法：GIRK1/GIRK4 ヘテロ

は，機械伸展刺激により電流が減弱することが知られてチャネル，GIRK1 または GIRK4 ホモチャネルを，アフいる（Ji et al. J Biol Chem, 1997）。一方，心臓 IK,ACh チャ

リカツメガエル卵母細胞に Gβ/G γ サブユニットとともに

ネルは GIRK1 および GIRK4 サブユニットのヘテロテト

共発現させ，2 電極電位固定法により whole cell current

ラマーからなることが知られている。本研究の目的は，を記録した。GIRK1 ホモチャネルには，機能的ホモチャ

心臓 IK,ACh チャネルの機械伸展刺激感受性のメカニズム

ネル（GIRK1 F137S）を用いた。伸展刺激は浸透圧を 50%

273

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

減少させた低浸透圧液を灌流させることにより加えた。

流がそれぞれ 45%，46%減弱した（n=8, p<0.01）。PKC

結果：低浸透圧液を灌流させると GIRK1/GIRK4 ヘテロ阻害薬の staurosporine（1 µM，n=8）および calphostin C

チャネル電流は 23%（n=6, p<0.05），GIRK4 ホモチャネ（2 µM，n=5）存在下では，低浸透圧液灌流による伸展刺ル電流は 43%減弱した（n=8, p<0.01）。一方，GIRRK1 ホ激に対する反応性は見られなかった。 結論：PKC 依存

モチャネルは，低浸透圧液灌流の cell swelling の影響を

性の GIRK4 サブユニットの修飾が KACh チャネルの機械受けなかった（n=7）。PKC 活性薬の phorbol 12-myristate

伸展刺激感受性に重要な役割を果たしていることが示さ

14-acetate (PMA 1 µM) を正常浸透圧灌流液に添加するれた。

と，GIRK1/GIRK4 ヘテロおよび GIRK4 ホモチャネル電（6）移植心におけるイオンチャネル機能の変調と拒絶によるリモデリング賀来俊彦 1，小野克重 1，和田朋之 2，有田眞3（1 大分医大・生理第二，2Univ of Wisconsin，3 湯布院厚生年金病院）
心移植を受けた患者の急性拒絶期の心電図では，QT

膜電流記録法によると，拒絶心室筋細胞における Ito は非

時間の延長が認められている。本研究ではラット心移植

拒絶心のそれより有意に小さいが，単一チャネルキネテ

モデルを用い，移植後 1 日目より順次移植心を摘出してィクスの比較によると拒絶心と非拒絶心における 3 種の拒絶の程度を病理組織学的に判定した後，右室乳頭筋か

Ito チャネルの単一チャネルコンダクタンスや平均開時間

ら微小電極法により細胞内活動電位を記録した。その結に差は見られなかった。一方，拒絶心筋に発現する Ito

果，拒絶心の活動電位持続時間(APD)は非拒絶心のそれ

チャネルの mRNA は非拒絶心に比べ Kv4.2 が減少し，より有意な延長を示し，その延長は，拒絶によって生じ

Kv1.4 が有意な増加を示した。移植心の急性拒絶期に見る心拍数の減少よりも早期に出現した。また一過性外向られる心電図 QT 時間や活動電位持続時間の延長は，拒き電流(Ito)の阻害剤(4-AP)の作用による APD の延長は，絶心筋細胞の一過性外向き電流(Ito)の発現変化によって非拒絶心に比べ，拒絶心で有意に僅少であった。細胞全生じることが示唆された。

（7）心筋 CFTR チャネルの Mg 依存性フォスファターゼによる制御
岡田

泰伸 1，周士勝 1，高井章2（1 生理研・機能協関部門，2 名古屋大・医・生理）
心筋 CFTR Cl－チャネル活性はオカダ酸感受性フォス

活性化される CFTR 型 Cl－電流は遊離 Mg2+増によって濃ファターゼ（PP）と 9-AC 感受性 PP の両者によって制御

度依存的・可逆的に抑制されること，そしてこの抑制はされている。前者は PP2A であることが判っているが，9-AC によって阻止されることが判った。更には，内在2+

後者の詳細は不明である。Mg 感受性 PP の関与を調べ

性 PP 活性の 9-AC 感受性成分は，ミリモルオーダーの遊る目的で，細胞内 Mg-ATP をミリモル以上に維持した上離 Mg2+ によって実際に活性化されることも明らかとで細胞内遊離 Mg2+濃度を変化させて，モルモット単離心なった。

室筋から全細胞電流記録を行った。その結果，cAMP で274

研究会報告2+（8）心筋 L 型 Ca チャネルの細胞内 Mg による温度依存性制御機構
山岡
細胞内 Mg2+濃度は L 型 Ca チャネルをブロックし，生薫，瀬山一正（広島大・医・生理第一）がみられた(それぞれ run-up，late-ICa)。Run-up は細胞内

2+に GTP 投与してもその程度は変らなかったが，late-ICa

理的 Mg 濃度下ではチャネル活動は大部分抑制されて
2+

おり，リン酸化はその Mg ブロックを解除することによは完全にその増大が抑えられた。また Mg2+依存性のブり電流を増大する事をカエル心筋において我々は示した。

ロックはリン酸化により阻害された。このように late-ICa

2+

ところが哺乳類の心筋ではそのような Mg の効果は明はカエルで見られた L 型 Ca チャネルの性質と一致し，

らかではない。我々はモルモットの心筋についても低哺乳類心筋Ｌ型 Ca チャネルにもカエルと共通の Mg2+依Mg の効果を検討したところ，温度を 28℃以上にて 10µM

存性制御が存在することが判った。

2+以下の低濃度で著しい Mg 依存性の二相性の電流増大（9）甲状腺ホルモンによる心筋イオン電流と遺伝子発現の修飾：ICa, L を中心に
渡部

裕，馬

梅蕾，鷲塚

隆，相澤

義房（新潟大院・循環器分野）

甲状腺ホルモンは心筋細胞の各種蛋白の発現やイオンに比し有意に大きかったが（－18.5±2.4VS.－15.0±

チャネル活性を調節しており，我々はカリウムチャネル

1.6pA/pF），イソプロテレノール 1µM 投与下では対照群に対する作用について報告してきた。今回 L 型カルシウ

が T3 群より大きくなった（－25.4±2.9 VS.－21.6±

ムチャネルに対する甲状腺ホルモンの作用をリボヌクレ

1.6pA/pF）。アセチルコリン 1µM 投与は対照群の ICa,L を

アーゼプロテクションアッセイ法と全細胞型パッチク

変化させなかったが，T3 群の ICa,L を 19％減少させた。

ランプ法を用いて検討した。

【結語】短期間の T3 投与は L 型カルシウムチャネルの発【方法】8 週齢ルイスラットに甲状腺ホルモン(T3，

現を減少させる一方でカルシウム電流を増加させた。T3

25µg/100g)を 3 日間投与し，無投薬群と比較検討した。

がカルシウム電流を増加させた機序にはアデル酸シクT3 投与によりα1 サブユニットの発現は対照群の 20％にラーゼカスケードの関与が推察された。

減少した。L 型カルシウム電流（ICa,L）は T3 群で対照群（10）培養ヒト大動脈内皮細胞からの OTRPC4 の単離と機能解析
徐血管内皮細胞は，種々の機械刺激に応答し，細胞内 Ca2+
2+

峰，佐藤

栄作，飯島

俊彦（秋田大・医・薬理）した。これらを HEK-293 細胞に一過性に発現させ，Fura-2濃度([Ca ]i)を増加させ，生理機能を果たしているが，そによって[Ca2+]i の変化を観察すると，OTRPC4 発現細胞の Ca2+流入経路の分子本体や活性化機構についてはよく

では，低浸透圧刺激によって[Ca2+]i の増加が引き起こさわかっていない。最近，低浸透圧刺激によって活性化されたが，OTRPC4 βでは何の変化も示されなかった。

れる非選択的カチオンチャネル(OTRPC4)がクローニン

OTRPC4 の N 末を除いた場合，同様に低浸透圧刺激に対グされた。このチャネルがヒト大動脈内皮細胞に存在しする作用が認められなくなった。これらの結果より，欠ているのか否かを RT-PCR 法によって検討し，OTRPC4

損したアミノ酸領域が低浸透圧感受性に何らかの関与と N 末細胞内領域が部分的に欠損した OTRPC4βを単離を示していることが示唆された。

275

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（11）HCN4 チャネル電流に対する各種抗不整脈薬の作用
晴昭 1，霊園

中谷良恵 1，小倉

武彦 1，植村展子 1，岸本充 2，石倉浩2（1 千葉大院・医学研究院・薬理，2 病態病理）

最近，発作性心房細動の発生要因として肺静脈入口部

心房筋側に HCN チャネル抗体に反応する細胞が多く認

周辺からの異所性自動能が引き金となる事が指摘されてめられた。HCN4 チャネル電流に対し多くの抗不整脈薬いる。そこでその自動能発生に過分極誘発内向き電流は程度の差はあるものの抑制作用を示したが，その作用（Ih）が関与する可能性を考慮し，この電流を通過させるの比較的強いものは zatebradine あるいは amiodarone，

HCN4 チャネルに対する抗体で肺静脈左心房境界部の免

bepridil，lidocaine であった。Amiodarone の心房細動予防

疫組織染色を行うと共に，HCN4 チャネルを安定的に発効果の一部には HCN4 チャネル抑制作用も関与する可能現させた HEK293 細胞においてこの電流に対する各種抗性がある。

不整脈薬の作用を検討した。肺静脈左心房境界部では左（12）マウスペースメーカー細胞の Ca 電流と，マウス洞房結節からクローニングした D 型 Ca チャネルの
機能解析
鷹野

誠 1，趙

顕星 2，辻啓子 3，石井孝宏 4，堀江稔 3，野間昭典 1（京都大院・医学研究科・1 細胞機能制御，3 循環病態，4 神経生物，2

成均館大學校・医・麻酔科）

Ca チャネルを構成する分子のうち，α1D サブユニット

RT-PCR 法によりα1D をクローニングしたところ，リピーをノックアウトしたマウスは先天的な聾とともに心臓洞

ト 1・2 間のリンカーの配列が大きく異なる新たな房結節の機能異常をきたす。この電気生理学的・分子生splicing variant が発現していることが判明した。このマウ

物学的背景を検討するため，マウス洞房結節からペースス洞房結節α1D をβ2 およびα2δとともに HEK293 細胞に発メーカ細胞を単離し，保持電位-80 mV から脱分極により現させたところ，これまでの報告とは異なり，-50 mV 付

活性化される内向き電流を記録した。その結果，Na 電流，

近から活性化され，しかも不活性化の速い Ca 電流を記

T 型 Ca 電流，L 型 Ca 電流および持続性内向き電流(IST)

録することができた。

が存在することが明らかになった。マウス洞房結節から（13）筋小胞体機能阻害により顕在化する肺静脈起始部心房筋の自動能
本荘

晴朗，丹羽

良子，山本

充，神谷

香一郎，児玉稲田

逸雄（名古屋大・環境医学研）

慎，三井和幸（東京電気大・工）近年，肺静脈起源の異所性刺激生成を機序とする心房タイプの活動電位が生じた。Ryanodine (2µM)を添加して細動の存在がカテーテルアブレーション治療の面から注

筋小胞体機能を阻害すると，拡張期電位が浅くなりペー

目を集めているが，肺静脈における刺激生成機構についスメーカー脱分極が生じた。刺激頻度を急に増加させるては不明である。本研究では家兎肺静脈起始部心筋からとこれらの電位変化は増強され，高頻度トレーン刺激

活動電位を記録し，その電気的特性を検討した。コント(3.3Hz)後にはバースト状の自発活動電位が誘発されたロールでは電気刺激(0.5-4.0Hz)に応じて典型的な心房筋(平均持続時間 37.5±4.5 秒)。この自発興奮は筋小胞体 Ca2+276

研究会報告枯渇により減弱し，β受容体刺激により増強された。以小胞体機能阻害がこれを顕在化させることが示唆された。

上より，肺静脈起始部心筋は潜在的な自動能を有し，筋（14）ウサギ心室筋細胞におけるエチジウムイオンの電位依存性取り込み
大地

陸男，宋

玉梅（順天堂大・医・生理第二）細胞膜における leak 経路の発生と役割を，ウサギ心室の平均膜電位は正常 Tyrode >K+-free> + glibenclamide で筋 に パ ッ チ ク ラ ン プ 法 お よ び ethidium (Et) カ チ オ ン

あり，10 分後の Et 蛍光は K+-free > + glibenclamide>正常(314Da)をマーカーとした蛍光測光を適用して検討した。

Tyrode であった。K+-free による Et 蛍光増大は脱分極中

Ethidium bromide (EtBr, 10µg/ml)を含む K+-free 溶液で潅少なく再分極で著明であった。過分極によって小さな膜流すると，約－140mV の過分極が生じついで不規則な脱穿孔が生じ小カチオンが静止電位で駆動されて流入した分極と持続の長い活動電位が発生した。Glibenclamide (5と示唆された。

µM) は活動電位をさらに延長した。EtBr 存在下 10 分間（15）二次性 QT 延長症候群の病態発生メカニズムにおける遺伝的背景について
久保田

友之，竹中

琴重，小堀
大谷

敦志，二宮

秀夫，堀江

智紀，湯本

佳宏，藍

智彦，

稔（京都大院･医学研究科・循環器病態）

我々は，QT 延長症候群患者において，既知の LQTS

た。この変異が及ぼす Iks チャネルへの機能的影響を in

関連遺伝子の変異の有無を PCR－SSCP 法を用いて検索

vitro で検討するため，COS7 細胞にチャネルを再構築しし，6 例で KCNQ1 遺伝子の単塩基遺伝子多型を同定し電気生理学的実験を行ったが，その機能的障害は軽度でた。この 643 番目のアミノ酸をグリシンからセリンへ置あった。従って，これらの症例は，Iks チャネルの軽度の換するミスセンス変異は，主に低カリウム血症や房室ブ機能障害を遺伝的素因として持ち，適当な誘発因子を契

ロックに伴う徐脈によって顕在化する症例と関連してい機として発症したと考えられた。

（16）ラット心筋における KvLQT1 の splice variant に対する検討山田

陽一 1，陳向東 2，長島雅人 1，関純彦 1，山陰

道明 2，當瀬

規嗣 1，並木昭義 2（札幌医大・1 生理第一，2 麻酔科）

KvLQT1 は心筋において緩徐活性化型遅延整流性 K 電グされた KvLQT1 と比較すると，予想されるアミノ酸配流（IKs）を構成する遺伝子であるが，ヒトでは truncated

列では N 末の一部と膜貫通領域 S1 および S2 の一部を含

form のスプライスバリアントが生理的に存在しており，む部位が欠損していた。RT-PCR 法により胎齢 12 日から

Dominant Negative に遺伝子の発現を調節していると報告

出生後 10 日目の心筋において KvLQT1 のみならず，されている。今回我々はラット心室筋からヒトのtruncated KvLQT1 の 発 現 を 確 認 し た 。 こ の truncatedtruncated isoform とは違うものの，部位としてはほぼ同様

isoform を Xenopus oocyte に KvLQT1 と共発現させ K 電の truncated isoform をクローニングしたので報告する。

流を観察したところ，KvLQT1 のみを発現させた場合とこのスプライスバリアントはラット結腸よりクローニン

比較し電流量は明らかに小さかった。また，この傾向は277

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

regulatory subunit である minK を共発現させても変わらな

Dominant Negative に IKs を調節している可能性が示唆さかった。KvLQT1 の trucated isoform はラット心においてれた。

も胎生期から出生後 10 日目までは生理的に存在し，（17）MinK の心筋内・細胞内局在における蛋白相互作用の役割
古川哲史 1，小野靖子 2，土屋博之 3，片山芳文 3，Maier－Louise Bang4，

Dietmar Labeit5，Siegfried Labeit5，稲垣暢也 1,6，Carol C. Gregorio2（1 秋田大・医・生理第一，2Dept of Cell Biol & Anatomy, Univ of Arizona，3

東京医科歯科大・難治疾患研・自律生理，4Eur Mol Biol Lab，

5

Institut for Anasthesiologie und Operative Intensivmedizin, Universitatklinikum Mannheim，
6

CREST, Jpn science and Technology Corp）

MinK は心筋遅延整流性カリウムチャネル IKs チャネと T-cap の結合は減弱し，脱リン酸化を模倣した S157A

ルのβサブユニットである。酵母 2 ハイブリッド法によ

変異では両者の結合は増強した。心筋細胞では minK・り minK に結合する蛋白を検索した結果その C 端細胞内T-cap は Z-line に局在し，minK は細胞膜側(=T 管)，T-cap

領域に sarcomere 蛋白 T-cap/telethonin が結合することがは sarcomere 側に存在した。両者の結合が T 管―sarcomere

判明した。MinK は T-cap の C 端に結合し，同部位にはを架橋し，興奮―収縮連関のフィードバック機構としてtitin kinase domain によりリン酸化される 157Ser が存在す作用することが示唆される。

る。リン酸化を模倣した S157E・S157D 変異では minK（18）LQT2 で認める HERG S818L 変異はユビキチン－プロテアソーム経路での蛋白分解が促進している
中島

忠，金古

義明，大山

平岡
永井

良雄，倉林

正彦（群馬大・医・第二内科）

古川哲史（秋田大・医・第一生理）

昌和（東京医科歯科大・難治疾患研・循環器病）

良三（東京大院・医学系研究科・内科学専攻循環器内科）

目的； LQT2 で認める HERG S818L 変異について，蛋速度が促進していた（野生型 Th:13.2h, 変異 Th:6.1h）。プ

白輸送や蛋白分解に異常があるかどうかを調べ，そのメ

ロテアソーム阻害剤は変異の蛋白分解を著明に抑制した。

カニズムを明らかにする。方法と結果；野生型，変異

変異はポリユビキチン化され，ユビキチンのドミナント

HERG cDNA を HEK293 細胞にトランスフェクションし，

ネガティブ変異体(K48R)により蛋白分解は軽度抑制さ蛋白の発現をWestern blot 法で調べた。野生型は，immature

れた。総括；本変異の少なくとも一部はユビキチン－プ

form と mature form の 2 本バンドがみられたが，変異でロテアソーム経路での蛋白分解が促進していた。本変異は mature form はみられず，変異は蛋白輸送が障害されての機能異常は，蛋白輸送の障害と蛋白分解の促進によりいると考えられた。また，変異は野生型に比べ蛋白分解

もたらされると考えられた。

278

研究会報告（19）心臓の発生機序と再生治療
小室心筋細胞は自律拍動といった心筋細胞に特徴的な高度

一成（千葉大院・医学研究院・循環病態医科学）

いる細胞が高率にあると報告されました。

な分化をとげながらも，胎生期は活発に分裂増殖します。

一方胚性幹細胞（ES 細胞）と体性幹細胞という細胞はしかし出生後はすみやかに分裂能を喪失し，以後二度と心筋細胞に分化することがわかってきました。将来の心分裂能を獲得する事はないとされていました。ところが臓の再生治療について展望します。

最近心筋梗塞をおこしたヒトの心臓において，分裂して279

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

13.第 2 回脳磁場ニューロイメージング
2001 年 11 月 28 日－11 月 30 日
代表・世話人：栗城眞也（北海道大学電子科学研究所）
所内対応者：柿木隆介（岡崎国立共同研究機構生理学研究所）（１）グラジオメータとマグネトメータで計測された脳磁界の信号源推定精度
竹内文也， Kimmo Uutela, Lauri Parkkonen，栗城眞也（北海道大学電子科学研究所）（２）MEG raw data 時系列の遅延時間座標系での振る舞い
中岡高博，Md.M.Rahman Khan，浅田博，谷塚昇（大阪府立大学・総合科学部）

外池光雄（業技術総合研究所関西センター）（３）MEG における測定変量間の開ループ伝達関数の同定
原崇，岸田邦治（岐阜大学・工学部・応用情報科学）
篠崎和弘，鵜飼聡（大阪大学・医学部・神経機能医学講座）（４）LORETA 法による言語優位脳半球の推定
三島 喬，竹内文也，栗城眞也（北海道大学電子科学研究所）
鎌田恭輔（北海道大学・医学部・脳神経外科）（５）脳磁図・MRI 統合ソフトの開発
橋詰

顕，栗栖

薫，有田和徳，飯田幸治，花谷亮典（広島大学・医学部・脳神経外科）
籬拓郎（日比野病院）（６）指の一次体性感覚野の発達的変化に関する検討（第 2 報）
權藤健二郎，飛松省三，原寿郎（九州大学・医学部附属病院・小児科）（７）鍼灸のツボ打撃による脳の MEG 信号の検出
川端啓介（大阪府立大学）
内野勝郎（全国柔整師協会）
外池光雄（産技総研ライフエレクトロニクスセンター）（８）口唇に局所失調症を患う器楽奏者の MEG 反応
平田恵啓（北海道大学電子科学研究所）
マティアス・シュルツ，クリスト・パンテフ（Institute for Experimental Audiology, University of Muenster, Germany）
エッカート・アルテンミュラー（Institute of Music Physiology and Performing Arts Medicine, Academy of Music and Drama, Germany）（９）電気味覚に対する脳磁場計測
武原志帆，森川聖美，山本千珠子，山本中川誠司，山口雅彦，岩木隆（大阪大・人間科学・行動生理）
直，外池光雄（産業技術総合研究所）（10）味覚誘発電位・磁場の同時計測
小早川達，溝口 千恵，斉藤 幸子（産業技術総合研究所）
小川尚（熊本大学・医学部）（11）磁界計測を用いた脊髄機能マッピング
小森

博達，川端

茂徳，大久保

治修，福岡

優子，四宮

謙一

（東京医科歯科大学・医歯学総合研究科・脊椎脊髄神経外科学）

280

研究会報告（12）坐骨神経標本を用いた活動磁界測定
福岡 優子，小森 博達，川端 茂徳，大久保 治修，四宮 謙一（東京医科歯科大学・脊椎脊髄神経外科学）（13）針電極を用いた表皮内電気刺激による誘発脳磁場
乾幸二，Tran Diep Tuan，秋云海，王暁宏，宝珠山 稔，柿木 隆介（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・統合生理研究施設）（14）Cerebral activation by the signals ascending through unmyelinated C-fibers in humans:a magnetoencephalographic study Tuan Diep Tran, Koji Inui, Minoru Hoshiyama, Khanh Lam, Yunhai Qiu,
Ryusuke Kakigi（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・統合生理研究施設）（15）絶対音感保持者の脳磁場計測～中潜時以降のダイポール分布について
広瀬 宏之，久保田 雅也，木村 育美，大澤 麻記，榊原 洋一，湯本 真人（東京大学・小児科・検査部）（16）楽譜を見て音を想起する時の脳磁場について
久保田 雅也，木村 育美，広瀬 宏之，榊原 洋一（東京大学・小児科）（17）音楽性幻聴および幻視（シャルル・ボネ症候群）の MEG の空間フィルター解析
山本 雅清，篠崎 和弘，鵜飼 聡，川口 俊介，石井 良平，小川 朝生，水野（松本） 由子，
井上腱，武田 雅俊（大阪大学大学院医学系研究科・精神医学教室）
吉峰 俊樹(大阪大学大学院医学研究科・脳神経外科学教室)
平吹 度夫(大阪大学大学院医学研究科・放射線医学教室)
田中 迪生(田中診療所）
Stephen E.Robinson（CTF Systems Inc.）（18）演算処理に関する脳磁界計測－数の大小比較について－
高栄
橋詰（19）てんかんの dipole 推定における導体モデルの影響
金子

裕

智，樋脇

顕，栗栖

治（広島市立大学・情報科学部）

薫（広島大学・医学部・脳神経外科）－ファントムによる実験の総括－

1,2，湯本 真人 3 ，斎藤治 4 ，大槻 泰介 1，有馬 邦正 2

（1 国立精神・神経センター武蔵病院脳神経外科，2 国立精神・神経センター武蔵病院臨床検査部，
3

東京大学医学部附属病院・臨床検査部，4 国立精神・神経センター武蔵病院精神科）（20）当院での脳磁図による部分てんかん焦点診断の現状
大石誠，亀山 茂樹，師田 信人，増田浩（国立療養所・西新潟中央病院）（21）MEG の速波発生源とてんかん源性領域との関連の検討
二宮 宏智，加藤 天美，平田 雅之，新居 康夫，山田 淳二，平野 俊一朗，谷口 理章，吉峰 俊樹（大阪大学・脳神経外科）
今井 克美（大阪大学・小児科）（22）脳磁図におけるてんかん棘波の持続時間と dipole 集積との関係について
芳村 勝城，渡辺 裕貴（国立療養所・静岡神経医療センター）（23）非磁性ゴーグル型光刺激装置を用いた光感受性てんかんの検査について
吉田綾，渡辺 裕貴，芳村 勝城（国立療養所・静岡神経医療センター）（24）手・足・顎の self-paced 運動に伴う運動準備磁界の検討
遠藤 博史，成田 紀之，加藤 雄一郎，武田 常広（産業技術総合研究所・脳神経情報部門・感覚認知科学研究グループ）281

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（25）随意性顎運動に関連する大脳皮質領域の脳磁場解析
澁川 義幸 1,2，熊井 敏文 1,2,3，新谷 益朗 1，鈴木隆 1,2，中村 嘉男 1,4（1 東京歯科大学・口腔科学研究センター，2 東京歯科大学・生理学講座，
3

松本歯科大学・口腔生理学講座，4 帝京平成大学・福祉情報学科）（26）ボタン押し運動における運動強度の制御と運動関連脳磁場の検討
江坂 茂朗，高木 孝志，小谷 賢太郎，堀井健（関西大学・工学部・管理工学科）

外池 光雄（産業技術総合研究所関西センター）（27）大脳基底核に対する複雑手指運動の運動頻度の影響
岡山晶，谷脇 考恭，後藤 純信，飛松 省三（九州大学大学院医学研究院・脳研臨床神経生理）
吉良 潤一（九州大学大学院医学研究院・脳研神経内科）
吉浦敬（九州大学大学院医学研究院・放射線科）

中村 泰彦（九州大学大学院医学研究院・放射線部）（28）Behavioral and MEG measures reveal brain plasticity in training Japanese adults to learn the /l-r/ contrast
Yang Zhang 1, 2, Patricia Kuhl1, 2, Toshiaki Imada 1, 2, 3, 4, Makoto Kotani5, John Pruitt6（1Center for Mind, Brain and Learning,2

Department of Speech and Hearing Sciences, University of Washington, Seattle, WA 98195, USA;
3

NTT Communication Science Laboratory,

4

Real World Computing Partnership, Nippon Telegraph and Telephone Corporation,

Atsugi-shi, Kanagawa 243-0198, Japan; 5Tokyo Denki University,

Chiyoda-ku, 101-8457, Japan;

6

Microsoft Corporation, Redmond, WA 98052, USA）

（29）周波数変化に対する脳磁界反応
神本 さゆり 1, 浅香 雪夫 1, 今田 俊明 2,3, 関原 謙介 4, 小谷

誠5（1 東京都立科学技術大学大学院・システム基礎工学専攻，
2
3

日本電信電話株式会社・NTT コミュニケーション科学基礎研究所

マルチモーダル機能 NTT 研究室 Real World Computing Partnership，
4

東京都立科学技術大学・電子システム工学科，5 東京電機大学）（30）聴覚言語刺激の途切れによる聴覚野の神経活動の脳磁界計測
岩木直, 浜田 隆史, 外池 光雄（産業技術総合研究所・ライフエレクトロニクス研究ラボ）
東 義隆（神戸大学・自然科学研究科）
川野 常夫（摂南大学・工学部）（31）骨導可聴音および骨導超音波の知覚メカニズム：脳活動計測による検討
中川 誠司，山口 雅彦，外池 光雄（産業技術総合研究所）
細井 裕司（奈良県立医科大学）
今泉

敏（広島県立保健福祉大学）
渡辺 好章（同志社大学）（32）ペア刺激による聴覚誘発 P50m，N100m の回復曲線
湯本 真人，伊藤 憲治，加我 君孝（東京大学・医学部）
宇野

彰，金子

裕，齋藤 治（国立精神･神経センター）（33）刺激間隔における 1/fn ゆらぎの GO/NO-GO 反応に及ぼす影響についての検討
原田 暢善，中川 誠司，岩木直，山口 雅彦，外池 光雄，守谷 哲郎（産業技術総合研究所・関西研究センター・ライフエレクトロニクス研究ラボ）

282

研究会報告（34）アスペルガー症候群小児における顔の表情認知処理機構－脳磁場計測による解析
木村 育美，久保田 雅也，広瀬 宏之，榊原 洋一（東京大学医学部附属病院・小児科）
湯本 真人（東京大学医学部附属病院・検査部）（35）運動順応の運動検出と V5 反応の効果
谷川 昌司，外山 敬介，荒川彰，梶原 茂樹，吉田 圭一，江島 義道（京都大学人間・環境学研究科，島津製作所）（36）顔パターン検出過程の脳磁図による検討
加藤隆，加藤 元一郎（東京歯科大学市川総合病院・精神神経科）
村松 太郎（慶應義塾大学・医学部・精神神経科学教室）
新谷 益朗（東京歯科大学口腔科学研究施設）（37）Williams 症候群の神経生理学的研究
中村 みほ 1,2，金桶 吉起 1，渡邊 一功 3，柿木 隆介 1
（1 国立共同研究機構・生理学研究所，2 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所，
3

名古屋大学医学部・小児科）（特別講演）MEG の新しい方法論：脳研究への適用
外山 敬介（島津基盤技術研究所顧問，京都府立医科大学名誉教授）【参加者名】
浅田博（大阪府立大・総合科学），足立

大大院・理工），井原田信夫（早稲田綾（大阪大大院・医学研究），今俊明（日本電信電話株式会社コミュニケーション科

学基礎研究所能診断学），岩木直（産業技術総合研究所

ライフエレクトロニクス研究ラボ），岩本道病院神経内科），鵜飼江坂聡（大阪大大院・医学研究），

茂朗（関西大・工），遠藤

究所脳神経情報部門）
，大石
病院）
，岡山

一秀（大阪鉄博史（産業技術総合研

誠（国立療養所西新潟中央

晶（九州大大院・医学研究），小川（大阪大大学医学系研究），小野田
部附属病院），小野

恵子（日本大・医学

弓絵（早稲田大大院・理工），梶原

茂樹（（株）島津製作所基盤技術研究所），加藤
歯大・市川総合病院精神神経科）
，金子

さゆり（東

京都立科学技術大大院・システム基礎工），川口
阪大大院・医学系研究）
，川端

隆（東京

裕（国立精神・神経センター武蔵病院 MEG 検査室）
，神本

鳥

朝生

小谷

博俊（CBC 株式会社）
，篠崎

学研究）
，澁川

義幸（東京歯科大・生理学講座・口腔科学研究センター），新谷益朗（東京歯科大・口腔科学研究センター脳科学研究施設），須田高栄

頼昌（CBC 株式会社），智（広島市立大・情報科学）
，高木

工）
，高田

孝志（関西大・

あゆみ（エレクタ株式会社 MEG プロジェク

ト部）
，高梨

芳彰（京都府立洛東病院），竹内

海道大・電子科学研），竹下昌司（京都大・人間），

考恭（九州大大院・医学研究），千々布

University Washington）
，露口
科）
，外池

尚弘（大阪市大・脳神経外光雄（産業技術総合研究所関西センターライ
省三（九州大大院医学啓介（大阪府立大），神研究院脳研臨床神経生理），外山敬介（島津基盤技術研究所，京都府立医科大），中岡高博（大阪府立大大院・育美（東京大・雅也（東京大・小児科）
，

理学研究）
，中川

誠司（産業技術総合研究所ライフエレ

クトロニクス研究ラボ），中田

大貴（筑波大・人間総合

寛（横河電機（株）

科学），長峯

航機事業部 MEG センタ），小早川

達（産業技術総合研

ほ（愛知県コロニー発達障害研究所），二宮敦之（筑波大大院・運動生化学），小森達（東京医歯大・脊椎脊髄外科学），權藤
大・医部附属病院小児科）
，斉藤

敏弥（国

立教育政策研），Yang（Center for Mind，Brain and Learning，

賢太郎（関西大・工）
，後藤

究所）
，小南

文也（北

和秀（東京大・医），武原

志帆（大阪大・人間科学），谷川
谷脇和弘（大阪大大院・医フエレクトロニクス研究），飛松

邦治（岐阜大・工），木村

医学部附属病院小児科），久保田木真一（大阪市立大大院・脳神経外科）
，佐々

俊介（大

明彦（日立製作所中央研究所メディカルシステム研

究部）
，岸田

究所）
，坂本

博

健二郎（九州幸子（産業技術総合研

大・医）
，橋詰

正典（大阪大大院・医学研究），中村顕（広島大・医），橋本

社会医学系大院）
，畑中
岡

み

宏智（大阪

章子（信州大啓作（エレクタ株式会社），花繁（国立精神・神経センター武蔵病院）
，馬場

俊輔

283

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（京都府立医大・歯），早川友恵（通信総合研究所関西

先端研究センター脳機能グループ），原院・工学研究科），原田崇（岐阜大大暢善（産業技術総合研究所関西センターライフエレクトロニクス研究），平田海道大・電子科学研）
，廣江
工学研究）
，広瀬

科学）
，藤巻

総雄（東京工大大院総合理

宏之（東京大・医），樋脇

市立大・情報科学）
，福岡

恵啓（北

治（広島

優子（東京医歯大脊椎脊髄外則夫（通信総合研究所関西先端研究セン

ター脳機能グループ），宝珠山

稔（生理研），三島（北海道大・電子科学研），美馬

達哉（京都大・医学研究），宗綱

信治（九州工大・生命体工学），森川喬（大阪大・人間科学），山口雅彦（産業技術総合研究所

関西センターライフラボ）
，山崎
学研究）
，山田

貴男（九州大大院・医信一（広島大・歯）
，山本

千珠子（独

立行政法人産業技術総合研究所脳神経情報研究部門），山本

雅清（大阪大大院・医学系研究），湯本大・医学部附属病院検査部）
，横田
吉田

真人（東京

公一（CBC 株式会社），

綾（国立療養所静岡神経医療センター），芳村

城（国立療養所静岡神経医療センター），和坂
波大・体育科学）
，渡辺
センター）
，荒川

勝

俊昭（筑

裕貴（国立療養所静岡神経医療

彰（島津製作所基盤技術研究所）

聖美

【概要】
昨年度に続く第 2 回目として，「脳磁場ニューロイ(r と l)の弁別能の増加に伴い聴覚野の MEG 反応に可塑的メージング」研究会を岡崎コンファランスセンターで平な変化が見られること，骨導超音波の知覚に関する前庭成 13 年11月28日（13時）から 11月30日（12 時）の日程

有毛細胞の関与が示唆されること，遺伝子欠陥（Williamsで開催した。世話人は筆者と，統合生理研究施設の柿木症候群）により空間認知障害をもつ患者では，視覚情報隆介教授である。

処理（背側）経路のなかで動きの認知経路が intact である

研究発表は「体性感覚，味覚」「運動」「聴覚」「視覚」

こと，音楽性幻聴と幻視患者において症状にともないそ「臨床応用」「高次機能・音楽」「逆問題・信号解析」のれぞれ聴覚野と視覚野（紡錘状回）が活動するなどの興セッションに分け，計 37 演題の発表が行なわれた。

味ある発表があった。

体性感覚と味覚に関しては，運動系の局所失調症

さらに，京都府立医科大学名誉教授の外山敬介先生に（dystonia）と感覚中枢の塑性的変化の関係を探る試みや，よる「MEG の新しい方法論：脳研究への適用」に関する

c-fiber を経由する遅い痛み感覚の神経基盤の解明，舌に特別講演では，fMRI で活動が認められた皮質上にダイ与える電気刺激による味覚の MEG 応答など，新しい研

ポールを仮定し，Wiener 推定に基づく空間フィルタ法で究の展開が紹介された。また，運動関連 MEG の計測でMEG 活動を推定する方法と，高次視覚野(V2/V3, V4, V5)は，足関節の voluntary 運動において手の運動準備を示す

が刺激の属性に応じて特異的に活動する様子が紹介され活動が観測された。てんかんの臨床応用では，従来の棘た。

波を使ったダイポール推定の他に，速波の発生源を調べ

本年も十分な発表時間のなかで自由なディスカッる研究が行なわれ，てんかん源性領域との高い関連が指ションが行なわれ，出席者（109名）間で活発な情報交換摘された。聴覚，視覚，音楽関係では，学習による子音が行なわれた。

（1）グラジオメータとマグネトメータで計測された脳磁界の信号源推定精度
竹内文也，Kimmo Uutela, Lauri Parkkonen, 栗城眞也（北海道大学電子科学研究所）
MEG 計測では検出コイルとしてグラジオメータ（GM）を行い，その位置精度について検討した。脳深部に信号あるいはマグネトメータ（MM）が使われ，脳深部にあ源がある場合には，GM で計測した磁界だけを用いた推る信号源の検出には MM が GM よりも有利であると言わ定の位置誤差の平均は 3.1 mm であり，MM からの磁界れてきた。本研究では，それぞれの検出コイルで計測さでは 4.3mm であって，MM における推定誤差が大きい。

れた磁界を背景ノイズとして用いて等価電流双極子推定MM からの磁界では，環境ノイズを減らすための信号処284

研究会報告理である SSP が信号成分を著しく減衰させたためと考え

GM+MM における推定精度の改善はチャネル数の増加

る。また，両方の磁界を用いた場合には推定誤差の平均によると考えられるがその程度はわずかであった。

は 2.8mm であり，GM における推定結果に比べ小さい。

（2）MEG raw data 時系列の遅延時間座標系での振る舞い
中岡高博，Md.M.Rahman Khan，浅田博，谷塚昇（大阪府立大学・総合科学部）

ここでは MEG 計測による脳磁気波の raw data 時系列

列を対象にした。まず，刺激を与えずリラックスした時を，遅延時間座標系の空間にプロットし，磁気波の非線に観測される磁気波は三次元状態空間上で，トーラス状

形力学的な情報構造を見ることに努めた。Takens の埋め空間の内部をカオティック（日常のカオスでなくカオス込み定理とフラクタル遅延埋め込みプレバレント定理に

力学的な意味）に動く軌道を描いた。波のスペクトルは

よって，時系列信号から再構成状態空間上に形成された

10Hz 付近に鋭いピークを持つα波であった。状態空間上

アトラクタと時系列を生み出す元のシステムを支配するでランダムな軌道でないことから，この raw data は雑音

未知力学系の状態空間上のアトラクタとは 1 対 1 対応関に邪魔された意味の無いものでなく，システムのその部係である事から，遅延時間座標系への時系列の変換に分のその時のその状態を示すものであると考えられる。

よって，MEG のあるチャンネルに対応する部分の神経回

アトラクタが現れずカオティックな軌道は，システムが路網に働くダイナミックスを推定するためである。波を特定の仕事をせずリラックスな状態であるためであろう。

積算（誘発波を見るために行う）する前の raw data の時系（3）MEG における測定変量間の開ループ伝達関数の同定
原崇，岸田邦治（岐阜大学・工学部応用情報学科）
篠崎和弘，鵜飼聡（大阪大学・医学部・神経機能医学講座）（目的）原子炉雑音解析で開発したフィードバックシス

部 L51，右後側頭部 R46 間の伝達関数の振幅損失は左か

テム論的手法を用いて MEG の測定変量間の方向性を持ら右に向かうときは 0dB，逆向きは 10dB で非対称であっつ伝達関数を同定した。
（方法）相関関数行列を要素とすた。開眼時の損失は各々10dB, 20dB で，閉眼時と同じくる Hankel 行列の特異値分解を経由して同定されたイノ非対称がみられた。被検者 2 では左後側頭部 L46 と右同ベーションモデルが最小位相性を満たしている場合，フ名部位 R46 間の伝達関数の損失で開眼時左から右へはィードバック結合構造を利用して方向性をもつ伝達関数

10dB, 逆向きは 15dB なる同様の非対称が見られた。尚，が決定できる。2 名の健常被検者で開眼時と閉眼時を記

被験者 2 の閉眼時，伝達関数の振幅損失は各々10dB で対録した。データ数 9 万点，サンプリング周波数 625Hz。

称であった。
（考察）方向性をもつ伝達関数によって領域（結果）被検者 1 では閉眼時，α波帯域について左中側頭間の機能関連を検討できる可能性が示された。

285

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（4）LORETA 法による言語優位脳半球の推定
三島 喬，竹内文也，鎌田恭輔，栗城眞也（北海道大学電子科学研究所）
鎌田恭輔（北海道大学・医学部・脳神経外科）

本研究ではアミタール検査により言語優位半球が既知差が見られるかを調べた。解析の結果，アミタール検査の被験者 5 名(左半球優位 4 名,右半球優位 1 名)を対象とで左半球優位とされた被験者は左側頭部において，右半

して，言語課題遂行中の脳磁場応答(MEG)を用いて計測

球優位とされた被験者では右側頭部において電流分布のした。言語課題は，提示された縦書きのかな 3 文字(名詞)

和がより大きくなり左右差が見られた。以上より各被験が，具象名詞か抽象名詞かを判断するものとした。計測者において電流分布解析の結果はアミタール検査の結果

磁場から脳内の電気的活動を表す電流分布をと一致した。従って，MEG を用いて無侵襲的に言語優位

LORETA(Low Resolution Electromagnetic Tomography)法

半球を推定できる可能性が示唆された。

で計算し，言語優位半球と非言語優位半球で電流分布に（5）脳磁図・MRI 統合ソフトの開発
橋詰

顕，栗栖

薫，有田和徳，飯田幸治，花谷亮典（広島大学・医学部・脳神経外科）
籬拓郎（日比野病院）

目的：Neuromag 社脳磁計は planer の gradiometer を有

サー座標間の補正（センサー表示）などのプログラムを開しており，電流源が gradiometer 直下にあるとき信号が最発した。結果：脳表の三次元表示画像にセンサー，電流大となる特性をもつ。現時点では，Neuromag 社の三次元源の情報を重ね合わせることが可能となった。

表示ツールは脳表とセンサーの位置関係を表示すること

結語：脳表とセンサーの位置関係を表示するプログラができないため，別途センサー位置，電流源，脳表を表ムを開発した。Planer gradiometer を有する脳磁計では，示できるプログラムの開発を試みた。方法：プログラミン

各センサーの波形とセンサー・脳表の位置関係から，脳グ言語は米国 Inprise 社 Delphi Ver.5 を用い，DICOM 画の磁気活動の広がりを推測できる可能性があり，様々な像読込，脳表の三次元表示，脳表の三次元表示 DICOM用途があるものと期待される。

座標と HPI 座標間の補正（電流源表示），HPI 座標とセン（6）指の一次体性感覚野の発達的変化に関する検討（第 2 報）
權藤健二郎，飛松省三，原寿郎（九州大学・医学部・小児科）

乳児の体部位局在の発達的変化について昨年に引き続点間の距離を求めた。乳児群で平均 3.9±0.85cm である

き検討した。昨年の対象は健常発達と判定された乳幼児のに対し成人群では平均 2.0±0.51cm と有意に距離が短

10 名と健康な成人 5 名であったが，これに幼児 4 名，学かった(P < 0.01)。電流源の 3 次元的な拡がりを冠状面で

童3名（てんかん例）を追加した。
対象は全て抱水クロラー

比較すると大きな順に乳児薬指－乳児拇指－成人薬指－ルを用いて鎮静し拇指と薬指の掌側を air-tapping 装置を成人拇指であった。また幼児例と学童例も加えて年齢に用いて刺激した。脳磁界の測定は 37 チャンネル脳磁計を伴う電流源分布の変化を観察し，乳児群より成人群の方用いた。SEP における N1 に相当する反応(W1)に注目し，が 2 点間距離が短いという結果の意義を考察した。

母指と薬指の等価双極子電流源の三次元座標を算出し 2286

研究会報告（7）鍼灸のツボ打撃による脳の MEG 信号の検出
川端啓介（大阪府立大学）
内野勝郎（全国柔整師協会）
外池光雄（産技総研ライフエレクトロニクスセンター）

鍼灸のツボを打撃したときの脳の MEG 信号をはじめるツボの場合，（1）打撃後 1000mS も経過してピークにて検出した。方法：ツボの上に皮内鍼，あるいは直径 4m/m

達する大きな信号を観測した。
（2）この信号は前額，左の仁丹粒をテープで留め，その上を木槌で約 40g/cm2 の前側頭，右前側頭，左後側頭などの広いチャネルに分布強さでパルス打撃した。（このとき痛覚はなかった。）トして現れるのが特徴である。
（3）このツボの横 10m/m ぐ

リガーはこのテープの上に光ファイバーの末端に繋いだ

らい横の人差指上の骨の上を打撃したときには，この広エンパイア tube を置き，これを同時打撃して得た。15範囲の信号は現れない。（4）打撃より数十 mS 後に早い

秒間隔で大体 50 回叩いた。MEG は産技総研関西セン立ち上がりを持つ体性感覚の明瞭な信号があらわれる。

ターの 122 チャネル全頭型脳磁計を使用した。鍼を打っ

この信号は現れるチャネルが限られており，弱くタッチたとき遅く鈍い感覚“ひびき”が現れるが同様な信号をした場合の信号と一致し，刺激した手と対側の脳に現れ予想して計測は打撃後 6 秒までとした。現在迄に約 14る。総括：我々はツボを刺激したときに生ずる本質的な回の実験を約 9 人の被験者（男性，右きき，年齢 16～35）

MEG 信号（おそらく鍼と関連する）を初めて検出したとについて行い大体同じ傾向を示す信号を得た。

考えている。

結果： 例えば，会谷とよばれる親指と人指指の間にあ（8）口唇に局所失調症を患う器楽奏者の MEG 反応
平田恵啓（北海道大学電子科学研究所）
マティアス・シュルツ，クリスト・パンテフ（Institute for Experimental Audiology, University of Muenster, Germany）
エッカート・アルテンミュラー
2（Institute of Music Physiology and Institute of Music Physiology and）
金管楽器奏者は顔面筋肉の緊張と呼気で唇を振動させにより膜表面が膨らむ刺激装置を用いて左右どちらか一演奏を行う。そして過度の反復練習を行うことにより口方の上下口唇部および同側の手指腹部に機械的な刺激を唇や頬筋肉部に痙攣などの局所失調症を起こす危険性が呈示し，反対側脳半球からの MEG 反応を BTi 社製 37 チャ

あることが知られている。一方，局所失調症を患うピア

ネル SQUID 磁束計により記録した。30 分程度の休息後，ニストでは隣接する罹患指の刺激で観測された磁場応答

反対側の口唇と手指腹を刺激して同様の計測を行った。

の等価電流双極子の推定位置間距離が体性感覚野上で健健常者のデータと比較検討を行い，ピアニストの手指で常者に比べて近接していることが報告されている。本報

見られるような等価電流双極子の活動に関して可塑性がでは局所失調症を患っている金管奏者に対して，空気圧生じているかどうかを検討した。

287

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（9）電気味覚に対する脳磁場計測
武原志帆，森川聖美，山本千珠子，山本中川誠司，山口雅彦，岩木隆（大阪大・人間科学・行動生理）
直，外池光雄（産業技術総合研究所）

これまでの味溶液を刺激としていた実験では，オンる独特な味（人によって異なるが，酸味と金属味を混ぜセットを正確に捉えることが技術的に容易ではなく，またような味）により誘発される脳磁場応答を記録した。

た被験者への負担が大きいという欠点があった｡一方，電本実験では，電気刺激によるアーチファクトを考慮して気味覚刺激では刺激の立ち上がりがはっきりしており，刺激の持続時間は 200ms とし，刺激間隔は 20s と固定し実験が簡便になることから実験時間も短縮される。さらた。被験者は全員右利きの過去に味覚異常を訴えたことに，舌に対して左右別に刺激を与えることができるといのない成人で，①右刺激のみで刺激強度を変える実験，う利点もある。そこで今回我々は，電気味覚計(リオン社②刺激強度を固定し左右刺激を与える実験を行った。

TR-05)を用い，舌面に電気刺激を与えることにより生じ（10）味覚誘発電位・磁場の同時計測
小早川達，溝口 千恵，斉藤 幸子（産業技術総合研究所）
小川尚（熊本大学・医学部）

医療現場における味覚の他覚的検査法の一つして味覚の第一次味覚野の活動が推定された潜時 (115ms) にお誘発電位の計測がある。味覚誘発電位計測で得られた波

いて誘発電位では陽性電位 (P1) が計測された。振幅はの成分に対して，意味付けを行うために誘発電位と誘発

Cz において最大になった。誘発電位では P1 に続き，N1，

磁場の同時計測を 5 人の被験者に対して行った。40 回のP2 が観測され，各々の潜時において得られた脳磁場から味刺激提示を 1 セッションとし，日時を変えて 6 セッ

活動部位の推定を行ったところ，誘発電位で P1 の潜時

ション行った。誘発磁場の計測には全頭型を用い，誘発では従来の Area G と中心溝近傍にダイポールが推定さ

電位は Cz, Fz, Pz, C1, C2 において計測を行った。0.3M のれた。

食塩水を味刺激として被験者に提示した場合，誘発磁場（11）磁界計測を用いた脊髄機能マッピング
小森博達，川端茂徳，大久保治修，福岡優子，四宮謙一（東京医科歯科大学・医歯学総合研究科・脊椎脊髄神経外科学）

我々は磁界計測による脊髄機能診断法の確立に向けてた。また，胸髄において，大脳運動野刺激後の下行性脊研究を進めている。昨年の本研究会において，我々はネ

髄誘発磁界および，坐骨神経刺激後の上行性脊髄誘発磁

コの脊髄を硬膜外電極で電気刺激し，上行性脊髄誘発磁界を測定し，それぞれの脊髄内伝導路をマッピングでき界を測定することにより，従来の電位計測より高精度にることを確認した。脊髄誘発磁界測定は，脊髄障害高位

脊髄障害部位診断が可能なことを報告したが，今回は，診断のみならず，脊髄の生理学的知見を低侵襲に知るこ

より低侵襲である坐骨神経刺激-脊髄誘発磁界によってとができる優れた検査法といえる。

も，脊髄切断による伝導障害が診断できることを確認し

288

研究会報告（12）坐骨神経標本を用いた活動磁界測定
福岡優子，小森博達，川端茂徳，大久保治修，四宮謙一（東京医科歯科大学・脊椎脊髄神経外科学）

我々は，坐骨神経標本を用いて活動磁界測定を行い，dipole 推定を行い，障害部位を推定したところ，実際の正常モデルと，結紮による急性障害モデルについて検討

結紮部位との誤差は 3mm 以内であった。また，これらした。摘出したウサギの坐骨神経をリンゲル液で満たしの dipole 推定は現在 Z 方向のセンサーのみ用いて行ってたチェンバー内に静置し，神経遠位端を吸引電極を用いいるが，我々の使用している 3 次元配列のセンサーにて電気刺激した。磁界測定は平面型 8 チャンネル磁束計

よって，脱分極に伴う体積電流から生じると思われる磁を用いて液面上の 72 ヶ所で行った。併せて，電位測定を場も検出することができた。末梢神経の障害部位推定に行った。末梢神経活動磁界は四重極子パターンを呈し中とって，3 次元的な磁場の解析が今後有用なのではない

枢に向け伝導し，結紮部で消失した。最小二乗法によりかと思われる。

（13）針電極を用いた表皮内電気刺激による誘発脳磁場
乾幸二，Tran Diep Tuan，秋云海，王暁宏，宝珠山稔，柿木隆介（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・統合生理研究施設）

皮膚 Aδ 線維の選択的刺激を目的として表皮内電気刺は約 15m/s と算出され，Aδ線維により伝達されると考え

激用針電極を作成し，この刺激法の有用性を脳磁図を用られた。初期成分の信号源は，8 名の被験者で両側第 2

いて検討した。電極は針の長さが 0.2mm の押しピン型針

次体性感覚野（SII）に推定された。残りの 5 名では，SII

電極で，皮膚に刺入した後 0.1-0.3mA，0.5ms の条件で電に加え，これとほぼ平行する第 1 次体性感覚野（SI）の気刺激した。手背を刺激した際の誘発脳磁場初期成分の活動が認められた。
SI，SII のピーク潜時はそれぞれ 161ms，

ピーク潜時は 156ms であり，前腕刺激のピーク潜時

158ms であった。これらの結果はレーザー刺激を用いた（136ms）との時間差は 20ms であった。刺激部位間の皮これまでの報告と一致するもので，本刺激法はヒト痛み

膚上の距離と潜時差より，本刺激に関わる末梢伝導速度関連の研究に有用であると思われた。

（14）Cerebral activation by the signals ascending through unmyelinatedC-fibers in humans: a magnetoencephalographic study
Tuan Diep Tran, Koji Inui, Minoru Hoshiyama, Khanh Lam, Yunhai Qiu, Ryusuke Kakigi（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・統合生理研究施設）

Cerebral processing of first pain, associated withstimulated, a one-source generator in the upper bank of theAδ-fibers, has been studied intensively, but the cerebral

Sylvian fissure (secondary somatosensory cortex, SII) or

processing associated with unmyelinated C-fibers, relating totwo-source generators in SII and the hand area of the primary

second pain, remains to be investigated. This is the first study

somatosensory cortex (SI) were the optimal configurations for

to clarify the primary cortical processing of second pain by

the first component. The onset and peak latency of the twomagnetoencephalography (MEG), through the selective

sources in SI and SII were not significantly different. In theactivation of C-fibers, by the stimulation of a tiny area of skinhemisphere ipsilateral to the stimulation, only one source waswith a CO2 laser. In the hemisphere contralateral to the side

estimated in SII, and its peak latency was significantly289

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）(approximately 18 msec on average) longer than that of thethe stimulation represents the first step in the cortical

SII source in the contralateral hemisphere. Our findings

processing of C-fiber-related activities, probably related tosuggest that parallel activation of SI and SII contralateral tosecond pain.

（15）絶対音感保持者の脳磁場計測～中潜時以降のダイポール分布について
広瀬宏之，久保田雅也，木村育美，大澤麻記，榊原洋一，湯本真人（東京大学小児科・検査部）

絶対音感とは，任意の音を聞いた時にその音が何の高音名を判断する labelling 課題の 2 種類。labelling 課題でさの音であるかを何の手掛りもなく言い当てることのでは，中潜時以降聴覚中枢を含む上側頭回，角回・縁上回きる能力のことである。今回我々は絶対音感保持者の聴などの頭頂後頭連合野，楔部・舌状回・視覚中枢を含む

覚誘発脳磁場を計測した。対象は成人絶対音感保持者 9

後頭葉，中心溝近傍や Broca 野などの前頭葉，一次運動・名，成人絶対音感非保持者 7 名，小児絶対音感保持者 5

感覚野，海馬傍回等が活性化された。それぞれの部位の名。課題は 1000Hz の純音を両耳で聞く single tone 課題と神経生理学的意味について考察する。

1 オクターブ内の 8 種類の純音(C3-C4)をランダムに聞き（16）楽譜を見て音を想起する時の脳磁場について
久保田雅也，木村育美，広瀬宏之，榊原洋一（東京大学・小児科）

楽譜を見て音を想起する行為も広い意味で「読む」過過程で右視覚連合野が強く反応した。左視覚連合野は楽程だと言える。今回，成人 5 人，小児 5 人に対し，楽譜，

譜，非楽譜において共通に反応した。中田らが fMRI 用

非楽譜をランダムに提示し，楽譜に示された音を想起すいた解析で楽譜を読む課題で右視覚連合野の反応を特異る課題を与え，視覚系における初期反応を全頭型脳磁図的に認め，music brain として報告しているが関連する結測定装置にて解析したので報告する。楽譜，非楽譜に対果だと考えられる。楽譜の示す音の同定には音符の形態する反応をそれぞれ加算平均し比較すると楽譜を「読む」

よりも五線譜上の位置の解析が優先される可能性がある。

（17）音楽性幻聴および幻視（シャルル・ボネ症候群）の MEG の空間フィルター解析
山本雅清，篠崎和弘，鵜飼聡，川口俊介，石井良平，小川朝生，水野（松本）由子，井上腱，武田雅俊（大阪大学大学院医学系研究科・精神医学教室）
吉峰俊樹（大阪大学大学院医学研究科・脳神経外科学教室）
平吹度夫（大阪大学大学院医学研究科・放射線医学教室）
田中迪生（田中診療所）
Stephen E.Robinson（CTF Systems Inc.）
音楽性幻聴およびシャルル・ボネ症候群の各 1 例につ時）と幻聴抑制時（ニュースのテープを聞かせた）の 2

いて MEG の空間フィルター解析を行い幻覚に対応する区間を比較した。結果は幻聴体験時に右聴覚野でθ，α皮質領域を検討した。症例 1：78 歳女性。数年前より難波帯域の脱同期が見られた。症例 2：70 歳女性。緑内障，

聴，約 2 年前より童謡などの音楽性幻聴。幻聴時（安静

白内障で視力低下。約 1 年半前より，様々な模様（色付290

研究会報告き，直線，曲線など）の幻視が出現。幻視時（明所で開帯域の脱同期が見られた。難聴，視力低下による正常感

眼時に容易に出現）と幻視抑制時（閉眼時）の 2 区間を比覚入力の遮断により，対応する皮質領域の過活動を伴い，較した。結果は幻視時に両側紡錘状回においてθ，α波

幻覚を生じたものと推測された。

（18）演算処理に関する脳磁界計測-数の大小比較について高栄智，樋脇治（広島市立大学・情報科学部）

橋詰顕，栗栖薫（広島大学・医学部・脳神経外科）

数の大小比較を行う高次脳機能について 204 チャンネ

課題遂行中の誘発脳磁図について 100 回加算平均を計測

ル全頭型脳磁計を用いて脳磁界を計測し，単一ダイポーした。その結果，左頭頂葉付近において潜時約 250ms にルの推定を行った。被験者の前方のスクリーンに 1 から

磁場のピークが観察された。この潜時において，単一電

9 までの 2 つの数字を同時にランダムな順番で提示した。

流ダイポールの位置の推定を行い，MRI 画像に重畳させ被験者には，提示された 2 つの数字を比較し，左の数字

た結果，左頭頂葉の上頭頂小葉(superior parietal lobule)にが大きければ左手中指のボタンを，右の数字が大きけれ

単一電流ダイポールが推定された。

ば左手人差し指のボタンを押すようなタスクを行わせた。

（19）てんかんの dipole 推定における導体モデルの影響-ファントムによる実験の総括-

金子裕 1,2，湯本真人 3 ，斎藤治 4 ，大槻泰介 1，有馬邦正 2（1 国立精神・神経センター武蔵病院脳神経外科，2 国立精神・神経センター武蔵病院臨床検査部，
3

東京大学医学部附属病院・臨床検査部，4 国立精神・神経センター武蔵病院精神科）

てんかんの dipole 推定において導体モデルが与える影

葉底の人工 dipole に対しては誤差はあまり変わらなかっ

響を検討した。実形状の導体をもつファントムを作成し，た。てんかんの症例に対して球モデルと実形状モデルを

側頭葉底・前頭葉底に配置した人工 dipole に通電し，3適用して，スパイク・マッピングを行った。実形状モデ

種類の球モデルと 3 種類の実形状モデルを適用して電流ルの方が GoF 値は高くなるが，局在推定としては明らか

源推定を行った。球モデルの中では，頭部全体から近似に改善したとは言い難い。てんかんの解析の際には，フした球が誤差・再現性とも優れていたが，誤差は少なくィルターなどのノイズ除去の方が重要であって，導体モない。側頭葉底の人工 dipole に対して実形状モデルを適デルが与える影響は小さいと言える。

用すると，全体的に誤差は小さくなった。しかし，前頭（20）当院での脳磁図による部分てんかん焦点診断の現状
大石誠，亀山茂樹，師田信人，増田浩（国立療養所・西新潟中央病院）

当院では部分てんかんの外科治療において，より限局焦点（内側側頭葉 9 焦点，新皮質焦点 18 焦点）を対象に，した焦点切除を目指し，術前脳磁図検査および頭蓋内電てんかん術前診断としての脳磁図の現状を報告する。焦極留置による慢性硬膜下記録を行っている。2000 年 4 月

点推定は発作間欠時棘波の電流双極子により行っているの Neuromag 204 導入後てんかん外科を行った 24 症例 27が新皮質焦点 4 例で発作時記録も得られた。発作起始の291

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

解析は 4 例全例で有用であった。脳磁図と硬膜下記録所

一方内側側頭葉では 5/9 焦点(56%) で脳磁図による診断

見・手術成績の比較検討では，新皮質焦点では 15/18 焦が得られた。脳磁図のてんかん焦点推定は新皮質焦点に

点 (83%)で完全に一致，前頭葉底部例と補足運動野例でおいて，また発作時所見が極めて有用であった。

は推定誤差が大きく帯状回焦点例は推定ができなかった。

（21）MEG の速波発生源とてんかん源性領域との関連の検討
二宮宏智，加藤天美，平田雅之，新居康夫，山田淳二，平野俊一朗，谷口理章，吉峰俊樹（大阪大学・脳神経外科）
今井克美（大阪大学・小児科）
てんかん患者の皮質脳波 (EcoG) の測定で，連続したれた。これを ECD 解析，SAM 解析を行い，その発生源

速波は，initial seizure onset や partial seizure において観察を求めた。器質性変化のある 4 例は，その周囲から発生される。また，MEG においても同様に速波を測定する機

し，外側型側頭葉てんかんでは，側頭葉外側にその発生会が少ないながらもある。そこで，MEG の速波の発生源

源がもとまった。また，手術の行われた 3 症例では，皮と，てんかん源性領域との関連を検討した。Retrospective

質脳波により seizure onset zone と同定された部位に，そに過去の測定 data 中に 7 例（内，内側型側頭葉てんかんの発生源はほぼ局在し，MEG の速波の発生源は，てん3 例）。4 例は発作時に，残り 3 例は，非発作時に観察さかん源性領域との関連が高いことが，示唆された。

（22）脳磁図におけるてんかん棘波の持続時間と dipole 集積との関係について
芳村勝城，渡辺裕貴（国立療養所・静岡神経医療センター）
目的：棘波の振幅や持続時間等の特徴はてんかん焦点の患者について，選択した MEG 棘波の幅の平均と，dipole

広がり等の性質を反映していることが想像される。そこの空間的分布との関係を調べた。次に同一症例についてで，今回は棘波の幅（持続時間）に焦点をあてて，第一幅の狭い棘波を選択した場合と，幅の広い棘波を選択しに，MEG におけるてんかん棘波の持続時間がてんかん焦た場合のそれぞれで dipole を計算し，その特徴について

点の特徴を反映しているのか，第二に，選択された MEG比較した。

棘波の幅により dipole の集積結果に相違があるかについ

結果：①MEG 棘波の持続時間と dipole の広がりの間にはて調べた。

正の相関関係が認められた。②同一症例では，狭い棘波

方法：MEG を施行し，dipole の集積が認められたてんかんを選択した場合の方が dipole は狭い領域に集積した。

（23）非磁性ゴーグル型光刺激装置を用いた光感受性てんかんの検査について
吉田綾，渡辺裕貴，芳村勝城（国立療養所・静岡神経医療センター）

てんかんの脳波検査においては，どこの施設でもスト施設で使用しているゴーグル型光刺激装置を紹介し，さロボを用いた光感受性の検査が行われている。てんかん

らに，それを用いた光刺激検査のさいに臨床発作が誘発

患者で脳磁図検査をおこなう際にも，当然光刺激によるされたてんかんの 1 症例を経験したので，そのデータを賦活が行われるべきであろうが，通常のストロボでは強呈示する。

い磁気ノイズが入るため，使用できない。今回は我々の292

研究会報告（24）手・足・顎の self-paced 運動に伴う運動準備磁界の検討
遠藤博史，成田紀之，加藤雄一郎，武田常広（産業技術総合研究所・脳神経情報部門・感覚認知科学研究グループ）

外部からの運動開始司令を必要としない self-paced 運

足関節の運動では，一次運動野の足の領域からだけでな

動では，運動準備磁界が観測され，その活動源は一次運

く，手の領域付近からも運動準備の活動が観測される場

動野において体部位局在を示すことが知られているが，合があった。顎関節の運動では，運動方向に関係なく，活動の時間変化についてはあまり議論されていない。本左の運動野でより有意な変化が観測された。手・足・顎

発表では，我々がこれまでに計測してきた手・足・顎運運動の運動準備磁界の変化は一様ではなく，運動準備活

動の運動準備磁界の時間変化を中心に解析を行った結果

動には，運動部位の機能的役割の違いが反映されているについて報告する。手指の運動では，運動開始前から運可能性が考えられた。

動指と反対側の運動野でより有意な変化が観測された。

（25）随意性顎運動に関連する大脳皮質領域の脳磁場解析
澁川義幸 1,2，熊井敏文 1,2,3，新谷益朗 1，鈴木隆 1,2，中村嘉男 1,4（1 東京歯科大学・口腔科学研究センター，2 東京歯科大学・生理学講座，
3

松本歯科大学・口腔生理学講座，4 帝京平成大学・福祉情報学科）

ヒトの随意性顎運動のプログラミングに関与する脳領定した。自発性両側対称性顎運動では咬筋あるいは顎二域を同定するために，随意性顎運動に関連する運動準備

腹筋筋電図の起始に約 800msec 先行して開始する緩徐磁

磁場の分布・時間経過を解析し，その等価電流双極子

場が中心前回に両側性に分布していたのに対して，左側（ECD）の位置を MRI に基づいて同定した。健康成人 10手指運動では右側中心前回に緩徐磁場が出現した。ECD

名で，全頭型 SQUID センサーを用いて，両側対称性自は，自発性開閉口運動では両側中心前回に，左側手指運

発性閉口・開口運動あるいは，左側薬指の自発性タッピン

動では右側中心前回に，それぞれ推定された。したがっグ運動に関連する運動準備磁場を記録した。得られた磁て，両側中心前回は随意性顎運動の中枢性プログラミン

場分布から ECD の推定を行い，その位置を MRI 上で決グに関与すると考えられる。

（26）ボタン押し運動における運動強度の制御と運動関連脳磁場の検討
江坂茂朗，高木孝志，小谷賢太郎，堀井健（関西大学・工学部・管理工学科）
外池光雄（産業技術総合研究所・関西センター）

従来，MEG 計測におけるヒトの運動制御の解析には，る力の強さと被験者自身が発揮している力の強さを視覚運動開始条件を考慮した反応課題が多く用いられ，運動

フィードバックで与えるシステムを構築した。被験者に開始と一次運動野の関係が報告されてきた。しかし，運は動作開始前に運動準備の視標を呈示し，次の運動開始

動強度を考慮した実験課題の報告は見られず，運動強度の視標と同時にボタン押し動作を開始してもらった。まの制御と脳内活動の関係は明らかにされていない。そこ

た，力の視覚フィードバックのあり・なしの条件下で課で，我々は脳内の運動制御メカニズムを調べる方法とし題を遂行してもらい，運動制御の有無による実験結果をて，運動強度を考慮した拇指のボタン押し課題を用いた。

比較した。本報告では，これらの実験より得られた結果

まず，運動を制御するための実験環境として，目標とす

をもとに運動制御と MEG の関係について検討している。

293

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（27）大脳基底核に対する複雑手指運動の運動頻度の影響
岡山 晶，谷脇考恭，後藤純信，飛松省三（九州大学大学院医学研究院・脳研臨床神経生理）
吉良潤一（九州大学大学院医学研究院・脳研神経内科）
吉浦 敬（九州大学大学院医学研究院・放射線科）
中村泰彦（九州大学大学院医学研究院・放射線部）【目的】大脳基底核は，1)運動頻度に関係する，2) 自己【成績】両ペースとも対側被殻後部に活性化を認めたが，ペースと外的ペースとで活性が異なると予想されるが，自己ペース時のみ信号変化が運動頻度と高い相関を示し

機能画像で証明されていないので検証した。

た。ネットワーク解析にて自己ペースでは対側被殻-視床【方法】 対象は健常人 10 名。課題は手指の複雑連続運動-補足運動野-1 次運動野の間に高い関連を認めたが，外的を自己ペースと外的ペースで各々5 段階の速度で行い，ペースでは関連は弱かった。

fMRI を記録した。
SPM99 を用いて(各速度の活動時)－(安【結論】複雑手指運動では，自己ペース時に運動頻度と基静時)のマッピングを行い，その部位の信号変化と運動頻

底核活性との間に高い相関があり，基底核-視床-補足運度との相関，および運動関連部位同士の相関を調べ，ネッ

動野-1 次運動野の回路が作動していることが示唆された。

トワーク解析を行った。

（28）Behavioral and MEG measures reveal brain plasticity in training Japanese adults to learn
the /l-r/ contrast
Yang Zhang 1, 2, Patricia Kuhl1, 2, Toshiaki Imada 1, 2, 3, 4, Makoto Kotani5, John Pruitt6（1Center for Mind, Brain and Learning,2

Department of Speech and Hearing Sciences, University of Washington, Seattle, WA 98195,USA;3

NTT Communication Science Laboratory, 4Real World Computing Partnership, Nippon Telegraph and Telephon
e Corporation, Atsugi-shi, Kanagawa243-0198, Japan; 5Tokyo DenkiUniversity,

Chiyoda-ku, 101-8457, Japan;

6

MicrosoftCorporation, Redmond, WA 98052, USA）

The present study investigated brain plasticity in Japanese

identification. The training effect was significant for all

adults learning the English /l-r/ distinction. Both behavioral

factors of speaker, vowel, and syllabic context. Perceptualand brain (MEG) measures were used. Training was designed

learning generalized to three untrained voices. No effects

to mimic the listening experience of infants who are exposed

were observed in the two control subjects. Consistent with theto the exaggerated acoustic events contained in infant-directedbehavioral improvement, the trainees showed enhanced

speech ("motherese"). The training program consisted of 12

mismatch responses in the left hemisphere. The data indicated1-hour sessions. Pre- and post-training measures werethat the learned phonetic boundary in Japanese subjects didcollected from nine subjects including two controls. The MEG

not match that of the American listeners. This pattern ofexperiments examined training effects in preattentive

results suggests the existence of substantial neural plasticity indiscrimination vs. categorization in the oddball paradigm. An

adulthood as well as a potential limit.

average improvement of 21.7% was obtained in behavioral294

研究会報告（29）周波数変化に対する脳磁界反応
神本さゆり 1, 浅香雪夫 1, 今田俊明 2,3, 関原謙介 4, 小谷誠 5（1 東京都立科学技術大学大学院・システム基礎工学専攻，
2

日本電信電話株式会社・NTT コミュニケーション科学基礎研究所，

3

マルチモーダル機能 NTT 研究室 Real World Computing Partnership，
4

東京都立科学技術大学・電子システム工学科，5 東京電機大学）

刺激前半から後半にかけて周波数がステップ関数的にいで他方を 4～6 回繰返すというシーケンスを繰返し被変化するときの脳磁界反応を計測解析した。まず，周波験者に与えた。周波数変化時点に対するピーク振幅は，1数が 500 Hz もしくは 2000 Hz から 1000 Hz に変化する刺回目の方が最後より大きかった。これは，音の立ち上が激を用いて，周波数変化までの時間（刺激前半部呈示時

りに対する N1m ピークと同様の「慣れ」の効果と見られ間：150, 300, 600, 1200, 2400 ms）がピーク振幅に影響をるが，この中には MMF が含まれている可能性もある。

与えないことが分かった。そこで，刺激前半部呈示時間

また，周波数変化に対するピーク振幅は，下降変化よりを 300 ms 一定 とし，今度は，1000 Hz から 500 Hz もし上昇変化に対する方が大きかった。

くは 2000 Hz に変化する刺激の一方を 4～6 回繰返し，次（30）聴覚言語刺激の途切れによる聴覚野の神経活動の脳磁界計測
岩木 直, 浜田 隆史, 外池 光雄（産業技術総合研究所・ライフエレクトロニクス研究ラボ）
東 義隆（神戸大学・自然科学研究科）
川野 常夫（摂南大学・工学部）

本研究では，聴覚 off 反応の脳磁界計測を用いて，音て 50 回以上の加算平均を行った。側頭部を覆う 52 個の声言語およびノイズに対する，聴覚野における神経活動

センサで計測された MEG 信号の，各時刻における二乗の差を明らかにすることを目的とした。60 秒に 10 回の平均値を求め，N1m 成分に対応する聴覚 offset 反応の最頻度で 500ms 途切れるように加工した連続言語音刺激，

大ピーク振幅を言語音とノイズとで比較した。この結果，

および上記言語音刺激のエンヴェロープで振幅変調した言語音に対する off 反応が，ノイズに対する off 反応に比白色雑音の 2 種類を刺激として用い，音声刺激聴取中のべて有意に大きいことを明らかにした。この結果は，聴被験者の脳磁界を，全頭型 MEG システムを用いて計測

覚野における神経活動が，言語音に対して増大することした。計測された信号は音声刺激に途切れをトリガとしを示している。

（31）骨導可聴音および骨導超音波の知覚メカニズム：脳活動計測による検討
中川誠司，山口雅彦，外池光雄（産業技術総合研究所）
細井裕司（奈良県立医科大学）
今泉

敏（広島県立保健福祉大学）
渡辺好章（同志社大学）

可聴音，超音波に関わらず，骨導音に対する皮質活動に対する脳磁界を計測し，その知覚メカニズムを検討し計測の報告例はほとんど存在しない。本研究では骨導音

た。聴覚健常者 11 名に気導音，骨導可聴音，および骨295

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

導超音波を呈示した。すべての刺激に対し，聴覚野内にから，骨導可聴音の場合は内耳以降の知覚メカニズムがN1m 活動が推定された。骨導超音波は気導音や骨導可聴

気導音とほぼ同様なのに対し，骨導超音波ではやや異な音に比べ N1m 潜時が大きく，活動強度が小さく，ややることが推測された。骨導超音波に対する活動部位は前外側かつ後方に活動が推定された。また，すべての刺激

庭皮質の一部に含まれる可能性もあり，骨導超音波知覚において，対側刺激に対しては同側刺激に比べ活動強度に対する前庭有毛細胞の関与も示唆される。

が大きく，潜時が小さい活動が得られた。 これらの結果（32）ペア刺激による聴覚誘発 P50m，N100m の回復曲線
湯本真人 1,2，伊藤憲治 1，宇野彰 2，金子

裕 2，加我君孝 1，齋藤 治 2（1 東京大学・医学部，2 国立精神･神経センター）

ペア刺激課題にて聴覚誘発 P50m，N100m を記録，検ル（全例で右側頭部）において，第二，第一刺激による討した。対象は聴力正常の健常者 12 名とし，刺激は周波誘発反応の振幅比を P50m，N100m 成分毎に検討し回復

数 2kHz，持続時間 10ms のトーンバーストをペア（間隔曲線を得た。P50ｍ振幅比がペア間隔 200ms～150ms 間では 50, 70, 100, 150, 200, 300, 500, 700ms の 8 種類）として70％～40％と急激な低下を示したのに対し，N100m には等確率ランダムに呈示した。誘発脳磁場は Neuromag 社

顕著な変化は見られなかった。ペア間隔 500ms において製の全頭型 204 チャネル脳磁計を用い，加算回数は各刺も P50 電位で報告されている程顕著な“gating”は磁場

激 100 以上とした。P50m‐N100m が最大となるチャネ

成分には認められなかった。

（33）刺激間隔における 1/fn ゆらぎの GO/NO-GO 反応に及ぼす影響についての検討
原田 暢善 ，中川誠司，岩木直，山口雅彦，外池光雄 ，守谷哲郎（産業技術総合研究所・関西研究センター・ライフエレクトロニクス研究ラボ）

これまでの研究で，環境中の規則性・不規則性が，メを 1/f0 ゆらぎ，1/f1 ゆらぎ，1/f2 ゆらぎ，1/f∞ゆらぎ(一モリートレースの形成に影響を与え，結果としてミス

定間隔)で変動させたとき，聴覚刺激により引き起こされマッチフィールド(MMF)および N100m 成分に影響を与る，GO/NO-GO 反応に対する刺激間隔の影響について検えることが明らかになった。ここでさらに，環境中の規討を行った。

則性・不規則性によるメモリートレースの形成が，人間

刺激間隔の規則性の増加とともに，刺激に伴う，の随意反応に対しどのような影響を与えるのかについて

NO-GO 反応におけるベータ波帯域の非同期の時間が増検討を行った。聴覚刺激間隔を，全くランダムな状態か加することが観測された。

ら段階的に規則性を増加させた時，すなわち，刺激間隔（34）アスペルガー症候群小児における顔の表情認知処理機構ー脳磁場計測による解析
木村育美，久保田雅也，広瀬宏之，榊原洋一（東京大学医学部附属病院・小児科）
湯本真人（東京大学医学部附属病院・検査部）

アスペルガー症候群(以下 AS)は自閉症スペクトラム的性質は自閉症と共通するが比較的良好な言語発達におの疾患群に含められ，対人関係の障害を中心とした基本

いて古典的自閉症とは臨床的に区別される一群である。

296

研究会報告これまでの研究により人の顔の表情を認知する際健常群を用いた課題でいずれも FG の活性化は認めず，正立のでの腹側視覚経路；特に右紡錘状回(FG)の特異的活性化

顔写真の課題にて背側視覚経路の活性化を認めた。表情に対し AS 群では FG 以外の複数の部位の活性化が指摘の認知の問題は他人の心を理解する「心の理論」の問題されている。今回私達は 8 歳の AS 女児を対象に，正立と大きく関わるものであり，他の計測結果もあわせ若干

および倒立の顔写真を用いた“笑顔”の選択課題を含むの考察を加えて報告する。

いくつかの Task を与えつつ脳磁場計測を行った。顔写真（35）運動順応の運動検出と V5 反応の効果
谷川昌司，外山敬介，荒川彰，梶原茂樹，吉田圭一，江島義道（京都大学人間・環境学研究科，島津製作所）

運動検出と運動適応の座を同定するためにコヒーレン（n=3）では，運動検出と V5 反応は，運動刺激のコヘレン

スを変数とするランダムドット運動刺激を被験者に呈示

スの減少と共に並行して減少（20-40％）した。順応効果

し，運動検出の精神物理学と MEG の同時計測を運動順には方向選択性があり，順応刺激と同方向（0 度）で運応（3 分間の順応刺激呈示）の前後に行った。MEG 計測

動検出と V5 反応の減少が最も強く（20%），90-270 度でには 201ch 全頭脳磁計(島津 SBI201)を用い，空間フィル

軽度の減少（5-10%）があった。これらの実験結果は運タ法によって脳活動を計測した。順応前の対照実験

動順応の座が V5 であることを示している。

（36）顔パターン検出過程の脳磁図による検討
加藤隆，加藤元一郎（東京歯科大学市川総合病院・精神神経科）
村松太郎（慶應義塾大学・医学部）
新谷益朗（東京歯科大学・口腔科学研究施設）【目的】顔認識モデルでは，顔の弁別過程（既知性判断）の 2 条件で 1-back task を施行した。Vector view whole headとそれより早期の処理である顔パターンの検出過程（顔306ch を用い，刺激提示は 500ms，刺激間隔は 3000ms で，を顔として分類する）とを想定する仮説がある。今回，200 回加算平均した。

顔パターンの検出過程を検討した。

【結果】楕円を顔としてみる条件で，後頭葉・側頭葉境界【方法】対象は正常成人 5 例。4 つの楕円と 4 つの長方形領域から右半球優位に潜時 120-140ms で誘発磁場成分がが配置された刺激を用いた。この図版では，楕円成分に認められた。この反応はこれまで報告された顔弁別によ注目した場合，4 つの楕円が全体として人の顔として見る応答より早期の反応であり，顔パターン検出過程を反え，長方形成分に注目した場合には顔には見えない。こ

映していると考えられた。

（37）Williams 症候群の神経生理学的研究
中村みほ 1,2，金桶吉起 1，渡邊一功 3，柿木隆介 1（1 国立共同研究機構・生理学研究所，2 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所，3 名古屋大学医学部・小児科）

Williams 症候群は心血管系の異常，特異な顔貌，精神つきが大きいという特徴がある。中でも，視覚認知にお発達遅滞などの症状を有する症候群で，認知能力のばら

いては，顔，色，などの認知に対し，視空間認知に劣る297

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

ことから，背側経路の障害の関与が指摘されている。たRDK(random dot kinematogram)による動きの刺激に対すだし，背側経路の機能のひとつである動きの認知についる反応を脳磁図を用いて検討した。その結果，健常成人ては，一部の Williams 症候群患者においては心理物理実とほぼ同様の潜時で，V5/MT 野に相当する部位に反応が験で健常者と変わりない結果を示すものも報告されていえられた。これにより，本症候群における視空間認知障る。われわれは，典型的な視空間認知障害を示し，動き

害は，背側経路の中でも動きの認知に関わる部分の障害の刺激に対する心理物理的反応も健常者と変わりない，によるものではなく，その他の部位の障害である可能性

13 才 男 性 の Williams 症 候 群 患 者 の 協 力 の も と ，が示唆された。

（特別講演）MEG の新しい方法論：脳研究への適用
外山敬介（島津基盤技術研究所顧問，京都府立医科大学名誉教授）

PET，fMRI，MEG を用いたヒトの脳研究の進展ぶりにに依存していた。我々が開発した Wiener 推定法では，は目を見張るばかりである。しかしながら，微小電極のMRI 計測により被験者の脳ポリゴンモデルを作り（ポリ

世界から非侵襲的脳計測の世界に転入した新参者の私にゴン 3 角面に直交するダイポールを仮定），fMRI によりは，どの手法も脳研究に対する決定力を今ひとつ欠いて脳活動（ダイポール活動）の地理的，統計的（分散・共いる感をいなめない。この問題を克服するための最も有分散）性質を知り，それを基礎にして MEG の逆問題（脳力な手法として，fMRI の高空間分解と MEG の高時間分のダイポール活動の時間経過）を解く。したがって，解能を結びつけることを模索してきたが，Wiener 推定にWiener 推定が fMRI-MEG 結合と逆問題処理の数学的道

よりそれをほぼ実現することができた。これまでにも，具となっている。Wiener 推定では刺激前のベースライン

fMRI と MEG を結びつける試みはいくつかなされてきた活動からノイズを推定し，それをダイポール活動から差が，そのほとんどは fMRI で推定した脳活動部位の中心し引くので，ノイズが少ない利点もある。この手法を中にダイポールを仮定して MEG のダイポール推定を行う

心として，我々の研究室が開発したいくつかの脳研究のなど，fMRI-MEG 結合の核心部分は研究者の恣意的処理

ための新しい非侵襲的計測の方法論についてお話したい。

298

研究会報告14.細胞内シグナルの時・空間的制御
2001 年 11 月 29 日－11 月 30 日
代表：黒崎
世話人：河西知博（関西医科大学・肝臓研究所）

春郎（岡崎国立共同研究機構・生理学研究所）（１）P I3K 活性化分子機構
黒崎

知博（関西医科大学・肝臓研究所・分子遺伝学部門）（２）興奮性細胞におけるプロテインキナーゼ C の活性化機構と基質のリン酸化変動
2

1

秀夫 ，張

最上

（1 群馬大学生体調節研究所・調節機構部門細胞調節分野

2

恵 ，小島

至

1

浜松医科大学・第 2 生理）（３）GTP 結合タンパクによる伝達物質放出制御高橋智幸（東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻・神経生理学教室）（４）シナプスから細胞骨格へのシグナリングの解析
尾藤晴彦（京都大学大学院医学研究科・高次脳科学講座・神経細胞薬理学教室）（５）樹状突起の局所カルシウムシグナルとシナプス可塑性
狩野

方伸 1，橋本浩一 1，前島（1 金沢大学・大学院医学系研究科・シナプス発達・機能学

隆司 1，吉田2

隆行 1，宮田

麻理子 2

東京女子医科大学・生理学第一講座）（６）膵ランゲルハンス島のインスリン開口放出の 2 光子励起法による定量的可視化高橋倫子（生理学研究所・生体膜部門）（７）GFP を利用した新規 ratiometric pH probe の開発
健雄 1，白川淡路

英樹 1，宮崎俊一 1,2（1 東京女子医科大学・医学部・第二生理 2 生理学研究所・細胞内代謝）（８）Multicolor Imaging
宮脇敦史（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索技術開発チーム）（９）カルシウムシグナルのコーディング・デコーディング機構
飯野

正光（東京大学・大学院医学系研究科・細胞分子薬理学教室）（10）ヒト培養気道上皮（16HBE）細胞における機械刺激後の細胞内 Ca2+シグナルの伝播
錦谷

まりこ 1，竹村尚志 1，安岡有紀子 1，鈴木（1 北里大学・医学部・生理学

2

喜郎 2，河原克雅 1

東京工業大学・生命理工学部）（11）虚血時における細胞内 Ca 濃度上昇，神経細胞死と Ca チャネル制御
田邊勉 1，鳥山英之 1,2，大野喜久郎 2（1 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科高次機能薬理学, CREST

2

同脳神経機能外科学）+（12）プロトン（H ）シグナルの制御と細胞機能
久野

みゆき 1，森畑宏一 2，森啓之 3，川脇順子 1，酒井啓1（1 大阪市立大学・大学院医学研究科・分子細胞生理 2 大阪市立大学・大学院医学研究科・神経内科
3大阪市立大学・大学院医学研究科・分子細胞生理）（13）PDZ 蛋白によるカリウムチャネルの位置および機能の制御
倉智嘉久（大阪大学・大学院医学系研究科・情報伝達医学系情報薬理学講座・薬理学第 2 教室）299

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（14）細胞の形づくりにおける時空間制御：SA チャネル，接着斑，細胞骨格
曽我部正博 1,2，早川

公英 2，河上敬介 1，辰巳

仁史 1，成瀬恵治 1,2（1 名古屋大学医学部・大学院医学研究科・細胞情報医学細胞科学講座
2

科学技術振興事業団・細胞力覚プロジェクト）（15）TRP 関連 Ca チャネルのレドックス及び蛋白質輸送機構による活性制御森泰生（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター・生命環境研究領域）【参加者名】
飯野正光，山澤徳志子，山田水島

亜希子，藤井

桃，石井

亜紀。冨田

太一郎，

馬大学・生体調節研究所）
，最上

清郎，橋戸

政哉（東

曾我部

京大学・大学院医学系研究科），狩野
大学院医学系研究科）
，河西
子

岸本

拓哉，松崎

之， 小島

辰哉，毛利

深澤

有吾，田中

大倉

正道，海老原

理学研究所）
，河原
学部）
，鈴木
久野

黒崎

春郎，根本

政紀，劉

晴彦（京都大学・大Ting-Ting，早川泰学院医学研究科），宮崎

美和子，柳川右千夫，

利枝（岡崎国立共同研究機構・生克雅，安岡勉（東京医科歯科大学・大学院認知行動医学系）
，尾藤

明子，

有紀子（北里大学・医啓之（大阪市立大学・大学院医学研

嘉久（大阪大学・大学院医学系研究科），

知博（関西医科大学・肝臓研究所）
，小島

智幸（東京

大学・大学院医学系研究科），田邉

倫

達磨，重本隆一，籾山

淳一，馬杉正博（名古屋大学・医学部）
，高橋

知己，高橋

喜郎（東京工業大学・生命理工学研究科）
，

みゆき，森

究科）
，倉智

方伸（金沢大学・秀夫（浜松医科大学）
，

俊一，淡路

（東京女子医科大学・医学部）
，吉田
学部）
，宮脇
彦，片山

敦史，永井

博幸，日野

健雄，尾田

繁（長崎大学・医

健治，水野

美紀，小暮

秀昭，平野

貴子，唐澤

（理化学研究所・脳科学総合ｾﾝﾀｰ）
，森
宏，原

正二

泰生，西田

雅

智司
基

雄二（岡崎国立共同研究機構・統合バイオサイエンス

センター）
，中川

哲彦，新庄

勝浩，谷口

嘉奈（ﾌｧｲｻﾞｰ

製薬株式会社）至（群（1）PI3K 活性化分子機構
黒崎 知博（関西医科大学・肝臓研究所 分子遺伝学部門）

B 細胞抗原受容体（BCR）が抗原によりクロスリンク

サブユニットの SH2 ドメインと結合し，結果 PI3K を細されると，先ず最初に 3 種類のチロシンキナーゼ

胞膜の内コレステロール含量の多い特殊な領域，GEM 分（PTK）,Lyn,Syk,Btk が活性化され，エフェクター群にシ画にリクルートする。即ち BCAP は刺激依存性に，PI3K

グナルが伝達された後，最終的に B 細胞の増殖，分化，の基質である PIP2 が豊富に存在する GEM 分画に PI3K

活性化という B 細胞の運命が決定される。私たちは，を移行させることにより，PI3K の活性化に寄与している。

PI3K-kinase(PI3K)が B 細胞の活性化に必須というデータ

又，Rho family GTPases(Rac, Cdc42 等)をターゲットとすに基づき BCR がいかなる分子機構で PI3K を活性化する

る GEF 活性を有する Vav3 も PI3K 活性化に寄与するこのかという問題に焦点をあて解析を行ってきた。

とが明らかになった。Vav3 は BCAP とは異なり，PI3K

その結果，PI3K 活性化には B 細胞特異的アダプター分のリクルートメントではなく，p85/p110 複合体の酵素活

子 BCAP が Syk により燐酸化されることが必須であるこ性を上昇さすことにより，結果 PI3K の活性化を誘起すとを明らかにした。PI3K は p85 と p110 サブニットからる。

構成されているが，BCAP は燐酸化されることにより p85

300

研究会報告（2）興奮性細胞におけるプロテインキナーゼ C の活性化機構と基質のリン酸化変動
最上 秀夫 2 ，張 恵 1 ，小島 至 1（1 群馬大学・生体調節研究所 調節機構部門細胞調節分野

2

浜松医科大学・第 2 生理）

Protein kinase C (PKC) plays a pivotal role in a myriad oftion, which was synchronous with the Ca2+ spike induced bycellular functions. The ten isoforms of PKC that have been

the depolarization, was rapid and reversible, whereas the PKC

identified so far are classified into three categories based on

θ translocation was slow and sustained. We also measured

structural differences in the regulatory domain. The activation

the phosphorylation state of the PKC substrate, myristoylated

mechanisms of two distinct classes of PKC, conventional

alanine-rich C kinase substrate (MARCKS), as a marker of

PKC (cPKC; PKCα) and novel PKC (nPKC; PKCθ) among

PKC activity, by monitoring translocation of MARCKS -GFP

2+

with PKCα- DsRed. Translocation of MARCKS-GFP to thechannels. We moni-

cytosol took place as soon as PKCα-DsRed translocated totored translocation of PKCαGFP and PKCθGFP to thethe plasma membrane upon stimulation of Ca2+ influx. We

plasma membrane as a marker of PKC activity in INS-1 cells.

have demonstrated that Ca2+ influx alone can activate cPKC

The Ca2+ influx - induced translocations of PKCαGFP and

as well as nPKC whose activation is structurally independent

PKCθGFP differed in their kinetics. The PKCα transloca-

of Ca2+.

them, have been examined by depolarization-evoked Ca
2+

influx through voltage dependent Ca（3）GTP 結合タンパク質による伝達物質放出制御）
高橋智幸（東京大学・大学院医学系研究科・機能生物学専攻・神経生理学教室）

脳幹スライスの巨大シナプス the calyx of Held から Ca

98, 8054)。

電流をホールセル記録して神経終末端の G-protein によ神経終末端 G-protein の主要な役割を知るため前末端

る Ca 電流修飾作用を解析した。三量体 G-protein のβγに GDP，GTP アナログを注入して伝達効率を検討した。

サブユニットをシナプス前末端に注入すると Ca 電流がGDPβS の投与によって EPSC の振幅は変化しなかった

抑制され baclofen による Ca 電流抑制作用と衝突した。

が，10Hz 刺激によるシナプス抑制が増大し，刺激後の回

更に免疫組織化学染色は，この終末端に Go が存在し Gi

復時間が遷延した。一方 GTPγS の投与は連続刺激後のが存在しないことを示した。神経終末端 GABAB 受容体

回復をブロックした。神経終末端 G-protein はシナプス小は Goβγによる Ca 電流の抑制を介して伝達物質の放出

胞の補給に重要と結論される (Takahashi T. et al. 2000,を抑制すると結論される (Kajikawa Y. et al., 2001, PNAS

Science 289, 460)。

（4）シナプスから細胞骨格へのシグナリングの解析
尾藤晴彦（京都大学・大学院医学研究科・神経細胞薬理）

脳の可塑性の根幹となるシナプス伝達効率の変化がいへの情報伝達経路について解析を進めている。神経細胞

かなる分子機構によって長時間固定化されるかという点の形態制御は，軸索伸展・ガイダンス，さらにはシナプは謎につつまれている。我々はこの問題にアプローチすス形成など，神経発生の種々の過程において必要とされる目的で，シナプス活動によって引き起こされる，シナる。また，成熟した神経回路網においても，神経活動依

プスから核へのシグナリングや，シナプスから細胞骨格存性にシナプスの形態的特徴が修飾されたり，情報伝達301

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

分子の局在が変化することが報告されている。このよう

初代培養海馬神経細胞において，樹状突起上のな空間的制御に関する事象の背景には，細胞膜や分子局

GFP-actin の点状構造は部位によって異なった動きを示

在の非対称性を生み出す細胞骨格再編成が存在すると予し，アクチン制御の多様性が示唆された。
さらに GFP-actin

想されているが，その詳細は明らかではない。

は神経活動により速やかな分布の変化を示し，NMDA 受

そこで我々は，中枢神経細胞の細胞骨格動態とそれを容体を介した Ca2+流入と電位依存性 Ca2+チャンネルが，支持する情報伝達機構を解析する目的で，GFP とアクアクチン動態に対して全く異なる作用を及ぼすことが明チン分子の融合蛋白を作製し，adenovirus を用いて神経らかになった。これらの実験データは，神経活動によっ細胞に導入し，生きた CA1/CA3 海馬神経細胞で神経細て発生するカルシウム流入の組み合わせによって，細胞胞の形態やアクチン細胞骨格を可視化する手法の開発を骨格再構築の分布が制御されている可能性を示唆してい

行った。

る。

（5）樹状突起の局所カルシウムシグナルとシナプス可塑性
狩野方伸 1，橋本浩一 1，前島隆司 1，吉田隆行 1，宮田麻理子 2（1 金沢大学・大学院医学系研究科・シナプス発達・機能学2

東京女子医科大学・生理学第一講座）

シナプス伝達の修飾と可塑性の機構を明らかにするた

疫組織化学的検索から mGluR1 の発現も正常であり，まめに，小脳プルキンエ細胞をモデルとして，樹状突起にた基本的な電気生理学的性質も正常であった。さらに，

おける局所カルシウムシグナルとシナプス可塑性誘発とプルキンエ細胞樹状突起には Ca2+ store が存在し，そこかの関連について調べた。まず，運動学習の基盤のひとつ

らの IP3-induced Ca2+ release (IICR)はおこった。また，と考えられている平行線維− プルキンエ細胞シナプスの

caged Ca2+ を用いてスパイン内で Ca2+ 遊離を起こすと長期抑圧 (LTD) について調べた。遺伝子改変マウスを

LTD が誘発された。これらの結果は，mGluR1 活性化に用いた一連の研究により，代謝型グルタミン酸受容体タ

続き，プルキンエ細胞の樹状突起スパイン内部で局所的

イプ 1(mGluR1)とその下流のシグナル伝達がプルキンエにおこる IICR が LTD 誘発に必須であることを示してい

細胞内で働くことが LTD 誘発に必要であることを明らる。

かにした。すなわち，mGluR1，三量体 G 蛋白 Gq のαサさらに，私たちはプルキンエ細胞の脱分極による一過

ブユニット(Gαq)，フォスフォリパーゼ Cβ4 (PLCβ4)性 Ca2+濃度上昇によって引き起こされる興奮性および抑のノックアウトマウスにおいて，LTD が欠如しているこ

制性シナプス終末からの伝達物質放出の一過性抑圧を仲とを見出した。また，プルキンエ細胞特異的プロモーター

介する逆行性シグナルの実体を検索した。この現象は，である L7 を用いてラット mGluR1αを mGluR1 ノックア

グ ル タ ミ ン 酸 や GABA を は じ め と す る classical

ウトマウスに導入したマウスでは，LTD がレスキューさ

neurotransmitter のブロッカーでは影響されず，カンナビ

れた。さらに，私たちは，ミオシン V の異常によりプル

ノイド CB1 受容体のアンタゴニストで消失した。また，

キンエ細胞樹状突起スパインに滑面小包体と IP3 受容体

この現象は CB1 受容体ノックアウトマウスでは見られが存在しない自然発生ミュータントラットおよびマウスなかった。これらより，内因性カンナビノイドが逆行性を調べたところ LTD が完全に欠如していることが判明

シグナル伝達物質であると考えられた。

した。これらの動物では，形態に異常は認められず，免302

研究会報告（6）膵ランゲルハンス島のインスリン開口放出の 2 光子励起法による定量的可視化
高橋 倫子（岡崎国立共同研究機構 生理学研究所・細胞器官研究系・生体膜部門）

2 光子励起顕微鏡法を用いてインスリン顆粒の生理的する時間経過が明らかになった。そして，融合細孔を構な開口放出過程を膵島標本で検出し，分泌の時・空間的成する主たる成分が脂質であることが示唆された。融合

特性を明らかにすると共に，融合細孔の動態を可視化解した顆粒は，細孔の大きさが直径約 10nm に達すると顆析する実験系を確立した。

粒膜は速やかに平坦化する。この平滑化により，細胞間開口放出を検出するために，マウスより膵島を単離し，水溶性蛍光色素で還流し，2 光子励起断層画像を経時的質で優位に起きる分泌物の拡散が促進されると考えられる。

に獲得した。膵島内部に網目状の脈管構造が観察された。

このように融合細孔の動態を明らかにするためには複高濃度ブドウ糖液で分泌刺激を与えると，細胞内カルシ数の蛍光色素を同時に励起して観察する必要があった。

ウム濃度の上昇時期に同期して，径 0.4μｍの点状蛍光像

2 光子励起法では内部遮蔽効果が回避され，かつ励起スが多数出現するのを解像した。検出の頻度は細胞内ペクトルが広がるため，上に述べたような同時二重染色

cAMP 濃度にも依存し，インスリン顆粒の開口放出を示を要する検討が初めて可能となった。今回の研究により，すと考えられた。これらの現象の多くは脈管から離れたインスリンの分泌が膜脂質で主に構成された孔を通って間質において観察された。さらに種々の分子量をもつ蛍起きることが示唆された。マウスのベータ細胞では融合

光標識デキストランや，脂質膜を染色する FM 1-43 を同

細孔の持続が 3 秒と長いので，この構造の形成維持に関時に投与して検討した結果，半可逆的な融合細孔が数秒わる分子や微細形態機構を解明する系に適している。

間にわたって形成され，径 1nm から 10nm まで順次開大（7）GFP を利用した新規 ratiometric pH probe の開発
淡路 健雄 1 ，白川 英樹 1 ，宮崎 俊一 1,2（1 東京女子医科大学・医学部 第二生理
2

岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・分子生理研究系・細胞内代謝）

三量体 G 蛋白質共役型受容体はその刺激においてリン定する試みが行われているが，現状では蛍光強度の変化

酸化を受けることにより細胞内へ移行することがインとして pH 変化を記録するため定量性に問題があり，局

ターナリゼーションとして知られている。この細胞内へ在が変化する場合には適応が困難であった。また受容体移行した受容体は，分解過程へ進むものと，脱リン酸化はその発現が少ないために明るい GFP 変異体を融合しして再度細胞質膜へ移行して，再利用されるものの二つなければ検出・局在の確認ができなのが現状である。今の過程が有ることが知られている。細胞内をアルカリ化

回我々は，定量性の問題点を解決するため H+感受性が異する事により，細胞膜への再分布が阻害されることより，

なり，励起波長は異なるが，蛍光波長がほぼ同一の GFP再分布には酸性脱リン酸化酵素が重要な働きをしている

変異体を組み合わせた蛍光比による pH 定量プローブをものと考えられている。しかし，三量体 G 蛋白質共役型作成した。この新規 GFP プローブは，これまでの顕微カ受容体が本当に酸性環境下で脱リン酸化を受けているの

ルシウム測定機器が利用可能であり，pKa がそれぞれ 6.1

かどうか，また本当に酸性環境下で脱リン酸化を受けてと 6.8 と異なる pH 測定レンジを持つものが作成出来た。

いるとしてもその時空間的情報は知られていない。

このプローブを利用することにより，空間分解能の問題

このような移動する蛋白の局在・移動とその存在する点が解決可能な細胞内小器官選択的 pH 測定と，アドレ

微少環境下の pH を測定するには，此までの古典的な細ナリンα1b 受容体融合プローブを作成する事により，リ

胞内 pH 測定法では不可能であった。この問題点を解決

ガンド刺激による受容体の細胞内移行と受容体近傍微少するため，GFP 変異体を細胞に導入し，細胞内 pH を測環境 pH 同時ができたので報告する。

303

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（8）Multi-color Imaging
宮脇敦史（理化学研究所・脳科学総合研究センター・細胞機能探索技術開発チーム）
Ca2+動態の多様な制御機構，および他のシグナル伝達
2+である。そのために，どういう Multi-color Imaging の実系との相互作用を解析するためには，Ca 濃度の時空間

験系を組むべきなのか。蛍光タンパク質をはじめとして的な変化とともに，その上流，下流および他のカスケー

色素の面から，また顕微鏡など光学的な面から考察を加ド動態とを同時に（同一の細胞で）測定することが必要えた。

（9）カルシウムシグナルのコーディング・デコーディング機構
飯野正光（東京大学・医学系研究科・細胞分子薬理学教室）
多くの細胞内 Ca2+シグナル機構に，IP3 および IP3 受容2+度上昇速度が著しく低下するとともに，その後にみられ体が関与している。IP3 受容体を介する Ca 放出の活性化

る Ca2+オシレーションが完全に抑制された。以上の結果には，IP3 だけでは不十分で，同時に至適濃度 0.3 μM 前

から，IP3 受容体から放出された Ca2+が，Ca2+センサーを後の Ca2+を必要とする。この Ca2+感受性が，IP3 受容体の介してチャネル活性に正帰還をかける機構が，Ca2+シグ活性化にフィードバック制御をかけ，Ca2+ウエーブ／オ

ナルパターン形成に重要であることが実証された。

2+

シレーションなどの Ca シグナルパターン形成に関わる

さらに，このようなカルシウムオシレーションがどのと予想されていたが，明確な証明は得られていなかった。

ようにして細胞機能を制御するのか，言い換えると，カ

我々は，IP3 受容体サブタイプの全てを標的遺伝子相同組

ルシウムオシレーションがどのようにデコーディングさ換えにより欠損させた DT40 細胞株に，外因性 IP3 受容体れるのかという機構も重要な問題である。我々は，カルを発現させる発現実験系を確立した。さらにこの細胞にシウム依存性脱リン酸化酵素カルシウニューリンによっ2+2+

対して，Ca ストア内 Ca 濃度可視化法を応用することて，核移行が制御される転写因子 NFAT の細胞内動態とにより，IP3 受容体の構造・機能相関を解析する方法を確

カルシウムシグナルの関連を詳細に解析してきた。この

2+立した。この発現実験系を用い，Ca センサー部位を IP3
2+

結果，NFAT にはカルシウムシグナルを積分する機構が受容体（1 型）分子上に同定した。Ca センサー機能を存在し，これがカルシウムオシレーションの頻度を検出低下させたミュータント IP3 受容体を発現する細胞におして転写を調節していることが示唆された。

2+

2+

いて Ca 動態を調べると，アゴニスト刺激に続く Ca 濃2+（10）ヒト培養気道上皮(16HBE)細胞における機械刺激後の細胞内 Ca シグナルの伝播
錦谷まりこ 1，竹村尚志 1，安岡有紀子 1，鈴木喜郎 2，河原克雅１（1 北里大学・医学部・生理学，2 東京工業大学・生命理工学部）

ある細胞への機械的刺激は，細胞間（内経路，外経路）（subconfluent）になったところで（継代培養 2 日目），のシグナル伝達によりその属する細胞集団に伝わる。細

細胞表面の pressing 実験に使用した。丸く加工した微小2+

胞内 Ca2 濃度の時間的変化を fluo-3 画像の解析によりガラス管の先端部(径 7-10 μm)で細胞表面を軽く圧する

もとめ，細胞外に放出される化学物質や gap junction の役と(1-1.5 s)，細胞内 Ca2+シグナルが細胞間およびコロニー割を調べた。ヒト気道上皮細胞(16HBE)をコラーゲン塗を越えて伝播した。標準溶液での Ca2+シグナル伝播速度

布したカバーガラス上に培養し，30-40 個の細胞集団と最大伝播距離は，10.7 ± 0.3 μm/s と 126 ± 0.6 μm

304

研究会報告であった。細胞外液から Ca2+を除去し(+5 mM EGTA)，

的刺激に応じて何らかの化学物質を放出し，単一細胞へ

同一の刺激を近傍の細胞に与えると，その伝播速度は 8.1の刺激が複数細胞に伝えることを示す。しかし，5 μM± 0.3 μm/s に低下し，最大伝播距離は変化しなかった。

ATP 前投与は，機械刺激後の Ca2+シグナルの伝播を抑制

細胞外 0Ca2+の条件では，機械刺激を受けた細胞の Ca2+しなかった。一方，上記の実験結果は，gap junction を別

2+

濃度は増加しなかったが，周囲の細胞には Ca シグナルのシグナルが伝搬することも示唆した。まとめ，16HBEが 伝 播 し た 。 gap

GAPI細胞における機械刺激後の細胞内 Ca2+シグナルの伝播にacid, 10 μM)の存在で，伝播速度はは，独立した 2 経路が存在した。細胞外と内の 2 経路に

8.9 ± 0.2 μm/s に低下した。PLCI(U73122)と suraminより伝達される 2 種類のシグナル伝播の速度がほぼ同レ

は，伝播速度を低下させなかったが，最大伝播距離を有ベルであることは，同期することが必要な細胞集団のシ意に低下させた。これらの結果は，16HBE 細胞は，機械

グナル伝達にとって必須と考えられる。

(18α-glycylrrhetinic

junctionの 阻 害 薬（11）虚血時における細胞内 Ca 濃度上昇，神経細胞死と Ca チャネル制御）
田邊勉 1，鳥山英之 1,2，大野喜久郎 2（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科高次機能薬理学, CREST1

同脳神経機能外科学 2）

脳虚血時の神経細胞障害において，細胞内 Ca2+濃度のチャネルの機能の解明を試みた。in vivo 局所脳梗塞モデ上昇が非常に重要な役割を担っていることが知られていルでは，中大脳動脈閉塞後 24 時間の梗塞巣の大きさを比2+2+る。電位依存性 Ca チャネルは，Ca が細胞内に流入す較したところ，遺伝子欠損マウスの梗塞巣は野生型に比る経路の一つであり，虚血神経細胞障害の病態に深く関べ有意に大きかった。海馬スライスを用いた in vitro Ca2+

わっていることが予想される。現在までに数種類の電位イメージングでは，虚血様環境（酸素・グルコース欠乏）

2+

依存性 Ca チャネルのサブタイプが同定されているが，により惹起される海馬 CA1 野の細胞内 Ca2+濃度上昇は，これらの内，R タイプの Ca2+電流に寄与すると考えられ野生型に比べ遺伝子欠損マウスにおいて有意に増強されている CaV2.3 チャネル（α1E チャネル）の機能は，特異ていた。以上の結果から，虚血神経細胞障害の病態にお的拮抗薬が長らく無かったため，不明であった。今回，

いて，CaV2.3 チャネルは何らかの保護的な作用を有して我々は CaV2.3 チャネル遺伝子欠損マウスを用いて，局所いることが推測され，新たな脳虚血の治療法の可能性が2+

脳梗塞モデルと海馬スライスの Ca イメージングの手法示された。

を適用することで，虚血神経細胞障害における CaV2.3+（12）プロトン（H ）シグナルの制御と細胞機能
久野みゆき，森畑宏一，森啓之，酒井啓（大阪市立大学・大学院医学研究科・分子細胞生理）
プロトンイオン(H+)は，細胞機能を調節する重要な因

イオン透過機構が提唱される根拠のひとつとなっている。

子であり，その濃度は通常狭い範囲にコントロールされ私達は，high Q10 が pH 勾配や cell swelling など細胞内外+ているが，膜電位依存性 H チャネルは，脱分極によっての要因によって影響を受けることから，温度効果が H+

開口すると短時間に大量の H+を排出し細胞内外の pH 環

チャネルの活性化状態によって左右されることを見い出+

境を瞬時に変えることができる。そこで私達は H チャネ

した。H+チャネル活性は短期的・長期的に多様な調節をルが細胞内外へプロトンシグナルを発信する機能を担う受けている。1－2 度の温度上昇がチャネル開口の引き金+のではないかと考えている。H チャネルに見られる高いとなる場合から，温度変化が H+シグナルに殆ど影響を与温度依存性（high Q10）はその分子機構に直結する特性とえない場合まで，温度による H+シグナルの制御が変動す

考えれており，他のイオンチャネルと異なるユニークなる状況が明らかになった。

305

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（13）PDZ 蛋白による Kir チャネルの位置と機能の制御
倉智嘉久（大阪大学・大学院医学系研究科・情報伝達医学系情報薬理学講座）

内向き整流カリウム(Kir) チャネルは，そのサブユニッ

オンの輸送 (Kir4.0, Kir5.1)という明確な細胞機能を担っトはが膜 2 回貫通型の構造をもち，イオン選択フィルている。Kir チャネルがこのような多彩な機能を担うにターとチャネルポアからなるもっとも単純な構造のイは，他の蛋白による Kir チャネルの位置と機能の制御がオンチャネルの一つである。Kir チャネルは 4 つの役割を果たしている。最近までに我々の研究室であきら

subfamily からなり，それぞれの subfamily が(1)静止膜電かになってきたいくつかのあたらしい蛋白－蛋白相互作

位 の 形 成 (Kir2.0) (2) 膜 受 容 体 依 存 性 の 興 奮 抑 制用による Kir チャネルの制御に関して紹介したい。

+(Kir3.0)(3)細胞内代謝と膜興奮の連関 (Kir6.0) (4)K イ（14）細胞の形づくりにおける時空間制御：SA ﾁｬﾈﾙ，接着斑，細胞骨格
曽我部正博 1,2，早川公英 2，河上敬介 1，辰巳仁史 1，成瀬恵治 1,2（1 名古屋大学・医学部・大学院医学研究科

2

科学技術振興事業団・細胞力覚プロジェクト）細胞には，内外の力で生じた変形に適応するように

接着斑蛋白質のチロシン燐酸化を経てインテグリンの再（e.g.応力最小）形を変える能力がある。言い換えると，分布に至る経路を明らかにしたが，これだけでは，方向細胞は変形を感知してその情報を形に変換する。例えば感知と極性形成の仕組みを説明できない。そこで方向

不定型な培養内皮細胞は，一方向周期伸展刺激に応じて，センサーの候補として，極性構造を持つ細胞骨格の役割

血管内でみられるような伸展軸に垂直な紡錘形へと能動について解析した。その結果，細胞骨格を通して伝わる的に変形する。この仕組みを理解するには，変形感知か

機械刺激によってインテグリンの動態が修飾されること

ら形態形成に至る信号の流れを理解しなければいけない。

が分かり，細胞骨格/インテグリン系が方向センサーと極2+

我々はこれまでに，SA チャネルから細胞内 Ca の上昇，性形成装置になりうることが示唆された。

（15）TRP 関連 Ca チャネルのレドックス及び蛋白質輸送機構による活性制御森泰生（国立共同研究機構・統合バイオサイエンスセンター・生命環境研究領域）

形質膜越えの Ca 流入は，細胞内 Ca イオン濃度の主要

外 Ca は低レベルながらも自発活性を有する TRP5 を透過な調節機構の一つであると同時に，膜電位の脱分極を担し，Ca-calmodulin 依存性の myosin light chain kinase を活うという生理的意義を有する。最近，Ca 流入経路として性化し，リン酸化により TRP5 を形質膜への挿入を維持

は ， 受 容 体 活 性 化 Ca チ ャ ネ ル (Receptor-activated Caすると考えられた。一方，TRP1 欠損 DT40 B 細胞を用いchannel)(RACC) 群が注目を集めている。RACC は TRP

た結果より，TRP1 はストア依存性の Ca チャネル形成の遺伝子スーパーファミリーによってコードされているが，

みならず，ER からの IP3 受容体による Ca 放出をも調節

我々は PI 応答と連関し細胞内外の Ca やセカンドメッ

し，Ca 振動の発生に寄与することが示された。即ち，TRP

センジャー群によってそれぞれがユニークな活性調節を

は細胞内膜系やタンパク質輸送系と密接に連関し活性が受ける，7 つの TRP Ca チャネル(TRP1-7)を見い出した。

制御され，TRP 自身がそれを維持する分子構築の形成に

これらのなかでも脳に豊富に発現している TRP5 は，細も寄与すると思われる。

胞外 Ca 濃度の増減に対応して活性が制御される。細胞306

7 つのいわゆる TRP ホモログに加え，数 10microM の研究会報告H2O2 等，活性酸素種(Reactive Oxygen Species)によって活のように，活性酸素種は TRP 関連チャネルの正常な活性性化開口する新規 Ca 透過型カチオンチャネル ROSC1 を維持にも深く関与しており，細胞レドックス状態を感受同定した。本 ROSC1 チャネルの直接の活性化トリガー

して Ca シグナルに変換する TRP の生理学的意義が示唆

は，H2O2 等の処理によって増加するニコチンアミドの結された。TRP チャネル群の分子・機能的多様性は，特定合と考えられる。また，活性酸素種により惹起される細の神経機能の惹起に必要な，Ca シグナル及び膜電位変化

胞死を ROSC1 が仲介することが示唆された。さらに，の空間的・時間的パターン制御の重要な基盤であると考ROSC1 チャネルだけでなく，TRP1-7 の活性制御にも活えられる。

性酸素種による酸化が必要であることを見い出した。こ307

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

15.定量的高分解能電子顕微鏡法「三次元電子顕微鏡観察」
2001 年 12 月 5 日
代表・世話人：永山國昭（統合バイオサイエンスセンター）
所内対応者：永山國昭（統合バイオサイエンスセンター）（１）超高圧電子顕微鏡による三次元画像解析
有井達夫（生理研）（２）大脳皮質 GABA 細胞のシナプス構造
窪田芳之，川口泰雄（生理研）（３）唾液分泌の 3 次元電子顕微鏡観察
村上政隆（生理研）
Alessandro Riva （Cagliari 大学医学部）（４）A Novel Phase-contrast Transmission Electron Microscopy Producing High-contrast Topographic Images of Weak
Objects
Radostin Danev，永山國昭（統合バイオサイエンスセンター）（５）電子線結晶学による高分解能膜蛋白質構造解析
光岡薫（京都大学理学研究科）（６）新たな手法に基づく蛋白質複合体の 3 次元構造解析
片山 栄作，市瀬 紀彦（東京大学医科学研究所）
宮林 信治，高橋 透友，馬場 則男（工学院大学電気工学科）（７）Electron Tomography for everyone
Auke van Balen（FEI）（８）CT 法による TEM 像の 3 次元再構成ソフトウェア－ アルゴリズムの改良とその応用 －古河

弘光（日本電子システムテクノロジー（株））【参加者名】
西沢祐治（名古屋大大学院），林田竜（名古屋大），林

武皓一（日立ハイテクノロジーズ），前田英三（名古屋大），

基（名古屋大），熊切葉子（浜高橋透友（名古屋大），宮林信治（名古屋大）
，薗田知秀

松医大）
，津山新一郎（鹿児島大），鈴木龍雄（信州大），（国際基督教大），森島美絵子（大阪大），柳川右千夫（生金子康子（埼玉大），片桐展子（東京女子医大）
，村上政

理研）
，金子兼一（生理研），及川哲夫（日本電子），金関隆（生理研），蛭薙観順（名古屋大博物館），富田悳（生理研），鐘ヶ江有宜（大阪大），松田哲明（大阪大），

直子（名古屋大），宮津亮（藤田保健衛生大），有井達夫（生理研），樋田一徳（徳島大），伊藤嘉邦（生理研），丹司敬義（名古屋大），大砂

柿林博司（日立中研），西岡秀夫（日本電子）
，山田直子

北大）
，寺崎

（カリフォルニア大），村田 隆（基生研），古河弘光（日（生理研），酒井雅弘（分子研），岸本拓哉（生理研），松本

本電子システムテクノロジー），明坂年隆（朝日大学），

友治（生理研），新美

田中

収（日立バイテクノロジーズ），清水美代子（日本（名古屋大機器センター），奥谷家充（日立ハイテクノロ

電子システムテクノロジー），中澤英子（日立サイエンスジーズ），藤田芸彦（日本電子），伊藤正樹（佐賀医科大），システムズ），長沖功（日立ハイテクノロジーズ），鷹

臼田信光（藤田保健衛生大），亀谷清和（信州大学），佐岡昭夫（大阪大超高圧電顕センター），石塚和夫（HREM），

原紀行（松本歯科大），重本隆一（生理研），田中信夫（名平田由紀子（日本 FEI）
，渡辺泰輝（日本 FEI）
，佐藤泰彦

古屋大）
，臼倉治郎（名古屋大）（日本電子），石原陽介（花市電子顕微鏡技術研究所），矢308

治（東北大），劉哲（東崢（東北大），根本知己

元（藤田保健衛生大），田中稔

研究会報告【概要】
電子顕微鏡の画像は 2 次元画像である。ただし透過型

特に日本が世界からおくれをとっている傾斜法トモグと走査型では得られる画像情報が異なり，前者は対象物

ラフィー（ラドン変換を用いる手法）について集中的なの（z 方向）投影 2 次元像，後者は対象物のトポグラフ

議論がなされた。医学，生物学への応用において電子顕ィー（地形図）である。これらの画像から対象物の 3 次

微鏡 3 次元再構成法全般にわたっての議論はこれまでほ元的情報を得る方法について議論した。8 人の演者によとんど行われなかったため多数の参加があった。参加者

る講演を顕微鏡における 3 次元再構成法の一般論から分にとってこの分野の全体を俯瞰できる良い機会であると類すると以下のようになる。

ともに将来の方向についての見通し（トモグラフィーとトポグラフィーの使い分け）が得られたと思う。

３次元再構成法
トモグラフィー（断層像）
切片法

傾斜法

有井，窪田

光岡，vanBalen，古河

トポグラフィー（地形図）
ステレオ法
片山

通常法
村上，Danev（1）超高圧電子顕微鏡による三次元画像解析
有井達夫（生理研）

超高圧電子顕微鏡は，試料に対して電子線の透過能が（現在は±60 度）の傾斜機能を持つサイドエントリー傾

高く色収差による像のぼけも少なくなるので厚い試料斜台を備えた超高圧電子顕微鏡（H-1250M 型）が，日立（～5µm）でも比較的高い解像度（～15nm: 1,000kV）で製作所の協力を得て導入された。最高印加電圧 1,250 kV

観察することができ，生体の生理機能を解明する際に有（常用 1,000 kV）という高エネルギーの電子線を用いて細効な手段となる。結像に用いている電子線は開き角が狭胞の超微細形態を観察する大型装置（高さ 8m，重さいので，適当な倍率では，切片内の構造はほとんどぼけ17t）である。特に，立体像観察が容易に行える点に特徴

ることなく結像している。そこで試料を傾斜させて撮影を持っている。2001 年現在においても，3 台のイオンポン

した 2 枚の写真（±θ°）を立体視することにより 3 次

プと 5 台のターボモレキュラーポンプを使用してのク元的な形態を明瞭に識別することができる。この目的にリーンでドライな真空（試料位置で～7×10-6Pa）を実現

は，試料を傾斜しても視野中心が対物レンズに対して変している。この装置により撮影された傾斜像を三次元解化しないようにすることが可能な Z コントロール機構を析するに当たってのハード面からの特徴を述べるととも持つサイドエントリー傾斜台が，不可欠である。

に，立体像解析法および電子線トモグラフィー法による

そこで，生理学研究所に 1982 年 3 月末に，超高圧電子顕微鏡の医学生物学分野への応用を目的として，±45 度

厚い生物試料に対する三次元微細構造の解析の応用例を示す。

（2）大脳皮質 GABA 細胞のシナプス構造
窪田芳之，川口泰雄（生理研）

大脳皮質は高次脳機能の座として，我々の行動の根幹

質の局所微細神経回路がどのように働いているのかほをなしていることが広く知られている。しかし，大脳皮

とんど知られていない。私達は，その機能的構築を理解309

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）するために，非錐体細胞のサブタイプそれぞれのシナプた。これらの棘突起頭部には，ほとんどの場合別の非対スの構造を検討し解析したので報告する。fast-spiking 細称性神経終末が入力していた。上記 4 種類の非錐体細胞

胞とダブルブーケ細胞の神経終末のターゲットは，主にの神経終末が形成するシナプス結合部位の面積は，シナ

樹状突起，わずかに棘突起，細胞体であったが，マルチプスを受ける樹状突起・棘突起の周径や体積に比例してノッティ細胞と late-spiking -ニューログリアフォーム細増加したが，その比例係数はサブグループで異なってい胞は，より細い樹状突起と棘突起の頭部，細胞体であった。

（3）唾液分泌の 3 次元電子顕微鏡観察
村上政隆（生理研）
Alessandro Riva （Cagliari 大学医学部）
腺房細胞における分泌界面は二つの細胞間に存在するの周辺にさらに分泌顆粒が開口分泌する像が観察された。

分泌細管 IC であり，正確な情報を得るためには，走査型

ま た microvilli は 消 失 し ， IC 周 辺 の rER の 拡 張 ，電子顕微鏡観察による三次元観察が必要である。耳下腺

mitochondoria 電子密度増加も同時に観測された。分泌活の血管潅流標本を用い，透過・走査電子顕微鏡をにて，動時の rER の拡張は細胞内 Ca 代謝と，mitochondoria 電

IC と周辺微細構造を分泌経過にそって観察した。ムスカ

子密度増加はエネルギー代謝増加と関連づけられた。ま

リン受容体刺激では IC 周辺の rER の拡張，mitochondoria

た，開口分泌像の増加は管腔膜面積の増大を示すが，同電子密度増加，まばらな開口放出像，microvilli 減少，IC

じ刺激条件下で水分泌の促進は観察できず，管腔への水の初期一過性拡大を観察した。βアドレナリン性受容体

輸送経路について検討した。

を同時に刺激すると，IC に多くの開口分泌がみられ，そ（4）Difference-contrast Transmission Electron Microscopy－A Novel Topographic Imaging with TEM
Radostin Danev，永山國昭（統合バイオサイエンスセンター）
Phase object imaging with conventional TEM (CTEM) is

The phase information is transferred through a CTF withseverely impaired by the inherent sine phase contrast transfer

consine enevelope and odd character in direction normal tofunction (CTF). We present a newly developed type of phasethe edge of the phase plate. Simplereconstruction procedure iscontrast for TEM utilizing a half-plane thin film phase plate -proposed removing the odd part of the CTF and giving as a

Difference-Contrast (DC). The image formation mechanism isresult Phase-contrast TEM (PTEM) type images. Recon-similar to that of the Differentional Interference Contrast

structed DTEM image and CTEM image of the same sample(DIC) in light microscopy but is achieved through a novel

area could be used as input pair for complex reconstruction of

approach. Images acquired using Difference-contrast TEM

the object wave.

(DTEM) show pseudo-topographic representation of theobject and demonstrate higher overall contrast compared to
CTEM. Contrast transfer theory for the DTEM is presented.

310

Various practical problems and limitations in theapplication of DC were discussed.

研究会報告（5）電子線結晶学による高分解能膜蛋白質構造解析
光岡薫（京都大学院理学研究科）

いくつかの膜蛋白質は容易に二次元結晶を形成するのが必要であり，そのため比較的複雑な画像解析を行うが，が知られており，電子線結晶解析を用いて原子レベルのその過程も最近の計算機の進歩により非常に高速になっ分解能で構造を決定することができる。そこで，ここでてきている。最後に，解析されたデータを用いて原子モは電子線結晶解析の現状を簡単に紹介する。まず，最初デルの作成と最適化を行うが，そこでは二次元結晶特有に二次元結晶を作成するが，その結晶の振る舞いは結晶の注意が必要である。以上のような過程を経て，良い二中の膜蛋白質の相互作用により二種類に分けることがで次元結晶さえ得られれば，水分子を観測できるような高きる。次に，その二次元結晶から電子回折図形と電子顕分解能で X 線結晶解析とほとんど同じモデルを得ること

微鏡像の解析を行う。電子顕微鏡像は結晶の歪みの補正ができる。

（6）新たな手法に基づく蛋白質複合体の 3 次元構造解析
片山 栄作，市瀬 紀彦（東京大学医科学研究所）
宮林 信治，高橋透友，馬場 則男（工学院大学電気工学科）

急速凍結ディープエッチ・レプリカ電子顕微鏡法によ一切の平均化なしに捉えられることであり，それらの 3

れば，溶液中や細胞内で起きるさまざまな生命現象を一次元再構成あるいは既存の構造モデルとの比較により，瞬に固定し，現象に携わる蛋白質の構造を高分解能で観

分子内で起きている微細な構造変化を推定する事も可能

察できる。われわれは，そのような試料の連続傾斜像かである。本講演では，アクトミオシン系の構造変化の解らコンピュータ画像処理を用いて対象の 3 次元構造を解

析を例として，『1 分子生理学』と『構造生物学』との析するための一連の手法を新たに開発し，分子モーター

有機的結合を目指すそれら新手法の概要を示す。また本

蛋白質の作動メカニズムの解明に応用してきた。本方法

方法を，細胞内の多種類の蛋白質の構造を一挙に捉えるの特長は，個々の蛋白質分子表面の凹凸プロファイルを『構造ゲノミクス』の手段とする試みを紹介する。

（7）Electron Tomography for Everyone
Auke van Balen（FEI）
Electron tomography is versatile method for obtaining

projections is know as the Radon’s theorm, dating back as far

three-dimensional images with a Transmission Electron

as 1917. In practice, things are usually far less simple than its

Microscope. The principle is relatively simple: take a number

theory A painstakingly attention to details has to be given toof projection images from the sample at various tilt angles, dobe able to apply this method correctly with actual instruments

a 2D Fast Fourier Transform of each image. The transformed

in order to obtain scientifically significant results. Until very

images are used to construct a 3D volume in Fourier space,recent, only a handful of top institutes in the world werefrom which the image of the sample can be computed bysufficiently equipped to successfully do this. Modern

performing an inverse 3D Fast Fourier Transform. The fact

Transmission Electron Microscopes like FEI’s Technical arethat an object can be reconstructed uniquely from its

completely computer controlled, making it possible to311

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

perform all corrections and adjustments automatically. Due to

It means that electron tomography, once regarded with awe as

the increase of precision in the specimen stages far lessan art in itself, is nowadays becoming well within the reach ofcorrections related to mechanical imperfections need to be

every researcher interested in the 3D structure of his samples.

applied than was the case on older generation of instruments.

（8）CT 法による TEM 像の 3 次元再構成ソフトウェア- アルゴリズムの改良とその応用 -古河 弘光，清水美代子（日本電子システムテクノロジー）

本年 春，我々は市販アプリケーションとして 初の CTや撮影に関する多くの知見を得ることができた。また，法による電子顕微鏡像の 3 次元再構成システムを製品といくつかの問題を確認するに至り，本システムの運用技

して発表した。その後，本システム を使って各分野にお法の確立と最適な 3 次元像を得るための補正アルゴリズ

ける試料の 3 次元再構築を試みたところ，試料の作成法

ムの開発を行ってきた。その報告を行う。

312

研究会報告16.シナプス形成・維持のダイナミクスと分子機序2001 年 12 月 5 日－12 月 6 日
代表・世話人：尾藤晴彦（京都大学大学院医学研究科）
所内対応者：小幡邦彦（生理学研究所）（1）2 光子励起顕微鏡を用いたグルタミン酸受容体の機能的マッピング
松崎政紀（生理学研究所）（2）海馬シナプスにおける NMDA 受容体のサブユニット構成伊藤功（九州大学大学院理学研究院）（3）神経細胞膜における 1 分子イメージング：軸索イニシャルセグメント膜の拡散障壁の形成機構
中田千枝子（名古屋大学大学院理学研究科）（4）SDS-FRL 法によるシナプス膜蛋白の可視化と定量的解析
馬杉美和子（生理学研究所）（5）Songbird キンカチョウ中枢神経系の分子マッピング
和多和宏（東京医科歯科大学難治疾患研究所）（6）光量子を介した標的遺伝子の時空間特異的発現制御と機能解析
安藤秀樹（理化学研究所脳科学総合研究センター）【参加者名】
尾藤晴彦（京都大学大学院医学研究科）
，伊藤

功（九州

大学大学院薬学研究科），渡部文子，鈴木えみ子（東京大大学大学院理学研究院），岡部繁男，萩原正敏，黒柳秀人，

学医科学研究所），中嶋隆浩（東京大学大学院理学研究科），

栗生俊彦，壱岐純子（東京医科歯科大学大学院医歯学総清末和之（産業技術総合研究所），五嶋良郎（横浜市立大合研究科），和多和宏（東京医科歯科大学難治疾患研究所）
，

学医学部）
，鈴木

安藤秀樹，岡本

小泉美佳（杏林大学医学部），講内仁，原野淳子，田中めぐみ（理化学研

香，大塩立華（名古屋大学医学部），
毅，鈴木大祐（浜松究所脳科学総合ｾﾝﾀｰ），武内恒成，中田千枝子，渡辺紀信

ホトニクス）北川純一（オリンパス光学），古川智洋，渡（名古屋大学大学院理学研究科），白尾智明，伊藤真（群辺裕一，井田和徳（オリンパスプロマーケティング），我馬大学医学部），山本亘彦，小田洋一，中山貴美子，白木謝徳一（ファイザー製薬中央研究所），俵田真紀（KAN

千津子，小橋常彦，上阪直史，山崎信介，大波壮一郎（大研究所），惣谷和広，森島美絵子，小原圭吾（大阪大学医

阪大学大学院基礎工学研究科），玉巻伸章（京都大学大学

学部）
，柳原

院医学研究科），狩野方伸（金沢大学大学院医学研究科），

倫子，根本知巳，岸本拓哉，松崎政紀，重本隆一，籾山

丸山

月（埼

明子，馬杉美和子，深沢有吾，Wu Yue，岡村康司，高木

玉医科大学），竹居光太郎（東邦大学医学部），冨樫和也

佐知子，小幡邦彦，柳川右千夫，山肩葉子，兼子幸一，（三重大学医学部），神谷温之，志牟田美佐（神戸大学大季学院医学研究科），山田麻紀，池谷裕二，小山裕太（東京究所）

敬，斎藤祐見子，川村勇樹，手塚満恵，李大（豊橋技術科学大学），河西春郎，高橋鳳雲，山中創，常川直子，海老原利枝（生理学研【概要】
脳神経系の機能は，神経回路が構築され，神経細胞間経て，機能的なシナプスを形成し始め，やがて神経回路

で情報の交換を絶えず繰り返すことにより成立する。近網が出来上がることが理解されるようになってきた。ま

年の研究努力により，神経細胞は分裂停止後，予定された，いったん形成されたシナプスも，神経活動により絶た領域へ移動し，軸索ならびに樹状突起の伸展・成熟をえず修飾されながら維持されていることが明らかになっ313

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）ている。一方において，個々のステップは，多彩な情報というテーマに焦点を絞り，広く多分野の研究者を集め，伝達分子群が，神経細胞内の多数のローカスで同時並行

情報交換と交流を図ることを目的とする。すなわち，「シ

的に引き起こす複数のカスケードにより制御されている

ナプスグルタミン酸受容体の最前線」，「神経細胞におことも徐々に理解されてきた。したがって，この一連のける膜分子の動態可視化」，「モデル動物における神経分子機構を詳細に検討するためには，分子生物学，生化

回路網形成」の 3 つの課題において研究発表および討論

学，生理学，解剖学，細胞生物学，遺伝学，システム脳をする。その討議のプロセスにより，解決可能な新規の科学など異なる分野の人材の協同による multidisciplinary

問題点を洗い出し，今後の cross-disciplinary な研究のなアプローチとその統合が必要となっている。本研究会

シーズを見いだすことを目指す。

では，「シナプス形成・維持のダイナミクスと分子機序」（1）2 光子励起顕微鏡を用いたグルタミン酸受容体の機能的マッピング
松崎政紀，河西春郎（生理学研究所生体膜部門）

樹状突起スパインは，中枢神経細胞における興奮性シ

結果はいわゆる「サイレントシナプス」が後者の形態をナプス結合の主たる入力部位である。我々は，2 光子吸もったスパインである可能性を示唆している。キノコ型

収断面積が大きく，水溶液中で安定な新規のケイジドグ

スパインにおいて非定常ノイズ解析を行うと，AMPAR

ルタミン酸を開発し，2 光子励起法を用いグルタメイトの数は単一スパインあたり最大で約 150 個（46-147 個，の反応を単一スパインレベルで測定するシステムを構築

n = 8）存在することが判明した。一方，グルタミン酸感した。これを用い，ラット海馬のスライス標本にて，ホー

受性及び形態（体積）の空間的な自己相関を求めると，

ルセルクランプした CA1 錐体細胞の樹状突起に沿って 3距離にして 1μｍ以下の隣接したスパイン間においても次元的にグルタミン酸感受性マッピングを行った。グル

両者共に相関が無かった。これらの結果は，スパインのタミン酸感受性はスパインの体積に強く相関し（相関係

形態と機能的 AMPAR の発現は強く相関しており，その数 0.80±0.07，9 細胞），キノコ型の大きな頭部を持つス

機能的発現量は高いダイナミックレンジ（7bits）を持ちパインでは強く，細いスパインや細長いフィロポディア

ながら，単一スパインレベルで独立に調節されているこでは反応がないか，弱い反応しか得られなかった。このとを示している。

（2）海馬シナプスにおける NMDA 受容体のサブユニット構成伊藤功（九州大学大学院理学研究院）

最近我々は，海馬交連を脳の正中において切断したマ

NR2B サブユニット選択的阻害剤による抑制効果，等をウス（Ventral Hippocampal Commissure Transected mouse;

左右の海馬で比較解析した。その結果，Sch-CA1 シナプ

VHCT マウス）から数日後に海馬スライスを作成するこスには NR2A/NR2B サブユニットの構成比において異なとにより，反対側海馬からの交連線維(Commissural fiber;る 2 種類の NMDA 受容体が左右非対称に存在しているCom)を含まない海馬スライスを得る方法を開発した。

と考えられる結果を得た。また，通常のマウスと VHCTVHCT マウスから調整した海馬スライスにおいては，マウスを比較することにより，Com-CA1 シナプスのシャファー側副枝(Sch)を選択的に刺激することが可能

NMDA 受容体は，サブユニット構成において Sch-CA1

で，Sch-CA1 錐体細胞シナプスの NMDA 受容体応答にシナプスとは逆の左右非対称性を持つことが推定された。

対する NR2A サブユニットのノックアウト効果，および脳の高次機能における Laterality の存在が知られてい314

研究会報告るが，それを生み出す分子機構に関しては全く明らかに達の分子機構に関して，重要な手がかりとなることを期なっていない。我々の結果が，Laterality の形成とその発待したい。

（3）神経細胞膜における 1 分子イメージング：軸索イニシャルセグメント膜の拡散障壁の形成機構
中田千枝子（名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻）

神経細胞の，細胞体/樹状突起と軸索という領域におけ成は，膜骨格分子（アンキリン G）と膜骨格結合型の膜る機能的な分化は，極性のある形態や分子の局在によっタンパク質（電位依存性 Na+チャネル）の IS 膜での密度て保たれている。細胞膜において分子の局在を維持する

増加と並行しておこることがわかった。これは，我々がためには，軸索起始部（軸索の最も細胞体側，イニシャ

拡散の遅延の機構として提案している anchored-protein

ルセグメント，IS）の細胞膜に，細胞膜分子が拡散によっ

picket model を考慮すると，IS の膜骨格上に，発達に伴て混合するのを妨げる仕組みが必要なはずである。このい膜タンパク質群が密に集積することにより，細胞膜内ような拡散障壁の存在と作動機構を検討するため，我々に拡散障壁が築かれることを示唆する。また，diI（C12,は培養海馬細胞を用い，不飽和リン脂質 (DOPE) の運

C16）の挙動については，diI は拡散障壁に影響されず，動を，1 分子レベルで調べた。この結果，拡散障壁は(1)

極めて速い拡散を示すことがわかった。これは diI が細脂質に対しても機能し，(2) IS の細胞膜に発達段階依存

胞膜内と膜／水溶液の境界間に分配しながら拡散するこ的に，形成されることがわかった。また，拡散障壁の形とを示唆する。

（4）SDS-FRL 法によるシナプス膜蛋白の可視化と定量的解析
馬杉美和子 1, 2，藤本
（1 生理学研究所・脳形態解析

2

CREST

和 2, 3，足澤悦子 1, 2，重本隆一 1, 2
3

福井県立大学・生体機能構造学）

シナプス受容体とシナプスの位置関係の解析には，連Purkinje 細胞シナプスでは，ラベリングはやはり膜内粒

続超薄切片で膜表面を再構築する必要がある。

子の凝集と一致するものの，非常に均一であり Adult でSDS-Freeze Fracture Replica Labeling (SDS-FRL)法は，膜上見られたような compartmentalization は認められない。さ分子が Replica に固定された状態で SDS 変性を受けるのらに，免疫系でラフトのマーカーであるコレラトキシン

で，immunoblot とほぼ同じ抗原抗体反応が起こることがを用いた GM1 のラベリングは，主に E 面に多いが，顆

予想され，適応できる抗体が多く応用範囲が広い。

粒細胞においては E 面だけでなく P 面にも強い発現が観抗 GluRδ2 抗体を用いてラット小脳の SDS-FRL を行う

察された。

と，膜内粒子の凝集と一致して GluRδ2 のラベリングがこのように SDS-FRL 法は膜上分子の分布状態を二次観察された。Adult rat では Purkinje 細胞の膜内粒子の凝元的に可視化でき，固定の難しさから今までアプローチ

集のうち，特に大型のものに一致して GluR1-4 のラベが難しかった脂質についても高解像度の観察が出来，まリングが見られた。しかし，postnatal day3 ラットのた非常に高率で定量性のあるラベリングが可能である。

315

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（5）Songbirds キンカチョウ中枢神経系の分子マッピング
和多和宏（東京医科歯科大学難治疾患研究所形質発現分野）
坂口博信（獨協医科大学医学部生理）
Erich D Jarvis (Duke University Department of Neurobiology）
萩原正敏 (東京医科歯科大学難治疾患研究所形質発現分野)
動物行動学の知見から，vocal learning は 3 種のほ乳経回路が明らかにされてきた。しかしこれを支える分子類；ヒト，クジラ／イルカ，コウモリと 3 種の鳥類；song-

基盤については不明である。そこで我々は，ヒトの vocal

bird 鳴禽類，hummingbird ハチドリ，parrot オウムにのみ（言語）learning 理解のため，songbirds の song system を比認められる学習であると考えられる。鳥類とヒトの言語

較神経回路モデルとして用い，分子レベルでの神経回路

学習における vocal learning には多くの共通点が存在する。

基盤を探究できるのではないかと考えた。songbirds brain

1）学習臨界期を有する。2）他個体からの音声鋳型の提か ら ク ロ ー ニ ン グ し た 19 の glutamate receptor subunit

示を必要とする。3）正確な発声のために聴覚 feedback が(NMDA, AMPA, KA, metabotropic types) は，song system

重要である。4）社会的環境による影響を受ける。

を構成する種々の細胞群において各々 特異的な発現パ

解剖学的，電気生理学的に songbirds においては「songsystem」と呼ばれる vocal learning, production に関わる神

ターンを示した。さらに今後の展望も含め，併せて発表させていただきたい。

（6）光量子を介した標的遺伝子の時空間特異的発現制御と機能解析
安藤秀樹（理化学研究所脳科学総合研究センター発生遺伝子制御研究チーム）

我々はゼブラフィッシュ胚で光量子エネルギーを介し

ジド GFPmRNA は著しく翻訳活性を阻害されていたが，た時空間特異的な遺伝子発現誘導法を紹介する。本法は紫外線照射されたアンケージド RNA は部分的に翻訳を新しく，また簡便な技術で標的遺伝子のコンデイショナ再開した。またケージド RNA は胚内で安定に維持されルな発現を可能にした。新規合成ケージド化合物ていた。ケージド mRNA を 1 細胞期に注入された胚では，6-bromo-4-diazomethyl-7-hydroxycoumarin (Bhc-diazo) は発生のある時期に紫外線照射部位に特異的に標的遺伝子

RNA や DNA の糖－リン酸基骨格のリン酸基にケージンが発現していた。また，転写因子 Engrailed2a の mRNAグとよばれるプロセスを経て結合する。Bhc-diazo は RNAを本法により頭部のみに過剰発現させた胚では眼の欠失

1kb あたり約 30 箇所のリン酸基に結合し翻訳を阻害する。

と終脳・間脳の顕著な形成阻害および中脳の形成促進が結合した Bhc は瞬間的な紫外線(350-365nm)照射により顕著であった。このことは Engrailed2a が従来知られてい効率的に解離し（アンケージング）翻訳可能なメッセン

た間脳形成のみならず終脳形成をも抑制することを示し

ジャーRNA に戻す。in vitro 翻訳活性を調べた結果，ケーた初めての例である。

316

研究会報告17.生体分子ダイナミクス及びプリオン機構
2002 年 2 月 6 日－2 月 8 日
代表・世話人：桑田一夫（岐阜大学医学部生理学）
所内対応者：永山國昭（統合バイオサイエンスセンター）（１）異常型プリオン蛋白質特異的抗体は作製可能か？
堀内

基広（帯広畜産大学原虫病研究センター）（２）プリオン病－新しいプレイヤーの同定の試みと治療法開発に向けて－
金子清俊（国立精神・神経センター神経研究所）（３）プリオン病の構造生物学と創薬
桑田一夫（岐阜大学医学部生理学）（４）アミロイド凝集，不定形凝集，及びクロスリンク凝集今野卓（福井医科大学・生理学）（５）アミロイド線維伸長反応のマクロ及びミクロスコピックな解析浜田

大三（大阪大学・蛋白質研究所）（６）高圧 NMR による蛋白質の新しいダイナミックス像
赤坂一之（立命館大学理工学部理研播磨研究所）（７）バイオナノテクノロジー
猪飼篤（東京工業大学生命理工学研究科）（８）相転移を利用した DNA－分子の操作水野彰（豊橋技術科学大学）（９）情報伝達蛋白質の細胞内ダイナミクス
佐甲靖志（大阪大学大学院医学系研究科）（10）シャペロニン機能と，mRNA の核内運動の 1 分子蛍光イメージング
船津

高志（早稲田大学理工学部）（11）セミインタクト細胞系と GFP 可視化技術を用いた細胞内オルガネラダイナミクスの研究村田昌之（統合バイオサイエンスセンター）（12）蛋白質の遅い構造ゆらぎ石井由晴（科学技術振興事業団 1 分子過程プロジェクト）（13）天然構造長時間ダイナミクス再現に向けた計算機実験高野

光則（東京大学総合文化研究科）（14）蛋白質フォールディングのダイナミックス異常拡散と階層的規則性
松永

康佑，小松

民樹（神戸大学理学部）（15）Energy landscape of a peptide, cut from a distal β–hairpin of SH3 domain, including random-coil, β–hairpin, andα-helix, and pathways among the conformations
Kazuyoshi Ikeda and Junichi Higo（東京薬科学）（16）水の揺らぎと反応；水は如何に凍るか，反応の方向性と揺らぎを如何に観測できるか？
大峯

巌（名古屋大学）（17）タンパク質のダイナミクス・データベースの構築
輪湖

博（早稲田大学社会科学部）
猿渡茂（北里大学理学部）

317

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（18）複雑系としての生命論理金子邦彦（東京大学・総合文科研究科）（19）Electrostatic free energy calculation of solvent ion transfer from outside to inside cavity of wild type and mutant
horse L ferritin
Takuya Takahashi（計算科学研究センター，岡崎）（20）分子ポンプの方向性を決めるもの（副題）蛋白質はやわらかいかかたいか？
神取秀樹（名古屋工業大学）（21）蛋白質の振動エネルギー移動：蛋白質の非線形ダイナミクス解析への試み
木寺

詔紀（横浜市立大学大学院総合理学研究科）（22）赤外領域における非線形分光法の展開
富永圭介（神戸大分子フォトサイエンス研究センター）（23）CO 結合型ミオグロビンにおけるヘム振動エネルギー緩和
長岡

正隆（名古屋大学）（24）蛋白質の時間分解エネルギー・構造変化
寺嶋正秀（京都大学理学研究科）（25）ヘムタンパク質のリガンド結合部位の構造揺らぎ
水谷泰久（神戸大学分子フォトサイエンス研究センター）【参加者名】
鎌足雄司（理研播磨），佐伯政俊（東京理科大），北原亮

昌之（統合バイオ），加納ふみ（京都大），田中亜路（京（神戸大），小松崎民樹（神戸大），中村寛則（名古屋大），

都大），今野卓（福井医大），内田毅（分子研），長岡正隆

堀内基広（帯広畜産大），北尾彰朗（原子力研），八谷如（名古屋大院），北川禎三（分子研），高橋卓也（計算科学

美（精神・神経研），渡辺光太（精神・神経研）
，逆瀬川

センター）
，小久保裕功（分子研），榮慶丈（分子研），池裕二（精神・神経研），金子清俊（精神・神経研），城地

口満徳（横浜市大），太田雄大（統合バイオ），松永康佑

保昌（横浜市大），木寺詔紀（横浜市大），濱田大三（阪（神戸大），猪飼篤（東京工業大），岡田興昌（富士ゼロッ大蛋白研），桑田一夫（岐阜大），森次圭（横浜市大）
，石

クス（株）
）
，松浦俊一（豊橋技科大），中野通彦（豊橋技井由晴（科技団・1 分子プロジェクト），手島圭三（広島科大），古牧卓也（豊橋技科大），神取秀樹（名工大），桂大），中村周吾（東京大），関嶋政和（東京大），松本友治

進司（豊橋技科大），永山国昭（統合バイオ），水野彰（豊（生理研），川上勝（神戸大），船津高志（早稲田大）
，水谷

橋技科大）
，佐々木尚（名古屋大），金子邦彦（東京大），泰久（神戸大），占部久子（東京家政大），肥後順一（東桧山武史（基生研），古明地勇人（産総研），猿渡茂（北京薬科大），池田和由（東京薬科大），山本晃司（神戸大），

里大），高野光則（東京大），寺嶋正秀（京都大），Aneliya

恵良聖一（岐阜大），赤坂一之（立命館大），中岡太之（阪Zdravkova（統合バイオ），大峰巌（名古屋大）
，村田克美

大蛋白研）
，輪湖博（早稲田大），佐甲靖志（阪大）
，村田

（分子研）
，冨永圭介（神戸大）【概要】
細胞の生理機能は，チャンネル，レセプター，細胞内ナミクスを理解しなければ，その機能を真に理解するこ

情報伝達系等の蛋白質によって主に担われている。多くとは出来ない。ここに蛋白質のダイナミクスを研究するの蛋白質の「静的構造」は X 線回折，NMR，電子顕微鏡

目的がある。特に，プリオンの病原性機構は，共有結合等の技術の発展により，明らかにされつつある。しかし，（化学結合）構造には変化がなく，3 次元立体構造のみの「静的」な平均構造からその機能を推定出来るかどうか必変化であると考えられているため，その病的機能の理解

ずしも明らかではない。即ち，生理機能は構造の時間的及び治療法の開発には，蛋白質ダイナミクス研究が鍵と変化とカップルしており，自然な状態での蛋白質のダイ

なる。

318

研究会報告本研究会においては「プリオン機構」（2 月 6 日午後），

いた蛋白質のナノ力学，DNA 操作，1 分子／1 細胞測定

「1 分子計測／1 細胞計測」（2 月 7 日午前），「実験及び計に関する最新のデータが示され，活発な討論が行われた。

算機シミュレ－ション」（2 月 7 日午後～2 月 8 日午後），

2 日目の午後から 3 日目にかけて，蛋白質の長時間ダイと大きく三つのテーマに分けて研究発表がなされ，それナミクスや遅い揺らぎに関する理論及び計算機シミュ

ぞれの観点から相互に活発な議論が行われた。まず，抗レーションの進展，多量子分光学の方法論的発展等が紹

プリオン抗体の開発状況，プリオン病の予防・治療法開介された。全体として，「蛋白質の機能や病原性に関わ発，Virtual Ligand Screening によるプリオン病治療薬の開るメカニズムを分子の構造や動きから詳細に解き明かし，

発状況について最新の報告があった。さらに，アミロイ

これらを通じて新しい科学技術分野の創出，及び予防・

ド凝集のメカニズム，アミロイド凝集過程の 1 分子測定，治療法の開発を目指す」，という目的に沿い最新の研究

更に最新の高圧 NMR 測定による新しい蛋白質ダイナミ

成果発表とそれに続く活発な討論が 3 日間に渡って行わクス像に関する報告があり，プリオン機構の観点からもれた。

多くの議論が行われた。2 日目は，原子間力顕微鏡を用（1）異常型プリオン蛋白質特異的抗体は作製可能か？
堀内
正常な動物の組織には正常型プリオン蛋白質 PrPC がC

基広（帯広畜産大学原虫病研究センター）製された抗 PrP 抗体はほとんどが pan-PrP 抗体の範疇に存在する。PrP は特に中枢神経系組織で発現が高い。一属する。PrPC と PrPSc は高次構造に違いがあることから，方，プリオン病に罹患した動物の中枢神経系組織では

pan-PrP 抗体とは異なり，PrPSc 特異的な高次構造を認識

PrPC とその病原性構造異性体である PrPSc が共存する。

する抗体が作製可能ではないかと考えられてきた。PrPSc

PrPSc は細胞膜上に発現した成熟型 PrPC から構造転換を

特異的抗体は新規プリオン病診断技術の開発に応用が期含む何らかの翻訳後修飾により産生されると考えられて待されており，また，依然未解明の部分が多い PrPSc の性いる。PrPC と PrPSc は宿主遺伝子 PrP にコードされる蛋白状解析にも非常に有用な道具となり得る。1997 年に質であることから，その一次構造は同じである。現在プKorth らは大腸菌で発現した組み換え牛 PrP を PrP 欠損マ

Sc

リオン病の確定診断に用いられている PrP 検出法は，1)

ウスに免疫して，PrPSc 特異的抗体(mAb 15B3)が得られた

被検試料から蛋白質分解酵素処理により PrPC を除去，2)ことを報告し注目を集めた。しかしその後，mAb15B3

凝集体の解離および変性，3)抗を用いた研究の進展は報告されていない。我々は PrPSc

PrP 抗体(pan-PrP 抗体)による変性 PrPSc の検出，の 3 段階

特異的抗体の作製を目的として，スクレイピー感染マウ

変性剤処理による PrP

Sc

Scから構成される。PrP 凝集体は pan-PrP 抗体が認識する

スから高度に精製した感染性を有する PrPSc 画分を PrP

エピトープを分子表面に露出していないためにエピトー欠損マウスに免疫して，PrPSc 特異的抗体の作製を行ってプを露出させるための変性剤処理が必要であり，また，いる。そこで，これまでに得られた成績と，PrPSc 特異的

pan-PrP 抗体は PrPC と変性 PrPSc を識別することはできな抗体がプリオン病の研究進展にどのように寄与するのかCいことから，PrP 除去操作が必須である。これまでに作について議論したい。

319

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（2）プリオン病-新しいプレイヤーの同定の試みと治療法開発に向けて金子清俊（国立精神神経センター神経研究所）

平成 13 年 9 月 11 日に千葉県で日本初の牛海綿状脳症を有する防御型プリオン蛋白の利用，（3）抗プリオン抗（以下 BSE）に罹患した乳牛が発見され，日本中に BSE

体の応用，を試みている。これらのストラテジーには，に対する懸念が広がっている。その一因は，英国におけ

プリオン蛋白分解酵素や，分子シャペロン様の機能を有る変異型 CJD (variant CJD)と呼称される人のプリオン病

する分子としてその存在が想定されている X 因子の同定

が，BSE に由来すると考えられている事に起因する。残が密接に絡む。「プリオン」という造語が誕生して以来念ながら，vCJD を含むプリオン病は，現時点では有効な

20 年が経過したが，これらを含めたプリオン蛋白関連分治療法がなく 100％致死性の疾患であるといわざるを得子は，未だ一つも同定されていないといっても過言ではない。本会では，プリオン病の治療の開発の現状を中心ない。「もうそろそろ新しいプレイヤーが同定されなけにまとめさせていただく。治療法開発のストラテジーとれば」との思いを抱くのは，私どもだけではないであろ

して，我々は，（1）感染型プリオンの元となる正常型プう。

リオンを分解する方法，（2）ドミナントネガティブ効果（3）プリオン病の構造生物学と創薬
桑田一夫（岐阜大学医学部生理学）

正常型プリオンの NMR 立体構造は，ハムスター

では，低 pH，尿素やグアニジン塩酸等の変性剤の存在下（shPrP），マウス（mPrP），ウシ（bPrP），ヒト（hPrP）で明らを用いた二次構造測定が行われ，平衡状態での中間体がかにされた。これらの立体構造は微妙な差はあるものの，観測されている。我々は，高圧 NMR 法を用いて中間体

グローバルなフォールドはほぼ共通している。実際これの構造を世界で初めて残基レベルで特徴付けた。更にこらの構造は，ほとんど重なり合う。従って，このようなのような励起状態をターゲットにして Virtual Ligand

静的な NMR 立体構造を眺めるだけで，正常から異常へ

Screening を行い，励起構造にのみ親和性の高い Ligandの変換機構や種間障壁を理解できるかどうか，今のとこを探索し，プリオン病治療薬の開発を試みた。

ろはっきりしない。プリオン立体構造変化に関する研究（4）アミロイド凝集，不定形凝集，及びクロスリンク凝集今野卓（福井医科大学生理学）

生体内環境における蛋白質分子は，種々タイプの分子

くは抑制等の過程間相互作用を示しうるという点である。

凝集過程を容易に実現する。周知のごとく，この凝集過

ここでは，異種タイプの凝集過程間の相互依存に関わる

程が生理・病理現象を構成する基本的要素の一つである

物理化学的特性を一般的視点より明らかにする研究の手という認識が，近年の生命科学研究の多くを積極的に動がかりとなる具体的ケースを，いくつか例示し，異種凝機づけている。本件では特に次の可能性に注目する。す集タイプ間の相互作用を描写するスキームのプロトタイ

なわち，複雑な生体溶液系では複数タイプの蛋白質凝集

プをも，幾つか示したい。具体的内容は以下の 3 件に分過程が同時進行的に誘起され，それらが互いに促進もし

かれる。

320

研究会報告1) 単一種の蛋白質が実現する複数の異なるタイプの凝集過程の例示在する場合の例示
ちなみに，本件で扱うような複合的な凝集現象を全て

2) アミロイド凝集体が不定形凝集過程を誘起する場合の例示を包括する体系的視点とその生理・病理的意義を確立することが，今後の課題として想定される。

3) クロスリンク凝集と不定形凝集過程の間の競合が存（5）アミロイド線維伸長反応のマクロ及びミクロスコピックな解析
浜田

いくつかの蛋白質は，変性しアミロイド線維へと自己

大三（大阪大学蛋白質研究所）

り，近似することができる。

組織化する。アミロイド線維に関する研究は，医学のみ

ウシ・βラクトグロブリンの尿素存在下における線維

ならず，蛋白質（ナノ）工学的にも重要である。マクロ形成について，上記の式を用いて解析した結果，以下の及びミクロスコピックな系において，この反応過程を速ことが明らかになった。

度論的に解析することは，その形成メカニズム知るため

1）自発的及び，核存在下での伸長速度は，尿素変性の中点で最も速い。

の重要な知見を与える。
アミロイド形成過程には，前駆体形成，核形成，線維2）線維に取り込まれる蛋白質の量は，みかけの伸長速度
定数 ksp に比例する。

伸長，線維切断などの段階があると考えられる。このよ
うな複雑なモデルを用いた場合，質・量ともに限られた

3）天然状態の安定化により，線維形成が抑制される。

マクロ条件下で得たデータを，正確に解析することは不また，ミクロスコピックな解析の取り組みとして，エヴァネッセント場一分子蛍光顕微鏡による，線維伸長反可能に近い。
アミロイド形成反応をチオフラビン T などで観察した

応の観察結果を行った。この実験により，個々の線維は場合，その変化は，シグモイド曲線で描かれる。これはそれぞれに固有の速さで伸長することが，示唆された。

γ

拡張指数型関数(y = y∞ + Δy exp(- (ksp t) ): γ>1) によ（6）高圧 NMR による蛋白質の新しいダイナミックス像
赤坂一之（立命館大学理工学部理研播磨研究所）

生理条件下での蛋白質は，本来，多重構造をもってい蛋白質構造についての知識は限られているばかりでなく，る。それらは，互いにわずかな自由エネルギー差ながら，蛋白質の概念そのものが，非常に間違ったものとなって一方的なポピュレーション差をつくり出すには十分であいるかも知れない。自由エネルギーの異なる蛋白質のるため，“非”天然の構造は，常に“天然構造”の後ろ

様々な構造を分離観測するのに適した方法は，それらのに隠れたままでいる。様々な蛋白質の基底状態構造を蛋間の体積差を利用するオンラインセル方式の高圧 NMR

白質構造の“横軸”とすれば，それぞれの蛋白質の自由法である。圧力を変えることにより，体積軸で多様な構

エネルギーの異なる構造は，その“縦軸”である。しか造を分け，できればそれぞれに対して二次元（多次元）

し，細胞内の蛋白質は，常に全構造空間を渡り歩いておNMR の高い空間分解能による構造解析を行う点が特徴

り，むしろ基底状態である天然構造以外のところから必である。

要な反応が起こる可能性がある。
これまで，蛋白質の構造を，この縦軸に沿って解析す

これらの実験は，広い構造空間で揺れ動く，新しいダイナミックな蛋白質像を与えてくれる。

る一般的な実験方法がなく，われわれの基底構造以外の321

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）(7)バイオナノテクノロジー
猪飼篤（東京工業大学生命理工学研究科）

タンパク質や DNA の単一分子に触って動かす技術が機械が人間の体内で動作するという夢のような話が数十開発されて以来，バイオナノテクノロジーに対する期待

年後には実現する可能性がある。これがバイオナノテクが高まっている。DNA を操作することはとりもなおさず

ノロジーの一面である。一方，細胞に目を向けるとこれ

生命機能の変換を正確な機械的操作で行うことが可能とも単一細胞レベルでの疾病診断やタンパク質の機能解析なることを告げている。DNA 操作により機能を変換されのために，単一細胞の各部位から高い時間分解を持つ方

た細胞はその後の分裂を通じて新しい機能をもつ子孫を法により mRNA やタンパク質の発現状況を調べるシン

無限に殖やして行くことができる。タンパク質の場合はグルセルプロテオミクス法が開発されつつ現状を報告す

その力学特性の測定により将来の分子ナノマシン設計へる。

の展望を開いてくれる。バネ仕掛け，時計仕掛けの分子（8）相転移を利用した DNA―分子の操作水野彰（豊橋技術科学大学）

ポストゲノムの時代を迎え，遺伝情報による新薬の開

筆者らのグループでは，染色体 DNA1 分子を，グロ発や，個人の遺伝情報を病気診断や予防に使うことが一ビュール化相転移を用いて損傷なく輸送し，逆の相転移

層進むものと考えられる。このためには今まで以上に高を用いて基板上に直線状に伸長させるなど，形態や位置速の解析手段の実用化が期待されている。また，たんぱを制御する技術開発を静電気力とレーザートラッピング

く質との相互作用の解析を進めることで，生命活動の解を用いて進めている。また，伸張固定した DNA1 分子に明も一層進展するものと期待される。特に DNA 分子に

蛍光色素ラベルした制限酵素を結合させ制限酵素地図を対して，1 分子の操作とサブミクロン領域に化学反応場

作成すること，レーザーなどを用いて局所的に切断し，を局在化する制御が可能となれば，ゲノム DNA 塩基配断片を回収し PCR 増幅するなどの，1 分子を対象とする

列の高速度解析技術，1 分子レベルでの転写・複製反応

加工および反応操作技術の開発を行っている。油中に直の動態解析などの分野で新しいアプリケーションが拓け

径 10 ミクロン程度の液滴を作り，この液滴に DNA 分子ることが期待できる。また，一分子あるいは極微量のサンの断片や PCR に必要な酵素などを入れることで，極めてプルを用い，微小反応装置で解析を行うことは，反応速小さい反応体積で化学反応を行う系を作成し，未知配列度の向上につながる。これは，反応は拡散速度で規定さの DNA 切断断片を PCR により増幅できることを確認しれるため，微小反応装置ではきわめて早く分子同士の会た。これらの 1 分子を対象とした操作法ならびに分子加合が起こるためである。

工・反応操作について紹介をさせていただく。

（9）情報伝達蛋白質の細胞内ダイナミクス
佐甲靖志（大阪大学大学院医学系研究科）

我々は，従来の全反射型の近接場蛍光顕微鏡を用いた

1 分子計測では，分子の振る舞いを，集団の時間・空間

水溶液中での蛍光 1 分子観察法を発展させ，生きている

平均に邪魔されることなく，ひとつひとつ測定できるた細胞で，細胞膜分子を 1 分子可視化する方法を開発した。

め，測定結果の解釈はより確実であり，分子機構が考え322

研究会報告易くなるなどの利点がある。

子はこの組織化と運動性を利用して EGF の結合してい我々はこの方法で，細胞増殖信号を受容する細胞膜のない受容体を活性化していくことができ，EGF 分子の情上皮成長因子(EGF)受容体と，その下流で働く情報蛋白報は増幅される。Ras とその効果器である Raf1 分子との質分子 Ras の細胞内挙動を 1 分子計測した。EGF に対す認識反応も動的であり，しかも，細胞内で局所に限定しる応答は，細胞当たり 100 分子程度の反応で開始される。

て起こる。局所に集合した活性化分子は，膜上あるいはEGF 受容体は細胞膜上でクラスターを作っており，これ

細胞質と膜の間でたえず入れ替わっている。このように，が情報伝達反応の開始点として働いている。一方で受容情報分子の反応はダイナミックであり，しかも細胞内で体分子は熱ゆらぎで細胞膜上を拡散運動している。EGF

時間的・空間的に制御されている。

の結合によって少数の受容体分子が活性化されると，分（10）シャペロニン機能と，mRNA の核内運動の 1 分子蛍光イメージング
船津

高志（早稲田大学理工学部）

ゲノムの塩基配列が決められ，次の目標として残ったとして，タンパク質分子間相互作用（シャペロニンによのは，実際に発現している遺伝子は何か。その遺伝子産るタンパク質の折り畳み）のイメージングを紹介し，in

物（主にタンパク質）は，何時どの細胞でどのように発vivo の研究例として，生きた細胞の核内で mRNA がどの現しているのか。そして機能は何かという問題である。1

ように運動しているかを解析した例を紹介する。さらに，

分子蛍光イメージング法は，これらの問題を明らかにす

1 分子蛍光イメージング法が，どのようにポストゲノムるための基盤技術を提供すると期待されている。本講演

研究に展開するかを展望する。

では，1 分子蛍光イメージング法による in vitro の研究例

（11）セミインタクト細胞系と GFP 可視化技術を用いた細胞内オルガネラダイナミクスの研究村田昌之（統合バイオサイエンスセンター）

われわれは，細胞の極性及びオルガネラの形態形成と分的に透過性にしたセミインタクト細胞系と GFP 可視

その維持機構を，細胞内小胞輸送ネットワークを介する化技術をカップルさせた顕微アッセイシステムを用い，タンパク質・脂質の細胞内ターゲティングの分子メカニ

間期及びＭ期のゴルジ体・ER それぞれの形態変化，ER

ズム研究として捉え，その制御機構の解明を目指してい⇄ ゴルジ体間輸送過程を顕微鏡下の単一のセミインタク

る。本シンポジウムでは，特に哺乳動物細胞のゴルジ体

ト培養細胞内で再構成し，形態変化や輸送過程に必要な及び小胞体（ER）ネットワークの細胞周期依存的な形態

因子の生化学的な解析と輸送キネティックスの定量的解変化と両オルガネラ間の小胞輸送過程のダイナミクスと析を行った。その結果，Ｍ期には cdc2 キナーゼによっのカップリングの分子メカニズムについてのわれわれのて制御されるゴルジ体の崩壊，ER ネットとワークの部分

最近の知見を紹介する。われわれは，先ず，ゴルジ体及的切断，ER からゴルジ体への順行輸送過程の選択的停止

び ER に局在化するタンパク質（ガラクトシルトランスなどが協奏的に起こり，細胞分裂時のオルガネラの娘細フェラーゼ及び HSP47）の GFP 融合タンパク質を用い，胞への均等分配が旨く説明できることを明らかにした。

それぞれのオルガネラを可視化した。次に，細胞膜を部

323

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（12）蛋白質の遅い構造ゆらぎ石井由晴（科学技術振興事業団 1 分子過程プロジェクト）

タンパク質はアミノ酸配列が決まれば，その挙動は唯を観察した。蛋白質 1 分子の動的構造変化は，蛋白質の一に決まるものと考えられてきた。例えば 3 次元構造は

特定の部位に蛍光色素を導入し，その蛍光スペクトルの一つに決まり，その構造をとるフォールディングの仕方

変化や，蛍光エネルギー移動効率の変化を計測した。

も一つに決まっているものと，想像していた。またタン

その結果，1 分子の構造を直接モニターすることによ

パク質の機能は，そのユニークな構造が変化することにり，タンパク質には同時に複数個の形態をとりうること，

より，機械論的に決まると考えられてきた。しかしタン

そしてそれら異なった形態の間を，秒あるいはサブ秒とパク質がナノメートルの大きさを持ち，周囲の水分子か

いうゆっくりした時間オーダーで転移しうることが示さ

ら常に熱運動の揺らぎにさらされていることや，熱エネ

れた。これはタンパク質が局所平衡に対応するいくつか

ルギーと大差ない入力エネルギーを使って機能しているの準安定な状態を取って，その間のエネルギー障壁を越ことを考えると，これまでのタンパク質像を見直して見えて転移していることを反映しているものと思われる。

る必要がある。事実，タンパク質の多重構造や機能の多

このようなタンパク質の動的な挙動は，機能を考えると様性が示唆され，その分子機構に興味が持たれている。

きに非常に重要であるように思われる。機能の観察と動タンパク質の多重構造や動的な構造変化を計測するに的構造変化を結びつけながら計測することが重要であり，は，従来の非常に多数の分子の集合からの平均値の計測

1 分子計測で直接そのカップリングを決定することを目では，平均値に隠れて計測できない。そこで 1 分子から指している。

の信号を直接計測することにより蛋白質分子の動的挙動（13）天然構造長時間ダイナミクス再現に向けた計算機実験高野

光則（東京大学総合文化研究科）

蛋白質分子の天然構造近傍の構造変化ダイナミクスが究では，BPTI，RNaseT1 等の小型蛋白質について，全原

分子機能を説明するのに必須である系は多い。構造変化子モデルと粗視化モデルそれぞれで計算機実験を行い，ダイナミクス・分子機能の詳細に探りを入れるのに計算観測される分子運動様式の比較を行った。主成分解析に

機実験は有効な手段の一つである。しかし，全原子モデよって特徴づけられた運動様式を比較すると，大きな揺ルと呼ばれる高精度モデルではマイクロ秒の計算が限界

らぎを示す主成分軸の「方向」に関して，全原子モデル

で，ミリ秒オーダーの現象を扱うことは難しい。

と粗視化モデルとの間に高い類似性が見出されることが高精度全原子モデルの代わりに時空間精度を落とした分かった。このことは，天然構造ダイナミクスの重要な粗視化モデルを用いることは一つの有望な策である。む

指標の一つである協調的分子運動の方向性が，モデルのろん忠実性という点では粗視化は不利だが，カバーでき

詳細に依存しないロバストな物性であることを示しておる時間空間スケール拡大のメリットは大きい。重要なのり，同時に，それが分子形状でほぼ決まっていることをは，粗視化で何が失われ何が保存されるかである。本研示唆している。

324

研究会報告（14）蛋白質フォールディングのダイナミックス異常拡散と階層的規則性
松永康佑，小松崎民樹（神戸大学理学部）

蛋白質の折れ畳みの「ダイナミックス」において発見論を併用し，揺らぎの大きい 10 数自由度の埋め込み次元された異常拡散は，効率良く折れ畳む，蛋白質の折れ畳（運動がランダムであればあるほど，系を構成する全自由

みダイナミックスは進化過程で獲得されたファネル型エ

度の総数に漸近する）が相対的に低く，かつ転移温度でネルギー地形上を単なる“確率過程”として緩和する描は他の温度領域のそれに比べて顕著に小さく，転移温度

像では捉えきれないことを提言している。本講演では，

領域のダイナミックスは力学的な規則性を保有する傾向“ランダム”な時系列から規則構造を取り出す埋め込み論，にあることを示し，それが García と Hummer による酸化

有限サイズリヤプノフ解析などの手法を用いて，チトクローム c の水溶液中の蛋白質ダイナミックスの異Thirumalai らの 46 バネービーズモデルなどの折れ畳み

常拡散に対する理論的解釈を与えることに相当することシミュレーション（Berendsen による等温 MD）で得られを紹介する。

る時系列を解析する。ここでは，主成分解析と埋め込み（15）Energy landscape of a peptide, cut from a distal β-hairpin of SH3 domain, including random-coil,
β-hairpin, and α-helix, and pathways among the conformations
Kazuyoshi Ikeda and Junichi Higo（東京薬科大学）
We studied the energy landscape of a peptide [Ace-Ala-

300 K were 8% for the β-hairpin, 18% for the α-helix, and

His-Ser-Leu-Thr-Thr-Gly-Gln-Thr-Nme] with multicanonical

68% for the random-coil. The current work showed that theMD simulation. This peptide sequence was derived from thepeptide has a potential tendency to α-helix conformations,45’th to 53’th residues of the src SH3 domain. The conforma-

although it takes the β-hairpin in the whole protein. In thistion of the sequence in the SH3 domain is a β-hairpin. The

study, the pathways for the structural changes among those

peptide was confined to a water sphere.

conformations were discussed. And a possible pathway for the

The obtained energy landscape was separated into someclusters of well-structured conformations as well as random

whole protein folding of the SH3 domain was also proposedwith investigating the energy landscape.

ones. The probabilities of existence for each conformation at（16）水の揺らぎと反応；水は如何に凍るか，反応の方向性と揺らぎを如何に観測できるか？
大峯

巌（名古屋大学）

我々は，6 年間かけ世界で初めてシミュレーションに（Local Funnel Structure）をしていることを見つけた。始よる純水の結晶化に成功した。非常に長時間のシミュ

めの過冷却の状態，いわゆる氷化の導入部では，長寿命

レーションを行い，長い導入時間の後，結晶核が急速にの水素結合の生成消滅が時々刻々繰り返されており，あ生じることを見つけた。初期核の生成機構や，氷化にかる時間帯にはそれが大きく成長するが空間的に散った状

かわる大域的ポテンシャルエネルギー面が漏斗型をして態であり，すぐに消滅してしまう。この様な時間帯は間いることなどを見つけた。また水の氷化に対するポテン

欠的に現れる。この間欠性はいわゆるフラストレート・

シャルエネルギー面の大域的性質が局所的に漏斗型システムの特徴である。この様な導入部が続いた後，あ325

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

る瞬間にいくつかの長寿命の水素結合が局所的に集合し進む。この過程はいわゆる「単純な核成長過程」ではな

初期核を形成する。その初期核は水素結合を交代させな

く，ここでも水の構造変化の基本である集団性が現れる。

がら場所を移動し，その直後から急速に結晶的構造化が（17）タンパク質のダイナミクス・データベースの構築
輪湖

博（早稲田大学社会科学部）
猿渡茂（北里大学理学部）

タンパク質のダイナミクスに関する計算手法には，基質について計算を実行し，データベースに結果を蓄積す

準振動解析，分子動力学，モンテカルロ・シミュレー

ることが可能と思われる。データベースとしての利用価

ションなどがある。分子動力学やモンテカルロ・シミュ

値の一つは，量が質を凌駕する，というように，多くのレーションは，基準振動解析に比べ，より大きなゆらぎ

データが収集されることによって初めて得られる創発的を取り扱うことができるが，その分長時間の計算が必要な知見への期待であり，分子動力学やモンテカルロ・シである。したがって，データベースを作ることを目的と

ミュレーションに比べ基準振動解析の近似の程度は悪い

して，さまざまなタンパク質について網羅的に計算を行という欠点があるにしても，相当数のタンパク質についうことは，現時点では実現性に乏しいと言わざるを得なて計算が実行できることの意義は大きいであろう。こうい。一方基準振動解析も，エネルギー極小化の過程で長したことを踏まえ，PDB に登録されたタンパク質につい時間の計算を必要とするが，分子動力学やモンテカルて基準振動解析を行い，その結果を順次データベースとロ・シミュレーションに比較すれば，相当数のタンパクして公開していきたいと思っている。

（18）複雑系としての生命論理金子邦彦（東京大学総合文科研究科）

生命システムを内部のダイナミクスと相互作用が拮抗へと至る細胞分化過程があらわれる。この結果をふまえ，する増殖系の示す普遍的現象として捉え，発生過程，進発生過程の安定性と不可逆性を熱力学と対比して議論す

化を議論する。理想化した細胞系として，内部での化学る。ついで，この力学系的分化の考えを進化に適用し，反応，細胞間相互作用，そして分裂からなる力学系を考相互作用による表現型の分化が遺伝型へ固定されるといえる。その系の普遍的な性質として，多様な細胞のもとう，種分化の考えを提示する。最後に，このような複雑となる「幹細胞」から決まったタイプしか作れない細胞系生命科学の立場での細胞生物学の実験について触れる。

（19）Electrostatic free energy calculation of solvent ion transfer from outside to inside cavity of wild typeand mutant horse L ferritin
Takuya Takahashi（計算科学研究センター，岡崎）A ferritin is an iron storage protein that has an 80 Åchanges of transferring divalent and monovalent cations fromdiameter cavity inside and is composed of 24 subunits which

outside to cavity in wild type and mutant horse L ferritin

assembled with cubic symmetry. The electrostatic free energy

molecules were calculated at neutral pH region by solving the326

研究会報告PoissonequationinthechannelregionandtheÅ far from the molecular center. Then, multi ion transfer

Poisson-Boltzman equation in solvent region with finite

profile was calculated. Both the divalent and monovalentdifference method. The molecule has two types of channels

cations can pass through the 3-fold channel with only a few

connecting outside and inside. One is hydrophobic channel at

kT barrier. In addition to this finding the experimentallythe 4-fold axis and the other is hydrophilic channel at theobtained positions of three Cd2+ binding sites in the 3-fold

3-fold axis. First, the calculated electrostatic potential inside

channel was well reproduced.

the cavity of the wild type molecule showed the negative net

potential of the mutant ferritin, which have no cation binding

charge. In case of the 4-fold channels, large potential barriers

sites (i.e., Glu134 and Asp131) at the 3-fold channel andmainly due to self energy were found for both cations andseveral inside Glu residues were changed to Lys, wasanions. So, it was almost negligible for ions to pass throughcalculated.

the hydrophobic 4-fold channel, especially for divalenttransfer of divalent cation was quite unfavorable for both thecations such as Fe, Cd and Ca that have large self energy, ~50

channels.

kT. On the other hand, the 3-fold channels have cation

experimental facts that the mutant ferritin molecule showedbinding sites where one deep energy well for single ion

almost no iron storage.

Second, the electrostatic

The potential inside the cavity was positive andThese calculated results were in good accord withtransfer, ~-30 kT, was found near the Glu134 and Asp131 50（20）分子ポンプの方向性を決めるもの：蛋白質はやわらかいかかたいか？
神取秀樹（名古屋工業大学）

生体分子はその階層構造を活かし，巧みな時空間制御性化反応が蛋白質の構造変化を誘起し，その結果としてによって機能を作り出すことができる。例えば，膜蛋白

プロトンの能動輸送が実現する。すでに立体構造とプロ質である分子ポンプは濃度勾配に逆らってイオンを輸送

トン移動経路が確定し，分子ポンプ蛋白質としてはじめする。結果的に系のエントロピーを減少させる能動輸送てスイッチ機構を原子のレベルで考えることが可能にという不思議な現象は，生体分子内でどのように実現しなった。このため，最先端の理論的・実験的アプローチているのであろうか？

を用いた詳細な解析が試みられている。

一般に能動輸送を理解するためには，蛋白質の構造を決定し，イオンや物質の輸送経路

本講演では，我々の低温赤外分光法を用いた研究を中を決定した上で，方向性を決定するスイッチ機構を蛋白心として，分子ポンプの方向性を決めるメカニズムにつ質の構造変化として明らかにしなければならない。最近

いて議論したい。我々の主張は，バクテリオロドプシンになって次々と重要な分子ポンプ蛋白質の立体構造が決におけるスイッチは局在しており，ごく限られた化学結

定されているにも関わらず，スイッチ機構は全くのブ合が方向性の決定に関与するというものである。特に，ラックボックスである。

演者の属する生物物理学会では，「蛋白質のやわらかさ」

高度好塩菌の光駆動プロトンポンプとして光エネル

が最近強調されているが，決定論的な仕事をするためにギーを電気化学的エネルギーに変換するバクテリオロド

は「蛋白質のかたさ」が重要であるといった観点からのプシンの場合，発色団レチナール分子の光吸収による異説明を試みる。

327

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）（21）蛋白質の振動エネルギー移動：蛋白質の非線形ダイナミクス解析への試み
木寺

詔紀（横浜市立大学総合理学研究科）

蛋白質のダイナミクスの研究は，その構造の分布関数

次に，有限温度において，1 つの高振動モード間に摂を記述することを主要な目的として，主に線型のモデル動を加えたシミュレーションを行った。有限温度では，で解析されてきた。それに対して本研究は，時間発展を他のモードがすべて excite しているため，摂動後短時間

記述する目的で，非線形なダイナミクスのモデル化を試で，mode-coupling によって摂動エネルギーは速やか他のみた。

多くのモードに散逸してしまい，移動に長時間を必要と

まず絶対震度の蛋白質において，1 つの高振動モード

する共鳴現象は見ることができない。また，他のモードのみに小さな運動エネルギーの摂動を加えることによっへの散逸は，温度の上昇にともなって高次項の寄与が大て，その振動エネルギーがどのように伝播していくかを

きくなること，またガラス転移温度（≃ 170K）の前後で

分子動力学シミュレーションによって観察した。その結エネルギー散逸の程度が急激に増大した。これは，ガラ

果，振動エネルギーは，共鳴条件を満たし，さらに十分ス転移温度以上で起こる極小点を越える運動によって，に大きな coupling 定数を持つごく少数のモードへ移動し他のモード空間に遷移したためである。

た。これは，3，4 次の低次の非線型項に起因するものでこのように，振動エネルギー移動を介して，蛋白質運

あった。また，coupling 係数は，ふたつのモード間の立動の非線型性を見た。これからの課題は，低振動モード

体構造上の geometrical overlap によって決定されること

空間の時間発展を正しく記述することにあると考えていが分かった。

る。

（22）赤外領域における非線形分光法の展開
富永圭介（神戸大分子フォトサイエンス研究センター）

赤外領域の高出力短パルスを用いた液体中の非線形分

ぎの動的挙動に関する情報を引き出すことができる。ど光法の開発・応用について述べる。これは赤外領域の遷のような手法であり，何がわかり，どのような系に応用

移エネルビーに対する時間相関関数を詳しく調べる一つ

され何がわかってきたか，ということについて講演を行の手法であり，通常の FT-IR などの測定では調べることう。

ができない，振動モード間の相関や遷移エネルギー揺ら（23）CO 結合型ミオグロビンにおけるヘム振動エネルギー緩和
長岡

正隆（名古屋大学）

本講演では一酸化炭素（CO）結合型ミオグロビン

定数で緩和し，計算から得られた緩和の時定数が実験を(MbCO) の CO 光解離で生じるヘムの余剰振動エネル

うまく再現することが判った。また，振動モードの時間

ギーの緩和過程に関して，CO 解離過程を取り入れた非的強度変化を調べるために活性中心の原子群の速度自己平衡分子動力学シミュレーションの手法を用いてエネル

相関関数のフーリエ変換から，時間分解されたヘムの振ギー移動過程の解析して，真空中と水溶液中の二つの場

動モードの強度変化を計算して MbCO 内の非定常過程を合に対して比較して考察した。真空中においてヘムの振微視的な原子の動きとして捉えることに成功した。さら動温度は，0.84ps (66%)と 18.7ps (34%)という二成分の時に基準振動解析の結果，ヘム側鎖のイソプロピオン酸残328

研究会報告基の振動モードが水分子の振動モードと倍音あるいは半かう速いエネルギー緩和過程のチャネルとして重要な役

音であることが判った。これらの残基が溶媒である水に割をしているはずであることを提案した。

直接接していることから，ヘムタンパク質から溶媒へ向（24）蛋白質の時間分解エネルギー・構造変化
寺嶋正秀（京都大学理学研究科）

蛋白質の反応に限らず，化学反応一般において，反応

ミオグロビンの光リガンド解離反応に適用した結果，リ前後のエネルギー差や分子体積変化，圧縮率や熱膨張係

ガンドが蛋白から抜け出ていく真の速度や，リガンドが数などは反応を記述する基本的なデータである。ところ

蛋白内に取り込まれた状態についての知見が得られるこが，熱力学量は平衡状態でのみ測定されうるものであり，とが分かった。また反応途中における熱膨張係数の変化

非平衡的に時間発展する系に対してはこまでの伝統的手より，中間体構造の揺らぎやすさについても時間分解し法は適用できなかった。ここでは，最近我々が提案してた情報が得られることが可能となった。ここでは，こういる，反応中間体あるいは時間発展する系で，エンタル

した結果や，ロドプシンについてエネルギーや体積曲面

ピー変化，分子体積変化，熱膨張係数を測定する方法とを実験的に描いた結果などを報告する。

幾つかの例について発表する。こうした手法を，例えば（25）ヘムタンパク質のリガンド結合部位の構造揺らぎ
水谷泰久（神戸大学分子フォトサイエンス研究センター21）

われわれは CO 光解離後 1 ナノ秒までのピコ秒時間分
解共鳴ラマンスペクトルを測定し，鉄－ヒスチジン伸縮

は光解離後のタンパク質構造の緩和に対応するものと解釈できる。

振動（ν(Fe-His)）バンドに着目して光解離後のミオグロ② ν(Fe-His)バンドのバンド幅は，10-20 ピコ秒の時定ビンの構造ダイナミクスを調べた。その結果をまとめる

数で 1 cm-1 程度の広がりを示した。われわれはこれをいと以下のようになる。

まのところ，光解離後にできた CS 間の非平衡な分布が①-1ν(Fe-His)振動数は，約 100 ピコ秒の時定数で 2 cm

低波数シフトし，平衡状態の値へと近づいていった。高

緩和していく過程に対応しているのではないかと考えている。

粘性の溶媒中では低波数シフトの速度は遅くなり，また講演ではさらにミオグロビンにおいて観測された構造

タンパク部分のないヘムのモデル化合物では低波数シフ

揺らぎとヘモグロビンの協同性との関連についても触れトは観測されなかった。したがって，この低波数シフト

る。

329

【 国際シンポジウム 】

国際シンポジウム

COE 国際シンポジウム（第 29 回生理研国際シンポジウム）
本シンポジウムは抑制性神経伝達物質 GABA の神経系における役割を総括することを目的として，小幡邦彦〔神経化学研究部門教授〕，川口泰雄（大脳神経回路論研究部門教授，柳川右千夫（神経化学研究部門助教授）を組織委員として企画され，平成 14 年 2 月 26 日－28 日の 3 日間，岡崎コンファレンスセンターで下記のプログラムにより開催された。米国から７名，ヨーロッパから７名，国内から 13 名の招聘演者による講演と応募された 27 題のポスター発表とが行われた。参加者は 149 名であった。組織発生の初期過程，神経機能の発達，ネットワークのオシレーション的活動，トランスポーターによる機能分化，レセプター・サブタイプの機能等における最新の知見について報告，討論が行われた。脳研究領域のなかで焦点が絞られていたこともあって，内容の大半が各参加者の興味に沿ったものとな
り，海外からの参加者からもきわめて優れたシンポジウムであったとの評価を得た。また国際シンポジウムの主旨である研究者交流が国内国外間だけでなく，米国・ヨーロッパ間でも予想外に活発に行われ，参加者間で多くの共同研
究が開始されるきっかけとなった。

COE international symposium: The 29th NIPS International Symposium“Inhibitory Neural Transmission in the Brain Structure and Function”
February 26-28, 2002
Okazaki Conference Center (OCC), Okazaki National Research Institutes, Okazaki, JAPANTuesday, February 26, 2002
Welcome address: Kazuo Sasaki (Director-General, NIPS)
1. Kunihiko Obata (NIPS)
Changes in GABA levels and neural functions induced by GAD gene targeting
2. Jeffery L. Barker (NIH)
Transmitter signaling during early neurogenesis in the embryonic rat cortex
3. Arnold R. Kriegstein (Columbia Univ.)
GABA and glycine receptors in embryonic cortical development
4. Nobuaki Tamamaki (Kyoto Univ.)

333

生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

Interstitial white matter neurons project cortico-cortically and participate in the neocortical circuit
5. Fujio Murakami (Osaka Univ.)
Migration of GABAergic neurons in fetal mouse telencephalon-in vivo and in vitro analysis of GAD67-GFP knock-in
mice6. Yehezkel Ben-Ari (INSERM)
Developing networks play a similar melody
7. Takao K. Hensch (RIKEN)
Inhibitory circuit control of critical period plasticity in developing visual cortex
8. Hiroshi Nishimaru (Tsukuba Univ.)
Developmental changes of the roles of inhibitory neurotransmitters in the rhythm generating network in the rat spinal cord
9. Junichi Nabekura (Kyushu Univ.)
Pre- and postsynaptic switching of inhibitory synapses on developing lateral superior olive neurons
10. Atsuo Fukuda (Hamamatsu Univ. Sch. Med.)
Ca2+ oscillations induced in axotomized neurons are attributable to GABAergic excitation caused by K+-Cl- cotransporter(KCC2) downregulation
11. Masao Ito (RIKEN)
Functional roles of inhibitory neurons in the cerebellum - an overview
Wednesday, February 27, 2002
12. Peter M. Jonas (Univ. Freiburg)
Inhibitory synaptic transmission in hippocampal interneuron networks
13. Gary L. Westbrook (Oregon Health Sci. Univ.)
GABA dynamics in (and around) the synaptic cleft
14. Shozo Jinno (Kyushu Univ.)
Cellular composition of chemically defined GABAergic nonprincipal neurons in the mouse hippocampus
15. Noga Vardi (Univ . Philadelphia)
Two modes of antagonistic actions of glutamate and GABA at the first visual synapse
16. Yasuo Kawaguchi (NIPS)
Quantitative morphological comparison of cortical GABAergic cell subtypes
17. Zoltan Nusser (Hungarian Acad. Sci.)
Properties of GABAA receptors underlying tonic and phasic inhibitions
18. Hannah Monyer (Univ. Hosp. Neurol. Heidelberg)
Molecular determinants in GABAergic interneurones for network synchrony and oscillatory activity
19. Roger Traub (The State Univ. of New York)Gap junctions between the axons of principal neurons, and the generation of fast oscillations in neuronal populations
20. Goabor or Szabo (Hungarian Acad. Sci.)
The family of GABA-synthesizing emzymes, glutamic acid decarboxylases and their expression during neuronaldifferentiation
21. Yuchio Yanagawa (NIPS)
Regulation of GABAergic neuron-specific gene transcription
22. Jang-Yen Wu (Univ. Kansas)
Mechanism of neurotransmitter synthesis and packaging into synaptic vesicles

334

国際シンポジウム

Thursday, February 28, 2002
23.

Shiro Konishi (Mitsubishi Kagaku Inst.)
Heterosynaptic regulation of cerebellar synaptic transmission

24.

Yukio Komatsu (Nagoya Univ.)
Activity-dependent maintenance and noradrenergic regulation of long-term potentiation at visual cortical inhibitory
synapse25. Bernhard Bettler (Univ. Basel)
Molecular insights into GABAB receptor dimerization and physiology
26. Richard W. Olsen (UCLA Sch. Med.)
Functions of GABAAreceptor subunits deduced from studies on gene-targeted mice
27. Uwe Rudolph (Univ. Zuich)GABAA-receptor subtypes: Dissecting their pharmacological functions
Closing remarks Kunihiko Obata (NIPS)
Poster Sessions 26-27 February, 2002
P-1. Hisaaki Namba (Niigata Univ,)
Positive and negative regulating factors for excitatory synaptic development on the cortical inhibitory neurons
P-2. Amane Koizumi (Keio Univ.)
GABAergic suppression of propagation of action potentials into the dendrites of retinal amacrine cells
P-3. Hidenori Suzuki (Nippon Medical School)
Characterization of proteins and mRNAs in the rat amygdala with increased expression following fear conditioning
P-4. Yoshikazu Isomura (Tokyo Metropol. Inst. Neurosci.)
Synaptically induced theta-like oscillation in the hippocampus in vitro
P-5. Takayuki Murakoshi (Tokyo Medical and Dental Univ.)
Differential serotonergic modulation of inhibitory transmission in the rat visual cortex layer V
P-6. Makoto Bannai (Ajinomoto Co., Inc.)
GABAergic regulation of "Running Neurons" localized in the ventromedial nucleus of hypothalamus
P-7. Miwako Masugi (NIPS)
Two-dimensional distribution of glutamate and GABA receptors in the cerebellum visualized by SDS-FR
P-8. Shun-ichi Kuwana (Teikyo Univ.)
Role of GABA in the development of respiratory neuronal network
P-9. Koichi Kaneko (NIPS)
Enhanced synaptic plasticity of the thalamoamygdala pathway of adult GAD65 knockout miceP-10. Chigusa Shimizu-Okabe (Hamamatsu Univ. Sch. Med.)The differential expression patterns of NKCC1 and KCC2 mRNAs in the rat neocortex
P-11. Akihito Okabe (Hamamatsu Univ. Sch. Med.)
Changes in expression of the mRNAs for cation-Cl- cotransporters and a voltage-dependent Cl- channel in the rat brain
after amygdaloid kindlingP-12. Masahiko Ikeda (Hamamatsu Univ. Sch. Med.)
Differential developmental profile of GABAergic action and Cl- homeostasis in the rat visual cortex and the dorsal
lateral geniculate nucleus
P-13. Michikazu Samejima (Hamamatsu Univ. Sch. Med.)335

生理学研究所年報

第 23 巻（Dec,2002）

Mesurement of intracellular Cl- and monitoring of cellular volume changes using fluorescent dyes
P-14. Junko Yamada (Shizuoka Univ.)
Mechanisms of GABAA receptor-mediated excitation in the immature neocortical neurons studied by usinggramicidin-perforated patch-clamp recordings and single cell RT-PCR
P-15. Hitoshi Aoshima (Yamaguchi Univ.)
Effects of natural compounds on the responses of ionotropic GABA receptors expressed in Xenopus oocyte
P-16. Takako Ohno-Shosaku (Kanazawa Univ.)
Cooperative endocannabinoid production by depolarization and metabotropic glutamate receptor activation
P-17. Shinya Kawaguchi (Kyoto Univ.)
Signaling cascades regulating GABAergic synaptic plasticity in a cerebellar purkinje neuron
P-18. Ryuzo Shingai (Iwate Univ.)
Phenotypes of locomotion in wild type and GABAergic mutants of Caenorhabditis elegans
P-19. Shin-Ichiro Satake (Mitsubishi Kagaku Inst.)
Effects of a glutamate uptake blocker on climbing fiber-induced inhibition at cerebellar GABAergic synapses
P-20. Kiyomi Nakayama (Tsukuba Univ.)
Commissural neurons coordinating left and right rhythmic motor activity in the fetal rat spinal cord
P-21. Toshiaki Endo (NIPS)
Identification of GABAergic neurons and nicotinic receptor-mediated facilitation of GABAergic transmission in the
superficial superior colliculus studied by using GAD67-GFP knock-in miceP-22. Fumihito Saitow (Mitsubishi Kagaku Inst.) β-Adrenergic enhancement of GABA release at cerebellar basket cell
-purkinje cell synapses
P-23. Tomoaki Shirao (Gunma Univ.)
Tonic activity of adenosine A1 receptors regulates the signal flow at the CA2 region in rat hippocampus: Optical
recording analysis
P-24. Keiko Nakanishi (Aichi Human Service Center)
Role of Cl- transporters in spontaneous synaptic activities in cultured neocortical neurons
P-25. Takayuki Yoshida (Kanazawa Univ.)
The cannabinoid CB1 receptor mediates retrograde signals for depolarization-induced suppression of inhibition in
cerebellar Purkinje cells
P-26. Tsuyoshi Ueno (Kyushu Univ.)
Diversity of IPSP depression and K+-Cl- cotransport in rat motor neurons
P-27. Yoshiyuki Kubota (NIPS)
Characteristics of postsynaptic target structures for axon terminals of cortical interneuron subtypes336

【 セミナー報告】

セミナー報告

セミナー報告1. The rostral superior colliculus: What does it control ?
Michele Basso.（Wisconsin 大学医学部生理学教室 assistant professor，Wisconsin 地域霊長類センター）(2001.4.2)
Neurons in the rostral superior colliculus of the monkey

reflecting a position error signal relevant for, but independent

have been identified as “fixation”neurons due to their tonicof, ongoing behavior. I will also describe experiments inactivity during attentive fixation and their decrease in activity

which the neurons in the rostral superior colliculus wereassociated with the generation of large saccades. These

inactivated with the GABA agonist, muscimol and activatedneurons however, also have movement fields typicallywith electrical microstimulation and the effects on smoothassociated with small saccadic eye movements very close topursuit behavior were measured. The results of thesethe fovea. Because the locations close to the fovea areexperiments demonstrate that the signal provided by theimportant for the guidance of smooth pursuit eye movements,

rostral superior colliculus, rather than signaling a command to

I ’ll describe experiments in which we examined the

keep the eye still or fixate, signal small, parafoveal target

relationship between the activity of the neurons and smoothlocations that can be used to guide either saccades or smooth

pursuit eye movement generation. We found that thesepursuit eye movements.

neurons correlated with smooth pursuit eye movements（担当：伊佐 正）

independent of saccades and are perhaps best viewed as

2. A molecular dissection of the node of Ranvier.
Matthew Neil Rasband.（ニューヨーク州立大学・生化学，細胞生物学）(2001.4.6)
Successful electrical signalling in the nervous system

sites in the nervous system and is an excellent model for

depends on the precise subcellular localization of ion channels.

studying how channels and other neuronal and membrane

To facilitate rapid action potential conduction while

proteins are targeted, clustered, and maintained in theirminimizing space requirements, vertebrates have developed

appropriate subcellular domains, and for determining how

both myelin and a heterogeneous ion channel localizationneurons and glia reciprocally interact in subcellularalong axons. Specifically, the myelin sheath creates a highdifferentiation. We have undertaken an ambitious project,

resistance, low capacitance barrier to transverse currents, andusing state of the art techniques in proteomics, monoclonal

is interrupted at regularly spaced sites called nodes of Ranvier

antibody development, and membrane protein biochemistry to+

perform a molecular dissection of the node of Ranvier and+contrast, K channels are excluded from both the node and theidentify the complex community of proteins involved in nodeparanode (the region where layers of myelin terminate andformation and channel clustering and maintentance. This

form axoglial junctions) but are clustered in adjacent, shortlecture will describe recent results leading to the molecular

5-15 μm zones called the juxtaparanode. As a result, thedissection of the node of Ranvier.

where Na channels are clustered in very high densities. In

node of Ranvier represents one of the most highly specialized（担当：池中一裕）

339

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

3. Neural basis of attention to object-tokens
Mitchell J. Valdes-Sosa.（Director, Cuban Neuroscience Center）(2001.5.22)
When one sensory event occupies an observer, accurate

two-surface cost was associated with a reduced event related

perception of a second event is difficult until some time has

potential, N1 (and in some circumstances P1) component, as

elapsed. Part of this limitation may reflect the allocation ofwell as reduced fMRI activity in early extra-striate visual

attention over time, a topic studied through paradigm like thecortex (near MT/MST and near V4). These results indicate"attentional blink" and "repetition blindness. Here we show

attentional dwell-time corresponds to competitive effects at athat when attention is directed towards an event (a brief

pre-perceptual locus in early vision. This difficulty inchange in direction) that transforms one of the illusory

switching attention rapidly between surfaces is not mediatedsurfaces perceived in transparent motion, it is difficult toby spatial mechanisms (2-D or 3-D) or filters based on

discriminate a subsequent event affecting the other surface

elementary attributes. The effects are apparently mediated at

until some time has elapsed This attentional dwell-time lasts

the level of object-tokens.

about 500 ms. There is no interference between two（担当：定藤規弘）

successive events that transmute the same surface. The

4. 霊長類下部側頭葉における視覚記憶表現：「もの」の形を想い出すこと
納家勇治（高次液性調節部門）(2001.5.23)
陳述記憶の記銘と想起は新皮質と大脳辺縁系，さらにの逆行性神経投射の働きを調べるため，視覚性対連合記

これらの間の相互作用に依存する。視覚長期記憶の貯蔵

憶課題遂行中のマカクザルにおいて，傍嗅皮質と TE 野庫と考えられる下部側頭葉は，TE 野と傍嗅皮質という細で知覚に関係する信号と記憶に関係する信号のタイム

胞 構築学的に異なる 2 つの領域から構成されている。こコースをそれぞれ調べた。その結果，手掛かり刺激の提れら 2 つの隣接する領域は互いに多くの神経繊維を投射

示により活性化される知覚信号は傍嗅皮質よりも先に TEしているが，TE 野が視覚腹側路の最終段階であるのに対野へ到達し，知覚信号が順行性に伝達されることを確認し，傍嗅野は辺縁系の一部である。TE 野から傍嗅皮質へした。一方，TE 野ニューロンは記憶想起信号が傍嗅皮質

順方向に送られる視覚情報は記憶の記銘に作用すると考に現れた後に，要求される選択刺激を次第にコードし始

えられている。実際，我々は最近の研究で記憶の形成期めた。この知見より，傍嗅皮質から TE 野への逆行性投に神経成長因子である BDNF が傍嗅皮質に選択的に発現

射が長期記憶から想起によって取り出される視覚オブジすることを示した。

ェクトを表現するよう，TE 野ニューロンを活性化してい一方，傍嗅皮質から TE 野への逆行性投射の働きにつることが示唆される。

いてはこれまであまり研究されてこなかった。我々はこ（担当：籾山俊彦）

5. 「ＰＫＣターゲティング機構の解析」
酒井規雄（神戸大学バイオシグナル研究センター

分子薬理分野）(2001.6.18)

プロテインキナーゼＣ(PKC)は，細胞内情報伝達系にな細胞の機能調節，機能発現に関与していると考えられおいて重要な役割を演ずる蛋白質リン酸化酵素で，様々ている。PKC には，12 種類以上のサブタイプが存在する

340

セミナー報告

ことが知られているが，これらサブタイプ間の機能的差の標的蛋白質をリン酸化するために必須の現象であるこ異については未だ不明な点が多い。我々は，サブタイプと，3）PKC の活性化物質としてよく知られているジア

特異的な機能を検討する目的で PKC のトランスロケーシ

シルグリセロール以外の脂質メデイエーター（セラミド，

ョン現象に注目して研究をすすめている。すなわち，

アラキドン酸など）によっても引き起こされること，がPKC-GFP 融合蛋白質を各種培養細胞に発現させ，PKC

明らかになってきた。我々は，PKC ターゲティング機構のトランスロケーションを生細胞でリアルタイムに解析の解明が，PKC の細胞内情報伝達系での役割をさらに明することにより，PKC は細胞内の他のコンパートメント

らかにする上で重要な鍵を握ると考え，現在，この実験に局在を変化させ，そこで標的の蛋白質を認識しシグナ

系を初代培養神経細胞や，トランスジェニックマウスにルを伝えるという，ターゲティング機構を有することをも応用させ，研究をすすめている。本セミナーでは，最見いだした。さらに，PKC のターゲティングは，1）刺近得られた PKC ターゲティングに関する知見を紹介する。

激特異的，サブタイプ特異的であること，2）PKC がそ（担当：坪川宏）

6. Recovery of voluntary movement in the cat after selective spinal cord lesions.
Lars-Gunnar Pettersson(Department of Physiology, University of Göteborg, Sweden)(2001.6.25)（担当：伊佐正）

7. NGF OVER-EXPRESSION IN THE SPINAL WHITE MATTER OF TRANSGENIC MICE LEADSTO ECTOPIC PEPTIDERGIC SENSORY FIBRE INNERVATION AND HYPERALGESIA
Ribeiro-da-Silva (Department of Pharmacology & Therapeutics, McGill University, Montreal, Canada)(2001.6.26.)
Atransgenic

mouse

has

been

developed

which

At the ultrastructural level, the ectopic SP-IR fibres

over-expressed nerve growth factor (NGF) during postnatal

established n erous synapses in the white matter of the spinal

development under the control of a myelin basic protein

cord, preferentially on dendrites that expressed the SP

promoter. The over-expression occurred in myelinating

receptor. Interestingly, no differences from control were

oligodendrocytes located in the white matter of the CNS, fromdetected in the SP innervation of the superficial dorsal horn.

the date of birth to the age of 2 months. These animals

In behavioural studies, the transgenic mice displayed

displayed ectopic networks of substance P (SP) containing

hyperalgesia, which was reversed by SP receptor and NMDA

sensory fibres in the white matter in several locations in thereceptor antagonists. These results indicate that the ectopic

CNS, including the white matter of the spinal cord, fromfibres were functional and, despite their ectopic location,

postnatal day 5 onwards. The ectopic SP-immunoreactive (IR)stillpreferentially innervated neurons expressing the SP

fibres occurred in bundles and persisted indefinitely after the

receptor.

age of 4 months, although NGF levels had returned to normal.

（担当：重本隆一）

341

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

8. 「目の動き」認知に関与するヒト後頭側頭葉の活動
渡邉昌子（統合生理研究施設感覚・運動機能プロジェクト）(2001.6.27)
私たちは日常生活の中で，常に他者の動きを読み取りできた。「目の動き」に対する誘発脳磁場の活動は「背景その意味を 理解している。特に顔，目の認知はヒトが他の模様の動き」に対する活動と比較し有意に潜時が延長

者とコミュニケーションを取る上で重要な機能のひとつしていた。

である。我々は脳磁図を用いヒトの顔認知機構について「目の動き」に対して誘発された成分の活動源は，ヒ研究を続けているが，今回「目の動き」を見ている時のトの MT/V5 野とされる中側頭葉後部に位置推定された。

脳活動について検討した。

これは我々の研究室で行っている運動視に関する研究と仮現運動も含めた視覚性運動の認知には中側頭葉一致した所見であった。また，「背景の模様の動き」に対（MT）もしくは V5 と呼ばれる部位が関わっている。ヒ

する活動源も中側頭葉後部に位置推定できたが，その位トを対象としたニューロイメージング的手法（fMRI，PET）

置は「目の動き」と比較し有意な違いが認められた。こを用いた研究によると，動きに感受性のある部位は後頭の結果は，ヒトの MT/V5 野の中に刺激特異性の受容野分

側頭境界付近に位置しており，ここがヒトの MT/V5 野布があり，特に「目の動き」に特異的な部位が存在するに相当すると考えられている。

可能性を示唆している。Watanabe S, Kakigi R, Puce A:

今回の我々の研究では，仮現運動現象を用いることにNeuroimage 13: 351-363, 2001

より「目の動き」に対する誘発脳磁場を記録することが（担当：籾山俊彦）

9. SNAREs in pancreatic acinar exocytosis
Herbert Y. Gaisano（University of Toronto）(2001.7.16)（担当：河西春郎）

10. ファージミド抗体ライブラリーを用いた新しいプロテオーム解析手法開発の試み
金子清俊 （国立精神・神経センター神経研究所 疾病研究第七部）(2001.7.18)
いよいよプロテオーム解析の世紀を迎えつつある昨今，展開している。具体的には，ファージミド抗体ライブラ

より効率的な蛋白質解析手法の開発は重要である。中でリーを用いて，2 次元電気泳動上に展開された蛋白質ス

も標的蛋白質に対する抗体を容易に得ることができ，かポットから直接抗体を同定する試みや，スライドグラス

つそれを簡単に増幅し精製することができれば，研究効上の組織切片を標的として，ミクロンオーダーの微細構率の飛躍的な増大を実現することが可能であると考え，造物から直接抗体を同定する方法の開発等を行っている。

我々はファージミド抗体ライブラリーに注目した研究を（担当：重本隆一）

342

セミナー報告11. 視覚画像の最適符号化としての V4 野におけるテクスチャー感受性花澤明俊（高次神経性調節研究部門）(2001.7.25)

視覚系の各情報処理段階で観察されるニューロンの挙は自律的に分かれて処理されることが知られている。こ動は，画像情報圧縮技術における直交化，ウェーブレッ

のような情報論的必然性から，視覚画像を効率的に表現

ト，ベクトル量子化あるいは相似性解析といったステッ

し，パターン認識や記憶に供する上で，生理学的によくプとよく対応しており，視覚系が限られた情報処理資源

研究されている画像中の境界線分の処理に特化したニを最大限に活用する効率の高いシステムとしてデザイン

ューロン群の他に，テクスチャーの符号化に特化したニされていることを示している。木目や布目，あるいは岩ューロン群が存在する可能性が考えられる。画像中のテの表面や生理研の壁に見られる，2 次元的模様や細かい 3

クスチャーの符号化をウェーブレット（V1 の単純型細胞，

次元的凹凸の繰り返し構造は，テクスチャーとよばれる

複雑型細胞）レベルの空間周波数による画像の符号化と視覚属性に分類され，物体の識別や境界検出などの視覚区別するために，空間周波数構成に影響を与えず，知覚認知および歩行や掌握といった運動制御に重要な情報でにのみ影響する「陰影」を組み込んだテクスチャーを視ある。画像圧縮においては，物体のテクスチャー部分と覚刺激として用い，
テクスチャー符号化に特化したニューその境界部分を分けて処理すると圧縮効率が高くなる，

ロン群の探索を V4 野において行った。

あるいは圧縮手法によっては，テクスチャーとその境界（担当：籾山俊彦）

12. 随意運動に伴う皮膚感覚入力の抑制機構
関和彦（統合生理研究施設・高次脳機能研究プロジェクト）(2001.9.13)（担当：籾山俊彦）

13. The multifunctional role of the vestibular system: from the brain stem to the cortex, and backWerner Graf, Lab. Physiologie de la Perception et de l'Action, CNRS/College de France, Paris(2001.9.17)
Self-motion perception in the so-called "dorsal stream"

messages are certain to contain multisensory information, andrelays has largely been studied with reference to visual inputs

unequivocal interpretation of self-motion by the nervous

arriving via the lateral geniculate-V1 pathway. However, forsystem requires converging multisensory information thathigher cortical processing in parieto-temporal regions, atakes into account rotational and translational displacements

single sensory quality by itself, such as vision, can no longerof eyes, head and body in three-dimensional space. It also

be of perceptual and behavioral importance, since every

necessitates a comparison of congruent and conflicting input

displacement of the head in space will stimulate labyrinthine

originating from different sensors. We have been trying toreceptors detecting either rotational (semicircular canals) or

understand how sensory inputs leading to movement space

linear accelerations (otoliths) in addition to the visual,

perception/representation are combined at the level of single

auditory

Furthermore,neurons in the primate neocortex, in particular the ventral

multisensory input could be used to disambiguate ambivalentintraparietal area (VIP). This area is located in the fundus ofmonosensory information. Thus, signals carrying meaningful

the intraparietal sulcus neighboring the medial and lateralandsomatosensory

peripheries.

343

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

intraparietal areas (MIP and LIP, respectively). Its neurons

from the frontal eye fields (FEFs), and in turn also projects

respond selectively to the direction and speed of moving

there, and to the superior colliculus. In addition, there is a

visual stimuli, and many of these also have direction-

direct projection from the FEFs to neurons in the central

selective tactile sensitivity. VIP has been defined as themesencephalic reticular formation in the neighborhood of theprincipal projection area from the medial temporal area (MT)oculomotor nuclei. These neurons, in turn project toand the medial superior temporal area (MST), and thus can beoculomotor motor neurons, notably abducens motoneurons.

considered as intimately related to self-motion detection andThis newly discovered link thus constitutes one additional

analysis. We found indeed, that many neurons in VIP also

sensory-motor processing loop involved in spatial orientation,

have vestibular responses. Anatomically and functionally, theself- motion perception and compensatory eye movements.

motion areas in the parieto-temporal regions are situated at an

We propose that the eye movement system may be organizedintermediate stage between lower-level motion analysis andin several layered processing loops, each of which is involved

motor output, and are involved in multisensory integrationin different functional contexts, such as orientation, goal-

anddirected movements, saccade generation, reflex movements,

perceptual

and

motor

decision-stage

operations.

Vestibular input comes from all cortical areas that are

motor learning, etc.

considered "vestibular", notably the parieto-insular vestibular

（担当：森

茂美）

cortex (PIVC), and areas 3a and 2v. VIP also receives input

14. Activity-dependent bidirectional plasticity of active synaptic integration in hippocampal pyramidal cells
Dominique Debanne.
(2001.9.17)
Integration of synaptic excitation to generate an action

receptor antagonists. However, our preliminary data show that

potential (EPSP-Spike coupling or E-S coupling) determines

E-S depression is not expressed in the presence of T-typeneuronal message. Bi- directional synaptic plasticity is well

Ca2+ channel blockers. In single neurons, E-S depression isestablished in the hippocampus but whether active synaptic

observed without change of postsynaptic passive properties.

integration expresses bidirectional changes remains unclear.

We conclude that a decrease in intrinsic excitability via a

We show here that in the area CA1 long-term synaptic

down regulation of T-type current underlies E-S depression

depression is associated with a NMDA receptor-dependentand is synergic to glutamatergic long-term depressio

depression of E- S coupling. E-S depression is input specific（担当：伊佐正，坪川宏）

and is still expressed in the presence of GABAA and GABAB

15. Dendritic coincidence detection and the induction of synaptic plasticity
Michael Hausser （Department of Physiology, University College London）(2001.9.21)
We describe a mechanism for coincidence detection

action potentials by three- to fourfold. This amplification wasmediated by the interaction between backpropagating action

greatest when action potentials occurred at the peak of EPSPs

potentials and EPSPs in neocortical pyramidal neurons. At

or dendritic oscillations and could lead to somatic burst firing.

distal dendritic locations, appropriately timed EPSPs or

The increase in amplitude required sodium channel activation

oscillations could increase the amplitude of backpropagating

but not potassium channel inactivation. The temporal344

セミナー報告

characteristics of this amplification are similar to thoseplasticity.

required for changes in synaptic strength, suggesting that this

（担当：籾山明子）

mechanism may be involved in the induction of synaptic

16. Mechanisms of distance-dependent synaptic scaling in hippocampal neurons
Dr. Jeffery Magee （Neuroscience Center, Louisiana State University Medical Center, U.S.A）(2001.9.25)

Synaptic input is widely distributed along complex

receptors present at distant synapses increases two to threedendritic trees, which would result in a location dependence

fold across the range of input. There does not appear to be anyof synaptic input unless counterbalanced by some otheralteration in receptor modulation or subunit expression. We

factors. We have recently observed that a progressive 3-foldhypothesis that a greater number of larger area synapses asincrease in the conductance of unitary excitatory synapses

well as synapses with multiple release sites are present in thewith distance from the soma is able to accomplish thisdistant regions of the apical arborization.

counterbalancing. We are now investigating the underlying
mechanisms of this novel distance-dependent synaptic scaling.

Reference: Magee and Cook, Nature Neuroscience 3:895-903 (2000)

Using rapid glutamate application to outside-out patches we（担当：坪川 宏，川口 泰雄）

have determined that the amount of AMPA and NMDA

17. Firing rates and patterns in hippocampal pyramidal cells in vivo
Gyorgy Buzsaki(Center for Neuroscience, Rutgers, The State University of New Jersey, U.S.A)(2001.9.29)

Cortical pyramidal cells fire single spikes and complex

potential is associated with more depolarized thresholdspike bursts. I will discuss the conditions in the intact brain(decreased excitability). We suggest that prior actionthat 1) may affect the threshold of spikes, 2) regulate firing

potentials course sodium channel inactivation that recovers

rates and 3) determine the incidence of complex spikes.

with approximately a 1-s time constant and thus depresses

Understanding the conditions that influence the initiation ofaction potential threshold during this period.

action potentials in single neurons is an important step inPyramidal neurons fire not only single spikes but also

determining the way information is process by neuralbursts of spikes. However, the conditions necessary for burst

networks. We have investigated the properties of action

induction are not known. CA1 pyramidal cell burst activity

potential thresholds suing in vivo intracellular methods. We

was examined in behaving rats. The fraction of bursts was nothave found a large variability in the threshold voltage ofreliably higher in place field centers, but rather in places

spontaneously occurring action potentials. We have identified

where discharge frequency was 6-7 Hz (theta oscillation

two separate factors that contribute to this variation in

frequency). Burst probability was lower, and bursts were

threshold: 1) fast rates of membrane potential change prior toshorter, after recent spiking activity than after prolonged

the action potential are associated with more hyperpolarized

periods of silence (100ms-1s). Burst initiation probability andthreshold (increased excitability) and 2) the occurrence ofburst length were correlated with extracellular spikeother action potentials in the 1 s prior to any given action

amplitude and with intracellular action potential rising slope.

345

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

We suggest that bursts may function as "conditional

were affected when new sets of neurons were activated in asynchrony detectors", signaling strong afferent synchrony

novel environment. Nevertheless, the grand mean firing rate

after neuronal silence, and that single spikes triggered by aof the whole pyramidal cell population remained constantweak input may suppress the later induction of a burst by aacross behavioral states and testing conditions. The findings

strong input. This mechanism may provide a stabilizing

suggest that long-term firing patterns of single cells can bemechanism and limit the excitability increase brought aboutmodified by experience. We hypothesize that increased firingby synaptic potentHow are the firing rate changes brought

rates of recently used neurons are associated with aabout? In a familiar environment, the discharge frequency ofconcomitant decrease in the discharge activity of thesimultaneously recorded individual CA1 pyramidal neurons

remaining population, leaving the mean excitability of theand the co-activation of cell pairs remain highly correlated

hippocampal network unaltered.

across sleep-wake-sleep sequences. However, both measures（担当：坪川 宏 , 川口 泰雄）

18. The role of the olivocerebellar system in the control of timing and amplitude of movements
Dr.Chris I. De Zeeu (Department of Neuroscience, Erasmus University, Rotterdam, The Netherlands)(2001.10.1)
The olivocerebellar system is organised in separate

depression (LTD) at the parallel fiber-Purkinje cell synapse ismodules. Each module controls the timing and amplitude ofprobably one of the major mechanisms underlying adaptation

particular movement components about a particular axis inof the amplitude of movements. We have created and/or tested

space. Dynamic regulation of electrotonic coupling between

several mouse mutants in which the induction of cerebellar

inferior olivary neurons, which provide the climbing fibers to

LTD or the electrotonic coupling between olivary neurons are

Purkinje cells in the cerebellar cortex, has been proposed as

disturbed. Both cellular mechanisms will be discussed andone of the major mechanisms underlying the control of therelated to their roles in the control of movement.

timing of movements, while the induction of long term

（担当：重本隆一）

19. Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors: Why is it a Hot in Neuroscience?
Professor Toshio Narahashi（Department of Molecular Pharmacology
and Biological Chemistry, Northwestern University Medical School, Chicago）(2001.10.22)
Neuronal nicotinic acetylcholine receptors (nnAChRs) haverelease of many neurotransmitters, are the target sites of

become an extremely hot subject of investigations intherapeutic drugs and newer insecticides, and are related toneuroscience during the past several years. This is because

several neurological disorders. Our most recent studies of

their significance in the physiology, pharmacology, toxicology

nnAChRs as related to Alzheimer's drugs and alcohol will be

and pathophysiology of the brain is increasingly recognized.

presented.

They are ubiquitously distributed in the brain, modulate the346（担当：小幡邦彦）

セミナー報告20. 痛み刺激受容の分子機構
富永真琴（三重大学医学部生理）(2001.10.24)
近年の分子生物学の進歩によって，感覚神経特異的に

分カプサイシンの受容体 VRI はカプサイシンのみならず発現するいくつかのイオンチャネル型痛み刺激受容体の痛みを惹起する熱（43 度以上）や酸（プロトン）によっ

遺伝子クローニングがなされた。イオンチャネル型受容ても活性化する多刺激痛み受容体として機能することが体は，痛み刺激受容がチャネルの開口から脱分極を引き明らかとなった。そこで，VR1 を中心とした痛み刺激受

起こし，神経細胞興奮による侵害刺激信号の伝達を非常容機構について最新の知見を紹介した。

によく説明する。この受容体のうち，トウガラシの主成（担当：岡田泰伸）

21. 長期記憶の分子機構の解析：海馬歯状回の LTP をモデルとして
深澤有吾（脳形態解析部門）(2001.10.30)
長期的な記憶の形成と維持には遺伝子発現が必要であ格系が殆ど無いこと，また，活動依存的に発現誘導されると考えられています。私は，三菱化学生命科学研究所・る遺伝子群の中にアクチン結合タンパクを見出したこと

井ノ口馨研究室の「活動依存的に発現する遺伝子の同定等の背景から始めた「アクチン細胞骨格系の長期記憶機とその産物の動態を解析する事を通して，長期記憶の分構における役割」を解析する仕事でした。ここでは，ス子メカニズムを解明する」プロジェクトに約 4 年間参加

パインシナプスに存在するアクチン分子がシナプス入力

し，主に 2 つのテーマに取り組みました。

依存的に重合化する事を明らかにすると同時に，アクチ

1 つ目は，代謝型グルタミン酸受容体の足場タンパク

ン動態の薬理学的な抑制が長期的な可塑的変化の維持を質である vesl/hom ファミリー遺伝子群の同定と，その遺阻害する事を見出し，長期記憶の維持にアクチン細胞骨伝子の一つ，
活動依存的遺伝子発現を示す Vesl-1S/homer-格系の制御系が深く関与していることを明らかにしまし1a に着目しての，synaptic tag 現象の分子レベルでの検証

た。

でした。Synaptic tag 現象は Frey と Morris (1997)により，これらの研究は，神経伝達物質受容体や可塑性関連分

海馬スライスの CA1 LTP 実験の電気生理学的解析結果を子のシナプスへの局在調節機構に新たな知見を提供する元に提唱された仮説で，「印象的な出来事と一緒に日常的だけでなく，一つの樹状突起への複数のシナプス入力がな出来事までが長い間記憶に残る」といった現象の細胞

何処まで干渉しあい，また，独立性を保っているのか，

レベルのモデルと考えられている現象です。この検証のすなわち樹状突起内の情報処理機構を分子レベルで解析

結果，synaptic tag 現象が Vesl-1S の免疫陽性反応の変化できる実験系と知見を提示したものと考え，今後，さらとしても観察されることを明らかにし，synaptic tag 現象に発展させていこうと考えています。

が分子生物学的に解析可能であることを見出しました。

セミナーでは，これらの解析結果について紹介させて

2 つ目のテーマは，シナプス可塑性創出の場である樹

いただきますので，ご意見，ご質問等お待ちしています。

状突起スパインには，アクチン細胞骨格が豊富で他の骨（担当：籾山俊彦）

347

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

22. GROWTH FACTOR-INDUCED OLIGODENDROGENESISFROM THE ADULT MOUSE SVZ:PERSPECTIVES FOR MYELIN REPAIR.
Francois Lachapelle (INSERM)(2001.11.13)
Multiple sclerosis (MS) is the most common cause of

EGF but neither with PDGF nor FGF In addition, the effect ofneurological deficit in the young adult in Europe and USA.

FGF-2 was maximum after 48h. and still present after 72h.

The cause of this multifactorial inflammatory demyelinating

Such effect was only observed when rostral part of the SVZ

disease is presently unknown. However, the loss of myelin

was used for transplantation, but neither with the caudal partand of healthy axons are believed to be responsible for theof the structure nor with striatal fragments deprived of theirreversible damages. Myelin repair occurs in MS, however,wall of the lateral ventricle. Analysis of the dynamic of thethe potential for remyelination decreases with the progression

cell population was performed by combining BrdU labelingof the disease and the age of the patient. Although the causal

for proliferation with growth factor treatment: When animals

agent which triggers the disease has not been identified yet,received BrdU (1mg/ g) 2h. before growth factor or vehicle

finding ways to promote remyelination would be benefitial for

injection (tracing study), most of the BrdU positive cells

the patients and would improve their quality of life. Strategies

present in the SVZ and the rostral migratory stream were

for myelin repair can be based on substitutive engraftment of

PSA-NCAM+ cells. PDGF and FGF treatment induced amyelin-forming cells or activation of spontaneous remyelina-

twofold increase of the population of PSA/BrdU cells in bothtion. Among different candidates for myelin repair, the adultstructure. When animals received BrdU 48h. after treatment

CNS contains stem-like cells localized in discrete areas I.E(proliferation study) and were sacrificed 2 hours latter, PDGF

the subventricular zone. These cells generate neurons andinduced a twofold and FGF-2 a threefold increase in the total

astrocytes in normal conditions and in response to traumativ

number of BrdU+ and BrdU+/PSA-NCAM+ proliferatingor neuronal injury.

cells in SVZ and RMS. In addition many BrdU+ cells could

In order to evaluate their potential to generate myelin-forming

be observed in the corpus callosum migrating toward theoligodendrocytes in vivo, fragments of the structure were

cortex. But in contrasts with the previous conditions, most ofdissected out of the brain of 6 months old normal mouse andthe BrdU+ cells were PSA-NCAM ,suggesting that thetransplanted into the brain of MBP-defective newborn

proliferating effect of both growth factors was linked with anshiverer mice. Without treatment few cells survived and wereeffect on SVZ cells differentiation. Immunocharacterization

able to synthetise MBP+ myelin in the host brain. In order toof the dissociated cell population obtained from SVZ

try to promote oligodendrogenesis from this structure donors

fragments to be grafted evidenced that PDGF and FGF

received then one unique intraperitoneal injection of 5ng/g ofpromote a 50% increase of PSA-NCAM+ (40.2% and 45.2%

living weight of EGF and FGF-2 two growth factors known torespectively vs 27.3) and PSA- NCAM+/nestin+ cells (16.3%

promote proliferation in this area and PDGFAA whose

and 15.4% vs 10.5%)over their respective controls. Moreover

receptors is expressed by the PSA-NAM- positive cells

the growth factors promoted a 3fold increase of thepresent in the structure . Afterward, their SVZ was dissected

TuJ1+neuroblasts (15.9%for PDGF, 16.2% for FGF vs 5.5%)

and processed for transplantation in the newborn shiverer

PDGF had no effect, but FGF-2 lead to a 4.5 fold increase ofmouse host brain 24 to 72 h. after treatment. The study

the GD3+ population (0.9% and 2.17% vs 0.79%). In addition

evidenced that the 3 factors favored the survival of grafted

both factors increased the proportion of 04 cells(10.25% andcells. A 6 fold increase in the number of grafted brains

12.6% vs 6.23%). In contrasts, nestin+ GFAP+ and GalC+

containing MBP+ myelin was observed with EGF and a 16

cell populations were not modified. In order to determine

fold with PDGF and FGF-2 compared to vehicle-injected

whether these cells could also remyelinate, fragments ofcontrols used as donors. Tumorisation was observed with

MBP- LacZ tg mice were engrafted in the SVZ of normal

348

セミナー報告

mice remoted from an LPC-induced demyelination of the

could be conveniently primed. In addition, they suggest that a

corpus callosum. The study evidenced that FGF-2 treatment

convenient window of cell activation rather than a continuous

strongly increased the participation of grafted cells to

exposure would favour generation of differentiating cells able

remyelination. These results suggest that SVZ cells could

to participate in the process of remyelination.

participate in myelin repair in the adult providing that they

（担当：池中一裕）

23. レドックスセンサーとしての G タンパク質
西田基宏（統合バイオ・生命環境研究領域）(2001.11.20)
活性酸素種（Reactive Oxygen Species; ROS）は，細胞により修飾され，その結果 G タンパク質がαサブユニッ

内の蛋白質，脂質，核酸などを非特異的に酸化し，生理トとβγサブユニットに解離し，遊離したβγサブユニッ

機能の障害を引き起こします。心筋においても，虚血・トが ERK や Akt を活性化することを見出しました。活性再灌流や炎症時のサイトカイン刺激によって過剰な ROS

酸素による G タンパク質の直接的な活性化とそれに引きが生成され，細胞死や心肥大を引き起こすことが知られ続く ERK の活性化は，低酸素・再酸素化刺激においてもています。その一方で最近，ROS が特定の蛋白質を酸化みられたことから，心筋の虚血・再灌流などの病態時にし機能修飾を与えることで細胞内情報伝達経路を活性化

おいてもこの経路が活性化されると示唆されます。また，

し，正常時の機能発現にも関与することが明らかにされAkt や ERK は生存因子として知られていることから，こていきています。私はこれまで東京大学大学院薬学系研のメカニズムは酸化ストレスに適応するための保護シグ

究科の長尾拓研究室で黒瀬等助教授の指導の下，酸化ス

ナルとして働く可能性が今後は，心筋細胞で明らかにしトレスが引き起こす情報伝達の活性化メカニズムおよびた知見が普遍的なメカニズムであるかどうか他の細胞（主その生理的意義について研究してきました。

に神経細胞）を用いて明らかにしていこうと考えていま

ROS で活性化される情報伝達経路の一つである MAP

す。また，G タンパク質によって ERK だけでなく形質膜

kinase (ERK)は，細胞の増殖・分化といった機能応答に重上に存在する channel も活性制御を受けることから，現要であることが知られています。私は，ラット新生仔心

在は酸化ストレスで活性化される Ca2+ channel の活性化室筋の初代培養細胞を用いて酸化ストレスによる ERK 活

機構に Gi/o を介した経路が関与するかどうかについて検性化のメカニズムを調べた結果，受容体と共役する三量討を行っています。セミナーでは，これらの解析結果に

体 G タンパク質が ROS の標的分子となることを見出し

ついて紹介させていただきますので，ご意見，ご質問等ました。受容体と共役する三量体 G タンパク質は Gs, Gi,

お待ちしています。

Gq, G12 の４つのグループに分類されます。このうち Gi（担当：籾山俊彦）

ファミリー（Gi, Go）のαサブユニットが直接活性酸素

24. サル前頭眼野の電気刺激による滑動性眼球運動のゲイン変化
田中真樹（北海道大学医学研究科）(2001.12.3)（担当：伊佐正）349

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

25. A NEW TRANSGENIC MODEL FOR STUDYING CORTICAL DEVELOPMENT AND NEURAL DEGENERATION.
Anthony T.Campagnoni.(Neuropsychiatric Institute UCLA School of Medicine)(2001.12.4)
The myelin basic protein gene encodes two sets ofthis age. After birth, animals became hydrocephalic, withproducts: the classic myelin basic proteins (expressed by

ventricles enlarging and the cortex becoming increasingly

myelin forming cells) and another family of proteins, called

thinner with age. While TUNEL labeling showed somethe golli proteins, which are expressed in neurons,

increased cell death in the cortex at E18.5 and P1, there wasoligodendrocytes and cells in the immune system. We

substantially increased cell death in the VZ and SVZ, as

prepared a transgenic mouse using the golli promoter of thewell as the striatum, which continued after birth. BrdU

myelin basic protein gene to target HSV thymidine kinaselabeling at E13 and E15 clearly show impaired migration of

to cortical preplate neurons. Dams were injected at E11.5

neurons from the ventricular zone of the ablated mice into theand E12.5 with gancyclovir to ablate a portion of theintermediate zone and cortical plate. Immunocytochemical

subplate neurons. This resulted in the formation of a major

staining for radial glia alone and in combination with BrdU

post- natal cortical lesion, leading to hydrocephaly andindicate reduced density of radial glia and truncated/disrupted

death by P24-27. During embryonic development subplatefibers which probably contribute to the impaired migration ofneurons became relatively more dispersed than normal inneurons out of the VZ. The increased cell death observed in

the ablated mice. By E18, the cortex was clearly delaminatedthe VZ may be due to the inability of cells to exit the VZ.

as assessed by cresyl violet staini immunostaining with aThus,

number of markers. By E18 reduced neuronal density withindelamination in the ablated mice probably results fromthe cortex was evident in the ablated animals. Neurofilament

impaired neuronal migration from the SVZ & VZ. The data

staining indicated some misdirection of fibers by P1, as

indicate that ablation of a percentage of preplate neurons isevidenced by an accumulation of fibers in the cingulated

sufficient to cause severe developmental abnormalities inregion of the cortex. Also, golli staining revealed

the cortex involving the radial glia as well as the subplate.

substantial

loss

of

fiberswithinthecortextheloweredandcorticalneuronal

density（担当：池中and一裕）

cortical-thalamo fibers coursing through the striatum by

26. Voltage-gated sodium channelopaties: new molecular mechanisms
Mohamed Chahine(Laval Hospital, Quebec, Canada)(2001.12.12)
電位依存性 Na チャネルは，細胞膜興奮性の機構の重ついて点変異分子発現系を用いた電気生理学的解析を通要なターゲットとして研究されてきたが，近年ヒトで心して，病気成立の原因を解明する研究を行なっている。

臓や神経系に発現する Na チャネルサブタイプが遺伝病

今回はチャネル分子のターゲッティングに関わる病態なの原因となることが明らかとなり，その病態の分子機構

ど，最新の知見を含めて解説していただく。

が注目されている。
Chahine 博士は，骨格筋型及び心筋型 Na チャネルに350（担当： 岡村康司）

セミナー報告27. 膜電位依存性 Na+チャネル特異性を持つグラヤノトキシン（GTX）を用いて機能− 構造相関問題にどこまで迫れるのか？
瀬山一正（広島大学医学部生理）(2001.12.12)
グラヤノトキシンGTXの主要な生理・薬理学的特性は+状態からのみ解離することが明らかとなった。また，種々

1）Na チャネルの活性化曲線を過分極（約 50 mV）方向の点変異 Na+チャネルや，骨格筋型 Na+チャネルと心筋に移動させる，2）不活性化過程が取り除かれることであ

型 Na+チャネルの種々のキメラを作成し，それらに対する。この特性を利用しこのチャネルのゲート機構を解明

る GTX の影響を調べた結果，GTX の結合部位及びそのする色々な試みを行った結果について報告した。特に，性質も明らかとなりはじめている。

+

GTX は Na チャネルの開状態のみを認識して結合し，閉（担当：岡田泰伸）

28. The Power of Electron Microscpy and Crystallography to Solve the Structure of Membrane-bound Factor VIII and
the Actin-bound Arp 2/3 Complex.
Svetla Stoilova-McPhie(2001.12.18)
膜蛋白質（チャネル，リセプター）の 2 次元結晶化法とその電子顕微鏡観察による“構造と機能”解析を専門

血液凝固にかかわる分子機構を構造生物学の見地から解説していただいた。

としている Svetla Stoilova-McPhie 博士に，血小板による（担当：永山國昭）

29. Calyx of Held シナプスにおける放出可能なシナプス小胞プールの枯渇と補充
坂場武史（マックス・プランク生物物理化学研究所 膜物理学部門）(2001.12.27)
放出可能なシナプス小胞プールの枯渇と補充は，短期率は一様ではなく，高確率で放出される（時定数 3 ms）

シナプス可塑性，たとえばシナプス抑圧などに関与するが補充されるのに数秒を要する小胞群と，低確率で放出と考えられている。最近，高頻度の刺激によるシナプスされ(時定数 20 ms)ただちに（200 ms 以内）補充される

前終 末への Ca 流入によって，シナプス抑圧からの回復

小胞群に分離されることがわかった。さらに，高確率でが早くなるとの報告がなされたが （Dittman and Regehr,

放出される小胞の補充に，Ca/calmodulin が関与している

1998; Stevens and Wesseling, 1998; Wang and Kaczmarek,

ことがわかった。Ca/calmodulin 依存性の小胞の補充は，

1998），そのメカニズムに関しては見解が一致していない

低確率で放出される小胞の補充とともに高頻 度刺激に対（Wu and Borst, 1999）。この問題に関して，calyx of Held

する持続的なシナプス伝達を保証しているものと考えらを標本として用い，シナプス前後部からの同時記録をすれる。

ることで検討をおこなった。EPSC から脱畳み込み法を（担当：井本敬二）

用いて伝達物質放出率を推定した結果，伝達物質放出確351

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

30. 大脳皮質非錐体細胞の神経終末のシナプス構造
窪田芳之（大脳神経回路論研究部門）(2002.1.17)大脳皮質は高次脳機能の座として，我々の行動の根幹

築画像解析システム等を使って終末部分を観察，解析しをなしていることが広く知られています。しかし，そのました。その結果，fast-spiking 細胞とダブルブーケ細胞

基本単位である大脳皮質の局所微細神経回路がどのようの神経終末のターゲットは，主に樹状突起，わずかに棘に働いているのかほとんど知られておりません。大脳皮突起，細胞体でしたが，non-fastspiking ∠マルチノッティ質の神経回路は投射型の神胞である錐体細胞と介在型の細胞とlate ∠ spiking ∠ ニューログリアフォーム細胞は，よ神経細胞である非錐体細胞の 2 種類で構成されているこり細い樹状突起と棘突起の頭部，細胞体でした。これらとが広く知られていますが，その機能的構築を理解するの棘突起頭部には，ほとんどの場合別の非対称性神経終ために，私達はまず非錐体細胞のサブタイプの解析を進末が入力していました。上記 4 種類の非錐体細胞の神経

めています。現在は，それぞれのサブタイプの神経終末終末が形成するシナプス結合部位の面積は，シナプスをが形成するシナプスの構造に関して形態的な解析を行っ受ける樹状突起・ 棘突起の周径や体積に比例して増加しておりますが，今回は，その途中結果を報告します。方ましたが，その比例係数はサブグループで異 なっていま

法としては，
ラットの前頭皮質のスライス標本を作成し，した。以上の点から，これらのサブグループのシナプス

ホールセル記録法で記録した非錐体細胞にバイオサイチ

後細胞への抑制作用は異なると推測しています。

ンを注入します。組織を固定した後，DAB 反応でその細（担当：籾山俊彦）

胞のみを選択的に染色し，電子顕微鏡連続像 3 次元再構

31. 免疫系アダプター分子 DAP12 の欠損マウスの解析：痴呆と骨嚢胞を伴う稀な劣性遺伝病 Nasu-Hakola との関連について
高井俊行（東北大学加齢医学研究所・遺伝子導入研究分野）(2002.1.22)
Nasu-Hokola 病は 1970 年代初頭に日本とフィンランド

感覚運動ゲート異常を見い出した。さらに脳切片の免疫で独立に報告された，100 万人に 2 人程度の発症率を示

組織染色および電顕解析により，視床中心性にミエリン

す稀な劣性遺伝病であり，患者は骨嚢胞形成とともに進低形成とシナプスの形態異常が観察された。さらに視床

行性の精神異常を来し，ついには若年性痴呆を必発してでのミエリン形成にはオリゴデンドロサイトでの DAP12

死に至る。この原因遺伝子は最近，免疫系で見い出されの発現が必要であることが示唆された。したがって DAP12て い た シ グ ナ ル ア ダ プ タ ー DAP(DNAX Activating

欠損マウスは精神分裂病の発症機構，および痴呆に至る

Protein)12 であることが報告された。しかしながらこれまプロセスを分子と細胞レベルで解析できる絶好のモデル

で DAP12 欠損マウスで中枢神経系の異常は報告されていになると思われる。

ない。我々は独自に作製した DAP12 欠損マウスの行動解析を行ったところ，精神分裂病患者において観察される

352（担当：籾山俊彦）

セミナー報告32. 小胞体ストレス特異的なアポトーシス経路
中川敏幸（岐阜大学 医学部 反射研究施設）(2002.1.24)
カスパーゼは線虫から哺乳類まで相同遺伝子が存在し，解析から，それぞれの細胞死の経路は炎症反応，発生過アポトーシスを誘導するプロテアーゼとして中心的な役

程における器管形成，また神経変性疾患の発症機構に関割を果たしている。基本的なアポトーシスの分子機構は与していることが示唆されている。セミナーでは，アル生物間でよく保存されているが，哺乳類ではより複雑に

ツハイマー病の原因の一つであるプレセニリンの作用す調節されていると考えらる。たとえば，カスパーゼの相る器官であり，さらに，ストレスを感知し細胞死を制御

同遺伝子は哺乳類で少なくとも 14 個存在し，全てのカスするシグナルの発信器官として注目されている小胞体のパーゼが同時に活性化されるのではなく，細胞内局在が役割を，カスパーゼ活性化の分子機構という点から紹介

異なることから予想されるように，細胞死の経路− 細胞

したい。

膜上の受容体，ミトコンドリア，さらに小胞体を介するー（担当：池中一裕）

特異的に限定的に活性化される。ノックアウトマウスの

33. MRI Visualization of Neuronal Connections in the Macaque Monkey.
K.S. Saleem. (Washington University School of Medicine, Louis, USA)
(2002.1.28)
To date neuroanatomical connections have been mainly

through the axon, and subsequently trans-synaptically. The

examined by means of degeneration methods and tracing

axonal transport of the contrast agent was monitored using atechniques. Such studies require fixed processed tissue for the

4.7T Biospec (Bruker, Inc) NMR scanner. Successful tracking

data analysis, and therefore they cannot be applied on the liveof such in-vivo connection will be of paramount importanceanimal. In the present study, we examined the neuronalfor guiding electrophysiological experiments in the alert,

connections in-vivo, particularly the output connections of

trained monkeys. The detailed projection patterns observed instriatum, and connections of the early visual pathways using

MRI will be discussed.

MRI visible contrast agent that is transported anterogradely（担当：小松英彦）

34. 心不全の進展における心筋細胞アポトーシス
金井恵理（京都大学医学部内科）(2002.1.28)

ラット心筋培養細胞に cAMP 刺激（48 時間）するとアドセリン 1 やノルアドレナリン刺激で LOX1 の発現が見ポトーシス死が促進されることが明らかとなり，その経られた。また，LOX1の強制発現によって心筋細胞はアポ路には A キナーゼの関与が証明された。これらはβアド

トーシス死を示すことも示された。この経路には H2O2

レナリン刺激でのアポトーシス誘導のメカニズムの一つや p38 の関与する証拠も得られた。これは心不全下でのを形成しているものと考えられた。一方，心不全モデル

アポトーシス誘導のメカニズムの一部を証明するものとラットでは Lectin-like oxidized LDL receptor-1（LOX1）が考えられた。

発現することが明らかとなった。心筋培養細胞でもエン（担当：岡田泰伸）

353

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

35. Recent advances in studies of experience- and learning-induced cortical plasticity
Michael M. Merzenich（Coleman Laboratory, Departments of Otolaryngology
and Physiology, Keck Center for Integrative Neuroscience, Universityof California at San Francisco & Scientific Learning Corporation, Berkeley）(2002.2.1)
Results of recent experiments directed toward understand-catastrophic developmental progressions attributable to brain

ing learning-induced cortical plasticity shall be summarized.

plasticity mechanisms and accounting for catastrophic

Our research focus has been on a) the documentation ofneurological and psychological "illness", and f) the contribu-changes in distributed cortical responses induced bytions of plasticity-induced change progressions to variation inexperience and learning, b) the modulation of plasticity as ahuman performance abilities. These studies have led to thefunction of behavioral context, c) similarities and differencesdevelopment of novel strategies for improving humanbetween pre-critical period and post-critical period plasticity,

performance capacities, principally applied to impaired childd) experimental and theoretical studies of the progressive

populations.

self-organization of forebrain representational systems; e)（担当：伊佐正，山森哲雄）36. Characterization of neocortical neuronal types by single RT-PCR.
Bertrand Lambolez (CNRS Laboratoire de Neurobiologie)(2002.2.7)
We have used single cell RT-PCR after patch-clamp todistinct interneuron subtype is further substantiated by theirinvestigate neocortical cell-type diversity at the electrophysio-

specific integration of different neurotransmitter pathways.

logical, molecular and morphological levels. Among neo-

The relevance of defining neuronal types will be discussed

cortical interneurons, we have extensively characterized awith respect to possible specific functions in the neocortical

VIPergic population which shows distinctive physiologicalcircuitry.

molecular and morphological features. Their definition as a

（担当：窪田芳之）

37. Analyse de la Societe Francaise et de son dynamisme, tentee pour une recherche d'une plus grande originalite
scientifique Japonaise(Analysis of French society and its dynamism, attempted for a research of greater scientific originality in Japan)
Shigeru TSUJI（Departement de Cytologie, Institut des Neurosciences, Universite Pierre et Marie Curie,
75005-Paris, France ; Laboratory for Neural Architecture, Brain Science Institute, ）(2002.2.8)
I)

Histoire du contact entre Japon et l'Occident et deVI) Le Siecle des Lumieres (Enlightenment) et lala place de la France dans cette histoire

354

Revolution Francaise

II)

Histoire et Geographie de la FranceVII) Religion en FranceIII)

Organisation de l'Etat en FranceVIII) Individualisme Francais

IV) Societe Francaise tournee vers l'exterieur

IX) Travail en France

V)X)

L'esprit francais

Conflits en Franceセミナー報告XI) Education en France

message culturel Conclusion

XII) Vision equilibree de laFrance sur le Japon et son（担当：尾崎 毅）

38. Expression, function and phosphorylation of TRPC proteins in human Platelets
Kalwant S. Authi (Centre for Cardiovascular Biology and Medicine King's College London)(2002.2.12)
血小板凝集の過程において，細胞内 Ca2+濃度上昇は血2+

TRPM family and the vanilloid receptor like or TRPV family. To

小板の活性化に必須である。細胞内 Ca 濃度上昇は，IP3date 7 family members of mammalian TRPC genes have been受容体を介した小胞からの Ca 放出とこれに連動した細identified with over-expression studies suggesting that most code2+

胞外からの Ca 流入によって引き起こされる。Transientfor non-selective cation channels. This study was designed toreceptor potential channel (TRPC)は，受容体作動性カチオ

examine the expressioSerine/threonine phosphorylation was

2+

ンチャネルとして最近同定され，形質膜越えの Ca 流入

investigated in [32P] labelled platelets. Protein phosphorylationに関わるチャネルの分子実体として考えられている。本

was analysed by autoradiography. When platelets were stimulated

セミナーでは，ヒト血小板に発現する TRPC1 およびwith thrombin (T, 2U/ml) there was an increase in the2+

TRPC6 の機能解析を中心に，血小板における Ca 動員のphosphorylation of pleckstrin but immunoprecipitated TRPC1 or分子メカニズムについて紹介する。また，これまで不明

TRPC6 was not phosphorylated. When the cells were incubatedであった TRPC 活性化の抑制機構についても述べる。

with BIMPS (an agent that activates cAMP-PK) platelets did not2+

Ca elevation is an important component of platelet activation.

aggregateandanalysisoflysatesshows

increased

Conversely elevation of the cyclic nucleotides cAMP and cGMP

phosphorylation of the phosphoprotein VASP. This was also

(by PGI2 and NO, respectively) serves to inhibit cell function

apparent when platelets are stimulated with 8-pCPT-cGMP (a2+2+cGMP-PK activator). Immunoprecipitation of TRPC1 after either

2+

entry mechanisms are still not fully understood. Whilst the Ca

incubation showed increased phosphorylation of associatedrelease channel of intracellular stores i.e. the inositol

proteins of molecular size 250, 120, 85 and 70 kDa. However a

1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) is well established, the

100 kDa phosphoprotein was not observed. This suggested that

identity of the entry channel is still unknown. Recently transient

TRPC1 was associated with substrates of cAMP- and cGMP-PKs

receptor potential (TRP) proteins that are known to mostly codeof sizes 250, 120, 85 and 70 kDa. When immunoprecipitation

for non-selective cation channels have been suggested as candi-

was carried out with the anti-TRPC6 antibody, 2 promineThis

dates. In mammalian systems these have been subdivided into

work is supported by the British Heart Foundation.

with inhibition of Ca elevation an identified mechanism. Ca

three main families namely the short or TRPC family, the long or（担当：西田基宏，森 泰生）

39. 情動と呼吸
本間生夫（昭和大学医学部第二生理学教室）(2002.2.18)
恐れなどさまざまな情動に伴って呼吸が不随意的に変められたが，その増加は特性不安との間に正の相関を示化する。この情動に伴い変化する呼吸はヒトそれぞれにし，特性不安が高いヒトほど呼吸数の増加が顕著であっより異なるであろうか？ 我々はまず，ヒトそれぞれが持た。第二に特性不安と予期不安との関係を調べた。2 分

つ特性不安と不快な感覚刺激による呼吸の変化を調べた。

以内に電気刺激がくる，という予期不安の間，呼吸数はストレスとなる音刺激を与えたとき，呼吸数の増加が認増加し，その増加はやはり特性不安と相関していた。こ355

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）の呼吸と相関を示す情動変化が脳のどこで作られている
か，EEG ダイポールトレーシング法（EEG/DT）で調べた。

RAR(呼吸関連不安電位)となづけた。
日本人の伝統的文化の基になっているのは「心の内的表象」であり，「能」は，心の内を外的表象としてはあら

手術適応検査のため深部電極を留置している側頭葉てわさない芸能である。態度も表情も変わることがない。

んかん患者において，EEG 同時記録により，そのスパイ

しかし，唯一変化しているものは呼吸である。「隅田川」クの位置を比較した。深部電極で扁桃体にスパイクを認の子供を亡くした母親を演じているとき，シテの呼吸はめた患者において，EEG/DT 法においても同部位に電源乱れ，予期不安の時と同様吸息に同期して EEG 上に電位が推定された。予期不安時，呼吸に同期した電位変化が変化が認められた。この電位変化もやはり大脳辺縁系で吸息開始 200-300msec に認められ，その電源は EEG/DT

作られていることが EEG/DT 法により明らかとなった。

法により側頭極と扁桃体に存在していた。この電位を（担当：小幡邦彦）

40. Topic 1: US Primate Research Centers: Mission and Organization Topic 2: BrainInfo: a Neuroanatomically Based
Source of Information about the Brain
Douglas M. Bowden（Psychiatry & BehavioralScience）(2002.2.19)
Douglas Bowden 博士は神経科学者であると同時に米国

Information about the Brain

シアトルの Washington Regional Primate Research Center に同博士が進めている"Brain Info"プロジェクトについて

おいて長年 Director を努めてこられた方です。今回，筑お話いただきます。"Brain Info" はサルの脳神経の神経解波での講演の後，生理研に立ち寄っていただける事にな

剖学的に関する総合的な情報を提供する web ベースのりました。以下 2 つの話題でのお話をお願いしてありまシステムです。

す。

(http://www.braininfo.rprc.washington.edu/)。実際のデモもTopic 1: US Primate Research Centers: Mission and Organiza-

含めてお話いただく予定です。
なお，2/18-19 の間に Bowdention

氏と個人的に話をされたい方は時間をアレンジいたしま

米国が霊長類を対象とした研究に国としてどのようにすのでご連絡ください(kazuseki@nips.ac.jp)。

取り組んでいるのかを概説していただきます。

（担当：関 和彦）

Topic 2: BrainInfo: a Neuroanatomically Based Source of

41. CNR 分子群の脳における分子機能解析
先崎浩次 （高次神経機構研究部門）(2002.2.20)
脳には莫大に多様化した細胞が存在し，それぞれの細ことが想定されている。当研究室において，Fyn と結合胞が高度に組織化され神経回路を形成し機能している。

する分子の検索から，マウス脳で発現し，シナプスに多シナプスは神経回路のつなぎ目であり，神経回路の形成・様化して存在していることが明らかにされた新規カドヘ

維持・再編成の基盤となる。神経回路を分子レベルで理リン型受容体(CNRs : cadherin-related neuronal receptors)が解するには，シナプスの分子メカニズムを理解すること単離された。CNRs は神経回路の複雑さ，多様さを分子が必要となる。シナプスに存在する非受容体型チロシンの多様性の観点から理解できる可能性を示している。まリン酸化酵素 Fyn は多様な膜貫通型分子と複合体を形成た，興味深いことに，CNR はゲノム構造の解析より，免することによりシナプスで多様な情報伝達を行っている

疫系での多様化に関わる免疫グロブリンや T 細胞受容体356

セミナー報告と類似の構造をとっており，クラススイッチ様の発現産ことが示唆された。

物も同定されている。これらの観点から，CNR 発現には以上のことから，CNR の分子多様性の解析は，脳の構DNA 組換え等の特殊な発現系が予想されている。
さらに，

築，神経回路形成の分子メカニズムの解明に貢献できる

マウス大脳皮質層構造形成過程において，CNRs が Reelinのではないかと期待している。

の多重受容体として機能していることが明らかとなり，（担当：籾山俊彦）

CNR が神経細胞の配置から神経回路形成に関与している

42. Visual perception at the time of saccadic eye movements
Choongkil Lee (Seoul National Univ.)(2002.2.21)
It is widely assumed that successful vision integrates thea representation of external world is accurately but passively

information regarding eye movements as well as retinal input.

formed from the retinal input. In this talk, I would like to

In accordance with this, neurophysiological studies havepresent a recent finding that visual motion perception is

documented modulation of neural activity in the visual cortex

systematically modulated by an extraretinal eye movementby an extraretinal source coupled to saccadic eye movements

signal, and discuss on-going experiments to further study thein the cat, monkey, and human, and psychophysical studies on

related mechanisms.

human have reported modulation of spatial vision at the time

Reference J Park, J Lee, & C Lee. (2001) Non-veridical visualof saccades. Understanding the mechanisms and strategies by

motion perception immediately after saccades. Vision Research,which this extraretinal input is integratged is critical to a

41:3751-3761.

complete understanding of vision beyond understanding how（担当：小松英彦）

43. 「ドーパミンによる運動機能制御の分子細胞生物学」
小林和人 （福島医大・医・生体機能）(2002.3.8)
ドーパミン神経伝達は，運動，情動，報酬などの重要条体には，2 種類の中型有棘細胞（線条体— 黒質ニューな高次脳機能を媒介する。中脳腹側領域に存在するドーロンと線条体—パミンニューロンは，線条体，側坐核，前頭葉皮質に投るいは GABA を含有する無有棘介在細胞が存在する。こ射し，複数の標的ニューロンの活動を促進性あるいは抑れらの細胞はいずれもドーパミンに反応し，それぞれの制性に制御する。一方，ドーパミンニューロンには，多活動は 促進性あるいは抑制性に制御される。ドーパミン

くの領域から種々の神経伝達物質を含有する線維が入力に依存する運動制御の生理機構を理解するためには，線する。
ドーパミンの生理的な役割は周知の事実であるが，条体の局所回路におけるドーパミン作用の分子細胞機構

この神経伝達物質が一連の行動課題の中でどのように脳の解明が必須である。我々は，イムノトキシン細胞標的機能を調節しているのかについては十分に解明されてい法を用いてドーパミン D2 受容体を含有する線条体ニューない。我々のグループはこの問題に着目し，ドーパミン

ロンを除去し，種々の行動および解剖学的な解析から，標的領域における神経回路の機能制御と外来入力に依存

線条体— 淡蒼球ニューロンは自発運動には抑制的に，ドーするドーパミンニューロンの活動調節について，特にマパミン誘導性の運動には促進的に働き，ドーパミン刺激

ウス遺伝子操作の技術を用いて分子細胞レベルからの研の程度に依存して大脳基底核機能を二方向性に制御する究を進めている。ドーパミンの標的領域の代表である線

ことを見出した。また，このニューロンはドーパミン刺淡蒼球ニューロン）とアセチルコリンあ357

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

激時において線条体— 黒質ニューロンの十分な活性化をしたトランスジェニックマウスを作製し，ドーパミンニ

介して運動促進に関与する可能性を示唆した。ドーパミ

ューロンの発生過程における GFP の特徴的な発現機構を

ンニューロンの活動調節の仕組みを明らかにするために見出した。

は，この機能に重要な役割を持つ因子の同定が必要であ

新しい分子細胞機能の解析システムは，ドーパミン作

る。我々は，Cre-loxP システムを用いてドーパミンニュー

用に基づく脳機能の作動機序の理解に有用なアプローチ

ロンに特異的な遺伝子ターゲティング系を確立し，本 ニを提供する。また，この機序の理解は，ドーパミン神経

ューロンに発現する転写因子やシグナル伝達分子の生理系の異常と関係する神経精神疾患の病態の解明や治療薬

機能について検討した。また，ドーパミンニューロンのの開発に新しい方向性を与える。

生理的特性を解析するために，このニューロンをドーパ（担当：柳川右千夫）

ミンによる運動機能制御の分子細胞生物学 GFP でラベル

44. OREXIN NEURONS ACT AS A LINK BETWEEN PERIPHERAL METABOLISM AND CENTRAL MECHANISMS
CORDINATING AROUSAL AND FOOD INTAKESAKURAI, Takeshi (Institute of Basic Medical Sciences, Tsukuba University)(2002.3.8)
Behavior in animals is highly influenced by food

Behavioral studies of orexin/ataxin-3 transgenic mice, inavailability, but pathways by which the brain regulates

which orexin neurons are genetically ablated, demonstrated a

behavior in response to homeostatic metabolic input from thefailure of transgenic mice to increase wakefulness and motor

peripherytheactivity during food deprivation compared to wildtype con-hypothalamus that express the neuropeptide orexin have beentrols. We suggest a model in which reduced food availability

hypothesized to respond to changes in peripheral metabolism

alters circulating levels of glucose, leptin, and ghrelin,

and regulate behavior in response to homeostatic need. We

together leading to increased firing of orexin neurons. Orexin

demonstrated that orexin-containing neurons are able toneurons promote wakefulness and locomotor activity tomonitor peripherally generated indicators of nutritional state,

reinforce and support food-seeking behaviors. Simultaneously,

and are necessary for normal augmentation of arousal inorexin neurons activate hypothalamic feeding mechanisms,

response to fasting. Electrophysiological studies of isolated

such as those mediated by neuropeptide Y neurons. Orexin

orexin neurons, which are specifically labeled by expression

neurons thus provide a unique and critical link betweenof green fluorescent protein in orexin/EGFP transgenic mice,

peripheral metabolism and central mechanisms coordinating

revealed that activity of these neurons is inhibited byarousal and food intake.

haveremained

unclear.

Neuronsofextracellular glucose and the adipostat leptin, and stimulated（担当：柳川右千夫）

by the recently characterized gastrointestinal peptide ghrelin.

45. GFP を用いたカルシウムプローブ
中井淳一（液性情報部門）(2002.3.19)
Green Fluorescent Protein(GFP)は蛍光蛋白質で現在ではカーにとどまらず機能性分子と結合させることにより，マーカーとしてまたレポーター遺伝子として細胞生物学

分子プローブとして機能するようなものが製作されるよ的実験に広く利用されている。最近では GFP は単なるマーうになった。今回 GFP を用いた種々のカルシウムプロー

358

セミナー報告

ブにについて概説するとともに我々が開発したカルシウ
ムプローブ G-CaMP について紹介する。
（担当：籾山俊彦）

46. RESTORATION OF LOCOMOTOR FUNCTION IN A WHEELCHAIR-DEPENDENT SPINAL CORD INJUREDRICHARD HERMAN(2002.3.20)
Spinal cord injury (SCI) in humans often leads toparameters were used. When compared to the non- stimulated

catastrophic impairment of functional locomotion. Of thecondition, over-ground walking was featured by a reduction inapproximately 250,000 chronic SCI in the U.S., nearly 50%

time and energy cost of walking, sense of effort and a feelingare considered clinically incomplete i.e., there is some sensory

of“lightness”of the legs. After a few months of training,

sparing in the lower extremities associated with complete

performance in speed, endurance and metabolic responses

paralysis (ASIA B), non-functional muscle strength (ASIA C)(via indirect calorimetry) gradually converged with/withoutor functional muscle strength (ASIA D) of the lower

ESCS at a short distance (e.g., 15 m), suggesting a learned

extremities. ASIA B and C category subjects are usually

response to these conditions. However, at longer distances

wheelchair-dependent and if they can ambulate short(e.g., 50-250 m), performance with ESCS was considerably

distances, they do so with considerable sense of effort andsuperior.

fatigue. We recruited a wheelchair-dependent 43 year old

Gas exchange data revealed ESCS was associated with an

ASIA C subject who was 3 years post-cervical SCI, thus a

8-fold-greater exercise-induced fat oxidation rate and reduced

quadriplegic. The intention was to implement a paradigm

dependence of exercising muscle on glycolysis. Mostconsisting of Partial Weight Bearing Therapy (PWBT)

importantly, the subject was able to perform multiple

followed by Epidural Spinal Cord Stimulation (ESCS) of thefunctional tasks within the home and the community withlumbar enlargement of the spinal cord. During PWBT, theESCS. We propose that ESCS induced sensory modulation ofsubject walked on a treadmill with his body weight partiallyspinal circuits and augmented the use-dependent plasticity

supported in a harness. PWBT led to improved stereotypic

created by PWBT. Further, ESCS apparently elicited greater

walking patterns but was insufficient for over- ground

activation of an oxidative motor unit pool, thereby reducing

walking in terms of safety, energy cost, and fatigue. PWBT

the subject's sense of effort and energetic cost of walking.

with ESCS (sensory stimulation) generated immediate

（担当：森

茂美）

improvement in gait rhythm when appropriate stimulus※ Dr. Richard Herman is the Director of the Clinical Neurobiology and Bioengineering Laboratories at the Good Samaritan Regional Medical
Center (GSRMC), Phoenix; Research Professor of Bioengineering, Arizona State University (ASU), Tempe; Research Professor of Pharmacology, Health Sciences Center, University of Arizona, Tuscon. His medical specialty is Rehabilitation Medicine. This research is the result of
collaboration between GSRMC and ASU.

359

生理学研究所年報 第 23 巻（Dec,2002）

47. 「物の形」を見分ける脳の仕組み
谷藤

学（理化学研究所

脳科学総合研究センター

認知脳科学研究グループ）(2002.3.22)

日常，私達が目にする様々な物体像を，脳はどのよう

一般に，このような「情報の脳内表現」を明らかにすにして捉えているのだろうか。
「物を見る」というのは我々るためには，多くの神経細胞の活動を同時に捉える技術にとってありふれた行為のように思われるが，見る角度が必要になる。私達が用いている光計測（内因性信号の（視点）や照明方向，部分的な遮蔽などによって様々にイメージング）もそのひとつである。一般に神経細胞が様相を変える物体像を他と間違えることなく認識できる

活動すると酸素が消費される。酸素消費は組織中のヘモためには巧妙な仕組みがあるに違いない。高次視覚の研

グロビンの還元を促す。還元ヘモグロビンは酸化ヘモグ

究の中心は，その仕組みを解き明かすことにある。このロビンより光をよく吸収するので，神経活動は脳表面の問題にアプローチする第一のステップは，物体像が脳の光の吸収の増大を引き起こす。
これを内因性信号と呼び，

中にどのように表現されているかを明らかにすることでこの信号を CCD カメラでイメージングする技術が内因あろう。私達のグループは，物体像の脳内表現を明らか

性信号のイメージングである。

にする試みを光計測（Optical Imaging）という新しい手法
によって取り組んでいる。

私達はこの方法を TE 野における物体像表現の解明に用いている。具体的には，サル頭蓋骨と硬膜を一部除い

高次視覚の研究には，ヒトと似た視覚系を持つサルがて TE 野の脳表面を露出し，物体像やそれを単純化した

しばしば用いられる。サルを用いた研究から，物体像そ

視覚刺激などを提示したときの TE 野の光吸収の変化をのものの知覚とその物体の動きや空間内での位置の知覚

空間パターンとしてイメージングするのである。この方は別々の経路で処理されていることが明らかにされてい法によって，私達は TE 野における様々な複雑な物体像る。前者は後頭葉から側頭葉に至る腹側視覚経路であり，の表現様式を示すのに初めて成功した。複雑な物体像や後者は後頭葉から頭頂葉に至る背側視覚経路である。そそれを単純化した図形刺激を用いて TE 野の活動をイメー

して腹側経路の最終段にあって，物体像の知覚と認識にジングした結果，私達は，(1)一定の大きさの細胞集団が中心的な役割を担うと考えられているのが側頭葉視覚連

情報表現の単位になっていること（これをカラムと呼ぶ）。

合野の TE 野である。この部位には，「顔」などの見なれ(2)カラムのひとつひとつは物体像に含まれる図形特徴にた物体に応答する神経細胞がある一方で，複雑ではあっ

対応し，それらの組み合わせのパターンとして特定の物ても物体像を特定するには不充分な「図形特徴」によく体が表現されていること。(3)顔のように我々にとって重反応する神経細胞が数多くある。サルが日常目にする物

要な意味を持つ物体像はそれ自体が，ひとつのカラムの体像はこのような神経細胞の反応の組み合わせとして表活動として表現されること。などを明らかにしている。

現されているに違いない。どう組み合わされているかが（担当：大庭明生）

問題である。

360

【 大学院特別講義 】

大学院特別講義
１. 第 35 回（2001.4.11）
演者：生体調節研究系・生体システム部門

森

茂美

教授

演題：運動の制御機序

２. 第 36 回（2001.5.9）
演者：統合整理研究施設・高次脳機能研究

伊佐

正

教授

小林

康

助手

演題：哺乳類上丘局所回路の構造と動的特性，眼球運動の学習

３. 第 37 回（2001.6.20）
演者：細胞器官研究系・機能協関部門

岡田

泰伸

教授

演題：細胞はなぜ，どのように容積を調節するのか？

４. 第 38 回（2001.7.18）
演者：生体調節研究系・脳形態解析部門

小松

秀彦

教授

重本

隆一

教授

演題：視覚情報処理のメカニズム

５. 第 39 回（2001.10.31）
演者：大脳皮質研究系・脳形態解析部門
演題：生理科学としての形態学

６. 第 40 回（2001.11.21）
演者：細胞器官研究系・生体膜部門

筒井

泉雄

先生

演題：E-C coupling 機構の進化（平滑筋から骨格筋へ）
７. 第 41 回（2001.12.12）
演者：統合生理研究施設・自律機能部門

柴崎

浩

先生

演題：ジストニーにおける感覚運動皮質の機能異常

８. 第 42 回（2002.1.16）
演者：生理学研究所

濱

清

名誉教授

演題：シナプスとグリアの形態学

９. 第 43 回（2002.2.12）
演者：分子生理研究系・細胞内代謝部門

宮崎

俊一

先生

定藤

規弘

教授

演題：卵（らん）細胞の生理学的研究

10. 第 44 回（2002.3.6）
演者：大脳皮質研究系・心理生理学部門

演題：局所脳血流測定による人間の高次脳機能の画像化

363

生理学研究所年報 第２３巻
発
編 集
発 行

行
者
者

2003 年３月１日
井 本 敬 二岡崎国立共同研究機構

生 理 学 研 究 所〒444-8585

印刷製本

株式会社

岡崎市明大寺町字西郷中 38
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