はじめに生理学研究所年報第 34 巻をここに刊行し、平成 24 年（2012）年度における共同利用研究機関としての生理学研究所の事業活動、研究成果の報告をさせていただきます。
生理学研究所は、1977 年 5 月に開設されて本年で 36 年目を迎えました。そして、2004 年 4 月より大学共同利用機関法人自然科学研究機構を構成する 5 研究機関の 1 つとし、法人化されて 9 年目（第 2 期の 3年度目）となりました。
「法人化」の後に、生理学研究所はいくつかの組織改編を行いながら、「人体基礎生理学の研究と研究者育成のための唯一の大学共同利用機関」としての役割を果してまいりました。2011年度から 5 年間、「ヒトとモデル動物の統合的研究による社会性の脳神経基盤の解明」プロジェクトが特別経費として予算措置されました。更には 2011 年度から 2 年間にわたって「生理学研究所実験研究棟改修」が認められ、耐震性や経年劣化の問題が一挙に解決する運びとなりました。2012 年度におきましても、
コミュニティ研究者の皆様のご協力と、所員一同の努力によって、多数（161 件；法人化以前の約２倍）の共同研究・共同利用実験を行いつつ大きな成果をあげることができたものと自負していますが、関係者の皆様のご評価・ご判定を仰ぐ次第であります。
生理学研究所の第 1 の使命は、人のからだと脳の働き、そしてそれらの仕組みについて、世界トップレ
ベルの研究を進めることにあります。幸い、生理学研究所は、生理科学・脳神経科学の分野で高い評価（例えば、2005-2009 年 ISI 論文引用度指数：神経科学分野第 1 位、総合分野第 4 位）を受ける研究を展開してまいることができました。第 2 の使命は、このような世界トップレベルの研究を基礎にして、全国の研究者コミュニティの方々との共同利用実験・共同研究を進めるということにあります。2012 年度は、「一般共同研究」44 件、「計画共同研究」44 件、超高圧電子顕微鏡、機能的磁気共鳴画像装置（fMRI）、脳磁計（MEG）を供しての「共同利用実験」51 件、「研究会」21 件、「国際シンポジウム」1 件、「国際研究集会」1 件の事業を進め、国内外から多数の研究者の方々にご参加いただくことができました。本研究所の第 3 の使命は、若手研究者を発掘・育成することにあります。総合研究大学院大学（総研大）の基盤機関として大学院生の指導にあたると共に、全国からの多数の大学院生を受託する形で指導もしています。因みに、先述の論文引用度指数：神経科学分野第 5 位は総研大であり、私達の教育レベルの高さを示しているものと思います。更には、生理科学実験技術トレーニングコースを開催し、全国から 100 名以上の若手
研究者・院生・学生を受け入れて教育すると共に、「多次元共同脳科学推進センター」を中心として、分野をまたぐ若手脳科学研究者の育成のための異分野連携的脳科学に関する多次元トレーニング＆レクチ
ャーを開催しました。加えて、「せいりけんニュース」隔月発刊や「せいりけん市民講座」4 回開催や出前授業やその他講演会 34 回の開催など、未来の研究者を発掘するための多種の情報発信活動も「広報展開推進室」が中心となって行ってまいりました。
所員一同「生体を対象に分子、細胞、器官、個体レベルの研究を推進し、究極において人体の機能を総合的に解明することを目標とする」という創設来の基本姿勢を堅持しながら、主として脳の働きと生体恒常性の仕組みについての世界トップレベルの研究を推進し続けることができるよう、引き続き努力を重ねてまいりたいと考えております。皆様方のご支援・ご鞭撻を心よりお願い申しあげます。
平成 25 年 9 月 4 日
生理学研究所所長

井本敬二

生理学研究所年報
〔

目

次

〕

職 員（2012 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 ......................................................................... 26
統合生理研究系 ......................................................................... 33
大脳皮質機能研究系 ...................................................................... 45
発達生理学研究系 ........................................................................ 58
個別研究・特別研究 ...................................................................... 70
行動・代謝分子解析センター ............................................................... 74
多次元共同脳科学推進センター ............................................................. 79
脳機能計測・支援センター ................................................................ 80
岡崎統合バイオサイエンスセンター ......................................................... 85
動物実験センター ........................................................................ 86
技術

課 ............................................................................. 89

研究発表
発

表

論

文 ........................................................................ 105

学

会

発

表 ........................................................................ 121

一般共同研究報告 .......................................................................... 153
計画共同研究報告 ......................................................................... 185
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ......................................................... 215
生体機能イメージング共同利用実験報告 ..................................................... 233
研究会報告 ............................................................................... 259
国際研究集会 ............................................................................. 505
各種シンポジウム
平成 24 年度生理研国際シンポジウム ......................................................... 523

トレーニングコース
第 23 回生理科学実験技術トレーニングコース .................................................. 535

セミナー報告 .............................................................................. 539
大学院特別講義 ............................................................................ 569

職員

職員（2012 年度）
所

長

分子生理研究系

岡

田

泰

伸

神経機能素子研究部門
教
准

教

助

授

久

保

義

弘

大 学 院 生

北

授

立

山

充

博

〃

粂

教

中

條

浩

一

技術支援員

浅

〃

内

大 学 院 生長

生理研研究員KECELI, Batu

NIPS リサーチフェロー

山

大 学 院 生藤本泉(2012.9.1～)

沢

和

寛

慎一郎
井 友理子
(～2013.1.31)
藤 知津江(2012.12.1～)

井 大 祐(～2012.9.30)

分子神経生理研究部門
教

授

池

助

教

清

特 任 助 教

中

一

裕

内 康 幸
(2012.4～)

水 健 史(2012.4～)〃

村 直 子(2012.8～)

技術支援員

伊

吾

〃

前

水 崇 弘
(～2012.6)

〃

田

事務支援員

川

〃

吉

大 学 院 生

村

技術支援員

鈴

木

由

美

〃

渡

邊

聖

愛

稲

NIPS リサーチフェロー

石

大 学 院 生

清

井

雄

〃

杉

尾

翔

太

〃

橋

本

弘

和

〃

Wilaiwan Wisessmith

〃

鳴

〃

江

海

麻

衣

菊地原 沙 織(2012.4～)
藤

磯

子

田 ちづ子
(～2012.9)
口

理

恵

上 綾 子
(2012.4.16～)
田 寛 子(2012.4.16～)

文

ナノ形態生理研究部門
准細胞器官研究系

教

授

村

田

和

義

生体膜研究部門
教

授

深

田

正

紀

授

深

田

優

子

日本学術振興会特別研究員

横

井

紀

彦

NIPS リサーチフェロー

奥大 学 院 生

大

〃

関

准

教

慎一郎
川

上 達 郎
(2012.4.1～)

都史香

谷 敦 志
(2012.4.1～)

i

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

機能協関研究部門／所長室所長岡所 長 秘 書

田

泰
友

伸

研

究

員

平

沢
統
(2012.10.16～)

周

技術支援員

重

本

久

実

井

尚

美

岡

安

准教授（併任） 小

泉

特任准教授

岡

田

昭

〃

安

特 任 助 教秋 田 天 平(～2012.11.15)〃

森

NIPS リサーチフェロー

佐

〃（併任）

林

藤

俊

美

かお理

藤
暁
(～2012.9.30)
めぐみ

神経細胞構築研究部門
客 員 教 授

瀬

藤

光

利

細胞生理研究部門
教

授

富

永

真

琴

大 学 院 生

田

淵

紗和子

助

教

鈴

木

喜

郎

〃

新

宅

健

司

特 任 助 教

齋

藤

茂

〃

橘

髙

裕

貴

助

内

田 邦 敏
(2012.11.1～)

〃

孫

武

平

〃

Gupta Rupali

教

特 任 助 教内田 邦 敏(～2012.10.31)〃

西NIPS リサーチフェロー

加

塩 麻紀子
(2012.4.1～)〃

Kurganov Erkin(2012.4.1～)

日本学術振興会特別研究員

常

松 友 美
(～2013.3.31)

特別共同利用研究員

渡

邊

成

樹

事務支援員

伊

藤

嘉

美

技術支援員

福

〃

齋

〃

西

研

究

員

周

大 学 院 生周〃

生体情報研究系

一 鳴(～2012.9.30)

高

田 阿由子
(～2013.3.31)

山 靖 規(～2013.3.31)

藤

くれあ

村 慶 子
(～2013.3.31)

感覚認知情報研究部門
教

授

小

松

英

彦

大 学 院 生

岡

澤

剛

起

助

教

郷

田

直

一

〃

波

間

智

行

助

教

横

技術支援員

太

田

知

宏

〃

庭

木

由

紀

〃

大久保 三 奈(～2013.3.31)

〃

小

井
功
(2012.7.1～)

特 任 助 教横特別訪問研究員

鯉

田

孝

和

NIP S リ サ ー チ フ ェ ロー

安

川

涼

子

研

橘

篤

導

西

尾 亜希子
(2012.4.1～)

究
〃

ii

一 鳴
(2012.10.1～)

本 れ い(2012.4.1～)

員井功(～2012.6.30)

林 久美子(2012.11.1～)

職員

神経シグナル研究部門
教

授

井

本

敬

二

授

古

江

秀

昌

教

佐

竹

伸一郎

〃

山

肩

葉

子

特 任 助 教歌

大NIPS リサーチフェロー

加

准

教

助

日本学術振興会特別研究員

共同研究員

川

〃

上

介

大学院生（総研大）箱

勢 大 輔(～2013.2.26)

技術支援員

田

〃

中

東島（宍戸）恵美子(～2013.3.31)

津 領 一(2012.10.1～)
田 勇 輝(2012.11.9～)

崎 敦 志(2012.10.1～)
中

美

穂

村 亜由美
(2012.4.1～)

神経分化研究部門

統合生理研究系

教

授

吉

村

助

教

森

琢

特 任 助 教宮

下 俊 雄
(2012.10.16～)

日本学術振興会特別研究員

石

川

由美子

研

究

員

西

技術支援員

安

磨

尾 奈 々
(2012.4.1～)
藤 恵 利(2012.12.1～)

理

子

事務支援員

比

賀

昌

子

隆

介

特 任 助 教

鶴

原

亜

紀

幸

二

研

大

感覚運動調節研究部門
教

授

柿

授

乾

特任准教授

岡

本

秀

彦

助

教

三

木

研

作

大 学 院 生Keceli Sumru

特 任 助 教

望

月

秀

紀

事務支援員

加

藤

三津子

〃

守

田

知

代

〃

廣

岡

裕

子

〃

和

坂

俊

昭

〃

中

村

和

子

篤

大 学 院 生

金

子

将

也

准

教

木

究

員

鶴 直 史
(～2012.4.30)

生体システム研究部門
教

授

南

部

助

教

畑

中

伸

彦

Dwi Wahyu Indriani

吉

寿

竹

内

佐

織

本

香

奈

〃

橘

〃

知

見

聡

美

技術支援員

宮

特 任 助 教

佐

野

裕

美

〃

磯

〃

纐

纈

大

輔

研

究

員

谷 ひとみ
(2013.3.16～)

高

良 沙 幸
(～2013.3.31)

計算神経科学研究部門
客 員 教 授

合

原

一

幸

iii

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

大脳皮質機能研究系

脳形態解析研究部門
教

准

教

助

Pradeep Bhandari(2012.4～2013.3)

授

重

本 隆 一
(～2013.2)

大 学 院 生

授

田

渕 克 彦
(～2012.8)

〃

別

教

松

井
広
(～2012.12)〃

Gopal Pramanik(2012.4～2013.3)

Alsayed Abdelhamid
Mohamed Alsayed(2012.7～2013.3)

技術支援員

澤

〃

山

〃

兵

〃

小

〃

池

〃

永

特別訪問研究員

大 学 院 生

Wajeeha Aziz(～2013.3)〃

Laxmi Kumar Parajuli(～2013.9)〃

Timotheus Budisantoso(～2013.9)〃

Dwi Wahyu Indriati(～2013.9)〃

Chang Wen Hisn(～2013.3)
Nur Farehan Mohamed
Asgar

〃
〃

Sebnem Kesaf(～2013.3)〃

Matthew Julian Case(～2013.3)

府
薫(～2013.7)

栄 恵(～2013.3)
田

幸

子

藤 智栄美
(～2013.3)
鹿

郁

子

田
充
(～2013.3)

吉 美代子(～2012.9)

日本学術振興会特別研究員

佐々木 拓 哉(～2013.1)

NI PS リサー チフェロー

原

技術支援員

赤

田 春 美
(～2013.3)

間 亜希子(～2013.3)

大脳神経回路論研究部門
授

川

口

泰

雄

技術支援員

犬

塚

小百合

授

窪

田

芳

之

〃

小

島

滋

教

大

塚

岳

〃

渡

森

島

美絵子

植

田

禎

史

〃

北

〃

牛

丸

弥

香

〃

塩

〃

畠

中

由美子

〃

教
准

教

助
〃
研

究

員

日本学術振興会外国人特別研究員

美

邊 美 香
(～2012.12.31)
啓

子

津

千

尋

服

部

宣

子

特 任 助 教

川

道

拓

東

〃

松

永

昌

宏

〃

原

Chao-Hua Huang(～2012.9.28)

心理生理学研究部門
教

授

定

助

教

田

〃

iv

藤

規

弘

邊 宏 樹
(～2012.6)

北

田

亮

田 宗 子
(2012.7～)

職員

研

発達生理学研究系

究

員

吉

原

一

〃

岡

崎

〃

小

池

〃

牧

文

大 学 院 生

島

田

浩

二

俊太郎

〃

高

橋

陽

香

耕

彦

〃

橋

口

真

帆

田
快
(2012.10～)〃

濱特別共同利用研究員

石

井

〃

中

川

〃

Rajaei, Nader

NIPS リ サ ー チ フ ェ ロー

佐々木

大 学 院 生

牧

章

宏

田
快
(～2012.9)

野 友 希(2012.10～)
徹
恵

理

〃

岡

本

悠

子

特定技術職員

木

村

玲

子

〃

吉

田

優美子

技術支援員

竹

中

邦

子

〃

菅

原

翔

〃

岩

瀬

恵

正

特 定 事務 職員高橋弘

認知行動発達機構研究部門
教

授

伊

佐

授

西

村

幸

男

技術支援員

高

橋

伸

教

吉

田

正

俊

〃

伊

佐

かおる

特 任 助 教

木

下

正

治

〃

加

〃

丸

山

めぐみ

〃

大

塩

り

つ

〃

柴

田

あゆみ

〃

小

川 正 晃
(2013.3.16～)

〃

山

西

ユ

ミ

〃

清

水

琴

未

田

和

子

准

教

助

研

藤 智 子
(～2012.8.31)

渡

辺

秀

典

〃

高

〃

加

藤

利佳子

〃

嶋

〃

梅

田

達

也

〃

笠

井

昌

俊

〃

嶋

〃

笹

田

周

作

〃

寺

〃

今

津 杉 子
(～2012.9.30)

〃

草

究

員

明

田 ゆ う
(2012.6.1～)
田

弘

子

嶋 恵 子
(2012.4.16～)
野浩(2013.2.1～)

〃

市

原

俊

大 学 院 生

加

藤

健

治

〃

高

柳

礼

香

〃

高

桑

徳

宏

〃

柴

田

真

希

特別 共 同利 用 研究 員

澤

田

真

寛

〃

平

〃

當

〃

加

岩 淳 子
(2012.11.5～)

山 峰 道(2012.5.1～)
納史

也(2012.6.1～2013.3.31)

生体恒常機能発達機構研究部門
教
准

教

授

鍋

授

石

倉

淳

一

助

橋
仁
(～2013.3.31)

研

究

教

加

藤
剛
(～2013.3.31)

員

稲

田 浩 之
(～2012.12.31)v

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

特 任 助 教稲田 浩 之(2013.1.1～)

大 学 院 生川

NIPS リサーチフェロー

江藤圭(～2012.7.31)

技術支援員

大

場

多津子

事務支援員

齋

藤

永

技術支援員

東海林 麻 美(～2012.8.31)

研

究

尾 顕 三
(～2012.8.31)

本 恭 兵(2012.10.1～)

員平

大 学 院 生

中

畑

義

久

〃

市

〃

宮

本

愛喜子

〃

川

〃

石

川

達

〃

中

〃

穐

結

貴

本 恭 兵
(2012.4.1～2012.9.30)

也

村 佳 代
(2012.4.1～)

橋

子

技術支援員

蜂須賀

由香里

吉 亮 平
(2012.10.1～)

生殖・内分泌系発達機構研究部門
教

授

箕

越

靖

彦

大 学 院 生

上

條

真

弘

助

教

岡

本

士

毅

〃

横

田

繁

史

特 任 助 教佐藤 寛 之(2012.4.1～)

〃

髙

木

一

代

〃

Eulalia Coutinho

NIPS リサーチフェロー

戸

田 知 得
(～2012.9.30)

〃

佐

技術支援員

永

特別訪問研究員

WEI, Muxin(2012.10.23～2012.11.19)

技術支援員

野

〃

唐

麗

藤

達

也

谷
恵
(～2013.3.31)

君

環境適応機能発達研究部門
客 員 教 授個別研究･ 特別研究

矢

田

俊

彦

個別研究（村上グループ）
准

教

授

村

上

政

隆

大 学 院 生

魏特別訪問研究員

FAN, Yao-fu(2012.10.23～2012.11.19)

飛個別研究（大橋グループ）
助

教

大

橋

正

人

個別研究（毛利グループ）
助

教

毛

利

達

磨

個別研究（樫原グループ）
助

vi

教

樫

原

康

博

村

智

美

職員

特別研究（永山グループ）

行動 ･ 代謝分子解析センター

特 任 教 授

永

山

國

昭

事務支援員

小 瀧 弘 子(～2012.9.30)

事務支援員

鈴

木 小百合
(2012.8.1～)

技術支援員

大

〃

糸

〃

山

内

恵

子

特別共同利用研究員

後

藤

哲

平

遺伝子改変動物作製室
准

教

授

平

林

特 任 助 教

冨

〃

足

真

澄

田 江 一
(～2013.3.31)
澤 悦 子(2012.4.1～)

西

皆

子

川 貴 世
(～2013.3.31)

代謝生理解析室
教授（併任） 箕越靖

彦

助教（併任） 鈴 木 喜 郎(2012.5.1～)

行動様式解析室
宮

川

剛

技術支援員

今

井

篤

子

准教授（併任） 木

村

透

〃

石

川

美

香

特任准教授

高

雄

三

〃

中木原

敦

子

特別訪問研究員

林

愛

特任専門員

木

瀬

環

技術支援員

岩

月 美 緒
(～2012.9.30)

事務支援員

高

松

香

センター長（併）池中 一 裕(～2013.3.31)

特 任 教 授

吉

田

明

事務支援員

土

井

優

特任助教（プロジェクト）

小

特任研究員

竹

〃

髙

〃

畑

月 秀 樹
(2012.8.1～)

技術支援員

渡

小早川 令 子(2012.8.1～)〃

岩

客 員 教 授多次元共同脳科学推進センター

啓脳科学新領域開拓研究室
教授（併任） 井本 敬 二(～2013.3.31)〃 （併任） 山森

哲雄

客 員 教 授

小

林

和

人

〃

佐

倉

〃

高

田

昌

彦

〃

西

田

眞

也

〃

宮

田

卓

樹

〃

望

客員准教授

統

松 勇 介
(2012.6.1～2013.3.31)
田 悠 太(2012.6.1～2013.3.31)
司 雅 史(2012.6.1～2013.3.31)
克 介(2012.6.1～2013.3.31)
辺 星 太(2013.1.16～2013.2.28)
瀬 悦 子(2013.1.16～2013.3.31)

vii

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

脳情報基盤研究開発室
教授（併任） 伊佐正〃 （併任） 鍋倉淳

一

客 員 教 授

川

人

光

男

〃

銅

谷

賢

治

〃

横

井

浩

史

客 員 教 授大木 研 一(2012.8.1～)〃

森

客 員 教 授尾〃友

客 員 助 教

小

技術支援員

永

〃

河

技術支援員

山

郁 恵
(2012.8.1～)

社会的脳表現解析開発室
教授（併任） 定

藤 規 弘(2012.4.1～)〃 （併任） 小

客 員 教 授

松 英 彦
(2012.4.1～)

酒

井

邦

崎 紀 夫
(2012.8.1～)
田 明 美(2012.8.1～)

嘉流動連携研究室
客 員 教 授脳機能計測・支援センター

鈴

木 正 隆
(2012.4.1～2012.9.15)

平農

形態情報解析室
准

教

授

村

田

和

義

教

古

家

園

子

員

宮

崎

直

幸

技術支援員

林

めぐみ

〃

伊

藤 直 子
(～2012.9.14)

助
研

究

吉 美代子
(2012.10.1～)
口好江

生体機能情報解析室
教授（併任） 定

藤

准

本

教

授

逵

規

弘
徹

本
忍
(2012.4.16～)

多光子顕微鏡室教授（併任） 鍋

倉

淳

一

准

教

授

村

教授（併任） 重本隆

一准教授(併任)窪准教授(併任)

田

和

義

越

秀

治

電子顕微鏡室村

田 芳 之(2012.5.1～)

ウィルスベクター開発室

viii

教授（併任） 伊

佐

正

准

教

授

小

林

憲

太

〃 （併任） 南

部

篤

技術支援員

影

山

梨

衣

職員

霊長類モデル動物室
教授（併任） 伊

佐

正

研

員

浜

井

美

弥

研

山

根

到

事務支援員

岡

本

友

紀

センター長（併任） 定

藤

規

弘

教授（併任） 定

藤

規

弘

事務支援員

大和田

みゆき

准

泉

周

内

山

千保美

佐

正

准教授(併任)

村

上

政

技術支援員

伊

木

志成子

究

員

究

情報処理・発信センター

広報展開推進室教

授

小点検連携資料室教授（併任） 伊隆

医学生理学教育開発室（客員研究部門）
客 員 教 授渋谷

まさと

教授（併任） 柿木隆

安全衛生管理室介

岡崎共通研究施設（生理学研究所関連）
岡崎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
准

教

授

東

島

眞

一

研

究

員

木

村

有希子

〃

伊

藤

浩

子

〃

佐

藤

千

恵

〃

寺

澤

洋

子

技術支援員

鈴

木

幸

子

戦略的方法論研究領域（ナノ形態生理研究部門

併任）

生命環境研究領域（細胞生理研究部門

併任）

動物実験センター
准

教

授

木

村

透

事務支援員

坂

本

〃

浦

川

裕

技術支援員

水

野

みどり

〃

井

技術支援員

愛
乃

上 久 子
(～2013.3.31)

〃

松

永

ゆう子

〃

古

山

真基子

〃

不

退

久

恵

〃

鈴

木

敏

文

塚 本 裕 子(～2012.11.30)

〃

原

佳 恵
(～2012.12.17)

〃

山

〃

柴

〃

都

中
緑
(2013.3.16～)
田 紀 子(2012.11.16～)
築 正 夫(2012.11.16～)ix

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

動物実験コーディネータ室
技術課

研究系技術班特 任 教 授

佐

藤

浩

課

長

大河原

浩

班

長

市

修

川

事務支援員

鈴

木

邦

子

分子生理研究系技術係
係

長

佐

治

俊

幸

係

員

山

本

友

美

係

員

小

池

崇

子

係

員

髙

橋

直

樹

係

員

石

原

博

美

細胞器官研究系技術係
係

長

山

口

係

員

福

田

登
直

美

将

浩

正

浩

康

行

係

員

佐

藤

茂

基

邦

係

員

神

谷

絵

美

雄

係

員

吉

友

美

樹

寛

係

員

山

田

治

係

員

村

田

安

係

員

窪

田

美津子

係

員

三

寳

誠

生体情報研究系技術係
係

員
〃

森
髙

木

統合生理研究系技術係
主

任

竹

島

大脳皮質機能研究系技術係
係

長

伊

藤

嘉

発達生理学研究系技術係

研究施設技術班

係

長

戸

川

森

主

任

齊

藤

久美子

小

原

正

課長補佐（班長）

裕

脳機能計測 ･ 支援技術係
係

長

前

橋

元

情報処理 ･ 発信技術係
係

長

永

田

主

任

吉

村

伸

明

昭

光

永

動物実験技術係
係

長

伊

藤

主

任

廣

江

猛

行動 ･ 代謝分子解析技術係
係

x

長

（未選考）

職員

多次元共同脳科学推進技術係
係長（併任） （未選考）
特任専門員

木

瀬

環

技術支援員

加

藤

勝

〃

犬

塚

小百合

〃

岩

瀬

恵

〃

水

野

みどり

〃

高

田

和

〃

澤

〃

大

〃

浅

〃

田

〃

福

技術支援員

山

〃

永

〃

小 林 久美子(2012.11.1～)

〃

柴

〃

都

穂

〃

比

田 阿由子
(～2013.3.31)

〃

磯

〃

山

事務支援員

向

〃

松

澤

敬

子

〃

浅

井

明

代

己

子

栄
西

恵
皆

美

吉 美代子
(2012.10.1～)

田 紀 子(2012.11.16～)

子

井 友理子
(～2013.1.31)
中本
忍(2012.4.16～)

〃

大

場

多津子

〃

宮

本

香

奈

〃

安

井

尚

美

〃

石

〃

永

神 久美子
(～2012.11.30)
谷
恵(～2013.3.31)

築 正 夫(2012.11.16～)
賀 昌 子(2012.12.1～)
谷 ひとみ(2013.3.16～)
中緑(2013.3.16～)
和 子(～2013.3.31)

〃

不

退

久

恵

〃

坂

本

〃

松

永

ゆう子

〃

柴

田

利

江

〃

三ツ井

康

雄

〃

小

澤

祐

子

〃

林

めぐみ

〃

芝

村

賞

子

〃

鈴

木

由

美

〃

長

尾

法

子

〃

大久保

三

奈

〃

大和田

みゆき

〃

内

藤 千津江
(2013.2.1～)

〃

浦

川

裕

〃

高

松

香

〃

内

山

千保美

〃

佐

藤

明

〃

宮

〃

原

佳 枝
(～2012.12.17)

愛

乃

子

〃

古

山

真基子

〃

井

上

久

子

〃

鈴

木

敏

文

〃

岩

〃

塚

本 裕 子
(～2012.11.30)

〃

安

〃

後 藤 美 穂(2013.3.16～)

〃

塩

〃

伊

〃

田

津

千

尋

藤 直 子
(～2012.9.14)
口

理

島 洋 美
(～2013.3.31)
瀬 佐 知(2012.12.16～2013.1.9)
井 亜 紀(2013.2.1～)

恵xi

研究活動報告

研究活動報告〔目

次〕分子生理研究系
神経機能素子研究部門 ············································································· 11
概 要オーファン代謝型受容体Prrt3の機能解明に向けた，遺伝子改変マウスの作成（山本友美，山本 泉，久保義弘，周 麗，夏目里恵，崎村建司，三宝 誠，平林真澄）
オーファン代謝型受容体Prrt3の機能解明に向けた，発現部位の同定と分子構造の解析（山本 泉，山本友美，久保義弘，中尾和貴，清成 寛，今野幸太郎，渡辺雅彦）
Gi/o蛋白質のアデノシン受容体活性化構造安定化作用の解析（立山充博，久保義弘）
ストイキオメトリーに依存したKCNQ1-KCNE1チャネルの活性化キネティクスの解析（中條浩一，久保義弘）
全反射赤外分光法によるカリウムチャネル機能の解析（中條浩一，久保義弘，塚本寿夫，古谷祐詞）
ATP受容体チャネルP2X2三量体の活性化時のシグナルフローとサブユニットの寄与の3タンデムリピートコンストラクトを用いた解析
（Batu Keceli，久保義弘）
Kv4.2の不活性化からの回復速度はKChIP4の結合数に依存して変化する（北沢和寛，中條浩一，久保義弘）
hERGチャネルの環状ヌクレオチド結合相同ドメインによる脱活性化過程の制御（粂慎一郎，中條浩一，久保義弘）

分子神経生理研究部門 ············································································· 15
概 要
オリゴデンドロサイトの機能と病態（清水健史，長内康幸，國澤和生，清水崇弘，Wilaiwan Wisessmith，池中一裕）
アストロサイトの機能と病態（稲村直子，杉尾翔太，菊地原沙織，池中一裕）
神経幹細胞の生成と維持（等 誠司，石野雄吾，池中一裕）
脊髄神経発生におけるプロテオグリカンの役割（石野雄吾，橋本弘和，江 文，池中一裕）
Ｎ結合型糖鎖の構造決定と機能解析（吉村 武，鳴海麻衣，小池崇子，伊藤磯子，池中一裕）

ナノ形態生理研究部門 ············································································· 17
概要細胞器官研究系
生体膜研究部門 ··················································································· 18
概 要
PSD-95パルミトイル化酵素によるシナプス機能制御（深田優子，深田正紀）
新規パルミトイル化基質Neurochondrinの同定と性状解析（奧慎一郎，深田優子，深田正紀）
脱パルミトイル化酵素の同定と性状解析（関谷敦志，村上達郎，深田優子，深田正紀）
てんかん関連リガンドLGI1の作用機構の解析（横井紀彦，大川都史香，深田正紀，深田優子）
自己免疫性辺縁系脳炎における抗LGI1抗体の作用機構の解明（大川都史香，深田優子，横井紀彦，渡邊 修，深田正紀）

機能協関研究部門 ················································································· 20
概 要
細胞容積調節におけるABCF2と-アクチニン-4の分子間相互作用の役割（岡田泰伸，赤塚結子，清水貴浩，沼田朋大）

3

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

高浸透圧活性化陽イオンチャネルHICCの分子実体同定（佐藤かお理，岡田泰伸，沼田朋大，森 泰生，Frank Wehner）
心筋梗塞の進行を抑えるCFTRイオンチャネルの働き解明（岡田俊昭，岡田泰伸，浦本裕美）
パネキシンヘミチャネルとは独立した細胞外ATP放出通路としてのマキシアニオンチャネル（Md. Rafiqul Islam，岡田俊昭，岡田泰伸，浦本裕美，Ravshan Z. Sabirov）
新世界ザルの目の中にモーション・ディテクターと考えられる視神経細胞を発見―霊長類網膜短期培養保存法の確立および遺伝子導入で－（小泉 周，森藤 暁，小松勇介）

神経細胞構築研究部門 ············································································· 22
概 要
脊髄損傷病変部におけるリン脂質および脂質代謝物の時空間動態（花田 充，瀬藤光利）

細胞生理研究部門 ················································································· 23
概 要
ヒトTRPA1の第一級アルコールによる炭素鎖長依存的な活性化（小松朋子，内田邦敏，藤田郁尚，周 一鳴，富永真琴）
日本ワサビのisothiocyanatesによるTRPA1活性化（内田邦敏，三浦陽介，富永真琴）
自然に存在する鎮痛薬の探索（高石雅之，藤田郁尚，内田邦敏，富永真琴）
TRPV4による表皮ケラチノサイトのバリア機能制御機構の解析（木田尚子，曽我部隆彰，加塩麻紀子，富永真琴）
TRPM2の過酸化水素による感作機構の解析（加塩麻紀子，曽我部隆彰，富永真琴）
カエルおよびトカゲTRPA1チャネルの遺伝子クローニングと機能解析（齋藤 茂，福田直美，太田利男，富永真琴）

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門 ············································································· 26
概 要
下側頭皮質における光沢選択性ニューロンの性質（西尾亜希子，郷田直一，小松英彦）
素材識別に関わるサル視覚領野：fMRI研究（郷田直一，橘 篤導，岡澤剛起，小松英彦）
触覚経験が視覚的素材弁別に与える影響（横井 功，橘 篤導，南本敬史，小松英彦）
織物の心理的距離の触覚経験による変化（安川涼子，郷田直一，小松英彦）
マカクサルＶ４ニューロンの自然テクスチャ選択性を同定するための適応的サンプリング法の利用（岡澤剛起，田嶋達裕，小松英彦）
2色型色盲ザルの色覚特性の行動的研究（横井 功，鯉田孝和，岡澤剛起，宮地重弘，小松英彦）

神経シグナル研究部門 ············································································· 28
概 要
青斑核を介した痛みの中枢性制御機構の解明（古江秀昌，井本敬二，Pickering Anthony Edward）
脊髄における痒み情報の伝達と調節機構の解明（歌 大介，井本敬二，古江秀昌）
エタノールの小脳異種シナプス間拡散性クロストーク阻害作用：メカニズムの検討（佐竹伸一郎，井本敬二）
NMDA受容体によって誘発される大脳皮質スライスてんかん発射活動とERK1/2-MAPキナーゼの活性制御（山肩葉子，兼子幸一，加勢大輔，石原博美，Angus C. Nairn ，小幡邦彦，井本敬二）
大脳基底核からの抑制性出力による情報伝達機構の解明（加勢 大輔，井本 敬二）
発達障害における行動介入の神経科学的分析と応用（宍戸恵美子，井本敬二）

神経分化研究部門 ················································································· 30
概 要
大脳皮質視覚野微小神経回路網の機能的役割（石川理子，吉村由美子）

4

研究活動報告クラスター型プロトカドヘリンによる大脳皮質神経結合特異性の制御（足澤悦子，吉村由美子，平林真澄，三宝 誠，八木大脳皮質2/3層錐体細胞に入力する神経細胞分布の網羅的解析（森 琢磨，吉村由美子）

健）

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門 ············································································· 33
概 要
二次体性感覚野における感覚情報と運動情報の統合（和坂俊昭，柿木隆介）
聴覚変化関連脳活動のprepulse 抑制（乾 幸二，鶴原亜紀，小平 農，元村英史，谷井久志，西原真理，Kceli Sumru，柿木隆介）
乳児の脳における顔の大きさ不変の表象－NIRS順応パラダイムによる検討（小林 恵，大塚由美子，金沢 創，山口真美，柿木隆介）
乳児期における身体運動認知の発達（守田知代，Virginia Slaughter，片山伸子，北崎充晃，柿木隆介，板倉昭二）
視覚的ワーキングメモリにおける後部頭頂葉と後頭葉の異なった役割（松吉大輔，池田尊司，澤本伸克，柿木隆介，福山秀直，苧阪直行）
意識的視覚表象が発生する瞬間の脳磁場反応計測（野口泰基，横山武昌，鈴木恵美，喜多伸一，柿木隆介）
ニコチンが聴覚変化関連応答に及ぼす影響（大鶴直史，鶴原亜紀，元村英史，谷井久志，西原真理，乾 幸二，柿木隆介）
音の周波数変化と経時変化により惹起された聴覚誘発脳磁場反応（岡本秀彦，Teismann Henning，柿木隆介，Pantev Christo）
音源変化に基づく聴覚性N1には感覚記憶が関与する（大山慶子，元村英史，乾 幸二，西原真理，大鶴直史，大井元泰，柿木隆介，岡田元宏）
筋張力発揮と弛緩時における感覚運動統合（和坂俊昭，木田哲夫，柿木隆介）
双極子追跡法を用いた若年性後頭部徐波の信号源推定（大山慶子，元村英史，乾 幸二，西村幸香，宇城研悟，松島信佳，前田正幸，谷井久志，鈴木 大，浜中健二，柿木隆介，岡田元宏）
周期的な音により惹起させる聴覚誘発Sustained反応（Keceli Sumru，乾 幸二，岡本秀彦，大鶴直史，柿木隆介）
自閉症スペクトラム障害における自己顔プロセスに伴う情動反応（守田知代，小坂浩隆，齋藤大輔，石飛 信，棟居俊夫，板倉昭二，大森昌夫， 岡沢秀彦，和田有司，
定藤規弘）
双極子追跡法を用いたfrontal intermittent rhythmic delta activity (FIRDA)の信号源推定（元村英史，乾 幸二，大山慶子，西村幸香，中川雅紀，前田正幸，松島信佳，宇城研悟，鈴木 大，柿木隆介，岡田元宏）
体性感覚刺激No-go電位と反応時間・反応のばらつきとの関係性（中田大貴，坂本貴和子，柿木隆介）
乳児はアルチンボルドのだまし絵を顔として認識しているのか－行動実験および近赤外分光法（NIRS）による検討（小林 恵，大塚由美子，仲渡江美，金沢 創，山口真美，柿木隆介）
運動に関する予期しない視覚フィードバックが体性感覚領域の活動を変化させる（和坂俊昭，柿木隆介）
痛覚受容研究：表皮内電気刺激法の活用（乾 幸二，柿木隆介）

生体システム研究部門 ············································································· 40
概 要
運動課題遂行中のマカクサル赤核小細胞部ニューロンの活動様式（畑中伸彦，金子将也，南部 篤）
大脳基底核出力核における興奮性・抑制性の活動調節（金子将也，高良沙幸，畑中伸彦，南部 篤）
ハイリスク・ハイリターン，ローリスク・ローリターンを選択する神経基盤と調節因子（橘 吉寿，南部 篤）
淡蒼球内節－脳深部刺激療法のメカニズムの解析（知見聡美，南部 篤）
大脳皮質−線条体経路の神経生理機能の解明（佐野裕美，加藤成樹，知見聡美，小林憲太，小林和人，南部 篤）
線条体投射ニューロンの神経生理機能の解明（佐野裕美，田中謙二，竹林浩秀，Dwi Wahyu Indriani，南部 篤）

5生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

大脳基底核のハイパー直接路が運動情報処理に果たす機能の解明（纐纈大輔，井上謙一，加藤茂樹，小林和人，高田昌彦，南部篤）

計算神経科学研究部門 ············································································· 43
概 要
シナプス統合におけるDale則の破れと前シナプス制御の影響に関する研究（渡辺啓生，合原一幸）
神経細胞の異常な同期状態の緩和について（西川 功，合原一幸）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門 ··············································································· 45
概 要
シナプスを取り巻く細胞外空間におけるグルタミン酸濃度動態（松井 広，Timotheus Budisantoso，深澤有吾，重本隆一）
Calyx of Held シナプス成熟過程における受容体配置の変化と機能（原田春美，釜澤尚美，松井 広，重本隆一）
シナプス接着因子Neuroligin/Neurexin を標的とした自閉症モデル動物の評価・確立（Wen-Hsin Chang，Nur Farehan Mohamed Asgar，田渕克彦）
細胞種選択的光遺伝学タンパク質を発現した遺伝子改変マウスの開発（松井 広，佐々木拓哉）
グリア細胞刺激による神経活動および個体行動の制御（佐々木拓哉，別府 薫，深澤有吾，重本隆一，松井 広）
電位依存性カルシウムチャンネルの神経細胞膜上分布（Laxmi Kumar Parajuli，深澤有吾，重本隆一）
海馬における長期増強現象とグルタミン酸受容体の密度変化（深澤有吾，重本隆一）
小脳平行線維‐プルキンエ細胞間シナプス前神経終末における細胞膜上分子の局在（原田春美，別府 薫，重本隆一，松井 広）

大脳神経回路論研究部門 ··········································································· 50
概 要
大脳皮質の非錐体細胞樹状突起分岐部でのRallの3/2乗則の検証（窪田芳之，北 啓子，塩津千尋，川口泰雄，野村真樹）
大脳皮質の錐体細胞の抑制性シナプスと近傍の棘突起の動態解析（窪田芳之，塩津千尋，川口泰雄，Jerry L. Chen，Katie L. Villa，Elly Nedivi）
皮質抑制性介在細胞ネットワークへの興奮性シナプス入力様式（大塚 岳，川口泰雄）
初期軸索形成による大脳皮質興奮性細胞の分類（畠中由美子，服部宣子，川口泰雄）
ラット運動関連皮質の同定と脊髄投射多様性（植田禎史，川口泰雄）
脳波リズムと視床-皮質サブネットワークの活動解析（牛丸弥香，川口泰雄）
錐体細胞結合特異性を導入した前頭皮質・基底核の行動価値計算回路モデル（森田賢治，森島美絵子，川口泰雄）

心理生理学研究部門 ··············································································· 52
概 要
二台のMRI同時計測による共同注意の神経基盤の解明（田邊宏樹，小池耕彦，岡崎俊太朗，定藤規弘）
視覚脱失が線条体外身体領域の形成に与える影響（北田 亮，吉原一文，佐々木章宏，橋口真帆，河内山隆紀，定藤規弘）
共感的喜びに伴う援助行動の神経基盤（川道拓東，田邊宏樹，高橋陽香，吉原一文，松永昌広，定藤規弘）
幸福感の神経基盤（松永昌宏，川道拓東，小池耕彦，吉原一文，吉田優美子，高橋陽香，中川恵理，定藤規弘）
恐怖刺激による交感神経活動の変化に関連する脳内機序（第2報）（吉原一文，田邊宏樹，川道拓東，小池耕彦，山﨑未花，定藤規弘）
コミュニケーションの記憶：二者間の同期的脳活動からの研究（小池耕彦，田邊宏樹，岡崎俊太郎，中川恵理，島田浩二，佐々木章宏，高橋陽香，吉原一文，Jorge Bosch
Bayard，定藤規弘）
他第二言語の単語意味処理に及ぼす第二言語習熟度の影響：機能的MRI研究（牧田 快，大石晴美，木下 徹，島田浩二，中川恵理，定藤規弘）

6

研究活動報告

自他認識に関わる随伴性認知の神経基盤（佐々木章宏，北田 亮，岡本悠子，定藤規弘）
予告効果の神経基盤：機能的MRI研究（吉田優美子，田邊宏樹，林 正道，川道拓東，河内山隆紀，定藤規弘）
小学生の技能学習後の睡眠時間と技能定着との関連性（菅原 翔，田中悟志，田中大介，関あゆみ，内山仁志，岡崎俊太郎，小枝達也，定藤規弘）
外国語運用能力の熟達に伴う音韻処理の効率化に関与する神経基盤（島田浩二，横川博一，吉田晴世，牧田 快，山﨑未花，田邊宏樹，定藤規弘）
涙が悲しみ理解に及ぼす影響とその神経基盤（高橋陽香，北田 亮，佐々木章宏，川道拓東，定藤規弘）
心理的な時間感覚伸縮の神経メカニズム（橋口真帆，原田宗子，小池耕彦，岡崎俊太郎，守田知代，定藤規弘）
日本人英語学習者のL2文産出時における統語的プライミング効果（中川恵理，横川博一，小池耕彦，牧田 快，島田浩二，定藤規弘）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門 ········································································· 58
概 要
第一次視覚野損傷ザルにおけるサリエンシーに基づいた視覚探索（吉田正俊，高浦加奈，加藤利佳子，池田琢朗，伊佐 正）
光遺伝学的手法を用いたサルの精密把持運動の制御（木下正治，伊佐 正）
皮質表面電位(ECoG)と皮質内局所電位(LFP)によるサル上腕運動の推定精度の比較（渡辺秀典，佐藤雅昭，南部 篤，西村幸男，川人光男，伊佐 正）
意識に上らない視覚刺激による新しい行動の獲得過程：「盲視」モデルサルにおける強化学習（加藤利佳子，高桑徳宏， 伊佐 正，Abdelhafid Zeghbib，Peter Redgrave）
感覚フィードバック型BMIの実現（梅田達也，伊佐 正，西村幸男）
In vivo 2光子イメージングによる上丘視覚情報処理機構の解明（笠井昌俊，伊佐 正）
神経活動に依存した刺激による四肢の随意運動制御（笹田周作，加藤健治，西村幸男，ステファンJグロイス，門脇 傑，宇川義一，小宮山伴与志）
脳梗塞モデルサルにおける大脳皮質-筋間の人工神経接続による運動機能の再建（加藤健治，澤田真寛，西村幸男）
意識に昇らない視覚刺激による連合学習（高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave，伊佐 正）
運動機能回復を支えるモチベーションの神経基盤（澤田真寛，加藤健治，尾上浩隆，伊佐 正，西村幸男）
サル皮質脊髄路損傷後の手指巧緻性回復における脊髄固有ニューロンの寄与の検証（當山峰道，伊佐 正，木下正治，松井亮介，渡邉 大，加藤茂樹，小林和人）
歯髄幹細胞を用いた脊髄損傷に対する再生治療研究（加納史也，山本朗仁，伊佐 正，西村幸男）
マウス上丘－脳幹網様体経路におけるウィルス2重感染法を用いた選択的可逆的遮断法の解析（Thongchai Sooksawate，松井亮介，渡邊 大，加藤成樹，小林和人，木下正治，小林憲太，伊佐かおる，
伊佐 正）

生体恒常機能発達機構研究部門 ····································································· 64
概 要
虚血脳障害後回復期における神経回路再編と制御機構の解明（高鶴裕介，中村佳代，鍋倉淳一）
In Vivo多光子顕微鏡を用いたミクログリア・アストロサイトによる大脳皮質神経回路再編機構の解析（和気弘明，宮本愛喜子，加藤 剛，穐吉亮平，鍋倉淳一）
In Vivo多光子顕微鏡を用いた慢性疼痛形成期における大脳皮質体性感覚野神経回路再編（金 善光，江藤 圭，稲田浩之，石川達也，鍋倉淳一）
細胞内Cl- 制御分子KCC2の発現制御と生体機能（Andrew Moorhouse，鍋倉淳一）
伝達物質のスイッチングのメカニズムと細胞応答（中畑義久，石橋 仁，鍋倉淳一）
発達期の聴覚中継路におけるモノアミンの神経回路機能に対する役割の解明（平尾顕三，石橋 仁，鍋倉淳一）

生殖・内分泌系発達機構研究部門 ··································································· 67
概要7生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

消化管での脂肪酸感知による摂食・食物嗜好性の調節機構（岡本士毅，箕越靖彦，小川暢也，中里雅光）
消化管粘膜におけるレプチンシグナルのSOCS3による制御と胃癌発症（岡本士毅，箕越靖彦，稲垣匡子，吉村昭彦）
α-synucleinによる脂肪細胞での糖取り込み促進作用（箕越靖彦，Gerardo Rodriguez-Araujo，中神啓徳）

環境適応機能発達研究部門 ········································································· 68
概 要
グレリンとGLP-1の相互作用によるインスリン分泌調節（出崎克也，Boldbaatar Damdindorj，矢田俊彦）
Nesfatin-1ニューロンの食事因子による活性化（前島裕子，Gantulga Darambazar，中田正範，矢田俊彦）

個別研究・特別研究
個別研究（村上グループ） ········································································· 70
概 要
唾液分泌における傍細胞輸送と細胞内信号による調節（村上政隆，魏 飛，成田貴則，福島美和子，橋本貞充，渋川義幸，佐藤正樹）
種々の漢方薬の灌流ラット顎下腺に対する水分泌促進機構（村上政隆，魏 飛，範 養夫，魏 睦新）

個別研究（大橋グループ） ········································································· 71
概 要
エンドソーム－ゴルジ細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御（大橋正人，木下典行）

個別研究（毛利グループ） ········································································· 72
概 要
ウニ卵受精時のミトコンドリア活性化と一酸化窒素遊離との関連（毛利達磨，経塚啓一郎）

個別研究（樫原グループ） ········································································· 72
概 要
生後ラット運動神経細胞のチャネル発現の標的筋依存性（樫原康博，野村智美）

特別研究（永山グループ） ········································································· 73
概 要
電子顕微鏡用位相板の開発と応用（永山國昭）

行動・代謝分子解析センター
遺伝子改変動物作製室 ············································································· 74
概 要
4倍体胚補完によるES細胞のみに由来するラット産仔作製の試み（平林真澄）
ラットRosa26遺伝子座にtdTomato遺伝子を導入したノックイン（KI）ラットの作製（平林真澄）

代謝生理解析室 ··················································································· 75
概 要
TRPチャネルが担う中枢性呼吸調節機構の解明（平田 豊，鈴木喜郎，富永真琴）
興奮性神経伝達による基底核神経回路の機能制御の解明（渡邉 大，長谷川拓，西岡忠昭，南部 篤，知見聡美）
先天的な恐怖反応を制御する線条体神経回路の解明（小早川令子，小早川高，佐野裕美，南部 篤）
エネルギー消費機構における褐色脂肪組織，骨格筋，交感神経の生理学的意義（高木一代，箕越靖彦）

行動様式解析室 ··················································································· 77
概 要
マウスを用いた脳表現型データベースの開発と応用

8

研究活動報告（高雄啓三，宮川 剛）
Schnrri-2欠損マウスの脳表現型解析（高雄啓三，宮川 剛）

多次元共同脳科学推進センター ·································································· 79
概要

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室 ··················································································· 80
概 要
クライオ電子顕微鏡単粒子解析によるサポウイルスの単粒子構造解析（宮崎直幸，David Taylor，村田和義，村上耕介，片山和彦）
クライオ位相差電顕トモグラフィーによる興奮収縮連関の構造的基盤の解明（村田和義，國安明彦）
絨毛上皮下線維芽細胞を介した小腸絨毛におけるサブスタンスPとATPの相互作用（古家園子）

生体機能情報解析室 ··············································································· 81
概 要
大脳皮質フィールド電位における律動波の研究（逵本 徹）

多光子顕微鏡室 ··················································································· 82
概 要
シナプス内アクチン制御シグナル分子の活性化イメージング（村越秀治）
光制御可能なCaMKII阻害分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（村越秀治）
光応答性CaMKII分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（村越秀治）
蛍光寿命イメージングのための新規蛍光タンパク質の開発（村越秀治）

ウイルスベクター開発室 ··········································································· 83
概 要
脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発と提供（小林憲太）
特定神経路の機能解析（小林憲太）

霊長類モデル動物室 ··············································································· 84
概要

岡崎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 ··········································································· 85
概 要
ゼブラフィッシュ脊髄・脳幹運動系神経回路の機能解析（木村有希子，佐藤千恵，東島眞一）

動物実験センター ················································································· 86
概要9生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

技術課 ····························································································· 89
概要（大河原浩）
施設の運営状況①統合生理研究系(1) 生体磁気計測装置（竹島康行）②大脳皮質機能研究系(1) 磁気共鳴装置（伊藤嘉邦）③脳機能計測・支援センター(1) 形態情報解析室（小原正裕，山田 元，加藤勝己）(2) 生体機能情報解析室（佐治俊幸，山本 忍）(3) 多光子顕微鏡室（前橋 寛）(4) 電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）（小原正裕，山田 元）(5) 機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）（佐治俊幸）④情報処理・発信センター(1) ネットワーク管理室（吉村伸明，村田安永）⑤岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター（伊藤昭光，廣江 猛，窪田美津子）

10

研究活動報告／分子生理研究系

分子生理研究系
神経機能素子研究部門【概要】
イオンチャネル，受容体，G 蛋白質等の膜関連蛋白は，

HEK293 細胞等の遺伝子発現系における機能発現の再構

神経細胞の興奮性とその調節に重要な役割を果たし，脳成を行った。また，2 本刺し膜電位固定法，パッチクラ機能を支えている。本研究部門では，これらの神経機能

ンプ等の電気生理学的手法，細胞内 Ca2+イメージング・素子を対象として，生物物理学的興味から「その精妙な

全反射照明下での FRET 計測・一分子イメージング等の分子機能のメカニズムと動的構造機能連関についての研

光生理学的手法，細胞生物学的研究手法により，その分究」に取り組み，また，神経科学的興味から「各素子の子機能調節と構造機能連関の解析を行った。また，外部持つ特性の脳神経系における機能的意義を知るための個研究室との連携により，遺伝子改変マウスの作成と行動

体・スライスレベルでの研究」を進めている。

解析，免疫組織化学的解析も継続して進めている。以下

今年度，これまでに引き続き，神経機能素子の遺伝子に，今年度行った研究課題とその内容の要約を記す。

の単離，変異体の作成，tag の付加等を進め，卵母細胞，

オーファン代謝型受容体 Prrt3 の機能解明に向けた，遺伝子改変マウスの作成
山本友美，山本周

泉，久保義弘麗，夏目里恵，崎村建司（新潟大学脳研究所細胞神経生物学分野）
三宝

誠，平林真澄（生理学研究所，遺伝子改変動物作成室）

我々は，代謝型グルタミン酸受容体や GABAB 受容体解析を行うことを目的として，条件的 KO マウスの作成と同じく，大きな N 末細胞外領域と 7 回膜貫通部位を持を開始した。Flox マウスが得られたため，今後，Emx1-Cre

つ，Family C に属するオーファン代謝型受容体（Prrt3）

マウスや delta2-Cre マウスとの交配により，部位特異的の機能の解析に取り組んでいる。機能に関する手がかり

KO マウスを作成して，行動解析等を行う計画である。

を得るために，これまでに，Prrt3 遺伝子破壊 (KO)マウ

また，Prrt3 を含む分子複合体の精製と分子同定を目的とスを作成した。KO ホモマウスは，1 週間以内にほとんどして，FLAG と 6x His の dual tag を付加した Prrt3 を

すべてが死亡したが，まれに成体まで生育するものが得

Thy1 プロモーターにより神経細胞に発現するトランスられたため，次項目の諸解析に用いた。昨年度，KO ヘ

ジェニックマウスの作成を開始した。今後，発現部位やテロマウスを用いて網羅的行動解析を行い，空間記憶，発現レベルを確認した後，種々の解析に供する計画であ

恐怖条件付け記憶の長期保持が低下していることを明らる。

かにした。今年度，KO ホモマウスを用いた網羅的行動11生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

オーファン代謝型受容体 Prrt3 の機能解明に向けた，発現部位の同定と分子構造の解析
山本泉，山本友美，久保義弘

中尾和貴（理化学研究所発生・再科学総合研究センター，東京大学大学院医学系研究科疾患生命工学センター）
清成

寛（理化学研究所発生・再科学総合研究センター）

今野幸太郎，渡辺雅彦（北海道大学大学院医学研究科解剖学講座解剖発生分野）

これまで，Prrt3 に対する特異抗体の作成を行ってきたウエスタンブロット解析で検出された，脳の Prrt3 は，が，今年度，より特異性の高い抗体を得ることを目指し，

HEK293 細胞に発現させた Prrt3 と比較して，約 20kDa

抗原部位を変えて新たな抗体の作成を試みた。前項目で大きかった。その差異の基盤は，糖鎖修飾，リン酸化修

記した KO ホモマウスを用いて抗体の特異性を検証し，飾ではないことは確定したが，未だ不明であるため，今Western blot および免疫組織化学的解析で特異性が確定

後，解析を継続する。さらに，C 末端細胞内領域を抗原した抗体を得た。これらの抗体を用い，マウスでの Prrt3とする抗体を用いたウエスタンブロット解析により，特発現部位の同定を行った。まず，各臓器から膜画分を抽に視床において，大きな N 末端細胞外領域が切断された出し，ウエスタンブロット解析を行い，主に脳に発現しPrrt3 タンパク質が発現していることを見いだした。このていることを，明らかにした。次に，マウス脳新鮮凍結

知見は，Prrt3 が，細胞外プロテアーゼによって機能修飾

標本を用いて脳内発現部位を解析したところ，視床，黒を受ける受容体である可能性を示唆するため，切断プロ質，橋核，海馬等で，KO マウスで消失する特異的染色

テアーゼの同定等，解析を継続する計画である。

が観察された。

Gi/o 蛋白質のアデノシン受容体活性化構造安定化作用の解析
立山充博，久保義弘

7 回膜貫通型受容体は，リガンド結合により活性化さ(A1aR)とドパミン受容体 2 型を試した。受容体の細胞内れ G タンパク質を介して細胞内へシグナルを伝達する。

第 3 ループ（i3）に蛍光タンパク質 YFP を挿入し，C 末

我々は，リガンド結合による受容体の活性化を，受容体端に CFP を付加しても Gi/o タンパク質との結合を機能の異なる細胞内領域に付加した蛍光蛋白質の間で起こる的に保持したことから，A1aR を用いた。このコンスト

蛍光共鳴エネルギー遷移 (FRET) 効率の変化として捉

ラクトは，リガンド投与により有意な FRET 変化を示さえることに成功している。この手法を用いて，これまで，なかったが，Gi1 タンパク質の共発現時には，リガンド

Gq 共役型受容体であるムスカリン受容体 1 型や 3 型の活投与により有意な FRET 減少を示した。この結果は，Gi1性化構造が Gq タンパク質との結合により安定化するこタンパク質との結合により A1aR の活性型構造が安定化とを明らかにした。今回，Gi/o タンパク質による Gi/o 共することを示唆する。今後，他の Gi/Go タンパク質サブ役型受容体活性化構造の安定化作用について検討した。

タイプについても検討する。

Gi/o 共役型受容体として，アデノシン受容体 1a 型

12

研究活動報告／分子生理研究系

ストイキオメトリーに依存した KCNQ1-KCNE1 チャネルの活性化キネティクスの解析
中條浩一，久保義弘

電位依存性カリウムチャネル KCNQ1 は，心臓におい18 アミノ酸から 268 アミノ酸の範囲で変化させたところ，て 1 回膜貫通型のタンパク質 KCNE1 とイオンチャネル

KCNE1-KCNQ1 タンデムコンストラクト（4:4 チャネル）

複合体を構成し，心筋の興奮性制御に寄与している。こにおいては，リンカーが長くなるほどチャネルの活性化

れまでに我々は，KCNE1 の結合数が KCNQ1 と KCNE1曲線（G-V カーブ）は脱分極側にシフトし，開きやすいの相対発現密度に依存することを示した。また KCNE1

チャネルになることがわかったが，KCNE1- KCNQ1-の発現密度が高くなるほど，KCNQ1-KCNE1 チャネルのKCNQ1 タンデムコンストラクト（4:2 チャネル）におい

活性化キネティクスは遅くなることもわかった。この発ては，そのようなリンカーの長さに依存した変化は見ら

現密度依存的なストイキオメトリーの変化と活性化キネ

れなかった。4:2 チャネルでは KCNE1 がスタティックにティクスの変化の関係を明らかにする目的で，KCNE1

結合しているのに対し，4:4 のチャネルでは KCNE1 の結と KCNQ1 を直鎖上につないだタンデムコンストラクト合がある程度ダイナミックであることが示唆された。

を作成した。KCNE1 と KCNQ1 の間をつなぐリンカーを

全反射赤外分光法によるカリウムチャネル機能の解析
中條浩一，久保義弘
塚本寿夫，古谷祐詞（分子科学研究所）

赤外分光法はタンパク質のイオン結合状態を赤外差ス

Chromatography (GFP-FSEC) を用い，約 20 種類のカリウ

ペクトルの取得により解析する非常に鋭敏な方法で，ロムチャネル遺伝子について，細胞膜におけるタンパク質

ドプシンを中心とした構造機能連関研究に大きな成果を発現を検討した。その中で，KCNK1 とよばれる two-pore

上げてきている。この方法をイオンチャネル，特に哺乳タイプのカリウムチャネルについて，多量体構造を保持類のイオンチャネルに適用し，イオンの透過機構や分子しながらの精製が可能であることが判明した。現在，全間相互作用などを明らかにすることを目指している。赤

反射赤外分光法による解析を行っており，すでに明らか

外分光法はＸ線結晶構造解析ほどのタンパク質量は必要となっている KcsA チャネルの赤外分光スペクトルとのとしないが，それでも哺乳類培養細胞等である程度効率

比較により，カリウムチャネルに共通のシグナルが存在

良く細胞膜上に発現することを確認する必要がある。本することが明らかになりつつある。

年 度 はFluorescence

Detection

Size

Exclusion

ATP 受容体チャネル P2X2 三量体の活性化時のシグナルフローとサブユニットの寄与の3 タンデムリピートコンストラクトを用いた解析
Batu Keceli，久保義弘
3 個の 2 回膜貫通型サブユニットで構成される ATP 受

る活性化シグナルが，3 量体中をどのように流れるかは

容体チャネル P2X2 は，2 個の ATP の結合によって活性未解決である。この点にアプローチするためには，3 量化されることが知られている。2 分子の ATP の結合によ

体中に，数と位置を規定して種々の変異を導入すること13

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

が必要であるため，我々は，ATP 結合部位の K308A 変つ導入して性質を比較する実験を行った。その結果，(1)異，リンカー領域の D315A 変異，膜貫通部位ポア領域のK308A と D315A の場合は，cis 導入したものは野生型にT339S 変異を，数をコントロールして導入した tandem

近く，cis 導入と tran 導入で機能が異なること，(2)trimeric construct (TTC) を作成した。昨年度，(1) ATP 結

K308A と T339S の場合，および，D315A と T339S の場

合部位，リンカー領域のレベルでは，3 量体中で 1 個の合は，cis 導入と trans 導入で機能が類似していることを変異では機能はあまり変化せず，2 個以上の変異で顕著見いだした。以上の結果から，3 量体に対する 2 分子のに変わること，(2) ポア領域のレベルでは，3 量体中の変ATP の結合情報が，リンカー部位までは 2 個のサブユニ

異の数に応じて機能が段階的に変化することを観察した。

ットをそのまま流れ，膜貫通部位において 3 つのサブユ

今年度，同一サブユニット(cis)，もしくは隣接サブユニ

ニットに均等に拡散することが示唆された。

ット(trans) の 2 つのレベルに，それぞれの変異を 1 つづKv4.2 の不活性化からの回復速度は KChIP4 の結合数に依存して変化する
北沢和寛，中條浩一，久保義弘
電位依存性 K＋チャネルの一つ，Kv4.2 は，心筋細胞，

気生理学的に評価した結果，不活性化からの回復が，神経細胞の樹状突起に発現し，細胞の興奮性を調節してKChIP4 の発現量に依存して速くなることが分かった。次＋いる。Kv4.2 には修飾サブユニットが存在し，K Channelに ， Kv4.2 と KChIP4 の ス ト イ キ オ メ ト リ ー をInteracting Protein 4 (KChIP4)は Kv4.2 の電流量を増加し，4:4(Kv4.2:KChIP4)及び 4:2 に固定するタンデムコンスト

不活性化を遅くし，不活性化からの回復を速くする事がラクトを作成し，両コンストラクトの性質を電気生理学

知られている。しかし，その調節機構は未だ完全には解的に解析した結果，4:4 チャネルは 4:2 チャネルよりも速明されていない。我々は，Kv4.2/KChIP4 複合体の量体数い不活性化からの回復を示すことが明らかとなった。こ比（ストイキオメトリー）が Kv4.2 の性質に影響を与えれらの結果は，Kv4.2 の不活性化からの回復速度が，る可能性を検討した。まず，Kv4.2 と KChIP4 の RNA 量

Kv4.2/KChIP4 複合体のストイキオメトリーに依存して比を変化させて Xenopus 卵母細胞に打ち込み，Kv4.2 に変化することを示している。

対する KChIP4 の発現量を変化させた。Kv4.2 の性質を電hERG チャネルの環状ヌクレオチド結合相同ドメインによる脱活性化過程の制御
粂慎一郎，中條浩一，久保義弘
電位作動性 K+チャネル（Kv）の hERG チャネルは，

CNBHD のフェニルアラニン（Phe860）が同ドメインの他の Kv と比べて脱活性化が遅く，その機構には細胞内ポケットに入り込むモデルを得た。次に，Xenopus oocyteドメインの関与が示唆されている。その一つ，環状ヌクを使用した二本刺し膜電位固定実験により，Phe860 を他

レオチド（CN）結合相同ドメイン（CNBHD）は，オーのアミノ酸へ置換した際の影響を調べた。その結果，アソログの zELK チャネルから結晶構造が得られ，同ドメ

ラニンとアルギニンへの置換は脱活性化を速くした。よインのチロシンがリガンドのように CN 結合ポケットにって，Phe860 は hERG チャネルの遅い脱活性化を制御し，入り込むことが分かっている。

性質が異なるアミノ酸ではその機能を補えないことが示

我々はまず，hERG および zELK チャネルの CNBHDの ホ モ ロ ジ ー モ デ リ ン グ を 行 い ，hERG チ ャネルの14された。Phe860 がリガンドのように CN 結合ポケットに入り込んで機能する可能性が示唆された。

研究活動報告／分子生理研究系

分子神経生理研究部門【概要】
分子神経生理部門では以下に示す３つのテーマに関し

細胞種（神経細胞，アストロサイト，オリゴデンドロサ
イトなど）が分化してくるのか，について研究を進めてて研究している。
１）グリア細胞の機能とその病態解明。

いる。また，プロテオグリカンがモルフォゲンの分布を

２）哺乳類神経系の発生・分化。

制御することにより神経発生を調節している可能性につ

３）脳機能発現における糖鎖の役割。

いて検討している。

１）グリア細胞は神経回路同様にネットワークを作っ

３）糖蛋白質糖鎖解析法を開発し極めて微量な試料かているが，その情報伝達様式は神経伝達と全く異なって

らの構造解析が可能となった。脳内において，新しい糖おり，しかも神経回路とは独立している。このネットワー

鎖構造を発見し，その生理学的意義について検討していクがどのように脳機能を制御しているのか研究する。

る。

２）神経幹細胞からどのようにして全く機能の異なる

オリゴデンドロサイトの機能と病態
清水健史，長内康幸，國澤和生，清水崇弘，Wilaiwan Wisessmith，池中一裕
オリゴデンドロサイト（以下 OL）は，ミエリン形成

互作用に破綻をきたすノックアウトマウスを用いて，ミ後もニューロンの活動電位の伝導速度を調節しているこエリン依存的なニューロン遺伝子の発現解析を行っていとが明らかとなり，また一つの OL は複数の軸索に対しる。一方で脱髄性疾患の病態解明も重要な課題である。

てミエリンを形成することから，OL がニューロン間の我々は髄鞘巣で特異的に発現するシスタチン F とカテ

情報伝達を仲介，調節している可能性が考えられている。

プシン C を同定し，それら遺伝子発現を人為的に操作でこの課題に取り組むため，OL-ニューロン間相互作用のきる遺伝子改変マウスを作製し，脱髄性疾患への作用を

分子機構の解明と，それら相互作用を生体内で標識する

明らかにしつつある。また脱髄誘導時に活性化される

新規の技術開発を行っている。また OL-ニューロン間相

Wnt シグナルの機能解析も行っている。

アストロサイトの機能と病態
稲村直子，杉尾翔太，菊地原沙織，池中一裕

近年，伝達物質がアストロサイトから放出され，シナ

また，アストロサイト系譜細胞に発現し，ヒトの白質プス伝達を調節することが提唱されているが，そのメカジストロフィー（MLC 病）の原因遺伝子の一つである

ニズムについては不明な点が多い。東京大学廣瀬謙造教

Mlc1 の機能解析を行った。Mlc1 過剰発現マウスを作成

授の開発したプローブを用いて培養アストロサイトからし解析するとヒト Mlc1 病に類似した表現系が認められ放出されるグルタミン酸を可視化し，また名古屋大学曽た。また北海道大学渡辺雅彦教授，生理学研究所深田正

我部正博教授のグループと共同で，ルシフェリン発光を紀教授との共同研究より，Na+/K+ ATPase ・サブユニット

利用し，培養アストロサイトから放出される ATP の可視

が Mlc1 と結合すること，Na+ポンプの活性を減少させて化にも成功した。薬理学的実験から ATP 放出には複数のいることを明らかにした。

チャネルが関わっていることを明らかにした。

15

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

神経幹細胞の生成と維持等

誠司，石野雄吾，池中一裕

神経幹細胞は全ての神経細胞・グリア細胞の供給源で神経幹細胞の増殖や分化に重要な遺伝子として E3 ユビ

あり，脳の構築に重要である。本グループは，神経幹細キチンリガーゼである Bre1a を同定した。Bre1a はヒスト胞の誘導に Notch シグナルの活性が必須であることを明ン H2B をモノユビキチン化することによって，様々な遺らかにしてきたが，その活性化には glial cells missing 1/2

伝子の発現をエピジェネティックに制御している。我々

遺伝子が担っていることを示した。この遺伝子は，Notch

は，マウス発生期脳の神経幹細胞を用いて，Bre1a の機

シグナルの下流で働く Hes5 遺伝子のプロモーター領域

能喪失が神経幹細胞の未分化性を亢進させるとともに，で，DNA メチル化を外すことによりエピジェネティック

細胞周期を調節していることを明らかにした。

に遺伝子発現制御を行なっていることを証明した。また，

脊髄神経発生におけるプロテオグリカンの役割
石野雄吾，橋本弘和，江文，池中一裕胎生期の脊髄では Wnt，BMP や Shh といった形態形

糖鎖のうちコンドロイチン硫酸，へパラン硫酸，ケラタ

成因子が分泌される。モルフォゲンと呼ばれるこれらのン硫酸，HNK-1 などに着目し，モルフォゲンと糖鎖の相分泌因子は濃度勾配を形成し，その濃度に応じて様々な互作用による細胞分化の制御機構の解明を試みている。

細胞応答を引き起こしていることが知られている。しかこれまでにケラタン硫酸やヘパラン硫酸合成関連酵素のしながら，モルフォゲンの濃度勾配形成機構については欠損マウスの解析により胎生 12.5 日においてオリゴデン

いまだ不明な点が多い。

ドロサイトの分化異常が明らかとなっている。このこと

本研究室では新しいモルフォゲンの濃度勾配形成機構
として酸性糖鎖による制御について提唱している。酸性より酸性糖鎖によるモルフォゲンのシグナリングへの影
響が考えられる。

Ｎ結合型糖鎖の構造決定と機能解析
吉村武，鳴海麻衣，小池崇子，伊藤磯子，池中一裕

糖鎖を有する分子は細胞表面や細胞外に存在し，細胞白質に修飾されているＮ結合型糖鎖を解析する方法を確間相互作用やシグナル伝達に深く関わっている。これま立した（Yoshimura et al., Anal Biochem, 2012）。この解析

でに我々は脳内糖鎖発現パターンが発生時期に劇的に変法を用いて，我々が見出したシアル酸化糖鎖構造が特定化することや，大脳皮質の発達過程において劇的に変化の蛋白質に結合していることを明らかにした。さらにこするシアル酸化糖鎖構造が存在することを明らかにした。

のシアル酸化糖鎖構造が結合するシグレックも同定しつ

また，微量な試料からのＮ結合型糖鎖の網羅的解析方法

つある。また，末梢神経における酸性糖鎖の比率が中枢を確立し，この手法と SDS-PAGE を組み合わせて目的蛋神経に比べ高いことを見出した。

16

研究活動報告／分子生理研究系

ナノ形態生理研究部門【概要】
本研究部門では生体分子や細胞内超微小形態を高分解

二つ目は，線形加速器を導入した加速電圧 500kV の Linac

能，高コントラストで観察する新しい電子顕微鏡の開発

TEM による厚い生物試料の三次元観察である。本研究部を背景に，生体における「構造と機能」の関係を研究し門は，形態情報解析室の村田和義准教授が併任しており，ている。その一つとして位相差電子顕微鏡の開発とその前任の永山國昭特任教授と共同で研究を続けている。研応用がある。蛋白質複合体やウイルス粒子などの単粒子究活動の詳細は，形態情報解析室および特別研究（永山構造解析，細胞などの“複雑な”生物試料への Zernike 位グループ）の項で合わせて紹介する。

相差法と低温トモグラフィーの応用などを行っている。

17

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

細胞器官研究系
生体膜研究部門【概要】
AMPA 型グルタミン酸受容体（AMPA 受容体）は脳内

年不明である脱パルミトイル化酵素の同定を試みる。

の速い興奮性シナプス伝達の大部分を司る。当部門では（2）てんかん関連蛋白質 LGI1 によるシナプス伝達制

AMPA 受容体の動態や機能を制御する機構として以下の御機構の解明2 点に着目し，シナプス可塑性およびてんかんなどの脳

我々はシナプス後部の足場蛋白質 PSD-95 の蛋白質複神経疾患発症のメカニズムの理解を目指す。

合体として同定したてんかん関連分泌蛋白質 LGI1 の機（1）パルミトイル化脂質修飾機構の全容解明

能に関して精力的に解析を進めている。これまでに，

パルミトイル化修飾は，多くの蛋白質にみられる代表

LGI1 が脳内で ADAM22，ADAM23 受容体と結合し，的な翻訳後脂質修飾であり，外界刺激に応答してシナプ

AMPA 受容体機能を増強すること，LGI1 欠損マウスにおス蛋白質のシナプス膜局在を制御し，シナプス伝達効率

いて AMPA 受容体を介したシナプス伝達が減弱し，致死や細胞内情報伝達を調節する。我々は独自に発見したパ性てんかんが必発することを見出している。今年度はルミトイル化酵素群をツールにシナプス活動に応答した

LGI1 の変異体や自己免疫抗体を原因とする疾患の分子AMPA 受容体の動態制御機構および新規のパルミトイル

病態機構の解明を進めている。

化基質蛋白質の同定，性状解析を進めている。また，長PSD-95 パルミトイル化酵素によるシナプス機能制御
深田優子，深田正紀

足場タンパク質 PSD-95 は AMPA 受容体をシナプス後

PSD の形成に重要な役割を担うことを明らかにした。さ部膜にアンカリングすることで，興奮性シナプス伝達をらに，パルミトイル化 PSD-95 を特異的に認識する抗体制御する。これまでに，パルミトイル化酵素サブファミの作製に成功し，初めて生細胞レベルでパルミトイル化

リーのうち DHHC2 がポストシナプスおよび樹状突起に

PSD-95 の動態を超解像顕微鏡を用いて可視化すること

局在し，その局在が神経活動抑制時にポストシナプス膜に成功した。これによってシナプスがさらに小さなナノ近傍に移動し，PSD-95 のパルミトイル化を促進すること

サイズの構造単位（ナノドメイン）が集まってできていを見出した。今年度は DHHC2 がシナプス膜に直接挿入ることを発見し，DHHC2 がそのサイズと数を制御してされ，細胞膜での局所的に特殊な膜マイクロドメイン

いることを明らかにした。

新規パルミトイル化基質 Neurochondrin の同定と性状解析
奧慎一郎，深田優子，深田正紀

蛋白質のパルミトイル化脂質修飾は外界刺激依存性に解析によりパルミトイル化基質蛋白質をゲノムワイドに蛋白質の膜局在を制御する。私共は CSS-Palm 2.0 という

探索し，数多くの新規パルミトイル化基質を同定した。

パルミトイル化部位予測プログラムを利用して，in silico

これらの中で，シナプス可塑性や神経突起の伸長に重要18

研究活動報告／細胞器官研究系

な 役 割 を 果 た す Neurochondrin に 着 目 し た 。 我 々 は示した最初の例として重要な知見といえる。さらに，Neurochondrin の責任酵素をパルミトイル化酵素ライブ

Neurochondrin のパルミトイル化が Neurochondrin の細胞

ラリーからスクリーニングし，DHHC1，3，7，10 を同

内局在（Rab5 ポジティブな細胞内小胞）決定に必須であ定した。DHHC1 および 10 が酵素として機能することをることを見出した。

脱パルミトイル化酵素の同定と性状解析
関谷敦志，村上達郎，深田優子，深田正紀

蛋白質パルミトイル化の修飾サイクルは DHHC ファ

HRas 等のパルミトイル化基質に対する反応活性を評価

ミリーと脱パルミトイル化酵素により制御されるが，脱した。その結果，in vitro で，あるサブファミリーが脱パ

パルミトイル化酵素は，パルミトイル化サイクルの発見

ルミトイル化活性を示すことを見出した。これら酵素のから 30 年あまりの長い間未同定であった。我々は脱パル

生理的意義を明らかにすることで，蛋白質の局在制御機

ミトイル化の反応機構からセリン加水分解酵素に着目し，構についての包括的な理解が進むと期待される。

機能未知の酵素群を網羅的に単離し，PSD-95 や癌遺伝子

てんかん関連リガンド LGI1 の作用機構の解析
横井紀彦，大川都史香，深田正紀，深田優子

当部門ではこれまでに，家族性側頭葉てんかんの原因

局在等の観点から解析した。すでに，LGI1 変異体をいく遺伝子として考えられている LGI1 に着目して研究を進

つかのカテゴリーに分類することに成功している。また，めている。LGI1 がどのようにシナプス伝達を制御してい変異体に特異的に結合する蛋白質の同定にも成功しているのか，そしてその変異が何故，てんかんという病態をる。さらに，これら変異を有する病態モデルマウス群を引き起こすのかを明らかにするために，LGI1 の変異体解作製し，生化学的，組織学的調査により LGI1 変異体の析を進めている。側頭葉てんかん家系で見られる LGI1

分子病態機構を明らかにしつつある。また，その病態機の変異体を網羅的に作成し，野生型 LGI1 との機能の違構の知見より，モデルマウスのてんかんに対する治療薬

いを LGI1 の分泌能，ADAM 蛋白質との結合能，細胞内の検討も進めている。

自己免疫性辺縁系脳炎における抗 LGI1 抗体の作用機構の解明
大川都史香，深田優子，横井紀彦，渡邊修（鹿児島大学医学部），深田正紀

ごく最近，亜急性の記憶障害やけいれん症状を主訴とことを見出した。また，LGI1 抗体以外にも多数の新規自する“辺縁系脳炎”の患者血清の多くに LGI1 に対する

己抗体の標的分子を同定した。さらに，診断に有用と考

自己抗体が存在することが報告された。我々は鹿児島大えられる簡便で高感度な ELISA 法を確立した。現在，抗学医学部の渡邊博士との共同研究により，日本国内の辺LGI1 抗体，および新規自己抗体がどのような機序で病態縁系脳炎の多くの患者血清中に抗 LGI1 抗体が存在するを引き起こすのかに関して検討を進めている。

19

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

機能協関研究部門【概要】
私達は容積調節や環境情報受容など最も一般的で基本

与とその機構を明らかにする。

的な細胞活動のメカニズムを細胞生理学的に解明し，そ(3)「バソプレシンニューロンにおける体液浸透圧検

れらの異常と疾病や細胞死との関係についても解析して知・バソプレシン分泌調節メカニズムの解明：特に，こいる。

れらの過程におけるイオンチャネルやニューロン－グリ(1)「細胞容積調節の分子メカニズムとその生理学的役

ア相互作用の役割を解明する。

割」：細胞はその容積を正常に維持する能力を持つ。これ(4)「バイオ分子センサーチャネルの分子メカニズムのに関与する容積調節性膜機能分子，特に容積感受性クロ解明」：アニオンチャネルや ATP 放出チャネルや TRP カ

ライドチャネルやそのシグナルの分子同定を行い，そのチオンチャネルの容積センサー機能，メカノセンサー機

活性メカニズムと生理学的役割を解明する。

能およびストレスセンサー機能の分子機構を解明する。

(2)「アポトーシス，ネクローシス及び虚血性細胞死の(5)「網膜における視覚情報処理のメカニズム解明」：

誘導メカニズム」：容積調節能の破綻は持続性の容積変化

特に網膜神経節細胞での視覚情報の統合処理について，をもたらして細胞死を誘導する。多くの細胞のアポトー

網膜組織培養法を活用したバイオ分子センサーの遺伝子

シス，ネクローシス，更には脳神経細胞や心筋細胞の虚操作および電気生理学的手法を用いて明らかとする。

血性細胞死の分子メカニズム，特にイオンチャネルの関

細胞容積調節における ABCF2 と-アクチニン-4 の分子間相互作用の役割
岡田泰伸
赤塚結子（鈴鹿医療科学大学）
清水貴浩（富山大学）
沼田朋大（京都大学）

細胞膨張後の容積回復は調節性容積減少(RVD)と呼ば的に探索した結果，細胞質型 ABC 蛋白質である ABCF2

れ，これには容積感受性外向整流性アニオンチャネルと同定され，ABCF2 を大量発現した細胞では VSOR 電流(VSOR)によるアニオン排出が必須である。今回，アクチと RVD が抑制されるのに対し，その発現をノックダウン

ン結合蛋白質である-アクチニン-4(ACTN4)の関与を検した細胞では VSOR 電流と RVD が促進された。以上の討した。HEK293T 細胞における ACTN4 の内在性発現を結果から，低浸透圧条件下では VSOR 抑制制御蛋白質でノックダウンすると，RVD の過程は顕著に遅くなり，ある ABCF2 が VSOR から離れて ACTN4 と結合すること

ACTN4 を大量発現させるとそれは有意に促進され，このによって RVD を亢進することが結論された。これらの結時期に一致して細胞質内の ACTN4 が細胞膜へ移動する

果は次の論文に報告： J Cell Physiol 227:3498-3510, 2012

ことがわかった。ACTN4 の結合蛋白質をプロテオミクス

20

研究活動報告／細胞器官研究系

高浸透圧活性化陽イオンチャネル HICC の分子実体同定
佐藤かお理，岡田泰伸
沼田朋大，森泰生（京都大学）

Frank Wehner（マックスプランク研究所）
細 胞 縮小 後の容 積 回復 能力は 調 節性 細胞容積増大

現し，活性酸素種や温度刺激やサイクリック ADP リボー（RVI）と呼ばれる。この機構は，細胞増殖や細胞死防止

スなどによって活性化されることが知られていたが，本や浸透圧検知に大きくかかわっている。この RVI をもた研究によって，高浸透圧刺激においても，HIV 感染や癌，+

ら す Na 流 入 に 関 与 す る hypertonicity-induced cation

Ⅱ型糖尿病，オキシトシン分泌などに関与する分子であchannel (HICC)の分子実体は不明のままであった。今回，る CD38（サイクリック ADP リボースヒドロラーゼ）とTRPM2 チャネルの C 末端細胞質 Nudix 領域一部欠失ス

結合して相互作用をすることで，活性化されるという新プライスバリアント(TRPM2C)がその分子実体である

たな機構が示された。これらの結果は次の論文に報告： Jことを発見した。TRPM2 チャネルはさまざまな器官に発Physiol 590:1121-1138, 2012

心筋梗塞の進行を抑える CFTR イオンチャネルの働き解明
岡田俊昭，岡田泰伸
浦本裕美（仁愛大学）

心筋細胞の形質膜には，CFTR（嚢胞性線維症膜コンダることができることがわかった。CFTR 遺伝子をノック

クタンス制御因子）と呼ばれるアニオンチャネルが発現アウトしたマウスでは心筋傷害は悪化し，CFTR 活性化

しており，心筋細胞の電気活動や，心筋細胞の大きさの剤投与によっても救済も改善もされなかった。つまり，調節にかかわっていることが知られている。今回，マウ

心筋梗塞時の細胞破裂性（ネクローシス性）心筋細胞死

スの心臓の左冠状動脈の虚血・血流再開（再灌流）に伴は，CFTR アニオンチャネルの活性化によって防御・救う心筋梗塞発症時に，CFTR がどのような働きをするの済されることが判明した。これらの結果は次の論文に報かを確かめた。心筋梗塞発症直後に CFTR アニオンチャ

告： Cell Physiol Biochem 30:1023-1038, 2012

ネルを薬物で活性化させると，心筋の壊死の進行を抑えパネキシンヘミチャネルとは独立した細胞外 ATP 放出通路としてのマキシアニオンチャネル
Md. Rafiqul Islam，岡田俊昭，岡田泰伸
浦本裕美（仁愛大学）
Ravshan Z. Sabirov（ウズベキスタン科学アカデミー）
細胞外シグナルである ATP の放出は，エキソサイトー(Maxi-Cl)が知られている。Maxi-Cl の分子実体は未同定

シスあるいはチャネル蛋白質ポアを介して行われる。

であるので，最近 Cx や Px がその候補として注目されてATP 放出性チャネルとしては，コネキシン(Cx)やパネキいた。今回，線維芽 L929 細胞において，①細胞膨張しシン(Px)が形成するヘミチャネルや，巨大単一チャネルたときに見られる ATP 放出には，エキソサイトーシスやコンダクタンスを持つマキシアニオンチャネル

Cx43 や Px2 は関与せず，Maxi-Cl と Px1 の両方が並列的

21

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）に関与すること，②放出された ATP は RVD に不可欠でとは別個の分子であることを明らかにした。これらの結あり，この役割を果たすのは Px1 ではなく Maxi-Cl から

果は次の論文に報告： Am J Physiol Cell Physiol 303:

放出された ATP であること，③Maxi-Cl は Px1，Px2，Cx43

C924-C935, 2012

新世界ザルの目の中にモーション・ディテクターと考えられる視神経細胞を発見―霊長類網膜短期培養保存法の確立および遺伝子導入で－
小泉
森藤

周

暁（東北大学）小松勇介（基礎生物学研究所）

新世界ザル（マーモセット）と呼ばれるサルの目の中種々あることを発見した。中でも，ウサギやネズミといの神経組織である網膜には，種々の視神経細胞（網膜神った下等な哺乳類網膜で発見されているものと同様の形

経節細胞）がある。今回，この形態学的解析を行った。

態学的な特徴を全てもったモーション・ディテクターと本研究グループは，世界に先駆けて，新世界ザルの網考えられる視神経細胞（方向選択性網膜神経節細胞）を膜を，まるごと取り出し，短期培養保存する方法の確立

見つけだした。こうしたモーション・ディテクターと考に成功していたが，これへの緑色蛍光タンパク質(GFP)

えられる細胞が，霊長類網膜で発見されたのははじめての遺伝子導入によって，古くから知られている視神経細である。これらの結果は次の論文に報告： PLoS One

胞以外にも，多様な形態学的特徴をもった視神経細胞が8:e54667, 2013

神経細胞構築研究部門【概要】
本研究部門では神経細胞の極性や微小領域特性確立をの極性決定，微小領域確立に関与する分子基盤解明に挑支配する分子基盤解明を目指して研究を進めている。独戦している。加えて，極性決定や微小領域確立における自に開発した質量顕微鏡法を駆使して，極性決定や微小細胞骨格の寄与にも注目し，アクチン繊維や微小管によ領域確立に寄与する物質，とりわけ脂質や脂質代謝物のる脂質局在の制御などを新しいテーマとして研究に取り

特異的局在情報の蓄積を進めている。集められた膨大な組みだしている。また，傷害や変性疾患における神経細データを元に統計学的手法（やバイオインフォマティク

胞構築の破綻についても，脂質や代謝物に着目し，そのスを融合させ，これまでにない新しい視点から神経細胞

分子基盤解明に向けた研究を展開している。

脊髄損傷病変部におけるリン脂質および脂質代謝物の時空間動態
花田充（浜松医大），瀬藤光利

我々は，脊髄損傷の損傷部位にある神経細胞がどのよにおいてそれぞれ固有の分布パターンを示した．たとえうに脱構築されていくのかを調べるために，ラット脊髄ば，ドコサヘキサエン酸（DHA）を含むホスファチジル

損傷モデルをイメージング質量分析法（IMS）で解析しコリン（PC）は損傷の一日後に急速に前角で上昇し，そた。異なる脂肪酸組成を持つリン脂質が，損傷後の脊髄の後減少した。特に興味深いことに，アラキドン酸（AA）

22

研究活動報告／細胞器官研究系を含む PC は，損傷後，後角で一週間上昇し，その後減

AA-PC が増加し，AA がリリースされることで LPC の増

少した。AA 含有 PC の上昇部位では，同じくリゾホスフ

加をもたらし，リリースされた AA が代謝されることでァチジルコリン（LPC）の増加が見られた。また，損傷

PGE2 の上昇を引き起こすことを示唆する。今後，免疫部位ではプロスタグランジン E2（PGE2）の変動が，AA細胞の浸潤を視野に入れた分子メカニズムに解明に迫っ

含有 PC および LPC の時間的変動（上昇・減少パターン）ていきたい。

とよく一致した。これらの結果は，損傷部位において1. Hanada et al. Anal Bioanal Chem (2012) 403: 1873-1884.

細胞生理研究部門【概要】
細胞は，それを取り巻く環境の大きな変化の中で，そらの細胞環境情報センサーの分子システム連関を解明しの環境情報を他のシグナルに変換し，細胞質・核や周囲ていくことは，個体適応の理解のための基本単位であるの細胞に伝達することによって環境変化にダイナミック「細胞の生存応答」を解明するうえで極めて重要である。

に対応しながら生存応答を行っている。細胞が存在する

この細胞外環境情報を感知するイオンチャネル型のセン

臓器・組織によって細胞が受け取る環境情報は異なり，

サー蛋白質の構造機能解析，活性化制御機構の解析を通従って細胞が持っている環境情報を受信する機能も異なして細胞感覚の分子メカニズムの解明を目指している。

る。それらセンサー蛋白質は環境の変化に応じてダイナ

特に，侵害刺激，温度刺激，機械刺激の受容機構についミックに感受性や発現等を変化させてセンシング機構のて TRP チャネルに焦点をあてて解析を進めている。また，変化からよりよい生存応答を導く機能を有している。こセンサーは進化の過程で環境変化に応じてその機能や発れらのセンサー蛋白質は種々の化学的，物理的情報を受現を変化させて適応してきたと考えられ，センサー蛋白

容し，センサー間の相互作用を行い，多くは最終的に核質の進化解析によっていかに生物が環境変化に適応してへの情報統合を行う。そして，それは細胞の，組織の，きたかも解析している。

さらには個体の環境適応をもたらす。したがって，これヒト TRPA1 の第一級アルコールによる炭素鎖長依存的な活性化
小松朋子，内田邦敏，藤田郁尚，周一鳴，富永真琴

第一級アルコールが炭素鎖長依存的にヒト TRPA1 をシステインとカルボキシル末端の 983 番目のヒスチジン

活性化して痛みを惹起することを，パッチクランプ法のが関与することがわかった。亜鉛が活性化に関わること

全細胞記録法および単一チャネル電流記録法を用いて明も判明した。 一方，マウス TRPA1 は 1-hexanol やらかにした。この作用は，感覚神経に発現することが知1-octanol にあまり応答せず，行動解析でも痛み関連行動

られる TRPV1, TRPV2, TRPM8 ではあまり見られなかっを惹起しないことがわかり，アルコールの TRPA1 に対すた。また，その活性化に TRPA1 アミノ末端の 665 番目のる影響は種によって異なることも明らかになった。

23

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

日本ワサビの isothiocyanates による TRPA1 活性化
内田邦敏，三浦陽介，富永真琴

ワ サ ビ に 含 ま れ る ２ つ の isothiocyanate 成 分
6-(methylsulfinyl)hexyl

isothiocyanate(6-MSITC)と6-(methylthio)hexyl isothiocyanate (6-MTITC)が TRPA1 を
2+

で 6-MSITC と 6-MTITC が野生型マウスの後根神経節細胞で細胞内 Ca2+濃度増加をもたらすことを見いだしたが，
TRPA1 欠損マウスの後根神経節細胞では観察されなか活性化することを Ca イメージング法を用いて明らかにった。マウス後肢足底に 6-MSITC を投与して観察した痛した。この作用は感覚神経に発現することが知られる

み関連行動解析でも，6-MSITC は濃度依存的に痛み関連

TRPV1, TRPV2, TRPM8 では観察されなかった。6-MSITC

連行動を惹起して，その行動は TRPA1 欠損マウスで観察と 6-MTITC によるマウス TRPA1 の活性化はパッチクラされなかったことから，6-MSITC は TRPA1 を介して痛ンプ法による膜電流記録でも確認された。また，マウス

み感覚を惹起しているものと結論した。

2+

後根神経節細胞を用いた Ca イメージング法による解析

自然に存在する鎮痛薬の探索
高石雅之，藤田郁尚，内田邦敏，富永真琴

自然に存在する鎮痛薬を探索する目的で，ヒト TRPM8

1,4-cineole はヒト TRPA1 を活性化した。パッチクランプを活性化してヒト TRPA1 に影響しない物質をフレグラ法を用いて 1,8-cineole の作用を詳しく解析したところ，

2+

ンスオイルから Ca イメージング法を用いてスクリーニ

1,8-cineole は AITC, menthol, flufenamic acid, octanol によングしたところ，ユーカリオイルにそのような成分が含るヒト TRPA1 活性化電流を用量依存的に抑制した。このまれることが分かった。そして，ユーカリオイルの中の1,8-cineole の TRPA1 阻害効果はマウス後根神経細胞で1,8-cineole がそうした性質をもつことが明らかになった。

も確認された。さらに，ヒト感覚刺激試験で，1,8-cineole

1,8-cineole はヒト TRPV3 も活性化することが分かった。

は octanol や menthol による皮膚刺激作用を有意に抑制しヒト TRPV1, ヒト TRPV2, ヒト TRPA1 は活性化しなかた。よって，１,8-cineole は理想的な鎮痛薬になりうるとった。興味深いことに，同じユーカリオイルに含まれる考えられた。

TRPV4 による表皮ケラチノサイトのバリア機能制御機構の解析
木田尚子，曽我部隆彰，加塩麻紀子，富永真琴

マウス表皮ケラチノサイトで温かい温度で活性化する

明らかに遅れたが，28 度でも TRPV4 刺激薬 4-PDD のTRPV4 がカテニン，E カドヘリンと複合体を形成して投与で有意に改善した。経上皮電気抵抗（細胞接着能のアドヘレンスジャンクションを強めて表皮バリア機能維指標）も 28 度より 33 度培養で有意に大きく，28 度でも持していることを以前に報告している。そこで，ヒト皮

4-PDD の投与で有意に大きくなった。siRNA による

膚標本を用いて解析した。ヒト皮膚に TRPV3, TRPV4 遺TRPV4KD によって経上皮電気抵抗は有意に小さくなっ

2+

た。Tape stripping による皮膚ダメージからのバリア機能

イメージング法でも機能的発現を確認した。ヒト皮膚培の回復も温度依存的であり，2 つの TRPV4 刺激薬で低温養細胞の細胞間接着は 33 度培養と比較して 28 度培養ででも有意に早く回復した。これらの結果から，マウスと伝子が発現していることを，RT-PCR 法で確認し，Ca

24

研究活動報告／細胞器官研究系

同様にヒト TRPV4 も表皮バリア機能に強く関わっていてダメージからの回復が大きく促進されることが判明しることが明らかになり，温度と TRPV4 化学物質によった。

TRPM2 の過酸化水素による感作機構の解析
加塩麻紀子，曽我部隆彰，富永真琴

過酸化水素処理によって HEK293 細胞に発現させた

TRPM2 欠損マクロファージでは消失していたことから，

TRPM2 の熱応答が増強されることが分かった。この増強

マウスの内因性 TRPM2 がこの感作に関与していること

は過酸化水素による TRPM2 の熱活性化温度閾値の低下が明らかにいなった。TRPM2 欠損マウスのマクロファー（感作）によることが明らかになり，過酸化水素が TRPM2

ジでは，サイトカインの産生や微少な温度上昇による貪に直接作用して起こっていることが分かった。そして，食能の増強が観察されなかったことから，TRPM2 は細菌

過酸化水素によって酸化される TRPM2 のメチオニン残感染時にマクロファージで産生される過酸化水素で酸化基の点変異体を用いた解析によって酸化されるメチオニ

されて機能増強し，マクロファージ機能を増強させて 感ン（214M）を同定した。マウス腹腔マクロファージでも染に対処するものと考えられた。

同様の過酸化水素による TRPM2 機能増強が観察され，カエルおよびトカゲ TRPA1 チャネルの遺伝子クローニングと機能解析
齋藤茂，福田直美，太田利男，富永真琴

温度感受性 TRP チャネルの１つ哺乳類 TRPA1 は冷刺で活性化する熱センサーとして機能することが分かった。

激感受性をもつか温度感受性を持っていないと考えられ

哺乳類 TRPA1 と比較して活性化濃度は高かったが，化学ている。TRPA1 は進化上で TRPV1 よりはるか古くから物質感受性は保存されていた。ニシツメガエルでは後根あり，昆虫では複数の TRPA1 が熱センサーとして機能す

神経節細胞では，熱応答性のある多くの細胞がカプサイ

ることがわかっている。最近，毒ヘビ TRPA1 がピット器

シン，シナモアルデヒドの両方に感受性を示しており，

官での温度受容に関わっていることが報告されたので，同じ感覚神経細胞が TRPV1, TRPA1 という２つの温度セ

ニシツメガエルとグリーンアノールトカゲの TRPA1 を

ンサーをもっていると考えられた。行動解析によっても遺伝子クローニングして，アフリカツメガエル卵母細胞

複数の TRPA1 活性化物質によってニシツメガエルで痛の強制発現系での２電極膜電位固定法による膜電流解析

み関連行動が観察された。進化の過程で両棲類，爬虫類を行った。その結果，どちらも 30-40 度（ニシツメガエ

とも熱センサーとしての TRPA1 を持っており，同時に別ル約 39 度，グリーンアノールトカゲ約 34 度）の熱刺激の熱センサーTRPV1 を持っていると推定される。

25

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門【概要】
感覚認知情報部門は視知覚および視覚認知の神経機構る。視知覚に関するこれらの問題を解明するために，大を研究対象としている。我々の視覚神経系は階層的に構脳皮質を中心とするニューロンの刺激選択性と特定の視築された複雑な並列分散システムである。そこでは低次覚情報の脳内分布様式および行動との関係を調べている。

領域で検出された比較的単純な特徴が高次領野で統合さ具体的な課題として（１）物体表面質感の重要な要素でれて，生体にとって意味のある情報が取り出されて行動ある光沢の表現，（２）大脳皮質高次視覚野における色相に利用される精巧な仕組みがあると考えられる。また視や彩度の表現様式と知覚との関係，およびそのような色覚系で取り出された情報は，体性感覚や聴覚など他の感選択性が形成される過程についての研究を行うと共に，

覚情報と統合されて外界の事物についての多感覚間で整（３）質感知覚のメカニズムに関するいくつかの研究を行

合性のある理解が生み出される仕組みがあると考えらえった。

下側頭皮質における光沢選択性ニューロンの性質
西尾亜希子，郷田直一，小松英彦

光沢知覚の神経メカニズムを明らかにするために，覚刺激を作成し，それらの刺激に対する下側頭皮質細胞

様々な光沢物体画像に対するサルの下側頭皮質ニューロの反応を調べた。その結果，ハイライトの回転に伴い活ンの反応を調べた。その結果，特定の光沢に選択性を持動が減少するなど光沢知覚と対応した活動変化を示す細つニューロンが存在する事が分かった。次に，画像特徴

胞の存在が確認された。この結果から，このような細胞による影響を調べるために，輝度コントラストや周波数の応答は，輝度コントラストや周波数のパワーのみに因のパワーなどの基本的な画像特徴は大まかに保ったまま，るものではなく，光沢知覚を反映しているものである可物体のハイライト部分を回転させて光沢感を操作した視能性が高いと考えられる。

素材識別に関わるサル視覚領野：fMRI 研究
郷田直一，橘篤導，岡澤剛起，小松英彦

本研究では，これまで，金属，プラスチック，木などの活動が心理的印象と相関しており，またヒト腹側高次の素材に関する視覚情報が脳においてどのように処理さ視覚野の活動とも類似していることが明らかになった。

れるかについてヒトを対象として fMRI 研究を行ってき

一方，低次視覚領野である V1,V2 は,ヒトの実験の結果とた。本年度においては，サルを対象として同様の fMRI

同様，素材カテゴリ間の画像的特徴の類似度と高い相関研究を進めた。様々な脳領域の活動パターンから，あるを示した。これらの結果から，サル V1 から V4 及び後部

素材カテゴリ対がどの程度類似しているかを求め，ヒト

下側頭皮質に至る経路において素材カテゴリの基礎となの心理実験により求めた素材カテゴリ間の心理的印象のる情報表現が形成されていることが示唆される。

類似度と比較したところ，サル V4 及び後部下側頭皮質

26

研究活動報告／生体情報研究系

触覚経験が視覚的素材弁別に与える影響
横井功，橘篤導，南本敬史（放射線医学総合研究所），小松英彦

素材の視覚的認知における触覚の影響を調べるために，ながら把持することで報酬を得る。課題の成功率は徐々触覚経験課題を設定し実験を行った。触覚経験課題ではに上昇し，経験開始から 15 日後にほぼ全ての素材につい

実物素材刺激が視覚的かつ触覚的に呈示される。サルのて７５％以上に到達し，その後は安定した成功率を示し前面に実物刺激呈示装置を設置し，実物素材刺激を呈示た。成功率の上昇は素材カテゴリーごとに異なり，金属した。実物素材刺激は９種類の素材カテゴリー（金属，とガラスは経験初期から比較的高い成功率を示し，皮革

ガラス，陶器，石材，樹皮，木目，皮革，布，毛）によと毛については比較的緩徐に上昇した。これらの結果はって構成され，各素材カテゴリーについて４種類のサン

素材への親密度と触覚経験の影響を反映していると考えプルが含まれている。サルは実物素材を一定時間注視しられる。

織物の心理的距離の触覚経験による変化
安川涼子，郷田直一，小松英彦

素材の質感認知は視覚と触覚･聴覚など複数の異なる加工（硬仕上げ）を施したグループに分け，各被験者に感覚間の相互作用により生じると考えられる。私達は生触覚経験を行わせた。触覚経験前では，目の粗さが似て

活必須材料である布（織物）に着目し，布の質感認知にいる布同士で心理的類似性が示されていたが，経験後における視覚と触覚の関係性や統合様式を明らかにするたは硬さを手掛かりに糸の太さが似ている布同士のグルー

めに，ヒトを対象に一対比較法及び SD 法による心理物

プと目の粗さが似ている布同士のグループで判断が分か

理実験を触覚経験前後で行なった。刺激となる布（織物）れた。この結果は，視覚的な質感判断が触覚経験に一致の実物体サンプルは，糸の太さと目の粗さの違いで防縮する形で変化を受けることを示している。

マカクサルＶ４ニューロンの自然テクスチャ選択性を同定するための適応的サンプリング法の利用
岡澤剛起，田嶋達裕（NHK 放送技術研究所），小松英彦

我々は視覚的に表面テクスチャを知覚できるが，テク画像を作成し，合成アルゴリズムに使うパラメータを変

スチャは空間周波数やコントラストなど膨大な画像特徴換して得た 7 次元空間上で刺激を定義した。このうち各の組み合わせで成り立っている。本研究ではサル V4 野

ニューロンの活動を起こしやすい刺激を効率的に選ぶ適のテクスチャ選択的ニューロンがどのような画像特徴量

応的サンプリング法で選ばれた 250～500 枚の自然テクの組み合わせに応答しているかを解明するために，刺激

スチャ画像への応答を解析した。その結果，各ニューロを効率よく呈示する手法である適応的サンプリング法のンの応答は刺激の定義に用いた７次元空間上のチューニ導入により高次元刺激空間でのチューニングの同定を試ングとしてある程度フィットできることが分かり，このみた。実験では既存のパラメトリックなテクスチャ合成手法の有効性が認められた。

アルゴリズムを用いておよそ 10000 枚の自然テクスチャ

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生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

2 色型色盲ザルの色覚特性の行動的研究
横井功，鯉田孝和（豊橋技術科学大学）,

岡澤剛起，宮地重弘（京都大学霊長類研究所），小松英彦

遺伝学的に同定された 2 色型色盲ザル（L 錐体欠損）に選択した。３色型色覚のサルでは，ターゲットの検出の色覚特性を明らかにするために石原式検査表を模した率は彩度に依存し，いずれの色相においても高い検出率

視覚刺激を用いて色弁別課題を行った。視覚刺激は複数を示した。一方 2 色型色盲ザルでは，特定の色相においのドットによって構成され正方形の外形を持つ。この視て検出率の低下が見られ，検出閾値が上昇した。この色

覚刺激を水平に 3 つ並べて液晶ディスプレイ上に呈示し，相はヒトの L 錐体欠損の混同色線上に位置していた。こそのうちの 1 つについて環状の部分に含まれるドットのの結果は遺伝子型から予想される 2 色型色盲ザルの色覚

色を変化させターゲット刺激とした。ターゲット刺激の特性と一致する。

色は６４種類（16 色度×４彩度）から試行毎にランダム

神経シグナル研究部門【概要】
昨年度に引き続き，分子，シナプス，生体，発達障害，

いう努力を行った。例えば，2012 年の Satake et al. Journal

計算論など，幅広い研究が行われた。これまでの外部評

of Physiology 論文では，詳細な電気生理学測定，ダイナ

価で，研究が分散し過ぎでグループとしてのメリットを

ミッククランプ，シミュレーションを組み合わせ，質の活かせていない，というコメントをいただいた。実際，高い研究となった。今後もこの協力体制を強化して行く

個々の研究を重視するあまり，グループとしての力を示

予 定 で あ る 。 ま た in vivo パ ッ チ ク ラ ン プ 記 録 とせていないという問題があった。この指摘を受けてから，

optogenetics を組み合わせた実験を進めている。

部門内で協力できることはお互い出来るだけ協力すると青斑核を介した痛みの中枢性制御機構の解明
古江秀昌，井本敬二
Pickering Anthony Edward（ブリストル大学医学部生理薬理学）
痛みの中枢性制御機構，特に不明の事の多い青斑核を核ノルアドレナリンニューロンの活動を in vivo で制御介した制御機構の詳細をオプトジェネティクスと in vivo

することに成功した。次いで，脊髄後角表層から in vivo

パッチクランプ法を用いて解析した。ノルアドレナリン

パッチクランプ記録を行って青斑核の活動を高めると，合成酵素のプロモータ下にチャネルロドプシンを組み込

脊髄における抑制性シナプス応答の発生頻度と振幅が著

んだレンチウィルスベクターを作製し，青斑核特異的に明に増大した。青斑核ノルアドレナリンニューロンは脊チャネルロドプシンを発現させた。青斑核に留置したフ髄へと広範に投射し，GABA ニューロンを賦活化して鎮ァイバを用いて光刺激を加えると，光刺激に伴って青斑痛効果を現すことが明らかになった。

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研究活動報告／生体情報研究系

脊髄における痒み情報の伝達と調節機構の解明
歌大介，井本敬二，古江秀昌

痒みは時に痛み以上に耐えがたい感覚であるにもかか

後電流 (sEPSCs) の発生頻度が著明に増大した。この応わらず，痛みに比べ脊髄における痒みの情報の伝達やそ答は数十分にわたって持続した。更に，振幅の大きな自の調節機構については不明なことが多い。

発性 EPSC は，テトロドトキシンや AMPA 受容体拮抗薬

そこで，脊髄後角での痒み伝達と処理機構について，である CNQX を投与すると完全に抑制された。以上の結成熟ラット脊髄後角から in vivo パッチクランプ法を用果から，皮膚へのセロトニン投与によって痒み行動が誘いラット後肢皮膚への痒み物質投与によるシナプス応答

発されること，末梢で発生した活動電位が脊髄の表層のの解析を行った。その結果，約 30％の細胞でセロトニン細胞にシナプス入力しグルタミン酸を介した興奮性シナの皮膚投与により振幅の大きな自発性の興奮性シナプス

プス応答を著明に増加させることが明らかとなった。

エタノールの小脳異種シナプス間拡散性クロストーク阻害作用：メカニズムの検討
佐竹伸一郎，井本敬二

脳幹の下オリーブ核から小脳プルキンエ細胞に投射す

EtOH の作用機構を追究するため，登上線維からシナプる登上線維から放出された興奮性伝達物質（グルタミン

ス外に拡散した Glu の動態を，グルタミン酸輸送体電流

酸 Glu と推定）は，プルキンエ細胞を強力に興奮させるを利用して観察した。EtOH (50 mM)は，登上線維を刺激とともにシナプス外領域にも拡散する。拡散した登上線

してプルキンエ細胞に誘発したシナプス性輸送体電流

維 Glu は，分子層介在ニューロン（籠細胞）軸索終末の(synaptic transporter current, STC)を不可逆的に減弱させた。

AMPA 受容体 (GluA2/3)を活性化することにより，籠細

また，EtOH が STC を減弱させる作用は，protein kinase C胞‐プルキンエ細胞間の GABA 作動性伝達にシナプス(PKC)阻害薬 GF109203X (1 M)の先行投与により完全に前抑制を引き起こす。これまでに，この異種シナプス抑消失した。こうした結果に基づき，EtOH の異種シナプ制が生理的濃度のエタノール (EtOH, 25-50 mM)によっ

ス抑制阻害作用には，①PKC を介したタンパク質リン酸て阻害されること，EtOH の阻害作用はプルキンエ細胞化カスケードと②EAAT4 の機能亢進に伴う登上線維 Glu

特異的に発現するグルタミン酸輸送体 EAAT4 の選択的のシナプス外拡散の減弱という 2 つのプロセスが関与し阻害薬 T3MG により減弱することなどを報告している。

ていると結論した。

NMDA 受容体によって誘発される大脳皮質スライスてんかん発射活動とERK1/2-MAP キナーゼの活性制御
山肩葉子，兼子幸一（鳥取大学），加勢大輔，石原博美，
Angus C. Nairn (Yale University, Rockefeller University)，小幡邦彦，井本敬二
ERK1/2 (Extracellular signal-regulated kinase 1/2) は，は，ラット大脳皮質スライスを用いて，NMDA 受容体とMAP キナーゼのサブファミリーのひとつで，中枢神経系

ERK1/2 活性化との関連を解析した。外液中の Mg2+濃度に多く存在し，様々な役割を担っていることから，そのをゼロにして NMDA 受容体を活性化すると，てんかん活性化の条件を知ることは重要である。本研究において様発射活動が起こるが，ERK1/2 の活性上昇は認められな29

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

かった。一方，Mg2+-ゼロと同時にピクロトキシンを加え大脳皮質神経回路レベルでの ERK1/2 の活性化には，興て抑制性の GABAA 受容体を抑えると，てんかん様発射

奮性シナプス伝達の選択的な増強が必要であることが判

活動がさらに増大すると共に，ERK1/2 活性が大きく上昇明した。

し，基質蛋白のリン酸化が増大した。これらの結果から，

大脳基底核からの抑制性出力による情報伝達機構の解明
加勢大輔，井本敬二

本研究では大脳基底核から出力された抑制性投射が，2012 年は視床網様核由来の抑制性出力と黒質網様部

投射先の視床の活動を制御する機構について解明するこ由来の抑制性出力が VM 核の神経細胞の発火率に与えるとを目的としている。我々はこれまでに大脳基底核の出影響を測定し，この結果をシミュレーションに反映させ力領域である黒質網様部から，その投射先である視床た。これまでのシミュレーションの結果より，黒質網様VM 核への抑制性出力の解析を行ってきた。しかし解析部は網様部のニューロンの同期性を調節することで，二結果が示す抑制性出力は先行研究から期待されたシナプ

種の機構により視床へ情報を伝達することが可能である

ス強度よりも明らかに小さく，本出力による情報伝達機

ことが予測されている。

構については更なる解析が必要となった。

発達障害における行動介入の神経科学的分析と応用
宍戸恵美子，井本敬二

発達障害の幼児に適切な介入によりコミュニケーショ

姿勢制御や手指の動きなど身体運動にも注目し，各ケーンの促進や問題行動の低減を計ることは重要であるが，スにおいてどのような多様性があり，半年～1 年程度のその方法や効果についてはまだ分からないことが多い。

時間経過とともに改善されているかどうかを調べた。

本研究では発達障害のうち主に自閉症スペクトラム障害

個々のケースを詳しく検討することによって理論的裏付の 3 歳～7 歳の幼児約 10 名について記録を取り，介入のけがある行動介入プログラムを組み立てることが可能に

内容や効果についての調査を行った。主に発語内容や自なると考えている。

発語についてビデオ解析によりその内容を詳細に調べた

神経分化研究部門【概要】
大脳皮質の情報処理はその神経回路を基盤として成立

究部門では，大脳皮質で行われている情報処理の基盤としている。機能的な神経回路の形成には，遺伝的プログなる神経回路やその形成のメカニズムを明らかにするこ

ラムに従って体験とは無関係に進む過程と，その神経回とを目指して研究をおこなっている。神経回路形成に重路の動作を体験・学習を通してより効率化する可塑的調

要な分子の発現を操作したマウス，光遺伝学により大脳整の２つの段階があり，後者の機構により，個々の生存皮質のニューロン活動を操作できるマウス，生後発達期

環境に適合した脳機能が獲得されると考えられる。本研に視覚環境を操作して飼育した動物を使用し，大脳皮質30

研究活動報告／生体情報研究系のスライス標本に光スキャン刺激法とホールセル記録法

本年度は，フラビン蛋白蛍光イメージング装置と 2 光子

を適用した神経回路の機能解析，麻酔動物を対象に多点励起顕微鏡を用いたカルシウムイメージング装置を立ち

記録電極により複数のニューロンから同時に視覚反応を上げたので，今後は種類を同定した細胞からの視覚反応

記録する視覚生理実験，水迷路を用いた視覚弁別課題に記録を進める予定である。人事としては 4 月から西尾よる視力テスト，越シナプスウイルストレーサーによる奈々研究員が，10 月から宮下俊雄特任助教が加わった。

形態学的解析を組み合わせて研究を行っている。また，

以下に本年度に行った研究内容の要約を記載する。

大脳皮質視覚野微小神経回路網の機能的役割
石川理子，吉村由美子

我々は，ラット大脳皮質一次視覚野(V1)切片標本を用

では，多様な視覚反応特性をもつ神経細胞が存在し，視いた解析により，V1 内に非常に微細なスケールの特異的覚反応選択性が類似した神経細胞間でのみ同期性の高い神経回路網が埋め込まれていること，発達期に形態視をスパイク発火が観察された。一方，形態視を遮断すると，遮断すると微小神経回路網が消失することを見出してい視覚反応の多様性は減少し，反応選択性の類似度に関わる。この微小神経回路網の機能を明らかにするために，らず同期性の高い発火は稀であった。以上の結果より，

正常な視覚体験を経たコントロールおよび形態視遮断に

V1 内における微小神経回路網によって，多様な反応選択より微小神経回路網を欠くラットを麻酔し，多点電極を性を示す細胞の中で，類似した視覚反応性を示す細胞集

用いて V1 細胞の視覚反応を記録した。コントロール群

団の活動の同期性が高められると考えられる。

クラスター型プロトカドヘリンによる大脳皮質神経結合特異性の制御
足澤悦子，吉村由美子
平林真澄，三宝八木誠（遺伝子改変動物作製室)

健（大阪大学大学院生命機能研究科)

我々は，細胞接着因子であるクラスター型プロトカド

方向性にシナプス結合しているのに対し，全欠損細胞間ヘリン（cPcdh）に着目し，大脳皮質の特異的な神経結合では，3 割程度と有意に減少していた。4 層の星状細胞の形成に cPcdh が関与しているかについて検討した。cPcdh

バレル皮質内における興奮性シナプス入力様式をレー

全欠損マウスから iPS 細胞を樹立し，キメラマウスを作

ザースキャン光刺激法で網羅的に調べた結果，cPcdh 全製した。大脳皮質バレル野 4 層の星状細胞から同時ホー欠損細胞は野生型細胞に比べ，興奮性入力の層特異性がルセル記録を行い，シナプス結合確率を調べたところ，低下していた。以上の結果より，cPcdh を欠損してもシcPcdh 全欠損細胞間シナプス結合確率は，野生型細胞間ナプスは形成されるが，結合特異性に影響を与えることと同レベルであったが，野生型細胞間では，約 7 割が双が示唆された。

31

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

大脳皮質 2/3 層錐体細胞に入力する神経細胞分布の網羅的解析
森琢磨，吉村由美子

我々は，狂犬病ウイルスワクチン株を基にした越シナ

アストロサイトを同時に可視化する事ができた。この結

プストレース法を確立し，その手法を用いて大脳皮質 2/3

果は，我々が開発した越シナプストレース法が，神経細層錐体細胞に入力するシナプス前細胞の分布を全脳レベ胞とアストロサイトが協調して機能するシナプス

ルで解析した。性質が異なる狂犬病ウイルス糖タンパク「tripartite synapse」の構造や機能の研究にも応用できる可質遺伝子によって可視化される細胞の分布は異なってい能性を示している。また，大脳皮質 2/3 層錐体細胞は，た。神経親和性の低い糖タンパク質を用いる事で，シナ

アセチルコリンやセロトニン作動性神経細胞からのシナプスを形成している神経細胞とグリア細胞の一種である

プス入力を受けていることを実証した。

32

研究活動報告／統合生理研究系

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門【概要】
初めに 2012 年の人事異動を列挙する。鶴原亜紀さんがでは，ドイツ Munster 大学（Prof. Pantev），Haiderberg 大

4 月に特任助教として赴任した。生理学研究所の新たな学（Prof. Treede）との共同研究を行っている。脳波と脳試みとして開始されたサバティカル制度を利用して，鈴磁図を用いた研究が本研究室のメインテーマだが，最近

木正隆先生が金城学院大学より客員教授として，小平農はそれに加えて機能的磁気共鳴画像（fMRI），近赤外線

先生が信州大学より客員助教として赴任された。逆に大分光法（NIRS），経頭蓋磁気刺激（TMS）を用いた研究

鶴直史君が 5 月から広島大学助教として，仲渡江美さんも行い成果をあげている。私が領域代表者を務めているが 9 月から大阪樟蔭女子大学講師として栄転した。2012

文部科学省新学術領域研究「学際的研究による顔認知メ

年も他施設との共同研究が順調に進んでいる。国内ではカニズムの解明」が最終年度を迎えた。その締めくくり

中央大学文学部（山口真美教授），三重大学精神科（元村として，国際シンポジウムを 10 月 31 日から 11 月 3 日ま英史先生），早稲田大学スポーツ科学学術院（中田大貴先

での 4 日間，岡崎コンファレンスセンターで開催した。

生）, 神戸大学文学部（辻本悟史先生，野口泰基先生）, 愛

36 名の外国からの参加者を含めて計 149 名の参加を得て

知医科大学（西原真理先生，牛田享宏先生）, また国外

非常に盛況であった。

二次体性感覚野における感覚情報と運動情報の統合
和坂俊昭，柿木隆介

我々はこれまでに二次体性感覚野が運動遂行に対して

ミラーボックスがない条件時の体性感覚誘発磁場と比較重要な働きを担うことを報告してきた。本研究では，二した。ミラーボックス内で Out-of-phase 課題を行うと，

次体性感覚野の感覚運動統合過程を明らかにするために，

左手の拇指は In-phase 課題を行っているような視覚情報

実際の運動とは異なる運動の視覚情報が提示されたときが提示される。このとき二次体性感覚野の活動は有意ににみられる二次体性感覚野の活動を計測した。被験者に増大した。In-phase 課題では両条件間で変化はみられな

はミラーボックス内に両手を挿入させ，右手の鏡像が左かった。この結果は二次体性感覚野は運動部位からの感手の位置に映るように調整させた。その後，左正中神経

覚情報（体性感覚，視覚）と運動指令の統合に関与して刺激を無視しながら左右の拇指の同位相（In-phase 課題）

いることを示している。(BMC Neuroscience 13: (1), 138,と異位相（Out-of-phase 課題）の屈曲伸展動作を行わせ，2012)

聴覚変化関連脳活動の prepulse 抑制
乾幸二，鶴原亜紀，小平農，元村英史（三重大学医学部），谷井久志（三重大学医学部），
西原真理（愛知医科大学医学部），Kceli Sumru，柿木隆介

Prepulse 抑制（PPI）は，統合失調症の生物学的基盤や先行する弱い音（prepulse）が，その後の強い音刺激に対治療薬を研究する上で非常に重要な指標である。通常，する驚愕応答を抑制する過程を，瞬目反射を指標にして33

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

観察する。同様の現象は脳では全く知られていない。

が強いほど（0.5~5dB）抑制が強い，2) 至適な prepulse-test

本研究は，聴覚変化関連脳活動を用いたパラダイムによ間 隔 が あ る ， 3) 抑 制 の 程 度 と ベ ー ス ラ イ ン のり，PPI を脳で明瞭に観察した初めてのものである。

Change-N1m 振幅には正の相関がある，などが明らかと変化関連脳活動は 65dB の背景刺激から 10dB 増加するなった。Change-N1m は非常に安定して容易に記録でき，

音圧増加パラダイムとした。突然の音圧増加は，120 ミ

被験者の注意状態に影響を受けない。従って抑制系を直リ秒付近に頂点をもつ明瞭な活動（Change-N1m）を惹起

接脳活動で観察できる有用な手技になり得ると思われる。
(BMC Neuroscience 13: 135, 2012)する。このテスト刺激に先行して，25 ミリ秒の prepulseを挿入した際の効果を検討した。その結果，1) prepulse

乳児の脳における顔の大きさ不変の表象－NIRS 順応パラダイムによる検討
小林恵（中央大学大学院文学研究科，日本学術振興会），

大塚由美子（School of Psychology, The University of New South Wales）,
金沢創（日本女子大学人間社会学部），山口真美（中央大学文学部），柿木隆介

本研究では神経順応パラダイムを近赤外分光法とする領域で「複数人物の顔を，異なる大きさで提示す（NIRS）計測に適用することで，生後 5-8 ヶ月の乳児のる条件」でのみ脳活動が上昇し，（2）これらの領域ので側頭領域が顔の大きさ変化に依存せずに人物同定を行っは，刺激の大きさ変化に関らず，複数人物の顔に比べ同ているか検討した。「同一人物の顔を，異なる大きさで提一人物の顔の提示に対して脳活動が低下（神経順応）を示する条件」と「複数人物の顔を，異なる大きさで提示示した。この結果は，乳児の側頭領域における人物同定する条件」における生後 5-8 ヶ月児の側頭領域におけるが顔の大きさ変化に不変であることを示唆する。

脳活動を比較した。その結果，（1）T5 および T6 を中心(NeuroReport 23, 984-988, 2012)

乳児期における身体運動認知の発達
守田知代, Virginia Slaughter（University of Queensland）, 片山伸子（立命館大学文学部）,
北崎充晃（豊橋技術科学大学情報知能工学系）, 柿木隆介，板倉昭二（京都大学文学研究科）

生後 6 ヶ月頃になると，目標に向かって手を伸ばすよ

可能な動きを呈する肘部分をより長い時間注視していた。

うな行為を観察する際に，その行為は自己の運動表象にまた，成人では人の不可能な動きを見ているときのみ瞳マッピングされて理解されることを示す証拠が得られて孔径の拡大が見られたのに対して，9・12 ヶ月児ではこいる。しかし，目標物を伴わない身体の動きを観察するのような瞳孔径の拡大は見られなかった。この結果は，際にも同様に自己の運動表象が利用されているのかは不

乳児では不可能な身体の動きに対する情動的な反応が生明である。本実験では，人が生体力学的に可能な腕の動起しないことを意味している。このように，乳児が目標

きや不可能な腕の動きを行うアニメーション，またこれ物を伴わない身体の動きを観察する際に，自己の感覚運らの動きをロボットが行うアニメーションを用意し，9

動経験に基づかない身体運動認知が行われている可能性

ヶ月児，12 ヶ月児，成人がそれらを見ているときの視線が示唆された。(Journal of Experimental Child Psychology

位置および瞳孔径の変化を視線計測装置を用いて調べた。

113, 401-414, 2012)

結果，12 ケ月児および成人はエージェントによらず，不34

研究活動報告／統合生理研究系

視覚的ワーキングメモリにおける後部頭頂葉と後頭葉の異なった役割
松吉大輔（大阪大学人間科学研究科），池田尊司（大阪大学人間科学研究科），
澤本伸克（京都大学医学研究科），柿木隆介，福山秀直（京都大学医学研究科），
苧阪直行（京都大学文学研究科心理学）

ヒトが一度に記憶できる情報には制約があり，視覚物と，妥当なものではないと思われる。そこで本研究では,体に換算して 3 つから 4 つ程度しか保持できない事が知fMRI を用いた実験により，後部頭頂葉と後頭葉におけるられている。大脳の後部頭頂葉から背外側後頭葉にかけ

視覚的ワーキングメモリ表象の機能的分離を行った。

ての領域は，記憶に保持している物体個数に対応して上実験の結果，頭頂間溝は物体が課題と関連するか否か

昇し, 3-4 つで飽和する事から，視覚的ワーキングメモリ

を問わず, 3-4 つまでの物体に活動を示したのに対し，背に関与する領域であると考えられており，脳波 (EEG)

側後頭葉は課題と関連しない物体が呈示された時には，や機能的磁気共鳴画像 (fMRI) による研究が多く行われ活動が低下することが明らかとなった。この結果は，頭ている。

頂間溝において容量限界までの物体を表象した後に，そしかし，この広範な脳領域の活動を視覚的ワーキングの情報を用いて課題関連情報を維持し，課題非関連情報

メモリの指標として用いることは，近隣の領域であってを排除するよう後頭葉に対して情報伝達が行われているも機能が劇的に変化する脳の神経生理学的特性を鑑みる可能性を示すものである。(PLoS ONE 7:6, e38623, 2012)

意識的視覚表象が発生する瞬間の脳磁場反応計測
野口泰基（神戸大学），横山武昌（神戸大学），
鈴木恵美（神戸大学），喜多伸一（神戸大学），柿木隆介

目の前の物体に対する視覚イメージ（意識的視覚表象）れていた。本研究では脳磁計の時間分解能と，連続フラは，脳の神経活動によって作られる。ただし物体からのッシュ抑制という心理学の実験手法とを組み合わせるこ

光情報は最初に視覚野において機械的・自動的な処理（色とで，無意識の神経活動が意識表象に変換される瞬間のや形の分析）を受け（無意識的処理段階），それから実感・脳活動を計測した。その結果，意識表象の発生には腹側イメージを伴う意識表象へと変換される（意識的処理段の高次視覚野の神経活動が中心的な役割を果たしている階）と考えられている。この無意識・意識処理の境界線

ことが示された。(Journal of Cognitive Neuroscience 24(10):に関しては未解明な部分が多く，特に意識表象が脳のど

1983-1997, 2012)の領域で最初に形成されるかは研究者間でも見解が分か

ニコチンが聴覚変化関連応答に及ぼす影響
大鶴直史，鶴原亜紀，元村英史（三重大学医学部附属病院精神科神経科），
谷井久志（三重大学医学部附属病院精神科神経科）,
西原真理（愛知医科大学学際的痛みセンター）, 乾

ニコチンは注意や認知を促進することが知られている。
我々はこれまでに，聴覚変化後 100－160 ms 後に，感覚幸二，柿木隆介

記憶に基づいた前注意活動（変化関連活動）が出現することを示してきた。本研究では，ニコチンがこの変化関35

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

連活動に及ぼす影響を検討した。被験者は全て非喫煙者

た。一方，音圧増加および減少に対する変化関連活動ので，ダブルブラインドのプラセボコントロールデザイン

振幅は，ニコチンにより有意に増大した。また，その振で行った。ニコチンおよびプラセボガムを噛む前後にお幅増大は，個人の変化関連活動のベースライン振幅に関いて，突然の音圧増加（70 から 73dB）と音圧減少（70

わらず一様に増大する傾向が認められた。これらの結果

から 64dB）に対する変化関連活動を記録した。その結果，から，ニコチンは前注意過程における変化検出反応を促

変化関連活動より早期の聴覚変化後 50 ms 付近に出現す

進 す る こ と が 示 唆 さ れ た 。 (Psychopharmacology 224:

る成分は，ニコチンによる有意な変化は認められなかっ327-335, 2012)

音の周波数変化と経時変化により惹起された聴覚誘発脳磁場反応
岡本秀彦，Teismann Henning（ミュンスター大学）, 柿木隆介,
Pantev Christo （ミュンスター大学）
音の情報は蝸牛において，周波数ごとに異なったピー場反応は，音の周波数情報のみが変化した時の聴覚誘発クを持つ基底膜の振動としてコードされ，またその神経

脳磁場反応と酷似していた。それに対して，経時変化に活動が経時的に変化することで，特定の音として認識さより惹起された聴覚誘発脳磁場反応は，潜時が優位に延れる。この実験では，振幅変調純音やパルストレインを長されていた。聴覚神経路において，周波数情報は主に特定の帯域周波数を有するようにフィルターをかけた音

末梢器官である蝸牛で処理されるのに対して，音の経時を用いて，音の周波数が変化したときと，経時的な情報

情報は中枢側で主に処理されている。今回の実験の結果が変化したとき，またその両方が同時に変化したときのは，周波数変化と経時変化が同時に起こった場合，より

聴覚誘発脳磁場反応を計測した。音に関しては巧みに組末梢側で処理される周波数変化に対する神経活動が先行

み合わせることにより，物理的な音刺激の総量は条件間することで，より中枢側で起こる経時変化に関連する神で差がないようにした。その結果，音の周波数情報と経経活動はマスクされてしまう事を示していると考えられ

時情報が同時に変化した場合に誘発される聴覚誘発脳磁る。(Frontiers in Psychology 3: 149, 2012)

音源変化に基づく聴覚性 N1 には感覚記憶が関与する
大山慶子（三重大），元村英史（三重大），乾幸二，西原真理（愛知医大 学際的痛みセンター）

大鶴直史，大井元泰（三重大），柿木隆介，岡田元宏（三重大）

連続音の音特性を突然に変化させると，約 100 ms 後にを検討した。逸脱刺激呈示頻度の減少とともに N1 振幅は脳活動が誘発される（Change-N1）。この脳活動は新たな状高くなった。単に逸脱刺激中の音源移動を検知して態と先行する直前の状態の比較に基づくものであり，感覚

Change-N1 が誘発されるのであれば，常に N1 振幅は同じ記憶が関与すると考えられる。連続音の途中に片側のみはずである。逸脱刺激呈示頻度が減少することで，繰り返

blank を設けることで，音が移動したように脳は察知する。

し呈示されて登録される標準刺激の記憶が強まり, N1 振本研究では，連続音の途中に blank を設けた逸脱刺激と幅が高くなると考えられる。感覚記憶が変化関連脳活動に

blank のない標準刺激によるオドボール課題を用いて関連することが明らかとなった。(Neuroscience Research

Change-N1 を測定し，逸脱刺激呈示頻度と N1 振幅の関連

73: 248-251, 2012)36

研究活動報告／統合生理研究系

筋張力発揮と弛緩時における感覚運動統合
和坂俊昭，木田哲夫（早稲田大学高等研究所），柿木隆介

本研究では，筋張力発揮と弛緩に関わる神経機構の解した。運動遂行中の体性感覚誘発電位は，安静条件と比明を目的として，両局面における体性感覚領域の感覚運較して発揮相，弛緩相ともに減少した。興味深いことに

動統合過程を検討した。被験者には一定の速度で動く目

Fz の N30 と C3’の P27 は，弛緩相と比較して発揮相で標ラインを自己の右手の把持筋力を示すラインで追従さ有意な減少を示した。弛緩相と発揮相では，筋張力の平せる課題を行わせた。目標ラインは一定の速度で，最大均発揮量は同じであるにも関わらず，体性感覚誘発電位

発揮筋力の 0%から 20%へと上方へ移動した後（漸増的に変化がみられたことから，筋出力の発揮様式に応じたに筋出力を発揮する相：発揮相）, 20%から 0%へと下方

感覚運動統合が行われることが明らかとなった。

へ移動した（漸減的に筋を弛緩する相：弛緩相）。両局面(Experimental Brain Research 219: (2), 227-233, 2012)

において，運動肢からの体性感覚誘発電位を記録し比較

双極子追跡法を用いた若年性後頭部徐波の信号源推定大山慶子（三重大），元村英史（三重大），乾幸二，西村幸香（三重大），宇城研悟（松阪市民病院）,

松島信佳（三重大），前田正幸（三重大），谷井久志（三重大），鈴木大（三重大）,

浜中健二（鈴鹿メンタルクリニック），柿木隆介，岡田元宏（三重大）

若年性後頭部徐波はよく知られた脳波波形で，その出エポックを視察的に抽出した。つぎに被験者ごとに徐波

現は思春期にピークをむかえ，成人ではほとんどみられ頂点をトリガーとして加算平均波形を作成し，加算平均ない。一般的に生理的範疇の所見とされるが，成人にお波形について双極子追跡法を用いた単一信号源推定を行いてみられる場合には性格的未熟性や不適切な社会的行

った。信号源は同側の紡錘状回・中後頭回およびその近動との関連を指摘する報告もある。この脳波波形の生理傍に推定された。推定された信号源はいわゆる腹側皮質学的意義はまだ明らかにされていない。本研究ではこの視覚路に位置する。この部位に関する若年性後頭部徐波

脳波波形の脳内信号源解析を行い，発生機序の解明を試の意義を明らかにする更なる研究が望まれるみた。まず，脳波記録から若年性後頭部徐波を含む EEG(Psychiatry and Clinical Neuroscience 66: 582-586, 2012)

周期的な音により惹起させる聴覚誘発 Sustained 反応
Keceli Sumru 乾幸二，岡本秀彦，大鶴直史，柿木隆介

ヒトの音の周波数に対する感受性には限界がある。非る時の聴覚誘発脳磁場 sustained 反応を計測比較した。そ常にゆっくりとした周期的な音の変化は，蝸牛ではコーの結果，周波数感受性の下限を下回る周期的なピッチのドすることは不可能であるが，音声や音楽を認知するの音に対して聴覚誘発脳磁場 sustained 反応の振幅が最大とに非常に重要な役割を果たしている。今回の実験では, 5-,なることがわかった。この結果は，音声等の認識に重要

10-, 50-, 200-, 500 Hz で白色雑音を繰り返し提示することな惑割を果たす低いピッチ感覚は，蝸牛ではコードされで，音のパワーを一定に保ったまま，特定のピッチ感覚

ずに，比較的遅い潜時を有する聴覚中枢由来の聴覚誘発を惹起させることに成功した。また，その音をきいてい脳磁場 sustained 反応に反映されていること，また音声が37

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

比較的多く含んでいる繰り返しの周波数にてその振幅がにおける音声知覚の解明に役立つものと考えられる。

最大になることが明らかになった。この研究は，ヒト脳(BMC Neuroscience. 13: 7, 2012)

自閉症スペクトラム障害における自己顔プロセスに伴う情動反応
守田知代，小坂浩隆（福井大学医学部神経科精神科）,
齋藤大輔（福井大学子供のこころの発達研究センター）,
石飛信（福井大学医学部神経科精神科）,

棟居俊夫（金沢大学子どものこころの発達研究センター）,
板倉昭二（京都大学文学研究科），大森昌夫（福井県立大学）,
岡沢秀彦（福井大学高エネルギー医学研究センター）,
和田有司（福井大学医学部神経科精神科）, 定藤規弘

自閉症スペクトラム障害（ASD）児は，自身の顔を見

価と情動反応とのリンクが弱い可能性が示された。また，せられたときに，健常児が見せるような照れなどの表出

後部帯状回および右側島皮質において, ASD 群に特有のが欠如していることが報告されている。しかし，これら反応が見られた。右側島皮質の課題関連活動が ASD 群での自己意識情動を支える神経メカニズムの ASD 特異性

は全般的に低下しており，特に自己顔に対する活動低下については不明である。本研究では，健常者および ASD

は，認知的な評価と情動反応とのリンクの弱さと関係し者を対象として，自己顔を見ている際の神経活動についていた。一方，後部帯状回の活動は, ASD 群では自己顔て機能的 MRI を用いて調べ, ASD 者に特徴的な反応を明を見ているときのみ低下していた。これらの結果から，らかにした。被験者自身および他者の顔写真の写真写り多様な情報を統合して情動経験を生み出すのに重要な右を評価している最中の脳活動を計測した。健常群では，

側島皮質，および自己の内的情報の処理に関わる後部帯

自己顔への評価値はスキャン後に回答された恥ずかしさ

状回の機能障害が, ASD 者の自己顔への自己意識情動のの程度と負の相関関係を示していた。それに対して, ASD

欠如の一因となっている可能性が考えられる。(Social

群ではその相関関係が弱く，自己顔に対する認知的な評

Neuroscience 7, 223-239, 2012)

双極子追跡法を用いた frontal intermittent rhythmic delta activity (FIRDA)の信号源推定
元村英史（三重大），乾幸二，大山慶子（三重大），西村幸香（三重大），中川雅紀（三重大）
前田正幸（三重大），松島信佳（三重大），宇城研悟（松阪市民病院）
鈴木大（三重大），柿木隆介，岡田元宏（三重大）

Frontal intermittent rhythmic delta activity (FIRDA) は前脳内信号源は前帯状回およびその近傍に推定された。

頭部優位の 2-3Hz の両側同期性に 1-5 s 持続する単律動

FIRDA は様々な病態レベルにおいて出現する。抗コリン性の徐波活動である。本研究では，脳内信号源解析によ作用を有する抗精神病薬やコリン作動性ニューロンの障る FIRDA の発生機序の解明を目指した。まず，典型的な害が強いレビー小体型認知症において FIRDA の出現頻

FIRDA を含む EEG エポックを視察的に抽出した。ひと度は高い。FIRDA の出現には前帯状回におけるコリン作

つの FIRDA を構成する各徐波の電位マップは極めて類

動性ニューロンの機能不全が関与するのかもしれない。

似している。徐波の peak をトリガーとして加算平均波形(Neuropsychobiology 65: 103-108, 2012)

を作成し，双極子追跡法を用いた信号源解析を行った。

38

研究活動報告／統合生理研究系

体性感覚刺激 No-go 電位と反応時間・反応のばらつきとの関係性
中田大貴（早稲田大学スポーツ科学学術院），坂本貴和子（東京大学），柿木隆介

No-go 電位は Go／No-go 課題を行なった際，No-go 試

られた。Pz と C3 の電極部位において，Go-P300 成分の行に記録される運動抑制過程に関連した事象関連電位で潜時と平均反応時間との間に有意な正の相関が認められある。我々はこれまでに体性感覚刺激 Go／No-go 課題をた。Cz の電極において No-go-P300 成分の潜時と反応時行なった場合に，視覚刺激，聴覚刺激を用いた際と同様間のばらつきとの間に有意な正の相関が，Fz, Cz, Pz, C3,に No-go 電位が記録されることを報告した。しかし，そC4 の電極において Go-P300 成分の潜時と反応時間のばの電位特性は未だ明らかではない点が多いことから，本らつきとの間に有意な正の相関が認められた。

研究では電位の振幅と潜時が，運動遂行過程に関係する

体性感覚刺激 Go／No-go 課題において，No-go 試行に

平均反応時間ならびに反応時間のばらつきとどのように記録される No-go-P300 成分の振幅や潜時は，Go 試行に関係しているのかを検討した。

おける平均反応時間や反応時間のばらつきと有意に関係

Fz と C3 の電極部位において，No-go-P300 成分の振幅することが示された。これらの結果から，運動抑制過程と平均反応時間との間に統計的に有意な負の相関が認めにおける脳活動は，運動遂行過程と密接に関係しているられた。C3 の電極部位において，No-go-P300 成分の振と考えられた。(European Journal of Applied Physiology 112,

幅と反応時間のばらつきとの間に有意な負の相関が認め

207-214, 2012)

乳児はアルチンボルドのだまし絵を顔として認識しているのか－行動実験および近赤外分光法（NIRS）による検討
小林恵（中央大学大学院文学研究科），

大塚由美子（School of Psychology, The University of New South Wales）,
仲渡江美，金沢創（日本女子大学人間社会学部），山口真美（中央大学文学部），柿木隆介

アルチンボルドのだまし絵は，野菜など顔ではない物と倒立のアルチンボルドのだまし絵観察中の脳活動を計体で描かれているにも関わらず顔の知覚を誘発する。本測した。実験 1 の結果から，生後 7-8 ヶ月児は正立と倒研究では選好注視法および近赤外分光法を用いて，乳児

立のだまし絵観察時で異なる活動を示すと予測された。

がアルチンボルドのだまし絵を顔として認識しているか

その結果，正立のだまし絵観察中のみ左側頭領域の脳活検討した。

動が有意に上昇することが示された。

実験 1 では，生後 5-8 ヶ月の乳児に，正立と倒立のア

これらの実験の結果から，アルチンボルドのだまし絵

ルチンボルドのだまし絵を対提示し注視時間を計測した。

から顔を知覚する能力は生後 7 ヶ月頃に発達し，その処実験の結果，生後 7-8 ヶ月児のみ正立のだまし絵を有意

理は左側頭領域が関与していることが示唆された。

に選好した。実験 2 では，近赤外分光法を用いて，正立(Journal of Experimental Child Psychology 111, 22-36, 2012)

運動に関する予期しない視覚フィードバックが体性感覚領域の活動を変化させる
和坂俊昭，柿木隆介

本研究では，運動中の身体部位の感覚情報と運動情報が統合されるメカニズムを解明することを目的として，

39

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

実際の運動とは異なる身体部位の視覚情報が提示されたれまでに頭頂葉皮質が視覚情報と体性感覚情報の統合にときにみられる脳磁場反応を計測した。被験者にはミ関わる脳部位であることが報告されているが，二次体性

ラーボックス内に両手を挿入させ，右手の鏡像が左手の感覚野が運動遂行に関わる視覚情報の影響を受ける結果

位置に映るように調整させ，自発的な左拇指の屈曲伸展は本研究における新たな知見である。この領域は自己のを行わせた（右手は安静）。視覚のフィードバックが予期運動の認識や運動学習に対して重要な働きを有することしていた運動情報と異なるものが提示された時，二次体が示唆された。 (NeuroImage 59: (2), 1501-1507, 2012)

性感覚野，頭頂葉，島皮質の活動に変化がみられた。こ

痛覚受容研究：表皮内電気刺激法の活用
乾幸二，柿木隆介

他の感覚系と比較して，侵害受容系の研究や検査に用刺激法を開発してきた。長さが 0.2mm 程度の針電極を用いる刺激は選択が難しい。実際に組織を障害することがいて表皮に位置する自由神経終末のみを刺激する方法で，なく安全で，繰り返し同一の定量できる痛み刺激を呈示

特定刺激パラメーターを選択することによって A-delta

できることが必要である。誘発脳活動記録などに用いる

線維と C 線維の選択的刺激が可能である。大型の機器は場合には，立ち上がりが急峻であることも必要となる。

不要で，外来やベッドサイドでの検査にも向いている。

また臨床での閾値検査などで利用するには，操作が簡便

既に臨床研究も多施設で開始されており，痛覚研究のみ

である，不要な不快感を被験者に与えない，安価である，ならず臨床研究や臨床検査においても有効に活用されるなどの条件を満たす手法が望ましい。我々の研究室ではと期待される。(Journal of Neurology, Neurosurgery, and

これらの要件を全て満たす刺激手法として，表皮内電気

Psychiatry 83: 551-556. 2012)

生体システム研究部門【概要】
私達を含め動物は，日常生活において周りの状況に応療法を探ることを目的としている。

じて最適な行動を選択し，あるいは自らの意志によってそのために，①大脳基底核を巡る線維連絡を調べる，四肢を自由に動かすことにより様々な目的を達成してい②課題遂行中の霊長類の神経活動の記録を行う，③大脳る。このような随意運動を制御している脳の領域は，大基底核疾患を中心とした疾患モデル動物（霊長類・げっ脳皮質運動野と，その活動を支えている大脳基底核と小歯類）からの記録を行う，④このような疾患モデル動物

脳である。逆にこれらの領域に異常があると，パーキンに様々な治療法を加え，症状と神経活動の相関を調べる，

ソン病やジストニアに見られるように，随意運動が著し⑤様々な遺伝子改変動物の神経活動を記録することによく障害される。本研究部門においては，大脳基底核を中り，遺伝子・神経活動・行動との関係を調べることを行

心に，このような随意運動の脳内メカニズムおよびそれっている。

らが障害された際の病態，さらには病態を基礎とした治40

研究活動報告／統合生理研究系

運動課題遂行中のマカクサル赤核小細胞部ニューロンの活動様式
畑中伸彦，金子将也，南部篤

赤核は組織学的に上前方の小細胞部と下後方の大細胞性的に設置し，大脳皮質からの入力を電気刺激によって部に分かれる。その中でも，小細胞部は大脳皮質運動野

同定した赤核ニューロン（つまり赤核小細胞部）の，上（６野と４野）から入力を受け，下オリーブ核に投射を送肢運動課題遂行中の活動様式を調べている。その結果，る。下オリーブ核は反対側小脳へ投射を送るので，その赤核小細胞部ニューロンは，大脳皮質刺激に対して興奮情報の一部は視床を介して大脳皮質に戻される。よって性だけでなく，抑制性にも応答した。短潜時の興奮性応

赤核小細胞部は，橋核と同じく，大脳皮質-小脳-視床-大

答は主に大脳皮質からのグルタミン酸作動性入力，抑制

脳皮質というループ回路の入力部にあたる。また，赤核性応答は，大脳皮質の脱促通，抑制性ニューロンを介し小細胞部は小脳歯状核から視床への投射の軸索側枝も同た抑制性入力などが考えられる。遅延期間付き到達運動

時に受け取っており，赤核小細胞部と小脳の間には更に課題遂行中は，（１）運動時に興奮，（２）遅延期間中に小さなループを形成する，複雑な神経連絡を持っている。

持続的に興奮し，運動時に抑制，（３）遅延期間中に持続

これまで，運動課題遂行中のマカクサルで，赤核の活動的に興奮し，運動時に興奮と抑制など，様々な活動を示を記録した報告はあるが，それらの活動が小細胞部なのした。この結果は，赤核小細胞部が運動制御により複雑

か大細胞部なのかは不明であった。われわれは，ニホンに関与していることを示唆している。

ザル大脳皮質上肢運動関連領域に埋め込み刺激電極を慢

大脳基底核出力核における興奮性・抑制性の活動調節
金子将也，高良沙幸，畑中伸彦，南部篤

淡蒼球内節と黒質網様部は，大脳基底核の出力核であ

床下核－淡蒼球内節路（間接路）が再び淡蒼球内節ニューり，その活動は視床，大脳皮質の機能に大きく影響を与ロンを興奮させる。淡蒼球内節ニューロンは拮抗する興えると考えられる。淡蒼球内節には時間的に異なる３つ

奮性・抑制性入力によってどのように調節されているかの入力が大脳皮質よりもたらされる。１）大脳皮質－視を調べるために，運動課題遂行中のサル淡蒼球内節ニ

床下核－淡蒼球内節路（ハイパー直接路）は淡蒼球内節

ューロンにおいて，単一ユニット記録と神経遮断薬の微ニューロンを短潜時で興奮させる。２）大脳皮質－線条

量注入を併用し，興奮性・抑制性入力それぞれがどのよ

体－淡蒼球内節路（直接路）が続いて蒼球内節ニューロ

うに関わっていたか検討している。

ンを抑制する。３）大脳皮質－線条体－淡蒼球外節－視ハイリスク・ハイリターン，ローリスク・ローリターンを選択する神経基盤と調節因子
橘

我々の日常生活は様々なレベルでの意思決定の連続から成り立っている。なかでも，ハイリスク・ハイリター

吉寿，南部

篤

この行動選択の神経基盤については十分に分かっていない。

ンな状況を選ぶか，ローリスク・ローリターンな状況を本研究においては実験動物に眼球運動を指標としたギ

選ぶかといった行動選択の局面は数多い。しかしながら，

ャンブル課題を行わせ，サルの行動選択と大脳基底核の41

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

神経活動との関連性を神経生理学的に明らかにしたい。

本年度は眼球運動測定を可能とする実験系を立ち上げ，

またギャンブルのような行動選択において重要と示唆さ独自に考案したギャンブル行動課題を実験動物に訓練しれてきたドーパミン・セロトニンが大脳基底核神経活動

た。実験動物は課題を概ね学習し終え，これから大脳基に対して及ぼす影響，さらには最終的な行動選択に与え底核の神経活動記録を展開したいと考えている。

うる影響についても薬理学的手法を用いて検討したい。

淡蒼球内節－脳深部刺激療法のメカニズムの解析
知見聡美，南部篤

大脳基底核の出力部である淡蒼球内節（GPi）に慢性

GPi-DBS の作用メカニズムを明らかにすることを目的と的に電極を埋め込み，高頻度連続刺激を与えるという淡して，正常なサルの GPi に２本の電極を刺入し，一方の蒼球内節－脳深部刺激療法（GPi-DBS）が，神経難病で電極を通して電気刺激を与えた際の近傍の神経活動を記あるパーキンソン病やジストニアの治療に用いられてい録した。その結果，GPi-DBS は GPi に投射する GABAる。しかしながら，電気刺激が近傍のニューロンを興奮作動性ニューロンの軸索末端を刺激することにより，させることにより効果を表すのか，もしくは，抑制する

GABA の放出を促して GPi ニューロンの活動を抑制する

ことにより効果を表すのかなど，その作用メカニズムのとともに，GPi を介する情報伝達を遮断することによっ

詳細については明らかにされていない。本研究では，て効果を表していることが示唆された。

大脳皮質−線条体経路の神経生理機能の解明
佐野裕美，加藤成樹（福島県立医科大学），
知見聡美，小林憲太，小林和人（福島県立医科大学），南部

篤

大脳基底核の入力核である線条体と視床下核は主に大Cre-loxP システムを作動させ，大脳皮質−線条体経路特異脳皮質から入力を受ける。大脳皮質−線条体経路と大脳的に光受容体のチャネルロドプシン（ChR2）を発現させ皮質−視床下核経路には各々に特異的に発現する受容体た。そして，大脳皮質で光照射と神経活動の記録を行っなどは知られておらず，薬理学的方法では各々の経路のたところ，光照射に応じた興奮が認められ，大脳皮質−

神経生理学的役割を解析することはできない。そこで，線条体経路の同定と特異的な興奮誘導に成功した。さら逆行性に遺伝子導入が可能なレンチウイルスベクターに，大脳皮質を光刺激した際の神経活動を淡蒼球外節で（FuG-C ベクター）とアデノ随伴ウイルスベクター（AAV

記録したところ，光照射に応じて抑制あるいは抑制−興ベクター）を利用して，大脳皮質−線条体経路のみで

奮という一過性の応答が認められた。

線条体投射ニューロンの神経生理機能の解明
佐野裕美，田中謙二（慶応義塾大学），竹林浩秀（新潟大学），
Dwi Wahyu Indriani，南部
線条体投射ニューロンの神経生理機能を解析するため，

42

篤

テトラサイクリン遺伝子発現誘導系を利用した遺伝子組研究活動報告／統合生理研究系

換えマウスを用いて，線条体投射ニューロンに光受容体

た興奮により誘導される immediately early genes を調べたであるチャネルロドプシン（ChR2）を発現させ，線条体

ところ，光照射した線条体では c-fos の誘導は認められな投射ニューロンの神経活動を興奮させたときの，線条体かったのに対し，Npas4 が線条体投射ニューロンの興奮における遺伝子発現とマウスの行動変化を調べた。片側に応じて特異的に誘導されていた。さらに，片側の線条の線条体で光照射と神経活動の記録を行ったところ，光体に光照射したときのマウスの行動変化を調べたところ，照射に応じた興奮が認められた。そこで，ChR2 を介し回転運動などの行動変化が認められた。

大脳基底核のハイパー直接路が運動情報処理に果たす機能の解明
纐纈大輔，井上謙一（京都大学），加藤茂樹（福島県立医科大学），
小林和人（福島県立医科大学），高田昌彦（京都大学），南部

篤

細胞死を誘導する物質であるイムノトキシンの受容体

ムノトキシンを注入した。その結果，運動野から視床下であるヒトインターロイキンタイプ２受容体を発現する核に投射しているニューロンはイムノトキシンが結合す

レンチウイルスベクターを利用して，霊長類の運動野かることで細胞死が誘導され，ハイパー直接路の選択的除ら視床下核へ投射するニューロンを選択的に除去する技

去に成功した。また淡蒼球内節の細胞活動を記録したと術の開発を目指した。運動野から視床下核を経由して，ころ，運動野から大脳基底核に運動情報が入力される際

大脳基底核の出力部位である淡蒼球内節に至る経路はハに，早いタイミングでみられる神経細胞の興奮活動が，イパー直接路と呼ばれているが，運動情報処理に果たす

このハイパー直接路を経由して起こることが明らかとな機能の詳細はまだ明らかになっていない。マカクザルのった。

視床下核にウイルスベクターを注入し，次に運動野にイ

計算神経科学研究部門【概要】
計算神経科学研究部門では，神経細胞・神経回路網のるかについて，数理モデルによる解析を行い，実験的に非線形ダイナミクスが，脳機能にいかに関わっているか

検証可能な予測を試みている。また conductance injectionを解明し脳型コンピュータの基本原理を構築することを(dynamic clamp) 法を用いた数理的方法と in vitro 生理学

目指している。中でも記憶や注意などの高次機能の発現の融合や，脳科学ビッグデータの非線形解析手法の開発に，多安定性，引き込み，カオス，遷移ダイナミクスななども行い，現実に即した数理モデル化の方法を探求し

ど，非線形動力学系の豊かな特質がいかに活かされていている。

シナプス統合における Dale 則の破れと前シナプス制御の影響に関する研究渡辺啓生（東京大学），合原一幸

脳内では多数の神経細胞が主にシナプス結合でつなが則に従うとされてきたが，近年これが破られる可能性がっている。従来，一つの神経細胞は興奮性あるいは抑制示唆された(Ren et al., 2007)。また，各神経細胞間のシナ性のいずれか一種類のシナプス結合のみ持つという Dale

プス結合は前シナプス制御と呼ばれる機構により，脳の43

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

他の部位から神経修飾物質の投射を受けることで短い時

活動パターンを示すことが明らかになった。また階層性間に強度などの性質を大きく変えることが知られてきた。

やクラスター性など，実際の脳に見られる構造を取り入

我々はこれらの要素が神経細胞のネットワークのダイナれることで，上層からの抑制の強弱によるクラスター間

ミクスに与える影響を数値実験により検証した。その結の同期の変化など興味深い現象がいくつも見られた。こ果，Dale 則の破れを許したネットワークは，前シナプス

れらの結果は，脳の活動の多様性と情報処理の機構の解制御を想定した結合強度の変化のもとで，非常に豊富な明に役立つと期待できる。

神経細胞の異常な同期状態の緩和について西川

功（東京大学），合原一幸

神経細胞の異常な同期は，様々な精神疾患にも関わっした様々なモデルにおいても同様の性質の成立を示唆すている可能性がある重要な非線形現象である。我々は，る結果を得た。具体的には，結合関数をより一般化した同期現象を記述する可解モデル（蔵本モデル）を通し，モデル，結合に時間遅れがあるモデル，時間変化する振異常な同期状態を緩和するための知見を模索してきた。

幅変数を持つモデル，慣性項を考慮したモデルなどを扱

これまで，蔵本モデルにおいて，系が同期を示しているった。これらの結果は，系の結合強度を安定的に下げる

とき，微小な結合強度の減少が異常な同期状態の緩和に方法があれば，その減少が微小でも異常な同期状態の緩大きな効果があることが知られていた(Daido, 1990)。

和には効果が高いことを示唆している。

本研究では，蔵本モデルに，より現実的な要素を加味

44

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

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，神経細胞やグリア細胞の細胞膜明らかにする。2) これらの分子の発達過程や記憶，学習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の基礎となる可塑的変化に伴う動きを可視化し，その制の局在や動態を観察することから，シナプス，神経回路，

御メカニズムと機能的意義を探る。3) 電依存性カルシウシステム，個体行動の各レベルにおけるこれらの分子のムチャネルの脳内微細構造上の局在を明らかにし，カル機能，役割を分子生物学的，形態学的および生理学的方

シウムシグナルにより制御されている種々の生理現象の法を総合して解析する。特に，各レベルや各方法論のギ

分子基盤を明らかにする。4) 脳のシナプスやグルタミン

ャップを埋めることによって脳の機能の独創的な理解を

酸受容体局在の左右差とその生理的意義を探る。5) シナ

目指している。

プス-グリア複合環境の動的変化による情報伝達制御の具体的な研究テーマとしては，1) グルタミン酸受容体

メ カ ニ ズ ム を 明 ら か に す る 。 6) シ ナ プ ス 接 着 因 子

および GABA 受容体と各種チャネル分子の脳におけるNeuroligin/Neurexin の機能を明らかにし，これらを標的

電子顕微鏡的局在を定量的に解析し，脳機能との関係をとした自閉症モデル動物を確立する。

シナプスを取り巻く細胞外空間におけるグルタミン酸濃度動態
松井広，Timotheus Budisantoso，深澤有吾，重本隆一

脳内の情報処理は，細胞間を信号が次々と受け渡されは，グルタミン酸作動性シナプスが挙げられる。我々はる過程を通して進むと考えられている。伝達物質がどの

外側膝状体（LGN）中継細胞のグルタミン酸作動性シナように放出されるのかといったシナプス前性の要因，及プスに注目した。視覚情報は，網膜から大脳皮質に伝え

び，受容体がどのような伝達物質濃度に対して反応する

られる途中で，LGN を経由する。網膜神経節細胞と LGNのかといったシナプス後性の要因に関して，研究が進ん

中継細胞間のシナプスは，神経信号の単純な中継ぎをしでいる。しかし，薄い細胞間隙の複雑に入り組んだ迷宮ているわけではない。このシナプスでの顕著な短期性のを伝達物質が拡散し，細胞表面に発現している受容体が可塑的な変化は，視覚情報処理の一端を担っていると考次々と活性化する様子は，直接可視化されていない。こえられる。網膜神経節細胞はある程度の速い周波数で発の狭い空間に，脳における情報処理の本質の多くが詰ま火することがあるので，放出－応答連関は，発火毎の独っているわけであり，シナプス形態のわずかな違いや，立した事象ではなく，直前の履歴を引きずることになり，発現している分子の数・分布等のほんの少しの揺らぎに

シナプス伝達の短期可塑性の一部は，細胞間隙におけるよって，信号伝達特性が大きく変わることが予想される。

伝達物質の振る舞いに影響される可能性がある。我々は逆に，それぞれのシナプスの果たす生理的役割に従って，ラット急性脳スライス標本を作製し，この短期可塑性のこれらの構造が生体内で最適化されているとも考えられメカニズムを電気生理学的手法を用いて明らかにするこる。そこで，シナプスの微細構造が神経細胞間の信号伝とを目指した。また，超薄切片の電子顕微鏡像の三次元

達特性にどんな影響を与えるのか調べ，生理的機能を果

再構築や凍結割断レプリカ免疫標識法（SDS-digested

たすのにどう役立っているのか明らかにすることを目的

freeze-fracture replica labeling, SDS-FRL）を用いて，このとし，研究を行っている。

シナプスの微細環境を解析し，シナプス伝達に影響を与

中枢神経系における主要な興奮性信号伝達機構としてえる構造的要素（個々のシナプスの間の距離，AMPA 受

45

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

容体の発現様式，シナプスに対するグリア細胞膜配置様ような研究を通して，伝達物質濃度推移の時空間特性を式等）を明らかにした。これを元に，伝達物質の拡散お理解し，数ミクロン以内の狭い空間で，ミリ秒単位で制よびシナプス後細胞に生じる応答をシミュレーションし，御される信号の受け渡し過程の全貌をつかむことを目指

電気生理学的に記録される応答と照らし合わせた。このしている。

Calyx of Held シナプス成熟過程における受容体配置の変化と機能
原田春美，釜澤尚美，松井広，重本隆一

脳における情報処理が正常に機能するためには，シナされ，AMPA 受容体，NMDA 受容体それぞれに由来する

プス伝達効率の最適化が必須である。聴覚系のシナプス成分が，生後２週間の段階では検出されることを確認しでは特に，数百 Hz 以上の速度で送られてくる信号を正たので，生後発達に伴い，各成分がどのように変化する

確に伝達する機能が必要である。ラットでは，生後３週のかを解析する予定である。さらには，得られた構造的間で聴覚系の機能が完成するが，それまでの間にシナプ

情報を基に，二次元的に広がる細胞間隙における伝達物

スの成熟が迅速に行なわれる。我々は，聴覚伝導路に位

質拡散，および，シナプス後膜上に分布する受容体応答

置する calyx of Held（前蝸牛核神経終末端）と MNTB（台をシミュレーションし，電気生理学的に記録される応答

形体核）主要神経細胞が形成する巨大シナプスの発達過と照らし合わせることで，生後発達に伴う受容体分布変程に着目し，シナプス後膜における受容体配置，および化の生理的意義を解明することを試みている。

シナプス前細胞における伝達物質放出部位の最適化の過程を解析した。

伝達物質を含んだシナプス小胞の開口放出は，電位依存性カルシウムチャネルによって，精緻に制御されていCalyx of Held と MNTB 細胞体上に形成されるグルタミ

ることが知られている。これらのチャネルがシナプス前ン酸作動性シナプスは，凍結割断レプリカ像では，大き膜上にどのように分布しているのかを調べることで，伝な細胞体とその周囲に密着した扁平な構造として観察さ達物質放出を制御する重要な構造的基盤を解明できるとれるため，細胞膜上に発現する受容体やチャネルの二次考えられる。多くのシナプスでは，伝達物質放出には，元的配置を解析するのに適している。Calyx of Held から

P/Q 型のカルシウムチャネル（α1a）が主要な役割を果放出されるグルタミン酸に対して，MNTB 主要細胞のたしていると考えられているが，新規に得られた抗α1aAMPA 受容体・NMDA 受容体が反応すると考えられてい抗体がレプリカ標識に適用できることを発見したので，るが，まずは，これらの受容体配置をレプリカ標識法にこれまで誰も見ることのできなかったシナプス前膜におより解析した。レプリカ標識法による AMPA 受容体・けるα1a の二次元分布を可視化することに初めて成功

NMDA 受容体に対する標識は，主要細胞の細胞体 E-face

した。解析の結果，生後 1 週目では細胞膜に散在してい上に存在する膜内粒子（IMP）のクラスターとその周辺

たカルシウムチャネルが，生後 2 週目に開口放出部位（アに認められた。生後１週間の時点では，受容体標識が認

クティブゾーン）に局在する様子が明らかになった。シめられる IMP クラスターにおける IMP の密度は低く，ナプス前細胞におけるカルシウムチャネルの局在変化の

抗 AMPA 単独，抗 NMDA 単独で標識されるクラスター

過程は，シナプス後細胞における受容体の凝集過程とよと，両者に対する標識が混在するクラスターが観察されく一致しており，聴覚系における正確で素早いシナプスた。生後３週間では，クラスター内における IMP の凝集伝達を実現するために，シナプス前後細胞が協調して構密度は上昇し，AMPA 受容体標識のみが認められ，造のチューニングを行なっていることが解明された。

NMDA 受容体に対する標識はほとんど存在しなくなっ今後は，calyx of Held におけるカルシウムイメージンた。同様の発育段階のスライス標本で，MNTB 主要細胞

グデータと照らし合わせることで，カルシウムチャネル

から電気生理学的記録を行ったところ，ひとつひとつのの局在と，チャネルを通してシナプス前細胞内に流入しシナプス小胞の開口放出に対する応答（mEPSC）が検出たカルシウムイオン濃度の広がりとの関連を明らかにす46

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

るとともに，アクティブゾーン内でのシナプス小胞融合

しては，スライス標本に対する薬剤処理などによって，部位とカルシウムチャネルの位置関係等の詳細な形態学

開口放出過程の各段階を制御することを試み，電気生理的情報を追究することを検討中である。これらの情報が学的に検討した後，スライス標本を用いたレプリカ標識得られて初めて，ひとつひとつのカルシウムチャネルの法を工夫することで，カルシウムチャネルの開閉と開口開閉が，シナプス小胞の開口放出をいかに制御している

放出との連関を支える構造的基盤をさらに追求する予定のかを明らかにすることが可能になる。具体的な手法とである。

シナプス接着因子 Neuroligin/Neurexin を標的とした自閉症モデル動物の評価・確立
Wen-Hsin Chang，Nur Farehan Mohamed Asgar，田渕克彦
Neuroligin/Neurexin は異なるファミリーに属する細胞は大脳皮質においては抑制性シナプス機能の増強を引き接着因子で，Neuroligin はシナプス後終末，Neurexin は起こすのに対し，海馬では興奮性シナプス機能の増強を

シナプス前終末に局在し，これらがカルシウム依存的に引き起こすという，脳の領域ごとに異なる効果を示すこ

結合することにより，シナプスの形成及び機能的成熟にとを見出した。さらなる詳細な電気生理学的解析により，寄与していると考えられている。近年，Neuroligin およ

大脳皮質では GABA 受容体機能，海馬では NMDA 受容

び Neurexin の遺伝子異常が自閉症患者から発見されたこ

体 2B サブユニットの機能亢進が見られることがわかっとから，これらの分子の機能異常が自閉症の原因と関係てきた。また自閉症患者から見つかった別の変異である

しているのではないかと考え，ヒトの自閉症患者から見R704C 変異（細胞内領域の 704 番目のアルギニンがシス

つかったこれらの変異を再現した遺伝子改変マウスを作

テインに置換された変異)を再現した Neuroligin-3 のノッ

成し，自閉症の病態と関連づけて解析を行っている。我々

クインマウスでは，R451C マウスとは異なり，海馬におは以前の研究で，Neuroligin-3 の細胞外のアセチルコリン

いて AMPA 受容体機能の減弱が認められたが，GABA 受

エステラーゼ様ドメイン内の 451 番目のアルギニンをシ容体機能に変化は見られなかった。今後，これらの受容

ステインに置換した変異は，マウスにおいても自閉症特体の局在を電顕レベルで解析すると同時に，Neurexin と有の社会行動の異常と，空間学習記憶能力の増強を引きの相互作用を含めた分子メカニズムについても解析して起こすことを見出している。現在進行中の研究として，いく予定である。

このマウスのシナプス機能を調べたところ，R451C 変異

細胞種選択的光遺伝学タンパク質を発現した遺伝子改変マウスの開発
松井広，佐々木拓哉

近年の神経科学研究において，光遺伝学（オプトジェ

た。本マウスは，細胞種選択的プロモータ下においてテ

ネティクス）的な研究ツールが注目され，これまで以上

トラサイクリン制御性因子(tTA)を発現する遺伝子改変に，神経活動と動物の個体行動との因果関係が解析可能

マウスと，tTA により活性化されるプロモータ(tetO プロになりつつある。本研究では，遺伝子ノックイン技術をモータ)下においてチャネルロドプシン分子等の光感受用いて，テトラサイクリン制御性の遺伝子発現システム

性分子を発現する遺伝子改変マウスの 2 つを掛け合わせを改良し，多様な細胞種選択的に，光感受性タンパク質ることによって得られる。我々は，ニューロンだけでな

チャネルロドプシン 2(C128S 変異体)およびアーキオロ

くグリア細胞にも本発現システムを適用し，in vivo 条件

ドプシンを高発現する遺伝子改変マウスの作製に成功し下において，これらの細胞活動を操作することに成功し47

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

た。本システムでは，細胞種選択的に多様な機能分子をれる。本研究は慶應義塾大学の田中謙二特任准教授・名発現させることができるため，神経科学のみならず，生古屋大学の山中章弘教授らとの共同研究として行われた。

命科学分野において，重要な実験ツールになると期待さグリア細胞刺激による神経活動および個体行動の制御
佐々木拓哉，別府薫，深澤有吾，重本隆一，松井広

脳における情報処理は，ニューロン活動によって担わより，グルタミン酸が放出され，小脳プルキンエ細胞のれていると考えられている。ニューロンはグリア細胞とAMPA 受容体を活性化させることが明らかになった。ま密接な連絡を取っているが，グリア細胞の脳内情報処理

た，平行線維-プルキンエ細胞間のシナプスにおいては，における役割を証明するには，グリア細胞からニューロ

グリア細胞の光刺激により，長期的な可塑性が観察されンへのシグナル伝達の実態が解明される必要がある。本た。さらに個体行動の解析から，グリア細胞の光刺激に研究では，チャネルロドプシン 2 をアストロサイトに選より誘発された神経活動は，小脳依存性の運動学習を制択的に発現した遺伝子改変マウスを用いて，この課題に御するのに十分であることが示された。以上の結果から，取り組んだ。In vivo の条件下において，これらのアスト

グリア細胞が神経活動や個体行動を制御し，脳内の情報

ロサイトを光刺激すると，神経活動が誘発された。また，処理において重要な役割を担っていることが示唆された。

スライス標本を用いた解析から，グリア細胞の光刺激に

電位依存性カルシウムチャンネルの神経細胞膜上分布
Laxmi Kumar Parajuli，深澤有吾，重本隆一
神経細胞の興奮性は細胞膜上に発現しているイオンチ

特異抗体を樹立し，マウス脳内の発現分布と共に海馬ャネルにより制御されている。中でも電位依存性カルシ

CA1 錐体細胞の細胞膜上の分布を免疫電子顕微鏡法を用

ウムチャネルは神経細胞の活動依存的にカルシウムを流いて定量的に解析した。この結果，この電位依存性カル

入することによって，細胞の電気的な興奮と細胞内セカ

シウムチャネルが樹状突起や樹状突起スパインの細胞膜

ンドメッセンジャー系の両方を調節し，種々の神経細胞上に非常に低密度で，散在的に発現していること，また，の現象に関与する重要な分子である。しかし，その分布

そのスパイン内の発現数はスパインの体積と正の相関をを正確に解析することは，電気生理学的にも解剖学的に示すことが明らかになってきた。また，このスパインにも困難であり，不明な点が多く残されている。我々はシおけるチャネルの発現数は樹状突起の発現密度とは独立

ナプス可塑性やてんかん発作の発生に関与が指摘されてしていることを見出している。

いる R 型カルシウムチャネル，alpha1E サブユニットの48

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

海馬における長期増強現象とグルタミン酸受容体の密度変化
深澤有吾，重本隆一

神経細胞はシナプスを介して機能的に結合し，情報伝期増強現象誘導後にシナプス内 AMPA 受容体密度が一達することで，脳の情報処理機構を担い，また，その機過性に増加することを見出し，また，シナプスが形成さ変化が学習・記憶の細胞レベルの素過程であると考えられる樹状突起スパインとシナプスのサイズ及び受容体局れている。グルタミン酸を介したシナプス伝達は，脳内在との関係を解析し，シナプス機能の増強に伴いスパイの主要な興奮性シナプス伝達であり，シナプス前細胞かンの形態変化と受容体増加及びシナプス面積増加が短時ら放出されたグルタミン酸がシナプス後細胞のグルタミ間で起きることを確認した。現在，より生理的な刺激条

ン酸受容体に結合することで，興奮が伝達される。従っ件下でのシナプス内グルタミン酸受容体密度がどの様にて，シナプス後に発現するグルタミン酸受容体の種類や変化するかを検討しており，受容体密度調節の生理的意

量，また，その分布が個々のシナプスでの伝達特性の調義を解析している。

節に深く関与し，これらの変化が記憶形成に重要な役割

シナプスに発現する AMPA 受容体密度変化が短期的を持つと考えられる。本研究課題では，AMPA 型グルタ

な記憶痕跡であれば，AMPA 受容体密度変化を可視化す

ミン酸受容体を中心にグルタミン酸受容体の細胞膜上分ることで記憶形成領域を可視化できる可能性があるので，

布を凍結割断レプリカ標識法を用いて明らかにすると同脳内の広範な領域で短期記憶痕跡をマップ化し，学習・時に，学習時や実験的シナプス可塑性（長期増強現象）

記憶形成の場を明らかにできる可能性が有る。将来的に誘導時の受容体局在を観察することで，記憶・学習現象

はシナプスの機能的変化と神経細胞のネットワーク活動と受容体局在との関連性や因果関係を明らかにすることとの関連や，それがどのように記憶形成に関与するのかを目的としている。これまでに海馬歯状回シナプスの長について明らかにしたいと考えている。

小脳平行線維‐プルキンエ細胞間シナプス前神経終末における細胞膜上分子の局在原田春美，別府薫，重本隆一，松井広

シナプス前神経終末における電位依存性カルシウムチ

本研究では凍結割断レプリカ免疫標識法を用いてラッャネルの活性は，種々のプレシナプスタンパク群によっ

ト 小 脳 に お け る P/Q 型 カ ル シ ウ ム チ ャ ネ ル お よ びて調整されていることが知られている。近年，プロテオ

SNARE，RIM，CASK，Neurexin の詳細な分布を解析しミクスの手法を応用した解析から，数百種におよぶプレ

た。その結果，これらの分子が特にシナプス小胞開口放シナプスタンパク質が電位依存性カルシウムチャネルと出部位に分布し，P/Q 型カルシウムチャネルと共局在し直接的あるいは間接的に結合し，その活性の調節に関与ていることを明らかにした。興味深いことに，RIM およ

している可能性が示唆された。特に，SNARE や RIM，

び P/Q 型カルシウムチャネルはシナプス小胞開口放出部

CASK はカルシウムチャネルと直接相互作用し，シグナ

位においてクラスター状に局在していたのに対して

ル複合体を形成していることが明らかになりつつある。

CASK および Neurexin ではそれらのマイクロクラスター

さらに，Neurexin を含む細胞接着因子はシナプス前・後は観察されず，放出部位内で均一な分布を示した。さら細胞をつなぐ細胞接着の役割のみならずカルシウムチャに，小脳平行線維特異的にチャネルロドプシン 2 を発現

ネルと相互作用してシナプス小胞の放出に関与しているした遺伝子改変ラットを用いて，光刺激前後におけるこことが報告されている。しかし，それらのプレシナプス

れらの分子局在の変化について解析を行っていく予定で分子の詳細な局在分布については不明な点が多く残され

ある。

ている。

49

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

大脳神経回路論研究部門【概要】
大脳皮質は多くの領域から構成され,分担をすることで知覚,

運動,

それらが機能思考といった我々の知のために,多様な皮質領域や皮質下構造に投射する前GABA 作働性介在細胞

頭皮質を構成する錐体細胞や,的活動を支えている。大脳皮質がどのようにしてこのよのニューロンタイプを,うな複雑な情報処理をしているかは未だに大きな謎にな

射・樹状突起形態など多方面から同定した上で,っている。この仕組みを知るためには，皮質内神経回路の神経細胞間のシナプス結合を電気生理学・形態学の技の構造と機能を明らかにする必要がある。新皮質回路を術を組み合わせて調べている。本年度は，運動関連領野構成するニューロンは形態的に極めて多様であることがの同定とそこからの脊髄投射パターン,

知られているが,状突起構造や軸索伸長様式,

抑制性細胞軸索のスパイ能の解明には不可欠であると考えている。本部門では,

ン神経支配や興奮性入力様式,

前頭皮質へ投射する多皮質出力がどのように作られるという観点から，皮質局様な視床核の振動特性について解析を行うとともに,所回路の構築原理を解明することを目標としている。そ前頭皮質・基底核の行動価値計算回路モデルを提案した。

この多様性を理解することが皮質機

分子発現・生理的性質・軸索投
これら

錐体細胞の樹大脳皮質の非錐体細胞樹状突起分岐部での Rall の 3/2 乗則の検証
窪田芳之，北啓子，塩津千尋，川口泰雄
野村真樹（理化学研究所）

神経細胞は，枝分かれして長く伸びる樹状突起や細胞を報告済みである。その法則を崩した場合，樹状突起の体で，数千から数万個のシナプス入力を受取り，その入信号の統合にどのような変化をもたらすのかをシミュ

力信号を樹状突起で統合し細胞体に伝搬させ，最終的にレーション解析を使って解析した。結果，樹状突起分岐

細胞体の電位を閾値以上に上げてスパイクを発生させる。

部を Rall の 3/2 乗則に則って作製したモデル細胞では，樹状突起の分岐部分の形態が，この興奮性信号の統合処

樹状突起のどの部分に入力する興奮性信号も細胞体にほ

理に，大きく影響を与える事が知られている。分岐部分

ぼ等価の信号として伝導されるが，Rall の 3/2 乗則を崩での親樹状突起と２つの娘樹状突起の断面積は保存されして作製したモデル細胞では，大きくばらついた信号とている事，また，それは Rall の 3/2 乗則と同等である事

して伝導される事がわかった。

大脳皮質の錐体細胞の抑制性シナプスと近傍の棘突起の動態解析
窪田芳之，塩津千尋，川口泰雄
Jerry L. Chen, Katie L Villa, Elly Nedivi（マサチューセッツ工科大学）
学習時等の興奮性神経のシナプス結合の再構成は，樹明らかにした。樹状突起の幹にある抑制性シナプスと棘状突起上にある棘突起の動態観察で知られているが，抑突起に存在する抑制性シナプスは，ノーマル時と片眼遮制性シナプスでは知られていない。本研究では，マウス

蔽時で可塑的動態が異なる事を見つけた。さらに，片眼の大脳皮質視覚野の表層の錐体細胞の樹状突起上で起き遮蔽時には，近傍にある抑制性シナプスと棘突起は同様る抑制性シナプス(gephyrin puncta)と棘突起の動態変化の変化をする事を見いだした。これは，近傍にある興奮を，in vivo で，２光子レーザー共焦点顕微鏡観察により性入力と抑制性入力が同様に変化する事を in vivo で示

50

研究活動報告／大脳皮質機能研究系したと考えている。また，in vivo 二光子観察で同定した電子顕微鏡を使った３次元再構築法で確認した。

gephyrin puncta が実際に抑制性シナプス結合である事を，皮質抑制性介在細胞ネットワークへの興奮性シナプス入力様式
大塚岳，川口泰雄皮質の主要な抑制性介在細胞である Fast-Spiking（FS）

アにおいて高かった。次に，共通入力によって引き起こ細胞は，選択的に電気結合しサブネットワークを形成し，される活動の FS 細胞ネットワーク内の伝播についてシ

異なる機能カラムを越えて拡がっていることが知られてミュレーションも併用して検討した。入力を受けた細胞いる。FS 細胞の活動がどのように制御されているのかをの活動は，近傍にある FS 細胞には膜電位が脱分極時に理解するために，FS 細胞サブネットワークへの錐体細胞は抑制性として，また過分極時には興奮性として作用しからの興奮性シナプス入力についてラットの脳切片を用た。以上の結果から，FS 細胞ネットワークはネットワー

いて解析した。その結果，5 層内の錐体細胞から FS 細胞

クの状態に依存して，錐体細胞によって局所的に制御さペアへの共通入力確率は，電気結合している FS 細胞ペれていることが示唆された。

初期軸索形成による大脳皮質興奮性細胞の分類
畠中由美子，服部宣子，川口泰雄

大脳皮質の興奮性神経細胞はそれぞれの層毎に特徴的側に伸長した。深層では，外側と内側方向に投射する細な投射パターンを示す。これらの投射パターンの形成過胞が混在するが，５層の神経細胞を対象にこれら細胞の程を明らかにするため，少数の細胞を標識して，その初誕生時期を調べたところ，やはり外側投射が先に，内側期軸索形成過程を調べた。その結果，これら細胞は分化

投射細胞が後に分化のピークを迎えていることがわかっ

直後，皮質板に移動する前に，軸索形成を開始すること，た。以上のことから，大脳皮質興奮性神経細胞はその初伸長方向は内側，外側かのいずれかであることがわかっ

期軸索形成から，早期に分化する外側投射とその後分化た。また，その方向性は時期依存的であり，早期に分化する内側投射細胞に２分されると考えられた。

した細胞は外側方向に伸長し，その後分化したものは内ラット運動関連皮質の同定と脊髄投射多様性
植田禎史，川口泰雄

前頭皮質は齧歯類でも複数の部位からできているが，分けられ，この運動誘発が異なる二領域はニューロフィ

各領野の機能的同定や，皮質間結合則はあまり分かってラメントに対する免疫組織化学染色の違いで区別できた。

いない。そのために先ず，運動関連領野を客観的に同定二つの領野は M1 の運動マップに対応するトポグラフィする方法を確立した。脊髄投射するラット前頭皮質は，ックな投射で繋がっていた。皮質脊髄路細胞の脱分極発

皮質内微小電流刺激から低閾値で運動が引き起こされる

火応答はどちらの領野でも順応が弱く，最初にダブレッ

一次運動野(M1)と引き起こされない二次運動野(M2)にト発火するタイプが多かった。一方，脊髄投射様式は二51

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

領域で異なり, M1 の前肢・後肢部位がそれぞれ頚髄・腰投射までしか見られなかった。M2 はより間接的に運動髄へ脊髄投射するのに対して, M2 では部位によらず頚髄発現に関与する高次前頭皮質と考えられる。

脳波リズムと視床-皮質サブネットワークの活動解析
牛丸弥香，川口泰雄

大脳皮質ニューロンは睡眠中に脱分極 (Up)と過分極機能が大きく異なると考えられる３つの核（VA/VM 核,(Down)を繰り返している。この皮質徐波は外部入力を遮VL 核，網様核）から記録を行った。その結果，次のこ断しても起きるので，皮質内で作られると想定されていとが分かった。(1) 視床細胞は，視床へ投射する錐体細るが, Up を開始・持続・終了させる機構については未だ

胞よりも Up 内時期選択的に発火する。(2) 特に, VA/VMに不明なことが多い。視床は多様な核から構成され, Up核や網様核には Up 開始付近で選択的に発火するものがへの関与が核ごとに異なる可能性がある。そこで徐波とある。これらから，前頭皮質１層に投射する VA/VM 核

ニューロン発火の関係を視床核ごとに解析し，さらに視が Up 開始に深く関わることが示唆された。

床へ投射する５層錐体細胞とも比較検討した。視床では錐体細胞結合特異性を導入した前頭皮質・基底核の行動価値計算回路モデル
森田賢治（東京大学），森島美絵子，川口泰雄

動物が適切な行動を選択していくためには，各行動の間接路を興奮させることが示唆されている。今回, CCS・価値を更新していく必要がある。価値変更の指示は，黒CPn 細胞が作る階層性反響回路と, CCS・CPn 細胞から基質ドーパミン細胞が行うと考えられるが，行動価値評価

底核内経路入力の偏りをとり入れて，行動価値を計算すの計算を行う具体的な神経機構については不明である。

る皮質基底核モデルを提案した。この回路モデルを使え

基底核内結合は直接路・間接路とよばれる，ドーパミン

ば，状態・行動価値関数の時間差を計算することや，選細胞への影響が異なる二つの経路からなる。前頭皮質の択された行動の実行とその価値判断を並行して行うこと

両側線条体投射細胞（CCS 細胞）は両経路に入力するがが可能である。更に，うつ病などの精神疾患病態の理解

より直接路を，一方，橋核投射細胞（CPn 細胞）はよりにも適用できる可能性も示唆した。

心理生理学研究部門【概要】
認知，記憶，思考，行動，情動などに関連する脳活動

もちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に理を中心に，ヒトを対象とした実験的研究をすすめている。

解することを目指す。言語・非言語性のコミュニケーシ

脳神経活動に伴う局所的な循環やエネルギー代謝の変化

ョンを含む人間の社会行動の神経基盤を明らかにするたをとらえる脳機能イメーシング（機能的 MRI）と，時間

め，３テスラ MRI 2 台を用いて，社会的相互作用時の 2分解能にすぐれた電気生理学的手法，更には眼球カメラ

個体同時脳機能計測を行い，共同注意を始めとする共同や motion capture による定量的行動計測手法を統合的に作業の神経基盤をあきらかにしつつある。

52

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

二台の MRI 同時計測による共同注意の神経基盤の解明
田邊宏樹，小池耕彦，岡崎俊太朗，定藤規弘

視線を介した他者との相互作用は社会的インタラクシの神経基盤の異同の描出に関する研究を昨年より取り組

ョンに不可欠な要素の１つであり，この基盤があって三んできた。解析の結果，IJA と RJA に共通する活動とし項関係（自己－他者－モノ）である「共同注意」が可能て右下前頭回(IFG)を含む複数の領域が確認された。さらとなる。共同注意には，自己が視線などを用いて他者とにこの右 IFG は特定の相手との見つめ合いによって両者同一のモノやイベントに対し注意を共有する主導的共同の脳活動が同期する領域にも含まれており，目を使った注意(IJA)と，他者が発する視線などの情報を読み取り他

共同注意に特に重要な意味を持つことが示唆された。

者との注意の共有を図る応答的共同注意(RJA)があり，そ

視覚脱失が線条体外身体領域の形成に与える影響
北田亮，吉原一文（九州大学病院心療内科），佐々木章宏（大阪市立大学大学院 医学研究科），
橋口真帆，河内山隆紀（ATR promotions），定藤規弘

高次視覚野には体部位に対し選択的に強く活動する領部の体部位選択性は失明年齢と無関係であり，晴眼者と域（線条体外身体領域, EBA)が存在する。晴眼者の EBA

差がなかった。腹側部は失明年齢に正相関した体部位選は触覚を用いて認識した体部位に対しても選択性を示す

択性を示し，中後頭回では失明年齢によらず体部位選択ことを応用し，視覚脱失が EBA の形成に与える影響を検性が失われていた。これらの結果は，EBA は視覚経験に討した。視覚障害者が物体模型（身体部位・車・急須）

依存する領域と依存しない領域から形成されていることを識別しているときの脳活動を fMRI で測定した。背側を示している。

共感的喜びに伴う援助行動の神経基盤
川道拓東，田邊宏樹，高橋陽香，吉原一文，松永昌広，定藤規弘

困窮した他者の状況を改善する援助行動は，重要な社とを見いだした。さらに，この報酬系の活動がどのよう会能力の一つである。この援助行動の動因を調べるためな心理的機構によるのかを調べるために，トス課題の前に，我々は，２名の男女の実験参加者が他の２名との間

後に自身の気分のポジティブ度合いを評定する心理的実で仮想のボールをトスする課題を課した。この際に，実験を実施した。結果として，他者を助ける際には，援助験参加者とは異性の他者がトスから排斥される状況を実者の心理的状況が改善することを確認した。これらの結験的操作により作り出した。二台の fMRI を用いた実験

果から，他者援助時の報酬系の活動が，他者の心的状況により，排斥されたプレーヤへのトスの増加が見られるの改善を予想し，これに共感するという共感的喜びによとともに報酬系の一部である線条体が有意に賦活するこるものであるということを示した。

53

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

幸福感の神経基盤
松永昌宏，川道拓東，小池耕彦，吉原一文，吉田優美子，
高橋陽香，中川恵理，定藤規弘

幸福には，経験した出来事に依存する短期的な幸福感

かにすることを試みた。その結果，状態幸福感は吻側前（状態幸福感）と，出来事に依存しない比較的安定した幸部帯状回の活性化に，特性幸福感は吻側前部帯状回の灰福感（特性幸福感）の２つの側面がある。これらは相互白質体積に表象されることが示された。また，吻側前部に関連することが示されているが，その神経基盤は明ら帯状回の灰白質体積が大きいほど吻側前部帯状回が強くかではなかった。本研究では，状態幸福感の神経基盤を活性化することが明らかとなった。これらの結果より，

機能的 MRI を用いて，特性幸福感の神経基盤を構造的

状態幸福感と特性幸福感の関連は吻側前部帯状回の活性MRI を用いて明らかにし，両者の関係の神経基盤を明ら化と灰白質体積との関連で説明できることが分かった。

恐怖刺激による交感神経活動の変化に関連する脳内機序（第 2 報）
吉原一文，田邊宏樹（名古屋大学），川道拓東，小池耕彦，
山﨑未花（福井大学），定藤規弘

昨年度の研究活動報告（第 1 報）において私たちは，秒毎に視聴し，最初に視聴した時に感じた恐怖感を評定

恐怖刺激による交感神経活動の亢進に関連する脳内機序してもらった。その結果，左扁桃体の活動と恐怖感の評として，扁桃体と前帯状皮質や島皮質との機能的結合性

定の交互作用のある脳領域として前帯状皮質が同定されが増強することを報告した。しかし，主観的な恐怖の程た。また，恐怖感の評定が小さい時と比較して大きい時度に依存して，それらの結合性が増強するかどうかはわに，左扁桃体と前帯状皮質との機能的結合性が増強する

かっていない。そこで，本研究では被験者がホラー映像

ことが明らかとなった。これらの結果より，恐怖の程度を視聴している時の脳活動を MRI を用いて調べ，同時にが大きくなる程，左扁桃体と前帯状皮質との機能的結合

指先の体温を測定した。MRI の撮像後は，映像を再度 3性が増強し，交感神経活動が亢進することが示唆された。

コミュニケーションの記憶：二者間の同期的脳活動からの研究
小池耕彦，田邊宏樹，岡崎俊太郎，中川恵理，島田浩二，佐々木章宏，高橋陽香，吉原一文，
Jorge Bosch Bayard（Cuban Neuroscience Center），定藤規弘
他者とのコミュニケーションの経験は，「我々」という者の右中側頭回(MTG)での間で活動の相関が見られた｡

感覚の構築に影響を与えていると考えられるが，その神次に実験参加者に，視線でパートナーとコミュニケーシ

経基盤は，「我々」という感覚 を共 有している二者を一

ョンを取る共同注意課題をおこなわせ，その後，同じペつの系として考えなければ理解できない｡オンラインでアでもう一度みつめあいをさせると，活動の相関は MTG

お互いの顔を見合うことができる二台の fMRI 同時計測

のみならず右下前頭回(IFG)まで伸展した｡この結果は，系を用い て，二者間の同期的脳活動という観点から，コ二者が共同作業をおこなったという，相手特異的なある

ミュニケーションの記憶の神経基盤を検討した｡二者が種の記憶は，二者の IFG 間での同期的な脳活動として保初対面の状態であっても，互いに見合っている場合，二持されていることを意味している｡

54

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

第二言語の単語意味処理に及ぼす第二言語習熟度の影響：機能的 MRI 研究
牧田快，大石晴美（岐阜聖徳学園大学教育学部），木下徹（名古屋大学大学院国際開発研究部），
島田浩二，中川恵理（神戸大学），定藤規弘

有能な読み手は，認知的な努力を伴わない自動的な意ことであった。先行語提示と後続語提示に関連する神経

味理解が可能である。母語におけるこのような現象が，活動を計測したところ，それらに共通して左下前頭野に第二言語（L2）においてはその習熟度を反映するものとL2 特異的な賦活が見られ，先行語の処理中にのみ左下前想定して，その神経基盤を明らかにするために，機能的頭野の賦活と L2 習熟度の間に正の相関を確認した。意MRI 実験を行った。日本語（母語）或いは英語（L2）の味判断が課されていない，かつ呈示時間がより短い先行

書字単語が画面上に２つ順番に提示された。先行語の語の処理においてのみ相関が見られること，左下前頭野

500 ms 提示後，200 ms の間隔をおいて，後続語が 1800 ms

は音韻変換に関与することから，本結果は L2 習熟度上提示された。課題は，先行語を無視して，後続語に対し

昇に伴って音韻変換を含む認知過程の自動化が進むことてのみ，それが生物であるか非生物であるかを判断するを反映していることが示唆された。

自他認識に関わる随伴性認知の神経基盤佐々木章宏，北田亮，岡本悠子，定藤規弘

社会性の発達にとって自己行為と他者の反応との間の覚フィードバックとして観察した。視覚フィードバック

因果関係（社会的随伴性）を認知する能力は重要である。

は動作の内容（一致，不一致）と呈示のタイミング（遅随伴性の認知は自己行為とそのフィードバックの比較に延なし，遅延あり）を変えて呈示した。脳機能計測の結より行われ，当初は行為の自己主体感の認知に関与する

果，左下前頭回は自己動作の呈示時には動作が同じで，が，発達に伴い社会的随伴性の認知にも関与すると考え遅延がない時に強く活動する一方で，他者動作の呈示時られる。本研究では自己主体感と社会的随伴性認知に関には動作が同じであるが，遅延がある時に強い活動を示

わる神経基盤を機能的 MRI により検討した。被験者はした。このことから左下前頭回が動作の自己主体感と社

MRI 撮像中に手指運動を行い，自己又は他者の動作を視会的随伴性認知の両方に関与することが示唆された。

予告効果の神経基盤：機能的 MRI 研究吉田優美子，田邊宏樹，林正道，川道拓東，河内山隆紀（国際電気通信基礎技術研究所），定藤規弘

課題を行う際，ターゲットを提示する直前に予告刺激した。予告刺激によりターゲット刺激に対する反応時間を提示すると，行動成績が向上することが知られているは短縮し，右半球の注意関連領域とともに前補足運動野（予告効果，warning effect）。先行研究により，予告効果と左一次運動野の活動が増強した。それに対応してターには注意が関与すること，その効果は運動系の活動に関ゲット刺激による前補足運動野と左一次運動野の活動は連することが示唆されていたが，その詳細は不明であっ減弱した。この結果から，予告効果は，予告刺激の惹起た。本研究では予告刺激による局所脳活動が，ターゲッ

する注意が前補足運動野と左一次運動野の活動を増強し，ト刺激提示による活動にどのように影響するかに着目し，続くターゲット刺激により引き起こされる運動の準備や選機能的 MRI を用いて予告効果に関わる神経基盤を検証

択を促通することによって引き起こされる，と解釈された。

55

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

小学生の技能学習後の睡眠時間と技能定着との関連性
菅原翔（日本学術振興会特別研究員），田中悟志（名古屋工業大学），田中大介（鳥取大学）

関あゆみ（鳥取大学），内山仁志（国際健康福祉大学），岡崎俊太郎，小枝達也（鳥取大学），定藤規弘

睡眠は成人において，ある種の技能の固定化に資する行った。その後，保護者に協力してもらい練習後の睡眠事が多くの研究で示されている。一方で，子どもにおい

時間を観察によって記録した。翌日，再び実験室にて前ては睡眠と技能固定化の関連は未だ議論の余地がある。

日練習した運動技能を再生してもらった。結果として，そこで，睡眠との関連が成人においてよく知られている

練習終了時に比べ再生時の成績は有意に高く，練習後のoffline improvement という現象に着目し，練習後の睡眠時

睡眠時間と offline improvement の程度には有意な正の相間と offline improvement との相関関係を小学生において関関係があることが示された。これらの結果は，子ども検討した。24 名の小学生 (9-11 歳） が 2 日間連続したにおいても練習後の睡眠はある種の運動技能の固定化と実験に参加し，1 日目に sequential finger-tapping の練習を関連することを示唆するものである。

外国語運用能力の熟達に伴う音韻処理の効率化に関与する神経基盤
島田浩二，横川博一（神戸大学），吉田晴世（大阪教育大学），牧田快

山﨑未花（福井大学），田邊宏樹（名古屋大学），定藤規弘

外国語学習者は，音読や復唱をするときに，単なる文に応じて 3 群（低，中，高）に区分し，音読と復唱課題

字列や音列を単語の音韻情報に基づき構造化し，それぞを遂行中の脳活動を計測した。その結果，音読と復唱課

れの単語を発話しなければならない。その音韻情報処理

題の両方において，左半球の下頭頂領域の活動に群間差

は，学習や練習によって，正確かつ流暢に行うことがでがあり，熟達レベルの上昇に伴う脳活動の減少が明らかきるようになると考えられる。本研究では，外国語運用になった。この結果は，外国語運用能力の熟達に伴う音能力の熟達に伴う音韻処理の効率化に関与する神経基盤

韻処理の認知的負荷の低下を反映し，音韻処理の効率化を明らかにするため，fMRI 実験を行った。日本人英語学

が左下頭頂領域の脳機能の効率化によって表象されてい習者を対象に英語運用能力テストの成績（熟達レベル）ることを示唆している。

涙が悲しみ理解に及ぼす影響とその神経基盤
高橋陽香，北田亮，佐々木章宏，川道拓東，定藤規弘

他者の感情を理解すること（共感）は，対人関係の構

悲しみの程度を評定した。その結果，涙有り表情は涙無築に不可欠である。感情の理解には，顔表情に基づく情し表情より悲しいと評定された。課題に関連した脳活動

動的共感(emotional empathy)のみならず，それ以外の社会においては，悲しみ表情の主効果は内側眼窩前頭皮質，的情報による認知的判断が影響する（認知的共感：

涙の主効果は両側後部上側頭溝に見られた。これらの領

cognitive empathy)と想定されている。本研究では社会的域間の機能的結合を psycho-physiological interaction とい

情報の一種である涙が悲しみ理解に及ぼす影響とその神う手法を用いて解析したところ，内側眼窩前頭野と左後経基盤を，fMRI を用いて検討した。参加者は，涙有り表部上側頭溝の神経活動の相関が，表情の悲しみの増加に情，及びこの表情から涙を除いた涙無し表情を観察し，伴い特異的に増強することが判明した。前者は感情評定56

研究活動報告／大脳皮質機能研究系に，後者は心の理論に関連しているとされていることかり表象されることを示唆する。

ら，本結果は，認知的共感が複数領域の機能的結合によ

心理的な時間感覚伸縮の神経メカニズム
橋口真帆，原田宗子，小池耕彦，岡崎俊太郎，守田知代（大阪大学大学院），定藤規弘

我々は，自己の内的・外的な状態によって心理的な時である情動に注目し，心理的な時間感覚が伸縮する神経

間感覚の伸縮が生じるように感じる。これまでに，多く

メカニズムの解明を目指す。昨年度は，時間感覚伸縮のの心理学実験により，恐怖画像は呈示時間の見積もりを定量的評価手法の確立と呈示刺激の選定を目的とした心長く感じさせることが示されている。近年，脳機能イメー

理実験を行った。しかしながら，今回選択した情動喚起

ジング法を用い，時間感覚の伸縮メカニズムの解明が試

画像は慣れの効果が大きく，そのために心理的な時間感みられている。しかしながら，自己の内的状態の影響に覚の伸縮は認められなかった。これより，情動喚起のたより心理的な時間感覚の伸縮する場合の神経メカニズム

めの刺激を変更する必要があると思われた。

には不明な点が多い。本研究は，自己の内的状態の 1 つ

日本人英語学習者の L2 文産出時における統語的プライミング効果
中川恵理（神戸大学大学院），横川博一（神戸大学），小池耕彦，牧田快，島田浩二，定藤規弘

人は直前に接触した文と同じ統語構造を持つ文を繰りの内容を英語で表現した。その結果，同一構文を連続し返し使用する傾向があり，これは統語的プライミングて産出する場合には反応時間が短縮され，直前に統語的(SP)効果と呼ばれている。母語話者では，同一の構造をな処理を行っている場合には左下前頭回，左補足運動野,

持つ文に繰り返し接触することにより，左下前頭回等の両側の上頭頂小葉及び視覚領域における活動が低下する

文法処理に関わる脳領域の活動が低下することが明らか

ことが明らかになった。また，SP 効果には熟達度依存性になっている。日本人英語学習者における同効果とそのがある傾向が示された。この結果は，統語処理を繰り返

熟達度依存性を明らかにするため，機能的 MRI を用いたすことにより英文産出の自動化が促進される可能性が示

SP 実験を実施した。実験参加者は連続して表示される絵

唆している。

57

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門【概要】
平成２４年度，認知行動発達機構研究部門では，７月

ターフェースの開発」では，人工神経接続技術の開発や，から年度末を越えて耐震改修工事のために地下の電子顕皮質脳波（ECoG）電極で記録された信号から上肢筋の筋

微鏡室に動物実験室を移動，また居室や組織学実験室は電図活動を推定する手法の開発などで成果が見られた。

２階の工事が既に終わっている部分に一時的に移動する

一方，米国南カリフォルニア大学，カナダ・クイーン

ことを余儀なくされたが，そのような環境下においてもズ大学と共同で進めてきた，長時間のビデオクリップを最大限の努力をして研究を停滞させないように努力した。

見ている際の片側盲視サルの膨大な数の自発性の眼球サ

脳科学戦略推進プログラムの最終年度を迎えた。課題Ｃ

ッケード運動を解析し，自然な視覚環境下における盲視「独創性の高いモデル動物の開発」では，京都大学，福島の サ リ エ ン シ ー 検 出 機 構 を 解 析 し た 研 究 が Current

県立医科大学との共同で進めてきた「ウィルスベクター

Biology 誌に発表された。

２重感染法による経路選択的・可逆的神経伝達遮断法」

また，西村幸男准教授が文部科学大臣表彰・若手賞ををサルに適用し，脊髄固有ニューロン系が手指の精密把受賞した。また，小川正晃博士が米国マサチューセッツ

持運動の制御に関与することを示した論文が Nature 誌に

工科大学より特任助教として着任した。

発表された。また，課題Ａ「ブレイン・マシーン・イン

第一次視覚野損傷ザルにおけるサリエンシーに基づいた視覚探索吉田正俊，高浦加奈，加藤利佳子，池田琢朗，伊佐正

マカクザルの第一次視覚野(V1)を除去して作成した盲つまり，見えていないはずなのに，目の動きを見るだけ

視動物モデルを用いて，実験室での特殊な視覚刺激条件

で無意識にどこに注意を向けているのかを検証できるこではなく，日常生活のシーンの中でも，そうした盲視現とがわかった。正常のサルと視覚障害の盲視のサルの目象が生じるかどうかを，日常生活シーンの映像を利用しの動きを比較したところ，盲視のサルでも「動き」「明るて検証した。日常生活シーンの映像から，「動き」「明るさ」「色（赤―緑）」の画像特徴を認識して，そこに目をさ」「色（赤―緑）」「色（青―黄）」「傾き」に関わる視覚

向けることが判明。一方で，「傾き」については，盲視の情報の特徴を分析し，その映像を見ている時の視覚障害サルでは注視しないこともわかった。これらのことは，

サルの目の動きとの比較が行われた。その結果，特に見サリエンシーの処理が第一次視覚野のみに依存しているえないはずの視野の中でも，「動き」「明るさ」「色」で目

わけではないことを示唆している。

立つ部分には目を向けることができることが判明した。

光遺伝学的手法を用いたサルの精密把持運動の制御
木下正治，伊佐Natronomonas pharaonis 由来の halorhodopsin (NpHR)は58

正

黄色光により活性化され細胞内に陰イオン(Cl-)を輸送す研究活動報告／発達生理学研究系

る。近年，遺伝子導入により NpHR を発現させたニュー

導入し，金属電極と光ファイバーを貼りあわせた

ロンに光照射することで，スパイク活動を抑制できる過

optorode を用いて M1 ニューロン活動を記録しつつ光照

分極応答を起こすことが報告された。

射を行うことで，運動に関連した M1 スパイク活動を抑我々はサルの手指精密把持運動をミリ秒オーダーで阻害することにより生じると予想される，短期的な適応に制することができた。
本年度はさらに改良したウイルスベクターを用い，M1への光照射による筋電活動での効果を確認することがでついて調べることを目指している。
前年度までにアデノ随伴ウイルスを用いてマカクザル
大脳皮質一次運動野(M1)のニューロンに改変型 NpHR をき，光遺伝学的手法を用いたサルの行動制御への可能性が示された。

皮質表面電位(ECoG)と皮質内局所電位(LFP)によるサル上腕運動の推定精度の比較
渡辺秀典，佐藤雅昭（ATR），南部篤，西村幸男，川人光男（ATR），伊佐正

硬膜下皮質電位（ECoG）は低侵襲の神経活動記録手法した。その結果 LFP と LFP 電極近位の ECoG からの推定として注目されている。我々は回帰分析を使って ECoG

精度は同程度であった（運動推定; LFP: R=0.79-0.43,から筋電位活動を推定することで ECoG に運動情報が含

ECoG: R=0.79-0.58, 筋電推定; LFP: R=0.79-0.48, ECoG:

まれることを示唆した。一方で皮質内局所電位（LFP）

R=0.83-0.45）。また LFP よりも有意に推定精度が高い

は高侵襲であるが実質的な神経活動の情報を反映させて

ECoG は運動と筋電共に一次運動野または体性感覚野かいる。そこで回帰分析を用いてサル到達把持運動時の皮ら記録された。本結果は上腕運動について ECoG は LFP

質表面電位（ECoG）と一次運動野の皮質内局所電位と同等の推定を可能にすることを示唆する。

（LFP）から 10 種の上腕運動と 12 筋電の推定精度を比較

意識に上らない視覚刺激による新しい行動の獲得過程：「盲視」モデルサルにおける強化学習
加藤利佳子，高桑徳宏， 伊佐正

Abdelhafid Zeghbib, Peter Redgrave（University of Sheffield）
本研究では意識に上らない視覚情報を手がかりとして，し出すべき特定領域の手がかりとなる視覚刺激を障害視報酬を得るのに有利な新しい行動を学習できるかを明ら野に提示した場合も，健常視野に提示した場合と同様にかにすることを目的とし，「盲視」のモデル動物である片試行数に伴った探索時間に顕著な短縮が見られた。これ

側 V1 損傷サルを用い，その障害視野に手がかり刺激をらの結果から，V1 損傷による障害視野に提示された視覚

提示することにより，意識に上らない視覚刺激による学刺激を条件刺激が行動学習における二次強化子として働習過程の観察を試みた。学習課題としては，モリスの水

くことが明らかになり，意識に上らない視覚刺激による迷路に代表される空間内の特定領域の探索を行う課題を強化学習が可能であることが示唆された。

設定した。結果，２頭の片側 V1 損傷サルにおいて，探59

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

感覚フィードバック型 BMI の実現
梅田達也，伊佐正，西村幸男

電気刺激を後根神経節（DRG）に与える事で，感覚フ動をスパイクソーティングにより抽出し，そのうち多くィードバックとなる人工的な感覚を誘発させる事を計画

が受動運動に応じることが明らかとなった。ATR 脳情報している。覚醒下のサルからの DRG 記録の解析を引き研究所開発のアルゴリズム（sparse regression）を応用し続き行っている。

て手/腕の運動軌跡を DRG ニューロン集団の発火パター

2 つのマルチ電極アレイをサルの C7/8 の DRG に挿入

ンから高い確度で算出する事ができた。また，sparse

し，自発的な到達運動におけるニューロン応答を記録しregression を用いて，上肢運動軌道から刺激パターンを推た。同時に，手/腕運動の立体運動軌跡をモーション・キ

定することができた。

ャプチャーシステムで取得した。14-16 個のユニット活In vivo 2 光子イメージングによる上丘視覚情報処理機構の解明
笠井昌俊，伊佐上丘は視覚情報を変換し眼球運動情報に変換する際に正ることに成功した。

鍵となる重要な神経核である。上丘の生理機能と局所神

さらに，視覚刺激のサイズを様々変化させると，刺激

経回路を理解する際，in vivo で多数の細胞がいかに振舞

サイズが大きい場合は，刺激サイズが小さい場合に比べ，うかを知ることは不可欠であり，近年発達してきた 2 光

受容野の中心にあたる細胞の活動が減少することを確認

子顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法はこれを可した。これまでに脳スライス標本と電気刺激を組み合わ能にする方法である。しかしこれまでにこの方法を上丘せた研究で，上丘内の局所神経回路による側方抑制が示に適用し生理的な応答を記録した例はなかった。今回

唆されているが，本研究の結果は，実際に視覚刺激によ我々は，上丘から 2 光子カルシウムイメージングをおこっても，上丘において側方抑制が働いていることを示唆ない，視覚刺激に応じた神経細胞の集団の活動を記録すしている。

神経活動に依存した刺激による四肢の随意運動制御
笹田周作，加藤健治，西村幸男
ステファン J グロイス，門脇傑，宇川義一（福島県立医科大学医学部）
小宮山伴与志（千葉大学教育学部）

本研究は上肢筋の随意筋活動により制御される連発磁に位置した場合，歩行運動を高確率（15 名中 12 名）で気刺激を脊髄の歩行中枢へ行う事により上肢筋－腰髄間誘発出来る事を明らかにした。さらにこれらの椎間レベの人工神経経路を形成し “随意歩行”の再建を目指して

ルで誘発される歩行運動パターンは，刺激コイルの中心いる。平成 24 年度に得られた成果は以下の 2 点である。

が正中線よりも右方に位置した場合，右足が前方，左足(1)歩行の誘発に最適な脊髄磁気刺激部位：随意的に制が後方へ振り出される運動が誘発され，コイルが正中線御された脊髄磁気刺激により誘発される歩行運動は刺激よりも左方へ位置した場合，その誘発される運動方向はコイルの中心が腰椎第 1－第 2 椎間，及び第 2－第 3 椎間

反対になった。これらの結果は歩行運動パターンを形成

60

研究活動報告／発達生理学研究系

する神経回路網が少なくとも 2 種類存在することを示しことにより，刺激により随意制御された歩行運動で前方ている。この成果は，患者さんの残存する機能に合わせへ移動することに成功した（健常被験者 2 名）。これは脊て刺激部位を変更することで，随意的な歩行運動を促進

髄損傷患者さんでも免苛することで人工神経接続を使用出来る可能性がある。

して自身の足で前に進むことが出来る可能性を示す結果(2)上肢筋－腰髄間の人工神経接続による立位歩行：上である。

肢筋―腰髄間の人工神経接続を免苛立位姿勢で適用する

脳梗塞モデルサルにおける大脳皮質-筋間の人工神経接続による運動機能の再建
加藤健治，澤田真寛，西村幸男

脳梗塞や脊髄損傷後の運動麻痺は，皮質脊髄路の障害に起因する。しかしながら，損傷上位の大脳皮質や，下波形頻度に応じて筋への電気刺激の強度と周波数を調整する。

位の脊髄・末梢神経・筋等の機能は残存しており，残存

人工神経接続後，サルは自らの脳活動を変化させなした神経構造間で人工神経接続することで，失った運動

がら電気刺激を反復的に増幅・減少させ，随意的に麻機能を再建できる可能性がある。本研究では，脳梗塞モ

痺した筋を運動制御することができた。人工神経接続

デルサルを用いて，大脳皮質から記録された脳活動依存を施した 25 分間で，手首の力制御タスクのパフォー

的な電気刺激を筋へ送ることで，いわば「大脳皮質－筋

マンスは有意に向上し，サルが自ら人工神経接続に対間の人工神経接続」を形成し，失った上肢運動制御を再して学習できることが明らかになった。また，人工神

建できるかどうか検討した。人工神経接続は，以下の経接続に対する入力信号は，運動前野，一次運動野，

パラダイムで構成される。(i) 大脳皮質運動関連領野

一次体性感覚野のどの領域に対しても，自己学習が成に留置した 45 極の ECoG より任意の 1 極を選び，そ立した。これらの結果は，サルが自ら脳活動を変化さ

こから記録された脳活動を，運動関連周波数帯域

せて大脳皮質⇒筋間の人工神経接続を学習すること(high-γ 帯域：80-120 Hz) でフィルタリングする。(ii)で，失った手首運動機能の随意制御を再建できること

high-γ 帯域脳活動における特徴的波形を検出し，検出を示唆している。

意識に昇らない視覚刺激による連合学習
高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave（University of Sheffield），伊佐動物は報酬を得るためにその手がかりとなる情報と報酬との関係を頻繁に学習している。この学習は連合学習

正それに適した行動(licking:報酬の出るチューブを舐め始める行動）を予測的に行うようになるかを検証した。

と呼ばれている。一方，人間がとる行動の中には無意識

その結果，２頭の片側第一次視覚野の障害視野内に提に行われているものが多数含まれている。しかし，意識示される視覚刺激は，連合学習において報酬を予測させに上らない知覚情報によって連合学習が起こり得るか，る条件刺激として機能することを示すことができた。ままた起こり得る場合のその神経機構はまだ明らかでない。

た直後の多量の報酬を予測させる刺激と遅れて与えられそこで，本研究では，片側第一次視覚野を損傷したサル

る少量の報酬を予測させる刺激を入れ替えた場合にも逆の障害視野内に報酬を予告する視覚刺激(CS)を提示する

転学習が観察された。これらの結果は，意識に上らないことで，意識に上らない視覚刺激とその刺激と組み合わさ

知覚情報によって連合学習が起こり得ることを示唆してった報酬の関連を学習させた。
そして，
この CS をもとに，

いる。

61

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

運動機能回復を支えるモチベーションの神経基盤
澤田真寛，加藤健治，尾上浩隆（理化学研究所），伊佐正，西村幸男

脳，脊髄損傷の患者は四肢の運動麻痺だけでなく，抑疑問が生じる。これを検証するため，1 頭のサルにおいうつ症状を併発することがしばしば見られ，うつ症状にて脊髄損傷後の機能回復過程のさまざまな時期においてよるモチベーションの減退は運動機能回復を妨げること

VSt を不活性化すると同時に，運動関連皮質の皮質脳波が報告されている。しかしながら，その機能回復を支えを測定した。脊髄損傷の前では，VSt を不活性化してもるモチベーションの神経機序について未だ不明である。

M1 活動，手指の巧緻性ともに影響はみられなかった。

近年，われわれは脊髄損傷の回復程度に依存して，モチ

しかし，手指の巧緻性が回復しはじめた脊髄損傷 2 週間

ベーションに関与しているとされている腹側線条体後において VSt を不活性化したところ，一度回復した手（VSt）と大脳皮質運動野（M1）間の機能的神経結合が増指の巧緻性が障害されることを見出した。同時に運動時強することを見いだした。また，脊髄損傷後の VSt の不の皮質脳波において 120Hz 以上の周波数成分の減弱と，活性化によって，一度回復した手指の巧緻性がふたたび

80Hz から 120Hz の成分の増強がみられた。このことは，障害されることを見出した。VSt から脊髄への直接投射

VSt は脊髄損傷の回復期において，運動関連皮質の脳活は報告されていないため，これらのことから VSt が M1動を制御し，運動機能の回復に貢献していることを示唆の活動に対して影響を及ぼしているのではないかというしている。

サル皮質脊髄路損傷後の手指巧緻性回復における脊髄固有ニューロンの寄与の検証當山峰道，伊佐正，木下正治，

松井亮介，渡邉大（京都大学），

加藤茂樹，小林和人（福島県立医科大学）

マカクザルには，大脳皮質一次運動野から脊髄運動ニする間接経路の寄与が示唆されていた。そこで我々は，

ューロンへの下行路として，直接経路と頚髄中部に存在

第 5 頚髄で皮質脊髄路を損傷したサル 1 頭に対して，ウする脊髄介在ニューロン（PNs）を介した間接経路の少イルスベクター2 重感染法により PNs に選択的に遺伝子なくとも 2 つが存在する。この内系統発生的に新しい直導入を行い，破傷風毒素を発現させることでその神経伝接経路が手指巧緻性に重要であると考えられてきた。し達を阻害した（Kinoshita et al. Nature, 2012）。すると，精かし皮質脊髄路を第 5 頚髄で切断しても 1-3 ヶ月後には密把持は 4 ヶ月半経っても回復しなかった。これより PNs

精密把持は回復する一方，第 2 頚髄で切断すると回復しが皮質脊髄路損傷後の手指巧緻性回復に寄与することがなかった。この結果から，手指巧緻性の回復に PNs を介示唆された。

歯髄幹細胞を用いた脊髄損傷に対する再生治療研究
加納史也，山本朗仁（名古屋大学)
伊佐正，西村幸男

我々は歯髄幹細胞が神経分化能の高い事に着目し，脊を，げっ歯類で行ってきた。本研究は前臨床研究として，髄損傷などの神経変成疾患などへの治療応用のため研究

ヒトと同じ解剖・生理・行動学的特徴を有するマカクサ

62

研究活動報告／発達生理学研究系

ルを用いて，頸髄 C5 での脊髄半切モデルに歯髄幹細胞が出るのに 2 カ月程度の時間を要したが，理由のひとつ移植を行い，移植群と非移植群で，その機能回復機序をとして，このように損傷部位を越えて再生した軸索が下解明するために，行動および解剖学的，組織学的評価，

部頸髄まで達して回路を再編するのに時間がかかった可生理学的評価の比較検討を行った。移植群の損傷範囲が能性が考えられる。今回の結果で，霊長類の脊髄損傷に大きかったにも関わらず回復が良好であった。理由とし対する歯髄幹細胞の再生効果を及ぼす可能性が示唆されて，一旦切断された皮質脊髄路線維が損傷部位を越えてた。この解析結果は，歯髄幹細胞がヒト脊髄損傷の治療に再生し，損傷部より尾側の脊髄神経回路に影響を与える

有用であることを示唆している。

ようになった可能性が考えられる。損傷後，機能回復に差

マウス上丘－脳幹網様体経路におけるウィルス 2 重感染法を用いた選択的可逆的遮断法の解析
Thongchai Sooksawate（Chulalongkorn Univ.)
松井亮介，渡邊大（京都大学医学系研究科)

加藤成樹，小林和人（福島県立医科大学)
木下正治，小林憲太，伊佐かおる，伊佐正

昨年度我々はマカクサルにおいて，ウィルス 2 重感染

側橋・延髄網様体に注入した。また，細胞体がある右側法による経路選択的・可逆的な神経経路の遮断法によっの上丘中間層深層には，増強型 Tet-ON 配列 rtTAV16 を搭て脊髄の特定の介在ニューロン系の機能を阻害し，精密載したアデノ随伴ウィルスベクターを注入した。5 週間

把持運動の影響を与えることに成功した。この技術は，後，ドキシサイクリン(Dox)を投与すると，左側への指向神経回路機能の研究に有用なツールであると考えられる運動が障害され，上丘で GFP 陽性細胞が確認できた。さので，詳細な条件検討及び他の動物種や経路における有らに Dox 投与を一旦中止し 4 週間後に再開すると，この用性を確認するため，マウスを用いて詳細な技術的検討

指向運動の障害が再び観察された。一方，抗 GFP 抗体のを行うことにした。今回，頭部を視覚刺激に向ける指向

免疫組織学的反応により，破傷風毒素を発現していた細運動を制御する上丘-脳幹網様体の経路においてこのウ胞を可視化して観察したところ，それらは，Dox 開始後

ィルス 2 重感染法によりシナプス伝達を遮断し，解析し3 日目にピークになり，投与期間中は持続。終了後は４た。

週間後に消失していた。そして，抗 GFP 抗体の免疫組織

改変型緑色蛍光タンパク質(GFP）と改変型テタヌスト

化学では標識神経細胞全体が投射先末端部までトレース

キシンを符号する遺伝子を，tetracycline response element

できた。以上の結果から本法がマウスでも使用可能であ調節下に組み込み神経細胞特異的な逆行性ウィルス

ることと，Dox 投与中，投与後の破傷風毒素発現の時間(NeuRet)に搭載し，標的とする細胞の投射先である左内経過が明らかになった。

63

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

生体恒常機能発達機構研究部門【概要】
当部門は，発達および障害回復の過程で一旦形成され変化して，活動回路の制御に重要な GABA 作動性回路のた機能的神経回路に起こる再編成のメカニズムを回路レ

変化について。２つの観点から検討を加えている。一つベルで解明することを主な目標に研究をしている。そのは細胞内イオン環境の変化による GABA の興奮性からため，3 つのサブテーマについて研究を進めている。1)

抑制性へのスイッチとその制御機構について細胞内 Cl

フェムト秒パスルレーザーを用いた多光子励起法を利用

イオンくみ出し分子 KCC2 の機能制御を中心に，神経栄して，マウス大脳皮質細胞やシナプスの可視化技術の確

養因子，環境／回路活動による制御を検討している。加立および技術向上をおこなった。これらの技術を利用しえて，発達期における再編のメカニズムとして，シナプて，慢性疼痛時における大脳皮質感覚野神経回路の変化

スレベルにおいて，GABA とグリシン間の伝達物質のスを検討するために，シナプスの長期変化の観察およびグ

イッチングのメカニズムを観察している。人事として，

リアの関与の解明を行っている。また，急性脳梗塞後の

本年度中に石橋仁准教授が北里大学医療系研究科教授に，回復期における神経回路再編の検討のために，ペナンブ

江藤圭研究員が米国ノースカロライナ大学研究員に，平ラ領域におけるシナプス再編の可視化を行っている。加尾顕三研究員が理化学研究所研究員に，加藤剛助教が佐えて，各種グリア細胞のシナプス再編への制御について

賀厚生病院に転出した。一方，３名の大学院博士後期課検討を行っている。2) 発達期や傷害後にダイナミックに程の大学院生が加わった。

虚血脳障害後回復期における神経回路再編と制御機構の解明
高鶴裕介（群馬大学），中村佳代，鍋倉淳一

急性脳障害の回復期には脳機能の大きな変化が観察さのアストロサイトの活動とシナプス再編が亢進しているれる。その背景にある神経回路の長期変化を理解するた時期が一致しているため，回復期におけるアストロサイ

めに，脳虚血モデルマウスを用いて，ペナンブラと対側

ト活動の亢進が，障害と対側半球の相同領域に代償回路

半球の相同領域における神経回路再編を検討するために，が構築されるのに必要で或る可能性が示唆される。

同部位へ２光子励起顕微鏡を適用している。特に，障害現在，脳梗塞後の長期的な神経回路再編と機能回復のと対側半球の相同領域において，障害早期にアストロサ

関連を検討するために，慢性障害モデルマウスの行動評

イトの活動が上昇していることが判明した。さらに，こ価基準の構築を行っている。

In Vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリア・アストロサイトによる大脳皮質神経回路再編機構の解析
和気弘明（基生研），宮本愛喜子，加藤剛，穐吉亮平，鍋倉淳一

近年グリアが大脳皮質興奮性シナプスの可塑的変化ににて，幼若期の大脳皮質錐体細胞とミクログリア細胞のおいて重要な役割を果たしている可能性が明らかなって

2 光子顕微鏡法による同時可視化に成功した。ミクログ

きている。今回，グリア細胞と神経回路長期再編につい

リアの樹状突起への接触によりフィロポディアの形成がて，主に２光子励起顕微鏡を用いて検討を加えている。

誘発されることを生体リアルタイムイメージング法を用発達期における神経回路再編について，回路形成の臨界

いて観察した。さらに，ジフテリアトキシンをミクログ

期前後におけるミクログリアの挙動様式を観察する目的

リアに発達時期特異的に発現させ，ミクログリア細胞の64

研究活動報告／発達生理学研究系

大部分を生後１週後期に死滅させると大脳皮質体性感覚への接触は過剰興奮による細胞死の抑制作用を示してい野におけるシナプス数の減少が観察され，ミクログリア

ることが判明した。加えて，オリゴデンドロサイトによによるシナプス新生という新たな機能を見出した。また，る神経細胞活動の同調性調節について，オリコデンドロ

ミクログリアによる障害神経細胞の軸索のラッピングにサイト発現蛋白異常遺伝子改変マウスにレバー引き学習より神経細胞の膜電位の過剰脱分極から静止膜電位への行動タスクを用いて検討を開始した。

戻ることが明らかになり，ミクログリアのよる障害細胞

In Vivo 多光子顕微鏡を用いた慢性疼痛形成期における大脳皮質体性感覚野神経回路再編
金

善光（Kyung Hee Univeristy），江藤圭，稲田浩之，石川達也，鍋倉淳一

慢性疼痛時における大脳皮質神経回路の再編機構を２

Cingulate Cortex，ACC)の活動が増強するが，体性感覚野

光子顕微鏡や電気生理学的アプローチを駆使して行った。

の活動を薬理学的に抑制すると痛覚過敏の行動は抑制さ

末梢感覚神経の部分傷害後に末梢感覚神経の過剰活動とれた。これらから，慢性疼痛時における大脳皮質感覚野

痛覚過敏が持続する。痛覚過敏形成時には，大脳皮質錐における回路再編が慢性疼痛発症の一因である可能性が体細胞のシナプスの盛んな再編がおこり，その後ターン示唆される。さらに，大脳皮質神経回路再編時にはアス

オーバー率は傷害前の値に戻る。しかし，感覚過敏は長トロサイトの活動が亢進していることが判明し，アスト

期にわたり持続する。その場合，傷害前に新生したシナ

ロサイトによるシナプス再編の関与について検討を開始

プスの消失，傷害後に新生したシナプスの大きさの増大した。また，障害末梢側と同側大脳皮質においてもアスが観察された。また，慢性炎症性疼痛時には，大脳皮質

トロサイト活動が上昇していることが判明し，同部位に感覚野細胞の活動の増強が観察された。これに伴い，疼

おけるシナプス再編とミラーペインなどの行動評価を検

痛 の emotional center で あ る 前 部 帯 状 皮 質 (Anterior

討している。

細胞内 Cl- 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能
Andrew Moorhouse，鍋倉淳一
未熟期および虚血や痙攣時に GABA は興奮性伝達物

クリンにより KCC2 発現をコントロール可能な tetO マウ

質としての作用を獲得する。これは GABAA 受容体に内スを作成し，CAMK2-TTA マウスと交配し，大脳皮質お－よび海馬錐体細胞における KCC2 の発現をコントロール

蔵するチャネルを流れる Cl イオンの向きによって決定－されるため，細胞内 Cl イオン濃度によって GABA は興－奮性／抑制性が決定される。この細胞内 Cl イオン濃度+－は神経細胞特異的に発現する K -Cl トランスポーター化の可能なマウスを作成した。現在，痙攣モデル動物を用いて，KCC2 強制発現により痙攣の軽減が可能なのか検討を加えている。

である KCC2 によって主に決定されている。ドキシサイ

65

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

伝達物質のスイッチングのメカニズムと細胞応答
中畑義久，石橋仁，鍋倉淳一

我々はラットおよびマウス聴覚中継路核である外側上が機能的に働いていることも明らかとなっていたので，オリーブ核に内側台形体核から入力する伝達物質自体が海馬ニューロンにおいて，シナプス前細胞内にグリシン

未熟期の GABA から成熟期のグリシンに単一終末部内を添加して GABA からグリシンへのスイッチングを検で発達変化することを報告した。この伝達物質のスイッ討した。その結果，どちらの伝達物質がシナプス小胞内チングは脊髄など他の中枢神経系の部位でも報告されてに取り込まれるかは，細胞質における伝達物質の濃度にいるが，単一神経終末部から GABA とグリシンのどちら依存するが，GABA がよりシナプス小胞に取り込まれやが放出されるかなど，その制御機構は十分には明らかにすいことがわかった。一方，シナプス伝達にはシナプス

なっていなかった。本研究課題では，脊髄および海馬の直下に存在する受容体も重要であるが，グリシン受容体

培養ニューロンを用いて，GABA およびグリシンを放出拮抗薬のストリキニーネ存在下でニューロンを培養するする機構を解明することを目的としている。本年度は，と，シナプス直下のグリシン受容体が著明に減少したこ

神経回路活動が上昇すると，共放出シナプスにおけるとから，シナプス前神経終末部からの伝達物質の放出自GABA 放出量が増加するが，グリシン放出は減少するこ

体がシナプス後膜の受容体の集合に重要であることが示とが明らかとなり，両伝達物質の放出が神経回路活動に唆された。現在，これらの現象のメカニズムや生理的意依存して変化することが示唆された。また，通常ではグ

義について検討を進めている。伝達物質による受容体発リシン伝達が行われていない海馬においても，シナプス

現・局在制御について，グリシン受容体動態をＱドット

後膜にはグリシン受容体が存在し，シナプス前神経終末を用いた１分子イメージング技術を構築し検討を行って部からグリシンを放出させることによって，その受容体いる。

発達期の聴覚中継路におけるモノアミンの神経回路機能に対する役割の解明
平尾顕三，石橋仁，鍋倉淳一

音源定位に関連する聴覚中継路核である外側上オリーている。ここで我々はさらに，代表的なモノアミンであブ核において，神経回路の発達に，聴機能開始前では蝸

るノルアドレナリンが，聴機能獲得前に興奮性と抑制性

牛での自発的神経活動に伴うシグナル入力が，聴機能獲

入力の両方を調節している可能性を見出した。ノルアド

得後は音信号によって誘発されるシグナル入力が必要でレナリンは幼若マウスの内側蝸牛核から外側上オリーブあることが知られている。以前の我々の研究から，興奮核へのグルタミン酸作動性終末のアルファ２受容体を介性神経伝達物質であるグルタミン酸と抑制性神経伝達物

し，伝達を抑制すること。その抑制は発達に従い減弱す質である GABA が，それぞれ代謝型グルタミン酸受容体

ること。ノルアドレナリン細胞毒である DSP4 を投与す

および GABAB 受容体を介して，発達期の外側上オリー

ると，同入力本数の発達除去が阻害差入れることが判明

ブ核へのシグナル入力を調節している可能性が示唆され

した。

66

研究活動報告／発達生理学研究系

生殖・内分泌系発達機構研究部門【概要】
本研究部門は，視床下部による摂食行動の調節と末梢エネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明し，その組織における代謝調節機構の解明を目指して研究を行っ

分子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の原因・治ている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）とエ療法を明らかにしたいと考えている。本年度実施した主ネルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節することにたる研究課題は次の通りである。１）消化管での脂肪酸

よって生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを担う。

感知による摂食・食物嗜好性の調節機構，２）消化管粘しかし，近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿病，高膜におけるレプチンシグナルの SOCS3 による制御と胃血圧など，生活習慣病の発症と密接に関連することが明

癌発症，３）α-synculein による脂肪細胞での糖取り込み

らかとなってきた。当部門では，視床下部における生体促進作用。

消化管での脂肪酸感知による摂食・食物嗜好性の調節機構
岡本士毅，箕越靖彦
小川暢也，中里雅光（宮﨑大学医学部内科学講座神経呼吸内分泌代謝学分野)

消化管は栄養素を吸収するだけでなく，様々な栄養素ることを明らかにした。また，この作用は，迷走神経求を直接感知し，摂食に影響を及ぼすが，そのメカニズム心路，孤束核からノルエピネフリンニューロンを介するは明らかではない。本研究では，消化管に脂肪酸を投与

視床下部室傍核への経路が関与することを明らかにした。
１．Ogawa, N et al, Metabolism 2012, 61: 1312-1320.

すると，摂食量が抑制されるが，少量の脂肪酸では脂肪に対する嗜好性が低下し，逆に炭水化物の嗜好性が高ま

消化管粘膜におけるレプチンシグナルの SOCS3 による制御と胃癌発症
岡本士毅，箕越靖彦
稲垣匡子（国立国際医療研究センター

肝炎・免疫研究センター

吉村昭彦（慶應義塾大学

消化器疾患研究部)

医学部 微生物学免疫学)

SOCS3 はレプチンや IL-6 の細胞内抑制シグナルとしプチン抗体をマウスに投与すると，胃癌の発症は有意にて知られている。本研究では，消化管粘膜特異的に抑制された。以上のことから，SOCS3 は胃粘膜においてSOCS3 をノックアウトしたマウスが，生後すぐに 100％

レプチンシグナルを抑制しており，この機能が障害され胃腫瘍を発症することを明らかにした。形態学的特徴かることによって胃癌が発症すると考えられる。本研究は，ら胃癌と考えられる。胃粘膜ではレプチンが産生されて胃癌発症機構の研究において重要な動物モデルになるといることが知られている。このマウスの胃粘膜ではレプ考えられる。

チンシグナルが亢進しており，さらにレプチンの発現も高まっていた。IL-6 などのサイトカインはレプチンシグ

１ ． Inagaki-Ohara, K et al, Oncogene 2012advanced
online publication.

ナルが亢進し，胃粘膜過形成が出来た後に高まった。レ

67

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

α-synuclein による脂肪細胞での糖取り込み促進作用
箕越靖彦
Gerardo Rodriguez-Araujo（大阪大学 医学部

遺伝子治療学)

中神啓徳（大阪大学大学院 大阪大学・金沢大学・浜松医科大学連合小児発達学研究科健康発達医学)

α-synuclein は，脳において神経伝達物質の分泌に関与

は，LPAR2-Gab1-PI3K-Akt 経路を介することを明らかにし，その異常はパーキンソン病の発症と関わることが報した。さらに，マウスに投与すると，脂肪組織だけでな

告されている。しかし，α-synuclein は，末梢組織でも産く骨格筋においても同様の機構によってグルコースの取生され，血中に存在する。本研究では，α-synuclein が，り込みが高まることを明らかにした。

脂肪細胞に作用してインスリンと同程度にグルコースの取り込みを高めることを明らかにした。また，この作用

１．Rodriguez-Araujo G et al, Cell Mol Life Sci 2013, 70:1123-1133.

環境適応機能発達研究部門【概要】
本研究部門は摂食調節・糖代謝調節機構，肥満・糖尿

ネルギー代謝調節とそのメカニズムに注目している。本病の成因を解明すべく，膵臓のインスリン分泌，および,

年度実施した主たる研究課題は 1) グレリンと GLP-1 の中枢の摂食・代謝制御のメカニズムを明らかにすること

相 互 作 用 に よ る イ ン ス リ ン 分 泌 調 節 ， お よ び ， 2)を目的としている。特にグレリンによるインスリン分泌Nesfatin-1 ニューロンの食事因子による活性化である。

調節のβ細胞メカニズム，オキシトシンによる摂食・エ

グレリンと GLP-1 の相互作用によるインスリン分泌調節出崎克也，Boldbaatar Damdindorj, 矢田俊彦
消化管ホルモンのグレリンは，摂食促進，脂肪蓄積，による β 細胞インスリン分泌を抑制することを明らかに

成長ホルモン放出に加え，インスリン分泌抑制作用を示した。さらに，β 細胞における GLP-1 とグレリンの相互すことが報告されている。我々はこれまでに，グレリン

作用の細胞内分子メカニズムを解明し，グレリンがは，膵 β 細胞 cAMP シグナルの抑制を介した電位依存性

GLP-1 による β 細胞内 cAMP 産生を抑制することを明ら

2+

Kv チャネルの活性化と[Ca ]i 低下によりインスリン分かにした 1。GLP-1 関連薬は，近年，新規糖尿病治療薬

泌を抑制制御し，生理的に血糖値調節を行っていることとして注目されており，本研究成果により内因性グレリを明らかにしてきた。

ン阻害は GLP-1 関連薬の作用を増強し，より優れた糖尿

今回，さらにグレリンが，食事により腸から放出されてインスリン分泌を促進するインクレチンホルモンのGlucagon-like peptide-1（GLP-1）の作用に拮抗し，GLP-1

68

病治療効果が期待される。
1. Boldbaatar, D. et al. FEBS Lett 586: 2555-2562, 2012

研究活動報告／発達生理学研究系

Nesfatin-1 ニューロンの食事因子による活性化
前島裕子，Gantulga Darambazar，中田正範，矢田俊彦
Nesfatin-1 (Nesf) は 2006 年に報告された摂食抑制ペプ

たニューロンの約 60%が Nesf ニューロンであった 2)こと

チドで，脳内の多くの神経核に分布するが，我々は室傍から，Nesf ニューロンはグルコースおよびインスリンの核(PVN)に存在する Nesf が摂食制御に重要であることを主要標的であることが明らかになった。さらに，グルコー

明らかにしてきた。PVN Nesf ニューロンは食事摂取によス又はインスリン単独では活性化されない Nesf ニュー

り活性化されることが明らかになっているが，仲介分子

ロンの一部は共添加により活性化され，グルコースとイ

機構は不明である。本研究では摂食により血中濃度が増

ンスリンの協働作用が示された 2)。本研究成果により，加するグルコースおよびインスリンが仲介分子である可食事因子のグルコースとインスリンは摂食による PVN能性を想定し，これらのマウス PVN Nesf ニューロンへ

Nesf 活性化さらには満腹感形成を仲介する重要な因子で2+2+の作用を細胞内 Ca ([Ca ]i) イメージングと細胞免疫染
色により解析した。高グルコース，インスリンの添加は，
2+単離 PVN Nesf ニューロンのそれぞれ 17%，13%に[Ca ]i

あると考えられる。
2. Gantulga, D. et al. Biochem Biophys Res Commun 420:
811-815, 2012

増加を引き起こした。グルコース，インスリンに反応し69

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

個別研究・特別研究
個別研究（村上グループ）【概要】
複数の細胞からなる上皮膜レベルでの水・基質輸送を

液の重量を一定時間ごとに測定し値をコンピュータに転主眼に研究している。ことに外分泌腺のモデルとして，送，実験後時間微分して 分泌速度を計算した。この手法

水分分泌の多い唾液腺の機構を研究している。近年細胞によりタイト結合を破壊せず，傍細胞水輸送と経細胞輸内を通過する水分輸送量より細胞間隙をタイト結合を越送を分離して観測すること可能にしている。

えての水分輸送量が多いことが判明し，傍細胞水輸送を

東京歯科大学および日本大学と共同で高速共焦点顕微鏡により１-2 秒毎の唾液腺腺房の３D 像を撮像を進めた。

重点的に研究している。
分泌中の生理現象を観測するために，材料をできるだ

2 月開催の唾液腺と外分泌に関するゴードンカンファレ

け摘出血管灌流顎下腺の実験系に限定し，種々の観測

ンスにて村上は discussion leader をつとめ，また 3 月にはデータを重ね合わせ検討している。即ち Wistar/ST 系雄IADR 2013 Distinguished Scientist on Salivary Research 賞

性ラットを用い，個体から顎下腺を摘出，動脈に挿管しを受賞した。また南京医科大学との漢方薬による唾液分血管灌流を実施。また分泌導管も挿管し，唾液を電子天

泌促進の研究も進めた。

秤秤量皿においたカップに誘導した。カップに溜まる唾唾液分泌における傍細胞輸送と細胞内信号による調節
村上政隆，魏成田貴則（日本大学

飛生物資源科学部）

福島美和子（日本大学

松戸歯学部）

橋本貞充，渋川義幸，佐藤正樹（東京歯科大学

歯学部）

唾液腺水分分泌は経細胞輸送と傍細胞輸送が混合した

1)カルバコール(1μM)投与で，管腔内に蛍光信号の増加がものである。今回，高速共焦点レーザ顕微鏡により時間観察されたが，無刺激では増加は観測されず，イソプロ

分解約１− ２秒で 3D 腺房画像を蛍光色素 Sulfo-rhodamin

テレノール(1μM)単独投与では，むしろ減少した。2)イソB の管腔への出現の観測に成功した。共焦点顕微鏡観察

プロテレノール単独投与では血管流路の抵抗低下によりに際し，ステージに灌流顎下腺をセット，灌流状態で高圧力が低下したため水分泌の低下が観測されており，圧速のスライスを実施し，約２秒間隔で z 軸方向 64 枚の依存性の経路を通過する色素量が低下したものと考察さ

2D 画像を取り込み，実験後立体再構成あるいは管腔内れた。3)共焦点レーザ顕微鏡で腺房の 3D 画像の時間経（細胞間分泌細管内）の色素信号を計測した。その結果，過を観測できた。

70

研究活動報告／個別研究・特別研究

種々の漢方薬の灌流ラット顎下腺に対する水分泌促進機構
村上政隆，魏範養夫，魏睦新（南京医科大学第一付属病院

飛

中医内科）

漢方薬の唾液腺分泌増強作用機構の研究のため南京医では，YZ,HQ はどちらも増強作用が確認できなかった。

科大学チームとラット血管灌流顎下腺を用いて実験を③Na-K-Cl 共輸送体の阻害剤 Bumetanide により，YZ,HQ

2005 年より継続している。本年は黄耆(HQ)と玉竹(YZ)の増強作用は完全に停止した。YZ,HQ の水分泌増強作用について検討した。①カルバコール 0.2μM の刺激中，は通常の Cl-輸送機構を用いていることが示された。本年

HQ,YZ が分泌増強を起こす最少濃度はいずれも 1.58g/L,の研究は，漢方薬 YZ, HQ の有効濃度が明らかになり，最大増強を起こす濃度は YZ で 15.8g/L,HQ で 10g/L であ作用機序の一部が理解された。

った。より高濃度では分泌は減少した。②Ca-free の灌流

個別研究（大橋グループ）【概要】
当研究室では細胞内膜系の生理機能とそれを担うメカ

シグナル伝達の動的な制御の場を提供していることが，ニズムをテーマに研究を行なっている。細胞内膜系では，はっきりと意識され始めている。精力的な研究が展開さ膜の分裂・融合によってオルガネラを行き来するメンブれつつあるが，まだ多くのことがわかっていない。

レントラフィックにより物質の輸送，分配が行われてい我々は，発生過程の形態形成における平面細胞極性

る。分子は，その機能を発揮すべき細胞内外の正しい場(PCP)形成のシグナル制御に注目した。PCP シグナルは，所に送り届けられる。この「古典的な」生理機能に加え，内耳の有毛細胞が一貫した方向性を示すように，組織全

近年，メンブレントラフィックが，一見無関係な細胞間，体のグローバルな極性を感知して個々の細胞の極性を生細胞内のシグナル伝達において，これまで考えられてきみ出す役割を果たしている。現在，PCP シグナル伝達にた以上に様々な役割を担っていることが注目され始めた。

おいて，メンブレントラフィックに代表される細胞内膜

すなわち，細胞内分子の輸送選別が，シグナル伝達の分系の動態がはたす機能と，その背後にあるメカニズムの岐選別に直結しており，細胞内膜系が位置情報を介して研究を進めている。

エンドソーム－ゴルジ細胞内膜系の選別輸送のメカニズムと発生シグナル制御
大橋正人，木下典行（基生研）

我々は，上皮系細胞のエンドソーム-ゴルジ細胞内膜系や局在を変化させる変異を同定することに成功し，また，分子の，fluorescence localization-based retrovirus-mediated

これらの機能分子の作用が，PCP シグナル下流の細胞骨

expression cloning 法による探索をすすめた。得られた分格制御と関連していることを示唆するデータを得た。現子から，哺乳動物モデル細胞系とアフリカツメガエルの在，さらに解析を進めるため，細胞レベルでのタンパク発生実験系を利用し，PCP シグナルを制御する細胞内膜

質機能阻害実験系を新たに工夫し，これら制御分子の細系タンパク質の候補を得た。これまでに，これらの制御

胞内局在と機能の相関を解析中である。

機能分子のいくつかについて細胞内局在を規定する配列

71

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

個別研究（毛利グループ）【概要】
ヒトを含め多くの生物が性による生殖方法を取っていていない。普遍的な現象として受精の時には卵内の Ca2+

る。その戦略は実に多様であるが，雄性配偶子（精子）が著しく増加することが知られている。哺乳類や鳥類にが雌性配偶子（卵）を活性化させるという現象は普遍的

ついては卵内で細胞内 Ca2+ 変化が何によってどのようである。この精子が卵を活性化させる現象とそれに引きに起こるのかある程度わかってきた。しかし，もっと単続いて起こる短時間の多様な細胞内現象を受精と呼んで純なはずの海産無脊椎動物ウニ卵についてはまだ不明でいる。私はこの受精機構の研究を主眼にしている。しかある。さらに卵内 Ca2+ 増加のシグナルに続いてどのよ

しながら，受精機構の詳細はほとんど解明されていない。

うなシグナルが引き起こされるのか，いわゆるポストカ

つまり，どのように精子が卵に近づいてどのように活性

ルシウムシグナリングの問題がある。Ca2+ 増加の後の一化のシグナルを卵に伝えるのか，そのシグナルは何なの

酸化窒素（NO）遊離やミトコンドリアの活性化現象を見か，その後，卵内でどのような反応が引き起こされて発つけたが，これらの現象と Ca2+ 増加との関係を現在研生のプログラムがどのように実行されているのかわかっ究している。

ウニ卵受精時のミトコンドリア活性化と一酸化窒素遊離との関連
毛利達磨，経塚啓一郎

ミトコンドリア活性化と NO 遊離の関係を調べるため

antimycin A および oligomycin も抑制傾向を示した。このにミトコンドリア阻害剤 CCCP, FCCP, rotenone, antimycin

ことから NO 遊離はミトコンドリアの複合体 IV と I に深A, oligomycin を用いて受精時 NO 遊離への影響を調べた。

く関わっていることが示唆された。また NO 遊離の阻害,

ミトコンドリアの変化は電位依存性蛍光色素(MitTracker

NO 吸収剤 PTIO 存在下ではミトコンドリアの活性化は対Red CMXR),NO 遊離は蛍光色素 DAF-FM DA を用いて同照実験と比べて阻害されなかった。このことはミトコン-定した。その結果 CCCP や FCCP は CN 同様, NO 遊離を

ドリアの活性化は NO 遊離の上流にあることが示唆され

強 く 抑 制 し , rotenone も 対 照 実 験 に 比 べ る と 抑 制 ，た。

個別研究（樫原グループ）【概要】
生後の運動神経細胞の生存・分化は，その支配標的器細胞の AHP の期間は，運動神経細胞と筋との結合を絶つ官である筋との結合に依存することは古くよりよく知らと短くなり，筋と再支配すると正常に戻る。また運動神れている。この依存性は，運動神経細胞から筋へ作用す

経細胞の上位神経細胞からの入力を遮断しても遅筋運動る因子と共に，筋から運動神経細胞へ作用する因子の相

神経細胞のみ，その AHP の期間は短縮する。すなわち，互作用によると考えられている。生後，骨格筋は，速筋

生後の運動神経細胞の AHP の期間は，運動神経細胞と筋と遅筋に分化するが，これらに結合している運動神経細の相互作用とともに上位神経細胞からの入力にも依存す

胞の種々の電気的性質も変化することは，よく検討される。我々は，この電気生理学的知見に基づいて，生後動てきた。例えば，活動電位に続く後過分極(AHP)の期間

物の運動神経細胞の分化を運動神経細胞の AHP に関与

が遅筋を支配する運動神経細胞と，速筋支配運動神経細するチャネル分子発現を手がかりに解析している。

胞で異なり，前者は後者に比べ長い。この遅筋運動神経

72

研究活動報告／個別研究・特別研究

生後ラット運動神経細胞のチャネル発現の標的筋依存性樫原康博，野村智美

成熟ラットの長指伸筋を支配する運動神経細胞とヒラ細胞体での AHP 関連チャネルの分子発現が運動神経細メ筋を支配する運動神経細胞で，活動電位に続く後過分胞の筋支配の有無に依存するか，２）さらに詳細に，長極 (AHP)に関与すると考えられるチャネル分子の発現

指伸筋，ヒラメ筋さらに内側腓腹筋の個々の筋線維を支が異なるかを検討するために，あらかじめそれぞれの筋

配する運動神経細胞終末のチャネル発現が，結合していから逆向性に標識された運動神経細胞体のチャネル分子

る筋線維のファイバータイプに依存しているかの検討をの発現及び分布を調べた。現在，１）これらの運動神経進めている。

特別研究（永山グループ）【概要】
生理研の目指す脳・生体分子統合イメージング法を生て，200ｋV と 500ｋV 電子顕微鏡システムの位相差法の体分子側からボトムアップ的に推進する特別研究におい高度化と安定作動に注力し開発および応用研究を行った。

電子顕微鏡用位相板の開発と応用
永山國昭

1947 年の Boersch による提案以来未解決であった位相授と行っている。

差電子顕微鏡における位相板帯電防止に関する研究を継200ｋV 位相差電顕は開発された位相板を用いて安定続した。2005 年と 2011 年に帯電防止対策のエポックが的に運転されているが，500ｋV 位相差電顕は生物応用へあった。2005 年対策は，帯電原因となる汚れの完全除去の予備的調整を行った。

は不可能という前提に立ち，残留汚れを位相板材料であ【位相板応用】

る炭素膜でラッピングし電気的に封じ込めるものであっ

Baylor 医科大の Wah Chiu 教授，Yale 大の Fred Sigworth

た。この対策以後位相板は有限の寿命ながら有効に性能

教授との共同研究を遂行し，前者では位相板の性能検定を発揮し，多くの生物・医学応用例を生み出した。

による位相板開発支援をした。またシアノバクテリアに２番目のエポックは 2011 年度に見出された電気的接おけるシアノファージ感染過程をファージの立体構造変合問題の解決である。位相板本体である非晶質炭素膜と化として可視化した。後者ではチャネルを取り込んだリ支持基板である位相板用金属グリッドとの電気的接合不ポリーム系を用いた膜電顕イメージングの研究を行った。

良問題が浮上し，この接合不良を種々の工夫で改善した。

位相差低温トモグラフィーの応用として，カンガルーラ

特に生物試料が放出する汚れを回避する位相板加熱法自ット腎臓由来の細胞 PtK2 の立体像を再構成し，表面の体が接合不良の一因と分かり，加熱に耐える炭素材料と膜蛋白質を同定した (Fukuda&Nagayama, J.Struct. Biol.)。

金属材料の接合法探索を行った。この結果長寿命化があ農工大との共同研究において筋肉蛋白質分子の常温常圧

る程度図られた。帯電防止位相板を用いた生物応用としでの位相差電顕観察に成功した (Inayoshi et al., Micron)て現在 200ｋV 電顕を用いた研究を形態解析室村田准教

73

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

行動・代謝分子解析センター
遺伝子改変動物作製室【概要】
脳が機能を発揮するということは，個体の行動・精神を利用した逆遺伝学的研究は遅々として進まなかった。

活動に直結する。それゆえ，脳機能を研究する際には個しかし 2008 年，ラットの ES 細胞株ならびに iPS 細胞株

体レベルでの解析が必須で，特に分子生物学的技術と発の樹立が報告され，2010 年には p53 遺伝子 KO ラットの生工学的技術を駆使して作製する遺伝子改変動物を利用作製も実証された。遺伝子改変動物作製室では遺伝子改することは有益な解析手段といえる。ラットはマウスに変動物 （マウス，ラット） の作製技術を提供しつつ，比べて体が大きいことから操作性に優れ，ライフサイク

昨年度はラット ES/iPS 細胞を樹立することに成功し，遺ルもマウスのそれとあまり変わらないので，ヒトの生理

伝子ターゲッティングによる KO ラットの作製準備を進

機能や疾患を研究するモデル動物として広く利用されてめてきた。ここでは次の 2 題について概要を紹介する。

きた。ラットにおける一連の生殖工学関連技術はマウス(1) 4 倍体胚補完法による ES 細胞由来のラット個体作製と同等の高い完成度にあるが，最近まで ES 細胞株の樹の試み，(2) ラット ROSA 遺伝子座に蛍光蛋白遺伝子を立方法が未開発だったので，ノックアウト (KO) ラット

導入したノックイン (KI) ラットの作製。

4 倍体胚補完による ES 細胞のみに由来するラット産仔作製の試み
平林真澄

マウスでは ES 細胞と 4 倍体胚から再構築したキメラ

生存胎仔を回収できたが，分娩直前の E21.5 日では生存胚を移植すれば ES 細胞のみに由来する産仔を作製でき胎仔は認められなかった。一方，正常胚盤胞由来の内部る。そこで生殖系列寄与が確認されたラット ES 細胞株

細胞塊を単離して同ホスト胚盤胞との再構築胚を作製しを用い，4 倍体胚補完によるラット産仔の作出を試みた。

た場合，満期発育例を得ることができた。マウスでは 4

ホスト 4 倍体胚盤胞は電気融合した 2 細胞期胚を体内培

倍体胚補完による産仔の作製効率には ES 細胞の継代数養することにより作製し，胞胚腔内に ES 細胞を顕微注や樹立元の系統が影響すると報告されている。よって，入した後，レシピエント子宮内に移植した。胎齢(E)11.5，

ラットでもこれらの点を考慮に入れたストラテジーの再12.5，13.5，14.5 日ではそれぞれ，6，3，6，3%の割合で検討が必要と思われた。

ラット Rosa26 遺伝子座に tdTomato 遺伝子を導入したノックイン（KI）ラットの作製
平林真澄

マウスにおいて目的の遺伝子を安定かつ全身性に発現クターを作成した。これをラットの ES/iPS 細胞に導入しさせるため Rosa26 伝子座への遺伝子導入が有効だが，ラたところ，均一に tdTomato を発現する相同組換えコロットではその遺伝子座が同定されていない。そこで，マニーを高頻度で得ることができた。さらに，相同組換え

ウス遺伝子座との相同性検索によりラット Rosa26 遺伝

ES 細胞からキメラを介して KI ラットを作製した。KI ラ

子座を特定し，tdTomato と薬剤耐性遺伝子を含む標的ベットの血液や各臓器において，安定的かつ全身性に74

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

tdTomato 遺伝子が発現していた。以上，ラット Rosa26

tdTomato を発現する KI ラットは移植細胞の動態を調べ

遺伝子座が目的遺伝子を安定的かつ全身性に発現させるる研究ツールとしても有用であると思われた。

ために適切な遺伝子座であることが明らかとなり，この代謝生理解析室
【概要】
研究所内外が作成，保有する遺伝子改変マウス及びラを利用した脳領域活動と膜電位感受性色素を用いた回路

ットの代謝，生理機能を詳しく解析し，標的遺伝子の機

活動のイメージング（担当：生体恒常機能発達機構研究

能と行動変異のメカニズムを明らかにすることを目的に部門，鍋倉教授），（４）自由行動下における摂食行動，

本年度より新たに開設された。計測する代謝・生理機能

エネルギー消費の計測（担当：生殖・内分泌系発達機構と担当者は以下の通りである。（１）運動系を中心とした，研究部門，箕越教授），（５）自由行動下における体温，

覚醒下での単一ニューロン活動など神経活動の計測

脈拍数，血圧の計測（担当：細胞生理研究部門，富永教（担当：生体システム研究部門，南部教授），（２）自由行授，鈴木喜郎助教）。当面はマウスの解析を中心に行う。

動下における脳内特定部位での神経伝達物質の分泌計測

平成 25 年度より計画共同研究「マウス・ラットの代謝生（担当：生殖・内分泌系発達機構研究部門，箕越教授），

理機能解析」を新設し，所外研究者の共同利用を開始し（３）フラビンおよびヘモグロビン由来の内因性シグナル

た。

TRP チャネルが担う中枢性呼吸調節機構の解明
平田豊（兵庫医科大学 生理学生体機能部門）
鈴木喜郎，富永真琴

中枢性呼吸調節機構は，換気応答によって驚くべき厳

生理学研究所の富永教授と共に，TRP チャネルにおいて，密さで生体の PCO2/pH 変動を一定の狭い生理的範囲に調どのサブタイプが換気応答の制御に関与するかを明らか節している。この調節機構を担っている中枢化学受容細にし，TRP チャネルが担う中枢性呼吸調節機構を解明す

胞及びその化学受容器の分子実体は長い間謎であった。

ることが本研究の目的である。推定されたサブタイプを提案代表者は，これまでに脳幹・延髄由来のニューロン・

含む，温度感受性 TRP チャネル欠損マウス群に対する高グリア共培養細胞を用い，CO2/pH 負荷に対する細胞内応

CO2 負 荷 に よ る 換 気 応 答 の 変 化 を whole body

答を，Ca / pH のイメージング，perforated patch-clamp 法

plethysmography 法にて野生型マウスと比較した。その結により検討したところ，高 CO2 負荷によりグリア細胞が果，高 CO2 負荷による換気応答に有意な減弱が観察されCa 応答をすることを見出してきている。この Ca 応答をる温度感受性 TRP チャネル欠損マウスを見出している引き起こす Ca チャネルの候補として，薬理学的スクリー

が，個体差があるため解析を継続している。また O2 濃度

ニングの結果，TRP チャネルのサブタイプが推定された。

の条件を変えてその影響を検討している。

75

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

興奮性神経伝達による基底核神経回路の機能制御の解明
渡邉大，長谷川拓，西岡忠昭（京都大学大学院生命科学研究科認知情報学講座）
南部

篤，知見聡美視床下核は，淡蒼球内節および淡蒼球外節に対する唯発される淡蒼球内節および外節での 2 相性の興奮が視床一のグルタミン酸作動性の興奮性入力であり，ハイパー下核の神経伝達遮断により抑制されることが明らかとな

直接路として基底核のダイナミックな情報処理に関わるった。

と同時に，基底核間接路（淡蒼球外節）および直接路（淡視床下核の神経伝達遮断の効果を行動学的に解析する

蒼球内節）の興奮性制御に重要な役割を果たしているとために，Turn preference 試験を行った。ウイルス投与前考えられる。しかしながら視床下核が基底核の機能発現と投与後 4 週間後にラットに tail pinch（5 回）を１日２にどのように関わるかその詳細は不明である。遺伝子発回，２日連続（tail pinch 計 20 回）を行い，スコアを算出

現効率を高めた改変型破傷風毒素軽鎖遺伝子（eTeNT）した。その結果，視床下核へ eTeNT を導入した個体では，を用いて，視床下核へ投射するニューロンの機能に影響

パーキンソン病モデルでの報告とは逆方向へ旋回するこを与えることなく，視床下核ニューロンの神経伝達を正とが明らかとなった。以上の結果は，視床下核からのグ確に遮断する実験系の確立を行った。

ルタミン酸作動性シナプス伝達を遮断することでパーキ

ラットの大脳皮質１次運動野の口腔・顔面および前肢ンソン病の病態を改善しうる可能性を示唆する。今後は支配領域を電気刺激し，これらの領域から入力をうける

この系を用いて，視床下核による基底核の機能制御と視床下核ニューロンを電気生理学的に正確に同定し，視パーキンソン病における視床下核の神経情報遮断の効果

床下核へ eTeNT を発現するレンチウイルスベクターの投について解析するとともに，認知・情動に関する視床下与を行った。その結果，１次運動野の電気刺激により誘核の機能について探索を行う予定である。

先天的な恐怖反応を制御する線条体神経回路の解明
小早川令子，小早川高（大阪バイオサイエンス研究所）
佐野裕美，南部

篤

先天的な恐怖の制御における線条体神経回路の機能は部温度の３℃もの同時低下と，心拍数の半減が誘発され未解明である。マウスは肉食動物が発生する匂いに対したが，後天的な恐怖ではこれらの生理応答は全く誘発さて恐怖反応を示すことが知られている。恐怖情動はれなかった。嗅覚入力による先天的と後天的な恐怖，おFreezing 行動を指標にして定量的に計測できる。天敵のよび，異なる種類の恐怖臭が誘発する３段階の強度の先匂いによって誘発される先天的な Freezing レベルは，後天的恐怖によって誘発される c-fos と arc mRNA の発現を天的に誘発した Freezing に比較すると明らかに低い。私全脳６４領域に関して定量解析した。その結果，先天的たちは，人工匂い分子ライブラリーのスクリーニングにと後天的な恐怖の違いを特異的に表現する脳領域と，先より，特定の化学構造ルールを満たす一連の恐怖臭によ

天的な恐怖のレベルを表現する脳領域が存在する可能性って，極めて強力な先天的 Freezing が誘発できることをが示唆された。先天的恐怖のレベルを表現する脳領域の発見した。異なる種類の恐怖臭をもちいることで様々な一つである，背側線条体では先天的な恐怖のレベルと，強度で先天的な Freezing を誘発する技術を確立した。同c-fos や arc mRNA の発現レベルが逆相関した。背側線条

等レベルの Freezing 行動を伴う，嗅覚入力による先天的体へ muscimol を注入すると，Freezing の上昇と，心拍数と後天的な恐怖を制御する神経メカニズムを比較した。

や体深部温度の低下が誘発された。また，背側線条体へ

先天的な恐怖では，背骨を中心とした体表面温度と体深muscimol を注入したマウスでは，恐怖臭が誘発する扁桃

76

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

体中心核の arc mRNA の発現上昇が大幅に促進された。

ドーパミン D1 と D2 受容体のアンタゴニストを背側線条

以上の結果から，背側線条体の神経活動は先天的恐怖の体に注入すると，D1 受容体のアンタゴニストの注入のみ

定量表現に関与している可能性が示唆された。本研究のが Freezing 行動へ影響を与えた。D1 受容体を発現する神

継続によって，背側線条体において先天的恐怖の制御に

経細胞の神経活動と先天的恐怖のレベルとの相関関係を関与する特異的な神経回路の解明を目指す。恐怖臭を用解析する。また，この神経細胞の活動を制御した際の先いて様々なレベルの先天的恐怖を誘発した際の，背側線

天的恐怖への影響を，先天的恐怖を特異的に評価する多条体に存在する特定の種類の神経回路の活動を解析する。

次元情動マーカーを活用して計測する。

エネルギー消費機構における褐色脂肪組織，骨格筋，交感神経の生理学的意義
高木一代，箕越靖彦

マウス個体全体のエネルギー消費量（EE）には，安静（UCP1-/-），骨格筋選択的に dominant negative AMPK を

時基礎代謝（RMR），運動（EX）および食事（食餌誘導発現させ骨格筋 AMPK の機能を選択的に阻害したマウ

性非ふるえ熱産生，DIT）によるエネルギー消費量が含ス（DN-AMPK+/-），及び両マウスを交配し得られたマ

まれる。しかし，エネルギー消費量（EE）に占める RMR，

ウス（UCP1-/-, DN-AMPK+/-）を用いて，褐色脂肪組

EX，DIT の割合は未だに不明であり，摂食に伴いこれら織と骨格筋での熱産生の役割を調べた。その結果，の熱産生がどのように変化するかは明らかとなっていな

UCP1-/-と DN-AMPK+/-では食事による熱産生影響はい。また，主要な熱産生組織として褐色脂肪組織（BAT）

無かったが，UCP1-/-, DN-AMPK+/-において，EX とと骨格筋が知られているが，これらの組織が RMR，EX，DIT の熱産生が低下していた。さらに，老齢化したDIT にどう寄与するかも不明である。本研究では，エネUCP1-/-, DN-AMPK+/-では呼吸商が低下しており，脂ルギー消費量における RMR，EX，DIT の算出法を確立

質の利用に異常があることが分かった。以上のことから，すると共に，摂食によってこれらのエネルギー消費量が食事によって惹起される熱産生と脂質の利用に，褐色脂どのように変化するかを調べた。また，褐色脂肪組織の肪組織 UCP1 と骨格筋 AMPK が共に関与することが明ら

熱 産 生 蛋 白 質 で あ る UCP1 の ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス

かとなった。

行動様式解析室
【概要】
マウスの遺伝子の 99％はヒトにもホモログ（対応するだと考えられる。我々は各種の遺伝子改変マウスに対し遺伝子）があり，さらに遺伝子ターゲティングなどの技て，知覚・感覚，運動機能，情動性などから記憶学習や術を応用することで，遺伝子を自由自在に操作すること注意能力など高次認知機能まで，幅広い領域をカバーしができる。マウスでは心理学的な解析をはじめとして，た行動テストバッテリーを用いて解析し，各種遺伝子の個体レベルでの多彩な解析技術が適用でき，ヒト脳の統新規機能の探索を行っている。国内外の多数の研究室と合的理解のためのモデル動物として最適であると考えらの共同研究を行っており，これまでに行動様式解析室とれる。全ての遺伝子の 80%以上は脳で発現していると言して 67 系統，3500 匹以上のマウスを解析している。こわれており，脳で発現する遺伝子の機能を調べるためにの中には，精神疾患のモデルマウスとなるような系統もはその最終アウトプットである行動を調べることが必要

複数見つかっている。

77

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

マウスを用いた脳表現型データベースの開発と応用
高雄啓三，宮川剛

藤田保健衛生大学や京都大学などでの活動を合わせ，時間が活動性に影響を与えることや，週齢が進むにつれこれまでに国内外 100 以上の研究室との共同研究で 164て痛覚感受性が鈍くなることなどが明らかとなっている。

系統 10000 匹以上の遺伝子改変マウスについて網羅的行

これらの実験時における各種変数が行動に与える影響を

動データを取得している。個体ごとの生データはデータ明らかにすることで，行動解析のプロトコルの改良や標ベースに登録しており，これらを用いて各種行動の指標準化を推進していく。現在，論文発表された 43 系統 3375となる数値間にどのような関連性があるか，実験におけ匹分のデータおよび各種遺伝子改変マウスの野生型コンる各種のパラメータが行動データに及ぼす影響などにつトロールとして使用された C57B/6 亜系統のマウスのいてインフォマティックス的解析を行うことが出来る。

デ ー タ （ 1965 匹 分 ） に つ い て は ， デ ー タ ベ ー ス

このデータベースを活用し，遺伝子改変マウスのバック

http://www.mouse-phenotype.org/ で公開している。このグラウンド系統として最も多く使われている C57BL/6Ｊ

Web サイトではマウス用行動解析ソフトウェアの公開も系統についてのデータをまとめて，実験を行う時間や実行っている。この他，行動実験後の各個体の行動データ

験時の週齢，ケージ内の同居マウスの匹数などの各種変が付属したマウスの脳や血漿サンプルについてもリソー数が実験結果に与える影響を解析している。実験を行う

ス化を進めている。

Schnrri-2 欠損マウスの脳表現型解析
高雄啓三，宮川剛

Schnurri-2 (Shn-2) は zinc finger 型の転写因子であり，に伴う一般的な現象である可能性が高い。さらに Shn-2

Th2 細胞分化制御などの免疫反応に重要であるとされて欠損マウスの脳の解析を進めたところ，パルバルブミン

いるが，脳での機能については不明であった。Shn-2 の陽性細胞の減少，皮質の厚みの低下など，統合失調症の脳における機能を調べるため Shn-2 欠損マウスについて

死後脳で見られる現象が多く見られた。その他，Shn-2

網羅的行動解析を行ったところ，活動量の亢進，顕著な欠損マウスの脳波は，ホームケージでの活動時に遅い周作業記憶障害，不安様行動の低下，プレパルス抑制の障波数成分である 波が増強，早い周波数成分の波が減害など，一連の顕著な精神疾患様の行動異常を示した。

弱していることが明らかになった。これらの現象も統合

Shn-2 欠損マウスの海馬について分子生物学的，電気生失調症患者で報告されている。このように Shn-2 欠損マ

理学的，組織学な解析を行ったところ，海馬歯状回が未ウスはきわめて妥当性の高い統合失調症モデルマウスで成熟な状態になっていること（未成熟歯状回: immature

あり，統合失調症の病因・病態の解明，治療法の探索を

Dentate Gyrus, iDG）が見出された。Shn-2 欠損マウスに行う上で非常に有用であると考えられる (Takao et al.,

似た行動異常を示す他の精神疾患モデルマウスでも iDG

Neuropsychopharmacology, 2013, 38(8):1409-25.)。

様の現象が見られており，iDG は精神疾患様の行動異常

78

研究活動報告／多次元共同脳科学推進センター

多次元共同脳科学推進センター【概要】
多次元共同脳科学推進センターは，全国の異分野研究

ンス研究分野との連携強化を進め，3 つのテーマで 4 回者が参加し，脳内の様々な階層で生成されている情報をのブレインストーミングを実施した。将来の脳科学研究

解析・操作したり，社会性をもたらす脳活動を明らかにの方向性について,全国の様々な専門家（64 名）から事前する基盤的技術の研究開発，及び，異分野をまたぐ若手にインタビューを行い,そこで得られた情報にもとづい脳科学研究者の育成を行うネットワークを構築し，サバて，「システムロバストネス」,「メンタルオブジェクト

ティカル研究者の受け入れも行いながら，研究プロジェの対象化と操作について」をテーマにブレインストーミ

クトを推進するとともに人材養成を行う事業を推進してングを行い，また，（独）科学技術振興機構研究開発戦略

いる。

センターと連携した「若手研究者による脳科学分野俯瞰」

本センターは 2008 年 4 月に設置され，自然科学研究機
構（生理学研究所，基礎生物学研究所）の複数の教授がをテーマにしたものを 2 回開催し，新たな脳科学研究の方向性について議論を行った。

併任し運営を開始した。併任教授に加えてプログラムオ
フィサーとして特任教授を置き，外部研究機関からも基〈2012 多次元トレーニング＆レクチャー 「ヒト，サル，

礎的な脳科学及びその関連分野（臨床医学，工学，心理

ラットの脳解剖学から情動・判断の理解へ」〉学，倫理学）を専門とする客員教授，客員准教授を選任

脳の研究を進めるに当たり,脳の解剖学的知識は非常し，外部の研究機関と連携した研究環境を整え運営されに重要だが,若手研究者や様々な分野から参入しようとている。

する異分野の研究者にとっては十分な講義や実習を受け2009 年度には流動連携研究室を新設し，客員教授，客る機会がない。モデル動物としてマウス,ラット,サルが多員准教授，客員助教を募集し，サバティカル的な制度をくの研究に用いられているが,異なるモデル動物間やヒ活用した長期滞在型共同研究の推進を図っている。

トとの種間の解剖学的な比較について学習する機会が殆2012 年度には本センターの脳内情報抽出表現研究室，どない。このような状況を踏まえて，情動・判断の神経

霊長類脳基盤研究開発室及び NBR 事業推進室を廃止し，回路を中心に異なる種間の脳の解剖学の講義・実習を実

霊長類脳基盤研究開発室及び NBR 事業推進室の役割は，施した。また,解剖学の講義・実習と組み合わせて，情動・脳機能計測・支援センターに発展的に新設されたウイル

判断の機能に関する講義及び実験見学を実施した。

スベクター開発室及び霊長類モデル動物室へと引き継がれた。そして脳内情報抽出表現研究室を拡大した脳情報基盤研究開発室と社会的脳表現解析開発室を新設した。

〈流動連携室の新設によるサバティカル事業の実施〉
今年度は，客員教授として金城学院大学人間科学部多元心理学科の鈴木正隆教授が，客員助教として信州大学〈多次元ブレインストーミング・脳科学新分野探索フォー

医学部附属病院の小平農助教が，共同研究を実施した。

ラム〉
自然科学研究機構新分野創成センターブレインサイエ

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生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室は，超高圧電子顕微鏡室と組織培養標

微鏡法による共同研究では，サポウイルス様粒子の高分本室から構成される。超高圧電子顕微鏡室では，国内唯解能構造解析と分子構造モデリング，血小板活性化過程

一の医学生物学専用超高圧電子顕微鏡 H-1250M，低温位におけるフィブリン繊維の位相差像による直接観察など，

相差電子顕微鏡，連続ブロック表面 SEM などを使用し無染色の凍結試料による高分解能クライオ観察とその三て，生体組織などの厚い試料や，細胞，ウイルス，タン

次元再構成により成果を得た。本研究室では，これらのパク質などの無染色の氷包埋試料などから，立体再構成

共同研究を支援しつつ，個々の課題を達成するための付および三次元構造観察を行っている。H-1250M は，生理属装置の開発や，電顕像からの効率的な立体再構成法の研を代表する共同利用実験機器の一つであり，毎年これ研究も合わせて行っている。

を利用した研究課題を全国から募集している。平成 24

一方，組織培養標本室では，通常用および P2 用の培

年度は，細胞に感染したウイルスから神経ネットワーク

養細胞専用の培養機器と，各種の光学顕微鏡標本の作製の観察にいたるさまざまな生体の三次元形態研究についの為のクライオスタットやミクロトーム，および各種のて，外国からの 5 課題を含む合計 18 課題が採択され実光学顕微鏡を整備し，利用者に便宜を図っている。

施された。また，位相差電子顕微鏡法および低温電子顕

クライオ電子顕微鏡単粒子解析によるサポウイルスの単粒子構造解析
宮崎直幸，David Taylor，村田和義
村上耕介，片山和彦 （国立感染症研究所）

サポウイルス（SaV）は，カリシウイルス科に属すエの構造を８Å 分解能で決定することができた。さらに，

ンベロープのない小型の球状ウイルスで急性胃腸炎を引

ノロウイルスの構造を基にしたホモロジーモデリングをき起こす。本研究では，クライオ電子顕微鏡単粒子解析

行い，それをクライオ電子顕微鏡の構造に一致するようにより，SaV キャプシドの高分解能三次元構造解析を行に精密化することで SaV のキャプシド構造のモデルを構った。精製した SaV 様粒子を氷包埋してから，クライオ

築した。本研究により，SaV のキャプシドタンパク質の電子顕微鏡で観察した。そして，撮影した電子顕微鏡写ドメイン境界やウイルス表面に位置するアミノ酸残基，

真からウイルス様粒子を切り出し，コンピュータで三次

キャプシドタンパク質間の相互作用に関わっている残基

元再構成した。その結果，SaV のキャプシドタンパク質を特定することができた。。

クライオ位相差電顕トモグラフィーによる興奮収縮連関の構造的基盤の解明
村田和義
國安明彦（崇城大）

本研究では，ウサギ骨格筋から興奮収縮連関の構造的80基盤であるトライアドジャンクションを含むトライアド

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

膜断片を抽出し，クライオ位相差電子顕微鏡（電顕）ト

ロピリジン受容体の抗体を使って，トライアド膜断片をモグラフィーによりトライアドジャンクションタンパク

蛍光物質と金コロイド粒子でラベルし，これを氷包埋し質複合体全体の高分解能三次元構造解析を行う。これまて観察した。その結果，蛍光顕微鏡観察では，部分的にでに，トライアド膜断片試料から筋小胞体と考えられる

強くラベルされる領域がみられた。また，クライオ電顕

小胞をたくさん観察できたが，その中に含まれるトライ

観察でも膜断片の中に金粒子がいくつか観察できた。こアドジャンクションの位置を特定することができなかっの蛍光と金コロイドラベルの両方を比較しながらトライた。そこでトライアドジャンクションに含まれるジヒド

アドジャンクションの位置を特定する予定である。

絨毛上皮下線維芽細胞を介した小腸絨毛におけるサブスタンス P と ATP の相互作用
古家園子

小腸絨毛の上皮下でアクチンに富みギャップ結合で繋

機械的刺激により放出された ATP が上皮下線維細胞自身

がった細胞網を形成している上皮下線維芽細胞は，ATPの P2Y1 を活性化する「オートクライン経路」と，P2X2/3受容体，サブスタンス P 受容体，エンドセリン受容体な型の ATP 受容体を持つ IPAN (intrinsic primary afferent

2+

ど多くの受容体を発現し，それらに反応して Ca 応答とneuron)を経由してシグナルを周りの絨毛へと伝えると収縮を引き起こす。また，タッチやストレッチ等の機械

共に SP を放出し上皮下線維細胞の NK1 を活性化する

2+的刺激に応答して，Ca 応答とともに ATP を放出する。

「神経経路」，この２つの経路によって絨毛の微妙な動き

又，絨毛上皮下線維芽細胞は，サブスタンス P 含有及びと絨毛間の協調した動きが制御されていることが明らか

非含有の知覚神経終末とシナプス様構造を形成している。

になってきた。

生体機能情報解析室【概要】
随意運動や意志・判断・学習・睡眠などの中枢神経機構についての研究を継続している。ニホンザルを実験対象として大脳皮質フィールド電位を慢性埋込電極を用いて記録し解析した。

大脳皮質フィールド電位における律動波の研究逵本徹

これまでに，サルの前頭前野 9 野と前帯状野 32 野で記における大脳皮質フィールド電位の律動波を記録解析す録される大脳皮質フィールド電位におけるシータ周波数る実験を計画した。この目的のためにサルの頭部に設置

領域の律動波が同期しており，このシータ波の振幅が「注できるテレメーター及びテレメーターと同期をとって撮意集中」と相関していることを見いだした。このような影できる近赤外線ビデオ装置を開発製作した。実験は睡脳の複数領域が同期して律動的に活動する現象は，注意

眠中の脳活動を記録することから開始した。その結果，集中以外にも脳の多様な情報処理過程において役立ってサルの睡眠段階がヒトと同様に分類可能であること，ヒいる可能性がある。しかし，この点についての現在の知トの各睡眠段階を特徴づける睡眠紡錘波や頭頂鋭波や K見は限られている。このため，覚醒や睡眠の様々な状況

複合波などの脳波活動と相同の皮質活動の電流発生源が81

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

同定できることが明らかになった。また，睡眠紡錘波がれている。今後は，睡眠紡錘波とそれ以外の脳活動の関複数の皮質領野で時間的相関関係をもって出現すること係を詳解し，それぞれの発生メカニズムを解明することも判明した。睡眠紡錘波は記憶や学習との関連が示唆さを目標に研究を進めたい。

多光子顕微鏡室【概要】
多光子顕微鏡室では，2 光子蛍光顕微鏡を用いた共同った。最先端の光学技術に加え，新規蛍光タンパク質や研究を行うと共に，新たに２光子蛍光寿命イメージング

光制御可能なタンパク質分子の開発も行っており，これ顕微鏡を構築した。これによって，細胞の形態などの構らの技術を電気生理学的手法などと組合せることで，神造だけでなく，生きた細胞内で起こるシグナル伝達や分経細胞およびグリア細胞の機能に関する研究を推進して子間相互作用をイメージングすることができるようにないる。

シナプス内アクチン制御シグナル分子の活性化イメージング
村越秀治

神経回路の形成，機能の基礎となるシナプス結合の可達過程を可視化し，シナプス可塑性の仕組みを解明する

塑性は，シナプスの後端を形成するスパイン内の情報伝ことを目標としている。本年度は，自作の２光子蛍光寿

達系によって制御されていると考えられる。しかし，“ス命イメージング顕微鏡を構築し，HeLa 細胞を用いて顕微

パイン内でどの分子がどのように活性化しているのか”

鏡の評価を行い，実際に細胞内で分子間相互作用にうよといったことは調べる方法論がないためにこれまで殆どる FRET を観察できることを確かめた。現在は，キナー

分かっていなかった。本研究では，２光子蛍光寿命イメー

ゼ分子である ROCK, PAK, LIMK, MLC, Cofilin 等の活性ジング法を用いることで，海馬組織内の CA１領域にあ化を見るための FRET センサーを作製しているところでる神経細胞樹状突起上のスパイン内で起こるシグナル伝ある。

光制御可能な CaMKII 阻害分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
村越秀治

一個のシナプス内部で，シグナル伝達分子の活性化をることによって，光制御可能な CaMKII 阻害分子を作製観察したり，自在に操作することができるようになりつすることに成功した。この分子は青色光照射によって，つある。本研究では，シナプスの可塑性にとって重要な

LOV2 に結合していた AIP2 が解離し，CaMKII のキナー分子である CaMKII の活性化を光照射によって制御する

ゼドメインに結合することで活性を阻害する。今後は，ことができる分子の開発を行っている。本年度は，植物

この分子を用いて，単一スパインを刺激したときのスパの 光 受 容 タ ン パ ク 質 キ ナ ー ゼ で あ る Phototropin1 のイン形態の変化を２光子顕微鏡を用いて観察，解析する

LOV2 ドメインに CaMKII 阻害ペプチド(AIP2)を融合さことで CaMKII の機能を調べる予定である。

82

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
村越秀治

本研究では，シナプスの可塑性にとって重要な分子でこの分子は青色光照射によって，分子構造が大きく変化

ある CaMKII を光照射によって活性化することができる

し，キナーゼ活性が上昇する。今後は，この分子を用い分子の開発を行っている。本年度は，CaMKII のヒンジて，単一スパインを刺激したときのスパイン形態の変化

領域に植物の光受容タンパク質キナーゼであるを２光子顕微鏡を用いて観察，解析することで CaMKIIPhototropin1 の LOV2 ドメインを挿入することによって，の機能を調べる予定である。

光制御可能な CaMKII 分子を作製することに成功した。

蛍光寿命イメージングのための新規蛍光タンパク質の開発
村越秀治

本研究では，2 光子蛍光寿命イメージングによる蛍光コロニーの蛍光を観察することによりスクリーニングを

共鳴エネルギー移動（FRET）の観察を高感度で行うこと行った。これによって，従来 FRET のアクセプターとしができる蛍光タンパク質の開発を行っている。エラー誘てよく用いられてきた mRFP と比べて 30%以上 FRET 効

発 PCR をおこない EYFP にランダムに変異を導入し，大率を改善することに成功した。今後はこの分子の吸光計

腸菌に形質転換しライブラリーを作製したのち，大腸菌

数，量子収率，スペクトル測定を行う予定である。

ウイルスベクター開発室【概要】
遺伝子改変技術は，脳機能を解析するための必要不可

クターとレンチウイルスベクターの大量精製システムが欠なツールである。げっ歯類では，トランスジェニック

確立され，これらのウイルスベクターの提供体制も整備

法やノックアウト法といった優れた遺伝子改変技術を利された。本研究室は，ウイルスベクターの提供拠点とし用することが出来るが，霊長類では，現在のところこれての役割を担い，他研究室からの要望に応じて高品質ならの技術を適用することは容易ではない。アデノ随伴ウ

ウイルスベクターの提供を行うことによって，共同研究

イルス (AAV) ベクターやレンチウイルスベクターに代を推進する。また，これらのウイルスベクターを駆使し表されるウイルスベクターは，げっ歯類から霊長類に至て，脳の複雑な神経回路網を構成する特定神経路の機能まで広範な哺乳類に適用可能な非常に優れた遺伝子改変

解析に取り組む。

ツールである。2012 年 8 月に小林憲太が着任し, AAV ベ

脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発と提供
小林憲太

光遺伝学は，脳科学の分野で急速に広まっている非常に強力な実験技術である。光遺伝学に利用されるチャネ

83

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

ルロドプシン，ハロロドプシン，アーキロドプシンとい究を推進する。また，脳機能に重要な役割を果たしていったイオンチャネル分子をより効率良く目的の脳領域にると考えられる分子の変異型遺伝子や microRNA などを発現誘導出来るウイルスベクターの開発を行う。要望に搭載したウイルスベクターの作製・提供に関しても要望応じてこれらのウイルスベクターの提供を行い，共同研に応じて適宜対応する。

特定神経路の機能解析
小林憲太

我々は，これまでに AAV ベクターとレンチウイルスベ

御するが，脳機能における役割は未だに不明な点が多い。

クターを組み合わせた二重遺伝子導入システムの開発に

本研究では，大脳基底核を含む神経回路網に焦点を当て成功した。このシステムを利用することにより，脳の複て，大脳皮質— 線条体路や黒質— 線条体路などにおける雑な神経回路網を構成している特定の神経路のみを解析

Rho ファミリーとその関連分子の役割を網羅的に解析すすることが可能となる。低分子量 GTP 結合タンパク質る。

Rho ファミリーとその関連分子は，様々な細胞反応を制霊長類モデル動物室【概要】
平成 14 年に開始され，自然科学研究機構が代表機関とニティとの連携や調整，情報の集積，提供事業に関係すなって京都大学霊長類研究所（分担機関）と共同推進しる諸手続など実務を担当する。また，解剖学，生理学，てきた文部科学省補助事業ナショナルバイオリソースプ

生化学，獣医学的データ，生態，行動特性などニホンザ

ロジェクト（NBRP）「ニホンザル」推進のため，平成 19ルに関する多様な知見及び研究動向，疾病関連遺伝子多年度に設置された旧「NBR 事業推進室」の業務を発展さ型等のゲノム情報など，ニホンザルに関する調査とデー

せ，コモンマーモセットを含む霊長類研究用モデルの活タベースの作成を行う。

用基盤整備を目指し平成 24 年度に新設された。NBRP「ニ

コモンマーモセットは南米産の小型霊長類で繁殖効率

ホンザル」は，優れた認知能力を持ち，我が国の高次脳が高く，取り扱いも比較的容易であり，ウイルス感受性

機能研究に不可欠なモデル動物であるニホンザルを，病や薬物代謝など多様な生理機能でヒトとの高い相同性を原微生物学的にも安全かつ付加価値の高い実験用動物と示すなど，研究用モデル開発に適した特性を有する。まして繁殖育成し，国内の研究者を対象に安定的に供給すた，2009 年の遺伝子改変動物作製成功以来，脳科学研究，る体制を構築することを目的としており，事業推進の柱

生理学，免疫，再生医学研究など多様な分野のトランスとして以下４つの業務を行っている。

レーショナルリサーチへの貢献が期待されており，今後（１）研究用ニホンザルの繁殖・育成体制の整備

モデル動物としての開発を進めていく。

（２）研究用ニホンザルの供給事業の実施（３）研究用ニホンザルの特性に関するデータ収集（４）プロジェクトの総合的推進
事業を円滑に運営するため，参画機関や研究者コミュ84

平成 24 年度の飼育実績は，繁殖群 318 頭，育成群 183
頭，合計 501 頭になる。
提供実績は，28 件 65 頭頭（うち生理研は，9 件 18 頭）となる。

研究活動報告／岡崎統合バイオサイエンスセンター

岡崎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】
ゼブラフィッシュを用い，脊髄・脳幹神経回路の形成を追求している。また，チャネルロドプシンやハロロド機構および，回路の作動機構の解析を進めている。特定プシンなどの光遺伝学的ツールを積極的に用いて運動系のクラスの神経細胞を GFP 等の蛍光タンパク質により神経回路の機能解析を進めている。

可視化し，それら蛍光タンパク質陽性細胞の発生と機能

ゼブラフィッシュ脊髄・脳幹運動系神経回路の機能解析
木村有希子
佐藤千恵
東島眞一

脊髄・脳幹内運動系神経回路の解剖学的な記載を進め解析を進めている。今年度は転写因子 Chx10 を発現するるため，発生期の一部の神経細胞で発現する遺伝子を用細胞の解析を中心に研究を行った。Chx10 発現細胞に神い，BAC トランスジェニック法により，多くのトランス

経活動を活性化させるチャネルロドプシンを発現する魚ジェニックフィッシュを作製した。各トランスジェニッ

を作製し，様々な領域に光照射を行った。その結果，後クフィッシュに関して，蛍光タンパク質陽性細胞の解剖

脳の中部および後部にわたる領域において，光刺激によ学的記載を体系的に進めている。今年度は特に，転写因り遊泳行動の誘発が可能であることが示された。また，

子 dbx1 を発現する神経前駆体細胞から由来する抑制性

逆に，Chx10 発現細胞に神経活動を不活性化させるアー神経細胞（以下，V0-iIN とよぶ）と，転写因子 dmrt3 を

キロドプシン，および，ハロロドプシンを発現する魚を発現する抑制性神経細胞（以下，d6-iIN とよぶ）に関す

作製し，自発的に起こった遊泳運動を光照射によりストる解析を行った。その結果，V0-iIN と d6-iIN はともにップさせることが可能であるかを検討した。その結果，交叉型介在ニューロンで，遊泳運動の左右の屈曲に関し

後脳の中部および後部に光照射を行うことで，自発的にて相互抑制に関与する神経細胞であることが明らかとな起こった遊泳運動をストップさせることができた。このった。

結果は，後脳の中部および後部の Chx10 細胞群が遊泳行

解剖学的解析と並行して，チャネルロドプシンやハロ
ロドプシンなどの光遺伝学ツールを用い，特定のクラス

動の開始・維持に重要な役割を果たしていることを示唆している。

の神経細胞の活動を光により制御して，神経回路の機能85

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

動物実験センター【概要】
本 年 度 は ， Pasteurella pnuemotropica, Psuedomonas
aeruginosa（緑膿菌），そしてマウス肝炎ウイルス(MHV)4) 331 室と 330 室で使い終わった器具機材の消毒，滅菌の感染が明大寺地区で発生し，これらの感染症対策に追ケージは高圧蒸気滅菌処理，給水ビンは次亜塩われた。当初の課題としては，外部獲得資金による負担

素酸ナトリウムに浸漬，使い捨て無塵衣を使用と金の徴収，山手地区一時保管室の定期的消毒，東海地震した。オートクレーブ対応のケージ，給水ビンお対策としてのマウス・ラット飼育架台の固定およびサル

よびインナーケージを早急に購入して，補充に当の定期的健康診断などの継続的なテーマが主体であった。

たった。

しかし，明大寺地区に上記感染症の侵入を許し，これまで維持してきた清浄レベルが崩れてしまった。MHV の感染被害は 5 年振り 2 回目の経験であった。

5) 331 室，330 室以外のマウスの MHV 検査
動物実験センターおよび研究部門内で飼養保管している他室のマウスもすべて MHV の検査を

以下に，各事項について説明する。

した。次いで，感染が広がっているかどうかを確

1.

かめるために，3 ヶ月間は毎月検査を実施する考

明大寺地区の MHV 感染事故経緯

えを示した。3 ヶ月間陰性であれば，MHV が広が2012 年 10 月 23 日に行った定期モニタリングが 11
月 6 日付で検査が完了，11 月 7 日に当センターへ成績が報告された。動物実験センター明大寺地区，新館 331っていないと判断し，通常のモニタリングスケジ
ュールに戻すこととした。
6) 明大寺地区における動物，物品の移動を規制

室の飼育マウスから MHV 陽性成績が認められた。331

331 室以外のすべての飼養保管施設のマウスが室および隣接する 330 室の動物，機材の移動を止め，

MHV 陰性であることが確認できたので，明大寺

衣類も使い捨て無塵衣に切り替えた。

地区にも動物を搬入できるようにした。それまで

11 月 6 日に，他の研究期間に供与したマウスがあり，速やかに搬入を止め，MHV を検査したところ陽性成は，明大寺地区に外部から動物を搬入しない方針
で規制をかけた。

績が得られた。以上の成績から，今回の MHV 感染症

明大寺地区から外部への動物の搬出は，3 ヶ月の事故は間違いないものと確定し，MHV 感染事故対策

間，毎月の MHV 検査で陰性が確認できてからと委員会を招集して事故処理に当たった。

した。明大寺地区 SPF 施設の動物もこの 3 ヵ月間

対策

は搬出しないこととした。

早急に行うべき対策として，下記のことを決定して処理を進めた。
1) 331 室の動物の処分と消毒

山手地区 SPF 施設を防御するため，動物実験センター（明大寺地区）および明大寺地区研究部門

感染の拡大を防ぎ，早期解決を図るために，331の飼養保管施設や実験室に入室した人は，入浴あ号室の動物をすべて処分して，部屋を消毒した。

るいはシャワー浴をしてから，山手地区に入るこ

2) 331 室から動物を搬入した研究部門の飼養保管施ととした。移動制限は，3 ヶ月間，毎月の MHV

設，実験室の消毒検査で陰性が確認できた後，解除した。

前回の MHV 対策と同様に，331 室から動物を搬入した研究部門飼養保管施設及び実験室を消毒することとした。
3) 共通の前室でつながる 330 室の対策
再度検査して陰性であることを確実に証明した後，他室と同じ扱いとした。

867) 明大寺地区から山手地区への人の移動を規制

8) 検疫室の設置
書類だけの判定では危険があるので，動物の検疫室を設置し，職員が検疫を担当できるよう検討する。対象は，原則，大学や研究機関からの搬入動物とする。
9) MHV 感染事故の終息

研究活動報告／動物実験センター

一年間のモニタリング成績で，MHV 陰性が保4.

2011 年 3 月 11 日東日本大震災の教訓から，近てたならば MHV 撲滅宣言を発する。
2.

マウス・ラットの緊急避難一時飼養保管施設おい将来起こるであろうと予想される東海地震対

よび MRI 撮影時の霊長類の一時的飼養保管施設

策を本年度も継続した。本年度は山手地区 SPFの設置

施設における実験動物の飼育ラックをすべて固

駐輪場の跡地に 2 階建ての建物を平成 22 年度

定した。この安全対策により震災時に利用者が末までに増設した。一階を MRI 撮影時の霊長類

ラックの転倒事故に巻き込まれることはなくなの一時的実験室とし，二階はマウス・ラットのった。また，飼育ケージもラック内に留まり，

緊急避難一時飼養保管施設とした。一階の実験

遺伝子改変動物などの飼育動物が飛散すること

室は本年も稼働に至らず，過酸化水素を用いても防げるものと思われる。なお，明大寺地区に内部を完全に消毒し，内部を一度リセットした。

ついては，改築・改修工事を見据え，飼育ラッ

二階の飼養保管施設の目的はマウス・ラットにクの固定は行わないことととした。

感染症が発生した場合に用いる緊急避難用シェ

3.

東海地震対策5.

サルの定期的健康診断

ルターであったが，他の施設にどうしても導入以前より要望のあったサルの定期的健康診断

できない実験動物やグレーゾーンの実験動物をを実施することができた。全頭を対象として，受け入れて実験に供する施設となり，ほぼ常時

血液学的検査，血清生化学的検査，糞分検査（寄使用された。今後は，実験動物の灌流固定を行生虫，細菌性赤痢），ツベルクリン反応による結うために，ドラフトまたはダクトレスヒューム

核症の感染検査および B ウイルス検査を行った。

フードの設置を検討しなければならない。

健康診断は今後も継続して進め，サルの異状を

今次の感染症発生問題を鑑みて，マウス・ラ

確認する手段としたい。今回の健康診断を通じットの緊急避難一時飼養保管施設の機能を見直て，研究者が実験動物を大切に扱い，動物の健す必要がある。

康に注意していることを改めて感じ，獣医学的山手地区一時保管室の定期的消毒支援を怠らないようにしたいと考える。次年度
から獣医療費を予算に盛り込むこととした。

一時保管室は，一年に一回清浄化という考え
で，消毒を今年度も引き続き実施した。今年度

6.

外部獲得資金による負担金の徴収も二期に分けて，2012 年 10 月に半分の飼養保管

実験動物の負担金の支払いに，外部獲得資室を従来通りに消毒作業を行った。2013 年 1 月

金：科研費などの適用をするために，「自然科学には残りの部分を一時除染後，光触媒を部屋の研究機構岡崎共通研究施設動物実験センターの壁と天井にコーティング加工を施した。光触媒使用に係わる経費の負担に関する規則」を改正（二酸化チタン）に光を照射することによって，し，運用 2 年目の年度を迎えた。本年度も各実

ウイルス，細菌及び真菌などの微生物を分解す

験動物の負担金を変更し，また検査費についてる新しい研究成果を実験動物施設の衛生管理には大幅に改定して利用者の便に供した。以上の実用化した。この加工により，ホルムアルデヒ

変更は教授会，運営委員会および 3 所長会議にドなどで消毒をすることなく，可視光応答の光て，審議・承認の手続きをとって進めた。

触媒で常に室内が浄化される仕組みになる。来7.

その他として，教育訓練

年度も残り半分の部屋について光触媒加工を実教育訓練 Part 2 として，本年度も「麻酔および施して，自浄システムを完成させる予定である。

疼痛管理」および「ヒトと動物の共通感染症」

消毒作業で一時的にマウスの飼養保管業務を中の教育訓練を行った。「麻酔および疼痛管理」は断することがなくなり，また，外部に依頼する中型動物（イヌ，ネコ，サル），小型動物（ウサ消毒費用も大幅に削減できることを期待していギ，モルモット），両生類，魚類およびげっ歯類る。

（マウス，ラット）と動物種ごとに分けて実施した。

87

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

山手地区利用者講習会も例年通り毎月開催し，8.

受講者数は安定した状況で推移している。

を防ぐために，検疫体制や微生物学的クリーニ

平成 25 年度以降の課題

ング体制をを立ち上げなければならない。

生理学研究所の耐震補強第 2 期工事の進捗状

平成 26 年度を目途に，動物実験センターの改況によるが，平成 25 年度も暫くは部門内で飼養修工事を立案し始めた。ワーキンググループを保管していた動物（サル）をセンター内に受け立ち上げ，方針としては本館をマウス・ラット

入れて預かることになると予想する。引き続き，の SPF 施設に，新館を中型・大型実験動物施設

サルの研究部門に対しては協力体制で臨む所存に改築・改修する予定である。平成 25 年度内にである。

大枠の基本設計を作成し，概算要求に取りかか

本年度発生した MHV を 1 年間監視して完全に88撲滅したことを確認しなければならない。再発れるように準備する。

研究活動報告／技術課

技術課
大河原浩

【概要】
今年度，多次元共同脳科学推進センターと脳機能計的に毎年当番校により行われている技術研修で，電気電測・支援センターの改組に伴い，ウィルスベクター室と子コース（名古屋大，1 名）を受講した。さらに，東海・霊長類モデル動物室が設置された。これら室の整備等に

北陸地区技術職員合同研修に係わる技術職員代表者会議

ついて，戸川森雄係長に業務付加した。

（静岡大，1 名）に参加し，今後の研修会開催について課の研究活動への寄与と貢献を一層進めるため下記の事業を実施した。

議論を進めた。
また，平成 24 年度実験動物関係高度技術研修（熊本大①生理科学実験技術トレーニングコースでの技術指導

学，1 名），第 38 回国立大学法人動物実験施設協議会総

生理学研究所が毎年主催し，実施している生理科学実会参加のため（秋田，1 名），日本実験動物科学・技術 九験技術トレーニングコースで，『生理学実験のための電

州 2012 （第 46 回日本実験動物技術者協会総会）（別府，

気回路・機械工作・プログラミング』をテーマに，
『生体

1 名）
，日本疼痛学会（熊本，1 名），第 16 回予防衛生協

アンプとバスチェンバーの作製』と『Ｃ言語によるＰＩ

会セミナー（つくば，1 名），日本生化学会（福岡，1 名），

Ｃプログラミング』の 2 コースを企画し，それぞれ 3 名

脳切片試料の SEM 用観察条件等の技術的打合せ（横浜，と 2 名の受講者を受け入れた。

1 名），第 1 回シナプス再編におけるグリア戦略研究会（静②生理学技術研究会の開催

岡，1 名），文部科学省情報セキュリティセミナー（東京，全国の大学等技術職員の技術連携と交流を目的に第1 名），分子細胞生物学研究所・医科学研究所 合同技術

35 回を，基礎生物学研究所・技術課と合同で平成 25 年 2

発表会（東京大学，1 名），平成 24 年度愛媛大学総合技

月 21 日－22 日の 2 日間にわたり開催した。会では，口術研究会（愛媛大学，1 名）などに参加し，業務の研究

演発表が 24 題，ポスター発表が 42 題あり，研修講演と支援力の強化を図った。

して『神経回路形成機構を紐解くための可視化・操作技⑥放送大学利用による専門技術研修の受講

術－２光子蛍光寿命イメージング顕微鏡法－』（村越 秀

研究の高度化と多様化に対応するため技術職員の研修

治，生理学研究所 多光子顕微鏡室 准教授）を行った。

を推進している。今回放送大学研修科目として物質・材

これらの報告を『生理学技術研究会報告（第 35 号）』に

料工学と社会('11)（1 名），ネットワークとサービス（'12)

まとめた。

（1 名），都市と防災（2 名）の 3 科目を選び 4 名が受講

③奨励研究採択課題技術シンポジウムの開催時代要請に対応した技術認識と向上に立った技術職員

した。
⑦科学研究費補助金（奨励研究）の採択の業務の社会的開示を推進するために奨励研究採択者に業務を展開，推進していくための問題意識の養成，そよる第 8 回の報告会（平成 25 年 2 月 22 日）を 12 演題での解決のための計画および方法の企画能力の養成，さら行った。この報告を『生理学技術研究会報告（第 35 号）』にはその表現力と説明力の養成を通じて，業務上の技術にまとめた。

力の総合的な向上を図ることを目的に標記の申請を行い，④自然科学研究機構技術研究会の参加
自然科学研究機構技術職員の業務の紹介と技術連携を目的に，第 7 回を分子科学研究所で開催した（平成 24
年 5 月 23－24 日）。会では 21 演題の発表があり，詳細は『第 7 回自然科学研究機構技術研究会集録』としてまとめられた。
⑤東海北陸地区技術職員研修等の受講と参加
東海北陸地区大学等の技術職員の技術交流と向上を目

下記の 2 課題の採択を得た。
(1) 前橋 寛：神経回路とシナプスの動作機構を調べるための光遺伝学的ツールの開発(2) 齊藤 久美子：マウス脳各部位における食餌による脂肪酸代謝の変化⑧業務報告会とデータベース化事業の促進，および表
彰制度の整備課員の出向先研究部門での業務成果は技術課業務報告89生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

講習会（名古屋，2 名）を受講した。

会で報告され，情報の共有化が図られている。また，その成果は技術課主催の生理学技術研究会，出向先部門で⑩岡崎 3 機関技術課長会と機構技術代表者会議の開催の学会発表により所外に発信されているが，より広く活岡崎 3 研究所の動向の意見交換を，事務センターの総用され，即時的に発信するために，優れた成果をデータ

務課長，施設課長を交え毎月 1 回開催した。また核融合

ベース化する事業を技術課が研究部門と進め，その一部

科学研究所，国立天文台も交え毎月 1 回，相互訪問またを技術課ホームページで公開している。今年度も，そのはテレビ会議による情報交換も行った。

編集を技術班長による専任とし，その更新を進めた。こ⑪職場体験の受入れ等うした事業の推進のなかで，優れたデータベースには

広報展開推進室が推進する地域貢献活動を支援するたデータベース賞として表彰授与を所長より行った。こうめ，岡崎中学校生徒（5 中学校，15 名）の職場体験を受した事業の推進により，研究者との連携を深め，業務の入れ，ネットワーク管理室，機器研究試作室，動物実験

活性化を進めた。

センター，遺伝子改変動物作製室の技術職員が指導した。
また，ひらめき☆ときめきサイエンスなどのアウトリー⑨安全衛生技能講習等の受講と参加
研究所の安全衛生を課業務として充実するために，第 8チ活動の支援も行った。

回安全衛生情報交換会（核融合研，2 名），自衛消防業務

施設の運営状況①統合生理研究系(1) 生体磁気計測装置
竹島康行
【概要】
2012 年度の生体磁気計測装置における研究成果につ

置本体の調整，不調をきたしたワークステイションのいては，統合生理研究系 感覚運動調節研究部門の研究活

ハードディスクの交換，以前から継続していたシステム

動報告と生体磁気計測装置共同利用実験報告に記載されの OS（オペレーティングシステム）とソフトウエアの更ている。

新をおこなった。解析システムは新旧二つのバージョンを運用する構成とした。BTi 社製の解析システムは引続

生体磁気計測装置の稼動率を下表に示す。本装置は計きスタンドアローンでの運用とした。

測システムと解析システムから成るが，使用日数に解析システムの使用分は含んでいない。システム全体の保守

耐震工事により計測室内に漏水が発生したが，シールは二ヶ月毎の定期点検を基本におこなっており，本年度

ドルームや機器類に被害はなかったので，実験計画に支の定期点検以外の作業は，ハードサイクルによる計測装障はなかった。

平成 2012 年度 生体磁気計測装置稼働率年

月

2012 年90

日数

使用者数（人）

点検
調整
日数

休日

使用
日数

稼働率
（％）

延べ
総数

備考
所外

4月

30

10

2

18

100

22

7

5月

31

10

0

19

90

23

16

6月

30

9

2

17

89

24

19

7月

31

10

0

18

86

25

18

8月

31

8

2

20

95

23

12

9月

30

11

0

14

74

16

7

10 月

31

9

2

15

75

22

15

11 月

30

9

0

13

62

14

9

定期点検，解析ソフト更新

点検，解析ソフト更新，HD 交換

点検，解析ソフト更新，HD 交換

定期点検

研究活動報告／技術課

年

月

日数

使用者数（人）

点検
調整
日数

休日

使用
日数

12 月

31

11

5

2013 年

稼働率
（％）

14

93

備考

延べ
総数

所外

17

13

定期点検，耐震工事対応（漏水）センサー調整（ハードサイクル）

1月

31

12

12

4

57

4

3

2月

28

9

0

14

74

17

6

3月

31

11

2

18

100

22

7

365

119

27

184

82

229

132

計

定期点検
（稼働率は平均値）*利用日数は装置を計測に使用した日数であり，保守作業などの計測外での使用は含んでいない。
*稼働率 = 使用日数／（日数－（休日数＋点検日数））×100*延べ総使用者数は所内使用者と所外使用者（共同研究，研究協力など）を合算したものである。

②大脳皮質機能研究系(1) 磁気共鳴装置
伊藤嘉邦
【概要】
平成２４年度の磁気共鳴画像装置における研究成果に

各種実験装置の調整期間を経て，2012 年度から共同利用

心理生理学部研究部門が開始された。装置の保守に関しては，メーカーによりの研究活動報告と生体機能イメージング共同利用実験報

毎月１台ずつのペースで順番に行なわれている。また，

告に記載されている。

それ以外に実験用の PC 等の実験装置の保守や空調機のついては，大脳皮質機能研究系

磁気共鳴装置は 3T（テスラ）の物が 3 台あり，その内点検等を定期的に行っている。それぞれの装置ごとの稼

訳は 2001 年度から共同利用実験に供されている Allegra

働率を次の表に示す。なお，2 台の Verio に関しては単体と，2010 年度に導入された 2 台の Verio からなる世界唯でも実験に使用できるため，便宜上 Vero_A，Verio_B と一の Dual fMRI 実験装置がある。Dual fMRI 実験装置は，して個々の稼働率を算出している。

平成 24 年度 磁気共鳴装置稼働率
Allegra使用
年

月

2012 年2013 年

計

使用
日数

日数

休日

保守

4月

30

10

0

20

5月

31

10

2

6月

30

9

4

7月

31

10

8月

31

8

9月

30

11

稼働率
（％）

所内

備考

所外

95

8

11

19

84

9

7

17

59

8

2

2

19

89

17

0

3

20

95

13

5

1

18

78

6

6

10 月

31

9

2

20

73

5

8

11 月

30

9

0

21

79

8

8

12 月

31

12

1

18

100

6

12

1月

31

12

3

16

91

8

4

2月

28

9

2

17

94

7

9

3月

31

11

0

20

85

3

14

365

120

20

225

86

98

86

（稼働率は平均値）

91

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Verio_A使用日
年月2012 年

日数

休日

使用
日数

保守

稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

10

10

0

0

0

5月

31

10

2

19

21

1

3

6月

30

9

6

15

50

1

6

7月

31

10

2

19

89

1

16

8月

31

8

2

21

81

9

8

9月

30

11

1

18

92

3

13

10 月

31

9

0

22

82

2

16

11 月

30

9

0

21

100

1

19

12 月

31

11

0

19

100

3

16

1月

31

12

0

19

97

1

16

2月

28

9

1

18

94

2

15

3月

31

11

1

19

89

10

7

365

120

25

220

80

34

135

2013 年計（稼働率は平均値）

Verio_B
使用日
年

月

2012 年2013 年

計

92

日数

休日

使用
日数

保守

稼働率
（％）

備考
所内

所外

4月

30

10

8

12

33

4

0

5月

31

10

3

18

50

6

3

6月

30

9

3

18

56

3

7

7月

31

10

3

18

67

9

3

8月

31

8

2

21

81

9

8

9月

30

11

2

17

94

4

12

10 月

31

9

0

22

55

5

7

11 月

30

9

0

21

100

6

14

12 月

31

11

0

19

100

4

15

1月

31

12

2

17

79

2

11

2月

28

9

0

19

100

4

16

3月

31

11

0

20

88

16

1

365

120

23

222

77

72

97

（稼働率は平均値）

研究活動報告／技術課③脳機能計測・支援センター(1) 形態情報解析室
小原正裕，山田元，加藤勝己【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，合プベーク等に要した日数を合わせた数である。本年度は，計１８課題が採択され，全課題が実施された。これらの設置後３０年を経過した超高圧電子顕微鏡とは思われな

共同実験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

い程順調に稼働し，簡単な調整のみで，主たる改良・修の章に記述されている。超高圧電子顕微鏡の年間の利用

理は行われなかった。

状況を表にまとめたので下記に示す。稼働率は，利用日年度末には，長い間念願であった高度化の一環として数と使用可能日数より求めている。なお，調整日は，定CMOS カメラが導入され，新年度からは，今までのフィ期調整（含清掃）日と修理・改良と停電後のイオンポン

ルム写真撮影にかわり，より効率的な観察が期待される。

2012 年度 超高圧電顕月別稼働率
年 月

総日数

休 日

使用可
能日数

調整日

所内利用

所外利用

計

稼働率

2012 年 4 月

30

10

4

16

1

3

4

25%

5月

31

10

7

14

4

0

4

29%

6月

30

9

4

17

12

2

14

82%

7月

31

10

5

16

2

2

4

25%

8月

31

8

4

19

1

8

9

47%

9月

30

11

6

13

0

7

7

54%

10 月

31

9

7

15

5

0

5

33%

11 月

30

9

4

17

0

2

2

12%

12 月

31

12

5

14

0

7

7

50%

2013 年 1 月

31

12

6

13

0

4

4

31%

2月

28

9

4

15

0

8

8

53%

3月

31

11

6

14

5

9

9

100%

365

120

62

183

30

52

82

45%

計

フィラメント点灯時間

235.2 時間

使用フィルム枚数

2,682 枚備 考

【クライオ位相差電子顕微鏡利用状況】
今年度におけるクライオ位相差電子顕微鏡の共同利用

本年度は大きなトラブルもなくほぼ順調に観察を行う

実験は合計 17 課題が採択され，全課題が実施された。こことが出来たが，後半に入って頻繁に CCD カメラにノれに加え，テラベース（株）による受託観察も行われた。

イズが出るなどの不具合が生じるようになったため，来稼働率は利用日数と使用可能日数より求めている。ま期の稼働に関しては少々不安が残る。

た，保守には位相板交換に要する日数を含んでいる。

93

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）平成 24 年度 クライオ位相差電子顕微鏡稼働率
年月

総平
日数

2012 年 4 月

保守

使用可能
日数

所内利用
日数

所外利用
日数

計

利用率

フィラメント
点灯時間

20

1

19

18

0

18

95%

106

位相板交換

5月

21

2

19

8

5

13

72%

108

位相板交換，
カメラ不調

6月

21

2

19

11

0

11

58%

62

位相板ホルダー調整

7月

21

1

20

14

0

14

70%

61

位相板交換

8月

23

1

22

18

4

22

100%

122

位相板交換

9月

19

2

17

17

0

17

100%

108

位相板交換，
ゴニオトラブル

10 月

22

1

21

19

0

19

90%

145

位相板交換

11 月

21

1

20

11

0

11

55%

78

位相板交換

12 月

20

1

19

8

0

8

42%

50

位相板交換

2013 年 1 月

21

1

20

5

7

12

60%

65

位相板交換

2月

19

2

17

16

0

16

94%

95

位相板交換，
カメラ不具合

3月

20

1

19

14

0

14

74%

79

位相板交換

248

16

232

159

16

177

76%

1,079

計

備考

(2) 生体機能情報解析室
佐治俊幸，山本忍【概要】
平成 24 年度の主な装置利用および整備状況は次の通が経過しておりメーカー側で修理部品や代替品，技術者りである。本年度から新たな実験として所内利用が行わの確保が出来ず，再立ち上げの保証もなかったため修理れる予定であった。しかし，6 月 24 日にマグネットがクを断念した。

エンチしたたため修理の準備に入ったが，導入後十数年【機器利用率】

平成 24 年度リアルタイム装置月別稼働率
総
平日数

年月

94

保守

使用可能
日数

所内利用
日数

所外利用
日数

計

利用率

2012 年 4 月

20

1

19

0

0

0

0%

5月

21

2

19

0

0

0

0%

6月

21

0

16

4

0

4

25%

7月

21

0

0

0

0

0

0%

8月

23

0

0

0

0

0

0%

9月

19

0

0

0

0

0

0%

10 月

22

0

0

0

0

0

0%

11 月

21

0

0

0

0

0

0%

12 月

20

0

0

0

0

0

0%

備考

24 日マグネット故障

研究活動報告／技術課

総
平日数

年月

保守

使用可能
日数

所内利用
日数

所外利用
日数

計

利用率

2013 年 1 月

21

0

0

0

0

0

0%

2月

19

0

0

0

0

0

0%

20

0

0

0

0

0

0%

248

3

54

4

0

4

7%

3月
計

備考

*土・日に実施された実験は 0.5 日分を平日に振り替えて計算。
*同一日に利用者が複数あった場合でも，利用日数は 1 日とした。

(3) 多光子顕微鏡室
前橋

寛

【概要】
平成 24 年度，多光子顕微鏡室は新しく恒温室仕様に改子を付加する必要があり，その蛍光色素とタンパク質を装された生理研実験棟５階南側（543,544 室，553,554 室）細胞内で発現させるための DNA を作製する必要がある。

へ移転され，防塵用ヘパフィルターのシステムも移され安定にその DNA を作製するため，大腸菌を用いた形質た。平成 23 年度からの生理研実験棟南側の耐震工事にと転換，遺伝子導入，DNA 精製等の技術支援を行った。そもない，共通棟地下 1 階に一時的に，多光子顕微鏡室はの他，ウェスタンブロッティング検出用 CCD カメラの退避され，平成 24 年 3 月までに生理研実験棟南側の改装

暗箱，高輝度 LED を用いた電気泳動ゲル透過用光源，が終わり，パルスレーザー，顕微鏡，除振台等は，平成レーザーの光軸合わせ用治具，顕微鏡用ステージ，脳ス

24 年 6 月までには移転されセットアップされた。

ライスの簡易型ペルチエ素子冷却ステージ等の作製に関

平成 23 年 7 月から准教授（村越秀治）が着任し，2 光する技術支援を行った。

子蛍光寿命イメージング顕微鏡（2pFLIM）の製作が開始

ソフトウェア開発として，Image J マクロをベースにされ，自作 2pFLIM のパーツ等の製作が行われ，それらしたシナプス形態解析ソフトの開発や 2pFLIM の制御・は除振台が平成 24 年 5 月末に移転され，6 月初めにパル解析に Matlab が使用されており，そのユーザーインター

スレーザーがセットアップされ，固体ブルーレーザーとフェース作成法を習得する為，簡単な画像サイズを統一

共に再セットアップされた。また，その翌年 1 月に 2 台するソフトウェアの作成を行った。光学顕微鏡に関する

目のパルスレーザーが設置され完成に至った。2pFILM

勉強会（月２回程度）へ参加し，スピンディスク共焦点

では，レーザーを当てた時の分子間の相互作用による微顕微鏡，補償光学の顕微鏡応用や，数学的モロフォロジー，弱な蛍光の変化をとらえ，生きた細胞内での分子間の結生物研究における画像解析・処理など，様々な方法にお合や構造変化を可視化するため，目的タンパクに蛍光分ける手法の原理や基礎を聞くことができ参考になった。

(4) 電子顕微鏡室（生理研・基生研共通施設）
小原正裕，山田元【概要】
今年度の電子顕微鏡設置機器の稼働状況は以下の通りである。

て JEM1010 が，山手地区には走査型電子顕微鏡として
カールツァイス社製ΣIGMA が導入されている

明大寺地区に設置されていた透過型電子顕微鏡

山手地区の JEM-1010 は大きな故障も見られず正常にJEM-1200EX，走査型電子顕微鏡 S-800 は故障の為，十分稼働している。昨年度導入された電子顕微鏡サンプルのな性能が発揮できていない旨の報告を前年度に行ったが，3 次元再構築が可能な 3D-SEM（ΣIGMA/VP）は数度ト

本年度透過型電子顕微鏡，走査型電子顕微鏡共に代替機

ラブルが発生したものの，現在は良好に稼働している。

器の導入の目途が立った為，廃棄を行った。
現在，明大寺電子顕微鏡室には透過型電子顕微鏡としまた，本年度には 2 台目の 3D-SEM（MERLIN）が導入され，運用を開始している

95

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）の機器の保守が既存の業務と併せて行われた。

【活動】
明大寺電子顕微鏡室は，生理学研究所の耐震改修工事に伴い多くの部屋を供出した。さらに来年度以降電子顕【研究内容一覧表】

微鏡室のある共通施設棟Ⅰの改修工事が決定し，流用備

本年度，電子顕微鏡室を利用した研究者は生理学研究

品の洗い出しと搬出，不要備品の廃棄，新しい電子顕微

所 22 人，基礎生物学研究所 7 人，機構外は 5 人の計 31

鏡室の設計等の業務をおこなった。

人であった。

山手地区電子顕微鏡室では先述の通り，２台の3D-SEM と走査型電子顕微鏡の運用が開始され，それら下記に利用者の所属研究所，研究部門，研究内容の一
覧を示す。

研究所，大学

研究部門

研究内容

生理学研究所脳形態解析

Morphological analysis of motor learning
Localization of voltage-gated calcium channel in the brain
Subcellular localization of calcium channel subunits in the brain
シナプスの微細形態の解析
神経伝達物質受容体の脳内局在性解析
神経細胞膜上の分子分布の解析
レプリカ標識法を用いたグルタミン酸受容体の局在解析
SDS-FRL 法を用いたシナプス超微細構造の解析のため
電子顕微鏡を用いたセプチンの脳内局在解析
Analysis of synaptic structure
Left/right asymmetry of neuronal circuits in the hippocampus
Structural and molecular mechanisms of long term motor learning
Quantitative localization of alpha1-A subunit P/Q type calcium in cerebellum
SDS 凍結割断レプリカ免疫標識法の習得と技術改良

形態情報解析室

小腸絨毛上皮下腺維芽細胞の形態と機能

大脳神経回路論大脳皮質の神経回路の解析
神経細胞の観察

基礎生物学研究所

機能協関

げっ歯類網膜に対する遺伝子導入法を用いた網膜神経細胞の解析

形態形成

Xenopus laevis の神経管形成の解析

脳生物学

哺乳類対脳皮質神経細胞シナプス部の形態観察

分子環境生物オオミジンコの初期胚発生の経時的な観察

生物進化

食虫植物の形態観察
植物細胞における微笑管の観察
植物の花器官の発生の観察

高次細胞機構高等植物の細胞内小器官の観察及び遺伝子産物等の細胞内局在の解析

東京歯科大学

還流唾液腺分泌終末の細胞間結合および直下細胞骨格の凍結割断による電子顕微鏡
観察

名古屋大学

電子顕微鏡を用いたセプチンの脳内局在解析

中部大学

内耳有毛細胞の観察

96

研究活動報告／技術課(5) 機器研究試作室（生理研・基生研共通施設）
佐治俊幸
【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

機械の使用方法を主体に実習するフライス盤コース（リの開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室のキャップ台）と旋盤コース（小物入れ），CAD コースの役割とし，生理研・基生研の共通施設として運営されて3 コースを開講した。参加希望者は，3 コース合わせ生理いる。

研 7 名，基生研 27 名で，各コース共に半日の講習を行った。

新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものづくり』が希薄になっている状況下，一方では，研究の多本年度は，老朽化していた小型 NC フライスが生理研

様化は室に新たな役割の模索が迫られている。そうした予算にて更新され，生理研に設置されていた 3D プリン

認識のもと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械工タが当室へ移設された。また，生理研の耐震補強工事に

作ニーズの新たな発掘と展開を目指すために，2000 年度

伴い貸し出されていた部屋が返還され，回路工作室としから，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置やて整備した。
なお，機器研究試作室の平成 24 年度の利用状況は，以器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体で下の通りである。

行う機械工作基礎講座を開講してきた。本年も汎用工作

平成 24 年度

機器研究試作室

機器研究試作室
認知行動発達機構

136

心理生理
神経機能素子神経分化細胞生理
神経シグナル
脳生物
環境光生物
分子発生
基生研技術課

24
4
2
1
1
11
4
2
1
1

生体機能情報分析（重信）機器研究試作室

名
名
名
名
名
名
名
名
名
名
名

利用報告

部門別のべ利用状況

感覚認知情報102

多光子顕微鏡室
生体システム
生理研技術課
生殖内分泌

19
4
1
1

名
名
名
名
名

生物進化
時空間制御
RI 実験センター
高次細胞機構統合神経生物

6
4
1
1
1

名
名
名
名
名

生体恒常機能発達

41

広報展開推進室
大脳神経回路論
形態情報解析室
動物実験センター

15
5
1
1

名
名
名
名
名

形態形成
共生システムバイオリソース（メダカ）
生物機能情報解析

5
2
1
1

名
名
名
名

利用人数表

月
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3

生理研

基生研

合計

延べ時間

38
35
33
20
24
25
40
26
48
29
19
20

0
1
5
4
3
4
8
5
2
2
4
3

38
36
38
24
27
29
48
31
50
31
23
23

64
59
99
54
58
57
99
60
97
60
43
44

合計

357

41

398

794

97

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

機器研究試作室

利用機器表（件数）

月

フライス盤

ボール盤

横切盤

コンターマシンNCフライス

旋盤

ベルトグラインダー

切断機

その他

4

13

11

3

7

0

5

0

1

8

5

7

9

3

6

0

8

3

1

7

6

20

14

11

10

0

4

1

3

3

7

10

11

7

7

0

4

1

2

2

8

14

11

8

6

0

0

0

2

1

10

8

9

0

4

0

1

8

9

14

10

19

5

9

4

0

3

0

2

11

11

15

10

7

6

1

3

0

2

5

12

27

19

9

11

0

8

0

2

6

1

11

9

4

6

0

4

1

1

1

2

12

6

5

5

0

3

2

0

2

3

10

5

4

2

0

1

2

1

1

合計

172

120

78

79

1

47

10

18

55

機器研究試作室

依頼製作品

マッスルセンサー&５軸ロボットハンド

UV 蛍光撮影ボックス

行動解析用明暗箱

気体環流チェンバー

大量透析用フロート

マウス固定器

蛍光顕微鏡原理模型

マウス頭部固定プレート

3D クリスタル彫刻用照明④情報処理・発信センター(1) ネットワーク管理室
吉村伸明，村田安永【概要】
生理学研究所における当施設の利用形態は，生体情報

118 名で，研究推進のための積極的な利用がある。

解析システム（後述），情報サービス（e-mail，WWW 等），

岡崎情報ネットワークは，MAC アドレスベース，もしプログラム開発などに分類することができる。また，こく は Web 認 証 ベ ー ス の 動 的 VLAN 機 能 を 有 す る

れらを円滑に運用していくためには，所内 LAN の管理，

1000BASE-T ネットワークで，利便性の向上とセキュリ

整備や情報セキュリティの維持も重要である。このようティの確保を両立している。また，構内全域での無線な現状をふまえたうえで，岡崎情報ネットワーク管理室

LAN の利用が可能である。今年度は 5 月にメールサーとも連携しながら，施設整備を進めている。

バーの更新，7 月に WWW サーバーの更新を行った。

生体情報解析システムは，データ解析・可視化，信号生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録

処理，画像処理，数式演算，統計処理，電子回路設計な者が 487 名。WWW 登録者が 85 名。LAN の端末数が 2,487

どの多くのネットワークライセンス用アプリケーション台。所外からのメール受信数は 2,300 通／日，所外へのを備えている。ネットワーク認証により各部門施設の PC

メール発信数は 2,900 通／日であった。WWW は 2,600 IP

上でこれらアプリケーションが供用できる。登録者は／日の端末から 12,000 ページ／日の閲覧があった。

98

研究活動報告／技術課⑤岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター
伊藤昭光，廣江猛，窪田美津子【概要】
本年度は，明大寺地区において，老朽化した設備の修理･更新を進めると共に，生理研実験研究棟の耐震工事に工事のため，実験研究棟飼養保管施設からセンター飼養保管施設に移動したため増加した。

伴う設備更新工事，当該部門への飼育室･実験室等の供出

マウス，ラットの一般飼育室では，カテゴリーA,B のに対応した。また，山手地区では，飼育室内の耐震対策

病原微生物がいない飼育環境を目指しており，平成 20が完了した。

年 7 月以降，3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリングを各飼

明大寺の動物棟Ⅰは，建設されてから 33 年あまりを経育室で行ってきた。しかし，カテゴリーA,B ではないも過しており，設備の老朽化が著しく，また，研究現場のの の ， こ れ ま で 確 認 さ れ て い な か っ た Pseudomonas

現状にそぐわなくなってきている。動物棟Ⅰ（マウス，aeruginosa が 5 月および 8 月に実施した定期モニタリンラット）と動物棟Ⅱ（サル，イヌ，ネコ等）を含む施設

グで確認された。感染症対策委員会が開催され，5 月にの機能改善および機能高度化を目的に，ワーキンググ

確認された飼育室については，飼養保管室および動物のループによる話し合いが進められた。

クリーニングを行った。12 月より当該の飼養保管施設の

実験動物の授受に関し，年間でのべ 207 件の導入と 99

稼働を始めたが，その後問題は起こっていない。また，件の供与があった。平均すると毎週約 6 件の授受が行わカテゴリーB に該当する MHV が 10 月に実施した定期モ

れており，昨年とほぼ同件数となった。授受の条件や書ニタリングで確認された。感染症対策委員会が開催され，類内容の確認，利用者へのアドバイスに時間を費やして直ちに飼養保管室および動物のクリーニングを行った。
マウス地下 SPF 室は，2 部門 1 飼育室の利用があった。

いる。

平成 21 年 6 月以降，3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリング【受精卵凍結・クリーンアップ事業】

を行っているが，病原微生物は検出されなかった。

実施件数は，明大寺および山手とも合わせ，受精卵凍結保存がのべ 44 件，クリーンアップ兼受精卵凍結保存施設の運用面としては，感染症対策の一環で，各部門11 件，融解・移植 13 件であった。昨年度と比較して全内で安楽死した動物を，動物実験センターに持ち込まなてにおいて増加した。

くても良いように，生理研実験研究棟内に霊安室を設置

行動実験用に，発生工学的手法を用いて生年月日をそし，1 月から稼働した。

ろえたマウスを作製する依頼を 2 件受け，大量のマウス

P2A 実験室の安全キャビネットのフィルター交換を行

凍結胚の融解・移植を行った。また，明大寺動物実験セうと同時に，風量測定を行ったところ，安全キャビネッ

ンターで微生物汚染が散見されたため，受精卵凍結保存

トの風量が足りていないことが判明した。当該の安全キ

およびクリーンアップが特に増加した。

ャビネットは，飼育ラックと接続されていることが，風量不足の原因として考えられたため，安全キャビネット

【明大寺地区

陸生動物室】

平成 24 年度の飼育室利用部門数は，21 部門（生理研
16 部門，基生研 3 部門，共通研究施設 1 部門，統合バイ
オサイエンスセンター1 部門）であった。

と飼育ラックを切り離し，安全キャビネットを循環型にするため，購入した。飼育ラックについては，次年度整備していくこととなった。
生理研実験研究棟の耐震工事のため，実験研究棟内の動物のべ飼育数は，昨年度と比べ，マウスは病原微生部門飼養保管施設で飼育されていたマカクザルを，7 月

物汚染があり，一時は動物数が減ったものの，年間ののより一時的に動物実験センターで飼養保管することに

べ飼育数では，ほぼ同数であった。ラットはやや減少，なった。飼養保管場所の確保のため，ネコ飼養保管室をモルモットおよびウサギは減少し，飼育は 0 となった。

サル飼養保管室に転用し，ネコケージの撤去および部門

イヌはほぼ同数であった。サルは生理研実験研究棟耐震

サルケージの設置を行い，運用した。部門飼養保管施設

99

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）の機能をセンター内に移設したことにより，実験を行う

保管室 2 の病原微生物モニタリングを 3 ヶ月に 1 回のために動物実験センターと部門実験室間のマカクザル運

ペースで実施している。3 月の検査において SPF 飼育室

搬が頻繁に行われることになった。また，大動物手術室の 1 室で Pasteurella pneumotropica が確認された。感染症の使用率も上がった。

対策委員会の決定により，直ちに飼養保管室のクリーニ

生理研実験研究棟耐震工事のため，飼養保管施設の 1
室を 7 月より一時的に生理研部門実験室として転用し，運用した。

ングを行った。それ以降，病原性微生物は検出されていない。
1 月にエレベータで人の閉じこめ事故が発生し，原因の究明とともに，点検回数を増やす措置をとった。

主な工事及び修理については，生理研実験研究棟の耐震工事に関係し，ネコ飼養保管室の飼育ケージ撤去と共にサルケージの設置工事，給水配管敷設時に異物混入したため異物除去工事を行った。その他，動物棟Ⅰ給湯配

震災対策として昨年度に引き続き，飼育室内の飼育
ラック耐震固定工事を行いすべて完了した。
一時保管室の 2 室で光触媒による抗菌加工を実施し，飼育環境の清浄化を図った。

管工事。空調機冷水 2 次側配管に穴があいた事による修明大寺地区と同様に霊安室を設け 3 月より稼働した。

理。動物棟Ⅱボイラー修理。動物棟ⅠSFD 誤作動の修理。

職場体験の中学生 2 名を受け入れ，実習を行った。

コンセント更新工事。動物棟Ⅰ空調熱源水制御用エアド
ライヤ取替工事。弱電配線敷設工事。放送設備設置工事。

【明大寺及び山手地区 水生動物室】

動物棟Ⅰボイラーセンサー交換修理。動物棟Ⅰ空調用ポ

平成 24 年度の明大寺地区の利用状況は，生理研 1 部門，

ンプ交換工事。動物棟Ⅰ･Ⅱ全熱交換機附属給水ユニット
交換工事など，施設の経年劣化からと思われる工事及び修理を行った。

基生研 3 部門となっている。
基生研の耐震補強工事に伴い水生動物室の改修も行われたが，飼育水槽や周辺のポンプ・水温調節ユニットなどは老朽化したものを再利用している。年度後半に，老【山手地区 動物実験センター分室】

朽化した器材を含む，施設内の改修・更新の申し入れが

平成 24 年度の陸生動物利用部門数は，13 部門（生理基生研からあり，ワーキンググループによる話し合いが研 10 部門，基生研 1 部門，統合バイオサイエンスセンター
1 部門，共通研究施設 1 部門）であった。
利用者講習会を毎月開催するとともに，実際の利用方法について別途実務講習会を実施している。利用者講習
受講者は 35 名であった。
全 SPF 飼育室およびマウス一時保管室 1，マウス一時

100

持たれた。
平成 24 年度の山手地区の利用状況は，生理研 1 部門，
基生研の 1 部門，統合バイオサイエンスセンター3 部門，
が水槽を利用している。
水槽用冷凍機の不具合等が発生しているため，予備の冷凍機をメンテナンスし，故障時に備えた。

研究活動報告／技術課

陸生動物

部門別・動物種別搬入数（平成 24 年度）
明大寺地区

動物種
部門

マウス

ラット

神経機能素子

17

生体膜

62

機能協関

2

分子神経生理

31

山手地区

ウサギ

サル

マウス

265
2

510

53

574

482

2,887

79

50

171

6

34

2

感覚認知情報生体システム11012

4認知行動発達

142

52

5

脳形態解析

52

大脳神経回路論7

形態情報解析室

2

生体機能情報解析室
広報展開推進室

23

生殖内分泌系

641

生体恒常機能458

行動様式解析室

41

動物実験センター

52

統合神経生物学
脳生物学

358

光脳回路

524

神経分化

41

3

11

2
28
65
3

643

18

18

6

3

1
473

遺伝子改変動物作製室
137

90
89

127

2,681

147

1

6

個別研究

合計

33

10

神経シグナル

細胞生理

ラット

11

16

1,795

20

1,844

519

9,144

1,717

101

研究発表／発表論文

a. 発表論文〔

目

次〕神経機能素子研究部門 ................................................................................. 106
分子神経生理研究部門 ................................................................................. 106
ナノ形態生理研究部門 ................................................................................. 106
生体膜研究部門 ....................................................................................... 107
機能協関研究部門 ..................................................................................... 107
細胞生理研究部門 ..................................................................................... 108
感覚認知情報研究部門 ................................................................................. 109
神経シグナル研究部門 ................................................................................. 109
神経分化研究部門 ..................................................................................... 110
感覚運動調節研究部門 ................................................................................. 110
生体システム研究部門 ................................................................................. 112
脳形態解析研究部門 ................................................................................... 112
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................... 114
心理生理学研究部門 ................................................................................... 114
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................. 115
生体恒常機能発達機構研究部門 ......................................................................... 116
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ....................................................................... 117
個別研究（村上グループ） ............................................................................. 117
特別研究（永山グループ） ............................................................................. 117
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................. 118
行動様式解析室 ....................................................................................... 118
形態情報解析室 ....................................................................................... 119
多光子顕微鏡室 ....................................................................................... 119
ウイルスベクター開発室 ............................................................................... 119
時系列生命現象研究領域 ............................................................................... 120
動物実験センター ..................................................................................... 120

105

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2014）

発

表

論

文

《神経機能素子研究部門》
1)

Australian lungfish, Neoceratodus forsteri (Osteichthyes:

英文原著論文Dipnoi) Proc R Soc B 279: 4795-4802.

1. Kurogi M, Miyashita M, Emoto Y, Kubo Y, Saitoh O(2012) Green Tea Polyphenol Epigallocatechin Gallate

2)

Activates TRPA1 in an Intestinal Enteroendocrine Cell

1. 立山充博、松下真一、久保義弘 (2012)

その他（総説（英文、邦文）、著作、邦文論文など）

GABAB 受容体の構造と機能. 臨床神経科学 30 (12):Line, STC-1. Chem Senses. 37:167-177.
2. Uchiyama M, Maejima S, Yoshie S, Kubo Y, Konno N,

1349-1351.

Joss JMP (2012) The epithelial sodium channel in the《分子神経生理研究部門》
1)

the repertoire of optogenetically targeted cells with an

英文原著論文1. Gotoh H, Ono K, Nomura T, Takebayashi H, Harada H,

enhanced gene expression system. Cell Rep, 2:397-406

Nakamura H, Ikenaka K (2012) Nkx2.2+ progenitors

5. Inamura N, Kimura T, Tada S, Kurahashi T, Yanagida M,

generate somatic motoneurons in the chick spinal cord.

Yanagawa Y, Ikenaka K, Murakami F (2012) Intrinsic

PLOS ONE, 7:e51581

and extrinsic mechanisms control the termination of

2. Eto K, Ishibashi H, Yoshimura T, Watanabe M,
Miyamoto A, Ikenaka K, Moorhouse A, Nabekura J

cortical interneuron migration. J Neurosci, 32:6032-42
6. Inamura N, Sugio S, Macklin WB, Tomita K, Tanaka KF,(2012) Enhanced GABAergic activity in the mouse

Ikenakaprimary somatosensory cortex coupled with reduced

oligodendorocytes with a PLP-tTA mouse line. Genesis,

potassium-chloride cotransporter function is insufficient

50:424-8

toalleviatechronicpain

behavior.

J

Neurosci,

K

Gene

inductioninmature

7. Yoshimura T, Yamada G, Narumi M, Koike T, Ishii A,
Sela I, Mitrani-Rosenbaum S, Ikenaka K (2012)

32:16552-9
3. Kako E, Kaneko N, Aoyama M, Hida H, Takebayashi H,

DetectionofN-glycans

on

small

amountsofIkenaka K, Asai K, Togari H, Sobue K, Sawamoto K

glycoproteins in tissue samples and SDS-polyacrylamide(2012) Subventricular zone-derived oligodendrogenesis

gels. Analytical Biochem, 423:253-60

in injured neonatal white matter in mice enhanced by a

8. Usui N, Watanabe K, Ono K, Tomita K, Tamamaki N,

nonerythropoietic erythropoietin derivative.Stem Cells,

Ikenaka K, Takebayashi H (2012) Role of motoneuron-

30:2234-47

derived NT-3 in survival and axonal projection of

4. Tanaka KF, Matsui K, Sasaki T, Sano H, Sugio S, Fan K,
Hen R, Nakai J, Yanagawa Y, Hasuwa H, Okabe M,

sensory

neurons during neural circuit formation.

Development, 139:1125-32

Deisseroth K, Ikenaka K, Yamanaka A (2012) Expanding《ナノ形態生理研究部門》
形態情報解析室の項を参照

106(2012)

研究発表／発表論文《生体膜研究部門》
1)

palmitoyltransferases in cholesterol-dependent manner. J

英文原著論文Biol Chem 287:21856-21865.

1. Kusuzawa S, Honda T, Fukata Y, Fukata M, Kanatani S,
Tanaka DH, Nakajima K (2012) Leucine-rich glioma

2)

inactivated 1 (Lgi1), an epilepsy-related secreted protein,

1. Yokoi N, Fukata M, Fukata Y (2012) Synaptic plasticity

その他

has a nuclear localization signal and localizes to both theregulatedcytoplasm and the nucleus of the caudal ganglionic

posttranslational modifications. Int Rev Cell Mol Bioleminence neurons. Eur J Neurosci 36:2284-2292.

297:1-43.

2. Lu D, Sun HQ, Wang H, Barylko B, Fukata Y, Fukata

protein-protein

interactions

and2. Oku S, Fukata Y, Fukata M (2012) DHHC proteins．
Encyclopedia of Signaling Molecules. 519-522.

M, Albanesi J, Yin HL (2012) Phosphatidylinositol
4-kinase II is palmitoylated byby

Golgi-localized《機能協関研究部門》
1)

myocardial

英文原著論文infarction.

Cell

Physiol

Biochem

30:1023-1038.

1. Numata T, Sato K, Christmann J, Marx R, Mori Y, Okada
Y, Wehner F (2012) The C splice-variant of TRPM2 is

7. Maeno E, Tsubata T, Okada Y (2012) Apoptotic volume

the hypertonicity-induced cation channel (HICC) indecrease (AVD) is independent of mitochondrial

HeLa cells, and the ecto-enzyme CD38 mediates its

dysfunction and initiator caspase activation. Cells

activation. J Physiol (London) 590:1121-113.

1:1156-1167.

2. Ando-Akatsuka Y, Shimizu T, Numata T, Okada Y

8. Moritoh S, Eun CH, Ono A, Asao H, Okano Y,(2012) Involvements of the ABC protein ABCF2 andYamaguchi K, Shimatani Z, Koizumi A, Terada R (2012)

-actinin-4 in regulation of cell volume and anion

Targeted disruption of an orthologue of DOMAINS

channels in human epithelial cells. J Cell Physiol

REARRANGED METHYLASE2, OsDRM2, impairs the227:3498-3510.

growth of rice plants by abnormal DNA methylation.
Plant J 71:85-98.

3. Dezaki K, Maeno E, Sato K, Akita T, Okada Y (2012)+

efflux in addition

9. Matsumoto H, Shibasaki K, Uchigashima M, Koizumi A,

mobilization is a prerequisite to apoptosis in

Kurachi M, Moriwaki Y, Misawa H, Kawashima K,

Early-phase occurrence of K and Cl
to Ca

2+

－

Watanabe M, Kishi S, Ishizaki Y (2012) Localization of

HeLa cells. Apoptosis 17:821-831.
4. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Sabirov RZ, Okada Y

acetylcholine-related molecules in the retina: implication(2012) Maxi-anion channel and pannexin 1 hemichannelof the communication from photoreceptor to retinal

constitute separate pathways for swelling-induced ATP

pigment epithelium. PLoS ONE 7: e42841.

release in murine L929 fibrosarcoma cells. Am J Physiol

10. Moritoh S, Komatsu Y, Yamamori T, Koizumi A (2013)
Diversity of retinal ganglion cells identified by transient

Cell Physiol 303:C924-C935.

GFP transfection in organotypic tissue culture of adult

5. Hasegawa Y, Shimizu T, Takahashi N, Okada Y (2012)

marmoset monkey retina. PLoS ONE 8: e54667.

The apoptotic volume decrease is an upstream event of
MAP kinase activation during staurosporine-induced2)

apoptosis in HeLa cells. Int J Mol Sci 13:9363-9379.

1. Konishi M, Okada Y (2012) International and domestic

6. Uramoto H, Okada T, Okada Y (2012) Protective role ofcardiac CFTR activation upon early reperfusion against

その他

activities of the Physiological Society of Japan. Jpn Med
Assoc J 55:261-263.

107

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2014）

2. Okada Y (ed) (2012) "Patch Clamp Techniques - From
Beginning to Advanced Protocols" Springer, Tokyo,

pp389-402, Springer, Tokyo.
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108

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5. 南部

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* corresponding author)
6. Abrahamsson T, Cathala L, Matsui K, Shigemoto R,

13. Budisantoso T, Harada H, Kamasawa N, Fukazawa Y,

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7. Parajuli L, Nakajima C, Kulik A, Matsui K, Schneider T,
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ShigemotoR(2013)

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その他

2. Hirai Y, Morishima M, Karube F, Kawaguchi Y (2012)

1. Hatanaka Y, Yamauchi K, Murakami F (2012) Formation

Specialized cortical subnetworks differentially connectof Axon-dendrite polarity in situ: Initiation of axons fromfrontal cortex to parahippocampal areas. J Neurosci 32:

polarized and non-polarized cells. Dev Growth Differ 54:

1898-1913.

398-407.

3. Chen JL, Villa KL, Cha JW, So PT, Kubota Y, Nedivi E

2. 川口泰雄 (2012) 大脳皮質層構造と錐体細胞へのア(2012) Clustered dynamics of inhibitory synapses andセチルコリン作用. Clinical Neuroscience 30: 645-648.

dendritic spines in the adult neocortex. Neuron 74:

3. 川口泰雄 (2012)新皮質における抑制性ニューロン.
Clinical Neuroscience 30:1388-1390.

361-373.

《心理生理学研究部門》
1)

英文原著論文1. Asano Y, Hiramoto T, Nishino R, Aiba Y, Kimura T,

Itakura S, Omori M, Okazawa H, Wada Y, Sadato N(2012) Emotional responses associated with self-face

Yoshihara K, Koga Y, Sudo N. (2012) Critical role of gut

processing

microbiota in the production of biologically active, freedisorders: An fMRI study. Soc Neurosci.7(3):223-229.

catecholamines in the gut lumen of mice. Am J Physiol

7. Sakai H, Takahara M, Honjo NF, Doi S, Sadato N,

Gastrointest Liver Physiol. 303(11):G1288-95.

inindividuals

withautismspectrumUchiyama Y. Regional frontal gray matter volume

2. Iidaka T, Harada T, Eifuku S, Nakata R, Sadato N (2012)

associated with executive function capacity as a risk

Distinct human face representations in the perirhinalfactor for vehicle crashes in normal aging adults. PLoS

cortex and fusiform gyrus. Brain Res,1452: 119-129.

One.7(9): e45920.

3. Iidaka T, Harada T, Kawaguchi J, Sadato N (2012)

8. Sasai S, Homae F, Watanabe H, Sasaki AT, Tanabe HC,

Neuroanatomical substrates involved in true and false

Sadato N, Taga G (2012) A NIRS-fMRI study of resting

memories for face. Neuroimage, 62(1):167-176.

state network. Neuroimage, 63(1):179-193.

4. Kitada R, Sadato N, Lederman S J (2012) Tactile

9. Sasaki AT, Kochiyama T, Sugiura M, Tanabe HC andperception of nonpainful unpleasantness in relation to

SadatoN(2012)

Neuralnetworks

foractionperceived roughness: Effects of inter-element spacing

representation: a functional magnetic-resonance imaging

and speed of relative motion of rigid 2-D raised-dot

and dynamic causal modeling study. Front. Hum.

patterns at two body loci. Perception, 41(2):204-220.

Neurosci. 6:236.

5. Mizuno K, Tanaka M, Tanabe HC, Sadato N, Watanabe

10. Sugawara SK, Tanaka S, Okazaki S, Watanabe K, Sadato

Y (2012) The neural substrates associated withN (2012) Social rewards enhance offline improvements

attentional resources and difficulty of concurrent

in motor skill. PLoS One, 7(11):e48174.

processing of the two verbal tasks. Neuropsychologia,
50(8):1998-2009.
6. Morita T, Kosaka H, Saito DN, Ishitobi M, Munesue T,

114

11. Tanabe HC, Kosaka H, Saito DN, Koike T, Hayashi MJ,
Izuma K, Komeda H, Ishitobi M, Omori M, Munesue T,
Okazawa H, Wada Y, Sadato N (2012) Hard to "tune in":

研究発表／発表論文

neural mechanisms of live face-to-face interaction withcar-following task with an auditory task: An fMRI study.

high-functioning autistic spectrum disorder. Front HumTransportation Research Part F: Traffic Psychology and

Neurosci. 6:268.

Behaviour, 15(1):25-37.

12.Tanaka S, Seki K, Hanakawa T, Harada M, Sugawara SK,

2)

その他

Sadato N, Watanabe K and Honda M (2012) Abacus in

1. 吉原一文，久保千春 (2012) 慢性疲労症候群：知っthe brain: a longitudinal functional MRI study of aて お き た い 内 科 症 候 群 ． 臨 床 雑 誌 内 科 ， 109(6):skilled abacus user with a right hemispheric lesion. Front.

1513-1514．
2. 吉原一文， 須藤信行 (2012) 過換気症候群．臨床とPsychology, 3:315.

研究 89:1195-1198, 2012．

13. Uchiyama HT, Saito DN, Tanabe HC, Harada T, Seki A,
Ohno K, Koeda T, Sadato N (2012) Distinction between

3. 北田亮（2012）触覚による社会的コミュニケーシ

the literal and intended meanings of sentences: A

ョンの認知脳科学的メカニズム．日本ロボット学会

functional誌 30:466-468．

magnetic

resonance imaging

study

of

4. 北田

metaphor and sarcasm. Cortex, 48:563-583.

亮（2012）視覚障害者の視覚野応答．Clinical

Neuroscience 30:593-594．

14. Uchiyama Y, Toyoda H, Sakai H, Shin D, Ebe K, Sadato
N (2012) Suppression of brain activity related to a

《認知行動発達機構研究部門》
1)

6.

英文原著論文Shin D, Watanabe H, Kambara H, Nambu A, Isa T,

1. Kaneda K, Yanagawa Y, Isa T (2012) Transient

Nishimura Y, Koike Y. (2012) Prediction of Muscle

enhancement of inhibition following visual cortical

Activities from Electrocorticograms in Primary Motorlesions in the mouse superior colliculus. European

Cortex of Primate. PLoS ONE, 7: e47992.
7.

Journal of Neuroscience 36: 3066-3076.

Umeda T, Seki K, Sato M, Nishimura Y, Kawato M, Isa

2. Sooksawate T, Yanagawa Y, Isa T (2012) Cholinergic

T (2012) Population coding of forelimb joint kinematics

responses in GABAergic neurons in the intermediateby peripheral afferents in monkeys. PLoS ONE

gray layer of mouse superior colliculus. European

7:e47749.
8.

Journal of Neuroscience 36: 2440-2451.

Seki K, Fetz EE (2012) Gating of sensory input at spinal

3. Watanabe H, Sato M, Suzuki T, Nambu A,Nishimura Y,

and cortical levels during preparation and execution of

Kawato M, Isa T (2012) Reconstruction of movement-

voluntary movement. Journal of Neuroscience 32:

related890-902.

intracorticalactivity

frommicro-

electrocorticogram array signals in monkey primary

2)

motor cortex.. Journal of Neural Engineering, 9:036006.

1. Nishimura Y, Isa T (2012) Cortical and subcortical

4. Kinoshita M, Matsui R, Kato S, Hasegawa T, Kasahara

compensatory mechanisms after spinal cord injury in

英文総説（査読あり）

H, Isa K, Watanabe A, Yamamori T,Nishimura Y,

monkeys.

Alstermark B, Watanabe D, Kobayashi K, Isa T(2012)"Plasticity after spinal cord injury" invited review

Genetic dissection of the circuit for hand dexterity in

235:152-161.

primates.. Nature 487：235-238.

Experimental Neurology, Special Issue

2. Alstermark B, Isa T (2012) Circuits for skilled reaching
and grasping. Annual Review of Neuroscience 35:559-78

5. Yoshida M, Itti L, Berg D, Ikeda T, Kato R,Takaura K,
White BJ, Munoz DP, Isa T(2012) Residual Attention

3)

Guidance in Blindsight Monkeys Watching Complex

1. Isa T (2012) Systems descending from the brainstems:

Natural Scenes. Current Biology 22: 1429-1434.

研究関係著作functional recovery following damage. “Neuroscience115

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2014）

in the 21st Century” (ed Pfaff DW), Springer, Chapter

4)

その他

32, pp. 1115-11261.

木下正治 (2012) 霊長類の神経回路を分子遺伝学

2. Isa T, Imoto K, Kawaguchi Y (2012) Slice Patch clamp.

的に操作する－手指の器用な運動の制御－. 神経科
学ニュース 2012.3，pp. 21-24“Patch Clamp Techniques”(ed Okada Y)，Springer，

2. 木下正治，伊佐Chapter 7，pp. 121-136

正 (2012) マカクザルの前肢の巧

3. Yokoi H, Sato K, Morishita S, Nakamura T, Kato R,

緻な運動に必要な神経回路の新しい遺伝子導入法にUmeda T, Watanabe H,Nishimura Y, Isa T, Ikoma K,

よる選択的な遮断. ライフサイエンス新着論文レビ

Miyamoto T, Yamamura O (2012) fMRI Analysis ofュー（大学共同利用機関法人 情報・システム研究機

Prosthetic Hand Rehabilitation Using a Brain-Machine

構 ライフサイエンス総合データベースセンター）

Interface. “Advance in Therapeutic Engineering”，pp.

http://first.lifescience.jp/archives/5259.
3. 伊佐

219-250
4. 伊佐

正 (2012) 皮質脊髄路と運動制御. Brain and等な”動物の神経回路が果たしていた役割とは？」.
nature ダイジェスト 2012 年 11 月号 pp.18-19

Nerve 64(11):1331-1340
5. 吉田正俊 (2012) 盲視の神経科学.

4. 伊佐Clinical Neuroscience 30(8):955-957
6. 木下正治，伊佐正， 吉田正俊 (2012) 見えないはずなのにみえている？「盲視」. Newton 別冊「知能と心の科学」

正 (2012) ニューロサイエンスの最新情報「オプトジェネティクスを用いた神経科学

pp.54-55
5.

研究」. Clinical Neuroscience 30(1):106-107
7. 伊佐

正 (2012) インタビュー「霊長類の脳で、”下Kinoshita M, Matsui R, Kato S, Hasegawa T, Kasahara
H, Isa K, Watakabe A, Yamamori T, Nishimura Y,

正 (2012) 神経回路を自在に操作する技術にAlstermark B., Watanabe D, Kobayashi K, Isa T (2012)

日本生物学的精神医学会誌 24(1):35-41

Genetic dissection of the spinal circuit for hand dexterity

ついて.

8. 西村幸男 (2012) 人工神経接続による運動機能再建.

in macaque monkeys. Society for Neuroscience 42nd

脳 21. 16:30-36

annual meeting Hot Topics p.84

《生体恒常機能発達機構研究部門》
1)

Cotransporter. J Neurosci 32(47): 16552-16559.

英文原著論文

1. Shen J, Ishii Y, Xu G, Dang TC, Hamashima T,

2)

Matsushima T, Yamamoto S, Hattori Y, Takatsuru Y,

1. Kim SK, Eto K, Nabekura J (2012) Synaptic structure

Nabekura J ,Sasahara M (2012) PDGFR-β as a positiveand function in the mouse somatosensory cortex during

regulator of tissue repair in a mouse model of focal

chronic pain: in vivo two-photon imaging. Neural Plast.

cerebral ischemia. J Cereb Blood Flow Metab. 32(2):2012: 640259.
2. Wake H, Moorhouse AJ ,Nabekura J (2012) Functions of

353-367.

microglia in the central nervous system-beyond the

2. Eto K, Ishibashi H, Yoshimura T, Watanabe M,

immune response. Neuron Glia Biol. 7: 47-53.

Miyamoto A ,Ikenaka K ,Moorhouse AJ ,Nabekura J(2012) Enhanced GABAergic Activity in the Mouse

116

その他

3.

稲田浩之，加藤剛，江藤圭，鍋倉淳一 (2012) 中

Primary Somatosensory Cortex Is Insufficient to

枢神経系の 2 光子励起 in vivo イメージング. 実験

Alleviate

Chronic

医学別冊 『in vivo イメージングの原理と実際』 :Expression

of

Pain

Behavior

Neuronal

with

ReducedPotassium-Chloride

171-180.

研究発表／発表論文《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1)

role of leptin in glucose and lipid metabolism in skeletal

英文原著論文muscle. Indian J Endocrinol Metab 16 : S562-S568.

1. Ogawa N, Ito M, Yamaguchi H, Shiuchi T, Okamoto S,
Wakitani K, Minokoshi Y and Nakazato M (2012)

2. 視床下部における細胞内代謝、AMPK、mTOR 活性

Intestinal fatty acid infusion modulates food preferenceと摂食調節．内分泌・糖尿病・代謝内科 34 : 14-20.

as well as calorie intake via the vagal nerve and midbrain-

3. 箕越靖彦（2012）メトホルミンと AMPK．Diabetes
Frontier 23 : 59-66．

hypothalamic neural pathways in rats. Metabolism

4. 箕越靖彦（2012）脳における摂食・エネルギー代謝

61:1312-1320.

調節．PRACTICE Journal of Practical Diabetes 29 :2. Inagaki-Ohara K, Mayuzumi H, Kato S, Minokoshi Y,

268-274．

Otsubo T, Kawamura Y I, Dohi T, Matsuzaki G and
Yoshimura A (2012) Enhancement of leptin receptor

5. 箕越靖彦（2012）摂食調節機構のここが分からな
い！？ AMPK と摂食調節．Diabetes Strategy 2 : 84-91．

signaling by SOCS3 deficiency induces development ofgastric tumors in mice. Oncogene doi:10.1038/onc.
2)

6. 戸田知得，箕越靖彦（2012）中枢神経による代謝制

2012.540.

御．糖尿病学イラストレイテッドー発症機序・病態

その他と治療薬の作用機序（春日雅人編）羊土社 pp.150-160．

1. Minokoshi Y, Toda C and Okamoto S (2012) Regulatory《個別研究（村上グループ）》
1)

MRI. Contrast Media & Molecular Imaging 8: 140-146.

英文原著論文1. Matsuki-Fukushima M, Hashimoto S, Murakami M,

3. Matsuki-Fukushima M, Fujita-Yoshigaki J, Murakami M,

Ogata Y, Fujita-Yoshigaki J, Narita T, Sugiya H. (2012)

Katsunmata-Kato O, Yokoyama M, Sugiya H (2013)

The

induces

Involvement of AQP6 in the mercury-sensitive osmotic

apoptosis in primary rat parotid acinar cells. Arch Oral

lysis of rat parotid secretory granules. J Memb Biol 246:

Biol 57: 567-576, 2012

209-214.

actin-specificreagent

jasplakinolide

2. Seo Y, Satoh K, Morita H, Takamata A, Watanabe K,
Ogino T, Murakami M (2013) Mn-citrate and Mn-HIDA:

2)

その他

なし

Intermediate-affinity chelates for manganese-enhanced《特別研究（永山グループ）》
1)

英文原著論文

1. Y. Fukuda and K. Nagayama (2012) Zernike phase
contrast cryo-electron tomography of whole mounted
frozen cells. J. Structural Biology 177:484-489.

Direct observation of biological molecules in liquid byenvironmental

phase-platetransmission

electronmicroscopy. Micron 43:1091-1096.
4. H. Yamada, A. Bhatt, R. Danev, N. Fujiwara, S. Maeda,

2. T. Kimoto, Y. Arai, K. Nagayama (2012) Photoelectron

S. Mitarai, K. Chikamatsu, A. Aono, K. Nitta, W. R.

emission from Cs3Sb coated on a cathode tip. Applied

Jacobs Jr., K. Nagayama (2012) Non-acid-fastness in

Surface Science 258:5646-5653.

Mycobacterium tuberculosis ∆kasB mutant correlates

3. Y. Inayoshi, H. Minoda, Y. Arai, K. Nagayama (2012)

with the cell envelope electron density. Tuberculosis

117

第 34 巻（Dec,2014）

生理学研究所年報

4. 木下正弘、永山國昭（2012）タンパク質水和理論の92:351-357.
2)

新機軸Ⅰ.朝倉―大沢理論を越えて.生物物理その他

1. 永山國昭（2012）新著紹介 大沢文夫 大沢流手づく

52:203-205.
5. 木下正弘、永山國昭（2012）タンパク質水和理論のり統計力学.日本物理学会誌 67:353.
2. 永山國昭（2012）第 17 回 IUPAB 国際会議報告およ新機軸Ⅱ. 新理論の応用展開.生物物理 52:250-253.
6. 木下正弘、永山國昭（2012）タンパク質水和理論のび若手報告. 生物物理 52：38-41.
3. 永山國昭（2012）世界と共に歩み進む学術. 生物物

新機軸Ⅲ. 理論的考察.生物物理 52:300-303.

理 52：72-73.

《遺伝子改変動物作製室》
1) 英文原著論文

mediating estrogen positive feedback action in the mouse

1. Hara H, Hwang I-S, Kuwayama M, Hirabayashi M,

brain. Proc Natl Acad Sci USA 109:E1294-1301.

Hochi S (2012) High incidence of multiple aster

4. Hirabayashi M, Tamura C, Sanbo M, Goto T, Kato-Itohformation in vitrified-warmed bovine oocytes after inM, Kobayashi T, Nakauchi M, Hochi S (2012) Ability ofvitro fertilization. Theriogenology 77:908-915.

tetraploid rat blastocysts to support fetal development

2. Zhang GX, Obata K, Takeshita D, Mitsuyama S,
Nakashima T, Kikuta A, Hirabayashi M, Tomita K,
Vetter R, Dillmann W, Takaki M (2012) Evaluation ofafter complementation with embryonic stem cells. Mol
Reprod Dev 79:402-412.
5. Kobayashi T, Kato-Itoh M, Yamaguchi T, Tamura C,

left ventricular mechanical work and energetics ofSanbonormal hearts in SERCA2a transgenic rats. Am J Physiol

Identification of rat Rosa26 locus enables generation of

62:221-231.

knock-in rat lines ubiquitously expressing tdTomato.

3. Tomikawa J, Uenoyama Y, Ozawa M, Fukanuma T,

M,

Hirabayashi

M,

NakauchiH(2012)

Stem Cell Dev 21:2981-2986.

Takase K, Goto T, Abe H, Ieda N, Minabe S, Deura C,

6. Hirayama T, Tarusawa E, Yoshimura Y, Galjart N, Yagi T

Inoue N, Sanbo M, Tomita K, Hirabayashi M, Tanaka S,(2012) CTCF is required for neural development andImamura T, Okamura H, Maeda K, Tsukamura H (2012)

stochastic expression of clustered Pcdh genes in neurons.

Epigenetic

Cell Rep 2: 345-357.

regulation

of

Kiss1

gene

expression《行動様式解析室》
1)

CAG repeat length- and age-dependent changes in

英文原著論文

1. Shoji H, Hagihara H, Takao K, Hattori S, Miyakawa T(2012)

T-mazeforcedalternation

andleft-right

discrimination tasks for assessing working and reference
memory in mice. J Vis Exp (60):3300．

behavioral abnormalities and gene expression profiles.
Neurobiol Disease 46(2):336-350.
3. Lee HU, Yamazaki Y, Tanaka KF, Furuya K, Sokabe M,
Hida H, Takao K, Miyakawa T, Fujii S, Ikenaka K

2. Suzuki K, Zhou J, Sato T, Takao K, Miyakawa T, Oyake(2012) Increased astrocytic ATP release results in

M, Yamada M, Takahashi H, Takahashi Y, Goto J, Tsuji S

enhanced excitability of the hippocampus. Glia, 22427.

(2012) DRPLA transgenic mouse substrains carrying

4. Hattori S, Takao K, Tanda K, Toyama K, Shintani N,

118

single copy of full-length mutant human DRPLA gene

Baba

A,

Hashimotowith variable sizes of expanded CAG repeats exhibit

ComprehensiveH,behavioral

Miyakawa
analysisTof(2012)
pituitary研究発表／発表論文

adenylatecyclase-activating

polypeptide

binding-deficient PSD-95 knockin mice. Mol Brain 5:43.

(PACAP)

6. Komine Y, Takao K, Miyakawa T, Yamamori T (2012)

knockout mice. Front Behav Neurosci 6:58.

Behavioral abnormalities observed in Zfhx2-deficient

5. Nagura H, Ishikawa Y, Kobayashi K, Takao K, Tanaka T,

mice. PLoS ONE 7(12)e53114.

Nishikawa K, Tamura H, Shiosaka S, Suzuki H,
Miyakawa T, Fujiyoshi Y, Doi T (2012) Impaired2)

synaptic clustering of postsynaptic density proteins and1. 萩原英雄，高雄啓三，宮川その他
剛 (2012) 興奮性アミaltered signal transmission in hippocampal neurons, and

ノ酸仮説におけるカルシニューリンの役割. 臨床精disrupted learning behavior in PDZ1 and PDZ2 ligand

神薬理 15(5)657-664．

《形態情報解析室》
1)

the viral particle. J Virol 86: 3635-3646.

英文原著論文

1. Oti T, Satoh K, Saito K, Murata K, Kawata M, Sakamoto

3. Furuya S, Furuya K. (2013) Roles of substance P and

T & Sakamoto H. (2012) Three-dimensional evaluation

ATP in the subepithelial fibroblasts of rat intestinal villi.

of the spinal local neural network revealed by the

Int Rev Cell Mol Biol. 304:133-189.

double4. Yi L, Naruse S, Furuya S, Yamamoto A, Nakakuki M,

immunohistochemical study. Histochemistry and cell

Nagao S, Yoshihara D, Ko SB, Wei M, Kondo T,

biology 138 693-697.

Ishiguro H. (2012) Structure and function of the pancreas

high-voltage

electronmicroscopy:a

2. Hansman G, Taylor D, McLellan J, Smith T, Georgiev I,

in the polycystic kidney rat. Pancreas. 41(8):1292-1298.

Tame J, Park SY, Yamazaki M, Gondaira F, Miki M,

5. Aratake Y, Okuno T, Matsunobu T, Saeki K, Takayanagi

Katayama K, Murata K & Kwong P. (2012) Structural

R, Furuya S, Yokomizo T. (2012) Helix 8 of leukotriene

basis for broad detection of genogroup II noroviruses by

B4 receptor 1 inhibits ligand-induced internalization.

a monoclonal antibody that binds to a site occluded in

FASEB J. 26(10):4068-4078.

《多光子顕微鏡室》
1)

SH2 Domain to Phototrap and Identify Phosphotyrosine

英文原著論文

1. Uezu A, Okada H, Murakoshi H, Del Vescovo CD,

Proteins from Subcellular Sites within Cells．Proc Natl

Yasuda R, Diviani D, Soderling S.（2012) A Modified

Acad Sci U S A. 109：E2929- E2938．

《ウイルスベクター開発室》
1)

35:784-797.

英文原著論文1. Fukabori R, Okada K, Nishizawa K, Kai N, Kobayashi K,

2)

その他

Uchigashima M, Watanabe M, Tsutsui Y, Kobayashi K

1. 小林和人，加藤成樹，小林憲太（2012）ウイルスベ(2012) Striatal direct pathway modulates response time

クター技術によって脳神経回路の仕組みに迫る。脳in execution of visual discrimination. Eur. J. Neurosci.

21, 15:125-132.

119

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2014）《時系列生命現象研究領域》
1)

Elkahloun, A., Idol, J., Sheehy, J., Zonies, S., Xu, L.,

英文原著論文1. Jusuf, P.R., Albadri, S., Paolini, A., Currie, P., Argenton,

Shaw, K.M., Satou, C., Higashijima, S., Weinstein, B.,

F., Higashijima, S., Harris, W.A., and Poggi, L. (2012).

and Burgess, S.M. (2012). Transcriptional signature of

Biasing amacrine subtypes in the Atoh7 lineage throughaccessory

expression of Barhl2. J. Neuroscience 32, 13929-13944.

Tnk1bp1:EGFP transgenic zebrafish line. BMC Dev.

2. Eklof-Ljunggren, E., Haupt, S., Ausborn, J., Dehnisch, I.,

cells

in

the

lateral

line,

using

the

Biol. 12, 6.

Uhlén, P., S. Higashijima, S., and El Manira, A. (2012).

4. Satou, C., Kimura, Y., and Higashijima, S. (2012).

Origin of excitation underlying locomotion in the spinal

Generation of multiple classes of V0 neurons incircuit of zebrafish. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA)109,

zebrafish spinal cord: progenitor heterogeneity and5511-5516.

temporal control of neuronal diversity. J. Neuroscience

3. Behra, M., Gallardo, V.E., Bradsher, J., Torrado, A.,

32, 1771-1783.

《動物実験センター》
1)

英文原著論文1. Kimura T (2012) Mast-cell rich perivascular dermatitis
accompanying the ulcerative lesions resulting from

3. Kimura T Effective decontamination of laboratory
animal rooms with vaporized hydrogen peroxide andperacetic acid. Scand J Lab Anim Sci 39: 17-23.

infection of Staphylococcus aureus in C57BL/6 mice.

B. 和文原著論文

Human Vet Med 3: 66-75.

1. 木村

透，廣江

猛 (2012) 新しい前培養および体2. Kimura T (2012) Successful treatment for idiopathic

外受精用培地を用いた凍結保存 C57BL/6J マウス精thrombocytopenic purpura in a Japanese monkey. Scand子に対する受精率の有意なる改善成績. 日比較医会

J Lab Anim Sci. 39: 71-79.

誌. 20: 1-6.

120

研究発表／学会発表

b.

学会発表

〔

目

次

〕

神経機能素子研究部門 ................................................................................. 122
分子神経生理部門 ..................................................................................... 123
ナノ形態生理研究部門 ................................................................................. 124
生体膜研究部門 ....................................................................................... 124
機能協関研究部門 ..................................................................................... 125
細胞生理研究部門 ..................................................................................... 126
感覚認知情報研究部門 ................................................................................. 128
神経シグナル研究部門 ................................................................................. 128
神経分化研究部門 ..................................................................................... 130
感覚運動調節研究部門 ................................................................................. 130
生体システム研究部門 ................................................................................. 132
脳形態解析研究部門 ................................................................................... 134
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................... 136
心理生理学研究部門 ................................................................................... 137
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................. 138
生体恒常機能発達機構研究部門 ......................................................................... 143
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ....................................................................... 144
個別研究（村上グループ） ............................................................................. 145
個別研究（毛利グループ） ............................................................................. 146
特別研究（永山グループ） ............................................................................. 146
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................. 147
行動様式解析室 ....................................................................................... 148
形態情報解析室 ....................................................................................... 150
多光子顕微鏡室 ....................................................................................... 150
ウイルスベクター開発室 ............................................................................... 151
時系列生命現象研究領域 ............................................................................... 151
動物実験センター ..................................................................................... 151

121

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

学 会 発 表《神経機能素子研究部門》
1. Kubo Y, Keceli B (2012.5) Analyses of the signal flow

8. 中條浩一，西野敦雄，岡村康司，久保義弘 (2012.3.29)

and subunits’ contribution in the P2X2 trimer upon

S1 segmetnt of KCNQ1 chanenl plays a critical role involtage and [ATP]- dependent activation by three tandem

gating modulation by KCNE3. 第 89 回日本生理学会大repeat constructs. Purine 2012: International Symposium会（松本）on Purinergic Signaling in New Strategy of Drug
Discovery (Fukuoka, Japan)
2. 久保義弘，中條浩一 (2012.9.18) Dynamic aspects ofthe function and stoichiometry of ion channel complexes.

9. 中條浩一 (2012.8.21) イオンチャネル修飾サブユニ
ットの追加による生理機能進化，ワークショップ「実験的アプローチによる生理機能進化の統合的な研究」第 14 回日本進化学会（八王子）シンポジウム「New approaches in functional molecular

10. Keceli B, Kubo Y (2012.1) Analyses of the signal flow

neurobiology」 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）and subunits’ contribution in the P2X2 trimer upon

3. 久保義弘，中條浩一 (2012.12.13) Dynamic aspects ofvoltage- and [ATP]- dependent activation by three

the function and stoichiometry of ion channel complex.

tandem repeat constructs. Gordon Research Conference.

ワ ー ク シ ョ ッ プ 「 Cutting-edge approaches to the

Ligand recognition and molecular gating. (Ventura,

structure, function and their dynamic aspects ofUSA)membrane proteins」 第 35 回日本分子生物学会大会（福岡）
4. 立山充博，久保義弘 (2012.3.30) FRET analyses of G
protein coupled receptors. シンポジウム「イメージン

11. Keceli B, Kubo Y (2012.3.29) Structural rearrangementsof the -sheets linking the ATP binding site to thetransmembrane domains upon P2X2 receptor channel
gating. 8 第 89 回日本生理学会大会（松本）グより明らかにされた G タンパク質共役型受容体の12. Keceli B, Kubo Y (2012.5) Structural rearrangements of

ダイナミクス」 第 134 回日本薬学会年会（札幌）

the linker region between the ATP binding site and the

5. 立山充博，久保義弘 (2012.9.18) Effects of the Gqtransmembrane domains upon P2X2 receptor channel

coupling on the activated states of the receptor differ

gating. Purine 2012: International Symposium on

depending on the type of receptors. 第 35 回日本神経科

Purinergic Signaling in new strategy of drug discovery

学大会（名古屋）(Fukuoka, Japan)

6. 立山充博，久保義弘 (2012.11.16) 代謝型アセチルコ

修，

リ ン 受 容 体 １ 型 の 電 位 依 存 的 構 造 変 化 に関する(2012.5.19) 緑茶カテキンによる TRPA1 及び TRPV1

FRET 解析，第 59 回中部日本生理学会（岡崎）の活性化，第 59 回日本生化学会近畿支部例会（京都）7. Koichi Nakajo, Atsuo Nishino, Yasushi Okamura,14. 黒木麻湖，河合 靖，長友克広，久保義弘，齊藤

修，

Yoshihiro Kubo (2012.2.26) Ci-KCNQ1, an ortholog of(2012.10.3) 渋味センサー探索の試み，第 46 回日本

vertebrate KCNQ1 from Ciona intestinalis, has revealed

味と匂学会（大阪）that KCNE1 and KCNE3 utilize different domains of122

13. 黒木麻湖，河合 靖，長友克広，久保義弘，齊藤

15. 黒木麻湖，河合 靖，長友克広，久保義弘，齊藤

修，

KCNQ1 for the modulation of gating. Biophysical(2012.12.14) 渋味感覚における TRPV1 の役割，第 85Society 56th annual meeting (San Diego, USA)回日本生化学会（福岡）研究発表／学会発表《分子神経生理部門》
1. Narumi

M,

Yoshimura

T,

Torii

T,

IkenakaK

9. 等

誠司，石野雄吾，池中一裕 (2012.3.31) 哺乳類(2012.1.11-12) Analysis of the novel sialylated N-glycanの Gcm 遺伝子は能動的 DNA 脱メチル化によってexpressed in the mouse brain. GCEO International

Hes５遺伝子の発言を誘導し，神経幹細胞の形成に

Symposium –Formation and Function of Brain寄与する。第 89 回日本生理学会（松本）（ポスター）

Networks : From Genes to Behavior （国際シンポジウ

10. 田淵紗和子，常松友美，杉尾翔太，田中謙二，富永
真琴，山中彰弘 (2012.3.31) 睡眠覚醒調節における

ム「脳の設計図を解く」）（名古屋）（ポスター）
2. Tanakaof

オレキシン神経―セロトニン神経間ネガティブフィ

optgenetically targeted cells in transgenic approaches.

ードバック回路の生理的役割の解明。第 89 回日本生

42

nd

K

(2012.3.6)

Expandingrepertoire

NIPS International Symposium – NIPS and BRI

理学会（松本）（ポスター）

Niigata University Joint Synposium- “ Advanced

11. Wilaiwan Wisessmith，田中謙二，清水崇弘，池中一Reasearch Areas for the Future Breakthrough in

裕 (2012.3.31) マウス個体におけるカレプシン C 遺

Neuroscience” (Okazaki)（ポスター）

伝子発現の操作。第 89 回日本生理学会（松本）（ポ3. Yoshimura T (2012.3.6) An analytical method forスター）

N-glycans on a few pmol glycoprotein and its application

12. Yoshimura T (2012.4.29) Analysis of N-glycans onndto the analysis of N-glycans on myelin protein zero. 42

mouse myelin “Myelin Biology and Pathobiology of

NIPS International Symposium – NIPS and BRI Niigata

Myelinating Glia” (Italy) （ポスター）

University Joint Synposium- “ Advanced Reasearch

13. Shimizu T (2012.4.29) Microglial cystatin F has

Areas for the Future Breakthrough in Neuroscience”

supportive role in MOG EAE “2012 Myelin Biology(Okazaki)（ポスター）

and Pathobiology of Myelinating Glia” (Italy) （ポス

4. Inamura N (2012.3.6) Mechanisms underlying ATPndrelease from cultured astrocyte. 42

ター）

NIPS International

14. 橋本弘和 (2012.9.17) 胎生期脊髄における Wnt 及

Symposium – NIPS and BRI Niigata University Joint

び酸性糖鎖間の相互作用の解析。 第 31 回日本糖質

Synposium- “Advanced Reasearch Areas for the Future学会（鹿児島）（ポスター）Breakthrough in Neuroscience” (Okazaki)（ポスター）
5. Ishino Y (2012.3.6) The roles of Bre 1, a histone H2Bubiquitin ligase, in the neural precursor cell proliferationnd

15.池中一裕 (2012.9.20) 白質病態生理における新展開。
第３５回日本神経科学大会（名古屋）（シンポジウ
ム）

NIPS International Symposium

16. 稲村直子， Lee HE,田中謙二，古家喜四夫，曽我部– NIPS and BRI Niigata University Joint Synposium-

正博，池中一裕 (2012.9.20) アストロサイトにおけ“Advanced Reasearch Areas for the Future Breakthroughる ATP 放出のメカニズム。第 35 回日本神経科学大in Neuroscience” (Okazaki)（ポスター）会（名古屋）and differentiation. 42

6. 臼井紀好 (2012.3.16) オリゴデンドロサイト分化に

17. 吉村武，鳴海麻衣，矢木弘和，北村邦男，Sedzik J，

おける Olig2 リン酸化の役割。第 5 回神経発生討論

加藤晃一，池中一裕 (2012.9.18) マウス髄鞘蛋白質会（福井）PO の糖鎖解析。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

7. 石野雄吾 (2012.3.15-16)Roles of Bre1, a histone H2Bubiquitin ligase, in the neural precursor cell proliferationand differentiation.

第 5 回神経発生討論会（福井）（ポスター）（ポスター）
18. 池中一裕 (2012.9.28) 脳白質における神経情報統合と精神疾患。第 34 回日本生物学的精神医学会（神戸）（シンポジウム）

8. 田中謙二，山崎良彦，池中一裕 (2012.3.15) 統合失19. Ikenaka K (2012.9.29)Impaired remyelination in chronic

調症のオリゴデンドロサイト機能不全仮説。第 85

demyelinated lesions”The 11th Biennial Meeting of the

回日本薬理学会年会（京都）（シンポジウム）

Asian-Pacific Society for Neurochemistry/55th Annual123生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry”

of

the
th

Neurochemistry/55(Kobe)
20. Wisessmith

Meeting

W,Shimizu

T,Tanaka

KF,Chetsawang

Asian-PacificSocietyfor

Annual Meeting of the JapaneseSociety for Neurochemistry” (Kobe) (Poster)B,Ikenaka K (2012.10.1)Exploring the role of cathepsin

25. Narumi M, Yoshimura T, Torii T, Ikenaka K (2012.10.1)th

C and cystatin F in demyelinating diseases ”The 11

Studies on the novel sialylated N-glycan expressed in the

Biennial Meeting of the Asian-PacificSociety formouse brain ”The 11th Biennial Meeting of the Asian-

Neurochemistry/55th Annual Meeting of the Japanese

Pacific Society for Neurochemistry/55th Annual Meeting

Society for Neurochemistry” (Kobe) (Poster)of the Japanese Society for Neurochemistry” (Kobe)

21. Hashimoto H, Ishino Y, Ikenaka K (2012.9.30)Analysis
of interaction between Wnt and acidic sugar chains in thethembryonic spinal cord ”The 11 Biennial Meeting of thethAsian-Pacific Society for Neurochemistry/55

AnnualMeeting of the Japanese Society for Neurochemistry”(Poster)
26. Ishino Y,Hitoshi S,Ikenkaka K (2012.10.15)Roles ofBrel,a histone H2B ubiquitin ligase, in neural precursor
cell proliferation and differentiation “Neuroscience 2012
new oreans” (New orlens) (Poster)
27. Hashimoto H (2012.11,15)Keratan sulfate Regulates(Kobe) (Poster)
22. Yoshimura T, Narumi M, Yagi H, Kitamura K, Kato K,
Ikenaka K (2012.9.30) Analysis of N-glycans on mousethmyelinP0 ”The 11

Oligodendrocyte Development in the embryonic spinal
cord “The 4Th

Global COE Symposium on Neuro-

Biennial Meeting of the Asian-Tumor Biology and Medicine” (NAGOYA) (Poster)thPacific Society for Neurochemistry/55 Annual Meeting

28. Narumi M (2012.11.15) Studies on the novel sialylatedof the Japanese Society for Neurochemistry” (Kobe)

N-glycan ezpressed in the mouse brain “ The 4Th(Poster)

Global COE Symposium on Neuro-Tumor Biology and23. Inamura N, Lee HE, Tanaka KF, Furuya K, Sokabe M,
Ikenaka K (2012.10.1) Analysis of gliotransmitter fromthcultured astrocyte ”The 11 Biennial Meeting of thethAsian-Pacific Society for Neurochemistry/55

AnnualMeeting of the Japanese Society for Neurochemistry”

Medicine” (NAGOYA) (Poster)
29. 小池崇子，吉村武，文堂昌彦，丸山和佳子，池中

一裕 (2012.12.15) 脳脊髄液中に含まれる N 結合型
糖鎖解析。第 85 回日本生化学会大会（博多）（ポス
ター）
30. 鳴 海 麻 衣 ， 吉 村(Kobe) (Poster)武，鳥居知宏，池中一裕

24.Ishino Y, Hitoshi S, Ikenaka K (2012.10.1) Roles of Bre1,(2012.12.15) マスス脳内に発現する新規シアル酸化

a histone 2B ubiquitin ligase, in the neural precursor cell

N 結合糖鎖の解析。第 85 回日本生化学会大会（博多）proliferation and differentiation ” The 11th

Biennial（ポスター）《ナノ形態生理研究部門》
形態情報解析室の項を参照《生体膜研究部門》
1. 深田正紀(2012.3.29)

Molecular

mechanisms

ofEpilepsy-related ligand/receptor, LGI1 and ADAM22

epilepsy by LGI1 dysfunction．第 89 回日本生理学会大and PSD-95 palmitoylating enzymes ． Functional会（松本）Connectomics Seminar Series (Seoul, Korea)

2. Fukata Y (2012.4.25) New players in synapse regulation:

124

3. Fukata M (2012.6.8) Molecular basis of epilepsy by

研究発表／学会発表

LGI1 dysfunction．The 5th JES-KES Joint Symposium

creates postsynaptic nanodomains．第 35 回日本神経科(Songdo, Korea)

学大会（名古屋）

4. 深田正紀 (2012.7.10) Molecular basis of epilepsy by

8. Ohkawa T，Fukata Y，Watanabe O，Yokoi N，Fukata M

LGI1 dysfunction．鹿児島ニューロフォーラム（鹿児(2012.9.21) Modes of action of anti-LGI1 autoantibodies島）

in limbic encephalitis．第 35 回日本神経科学大会（名5. 深田正紀 (2012.9.18) Observation of synapse with
STED nanoscopy．第 35 回日本神経科学大会ランチョ

古屋）
9. Yokoi N，Fukata M，Fukata Y (2012.9.21) Molecularmechanisms for the human epilepsy caused by LGI1

ンセミナー（名古屋）
6. Oku S，Takahashi N，Fukata Y，Fukata M (2012.9.19)

mutations．第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

Identification of palmitoyl substrate-enzyme pairs in

10. Fukata Y (2012.11.8) Molecular pathogenesis of epilepsy

neurons through in silico genome-wide screening．第 35

by LGI1 dysfunction．The international NIPS symposium

回日本神経科学大会（名古屋）“ Understanding of synapse pathology, from genome

7. Fukata M，Fukata Y (2012.9.20) Palmitoylating enzyme

mutation to functional defects”（岡崎）《機能協関研究部門》
1. Akita T, Fedorovich SV, Okada Y (2012.5.31) Autocrine

expressed in murine L929 fibrosarcoma cells andactions of ATP and glutamate activate volume-sensitive

provides an ATP releasing pathway additive to the2+

outwardly rectifying (VSOR) anion channels via Ca

maxi-anion channel. 2012 International Ion Channel

nanodomains

International

Conference "The New World of Anion and Cation

in

mouse

astrocytes.

Symposium on Purinergic Signalling in New Strategy ofChannels" (Jeju Island, Korea)
6. Okada Y (2012.10.12) Roles of volume-regulatory ion

Drug Discovery (Purine 2012) (Fukuoka)
2. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Sabirov RZ, Okada Y

channels in cell survival-death switching. The 3rd(2012.5.31) Swelling-induced ATP release is mediatedSymposium

via maxi-anion channel and pannexin-1 hemichannel

Dynamics in Cancer (ISPDC) (Kyoto) [invited speaker]

separatelyinmurineL929

fibrosarcoma

cells.

ofInternational

SocietyforProton

7. 岡田泰伸 (2012.8.4) 細胞死のチャネルメカニズム

International Symposium on Purinergic Signalling inとその病態生理学。第 22 回日本病態生理学会

New Strategy of Drug Discovery (Purine 2012)

記念講演（大分）細見

8. Akita T, Fedorovich S, Okada Y (2012.3.29) Ca2+

(Fukuoka)
3. Okada Y (2012.8.24) Multiple activation and regulation

nanodomain-mediated component of swelling-induced

mechanisms of the volume-sensitive outwardly rectifying

volume-sensitive outwardly rectifying (VSOR) anion

anion

channel activity in mouse astrocytes. 第 89 回日本生理channel.

2012

International

Ion

ChannelConference "The New World of Anion and Cation
Channels" (Jeju Island, Korea) [invited speaker]

9. Okada T, Islam MR, Merzlyak P, Sabirov RZ, Okada Y

4. Shimizu T, Iehara T, Sato K, Fujii T, Sakai H, Okada Y−(2012.8.25) TMEM16F is an outwardly-rectifying Cl
2+

学会大会（松本）(2012.3.29) Attempts to identify the gene encoding
Maxi-anion channel. 第 89 回日本生理学会大会（松本）2012

10. Sato K, Numata T, Lee E, Okada Y (2012.3.29)

International Ion Channel Conference "The New World

Exploration of the molecular identity of acid-sensitiveof Anion and Cation Channels" (Jeju Island, Korea)

outwardly rectifying Cl－ channel (ASOR). 第 89 回日channelwith

distinctCa

dependency.

5. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Okada Y, Sabirov RZ(2012.8.25) Pannexin 1 hemichannel is functionally本生理学会大会（松本）11. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Sabirov RZ, Okada Y125

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）(2012.3.29) Maxi-anion channel serving as an ATP

apoptotic stimulation. 第 89 回日本生理学会大会（松releasing pathway is distinct from connexin 43 hemi-

本）channel in murine L929 fibrosarcoma cells. 第 89 回日

14. Ohbuchi T, Sato K, Okada Y, Suzuki H, Ueta Y(2012.3.30) Acid-sensing ion channels in body fluid

本生理学会大会（松本）12. Uramoto H, Okada T, Okada Y (2012.3.30) Molecularhomeostasis. 第 89 回日本生理学会大会（松本）biological and pharmacological evidence for a protective

15. Okada Y (2012.3.31) Physiological research in anrole of cardiac CFTR in hypoxia/reoxygenation-induced

integrative and law-of-causality manner. 第 89 回日本生

necrotic cardiomyocyte injury in vitro. 第 89 回日本生理学会大会

理学会大会（松本）の今日的役割：多分野の交流と連携を訪ねて」（松13. Ando-Akatsuka Y, Okada Y (2012.3.30) Changes in the

シンポジウム「生理学・生理学会大会

本）

intracellular localization of ACTN4 and ABCF2 after《細胞生理研究部門》
1. 富 永 真 琴 (2012.3.14) 治 療 標 的 と し て の 皮 膚 のTRPV3, TRPV4. 第 85 回日本薬理学会年会（京都）。

hTRPA1 活性に対する 1,8-シネオールの活性抑制効
果。第 89 回日本生理学会大会（松本）。

2. 山中章弘 (2012.3.26) オプトジェネティクスを用い

11. 田淵紗和子 (2012.3.31) 睡眠覚醒調節におけるオレ

たオレキシン神経活動抑制は徐波睡眠を誘導する。

キシン神経－セロトニン神経間ネガティブフィード

第 117 回日本解剖学会全国学術集会（甲府）。

バック回路の生理的役割の解明。第 89 回日本生理学

3. 富永真琴 (2012.3.29) 皮膚での環境温感知の分子メ
カニズム。第 89 回日本生理学会大会（松本）。
4. 鈴木喜郎 (2012.3.30) TRPM6 の母子間カルシウムおよびマグネシウム輸送における役割。第 89 回日本生理学会大会（松本）。
5. 齋藤

茂 (2012.3.31) 脊椎動物の温度感受性 TRP チ

ャ ネ ル の 機 能 進 化 ： ニ シ ツ メ ガ エ ル (Xenopus会大会（松本）。
12. 山中章弘 (2012.3.30) オプトジェネティクスを用いた行動制御。日本薬学会第 132 年会（札幌）
13. Tominaga M (2012.6.27) Regulation of TRPA1 activity
inpathologicalconditions.

The

7th

International

Conference of Neurons and Brain Diseases (Montreal,
Canada).

tropicalis) の TRPV1 と TRPA1 のクローニングおよ14. 富永真琴 (2012.6.8) 刺激感受性：温度感受性 TRP

び機能解析。 第 89 回日本生理学会大会（松本）。

チャネルの生理機能。第 37 回日本香粧品学会（東京）6. 内田邦敏 (2012.3.31) 膵臓細胞に発現する温度感

15. Saito S (2012.6.) Functional evolution of nociceptive

受性 TRP チャネルの生理的意義の解明。第 89 回日

receptors TRPA1 and TRPV1 in vertebrates. 2012

本生理学会大会（松本）。

Annual Meeting of Society for Molecular Biology and7. 内田邦敏 (2012.3.29) 膵臓細胞に発現する温度感
受性 TRP チャネルの生理的意義。第 89 回日本生理学会大会（松本）。

Evolution (Dublin, Ireland)
16. KashioM(2012.6.26)

Redox

signal-mediatedsensitization of Transient Receptor Potential Melastatin 2

8. 加塩麻紀子 (2012.3.29) レドックスシグナルを介し(TRPM2) to temperature affects macrophage functions.

た TRPM2 感作の分子機構とマクロファージ機能へ

4th International Congress on Cell membranes andの関与。第 89 回日本生理学会大会（松本）。

Oxidative Stress (Isparta, Turkey)

徹 (2012.3.29) TRPM8 チャネル複合体と相互

17. 常松友美 (2012.6.28) オプトジェネティクスを用い

作用分子の機能相関。第 89 回日本生理学会大会（松た長時間神経活動操作と睡眠覚醒制御。日本睡眠学本）。

会第 37 回定期学術集会（横浜）9. 梅村

10. 高 石 雅 之 (2012.3.29) 複 数 の ア ゴ ニ ス ト に よ る

126

18. 田淵紗和子 (2012.6.29) セロトニン神経からオレキ

研究発表／学会発表

シン神経への抑制性入力の睡眠覚醒調節における役割。日本睡眠学会第 37 回定期学術集会（横浜）イソチオシアネートによる TRPA1 の活性化。第 35

19. Tsunematsu T (2012.7.18) Long time silencing of orexin/
hypocretin neuronal activity using optogenetics inarchaerhodopsin-3-expressing

transgenic

mice.

8th

FENS Forum of Neuroscience (Barcelona, Spain)
20. 周

一鳴 (2012.7.21) マウス TRPA1 バリアントの炎症性および神経障害性疼痛への関与。第 34 回日本疼痛学会（熊本）21. 富永真琴 (2012.7.14) 知覚に関わる TRP チャネルの
薬剤標的の可能性。第 126 回日本薬理学会関東部会（東京）。
22. 齋藤32. 内田邦敏 (2012.9.20) ワサビから抽出される種々の回日本神経科学大会（名古屋）
33. Suzuki Y (2012.9.20) Roles of TRPV6 and TRPM6
channelsinmaternal-fetal

calciumtransport.

International Symposium on Epithelial Barrier andTransport 2012 （草津）34. 藤田郁尚 (2012.10.2) 環境温度による TRPM8 の温度閾値は PIP2 の結合を介して変化する。第 105 回近畿生理学談話会（大阪）
35. Tabuchi S (2012.10.15) New model mice for narcolepsy
using timing controlled gene expression system in

茂 (2012.8.21) 温度感受性 TRP チャネルの進transgenic mice which induces specific ablation of

化：痛み受容体 TRPV1 と TRPA1 の脊椎動物におけorexin/hypocretin neurons. Neuroscience 2012 (Newる機能進化。第 14 回日本進化学会（八王子）Orleans, USA)

23. Tominaga M (2012.8.25) Physiological significance of

36. Fujita F (2012.10.17) Modal shift of cool sensor TRPM8

TRPM2 channel and evolutional changes in the structure

by changing ambient temperature and its application toand function of thermosensitive TRP channels. 2012

cosmetics. 27th Congress of International Federation ofInternational Ion Channel Conference (Jeju, Korea).

Societies of Cosmetic Chemists (Johannesburg, South

24. Suzuki Y (2012.8.25) Epithelial TRP channels formaternal-fetal calcium transport. 2012 International Ion
Channel Conference (Jeju, Korea).

Africa)37. Tominaga M (2012.11.2) Molecular mechanisms of
nociception through TRPA1 activation. International

25. Uchida K (2012.8.25) The role of TRPM2 channel in

Conference of Physiological Sciences (Suzhou, China)

pancreatic b-cell functions. 2012 International Ion

38. 富永真琴 (2012.11.10) TRPV1, TRPA1 チャネルを介Channel Conference (Jeju, Korea).
26. Kashio M (2012.8.25) 2012 International Ion Channel
Conference (Jeju, Korea).

した侵害受容とその制御機構。第 42 回日本臨床神経生理学会学術大会（東京）39. Zhou Y (2012.11.15) Identification of a novel alternative

27. Zhou Y (2012.8.29) A novel alternative splicing variant

spicing variant of mouse TRPA1 implicated in modifying

of mouse TRPA1 regulates its channel activity under

TRPA1 activity under inflammatory and neuropathic

physiological and pathological conditions. (Milan, Spain)

pain conditions. 名古屋大学グローバル COE プログ

28. 富永真琴 (2012.9.15) TRP チャネルを介した侵害受容の分子機構。第 32 回鎮痛薬・オピオイドペプチド
シンポジウム（東京）29. 富永真琴 (2012.9.17) 動物におけるカルシウム透過性 TRP チャネルを介した環境温度受容。日本植物学会第 76 回大会（姫路）30. 富永真琴 (2012.9.21) 感覚神経での温度感知の分子メカニズムとその進化。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）
31. 鈴木喜郎 (2012.9.18) マウス TRPA1 の新規 Splicing
variant の同定とチャネル活性の制御。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

ラム国際シンポジウム（名古屋）
40. 加塩麻紀子 (2012.11.16) レドックスシグナルによる TRPM2 感作機構とマクロファージ機能への寄与。
第 59 回日本中部生理学会（岡崎）41. 齋藤茂 (2012.11.16) 侵害刺激受容体 TRPA1 とTRPV1 の脊椎動物における機能進化。第 59 回日本
中部生理学会（岡崎）42. 常松友美 (2012.11.16) オプトジェネティクスを用いた長時間神経活動抑制と睡眠覚醒制御。第 59 回日
本中部生理学会（岡崎）43. 田淵紗和子 (2012.11.16) 時期特異的オレキシン神
経運命制御によるナルコレプシー発症メカニズムの127

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

解明。第 59 回日本中部生理学会（岡崎）45. Tsunematsu T (2012.12.2) Optogenetic manipulation of

44. 富永真琴 (2012.12.1) 感覚神経に発現する温度感受orexin neuronal activity affects sleep/wakefulness state

性 TRP チャネルの生理機能。第 1 回ニューロカンフ

in mice. The 7th Asian Sleep Research Society Congressァレンス和歌山（和歌山）(Taipei, Taiwan)《感覚認知情報研究部門》
1. Okazawa G, Goda N, Komatsu H (2012.7.13) Localizing(2012.9.5) Not glass but plastic — Audiovisualregions activated by surface gloss in macaque visual

integration in human material perception. European

cortex by fMRI. 8th Asia-Pacific Conference on Vision

Conference on Visual Perception (Alghero, Italy)
7. 藤崎和香，郷田直一，本吉(Incheon, Korea)

勇，小松英彦，西田眞

2. Namima T, Yasuda M, Banno T, Komatsu H (2012.7.13)

也 (2012.9.11) 物体の材質知覚における視聴覚情報

Effect of luminance contrast on the color selective

統合-映像情報と音情報の双方に基づいた相補的な

responses in the inferior temporal cortex neurons of the

クロスモーダル材質知覚-.日本心理学会第 76 回大会

macaque monkey. 8th Asia-Pacific Conference on Vision（川崎）
8. Namima T, Yasuda M, Banno T, Komatsu H (2012.9.18)(Incheon, Korea)
3. Nishio A, Goda N, Komatsu H (2012.7.13) NeuralComparison of the effect of luminance contrast on the

representation of gloss in the macaque inferior temporalneural responses between the anterior and posterior color

cortex. 8th Asia-Pacific Conference on Vision (Incheon,

selective regions in monkey inferior temporal cortex. 第Korea)

35 回日本神経科学大会（名古屋）

4. 鯉田孝和，横井 功，岡澤剛起，三上章允，カンティ

9. Komatsu H, Nishio A, Goda N (2012.9.20) Neural

A ウィダヤティ，宮地重弘，小松英彦 (2012.8.7) 遺

representation of gloss in the macaque visual cortex. 第伝子的に同定された１型２色覚サルの行動実験によ

35 回日本神経科学大会（名古屋）る色覚検査。日本視覚学会 2012 夏季大会（米沢）

10. 小松英彦 (2012.9.14) 質感認知の神経機構へのアプ

5. Goda N, Komatsu H (2012.9.3) Relationship between

ローチ。第 22 回日本神経回路学会全国大会（名古屋）

visuotactile and affective/aesthetic qualities of natural

11. 波間智行，安田正治，坂野 拓，小松英彦 (2012.11.16)

materials. European Conference on Visual Perception

サル下側頭皮質の色選択性応答に刺激輝度コントラ(Alghero, Italy)

ストの変化が与える影響。第 59 回中部日本生理学会

6. Nishida S, Fujisaki W, Goda N, Motoyoshi I, Komatsu H（岡崎）《神経シグナル研究部門》
1. 歌大介，古江秀昌，吉村恵，井本敬二 (2012.2.4)

3. 歌大介，後藤義一，安藤嗣修，倉石泰，井本敬

TRPA1 発現線維が入力する脊髄後角細胞の形態学

二，古江秀昌 (2012.3.29) In vivo パッチクランプ記

的解析。第 34 回脊髄機能診断研究会（東京都東京）

録法を用いた成熟ラット脊髄後角ニューロンにおけ2. Uta D (2012.2.24) Plastic changes in nociceptive

る興奮性シナプス伝達に関する痒み物質セロトニン

excitatory synaptic transmission induced of bone cancerの皮膚投与における効果について。第 89 回日本生理model mice, and selective antinociceptive actions of学会大会（長野県松本市）

128

TRPA1 channel agonists and local anesthetics. 第 4 回

4. Furue H (2012.3.30) In vivo patch-clamp analysis of

NAGOYA グローバルリトリート（愛知県知多郡）

pontospinal descending inhibitory control of pain. 第 89

研究発表／学会発表

Systemically回日本生理学会大会（長野県松本市）

2

administeredagonists

facilitate

5. Hakozaki A, Imoto K, Hayashi Y, Kawatani M, Furue H

inhibitory synaptic transmission in the rat spinal dorsal(2012.3. 31) In vivo patch-clamp recording technique tohorn via 1 adorenoceptors. 第 34 回日本疼痛学会（熊investigate neuronal control of the lower urinary tract

本県熊本市）

functions. 第 89 回日本生理学会大会（長野県松本市）

16. 箱崎敦志，井本敬二，林勧生，河谷正仁，古江秀

6. Sugiyama D, Imoto K, Kawamata M, Furue H

昌 (2012.7.20) In vivo patch-clamp analysis of visceral(2012.3.29) In vivo patch-clamp recording from rat locus

nociceptive synaptic transmission and the spinal control

coeruleus neurons. 第 89 回日本生理学会大会（長野県

of lower urinary tract function. 第 34 回日本疼痛学会松本市）（熊本県熊本市）

7. 井本敬二，伊藤英樹 (2012.3.31) 変異イオンチャネ

17. 歌

大介，井本敬二，古江秀昌 (2012.7.21) In vivo パ

ルのマルコフ過程パラメータ迅速最適化法。第 89

ッチクランプ法を用いた脊髄後角痛覚シナプス伝達回日本生理学会大会（長野県松本市）。

に対する局所麻酔薬の分離遮断解析。第 34 回日本疼

8. 秋元

望，本多健治，歌大介，古江秀昌，井本敬

痛学会（熊本県熊本市）

二，高野行夫，野田百美 (2012.6.2) CCL-1 の疼痛発

18. 古江秀昌，箱崎敦志，林勧生，河谷正仁，井本敬

現との連関，および神経細胞-グリア細胞連関の解明。

二 (2012.8.30) 下部尿路中枢制御機構解明のための第 14 回ブレインサイエンス研究会（鹿児島県霧島in vivo パッチクランプ法の開発。第 19 回日本排尿市）

機能学会（愛知県名古屋市）

9. 歌

大介，井本敬二，古江秀昌 (2012.6.2) In vivo パ

19. 箱崎敦志，井本敬二，林勧生，河谷正仁，古江秀

ッチクランプ法を用いた痒みの研究。第 14 回ブレイ

昌 (2012.8.30) 腰仙部脊髄副交感神経核ニューロン

ンサイエンス研究会（鹿児島県霧島市）

における後根誘起シナプス応答の解析。第 19 回日本

10. 村尾政彦，井本敬二，宍戸恵美子 (2012.6.2) 発達障

排尿機能学会（愛知県名古屋市）

害児における効果的な行動介入とペアレントトレー

20. Furue H, Pickering AE, Hickey LM, Ishihara H, Imoto K

ニング。日本赤ちゃん学会第 12 回学術集会（東京都(2012.9.19) In vivo patch clamp analysis of spinal

町田市 玉川大学）

synaptic responses evoked by optoactivation of the locus

11. 礒谷真理，井本敬二，宍戸恵美子 (2012.6.2) 発達障
害を抱える幼児に対するマンド・トレーニングを使った行動介入。日本赤ちゃん学会第 12 回学術集会

coeruleus. 第 35 回日本神経科学大会（愛知県名古屋市）
21. Yamagata Y, Kaneko K, Nairn AC, Obata K, Imoto K(2012.9.19) Distinct activation of ERK1/2 mitogen-（東京都町田市 玉川大学）
12. 古江秀昌 (2012.6.8) 神経生理学からみた内因性痛

activated protein kinase in NMDA-receptor-induced

覚抑制機序とその減弱による疼痛発現機序。日本麻seizure activity in cortical slices. 第 35 回日本神経科学

酔科学会第 59 回学術集会（兵庫県神戸市）

大会 （愛知県名古屋市）

13. Funai Y, Nishikawa K, Mori T, Imoto K, Furue H

22. 宍戸恵美子，井本敬二 (2012.9.18) 自閉症の幼児に(2012.6.9) A novel antinociceptive mechanism of

対する行動介入。第 35 回日本神経科学大会（愛知県systemically administered dexmedetomidine via the名古屋市）

activation of noradrenergic descending inhibitory system.

23. 歌大介，安東嗣修，倉石泰，井本敬二，古江秀日本麻酔科学会第 59 回学術集会（兵庫県神戸市）

昌 (2012.9.19) 皮膚へのセロトニン投与によって誘

14. Yamagata Y, Kaneko K, Nairn AC, Obata K, Imoto K

発される引っ掻き行動と in vivo 脊髄におけるシナ(2012.7.15) Distinct activation of ERK1/2 mitogen-

プス応答の解析。第 35 回日本神経科学大会（愛知県

activated protein kinase in a cortical slice model of名古屋市）

seizure activity. FENS (The Federation of European

24. Hakozaki A, Imoto K, Hayashi Y, Kawatani M, Furue H

Neuroscience Societies) Forum 2012 (Barcelona, Spain).

(2012.9.20) In vivo patch-clamp analysis of spinal

15. 舟井優介，

井本敬二，

古江秀昌

(2012.7.20)

neruonal control of the lower urinary tract function. 第129

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

35 回日本神経科学大会（愛知県名古屋市）

昌 (2012. 11.16) 痒み物質の皮膚塗布により誘起さ

25. 佐竹伸一郎，井本敬二 (2012.9.21) 小脳顆粒細胞のれる行動学的解析と in vivo パッチクランプ記録法

シナプス小胞多重性放出における Cav2.1 チャネルのを用いた脊髄後角におけるシナプス応答の解析。第役割。Neuroscience 2012 （第 35 回日本神経科学大59 回中部日本生理学会（愛知県岡崎市）
29. 箱崎敦志，井本敬二，林会）（愛知県名古屋市）

勧生，河谷正仁，古江秀

26. Uta D, Gotoh Y, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K, Furue H

昌 (2012.11.16) In vivo パッチクランプ法を用いた脊(2012.10.15) In vivo puritic synaptic responses elicited髄における内臓知覚シナプス伝達および下部尿路中by cutaneous 5-HT application in the superficial spinal

枢性制御機構の解析法の開発。第 59 回中部日本生理

dorsal horn of adult rats. Neuroscience 2012 (New

学会（愛知県岡崎市）
30. Yamagata Y, Kaneko K, Kase D, Ishihara H, Nairn AC,

Orleans, USA)
27. Akimoto N, Honda K, Uta D, Furue H, Imoto K, Takano

Obata K, Imoto K (2012.11.16) Regulation of ERK1/2

Y, Noda M (2012.10.17) The relationship between

mitogen-activated protein kinase by NMDA-receptor-

CCL-1 and neuron/glia in the neuropathic pain model.

induced seizure activity in cortical slices. 名古屋大学グ

Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)

ローバル COE プログラム 第 4 回国際シンポジウム

28. 歌

大介，安東嗣修，倉石泰，井本敬二，古江秀（愛知県名古屋市）《神経分化研究部門》
琢磨 (2012.3.26) 遺伝子改変狂犬病ウィルスを

4. Ishikawa A, Yoshimura Y (2012.9.20) Visual deprivation

用いた制限型逆行性越シナプストレース法とその応

reduces visual responsiveness of cortical neurons more

用。第 117 回日本解剖学会総会・神経解剖懇話会（甲prominently in the secondary than the primary visual

府）

cortex. 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

1. 森

琢磨，吉村由美子 (2012.3.31) 糖タンパク質の5. Ishikawa A (2012.11.16) The reduction in the visual

多様性が糖タンパク質欠損型狂犬病ワクチンベクタ

responsiveness of cortical neurons resulting from visual

ー作成効率に与える影響。第 89 回日本生理学会（松deprivation is more prominent in the secondary than the本）primary visual cortex. Global COE Symposium on

2. 森

3. 吉村由美子 (2012.7.27) 光技術を用いた脳機能プロ

Neuro-Tumor Biology and Medicine (Nagoya)ービング開発・支援活動：グルタミン酸アンケージ

6. 足澤悦子，丸山拓郎，小松由紀夫，吉村由美子

ング。2012 年度包括脳ネットワーク夏のワークショ(2012.11.16）大脳皮質視覚野可塑性における T 型

ップ（仙台）

Ca2+ チャネルの役割。中部生理学会（岡崎）《感覚運動調節研究部門》
1. Kakigi R (2012.2.25) The painful and itchy brain. The

binocular

preferential-looking.

XVIII

Biennial

1st NIPS / Tubingen University Joint Neuroscience

International Conference on Infant Studies (ICIS2012),

Symposium February 25, 2012 Okazaki Conference

Minneapolis Minnesota, USA.

Center, Okazaki, Japan

3. Kakigi R (2012.7.2) Plenary Talk #1: Investigation of

2. Tsuruhara A, Corrow S, Kanazawa S, Yamaguchi MK,

human face perception and ecognition using EEG, MEG

Yonas A (2012.6.7) Young infants’ perception of depth

and NIRS. 2012 International Conference on Complex

from a pictorial cue: Comparing monocular andMedical Engineering (2012 ICME)

130

研究発表／学会発表

4. Okamoto H, Teismann H, Pantev C, Kakigi R(2012.8.27) Neural activity elicited by sound changes inGermany.
14. 岡本秀彦，Henning Teismann, Christo Pantev, 柿木隆

International

介 (2012.3.30) 聴皮質における階層的音信号処理

Conference on Biomagnetism (BIOMAG 2012) Paris,(Cascadic attentional effects on the human auditory

France.

evoked responses.) 第 89 回日本生理学会 松本市

human

auditory

cortex.

The

18th

5. Keceli S, Okamoto H, Kakigi R (2012.8.27) The effect of

15. 岡本秀彦 (2012.5.10) 周波数除去音楽による自覚的memory trace on auditory evoked magnetic fields. The

耳鳴の大きさと耳鳴に関連した脳活動の抑制

18th

113 回日本耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会 新潟市

International

Conferenceon

Biomagnetism

第16. 柿木隆介 (2012.5.11) 顔認知に関する最新脳科学研(BIOMAG 2012) Paris, France.
6. Okamoto H, Teismann H, Pantev C, Kakigi R (2012.9.2)
Human auditory evoked fields elicited by sounds

究第 32 回日本脳神経外科コングレス総会

パシ

フィコ横浜 横浜市

containing spectral, temporal, and spectral-temporal

17. 岡本秀彦，Henning Teismann, Christo Pantev, 柿木隆

changes. 4th Conference on Auditory Cortex. Lausanne,

介 (2012.5.25) 周波数除去音楽を用いた耳鳴治療法

Switzerland.

2012 聴覚研究会 京田辺市

7. Keceli S, Okamoto H, Kakigi R (2012.9.2) Auditory

18. 岡本秀彦，Henning Teismann, Christo Pantev,柿木隆介

steady state responses to amplitude periodic noise. 4th(2012.5.31) ヒト聴覚野における階層的音信号処理

Conference on Auditory Cortex. Lausanne, Switzerland.

第 27 回日本生体磁気学会 東京

8. Tsuruhara A, Inui K, Kakigi R (2012.11.1) Geometrical

19. 鶴原亜紀，永田裕子，鈴木雅也，乾幸二，柿木隆aspects in the face inversion effect: an MEG study. 43rd

介 (2012.5.31) 視覚刺激誘発大脳活動に対する空間

NIPS International Symposium “Face Perception and

周波数の影響：MEG による計測

Recognition” Okazaki, Japan.

磁気学会

9. Morita T, Tanabe HC, Sasaki AT, Shimada K, Kakigi R,

東京

20. 柿木隆介 (2012.6.8) 講演 神経イメージング手法を

Sadato N (2012.11.1) The roles of anterior insula and用いたヒト顔認知機構の解明

anterior cingulate cortex in emotional processing

波学会

associated with self-evaluation of the face. 43rd NIPS
International

Symposium“Face

Perception

andRecognition” Okazaki, Japan.

第 27 回日本生体第 15 回日本薬物脳東京

21. 柿木隆介 (2012.7.1) 講演 脳磁図研究の最前線：特第 16 回日本睡に睡眠中の脳活動解析について
眠学会「睡眠科学研究講座」東京

10. Miki K, Kakigi R (2012.11.1) The development of the22. 岡本秀彦,Henning Teismann,Christo Pantev,柿木隆介

perception of facial emotional change examined using(2012.7.8) 聴皮質における音信号処理の経時変化

ERPs. 43rd NIPS International Symposium “Face

第 7 回 ERA・OAE 研究会 東京

Perception and Recognition” Okazaki, Japan.

23. 柿木隆介 (2012.7.21) 「痛みと音楽」について

11. Keceli S (2012.11.16) Human auditory cortex is highly

メディカル講演会

コ

第 34 回日本疼痛学会 熊本市

sensitive to periodic sounds. The 4th International

24. 岡本秀彦,Henning Teismann,Christo Pantev,柿木隆介

Symposium “Global COE Symposium on Neuro-Tumor(2012.8.11) 耳 鳴 り に 対 す る 周 波 数 除 去 音 楽 療 法

Biology and Medicine” Nagoya, Japan.

第 1 回耳鳴り・難聴カンファレンス

東京

12. Okamoto H (2012.11.16) Spectral change processing in

25. 岡本秀彦,Henning Teismann,Lothar Lagemann,Christo

human auditory cortesx dominates temporal change

Pantev,柿木隆介 (2012.9.18) ヒト聴覚野における周thprocessing. The 4 International Symposium “Global

波数特異性への注意の効果

COE

大会

Symposiumon

Neuro-Tumor

Biology

and

Medicine” Nagoya, Japan.
13. Kakigi R (2012.11.29) The painful brain. The 2nd Joint
Symposium of NIPS / Tubingen niversity, Tubingen,

第 35 回日本神経科学名古屋市

26. 柿木隆介 (2012.9.6) 特別講演

神経イメージング

手法を用いたヒト顔認知機構の解明第 10 回日本
Awake Surgery 研究会

横浜市

131

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）27. 守田知代，田邊宏樹，佐々木章宏，島田浩二，柿木35. 乾

幸二 (2012.11.9) シンポジウム慢性疼痛への神隆介，定藤規弘 (2012.9.19) 恥ずかしさ経験におけ

経生理学的アプローチ

る島皮質および帯状回皮質の役割第 35 回日本神経

42 回日本臨床神経生理学会学術大会

科学大会

痛みの脳内認知機構

36. 鶴原亜紀，永田裕子，鈴木雅也，乾名古屋市

28. 柿木隆介 (2012.9.21) 脳波，脳磁図，近赤外線分光

東京幸二，柿木隆介 (2012.11.9) 視覚刺激誘発大脳活動に対する空間法を用いたヒトの顔認知機構の解明 第 35 回日本神

周波数の影響：脳磁図計 (MEG) による計測

経科学大会 （名古屋市）

回日本臨床神経生理学会学術大会

29. 柿木隆介 (2012.9.22) 痛みの脳内基盤と創薬への展
望

平成 24 年度名古屋大学脳とこころの研究セン

ターシンポジウム（名古屋市）

第 42

東京

37. 岡本秀彦 (2012.11.9) 注意と音刺激の SN 比が聴覚誘発脳磁場反応に与える影響

第 42 回日本臨床神経生理学会 東京

30. 岡本秀彦 (2012.10.11) 大音量・長時間携帯音楽プレーヤーを使用する若年者のマクロレベルでの周波数
特異性

第第 57 回日本聴覚医学会総会

京都市

38. 三木研作 (2012.11.10) 輪郭やパーツの顔認知のへの影響

第 42 回日本臨床神経生理学会学術大会

東京

31. 柿木隆介 (2012.10.12) 脳は不思議がいっぱい

第39. 鶴原亜紀，永田裕子，鈴木雅也，乾幸二，柿木隆

44 回日本臨床検査自動化学会学術集会 横浜市

介 (2012.11.16) 視覚刺激誘発大脳活動 (VEF) に対

32. 磯瀬沙希里，三澤園子，大森茂樹，渋谷和幹，関口する空間周波数の影響：脳磁計 (MEG) による計測。

緑，那須彩子，別府美奈子，三津間さつき，杉本一

第 59 回 中部日本生理学会 岡崎市

幸二，柿木隆介 (2012.11.8-10) 「神経障害40. 和坂俊昭，柿木隆介 (2012.11.16) 二次体性感覚野に

性疼痛の中枢機序に対する疼痛関連誘発電位によるおける体性感覚- 視覚- 運動統合 第 59 回中部日本アプローチ」第 42 回日本臨床神経生理学会学術大会

生理学会

男，乾

41. 柿木隆介 (2012.11.18) ヒトの脳内痛覚認知機構の

東京
33. 乾

岡崎市

幸二 (2012.11.8) ハンズオンレクチャー

刺激誘発脳電位の記録

侵害解明

第 42 回日本臨床神経生理岡市

福42. 岡本秀彦,Henning Teismann,Christo Pantev,柿木隆介

学会学術大会 東京
34. 和坂俊昭 (2012.11.8) 二次体性感覚野における感覚
情報と運動情報の統合

第 17 回日本心療内科学会総会・学術大会

第 42 回日本臨床神経生理(2012.11.23) ヒト聴覚野におけるマクロレベルでの周波数特異性 2012 年度聴覚研究会

豊橋市

学会学術大会 東京《生体システム研究部門》
1. 橘

吉寿 (2012.1.6) 運動制御にかかわる大脳基底核回路を再考する。生理学研究所研究会「グローバルネットワークによる脳情報処理」（岡崎）
2. 南部

篤 (2012.2.4) 動物実験から大脳基底核疾患の病態を探る。芝蘭会愛知支部会（名古屋）

5. 南部

篤 (2012.2.15) 大脳基底核と揺らぎ。自然科

学研究機構プロジェクト 「脳神経情報の階層的研究」「機能生命科学における揺らぎと決定」 合同シンポジウム（岡崎）吉寿 (2012.2.10) 運動制御にかかわる大脳基底6. Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A.

核回路を再考する。平成 23 年度日本大学歯学部大(2012.2.23) Subthalamo-pallidal interactions underlying

学院特別セミナー（東京）parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal

3. 橘

4. 南部

篤 (2012.2.12) 古典電気生理学＋薬理学＋分子生物学的手法を用いた脳研究。第１１回生理学若手ウィンタースクール「高次脳機能研究の先端技術」

132

（東京）

ganglia. Frontiers in Primate Neuroscience Researches（東京）
7. Chiken S, Nambu A (2012.2.23) High-frequency pallidal

研究発表／学会発表

stimulation disrupts information flow through the

異常神経活動。第 53 回日本神経学会学術大会

pallidum by GABAergic inhibition. Frontiers in Primate

ポジウム「パーキンソン病の病態生理」（東京）
19. 南部

Neuroscience Researches（東京）
8. Nambu A (2012.2.25) Cortico-basal ganglia loop andmovement disorders. 第 1 回生理研-チュービンゲン大9. Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A.
(2012.2.25) Subthalamo-pallidal interactions underlying

篤 (2012.6.1) 大脳基底核における運動制御と学習機構から，パーキンソン病の病態を理解する。
愛知県身体障害事例検討会（春日井市）
20. 橘

学合同神経科学シンポジウム（岡崎）シン吉寿，彦坂興秀 (2012.7.1) 報酬情報を基にした

腹側淡蒼球による運動制御。第 27 回日本大脳基底核研究会（東京）parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal

21. 知見聡美 ， 南部 篤 (2012.7.6-7) High- frequency

ganglia. 第 1 回生理研-チュービンゲン大学合同神経pallidal stimulation disrupts information flow through

科学シンポジウム（岡崎）the basal ganglia by GABAergic inhibition. 日本比較生

10. 南部篤 (2012.3.3) 神経活動を記録することにより，大脳基底核疾患の病態に迫る。京都大学霊長類

理生化学会第 34 回大会（葉山）22. 橘

吉寿 (2012.7.12) パーキンソン病モデルサルの研究所共同利用研究会「行動特性を支配するゲノム

大脳基底核における異常リズム生成機構。生理学研

基盤と脳機能の解明」（犬山）究所研究会「神経オシレーションカンファレンス」

11. 橘

吉寿 (2012.3.15) The ventral pallidum encodes（岡崎）

expected reward value of future action. 京都大学霊長

23. Nambu A, Chiken S (2012.7.18) Deep brain stimulation

第 40 回ホミニゼーション研究会「ドーパdisrupts information flow through the pallidum by類研究所

GABAergic

ミンの役割：運動機能から高次機能へ」
（犬山）
12. 橘

吉 寿 (2012.3.28) The primate ventral pallidum

inhibition.

8th

FENS

Forum

of

Neuroscience (Barcelona, Spain)

encodes expected reward value and regulates motor

24. Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A.

action. 平成 23 年度 産業技術総合研究所 特別講演

(2012.7.18) Subthalamo-pallidal interactions underlying（つくば）parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal

13. 畑中伸彦，金子将也，高良沙幸，高田昌彦，南部篤(2012.3.31) 運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球
ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節。第 89 回日本生理学会大会（松本）14. 橘

ganglia. 8th FENS Forum of Neuroscience (Barcelona,
Spain)
25. Watanabe H, Sato M-A, Suzuki T, Nambu A, Nishimura
Y, Kawato M, Isa T (2012.7.18) Reconstruction of

吉寿，彦坂興秀 (2012.3.31) サル腹側淡蒼球は，

movement-related intracortical potentials from micro-

行動がもたらす報酬期待値を表現する。第 89 回日本

electrocorticogram signals in monkey primary motor

生理学会大会（松本）cortex. 8th FENS Forum of Neuroscience (Barcelona,

15. 知見聡美，南部篤 (2012.3.31) 淡蒼球内節－脳深部刺激療法の作用機序の解析。第 89 回日本生理学会
大会（松本）

Spain)
26. 佐野裕美，加藤成樹，知見聡美，小林憲太，小林和人，南部

16. 佐野裕美，知見聡美，疋田貴俊，小林和人，南部篤 (2012.7.26) 光遺伝学を応用した大脳篤

皮質-線条体経路の神経生理機能の解析。包括型脳科(2012.3.31) 線条体— 淡蒼球投射ニューロンが制御学研究推進支援ネットワーク夏のワークショップ

する運動調節機構の解明。第 89 回日本生理学会大会（仙台）
27. 知見聡美 (2012.7.26) 遺伝子改変マウスのニューロ（松本）
17. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，南部男，川人光男，伊佐篤，西村幸ン活動を記録し，大脳基底核内ドーパミン神経伝達正 (2012.3.31) サル一次運動の機能を解析する。包括型脳科学研究推進支援ネッ

野における ECoG による運動関連皮質内神経活動の推定。第 89 回日本生理学会大会（松本）18. 南部篤 (2012. 5.24) 大脳基底核の機能と PD での

トワーク夏のワークショップ（仙台）28. 纐纈大輔 (2012.7.26) Neuronal connections with area 3
and motor cortex of marmoset. 包括型脳科学研究推進133

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

キンソン病・運動障害疾患コングレス（京都）支援ネットワーク夏のワークショップ（仙台）篤 (2012.9.12) 大脳皮質— 大脳基底核ループ

39. Nambu A, Chiken S (2012.10.15) Globus pallidus deepと大脳基底核疾患。平成２４年度名医に学ぶセミナ

brain stimulation disrupts information flow through theー（熊本）pallidum by GABAergic inhibition. Neuroscience 2012

29. 南部

30. 辛徳，渡辺秀典，神原裕行，吉村奈津江，南部篤，(New Orleans, USA)正，小池康晴 (2012.9.18) サル運

40. Chiken S, Ohta C, Sato A, Sasaoka T, Kurokawa M,

動野の皮質脳波を用いた筋電信号の再構築。第 35

Nambu A (2012.10.15) Dopamine D1 and D2 receptors

回日本神経科学学会（名古屋）

differently modulate information processing through the

西村幸男，伊佐31. 森下壮一郎，佐藤圭太，西村幸男，渡辺秀典，加藤basal ganglia. Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)正，横井浩史 (2012.9.18) ロ

41. Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Nambu A. (2012.10.15)

バスト統計に基づくサルの ECoG からの上腕電動義Striatopallidal neurons attenuate motor activity through

手の動作決定。第 35 回日本神経科学学会（名古屋）

the phasic response pattern in the basal ganglia.

龍，南部

篤，伊佐

32. 井上謙一，纐纈大輔，加藤成樹，小林和人，南部篤，

Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)

高田昌彦 (2012.9.19) イムノトキシン神経路標的法

42. Watanabe H, Sato M-A, Nambu A, Nishimura Y, Kawatoを用いたサル皮質— 視床下核路の選択的除去。第 35

M, Isa T (2012.10.14) Electrocorticogram signals carry

回日本神経科学大会（名古屋）

reliable information about arm movement kinematics.

33. 橘

吉寿，彦坂興秀 (2012.9.20) サル腹側淡蒼球は

報酬期待値を表現すると共にアクションを制御する。

43. Shin D, Watanabe H, Kambara H, Nambu A, Isa T,
Nishimura Y, Koike Y (2012.10.15) Reconstruction of

第 35 回日本神経科学大会（名古屋）34. 佐野裕美，加藤成樹，知見聡美，小林憲太，小林和人，南部Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)篤 (2012.9.20) 光遺伝学と逆行性遺伝子導入を利用した大脳皮質-線条体経路選択的な興奮誘導。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）35. 纐纈大輔，畑中伸彦，伊佐 正，南部 篤 (2012. 9.
20) マーモセット大脳皮質 3a 野の神経生理学と解剖学的研究。第 35 回日本神経科学学会（名古屋）muscleactivities

electrocorticograms

from

a

small

in

primary

numbermotor

ofcortex.

Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)44. 橘

吉 寿 ， 彦 坂 興 秀 (2012.11.16) Withholding ofdesired actions –nucleus –a possible role of the subthalamic

第 59 回中部日本生理学会（岡崎）45. Chiken S, Nambu A (2012.11.16) High-frequency

篤 (2012．9．

pallidal stimulation blocks local neuronal activity and21) ニホンザル運動関連領野のフラビンタンパク蛍

information flow through the basal ganglia. GCOE 第 4

光イメージング。第 35 回神経科学大会（名古屋）回国際シンポジウム（名古屋）

36. 畑中伸彦，金子将也，高良沙幸，南部

37. Sano H, Chiken S, Murata M, Kobayashi K, Nambu A.

46. Nambu A (2012.11.29) Physiology and pathophysiology(2012.10.2) Pathophysiology and therapy for basalof cortico-basal ganglia loop. 2nd Joint Symposium

ganglia diseases. The 11th Biennial Meeting of the

NIPS and CIN (Tuebingen, Germany)

Asian-Pacific Society for Neurochemistry / 第 55 回日

Neurophysiological

本神経化学大会（神戸）38. 南部

47. Koketsu D, Hatanaka N, Isa T, Nambu A (2012. 11. 29)

篤 (2012.10.12) 大脳基底核疾患の病態生理から，直接路・間接路理論を再考する。第６回パー

andanatomical

studiesofsomatosensory cortical area 3a of marmoset. 2nd Joint
Symposium NIPS and CIN (Tuebingen, Germany)《脳形態解析研究部門》
1. 松井広（2012.07.26）グリアによって駆動される神

経活動と神経回路の書き換え．新学術領域「メゾス134

コピック神経回路から探る脳の情報処理基盤」領域
会議（仙台）

研究発表／学会発表

2. Matsui K (2012.09.19) Neuronal activity and behavior
driven by astrocytes. 第 35 回日本神経科学大会（名古

処理基盤」領域会議（熱海）13. MatsuiK(2012.11.08)

Estimationofglutamateconcentration transient in the extracellular space.

屋）
3. Nakamura Y, Harada H, Kamasawa N, Matsui K,

International

Shigemoto R, Rothman JS, Angus S, DiGregorio DA,(Okazaki）

Takahashi T (2012.09.19) Multiple Ca Channels mediate

14. 松井SynapseResearchWorkshop2012

広（2012.11.13）心の光操作：脳回路の働きを

fast synaptic transmission in CNS of matured animal. 第解き明かす新手法．第 9 回脳神経科学コアセンター

35 回日本神経科学大会（名古屋）

セミナー（仙台）

4. Budisantoso T, Harada H, Kamasawa N, Fukazawa Y,

15. Harada H (2012. 11. 16) High resolution analysis of

Shigemoto R, Matsui K (2012.09.20) Estimation of the

P/Q-type voltage dependent calcium channels and theirconcentration and the time course of glutamate in therelatedsynaptic cleft. 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

immunolabeling.

5. Katsuhiko Tabuchi（2012 年 9 月 26 日）Synapse function
and autism: The role of Neuroligins and Neurexins., 15th

proteins

with
Nagoyafreeze-fracture
University

replica

GlobalCOE

Program, The 4th International Symposium （名古屋）
16. 松井広（2012.11.26）オプトジェネティクスによりAnnual Neuroscience Symposium The Korean Society

グリア機能に迫る．NIBB バイオイメージングフォ

for Brain and Neural Science（ソウル国立大学・韓国）

ーラム（岡崎）

6. 佐々木拓哉（2012.09.28）光遺伝学的プローブを用い

17. Harada H, Beppu K, Matsui K, Watanabe M, Shigemoto

た細胞活動の可視化と操作．第 4 回光操作研究会（岡R (2012. 12. 06) High resolution analysis of presynaptic

崎）P/Q-type voltage dependent calcium channels and their

7. 松井広（2012.09.28）グリア光刺激を介した神経活動・行動の制御．第 4 回光操作研究会（岡崎）8. 田渕克彦(2012 年 9 月 30 日)Analysis of Neuroligin

relatedproteinswithfreeze-fracture

replicaimmunolabeling. JSPS Symposium “ Mechanism ofsynaptic transmission”（京都）mouse models relevant to pathophysiology of autism.,

18. Matsui K (2013.02.23) Optogenetic control of glia and第 34 回日本生物学的精神医学会（神戸国際会議場・

mind. 高等研プロジェクト「ゲノム工学とイメージ

兵庫県神戸市）

ングサイエンスに基づく生命システム研究の新展

9. Katsuhiko Tabuchi（2012 年 10 月 1 日）Synapse
maturation and autism: The role of Neuroligins and開」研究会（京都）
19. 松井広（2013.03.05）脳神経とグリアの二階層間情

Neurexins., The 11the Biennial meeting of the Asia

報伝達過程の解明．機構プロジェクト国際拠点形成

Pacific Society for Neurochemistry（神戸国際会議場・「脳情報の階層的研究」研究報告会（岡崎）兵庫県神戸市）10. Matsui K, Sasaki T, Beppu K, Tanaka KF, Fukazawa Y,
Shigemoto R (2012.10.13) Neuronal activity andbehavior driven by astrocytes. Society for Neuroscience(New Orleans, USA）

20. Matsui K (2013.03.10) Building of brain function
throughintercellularcommunication.

Systems

Neurobiology Spring School 2013 (Osaka）
21. 田渕克彦，張文欣，Nur Farehan Mohamed Asgar,

Thomas C Sudhof, 重本隆一（2013 年 3 月 27 日）

11. Harada H, Beppu K, Matsui K, Watanabe M, Shigemoto

Synapse maturation and autism: The role of synapse

R (2012.10.17) High resolution analysis of presynaptic

adhesion molecules., 第 90 回日本生理学会大会（タワprotein distribution patterns with freeze-fracture replicaーホール船堀・東京都）

immunolabeling. Society for Neuroscience (New Orleans,

22. Beppu K, Sasaki T, Tanaka KF, Fukazawa Y, Shigemoto
R, Matsui K (2013.03.28) Glia-driven neuronal activity

USA）
広（2012.11.07）光操作法による初期視覚回路

and behavior. 第 90 回日本生理学会大会（東京）24.

特性の抽出と書き換えに伴う構造変化の解析．新学

Matsui K (2013.03.29) Exploring the causal

術領域「メゾスコピック神経回路から探る脳の情報

relationship between glial activity and mind. 第 90 回日

12. 松井135

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

本生理学会大会（東京）《大脳神経回路論研究部門》
1. Kawaguchi
subnetworkY(2012.3.12)

activities

in

Thalamocortical
slow

waves

経科学大会（名古屋）

and12. Hatanaka Y, Yamauchi K, Namikawa T, Kawaguchi Y

desynchronization. 第 59 回 NIBB conference（岡崎）(2012.9.19) Cortical excitatory neuron are divided into

2. Kubota Y (2012.3.12) Conserved properties of dendritic

two distinct groups by their initial projection patterns．第trees in four cortical nonpyramidal cell subtypes. 第 59
回 NIBB conference（岡崎）

35 回日本神経科学大会（名古屋）
13. Ueta Y, Otsuka T, Kawaguchi Y (2012.9.19) Laminar

3. Hatanaka Y (2012.3.12) Excitatory cortical neurons withstructuresandneurontype

diversity

infrontalmultipolar shape establish neuronal polarity by forming a

cortico-cortical connections. 第 35 回日本神経科学大tangentially oriented axons in the intermediate zone. 第会（名古屋）

59 回 NIBB conference（岡崎）14. Karube F, Kawaguchi Y (2012.9.19) Layer 6 spiny

4. 森島美絵子，川口泰雄 (2012.3.28) 前頭皮質におけneuron subtypes and their connection patterns in the rat

る 5 層錐体細胞の結合特異性について . 第 117 回

frontal cortex. 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

日本解剖学会総会・全国学術集会（甲府）15. Ushimaru M, Kawaguchi Y (2012.9.20) Firing activities

5. 窪田芳之，苅部冬樹，野村真樹，川口泰雄 (2012.3.28)

of frontal cortical neuron types in slow wave oscillations

皮質非錐体細胞の樹状突起の形態に関する普遍的法

and desynchronization. 第 35 回日本神経科学大会（名則 . 第 117 回日本解剖学会総会・全国学術集会（甲古屋）
16. Kubota Y, Karube F, Nomura M, Gulledge AT,府）
6. 森島 美絵子，川口 泰雄 (2012.3.30) 前頭皮質におMochiduki A, Schertel A, Kawaguchi Y (2012.9.21)

ける 5 層錐体細胞の結合特異性について . 第 89 回

Conserved properties of dendritic trees in four cortical

日本生理学会大会（松本）interneuron subtypes．第 35 回日本神経科学大会（名7. 窪田芳之，苅部冬樹，野村真樹，川口泰雄 (2012.3.30)
皮質非錐体細胞の樹状突起の形態に関する普遍的法則。第 89 回日本生理学会大会（松本）
8. Kawaguchi Y (2012.6.24) Pyramidal cell subnetworks

古屋）
17. Morita K, Morishima M, Sakai K, Kawaguchi Y(2012.10.11) A putative circuit mechanism for the
dopaminergic control of reward-seeking behavior. Celland their GABAergic regulation. EMBO workshop

symposia"Cortical interneurons in health and disease (Mallorca,

Orleans,USA)

Spain)'Neuromodulatrory

Mechanisms'(New

18. Kubota Y, Hatada S, Kawaguchi Y (2012.10.13) An

9. Kubota Y, Kondo S, Nomura M, Hatada S, Kita H ,excitatory and inhibitory synapse density on various

Yamaguchi N, Karube F, Kawaguchi Y (2012.7.15)

GABAergic nonpyramidal cells in the rat cerebral cortex.

Locally limited IPSC conduction on cortical pyramidal

2012 Annual Meeting Society For Neuroscience (Newcell induced by FS nonpyramidal cell．"S11 Inhibitory

Oreans, USA)

functional architecture in the cerebral cortex" in FENSForum 2012 (Barcelona, Spain)
10. KawaguchiY(2012.9.10)

19. Morita K, Morishima M, Sakai K, Kawaguchi Y(2012.10.15)

Neuralcircuitmechanism

for

the

Projection-specificcomputation of reward prediction error in the midbrain

subnetworks in rat frontal cortex. NeuroInformatics 2012

dopamine neurons. 2012 Annual Meeting Society For(Munich, Germany)

Neuroscience (New Orleans,USA)

11. Morishima M, Kawaguchi Y (2012.9.19) Recurrent

20. Kubota Y, Karube F, Nomura M, Gulledge A, Mochiduki

network connectivity between excitatory and inhibitory

A, Schertel A, Kawaguchi Y (2012.11.3)Conserved

neurons in the layer 5 of frontal cortex. 第 35 回日本神properties of dendritic trees in four cortical nonpyramidal

136

研究発表／学会発表

cell subtypes. International Conference of Physiological
Sciences 2012 （蘇州，中国）

22. Hatanaka Y (2012.11.15) Axonal development of
excitatory cortical neurons. グローバル COE 第 4 回国

21. Otsuka T (2012.11.8) Excitatory synaptic inputs to

際シンポジウム（名古屋）

cortical fast-spiking cell subnetworks. 第 24 年度国際シ

23. 窪 田 芳 之 ， 野 村 真 樹 ， 苅 部 冬 樹 ， 川 口 泰 雄

ナプス研究会“Understanding of synapse pathology,(2012.11.16) 大脳皮質非錐体細胞の樹状突起の形態

from genome mutation to functional defects” （岡崎）

機能解析。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）《心理生理学研究部門》
浩之，高原美和，本城尚美，今西貴之，土居俊

10. Sasaki A.T, Kochiyama T, Sugiura M, Tanabe H.C,一，定藤規弘，内山祐司 (2012.2.11) 高齢ドライバ

Sadato N (2012.5.26) Brain networks for automaticにおける実行機能の個人差と相関する脳の構造的特

mimicry: an fMRI and DCM study Social Interaction,

徴: a VBM study. 脳機能計測と在宅運動計測ワーク

Engagement

ショップ（大府）。

(Cologne, Germany).

1. 堺

and

the

Second-Person

Perspective

2. Kitada R. (2012.2.14) Neural substrates of haptic object

11. Tanabe HC, Koike T and Sadato N (2012) “Inter- andperception. International Seminar on Time Series

intra-brain functional connectivity during eye contact

Modeling of Neuroscience Data (Okazaki, Japan).

and joint attention: a hyper-scanning functional MRI

3. Tanabe H.C. (2012.2.14) Inter-individual functional
connectivity during eye contact and joint attention using

study.”

SocialCognition,

Engagement

and

the

Second-Person Perspective (Cologne, Germany).

dual functional MRI. International Seminar on Time12. 定藤規弘 (2012.6.29) 領域架橋的共同研究におけるSeries Modeling of Neuroscience Data (Okazaki, Japan).

MRI の役割。脳コミュニケーション研究センターシ

4. SadatoN(2012.3.7)"Inter-individual

neuralンポジウム：脳科学がもたらす未来社会（高知）。

synchronization eye-contact and joint attention". 42nd

13. Sadato N and Tanabe H.C (2012.7.2) Neural substrates
and inter-individual functional connectivity during

NIPS International Symposium (Okazaki,Japan).
5. 定藤規弘 (2012.3.10) 脳機能画像法をもちいた社会

mutual gaze and joint attention using dual functional

能力発達過程へのアプローチ。第 52 回脳の医学・生

MRI.. 2012 ICME International Conference on Complex

物学研究会（名古屋）。

Medical Engineering (Kobe,Japan).

6. 内山祐司，堺 浩之，辛 徳，市川奈穂，定藤規弘，

14. 島田浩二，田邊宏樹，横川博一，吉田晴世，牧田

快，寺嶌立太，脇田敏裕， (2012.3.12) 脳神経メカニズ

山﨑未花，定藤規弘 (2012.7.5) 第二言語音声処理のムに基づく居眠り検出法の開発。自動車技術会第８自動化に関わる前頭前野二領域の脳活動の可塑的変回トラフィックセイフティ委員会（東京）。

化。第 14 回日本ヒト脳機能マッピング学会（札幌）。

7. 定藤規弘 (2012.3.17) 社会能力の神経基盤：脳機能15. Hirotani, M.*, Shimada, K.*, Okazaki, S., Tanabe, H.C.

画像法によるアプローチ。第 7 回日本統合失調症学& Sadato, N. (2012.8.4) The role of social contexts in会（名古屋）。

adults’ word learning. The 34th Annual Meeting of the

8. 小池耕彦，吉原一文，定藤規弘 (2012.3.31) VBM と
resting state network 解析を用いた，特性不安の神経基盤の解明。第 89 回日本生理学会大会（松本）。
9. SadatoN(2012.5.26)

Inter-individual

Cognitive Science Society (Sapporo, Japan). *Two
authors are joint first authors.
16. Sadato N (2012.8.4) The role of the right cerebellum

neuralduring foreign language vocabulary learning enhanced

synchoronization during eye-contact and joint attention.

by the phonological loop: an event-related fMRI study.

Social Interaction, Engagement and the Second-Person

第 38 回全国英語教育学会愛知研究大会（愛知）。

Perspective (Cologne, Germany).

17. 吉原一文 (2012.8.26) 認定講座「心身医学」。平成 24137

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）expressions: Involvement of the middle temporal and

年度日本統合医療学会九州支部大会（福岡）。
亮 (2012.9.11) 学際的な触覚研究の最前線

inferior frontal gyri in haptic identification by the early

2－発達における触覚の役割－解説。日本心理学会第blind. The 43rd NIPS International Symposium: Face

76 回大会ワークショップ （東京）。

Perception and Recognition (Okazaki, Japan).

18. 北田19. 松永昌宏 (2012.9.11) 内分泌・免疫活動と感情との

27. Takahashi HK, Kitada R, Sasaki AT, Kawamichi H,

関連。日本心理学会第 76 回大会ワークショップ「感Sadato N (2012.11.1) Neural substrates involved in

情を測る―末梢神経系と内分泌系の測定―」（東京）。

recognition of tears on the face: a fMRI study. The 43rd

20. 松永昌宏 (2012.9.11) 幸福感の神経基盤。日本心理学会第 76 回大会ワークショップ「幸福感研究の多面性―社会構造，対人的側面，神経基盤―」
（東京）。
21. 堺

NIPS International Symposium: Face Perception and
Recognition (Okazaki, Japan).
28. Kitada R (2012.11.15) Neural Substrates Underlying

翔，田中悟志，定藤規

Haptic Recognition of Face and Body parts. Tactile

弘， (2012.9.21) 前頭葉への経頭蓋直流電流刺激がResearch Group Meeting, a Satellite Meeting of

単調運転に与える影響。第 35 回日本神経科学大会

Psychonomics Society (Minneapolis, MN, US).

浩之，内山祐司，菅原29. 吉原一文，田邊宏樹，川道拓東，小池耕彦，山﨑未（名古屋）。
22. 定藤規弘 (2012.9.29) 社会脳研究における人文科

花，定藤規弘 (2012.11.17) 恐怖刺激による末梢体温学・脳科学・精神医学の連携：接点としてのイメーの変化に関連する脳内機序。第 17 回日本心療内科学

ジング研究。日本生物学的精神医学会（神戸）。

会総会・学術大会（福岡）。

23. Shimada K, Tanabe HC, Yokokawa H, Yoshida H,
MakitaK,

Yamazaki-Murase

M&

SadatoN(2012.10.14) Left prefrontal activations are modulated
by proficiency in spoken foreign language processing.
The 42nd Annual Meeting of the Society

for

Neuroscience (New Orleans, USA).

30. 定藤規弘 (2012.11.18) 社会能力の発達過程：脳機能画像法によるアプローチ。第 17 回日本心療内科学会
総会・学術大会（福岡）。
31. Kawamichi H, Yoshihara K, Kitada R, Matsunaga M,
Sasaki A, Yoshida Y, Takahashi H, Sadato N(2012.11.24) Study implication related to sense of

24. Takahashi HK, Kitada R, Sasaki AT, Kawamichi H,

acceptance: Key factor of social learning. Interantional

Sadato N (2012.10.15) Neural substrates of cognitive

Conference on Replacement of Neanderthals by Modern

empathy for sadness modulated by tears: A functional

Humans: Testing Evolutionary Models of Learning

MRI study. The 42nd Annual Meeting of the Society for(Tokyo, Japan).

Neuroscience (New Orleans, USA).
25. 北田32. Takahiko Koike (2012.11.29) Inter-individual neural

亮 (2012.10.26) 触覚の物体認知に関わる脳synchronization during eye-contact and joint attention.

内メカニズム.快適性を考えるシンポジウム 日本繊

The 2nd Tübingen University/NIPS Joint Neuroscience

維製品消費科学会（京都）。

Symposium (Tübingen, Germany).

26. Kitada R, Okamoto Y, Sasaki AK, Kochiyama T,

33. Sasaki A.T. (2012.11.29) Neural substrates of Social

Miyahara M, Lederman SJ, Sadato N (2012.11.1) Early

Contingency. 2nd NIPS-Tuebingen University Joint

visualSymposium (Tuebingen, Germany).

experience

and

the

recognitionoffacial《認知行動発達機構研究部門》
1. 伊佐

正 (2012.1.12) 障害脳の機能回復戦略。富山大学大学院生命融合科教育部シンポジウム（富山市）
2. 加藤健治，佐々田周作，西村幸男 (2012.1.16) 筋‐
末梢神経間の人工神経接続による手首運動の随意制

138御。第 12 回冬のワークショップ

脳と心のメカニズム（北海道）
3. 笹田周作，加藤健治，グロイス純，門脇傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男 (2012.1.17) 人工神

研究発表／学会発表

経接続を利用した下肢歩行運動の随意制御。第 12回冬のワークショップ

脳と心のメカニズム（北海正 (2012.1.31) 神経回路を操作して調べるということ。東北大学脳科学 COE セミナ―（仙台市）
5. 伊佐

正 (2012.2.3) 脳損傷後の機能代償戦略。東京

カトロニクスシンポジウム

神経再生に迫る～再生医療からロボットまで～（名古屋）
15. 伊佐正(2012.3.15)Neuronalmechanism

正 (2012.2.6) 手の巧緻な運動を制御する回路の構造と障害後の機能代償機構について。先端医

injury-studies on non-human parimate model-．SNR2012（埼玉）
16. 西村幸男 (2012.3.29) 脊髄損傷後の運動機能回復戦療振興財団セミナー（神戸）7. 西村幸男 (2012.2.15)Toward the restoration of motor略。第 89 回日本生理学大会（松本）function via artificial neural connection．14th Mind Brain

17. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，南部Conference（浜松）
8. 伊佐

of

functional compensation after brain and spinal cord

医科歯科大学大学院セミナー（東京）
6. 伊佐

14. 西村幸男 (2012.3.8) 人工神経接続によるブレイン
コンピュータインターフェイス。マイクロ・ナノメ

道）
4. 伊佐

University Joint Symposium（岡崎）男，川人光男，伊佐正 (2012.2.23)Geneticc dissection of descending

pathway controlling hand dexterity in primates．Frontiers篤，西村幸

正 (2012.3.31) サル一次運動

野における ECoG による運動関連皮質内神経活動の推定。第 89 回日本生理学大会（松本）18. 笹田周作，加藤健治，グロイス純，門脇in Primate Neuroscience Researches（東京）傑，宇川

9. Hidenori Watanabe， Masa-aki Sato， Takafumi Suzuki，義一，小宮山伴与志，西村幸男 (2012.3.31) 人工神

Mitsuo Kawato，Yukio Nishimura， Atsushi Nambu，

経接続を利用した下肢歩行運動の随意制御。第 89Tadashi Isa (2012.2.23) Reconstruction of movement-

回日本生理学大会（松本）

micro-

19. 西村幸男，イートン・ライアン，ステイーブ・パル

electrocortigram signals in monkey parimary motor

ムッター，エバハード・フェッツ (2012.3.31) 皮質

cortex．Frontiers in Primate Neuroscience Researches（東脊髄路細胞とそれに単シナプス性に支配される筋は京）

独立に随意制御できる。第 89 回日本生理学大会（松relatedintracorticalpotentials

from

10. Tatsuya Umeda， Kazuhiko Seki， Masa-aki Sato，Yukio
Nishimura，Mitsuo Kawato， Tadashi Isa (2012.2.25)

本）
20. 西 村 幸 男(2012.4.13)

Time-dependent

centralEncoding of forelimb joint kinematics by cutaneous andcompesatory mechanisms after spinal cord injury．The

muscle afferents in monkeys ． Frontiers in Primate

8th Asia Pacific Symposium on Neural Regeneration（台Neuroscience Researches（東京）湾）

11. 伊 佐正(2012.2.25) Neuronal mechanism of

21. 伊佐正 (2012.5.27) 思春期の自己制御研究への期

blindsight ． The 1st NIPS/Tubingen University Joint

待-神経科学からのアプローチ。文部科学省新学術領

Neuroscience Symposium（岡崎）域「精神機能の自己制御理解にもとづく思春期の人

12. Hidenori Watanabe， Masa-aki Sato，Takafumi Suzuki,
Mitsuo Kawato，Yukio Nishimura， Atsushi Nambu，間形成支援学」公開シンポジウム (Kingston, Canada)
22. Takuro

Ikeda,

Masatoshi

Yoshida,TadashiIsa

Tadashi Isa (2012.2.25) Reconstruction of movement-(2012.6.7)Role of Striatal visual pathway in attention

relatedmicro-

capture and inhibition of return．Canadian Society forelectrocortigram signals in monkey parimary motor

Brain Behaviour and Cognitive Science 22nd Annual

cortex ． The 1st NIPS/Tubingen University Joint

Meeting（開催地）

intracorticalpotentials

fromSymposium（岡崎）13. Tatsuya Umeda, Kazuhiko Seki, Masa-aki Sato,Yukio
Nishimura, Mitsuo Kawato, Tadashi Isa (2012.2.25)

23. 加藤健治 (2012.6.22) 筋-抹消神経間の人工神経接続による運動適応。第 6 回 Motor Control 研究会（岡崎）

Encoding of forelimb joint kinematics by cutaneous and24. 笹田周作 (2012.6.23) 人工神経接続を利用した下肢

muscle afferents in monkeys．The 1st NIPS/Tubingen

歩行運動の随意制御。第 6 回 Motor Control 研究会

139生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（岡崎）のワークショップ（仙台）25. 加藤利佳子 (2012.6.23) 第一次視覚野損傷後の視覚

36. 吉田正俊 (2012.7.27) ヒト盲視における視覚誘導性

誘導性サッケードに関連するー皮質および皮質下領および記憶誘導性サッカード。包括脳夏のワークシ

域：Positron emission tomography (PET) による測定。

ョップ（仙台）第 6 回 Motor Control 研究会（岡崎）37.伊佐26.高桑徳宏 (2012.6.23) 皮質盲視野における連合学習。
第 6 回 Motor Control 研究会（岡崎）正 (2012.8.4) 脳・脊髄損傷後の機能代償戦略。

第 42 回新潟神経学夏期セミナー（新潟）38. 笹田周作，加藤健治，ステファン J グロイス，門脇

27. 梅田達也 (2012.6.23) サル後根神経節細胞から上肢傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男 (2012.9.14)

運動軌道を読み解く。第 6 回 Motor Control 研究会

上肢筋－腰髄間の人工神経接続を利用した下肢歩行（岡崎）運動の随意制御。第 67 回日本体力医学会（岐阜）28. Yoshida M (2012.7.3)Saccadic Eye Movements in
Blindsight．ASSC16 (UK)29. 伊佐38. Oraphan Wanakhachornkrai, Tatsuya Umeda, Kaoru Isa,
Mayuree Tantisira, Boonyong Tantisira, Tadashi Is

正 (2012.7.5) 障害脳の機能回復過程におけ(2012.9.18)Reorganization of somatosensory system

る脳活動の変化とその機能-霊長類モデルでの検証-．

after hemidecortication in neonatal rats. 第 35 回日本神第 14 回ヒト脳機能マッピング学会（札幌）

経科学大会（名古屋）

30. 伊佐正 (2012.7.14) 大学共同利用機関における共39. 高桑徳宏，加藤利佳子，Redgrave Peter,伊佐正

同研究について。第 21 回サル疾病ワークショップ(2012.9.18) 皮質盲視野における連合学習。第 35 回

（神奈川）

日本神経科学大会（名古屋）

31. K.Kato, S.Sasada, Y.Nishimura (2012.7.18)Adaptation to40. 澤田真寛，尾上浩隆，伊佐正，西村幸男 (2012.9.18)

an artificial neural connection between muscle and

脊髄損傷後の運動機能回復における腹側線条体の役

peripheral nerve in man ． 8th FENS Forum of

割。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

Neuroscience（バルセロナ，スペイン）

41. 笹田周作，加藤健治，ステファン

32. Watanabe H., Sato M.-A., Suzuki T., Nambu A.,

門脇

Ｊ

グロイス，

傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村 幸男

Nishimura Y., Kawato M. & Isa T. (2012.7.18)(2012.9.19) 人工神経接続を利用した下肢歩行運動

Reconstruction

intracorticalの随意制御。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

potentials from microelectrocorticogram signals in

42. 西村幸男 (2012.9.19) 人工神経接続による運動機能

ofmovement-relatedmonkey primary motor cortex．8th FENS Forum of
Neuroscience（バルセロナ，スペイン）

再建。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）
43. 梅田達也，高草木薫，伊佐正 (2012.9.19) 霊長類

33. Kinoshita M., Matsui R., Kato S., Hasegawa T.,

における大脳皮質から運動ニューロンに至る同側性

Kasahara H. , Isa K., Watakabe A., Yamamori T.,

神経回路の電気生理学解析。第 35 回日本神経科学大Nishimura Y., Alstermark B., Watanabe D., Kobayashi K.

会（名古屋）& Isa T. (2012.7.18) Genetic Dissection Of The Spinal

44. 吉田正俊，雨宮史織，伊佐正 (2012.9.19) 霊長類

Circuit For Hand Dexterity In Macaque Monkeys．8th

における大脳皮質から運動ニューロンに至る同側性

FENS Forum of Neuroscience（バルセロナ，スペイン）

神経回路の電気生理学解析。第 35 回日本神経科学大34. S.Sasada, K.Kato, G.J.Stefan, S.Kadowaki, Y.Ugawa,T.Kojima,

Y.Nishimura(2012.7.18)

Towardthe会（名古屋）
45. 加藤利佳子，池田琢朗，尾上浩隆，河原正幸，尾上

restoration of volitional walking via an artificial-neural-

嘉代，林conneciton between arm muscle and lumbar spinal cord

伊佐after spinal cord injury ． 8th FENS Forum of

誘導性サッケードの制御に寄与する脳部位：PET に

Neuroscience（バルセロナ，スペイン）

よる脳活動測定。第 35 回日本神経科学大会（名古屋）拓也，吉田正俊，高浦加奈，塚田秀夫，

正 (20112.9.19) 第一次視覚野損傷後の視覚

35. 西村幸男 (2012.7.27) Brain Computer Interface 技術を

46. 加藤健治，笹田周作，西村幸男 (2012.9.19) 筋一抹

用いた人工神経接続による運動機能再建。包括脳夏消神経間の人工神経接続による運動適応。第 35 回日140研究発表／学会発表

本神経科学大会（名古屋）
47. 伊佐嘉代，林正 (2012.9.21)Neural substrates of the functional

伊佐拓也，吉田正俊，高浦加奈，塚田秀夫，

正 (2012.9.29) 第一次視覚野損傷後の視覚誘

recovery after spinal cord injury and factor influencing

導性サッケードに寄与する視覚ー運動関連領域：

the process．第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

Positron emission tomography (PET) による測定。第 348. 西村幸男 (2012.9.29) 脳とコンピューターを繋ぐ技

回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シン術。名城大学総合学術研究科 10 周年記念講演（名古ポジウム（岡崎）57. Kenji屋）
49. 高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave，伊佐Kato,

Syusaku

Sasada,Yukio

Nishimura

正(2012.9.29)Motor Adaptation and Volitional control of(2012.9.29) 皮質盲視野における連合学習。第 3 回名wrist movement via an Artificial Neural Connection

古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジ

between Muscle and Peripheral Nerve in Man．第 3 回名ウム（岡崎）

古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジ

50. 澤田真寛，尾上浩隆，伊佐正，西村幸男 (2012.9.29)

脊髄損傷の回復期における腹側線条体の役割。第 3ウム（岡崎）
58. 伊佐かおる，Thongchai Sooksawate，松井亮介，加藤回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シン

茂樹，木下正治，渡辺

ポジウム（岡崎）(2012.9.29) ウイルスベクター2 重感染法によるマウ

大，小林和人，伊佐正51. 木下正治，松井亮介，加藤茂樹，長谷川拓，笠原洋

ス指向運動に関する神経経路の選択的・可逆的制御。

紀，伊佐かおる，渡我部昭哉，山森哲雄，西村幸男，

第 3 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同

Bror Alstermark，渡辺

シンポジウム（岡崎）大，小林和人，伊佐正(2012.9.29) ウイルスベクター二重感染法による選

59. 伊佐正 (2012.9.30) 神経回路を自在に操作する技

択的神経伝達遮断により明らかにした，マカクザル

術について。第 34 回日本生物学的精神医学会シンポ

前肢巧緻運動における脊髄固有ニューロンの機能。

ジウム（神戸）第 3 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同

60. 伊 佐正 (2012.10.11)Viral vector-mediated neuralcircuit dissection in non-human primates．Invited lecture

シンポジウム（岡崎）52. 梅田達也，高草木薫，伊佐正 (2012.9.29) 霊長類における大脳皮質から同側運動ニューロンに至る多Neuroscience Program (Louisville, USA)61. R.Kato,

T.Ikeda,H.Onoe,

M.Kawahara,

K.Onoe,シナプス性神経回路の解析。第 3 回名古屋大学医学

T.Hayashi, M.Yoshida, K.Takaura, H.Tsukada, T.Isa

系研究科・生理学研究所合同シンポジウム（岡崎）(2012.10.13)Change in visuomotor circuit after V1 lesion

53. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，川人光男，西村幸

revealed by positron emission tomography．42nd Annual

正 (2012.9.29) サル一次運動

meeting for society for Neuroscience (New Orleans,

男，南部

篤，伊佐

野における硬膜下皮質電位から運動関連皮質内神経活動の推定。第 3 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム（岡崎）54. 笹田周作，加藤健治，ステファン脇J グロイス，門傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男(2012.9.29) 上肢筋‐腰髄間の人工神経接続による

USA)
62. H.Watanabe， M.Sato，A Nambu, Y Nishimura, M.
Kawato， T Isa (2012.10.14)Electrocorticogram signals
carryreliable

information

about

arm

movement

kinematics ． 42nd Annual meeting for society for
Neuroscience (New Orleans,USA)

下肢歩行運動の随意制御。第 3 回名古屋大学医学系

63. Kinoshita M., Matsui R., Kato S., Hasegawa T.,

研究科・生理学研究所合同シンポジウム（岡崎）Kasahara H. , Isa K., Watakabe A., Yamamori T.,

55. 吉田正俊，雨宮史織，伊佐正 (2012.9.29) ヒト盲

Nishimura Y., Alstermark B., Watanabe D., Kobayashi K.

視における視覚誘導性及び記憶誘導性サッカード運& Isa T. (2012.10.14)Genetic dissection of the spinal

動。第 3 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所

circuit for hand dexterity in macaque monkeys．42nd

合同シンポジウム（岡崎）Annual meeting for society for Neuroscience (New56. 加藤利佳子，池田琢朗，尾上浩隆，河原正幸，尾上Orleans,USA)141

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

64. M.Sawada,T Isa,H Onoe,Y Nishimura (2012.10.15)Roleof the basal ganglia for the motor recovery after spinal

74. 加藤利佳子，池田琢朗，尾上浩隆，河原正幸，尾上

cord injury ． 42nd Annual meeting for society for

嘉代，林Neuroscience (New Orleans, USA)伊佐65. K.Kato,S.Sasada,Y.Nishimura

拓也，吉田正俊，高浦加奈，塚田秀夫，

正 (2012.11.16) 第一次視覚野損傷後の視覚(2012.10.16)Motor

誘導性サッケードの制御に寄与する脳部位：PET に

adaptation to an artificial neural connection between

よる脳活動測定。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）muscle and peripheral nerve in man ． 42nd Annual

75. 梅田達也，渡辺秀典，佐藤雅昭，川人光男，伊佐正，meeting for society for Neuroscience (New Orleans,

西村幸男 (2012.11.16) 自発運動中におけるサル頸

USA)

髄 DRG 細胞活動の多電極記録。第 59 回中部日本生

66. S.Sasada, K.Kato, S.J.Groiss, S.Kadowaki, Y.Ugawa,

理学会（岡崎）T.Komiyama, Y.Nishimura (2012.10.16)Approach for the

76. 吉田正俊，雨宮史織，伊佐 正 (2012.11.16) ヒト盲

restoration of volitional walking via the artificial neural

視における視覚誘導性及び記憶誘導性サッカード運

connection between descending command and lumbar

動。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）spinal cord. ． 42nd Annual meeting for society for
Neuroscience (New Orleans,USA)
Nishimura(2012.10.16)Population

77. 澤 田 真 寛 ， 尾 上 浩 隆 ， 伊 佐正，西村幸男(2012.11.16) 脊髄損傷の回復期における腹側線条体

67. T.Umeda, H.Watanabe,M.A-Sato, M.Kawato, T.Isa, Y
codingoftheの役割。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）78. 伊佐かおる，Thongchai Sooksawate，松井亮介，加藤

forelimb joint kinematics by peripheral afferents in茂樹，木下正治，渡辺behaving monkeys．42nd Annual meeting for society for(2012.11.16) ウイルスベクター2 重感染法によるマ

Neuroscience (New Orleans,USA)

ウス指向運動に関する神経経路の選択的・可逆的制

68 西村幸男 (2012.11.9)BMI を用いた最新の医学知見
69. 伊佐大，小林和人，伊佐正御。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）79. 石 田 章 真 ， 梅 田 達 也 ， 伊 佐について。武田薬品工業株式会社講演会（藤沢）正，飛田秀樹正 (2012.11.12) 私たちの中の古い脳。平成 24(2012.11.17) 内包出血後の麻痺肢集中使用は運動野

年度学融合推進センター・共同研究プロジェクト研

体部位再現における前肢領域を拡大させる。第 59

究会「脳の進化-大脳新皮質の起源を尋ねて-」（葉回中部日本生理学会（岡崎）80. Masatoshi山）
70. 伊佐正 (2012.11.15) 障害脳が示す驚くべき能力。

71. 木下正治，松井亮介，加藤茂樹，長谷川拓，笠原洋紀，伊佐かおる，渡我部昭哉，山森哲雄，西村幸男，Bror Alstermark，渡辺大，小林和人，伊佐正(2012.11.16) ウイルスベクター二重感染法による選
択的神経伝達遮断により明らかにした，マカクザル

Yoshida(2012.11.22)A

Saliency

Computational Model Reveals Blindsight in Monkey．
12th

生理学研究所講演会（岡崎）China-Japan-Korea

Joint

Workshopon

Neurobiology and Neuroinformatics（ソウル，韓国）
81. 伊 佐正 (2012.11.26)Dissecting the compensatory

mechanism after partial spninal cord injury ． EPFL
Invited lecture (Lausanne, Switzerland)
82. 伊 佐正 (2012.11.27)Dissecting the compensatory

前肢巧緻運動における脊髄固有ニューロンの機能。

mechanism after partial spninal cord injury． EPFL ETH

第 59 回中部日本生理学会（岡崎）Invited lecture． (Zurich, Switzerland)

72. 笹田周作，加藤健治，ステファン脇J グロイス，門傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男

83. Yukio

Nishimura(2012.11.29)Restoring

Volitional

Control Via An Artificial Neural Connection．2nd NIPS

(2012.11.16) 上肢筋ー腰髄間の人工神経接続による

Tubingen Joint Symposium (Tubingen，Germany)

下肢歩行運動の随意制御。第 59 回中部日本生理学会

84. Tadashi Isa (2012.11.29)Genetic Dissection of the
Circuits for Manual Dexterity in Primates．2nd NIPS

（岡崎）
73. 高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave，伊佐正(2012.11.16) 皮質盲視野における連合学習。第 59 回

142

中部日本生理学会（岡崎）Tubingen Joint Symposium (Tubingen，Germany)
85. 吉田正俊 (2012.12.5)Blindsight in man and macaque．

研究発表／学会発表

高等研カンファレンス 2012（千葉）86. 伊佐87. 伊佐正 (2012.12.10) 「無意識の視覚系」の実体を正 (2012.12.15) 「心の実装」を読み解くには？．玉川グローバル COE 公開シンポジウム（東京）

求めて。応用脳科学アカデミー（東京）《生体恒常機能発達機構研究部門》
1. Nabekura J (2012.1.17) Visualization of cortical circuits
in vivo. WCI Seminar in Korean Institute of Science
Technology (Seoul , Korea)
2. 江藤

生理学会（松本）
13. Nabekura J (2012.6.1) Microglia surveillce of Synapses.

圭 (2012.1.30) 一次体性感覚野を中心とした慢性疼痛メカニズムの解明。生理学研究所昼食セミ

2012

of

KoreanSocietyfor

剛，小杉雅史，鍋倉淳一，岩本幸英，吉村恵，Strassman Andrew (2012.7.21) 光刺激法を用いた脊髄

modulation of postsynaptic glycine responses. 第 4 回

痛覚情報処理機構の機能的解析。第 34 回日本疼痛学

NAGOYA グローバルリトリート（大府）

会（熊本）

J

ActiveMeeting

receptor-dependent

4. Nabekura(2012.2.24)

AnnualBiochemistry and Molecular Biology (Souel, Korea)
14. 加藤ナー（岡崎）
3. 中畑義久

法を利用した脊髄後角神経回路の解析。第 89 回日本(2012.2.25)

RemodelingofCortical

15. 石川達也，石橋

仁，金

善光，加藤

剛，鍋倉淳

Synapses in vivo. The 1st NIPS/Tubingen University

一 (2012.9.3) 大脳皮質が慢性疼痛の形成および維

Joint Neuroscience Symposium（岡崎）持に果たす役割とその機序の解明。第 14 回応用薬理5. Nabekura J (2012.3.6) GABA accelerates the migrationof cortical interneurons in vivo. 42nd NIPS International
Symposium （岡崎）6. NabekuraJ,(2012.3.12)

Dynamicsofsynapse"Neocortical Organization"（岡崎）圭，鍋倉淳一 (2012.3.13) 一次体性感覚野における慢性疼痛メカニズムの解明。第 21 回神経行動
薬理若手研究者の集い（京都）8. 鍋倉淳一，加藤

16. 石橋圭，鍋倉淳一 (2012.9.3) 神経回路

仁，江藤

活動依存的な抑制性シナプス機能の変化とその慢性remodeling and glia motility in vivo. Internal symposium
7. 江藤

シンポジウム（甲府）剛，加藤 剛， 宮本愛喜子，江藤痛への関与。第 14 回応用薬理シンポジウム（甲府）
17. NabekuraJ(2012.9.14)

Chronic

pain-induced

somatosensory cortical plasticity. NIPS International
Workshop: Central Neuroplasticity in Sensory-Emotional
Link（岡崎）
18. 稲田浩之，前島隆司，中畑義久，山口純弥，鍋倉淳
一，石橋仁 (2012.9.21) 海馬 CA3 における内因性

圭 (2012.3.26) ミクログリアによるシナプス監視再カンナビノイドシグナル伝達経路による抑制性シナ編。第１１７回日本解剖学会総会（甲府）

プス伝達の修飾作用。第 35 回日本神経科学大会（名9. 石橋仁，山口純弥，中畑義久，鍋倉淳一 (2012.3.29)

グリシンと GABA 共放出シナプスにおけるシナプ
ス伝達制御機構。第 89 回日本生理学会大会（松本）10. 平尾顕三，石橋仁，鍋倉淳一 (2012.3.29) マウス

外側上オリーブ核におけるノルアドレナリン機能の発達変化。第 89 回日本生理学会大会（松本）11. 鍋倉淳一，江藤

古屋）
19. 宮本愛喜子，江藤圭，鍋倉淳一 (2012.9.29) In vivo

イメージングを用いた発達期ミクログリアの観察。
第 3 回名大・生理研合同シンポジウム（岡崎）20. 稲田浩之，渡部美穂，内田琢，福田敦夫，柳川右千 夫 ， 鍋 倉 淳 一 (2012.10.1) GABA regulates the圭，金善光 (2012.3.30) 慢性疼痛

multidirectional tangential migration of GABAergicに伴う大脳皮質体性感覚野神経回路再編。第 89 回日interneurons in living neonatal mice. 第 55 回日本神経本生理学会大会（松本）化学大会（神戸）

12. 加藤剛，小杉雅史，吉村恵，ストラスマンアン

ドリュー (2012.3.30) Laser Scanning Photostimulation

21. NabekuraJ(2012.11.2)

Visualizationof chronic

pain-induced cortical plasticity. International Conference143生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Biophysics (Sydney, Australia)

of Physiological Sciences 2012 (Sozhou, China)
仁，山口純弥，中畑義久，鍋倉淳一

27. Nakahata Y, Hirata H (2012.12.6) Analysis of glycine(2012.11.16) 抑制性シナプスにおける GABA/グリシ

receptor dynamics on the cytoplasmic membrane. 第 9ンスイッチングに関する電気生理学的解析。第 59回総研大生命科学リトリート（掛川）22. 石 橋28. 中村佳代 (2012.12.6) Effects of varying the potassium

回中部日本生理学会（岡崎）圭，鍋倉淳一 (2012.11.16) 発達

chloride cotransporter (KCC2)-expression level on

期におけるミクログリアの形態的及び機能的特性のmouse behavior. 第 9 回総研大生命科学リトリート

解明。第 59 回中部日本生理学会（岡崎）（掛川）

23. 宮本愛喜子，江藤

24. Ishibashi H, Watanabe M, Uchida T, Fukuda A,
Yanagawa

Y, Nabekura

J (2012.11.16) Dynamic

regulation of glycine/GABA cotransmission at spinal

29. 穐吉亮平，鍋倉淳一 (2012.12.6) 聴覚系をモデルとした環境による感覚情報処理機構の発達制御。第 9回総研大生命科学リトリート（掛川）inhibitory synapses via neuronal glutamate transporter.

30. 宮本愛喜子 (2012.12.6) ミクログリアの神経回路形

Nagoya University Global COE Program, The 4th

成における役割の解明。Role of microglia in neuralInternational Symposium（名古屋市）

circuit formation. 第 9 回総研大生命科学リトリート

25. Inada H, Watanabe M, Uchida T, Fukuda A, Yanagawa Y,（掛川）

Nabekura J (2012.11.29) In vivo two-photon imaging of

31. 石川達也 (2012.12.6) 慢性疼痛発症時，S1 皮質におneuronal migration in neonatal mouse. NIPS-Tubingen

ける神経細胞およびアストロサイトの役割。第 9 回

University 2nd Joint Symposium (Tuebingen, Germany)

総研大生命科学リトリート（掛川）26. Nabekura J (2012.12.5) Glia and neuron interactions:32. 鍋倉淳一 (2012.12.13) シナプス再編とグリア動態

their role in synapse remodeling in vivo. 2012 Jointの生体内ダイナミックス。第３５日本分子生物学会

Australian Physiological Society, The Physiological（福岡）

Society of New Zealand, and the Austlarian Society for《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1. 箕越靖彦 (2012.2.4) 視床下部 AMPK による摂食調節機構。第 3 回 Cell Metabolism & Communication

pathways. The 89th Annual Meeting of the PhysiologicalSociety of Japan（松本）
6. Horio S, Kitaike S, Minokoshi Y, Kai N, Kobayashi K,

Conference, 特別講演（東京）
2. 箕越靖彦 (2012.3.1) メタボリックシンドロームと

Ueyama T, Fukui H (2012.3.29-31) Selective ablation of

脳内ホルモン。社会福祉法人聖隷福祉事業団キャリ

histamine H1 receptor-expressing neurons in the

アアップ研修，特別講演（浜松）hypothalamic araventricular hypothalamus increased

3. 箕越靖彦 (2012.3.3) 視床下部 AMPK による摂食調

food intake and body weight gain. The 89th Annual

節機構。第 38 回近畿小児科内分泌研究会，特別講演

Meeting of the Physiological Society of Japan（松本）7. Uchida K, Dezaki K, Boldbaatar D, Mori Y, Minokoshi Y,（大阪）
4. Okamoto S, Minokoshi Y (2012.3.29-31) AMP-kinase in

Yada T, Tominaga M (2012.3.29-31) The role offoodthermoesensitive TRP channels in pancreatic -cellselection behavior in mice. The 89 Annual Meeting offunctions. The 89th Annual Meeting of the Physiological

the Physiological Society of Japan（松本）Society of Japan（松本）theparaventricularhypothalamus

regulatesth

5. Toda C, Minokoshi Y (2012.3.29-31) The ventromedial

8. 戸田知得，志内哲也，箕越靖彦 (2012.4.19-21) レプ

hypothalamus (VMH) regulates insulin sensitivity in

チンは視床下部腹内側核において異なるシグナル伝

muscle and liver through distinct-leptin signaling

達因子を介して骨格筋および肝臓のインスリン感受144

研究発表／学会発表

性を調節する。第 85 回日本内分泌学会（名古屋）of hypothalamic AMPK in feeding behavior. The 3rd

9. 齋藤久美子，志内哲也，戸田知得，上條真弘，岡本Meeting of the Japan Branch of the International

士毅，箕越靖彦 (2012.5.26) 非放射性 2-デオキシグ
ルコースによる糖取込み速度の測定。第 76 回日本生

Neuropeptide Society (INPS)（小倉）
17. 唐麗君，志内哲也，箕越靖彦 (2012.10.11-12) 白色脂肪組織 TNF-発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調化学会中部支部例会（岡崎）10. 唐麗君，箕越靖彦 (2012.5.26) 白色脂肪組織 TNF-
の mRNA 発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調節作節作用。第 33 回日本肥満学会（京都）18. 岡本士毅 ， 箕 越 靖 彦 (2012.10.11-12) C57BL/6J と用。第 76 回日本生化学会中部支部例会（岡崎）BALB/c マウスの食餌嗜好性に及ぼす視床下部室傍

11. 戸田知得，志内哲也，箕越靖彦 (2012.5.26) レプチ

核 AMPK の調節作用。第 33 回日本肥満学会（京都）ンは視床下部腹内側核において異なるシグナル伝達

19. Minokoshi Y, Okamoto S (2012.10.13-14) Regulatory

因子を介して骨格筋および肝臓のインスリン感受性

role of hypothalamic AMPK in feeding behavior.

を調節する。第 76 回日本生化学会中部支部例会（岡International Symposium for the Study of Obesity

崎）Translational

ScienceandEpidemiologyon

12. 箕越靖彦 (2012.5.30) 視床下部 AMPK による摂食調

Adipomedicines; From Lipodystrophy to Obeisty（京都）節作用。生命科学研究所・ヘルスサイエンスヒルズ

20. 唐麗君，志内哲也，箕越靖彦 (2012.10.16-17) 白色脂

合同成果発表会，特別講演（春日井）
13. 箕越靖彦 (2012.7.6) 視床下部 AMPK による摂食調節機構。第 1 回糖尿病治療の新時代〜基礎と臨床を学ぶ〜，特別講演（大阪）肪組織 TNF-発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調節作用。第 59 回中部生理学会（岡崎）21. 高木一代，箕越靖彦 (2012.10.16-17) 個体全体の消費
エネルギーにおける基礎代謝，運動，食事によるエ14. 箕越靖彦 (2012.7.14) 視床下部 AMPK による摂食調
節作用。第 20 回西日本肥満研究会，特別講演（松山）ネルギー消費量の算出法の確立と摂食の効果。第 59
回中部生理学会（岡崎）15. 唐麗君，志内哲也，箕越靖彦 (2012.8.25) 白色脂肪22. 箕越靖彦，岡本士毅 (2012.11.29-30) 視床下部 AMPK

組織 TNF-発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調節による摂食調節機構。大阪大学蛋白質研究所セミナ

作用。第 17 回アディポサイエンス研究会（豊中）ー「エネルギー代謝制御の分子機構」（吹田）

16. Minokoshi Y, Okamoto S (2012.9.29-30) Regulatory role

《個別研究（村上グループ）》
1. 村上政隆 (2012.7.17) 生理学研究所におけるアーカ
イブズの現況と今後の構想。平成 24 年度第 1 回自然科学系アーカイブズ会合。核融合研究所アーカイブ室（土岐）2. 村上政隆 (2012.10.5) 生理学研究所におけるアーカ
イブズの現況と今後の構想。平成 24 年度第 2 回自然科学系アーカイブズ会合。高エネルギー加速器研究機構（つくば）3. 村上政隆 (2012.10.25) 生理研共同研究とリポジト
リ。大学共同利用機関におけるリポジトリに関する情報交換会。民族学博物館（吹田）4. Murakami M (2012.11.30)Contribution of paracellulartransport to the whole fluid secretion by the salivary

gland. 12th Yonsei Dental International Symposium.
Yonsei College of Dentistry (Seoul Korea)
5. 福島美和子，村上政隆，魏飛，成田貴則，橋本貞充，渋川義幸，佐藤正基 (2012.12.1) 唾液分泌における傍細胞輸送の分泌刺激による調節。第５７回日
本唾液腺学会学術大会（東京）
6. 成田貴則，祁 兵，村上政隆，杉谷博士 (2012.12.1)
顎下腺水分泌に対するピロカルピンの効果。第５７回日本唾液腺学会学術大会（東京）
7. Murakami

M,

NaritaHashimotoS,

Shibukawa(2013.3.20-23)Confocal

T,

Matsuki-Fukushima

M,

Y,

Wei

F

observation

pn

Sato

microscopeM,stparacellular fluid transport in salivary gland. 91 general145生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

63Suppl: S209)

session of the IADR (Seattle USA)
8. Seo Y, Takamata A, Ogino T, Morita H, Murakami M

10. Wei F，Narita T, Sugiya H, Murakami M (2013.3.27-29)(2013.3.27-29)Diffusion of manganese chelates in the rat

Effect of Danshen component , salvianolic acid B on

brain measured by T1-weighted MRI. 90th annual

intracellular Ca2+ level of rat submandibular gland. 90th

meeting of the Physiological Society of Japan. (In: J

annual meeting of the Physiological Society of Japan.

Physiol Scis. 63Suppl: S137)(In: J Physiol Scis. 63Suppl: S211)

9. Murakami M，Wei F, Narita T, Matsuki-Fukushima M,

11. Yamazaki F, Imaizumi-Ohashi Y, Yokoi-Hayakawa M,

Hashimoto S, Shibukawa Y, Sato M (2013.3.27-29)

Satoh K, Satoh K, Kondoh T, Murakami M, Seo Y

Assessment of paracellular transport upon onset of(2013.3.27-29)Magnetic resonance imaging of thesecretory

perfused

temporomandibular joint in the mouse ． 90th annual

submandibular salivary gland. 90th annual meeting of

meeting of the Physiological Society of Japan. (In: J

the Physiological Society of Japan. (In: J Physiol Scis.

Physiol Scis. 63Suppl: S210)

stimulation

in

the

isolated《個別研究（毛利グループ）》
1. Mohri T, Kyozuka K, (2012.11.14) Mitochondrial

Meeting and the 5th Egg-Coat Meeting (Nagoya, Japan)

activation and nitric oxide (NO) release at fertilization in

2. 毛利達磨，経塚啓一郎， (2012 年 9 月 15 日）ウニ

echinoderm eggs. International Symposium on the

卵受精時の Ca シグナリングにおけるミトコンドリ

Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals andア活性化と一酸化窒素遊離。日本動物学会

ndPlants Joint Meeting of the 2

Allo-Authentication

第 83

回大会（大阪）《特別研究（永山グループ）》
1. Kuniaki Nagayama, (2012.01.06) An Answer to the
60-year Long Challenge in Phase Plate Electron
Microscopy ． International Symposium on Advanced
Electron Microscopy (Beijing, China)(2012.02.26) 56th Biophys. Soc. Meeting (San Diego,USA)
6. Kuniaki Nagayama, (2012.02.06) The True Cause of
Image Deterioration in Phase Plate TEM. APMC-

2. 永山國昭, (20120.01.20) 有機材料/生物材料観察用位

10,ICONN2012&ACMM22 (Perth, Australia)

相差電子顕微鏡の開発-60 年来の挑戦。材料の微細7. 飯 島 寛 文 ， 永 山 國 昭 ， 新 井 善 博 ， 寺 川

進

組織と機能性能第 133 委員会：第 212 研究会（神楽(2012.05.14) オンライン光・電子相関クライオ顕微坂，日本）鏡。日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会（筑波，日本）

3. 村田和義，永山國昭，Yi Chen, Fred J. Sigworth, Hideki

8. 永谷幸則，新井善博，三宮工，白井忠雄，相原龍

Shigematsu (2012.02.15) 位相差電子顕微鏡による膜三，飯島義市，永山國昭 (2012.05.15) 500kV Linac

電位計測。自然科学研究機構プロジェクト合同シン

TEM の開発。日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会（筑ポジウム。
（岡崎，日本）波，日本）

4. Y. Chen, H. Shigematsu, K. Nagayama, F. J. Sigworth,th(2012.02.26) 56

Biophys. Soc. Meeting (San Diego,USA)

9. 永山國昭，伊藤俊幸，香山容子，斉藤善平，甲斐憲子，永谷幸則，新井善博，小原正裕，村田 和義(2012.05.15) 位相板帯電の真の原因と帯電化防止条

5. Goshu Tamura, Naoki Hosogi, Yuya Shinohara, Kazuho

件。日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会（筑波，日本）

Sakuma, Kuniaki Nagayama, Yoshiyuki Amemiya,

10. 永山國昭, (2012.06.22) 電子顕微鏡 DNA シークエン

146

研究発表／学会発表

サー開発の現状。ゲノムテクノロジー第 164 委員会

Anti-charging Phase Plates for Phase Contrast Electron

第 39 研究会（赤坂，日本）

Microscopy. 第 50 回日本生物物理学会（名古屋，日11. Hirofumi Iijima, Yoshihiro Arai, Susumu Terakawa,

本）

Kuniaki Nagayama, (2012.08.29) On-line Correlative

14. Yukinori Nagatani, Yoshihiro Arai, Takumi Sannomiya,

Light and Electron Cryo-Microscopy. ICHC2012, ”

Tadao Shirai, Ryuzo Aihara, Giichi Iijima, Kuniaki

Joint-Session of JPN Society for Laser Microscopy”

Nagayama, (2012.09.22) 500kV Linac TEM の開発。

(Kyoto, Japan)

Development of the 500kV Linac TEM. 第 50 回日本生12. K. Nagayama, T. Itoh, Y. Kayama, Z. Saitoh, M. Kai, Y.

物物理学会（名古屋，日本）

Nagatani, Y. Arai, M. Ohara, K. Murata， (2012.09.10)

15. Naoyuki Miyazaki ， David Taylor, Grant Houseman,

Phase Contrast Electron Microscopy with Anti-Charging

Kosuke Murakami, Kuniaki Nagayama, KazuhikothPhase Plates. The 5 K H Kuo International Symposium

Katayama, Kazuyoshi Murata, (2012.09.24) 単粒子ク

on Cryo Electron Microscopy (Huangshan, China)

ライオ電子顕微鏡解析によるサポウイルスキャプシ

13. Kuniaki Nagayama, Toshiyuki Itoh, Yoko Kayama,

ドの 8-Å 構造。8-Å structure of sapovirus capsid byZenpei Saitoh, Yukinori Nagatani, Yoshihiro Arai,single particle electron cryomicroscopy. 第 50 回日本生Masahiro Ohara, Noriko Kai, Kazuyoshi Murata

物物理学会（名古屋，日本）(2012.09.22) 位相差電子顕微鏡用の帯電防止位相板《遺伝子改変動物作製室》
1. 中村

翔，柳原

萌，平嶋

昂，美辺詩織，出浦慎Sanbo M, Hirabayashi M, Nakauchi M (2012.6.14)

誠，

Generation of ROSA26-Tomato knock-in rats via gene

冨田江一，平林真澄，今村拓也，冨川順子，上野山

targeting of pluripotent stem cells. The 10th Annual

賀久，束村博子，前多敬一郎 (2012.4.20) Kiss1-floxed

Meeting of International Society for Stem Cell Research,

マウスを用いた弓状核キスペプチンニューロンの機（横浜）哉，家田菜穂子，後藤哲平，深沼達也，三宝

能解析。第 85 回日本内分泌学会（名古屋）
2. 後藤哲平，冨川順子，深沼達也，安部仁美，高瀬健

6. 美辺詩織，出浦慎哉，春田つばさ，後藤哲平，三宝誠，冨田江一，平林真澄，上野山賀久，前多敬一郎，

誠，冨田江一，平林真澄，岡束村博子 (2012.8.10) 後脳上衣細胞レポーター遺伝

村裕昭，束村博子，前多敬一郎，上野山賀久子導入マウスの作製。第 27 回日本下垂体研究会学術(2012.4.21) 排卵制御中枢である前腹側室周囲核の集会（天童）志，今村拓也，三宝

キスペプチン発現制御機構。第 85 回日本内分泌学会

7. 原弘真，能登一葉，山根伊織，香川則子，桑山正成，平林真澄，保地眞一 (2012.9.6) ガラス化・加温（名古屋）
3. 小林俊寛，加藤めぐみ，山口智之，田村千尋，三宝

したウシ体外成熟卵子における細胞内グルタチオン

誠，平林真澄，中内啓光 (2012.5.26) ラット Rosa26

濃度と精子星状体形成および胚盤胞発生との関係。

遺伝子座の同定と全身性に tdTomato 遺伝子を発現

第 105 回日本繁殖生物学会（つくば）するノックインラットの作製。第 59 回日本実験動物

8. 池上花奈，後藤哲平，安部仁美，平林真澄，冨田江
一，三寳

学会（大分）

誠，前多敬一郎，束村博子，上野山賀久誠，加藤めぐみ，小林(2012.9.6) 性腺刺激ホルモン放出ホルモン (GnRH)

俊寛，中内啓光，保地眞一 (2012.5.26) ラット ES 細

パルス状分泌機構解明のための弓状核キスペプチン胞株の生殖系列への寄与条件に関する後方視的解析。

ニューロン特異的 Cre リコンビナーゼ発現マウスの第 59 回日本実験動物学会（大分）作製。第 105 回日本繁殖生物学会（つくば）4. 平林真澄，田村千尋，三宝

5. Kobayashi T, Kato-Itoh M, Yamaguchi T, Tamura C,

9. 後藤哲平，冨川順子，安部仁美，深沼達也，高瀬健

147

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

誠，冨田江一，平林 澄，岡村

15. Nakamura S, Uenoyama Y, Ikegami K, Tomikawa J,裕昭，束村博子，前多敬一郎，上野山賀久 (2012.9.7)

Goto, T, Sanbo M, Tamura C, Hirabayashi M, Maeda K-I,

視床下部弓状核の組織特異的キスペプチン発現を制Tsukamura H (2012.11.7) Kiss1 Gene is required for

御する分子機構。第 105 回日本繁殖生物学会（つくdefeminization of the brain controlling sexual behaviors

ば）in rats. The 2nd world conference on kisspeptin signaling志，今村拓也，三宝

10. 田村千尋，後藤哲平，三宝誠，加藤めぐみ，小林in the brain （東京）

俊寛，中内啓光，保地眞一，平林真澄 (2012.9.7) ラ

16. Uenoyama Y, Nakamura S, Hayakawa Y, Minabe S,

ット ES 細胞におけるインプリント遺伝子の DNA メ

Tomikawa J, Goto T, Ieda N, Sanbo M, Tamura C,

チル化解析。第 105 回日本繁殖生物学会（つくば）

Hirabayashi M, Maeda K-I, Tsukamura, H (2012.11.8)

翔，早川由起，池上花奈，冨川Kiss1 knockout rats to define role of kisspeptin in

順子，美辺詩織，後藤哲平，家田菜穂子，田村千尋，

regulating luteinizing hormone secretion. The 2nd world三寳誠，平林真澄，前多敬一郎，束村博子

conference on kisspeptin signaling in the brain （東京）(2012.9.28) Kiss1 ノックアウトラットを用いたキス

17. Ikegami K, Uenoyama Y, Nakamura S, Tomikawa J,

ペプチンの生殖機能制御における役割の証明。第 39

Goto T, Sambo M, Tamura C, Hirabayashi M, Maeda K-I,

回日本神経内分泌学会学術集会（北九州）

Tsukamura H (2012.11.8) Kisspeptin neurons mediate

11. 上野山賀久，中村

12. Uenoyama Y, Nakamura1 S, Hayakawa Y, Minabe S,

excitatory amino acid-induced luteinizing hormone

Tomikawa J, Goto T, Ieda N, Sambo M, Tamura C,

secretion in rats. The 2nd world conference on kisspeptin

Hirabayashi M, Maeda K-I, Tsukamura H (2012.10.16)

signaling in the brain （東京）Complete suppression of hypothalamo-pitutary-gonadal

18. Goto T, Tomikawa J, Abe H, Fukanuma T, Imamura T,

axis in Kiss1 knockout rats. The 42nd annual meeting of

Takase K, Sanbo M, Tomita K, Hirabayashi M,

Society for Neuroscience (New Orleans, USA)

Tsukamura H, Maeda K-I, Uenoyama Y (2012.11.8)

13. Minabe S, Deura C, Goto T, Sanbo M, Tomita K,

Kiss1 Upstream Region Regultes Hypothalamic Arcuate

Hirabayashi M, Uenoyama Y, Maeda K-I, Tsukamura H

Nucleus-Specific Kisspeptin Expression. The 2nd world(2012.10.17) Generation of transgenic mice withconference on kisspeptin signaling in the brain （東京）

vimentin-driven

reporterfluorescence

in

the

19. 葉山智工，山口智之，加藤めぐみ，三寶誠，田村

ependymocytes. The 42nd annual meeting of Society for

千尋，海野あゆみ，瓦井麻美，佐藤秀征，小林俊寛，

Neuroscience (New Orleans, USA)平林真澄，中内啓光 (2012.12.13) 免疫不全マウスを

14. Abe H, Haruta T, Goto T, Fukanuma T, Takase K, Sambo

用いた異種異所発生によるラット始原生殖細胞から

M, Tomita K, Hirabayashi M, Imamura T, Tomikawa J,の生殖腺様組織誘導。第 35 回日本分子生物学会（福Uenoyama Y, Maeda K-I, Tsukamura H (2012.11.7)

岡）Establishment of primary Kiss1 neuron culture for the
analysisofgonadotropin-releasing

hormone20. 加藤めぐみ，小林俊寛，山口智之，田村千尋，三寶pulse

誠，平林真澄，中内啓光 (2012.12.13) マウスおよびgenerating system using Kiss1-GFP transgenic mouse.

ラットの多能性幹細胞を用いた異種間４倍体補完法

The 2nd world conference on kisspeptin signaling in theに よ る 個 体 の 作 製 。 第 35 回 日 本 分 子 生 物 学 ;brain （東京）Late-breaking Abstracts （福岡）

《行動様式解析室》
1. 橋本恵美奈，白川久志，榊山148

実，高雄啓三，宮川（京都）剛，中川貴之，金子周司 (2012.3.14~16) TRPM2 欠損

2. Takao K, Kobayashi K, Hagihara H, Ohira K, Toyama K,

マウスの網羅的行動解析。第 85 回日本薬理学会年会

Shoji H, Nakamura HK, Esaki K, Furuya S, Takagi T,

研究発表／学会発表

Walton N, Hayashi N, Suzuki H, Matsumoto M, Ishii S,

dihydropteridine reductase-defi cient mice. 第 35 回日本

Miyakawa T (2012.5.15~19) Deficiency of Schnurri-2,

神経科学大会（名古屋）

an MHC enhancer binding protein, induces mild chronic

8. Kobayashi M, Miyake M, Takao K, Koda T, Miyakawa T,

inflammation in the brain and confers molecular,

Matsuoka I (2012.9.18~21) Involvement of BRINP1 andneuronal,

BDNF

and

behavioral

phenotypes

relatedtoinneuroprotection

fromexcitotoxicity

inschizophrenia. 14th Annual Meeting of the International

hippocampus. 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

Behavioural and Neural Genetics Society (Boulder,USA)

9. Koshimizu H， Ohira K， Hagihara H， Takao K，

3. Takao K, Kobayashi K, Esaki K, Furuya S, Takagi T,

Miyakawa T (2012.9.18~21) Upregulation of mature

Walton N, Hayashi N, Suzuki H, Matsumoto M, Ishii S,

form BDNF and carboxypeptidase E, and ectopic

Miyakawa T (2012.6.3~7) Deficiency of Schnurri-2, anexpression of TrkB in thehippocampus of mice with

MHC enhancer binding protein, induces mild chronic

maturation failure in dentate gyrus neurons. 第 35 回日inflammation in the brain and confers molecular,

本神経科学大会（名古屋）

neuronal,

andbehavioral

phenotypes

relatedto10. Ogo T, Watanabe A, Tomonaga S, Hirabayashi Y, Takao

schizophrenia. 28th CINP (The International Behavioural

K, Miyakawa T, Furuya S (2012.9.18~21) Deficits inand Neural Genetics Society) World Congress of

sensorimotor gating and social behavior in brain-specific

Neuropsychopharmacology,

Phgdh knockout mice. 第 35 回日本神経科学大会（名Stockholmsmässan,(Stockholm, Sweden)

古屋）

4. Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y,

11. Takao K， Hagihara H， Ohira K， Toyama K， Shoji

Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T,

H， K Nakamura HK， Hattori S， Koshimizu H，Nakano T (2012.6.13~16) Epigenetic regulation of

Umemori J ， Takagi T ， Ishii S ， Miyakawa T

mouse neural stem cell differentiation and functional(2012.9.18~21) Deficiency of Schnurri-2, an MHC

brain development. ISSCR (International Society forenhancerStem Cell Research)2012,10thAnnual Meeting（横浜）inflammation in the brain and confers molecular,

5. 田賀哲也，鹿川哲史，備前典久，山口雄平，国分康

neuronal,bindingandprotein,behavioral

inducesmildphenotypes

chronic

relatedto剛，稲澤譲治，中schizophrenia. 第 35 回日本神経科学大会（名古屋）

村肇伸，仲野 徹 (2012.7.5~6) DNA／ヒストンのメ

12. Ogo T, Watanabe A, Tomonaga S, Hirabayashi Y, Takao

博，服部聡子，高雄啓三，宮川

チル化制御による中枢神経系の発生制御：分子機構

K,

Miyakawa

T,

Furuyaからヒト精神運動異常様行動を示す遺伝子変異モデ

Schizophrenic

ルマウスまで。第 33 回日本炎症・再生医学会（福岡

deficiency model mice. 第 55 回日本神経化学会（神市）

戸）behavioral

S(2012.9.30~10.2)

abnormalities

inserine6. Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y,

13. Takao K, Kobayashi K, Hagihara H, Ohira K, Toyama K,

Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T,

Shoji H, Nakamura HK, Hattori S, Koshimizu H,

Nakano T (2012.9.18~21) Regulation of mouse brain

Umemori J, Esaki K, Yamaguchi S, Furuya S, Takagi T,

development by DNA and histone methylation: From

Walton N, Hayashi N, Suzuki H, Matsumoto M, Ishii S,

molecular basis to cognitive, behavioral, and motor

Miyakawa T (2012.10.11-12) Deficiency of Schnurri-2,

abnormalities in gene-manipulated model mice. 第 35 回

an MHC enhancer binding protein, induces mild chronic

日本神経科学大会（名古屋）

inflammation in the brain and confers molecular,

7. Ichinose H， Sudo Y， Sanechika S， Tanda K， Takao

neuronal

andbehavioral

phenotypes

relatedto

K， Hara Y， Honda S， Shimaguchi S， Kojima M，schizophrenia. Eleventh Annual MCCS (The Molecular

Ichinose Sumi C， Nomura T， Kondo K， Miyakawa

and Cellular Cognition Society) meeting (New Orleans,

T (2012.9.18~21) Disturbance in the biosynthesis ofUSA)

monoamines and PTSD-like anxiety phenotype in the

14. Koshimizu H, Ohira K, Hagihara H, Takao K, Takagi T,

149

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）T

schizophrenia. Neuroscience 2012 (New Orleans, USA)form

16. Takao K, Miyakawa T (2012.10.30) The Mousebrain-derived neurotrophic factor and carboxypeptidase

Phenotype Database. INCF 日本ノードシンポジウム

E, and ectopic expression of tyrosine kinase receptor B（和光）

Kataoka,

Ishii

S,

(2012.10.13~17)

TakahashiM,

Miyakawa

Upregulationofmaturein the hippocampus of mice with maturation failure in

17. Takao

K,

Isa

T,

MiyakawaT(2012.10.30)

dentate gyrus neurons. Neuroscience 2012 (New Orleans,Comprehensive Brain Science Network Platform. INCF

USA)

日本ノードシンポジウム（和光）

15. Takao K, Hagihara H, Ohira K, Toyama K, Shoji H,

18. 宮川剛，高雄啓三，萩原英雄，大平耕司，昌子浩

Nakamura, HK, Hsttori S, Koshimizu H, Umemori J,孝，服部聡子，小清水久嗣，梅森十三，高木Takagi T, Wslton N, Ishii S, Matsumoto M, Miyakawa T

石井俊輔 (2012.12.14) Deficiency of Schnurri-2, an(2012.10.13~17) Deficiency of Schnurri-2, an MHC

MHC enhancer binding protein, induces mild chronicenhancer

inflammation in the brain and confers molecular,binding

protein,inducesmildchronic

inflammation in the brain and confers molecular,

neuronal,

neuronal,

schizophrenia. 第 35 回日本分子生物学会年会（福岡）andbehavioral

phenotypes

relatedtoandbehavioral

phenotypes

剛，

relatedto《形態情報解析室》
1. 新井重勇，村田和義，山本悠太，太田繁正，山口正

回学術講演会（つくば）視，田中信夫 (2012.05.15)．超高圧電子顕微鏡によ

6. 永山國昭，伊藤俊幸，香山容子，斎藤善平，永谷幸

る厚い生物試料の STEM 像と MPL TEM 像の比較。

則，新井善博，小原正裕，甲斐憲子，村田 和義

日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会（つくば）(2012.09.21) 位相差電子顕微鏡用の帯電防止位相板。

2. 関 由 起 子 ， 村 田 和 義 ， 金 子 康 子 (2012.05.15)

第 50 回日本生物物理学会年会（名古屋）

Synechococcus elongates PCC 7942 の細胞周期におけ7. 宮崎直幸，David Taylor，Grant Houseman，村上耕介，る十文字型の分裂現象。日本顕微鏡学会第 68 回学術

永山國昭，片山和彦，村田和義 (2012.09.24) 単粒子講演会（つくば）

クライオ電子顕微鏡観察によるサポウイルスキャプ

3. 米 谷 祐 太 ， 大 平 悠 麻 ， 村 田 和 義 ， 金 子 康 子(2012.05.15) ダイズ根粒感染細胞中の突起様膜構造とアクチン繊維。日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会

シドの 8-Å構造。第 50 回日本生物物理学会年会（名古屋）
8. 宮 崎 直 幸 ， 大 村 敏 博 ， 岩 崎 憲 治 ， 村 田 和 義(2012.11.20) クライオ電子線トモグラフィーによる（つくば）
4. 永山國昭，伊藤俊幸，香山容子，斎藤善平，甲斐憲
子 ， 永 谷 幸 則 ， 新 井 善 博 ， 小 原 正 裕 ， 村 田和義

細胞内ウイルスの高分解能観察。日本顕微鏡学会第56 回シンポジウム（北海道）(2012.05.16) 位相板帯電の真の原因と帯電化防止条

9. 古家園子，古家喜四夫 (2013. 3. 28) 絨毛上皮下線維件。日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会（つくば）芽細胞を介した小腸絨毛におけるサブスタンス

5. 村田和義，関由起子，金子康子 (2012.05.16) クライと ATP の相互作用

オ超高圧電子顕微鏡トモグラフィーによるシアノバ

国学術大会（高松）P

第 118 回日本解剖学会総会・全クテリア DNA 超構造の観察。日本顕微鏡学会第 68《多光子顕微鏡室》
1. 村越秀治，安田涼平 (2012.9.22)Duration of CaMKII

150

activation required for plasticity of dendritic spines

研究発表／学会発表

revealed by photo-activatable CaMKII inhibitor．第 50

activation required for plasticity of dendritic spines

回日本生物物理学会（名古屋）

revealed by photo-activatable CaMKII inhibitor．第 35

2. 村越秀治，安田涼平 (2012.9.20)Duration of CaMKII

回日本神経科学学会（名古屋）《ウイルスベクター開発室》
1. 小林憲太 (2012.9.28）逆行性遺伝子導入ベクターの小林和人 (2012.11.27）高頻度逆行性遺伝子導入ベク

オプトジェネティクスへの応用。第 4 回光操作研究

ターのオプトジェネティクスへの応用。7th NIBB バ会（岡崎）イオイメージングフォーラム（岡崎）2. 小林憲太，加藤成樹，佐野裕美，南部篤，伊佐 正，《時系列生命現象研究領域》
1. Higashijima, S., Kimura, Y., and Satou, C. 2011 年 9 月
18 日。"Functional analysis of locomotor circuits in the

spinal cord and brainstem in zebrafish" 第 35 回日本神経科学大会，名古屋《動物実験センター》
1. 木村

透，塚本裕子。 (2012.9.19-9.21) 難消化性澱

粉を用いた肥満犬の血糖値調節。第 154 回日本獣医学会学術集会（盛岡）。
2. 木村

透。 (2012.5.24-5.26) 空気清浄装置と光触媒加工を用いた飼養保管施設の除染。日本実験動物科
学・技術会（別府）。
3. 木村

透。 (2012.5.24-5.26) 火の国セミナー「麻酔学」小動物（齧歯類）の麻酔トラブルと対応。日本
実験動物科学・技術

九州 2012

第 59 回日本実験動物学会総会（別府）。

九州 2012 第 59 回日本実験動物学会総151一般共同研究報告

一般共同研究報告〔目

1．腸内の味覚成分を化学受容する仕組みの解明（齊藤次〕修ほか） .......................................... 157

2．イオンチャネル・受容体の機能とその調節機構の解析，および生体における役割の解明（吉村崇ほか） .... 157

3．マウス脳スライス標本を用いた ATP とグルタミン酸放出のリアルタイムイメージング解析（柴崎貢志ほか） . 158
4．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用（等誠司ほか） ............................................................................... 159

5．中枢神経系におけるグリア細胞の発生過程と機能構築形成への関与の解析（小野勝彦ほか） ................ 159
6．脳の形成に必須の分泌蛋白質リーリンの分解制御機構解明（服部光治ほか） .............................. 160
7．内臓機械痛覚過敏における TRP チャネルの機能解析と機能性胃腸疾患病態との関連（杉山敏郎ほか） ....... 161
8．両生類及び鳥類における温度感受性 TRPA1 チャネルの機能的役割（太田利男ほか）....................... 161
9．光遺伝学ツールを用いたマウス成体脳ニューロン新生の機能的意義の解析（今吉格ほか） ................ 162

10．質感認知の神経ネットワーク基盤の研究（一戸紀孝ほか） ............................................. 163
11．ナトリウムポンプ Atp1a3 遺伝子ノックアウト／ジストニア病態モデルマウスのシナプス機能解析（池田啓子ほか） ............................................................................... 163
12．同じ誕生日を有する小脳プルキンエ細胞の生理学的機能の解明（橋本光広） ............................. 164
13．脊髄におけるグレリン応答性神経細胞の同定（池田あずさほか） ....................................... 164
14．ラットヒゲにおける一次感覚ニューロンの機能形態の同時追究（榎原智美ほか） ......................... 165
15．大脳皮質における錐体細胞間抑制の機能解析（小松由紀夫ほか） ....................................... 166
16．ゼブラフィッシュを用いた脳脊髄神経回路の成熟過程の生理学的・分子生物学的研究（小田洋一ほか） ..... 166
17．ゼブラフィッシュを用いたセロトニン神経回路の生理学的・分子生物学的研究（前川真吾ほか） ........... 167
18．ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた大脳基底核機能の解析（籾山俊彦ほか） ................... 168
19．パーキンソン病の神経ネットワーク異常の解明を目指した試験的研究（星英司ほか） ................... 168

20．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核のニューロン応答（佐藤澄人ほか） ................................... 168
21．長期運動学習の記憶痕跡に相当するシナプス構造の解析（工藤もゑこほか） ............................. 169
22．神経細胞極性化を制御する因子の電子顕微鏡レベルでの機能解析（岸将史ほか） ....................... 170

23．脳内神経細胞の膜脂質分子の局在とその生理的役割に関する研究（深澤有吾） ........................... 170
24．遺伝子改変動物を利用した抑制性ニューロンの特性についての研究（柳川右千夫） ....................... 171
25．海馬顆粒細胞の入力情報統合機能の研究（相原威ほか） ............................................. 172

26．大脳皮質第６層ニューロンの投射多様性解析（藤山文乃ほか） ......................................... 172
27．樹状突起形状とシナプス電流伝達の数理モデル研究（野村真樹ほか） ................................... 173
28．異なる文脈における正直・不正直の道徳判断に関する神経基盤（板倉昭二ほか） ......................... 174
29．味の認知過程における自律神経系の活性化に関与する神経機構（姜英男ほか） ......................... 174

30．大脳皮質および大脳基底核による網様体脊髄路の制御（高草木薫ほか） ................................. 175
31．人工神経代替装置によるニューロリハビリテーション法の開発（小宮山伴与志ほか） ..................... 175
32．コモンマーモセットにおける皮質脊髄路―脊髄運動ニューロン結合の電気生理学的解析（伊佐正ほか） ... 176

33．脳損傷後の麻痺肢集中使用による中枢神経系再編への影響の解析（飛田秀樹ほか） ....................... 177
34．ワイヤレス埋込装置を用いたマカクザルの脳信号計測・解析（平田雅之ほか） ........................... 177
35．視床下部室傍核における摂食・代謝調節ペプチドの概日リズム形成機構と AMPK の役割（矢田俊彦ほか） .. 178

155

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）36．情報欠落のない新たな生物試料電子線トモグラフィー法の開発と応用（馬場則男ほか） ................... 178
37．DNA およびクロマチン高次構造の電子顕微鏡による解析（加藤幹男ほか） .............................. 179
38．随意運動発現を司る神経機構の研究（美馬達哉ほか） ................................................. 180
39．fMRI による自律神経活動の四次元イメージング解析（瀬尾芳輝ほか） .................................. 180
40．唾液腺分泌終末における細胞間結合の調節機構：細胞内信号系と神経系による調節（杉谷博士ほか） ....... 181
41．精神遅滞原因遺伝子 IL1RAPL1 欠損マウスの表現型解析（安村美里ほか） ............................... 182
42．てんかん・発達障害原因遺伝子 CDKL5 ノックアウトマウスの網羅的行動テストバッテリースクリーニング
による生体内分子機能解析（田中輝幸ほか） ......................................................... 182
43．Neuropathic pain related protein (NPRP)欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（片野泰代ほか） .. 183
44．霊長類味覚に対する TRP チャネルの役割（今井啓雄ほか） ............................................ 183

156

一般共同研究報告

1．腸内の味覚成分を化学受容する仕組みの解明齊藤修，黒木麻湖，織田麻衣（長浜バイオ大学バイオサイエンス学部）
久保義弘（生理学研究所）

近年，味覚と腸内の成分センシングの類似性が主張さテアシネンシンを精製し，応答解析を進めている。

れるようになり，我々は小腸内分泌細胞株 STC-１を用い

TRPV1 のカテキン応答性:TRPA1 と同様に感覚神経にて味覚センサー系の解析を行ってきた。結果，この細胞発現する TRPV1 についてもカテキン応答能があるか，

は味覚の５基本味の全てに反応し，さらには渋み成分の検討を行った。すると，TRPV1 も，特に酸化 EGCG に高茶カテキンにも応答する能力があることが判明した。味い応答性を示した。

覚の中で渋味については，詳しい研究が殆ど進んでいな

各生物の TRPA1 及び TRPV1 のカテキン応答性：酸化い。そこで，我々は，更に解析を進め，STC-１細胞のカ

EGCG が TRPA1 を活性化する実体であることが判明しテキン応答を担う因子が TRPA1 チャネルであることをたことから，昨年解析したゼブラフィッシュの二種の見出した。また，TRPA1 を活性化するカテキン成分を詳

TRPA1a と b についても再度カテキン応答性を解析した。

しく検討すると，特に EGCG に活性があるが，実は EGCG

すると，TRPA1a のみが酸化 EGCG により活性化された。

そのものではなく，その酸化産物がチャネルを活性化す

また，動物系統的視点からニワトリおよびガラガラヘビ

る実体であることが分かってきた。そこで，今年度は更の TRPA1 と TRPV1 についてカテキン応答性を検討しに以下の研究を進めた。

た。ニワトリ TRPA1 については，全長ｃDNA をクロー

酸化カテキン：TRPA1 を活性化する EGCG の酸化産物

ニングし，実験に用いた。結果，ニワトリ TRPV1 のみ

は何か，時間経過した EGCG を HPLC で分析した。するに酸化 EGCG への応答が観察された。即ち，TRPA1 ではと，時間経過に伴い複数の小さいピークが検出された。

哺乳類から，TRPV1 では鳥類から酸化 EGCG への応答を更に LC/MS を用いた分析を行った結果，出現ピークの中示すと考えられた。ゼブラフィッシュは TRPA1 を特別に多数の生理活性が知られる EGCG の二量体テアシネンに進化させたのかもしれない。今後，酸化カテキンへのシンが含まれている事が明らかになり，これが TRPA1

応答性を担う分子基盤の研究が重要である。

を活性化するリガンドの実体であると期待された。現在，

2．イオンチャネル・受容体の機能とその調節機構の解析，および生体における役割の解明
吉村崇，中根右介，太田航（名古屋大学大学院生命農学研究科）

岡村康司，藤原祐一郎（大阪大学大学院医学系研究科／生命機能研究科）
西野敦雄（大阪大学大学院理学研究科）
前嶋翔（富山大学大学院理工学教育部）

岡戸晴生，平井－坂本志伸（東京都医学総合研究所神経細胞分化プロジェクト）

吉村グループはスライスパッチクランプ法を用いてウ
ズラのオプシン 5 陽性髄液接触ニューロンが光応答能を

シン 5 が概日時計の光同調に関与していることを明らかにした。

持つことを明らかにした。またサクラマスの血管嚢に存岡村グループは，受精電位による多精子拒否のメカニ在し髄液接触ニューロンと類似の突起構造を持つ王冠細ズムと電位センサー蛋白の VSP との関係について，動物

胞に複数のオプシンが発現していることを見出した。さ

種間での分子機能の比較を行った。山口大学岩尾康宏教らにノックアウトマウスの行動解析から，マウスのオプ

授のご好意により入手した，受精電位による多精子拒否157

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

が明確なアカハライモリ，多精子拒否がみられないカス

岡戸グループは，ホヤグルタミン酸受容体の機能をツメ

ミサンショウウオから VSP の cDNA をクローニングした。

ガエルの卵母細胞の発現系で解析した。ユウレイボヤ幼イモリの VSP は，ツメガエル卵母細胞の発現系でゲート

生から単離した AMPA 型グルタミン酸受容体のホモロ電流が検出され，膜電位依存的 PIP2 ホスファターゼ活性

グ ciGluA は，付属サブユニットであるホヤ stargazin とがみられたが，カスミサンショウウオの VSP では C 末端共発現させると，グルタミン酸，カイニン酸，AMPA に側の C2 ドメインの一部が欠けており，膜電位依存的酵応答し，カチオンチャネルとして機能した。ciGluRA に素活性が全く観察されなかった。この C2 ドメインの一は C 末に 2 種のスプライシングバリアント(AS-1,2) があ

部の欠失は，複数臓器由来の cDNA クローンにみられ，るが，AS-1，AS-2，AS-1+AS-2 で応答性に大きな差はな

RACE 法でのアーチファクトではなかった。一方カスミ

かった。ciGluA はマウス GluRA のような Q から R へのサンショウウオの VSP はゲート電流を示したことから

RNA 編集が起きておらず，予想通り，内向き整流性とカ電位センサーはイモリ VSP と同様に機能することがわ

ルシウム透過性を示した。ciGluRA の Q を R に変異させかった。これらの結果は両生類種間の受精電位による多た ciGluRA(R)を作製し解析したところ，リガンド応答性

精子拒否の違いとは対応しない結果となり，VSP が多精が小さく，内向き整流性とカルシウム透過性を消失した。

子拒否に関わるとする仮説を支持しない。

3．マウス脳スライス標本を用いた ATP とグルタミン酸放出のリアルタイムイメージング解析
柴崎貢志（群馬大学大学院医学系研究科分子細胞生物学分野）
関野祐子（国立医薬品食品衛生研究所薬理部）
稲村直子，池中一裕（生理学研究所分子神経生理部門）

中枢神経系には神経細胞だけでなく，神経細胞の数倍のグリア細胞が存在する。特に，数的優位を呈するアス

ラーゼによる化学発光を基盤とした細胞からのリアルタ
イム ATP イメージングが行われている。

トロサイトは神経細胞と寄り添うように存在することか

我々は，昨年に引き続き，マウス海馬スライス標本から，神経細胞と機能連関していると想定され，近年の研らの ATP 放出リアルタイムイメージングを行った。柴崎

究で，アストロサイトも積極的に神経情報伝達に貢献す

は，2 種類の TRPV4 特異的な化学リガンド投与に対してることがわかってきた。しかしながら，グリア細胞を用生じる 10％のアストロサイトからの ATP 放出が，野生いた研究の進展は，神経研究に比べるとまだまだ発達段型の標本でのみ認められ，TRPV4KO 標本ではこの現象階にあり，グリア細胞の機能解析・分子レベルの研究のが認められないことを示した。つまり，海馬において推進が急務である。そして，神経細胞とグリア細胞の研

TRPV4 活性化依存的に 1 部のアストロサイトから ATP究成果が融合してこそ，脳機能を制御する分子メカニズ

放出が惹起されることを明らかにした。今回，これらアムの実体を明らかとすることが出来る。

ストロサイトが海馬のどの部位に分布し，ATP を放出す

近年，アストロサイトが放出する重要なグリオトラン

るのかを測定した。関野は，海馬スライス標本にグルタ

スミッターとして ATP とグルタミン酸の 2 種類が同定さミン酸を投与した際に特定細胞から ATP 放出が認められた。しかし，どのようなアストロサイトが ATP とグルれることを見いだしている。この ATP 放出は NMDA 受

タミン酸を放出するのか？あるいは，どのようなタイム

容体阻害剤に投与により減弱したため，NMDA 受容体のコースで放出が行われるのかは全く不明である。生理学

活性化を引き金にしていることが示唆された。ごく最近，

研究所（池中一裕教授の研究室）には，ATP イメージン

鬱病モデルマウス海馬においてアストロサイト由来のグを可能とする超高感度画像取得システムが生理学研究

ATP 放出が減弱し，これが鬱病発症の引き金となってお所共同利用機器として導入され，ルシフェリン・ルシフェ

り，有望な創薬ターゲットであることが示された。我々

158一般共同研究報告の知見は，海馬内においてどのアストロサイトがどうい

アーに調べており，今後の臨床研究への応用が期待され

う刺激に応答して ATP 放出を引き起こすのかをクリる。

4．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用等辻誠司（滋賀医科大学医学部）

崇一（東海大学 糖鎖科学研究所）

山中龍也（京都府立医科大学医学部）
正木

糖タンパク質や糖脂質などに結合する糖鎖は，細胞間勉，出口章広（香川大学医学部）

生合成していることを見いだした。

相互作用やシグナル伝達などにおいて様々な役割を演じ

Fut10 が生合成する LewisX エピトープが，どのようなている。中枢神経の発生・分化の過程や，病変に伴ってN 結合型糖鎖に付加されているのか，池中研究室が長年

糖タンパク質糖鎖の組成は大きく変動するが，その詳細にわたって開発をしてきた分析システムを駆使して解析な動態や意義についてはまだ充分に解明できていない。

を行った。その結果，例えば A2G2Fo2FB と表記される

本共同研究は糖鎖関連遺伝子群の発現解析と糖鎖分析とような分岐型の糖鎖などが同定された。これらは脳の中を通じて中枢神経系の発生・分化の過程の糖鎖変化を網では比較的マイナーな成分であり，神経幹/前駆細胞にお羅的に把握し，それを基に様々な神経疾患と糖鎖変化のいて特殊な機能を担っていると考えられる。今後，関連を解析することを目的とする。

A2G2Fo2FB などの分岐型 LewisX 含有糖鎖を発現してい昨年度までに，時空間特異的な発現の見られる糖鎖関連遺伝子群の中から，新規フコース転移酵素遺伝子 Fut10

る糖タンパク質を同定することが，その機能を明らかにしていくために是非とも必要である。

に注目し，発生・発達期のマウス脳における発現分布を

神経幹細胞や ES 細胞は，Fut10 および LewisX を大量調べた。その結果，神経幹/前駆細胞が集積している脳室に発現し，これら分子は幹細胞の未分化性に関わると考周囲に強い発現を認めたため，Fut10 発現が神経幹細胞

えられているが，その詳細は不明である。本年度共同研の機能に何らかの関わりがあるという仮説をたて，本年究により，神経幹細胞や ES 細胞で Fut10 をノックダウン

度の研究を行った。

すると，確かに未分化性が維持できず，不適切な分化を

Fut10 同様にα1,3 フコース転移酵素活性をもつ Fut9，

誘導することがわかった。

およびα1,3 フコース転移酵素が生合成する LewisX エピ

今後，さらに Fut10 の神経発生における役割を解明する

トープの発現分布を詳細に検討した結果，神経幹/前駆細ため，共同研究としてコンディッショナルノックアウト

胞の発現する LewisX は Fut10 が主に生合成すること，神マウスを作製中である。

経幹細胞から分化した細胞が発現する LewisX は Fut9 が5．中枢神経系におけるグリア細胞の発生過程と機能構築形成への関与の解析
小野勝彦，後藤仁志（京都府立医科大学大学院医学研究科
竹林浩秀（新潟大学大学院医歯学総合研究科

神経発生生物学）

神経生物・解剖学分野）

脊髄の発生過程では，モルフォゲン分子により，転写髄を構成するニューロンとグリア細胞のサブセットは，因子発現を指標とした背腹軸ドメインが形成される。脊この背腹軸ドメインに由来することが明らかになりつつ159

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

ある。ドメインのうち最腹側部には Nkx2.2 陽性の p3 ドを伸ばす標識細胞がトレーサー陽性となることから，p3

メイン，その背側には Olig2 陽性の pMN ドメインがある

ドメイン由来の運動ニューロンは機能的であることが示(図 1A, B)。我々は，オリゴデンドロサイトが pMN ドメ

唆された(図 1D-F)。

インのみならず p3 ドメインからも生み出されることを明らかにした（Gotoh et al., 2011, Dev Biol）。この解析の過程で，p3 ドメインから脊髄前角運動ニューロンも希に標識されることを見出した。オリゴデンドロサイトと体性運動ニューロンが同じ細胞系譜であることは Olig2 を指標とした解析から明らかにしている（Masahira et al.,2006, Dev Biol）。我々は，pMN ドメインと p3 ドメインの細胞系譜の共通性を明らかにするため，Nkx2.2 陽性細胞を標識し，その系譜を解析した(図 1C 矢印)。
孵卵 2 日目（E2）の鶏胚にレトロウイルス受容体をp3 ドメイン特異的に電気穿孔法により導入・発現させ，E3 に EGFP 遺伝子をレトロウイルスによって導入した。
E9 における GFP 陽性細胞の細胞種を調べたところ HB9
陽性運動ニューロンが認められた。より幼弱な時期のNkx2.2 系譜細胞を解析するため，p3 ドメイン特異的にこれらの結果から，鶏胚では pMN ドメインの細胞と同様に p3 ドメインの細胞も運動ニューロン-オリゴデン
ドロサイトの共通系譜を持っていることが明らかにされた(図 2)。

Cre を発現するプラスミドを限界希釈し（1ng/µL），floxレポータープラスミド（LacZ, EGFP, または Brainbow）と電気穿孔法により E2 胚神経管に共導入した。E3 では，
Nkx2.2 陽性細胞でレポーター分子が発現し，その系譜細胞が標識されることを明らかとした。経時的解析によって，幼弱時期の Nkx2.2 陽性細胞は V3 介在ニューロンとともに体性及び内臓性運動ニューロンに分化することを明らかとした。更に，逆行性トレーサーであるフルオロ
ゴールド(FG)を筋肉に微量注入すると，脊髄の外に軸索6．脳の形成に必須の分泌蛋白質リーリンの分解制御機構解明
服部光治（名古屋市立大学・大学院薬学研究科）
深田優子，深田正紀

リーリン（Reelin）は大脳の層構造形成や機能発現に解活性を指標に複数のカラムクロマトグラフィーを用い必須の分泌蛋白質である。これまでに申請者はリーリンて，標的プロテアーゼの部分精製に成功した。そして，が細胞外で特異的な分解を受け，これにより完全に機能

プロテアーゼ画分の銀染色により複数の候補蛋白質を検を失うことを証明している。本研究では，リーリン分解

出した。昨年度，生理学研究所，生体膜研究部門（深田反応を触媒する酵素の同定および，その酵素の活性制御博士）との共同研究にて，候補蛋白質を網羅的に質量分機構を解明し，リーリンによる層構造形成制御機構の全析法にて同定した。同定した蛋白質の中には，今までに貌を理解することを目指した。

得た知見と良く性質の合致する分泌型プロテアーゼが存

私どもは大脳皮質神経細胞の培養上清からリーリン分

160

在していた。今年度はその候補蛋白質の解析を in vitro, in一般共同研究報告

vivo の両側面から精力的に進めた。その結果，この候補

マウスを既に入手したので，発生時期や脳の部位別にお分子はリーリンを特定の部位で分解すること，及び，分けるリーリン分解への寄与を解析する予定である。

解部位に変異を導入したリーリンを分解できないことがさらに，リーリンは LTP を代表とするシナプス可塑性

判った。すなわち，この候補分子こそが，脳内でのリーにも関与していることが報告されているので，生体膜研

リン不活化を担うプロテアーゼであることが強く示唆さ究部門において解析している分子群（LGI1/ADAM22 やれた。現在，この候補分子の神経細胞内や大脳におけるAMPA 受容体を含む蛋白質複合体）との相互作用に関し分布を解析している。さらに，この分子のノックアウトても引き続き検討していく予定である。

7．内臓機械痛覚過敏における TRP チャネルの機能解析と機能性胃腸疾患病態との関連
杉山敏郎，三原弘，山脇秀元，鈴木庸弘（富山大学大学院医学薬学研究部）

富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）「研究目的」胃食道逆流症患者の一群では食道の温度・

Ca イオン流入および ATP 放出が起こるが，トリプシン

機械刺激感受性が亢進していること，機能性ディスペプ

前処理あるいは PAR-2 活性ペプチド前処理をすると Ca

シアでは食後の胃適応性弛緩低下が重要な異常病態であイオン流入および ATP 放出が有意に増加した。これらのること，過敏性腸症候群は食事刺激後，早期に排便行動

Ca イオン流入および ATP 放出は TRPV4 ノックアウトマ

が生じることが報告されており，これらの病態形成に

ウス食道ケラチノ細胞では全く見られなかった。すなわ

TRPV2 及び TRPV4 を介する内臓知覚過敏およびその応

ち，十二指腸液に含まれる膵液トリプシンの食道逆流に答が関連して病態が形成されている可能性が強く推定さ

よって PAR-2 が活性体となり，食道上皮 TRPV4 の感受

れ，TRP チャネルはこれら疾患の新規の治療標的分子の性を亢進させ，わずかの圧刺激，機械刺激により TRPV4候補となり得ることが推測される。そこで，食道，胃，活性化が起こり，Ca イオン流入，ATP 放出が有意に増強

結腸における TRPV2，TRPV4 チャネルの分布と伸展刺することが判明した。(2) マウス胃抑制性運動神経に激，圧刺激時の詳細な機能解析を行い，機能性胃腸疾患

TRPV2 が発現しているが，単離胃の伸展-圧反応を圧ト

病態との関連を検討，新規治療標的薬開発への道を切り

ランスデューサーを用いて検討すると，TRPV2 活性化剤

拓くことを目的とする。「計画と結果」(1) マウス食道により単離胃の適応性弛緩が促進される。更に，その胃ケ ラ チ ノ 細 胞 に TRPV4 ， PAR-2(protease activated弛緩促進効果が，TRPV2 阻害剤，L-NAME，Ca 拮抗薬

receptor-2) mRNA，蛋白質が発現していることを RT-PCR

により抑制されることも確認され，胃の適応性弛緩に抑法および免疫染色法により確認した。食道ケラチノ細胞

制性運動神経に発現する TRPV2 が機能的に関与していの単層培養系を用いて，TRPV4 アゴニスト刺激をするとる可能性が強く示唆された。

8．両生類及び鳥類における温度感受性 TRPA1 チャネルの機能的役割
太田利男，中塚一将，鴋澤永子，高橋賢次（鳥取大学農学部）
齋藤茂，富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

哺乳類 TRPA1 は感覚神経に発現する非選択的陽イオ

おける TRPA1 の機能は明らかにされていない。そこで，ンチャネルであり，刺激性化学物質や冷刺激により活性提案代表者は生理学研究所の富永教授，齋藤特任助教ら化されることが知られている。しかし，両生類や鳥類にと共に，ニシツメガエル（Xenopus tropicalis ） TRPA1

161

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（xtTRPA1）及びニワトリ TRPA1 (cTRPA1) 遺伝子の発行動を引き起こした。同様な結果が cTRPA1 を発現させ現・機能解析を細胞内 Ca イメージング及び膜電流測定

た HEK293 細胞，Xenopus oocyte 及びニワトリ DRG

法により行った。合わせてニシツメガエル及びニワトリ

ニューロンにおいても得られた。

より分離した背根神経節（DRG）ニューロンにおける内以上の成績から，両生類及び鳥類 TRPA1 は哺乳類
TRPA1 と同様に刺激性化学物質に対する感受性を有し因性 TRPA1 に対する作用も検討した。
xtTRPA1 を 発 現 さ せ た HEK293 細 胞 及 び Xenopusていたが，哺乳類とは異なり，熱刺激により活性化する

oocyte において，cinnamaldehyde を始めとする TRPA1 ア

侵害受容チャネルとして機能することが示された。また，ゴニストは xtTRPA1 チャネルを刺激した。xtTRPA1 チャ

他の熱感受性チャネルである TRPV1 と同一 DRG ニュー

ネルは冷刺激には反応しなかったが，熱刺激により活性

ロンに共存していたことから，両生類や鳥類において両化した。ニシツメガエル DRG ニューロンもこれら刺激

チャネルは熱感知を補完しあっていると考えられる。こにより活性化した。熱刺激に反応した DRG ニューロンのことは，これまで報告されている爬虫類に加え，両生の大部分は cinnamaldehyde 及び TRPV1 アゴニストの類及び鳥類においても TRPA1 チャネルが侵害受容性熱

capsaicin に対しても反応性を示した。Cinnamaldehyde やセンサーとして働き，更にその機能は進化の過程で維持

種々の TRPA1 アゴニストはニシツメガエル個体に疼痛されていることが明らかになった。

9．光遺伝学ツールを用いたマウス成体脳ニューロン新生の機能的意義の解析
今吉格（京都大学白眉センター・ウイルス研究所増殖制御学分野）
山中章弘（生理学研究所）

我々はこれまで，マウス成体脳の新生ニューロンの選

ダブルストップカセットを持つ Rosa26 ノックインマウ

択的標識と除去を行い，ニューロン新生の全体像と機能スを開発してきた。Cre に加えて Flp の選択を加える事で，的意義の解明を行ってきた。ニューロン新生の生理的意

脳の中で特定の神経細胞集団を極めて限局的にターゲッ

義の全容解明には，神経回路レベルでのニューロン新生

トする事が可能となる。これらの遺伝子改変マウスを用の意義についての理解も必須である。そのため，いて，細胞生理研究部門の光照射用 LED 装置と脳スライ

Optogenetics ツールを用いて，新生ニューロンと既存の神スパッチクランプ装置一式を用いて，光照射依存的に新経回路との神経結合様式を解明し，ニューロン新生が高生ニューロンの神経活動の人工的な操作が可能であるか

次脳機能に果たす役割の包括的理解を研究目標とした。

評価を行った。ArchT を発現するマウスでは，緑色光照

Optogenetics ツールを新生ニューロン特異的に発現さ

射依存的に神経活動の抑制ができる事，C1V1 を発現すせるために，Cre 及び Flp 組換え酵素による転写ストップ

るマウスでは，緑色光照射依存的に活動電位を誘導できカセット除去後に，改変型チャネルロドプシンやハロロる事を確認した。これらの研究結果は，今後 Optogenetics

ドプシンを発現するマウスを作製した。我々は，Cre のツールを用いて，新生ニューロンの機能解析を行う際の組換えに加えて，Flp 組換え酵素の組換えを必要とする，基盤的データとなる事が期待される。

162

一般共同研究報告

10．質感認知の神経ネットワーク基盤の研究
一戸紀孝，鈴木航，宮川尚久，坂野拓（国立精神・神経医療研究センター・神経研究所・微細構造研究部）
谷利樹（弘前大学大学院・医学研究科・生体構造医科学講座）
小松英彦（生理学研究所

感覚認知情報研究部門）

小松英彦のグループは，定量・定義の困難さ，動物にに見いだしている。この他者の運動に反応するカラムは，おける認識を知る事の困難さなどから，解明が遅れていMT からの直接の投射または，FST からの投射を受ける

た「質感」の認知に関する研究に精力的に取り込み，ヒことが分かっており，この光沢のある物体に反応するカトとマカク属サルの両方を平行に用い，さらに fMRI，電ラムと，他者の行動に反応するカラムが，複雑なモザイ

気生理，心理実験を巧妙に組み合わせて，この困難な分クを作っている事が推定された。また，この領域には野に新しい大きな貢献を行って来ている。

biological motion に反応する部位もある事も見いだしてこれに対し，弘前大学の谷を含む国立精神・医療研究いる。

センターの一戸グループは，ほとんど溝のない新世界ザ

この光沢のある物体に反応する領域へトレーサーを注

ルマーモセットを用いて小松グループが上側頭溝（STS）

入すると，MT の周囲にある MTc，V4, TE から強い投射内に見いだしたのとほぼ同様の領野と考えられる部位にを受ける事が分かった。背側視覚系に属する MT ではな

おいて脳表から多点電極を用いて電気記録を行い，形態

く，腹側視覚系に属すると考えられる MTc, V4, TE からに左右されず光沢のある物体（ガラスと金属）に反応すの投射を受けることは，この領域が腹側視覚系に属してる小さな領野（〜500μm）がある事を２頭のマーモセッ

いる事を示唆している。

トで見いだした。この多点電極は，４本の 400μm 離れ

一戸グループは，生体内で脳内の線維連絡を可視化す

たシャンクからなり，１本のシャンクは 200μm 離れたる手法を開発したので(Ichinohe et al., Sci Rep, 2012)，この８個のコンタクトから出来ている。光沢のある物体に反光沢に反応する領野の細胞の反応特性を検討する事を予応するこの領野は，２本のシャンクのコンタクトからし定している。他者の運動に反応する FST 領域へ投射するか記録されず極めてコンパクトなカラム性を持っている前頭葉からは，他者の運動のみならず，自己の運動にも事が分かった。この領域は FST と考えられ，他者の運動反応するミラーニューロンが記録され，新世界ザルにも，に反応するカラム上の構造を持っている事を我々は同時ミラーニューロンが存在する事を世界で初めて示した。

11．ナトリウムポンプ Atp1a3 遺伝子ノックアウト／ジストニア
病態モデルマウスのシナプス機能解析池田啓子（兵庫医科大学・生物学）
井本敬二，佐竹伸一郎（生理学研・神経シグナル）ナトリウムポンプは，細胞膜内外の Na+と K+の濃度を調節する能動輸送酵素である。α，β，γのサブユニッ(Atp1a3+/－)を用いて，ジストニアパーキンソニズムの発症機序を解明することを目的とした。

トから構成され，ほ乳類の脳ではα１，α２，α３が発我々は先行実験で，①小脳へのカイニン酸投与により現している。α３サブユニットはニューロンに特異的に誘発したジストニア症状は，Atp1a3+/－では野生型に比べ発現する。最近，ヒトα３サブユニット遺伝子の変異は，て増強すること，②成長段階のマウス Atp1a3 mRNA の発

急性発症性ジストニアパーキンソニズムと小児交互性片現は，小脳の方が基底核よりも高いこと，を見出してい麻痺の原因であることが報告された。本研究では，α3た。これらの結果より，小脳における神経伝達の変化がサブユニット遺伝子ノックアウトヘテロマウス

ジストニアの原因であると推定し，小脳のスライス標本

163

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

を用いた電気生理学的手法により，種々の検討を行った。

ニューロンからプルキンエ細胞への抑制性伝達が特異的分子層の介在ニューロン（籠細胞と星状細胞）からプルに亢進していると結論した。免疫組織法により，籠細胞

キンエ細胞への抑制性シナプス後電流（IPSC）を全細胞の軸索終末がプルキンエ細胞の軸索起始部に結合する

パッチクランプ法にて記録し，その特性を野生型とpinceaux 構造にα3 サブユニットが集積していることをでは，刺激強度に依見出した。Atp1a3+/－で抑制性シナプス伝達が促進してい存した IPSC の誘発促進と，mIPSC 頻度の上昇が見られたのは，ナトリウムポンプの発現量低下に伴い，介在た。一方，介在ニューロンの細胞体から記録した静止膜

ニューロン終末において脱分極と細胞内カルシウムイオ電位に著しい変化は観察されなかった。また，平行線維

ン濃度の上昇が起きたためではないかと推定している（J.

や登上線維からプルキンエ細胞への興奮性シナプス伝達

Physiol. 2013）。今後は，この伝達効率の促進が，小脳か

Atp1a3+/－+/－の間で比較した。Atp1a3には，野生型と Atp1a3+/ －の間で有意な差は認められな+/－かった。以上の結果より，Atp1a3

小脳では分子層介在らの神経アウトプットにおよぼす影響やジストニア症状につながるメカニズムを中心に検討を行う予定である。

12．同じ誕生日を有する小脳プルキンエ細胞の生理学的機能の解明
橋本光広（名古屋大学医学部医学系研究科細胞生物）

ラット小脳のスライス・パッチクランプ法を，教授し異を明らかにすることが可能であると予想される。現在，ていただき，小脳スライス上のプルキンエ細胞から電気解析まで至っていないが，本共同研究で習得した電気生生理学的計測が出来るようになった。小脳スライス上の理学的技術の向上と，アデノウイルスベクターの技術を

プルキンエ細胞をランダムにパッチクランプし，電気生融合することによって，プルキンエ細胞の電気生理学的理学的計測を行ったが，計測したプルキンエ細胞間の電差異を明らかにすることが可能であると予想される。

気生理学的違いを示すデータを得るまでには至っていな

自由行動下において，チャンネルロドプシン２を発現い。しかし，最近，小脳プルキンエ細胞の in vivo フィー

した神経細胞の活性を制御できる，ワイヤレス・脳留置

ルドポテンシャル計測によって，プルキンエ細胞の発火型光刺激装置を独自に開発した。この装置は，３つのチッ

頻度に差異があり，その発火頻度の差異は，小脳内に形

プ LED を駆動することができ，それぞれの発光パターン

成される縦縞状の領域と相関関係があることが発表されをプログラムによって自由に変更することが出来る。現た。小脳内に形成される縦縞状の領域は，小脳プルキン

在，アデノウイルスベクターを用いて，胎生 12.5 日生まエ細胞の誕生日によって規定される縦縞状領域と高い相れのプルキンエ細胞へ選択的にチャンネルロドプシン２

関関係がある。そのことから考えて，Venus を発現するを発現させ，自由行動下の 4 週齢のマウスにおいて，プ

アデノウイルスベクターを用い，マウス胎生 10.5，11.5，

ルキンエ細胞の活性を光刺激によって制御することを試

12.5 日目生まれのプルキンエ細胞をそれぞれ蛍光ラベル

みている。また，改良した光刺激装置を生理研の共同研

し，蛍光ラベルされた同じ誕生日を有するプルキンエ細究者に供給し，共同研究を進めている。

胞の電気生理学的特性を解析することによって，その差

13．脊髄におけるグレリン応答性神経細胞の同定
池田あずさ，椎名貴彦，志水泰武（岐阜大学応用生物科学部 獣医生理学研究室）【背景と目的】消化管運動は，消化管内在神経系およびまでの研究により，脊髄（腰仙髄部）の排便中枢に相当

中枢神経系の両者によって厳密に制御されている。これする部位にグレリンを投与すると，大腸運動が活発にな

164

一般共同研究報告ることが明らかになった。また，ドパミンも同様に排便

ニューロンに誘起される膜電流を電位固定下に記録した。

中枢に作用する可能性が示唆されている。本研究では，

グレリンの適用により反応を示す細胞は確認できなかっ

脊髄内に，グレリンあるいはドパミンに応答する神経細た。一方，ドパミンの適用に反応して，電流を発生する胞が存在することを証明し，大腸運動の亢進をもたらす

神経が確認された。ドパミンによって発生した電流は，神経回路を解明することを目的とした。

神経遮断薬であるテトロドトキシンの影響を受けなかっ【材料と方法】神経シグナル研究部門で保有，管理された。

ているスライサー及び脊髄スライスパッチクランプ用【考察】本研究により，グレリンに応答する神経細胞はセットを利用した。ラット腰仙部の脊髄スライス標本を確認できなかったものの，ドパミンに反応する神経の存作製し，下部消化管を支配する副交感神経核からパッチ在が確認された。ドパミンによって生じた電流が神経遮

クランプ記録を行った。脊髄標本にグレリンまたはドパ断薬の影響を受けなったことは，電流が確認された神経ミンを作用させた場合に活動が亢進する神経細胞が存在

細胞自身にドパミンが作用したことを意味している。今するか検討した。

回確認されたドパミン感受性神経は，大腸運動の制御に【結果】パッチクランプ法により腰仙部副交感神経核

関与している可能性がある。

14．ラットヒゲにおける一次感覚ニューロンの機能形態の同時追究
榎原智美，外村宗達，黒田大地，熊本賢三（明治国際医療大学・医学教育研究センター・解剖学教室）
古江秀昌，歌大介，井本敬二（神経シグナル）

ラットの顔面部ヒゲには多種多様な皮膚感覚受容器が在，約 140 実験例中 10 例（7％）において，メルケル終密に分布している（Ebara ら, JCN, 2002）。これらのほと末，棍棒状終末，および槍型終末が検出できている。なんどは，三叉神経節に細胞体を局在させる偽単極性

お，それぞれのニューロンの中枢枝は，三叉神経路を下ニューロンである。しかし，各感覚受容器の生理学的反行しつつ，頭尾側に長い三叉神経核の各亜核に幹軸索か応特性とその末梢および中枢端の構造の一致は，古くから段階的に約 20 本の側枝を出して終末していた（2013

らの謎であるが未だ十分な解明はなされていない。そこ

年3月

日本解剖学会で発表）。

で，単一神経細胞記録標識システムと共焦点レーザ顕微

単一ニューロンの電気生理と形態観察の実験系がよう

鏡システムを用いて，成熟ラットヒゲの一次感覚神経細やく確立し，成功例を増やしつつある。電顕的解析も進胞の生理学的かつ形態学的特性の同時解明を目指していめている。多様な受容器が検出されつつある一方で，成る。

熟ラットでの成功例がないこと，従来提唱されている即

これまでに，成熟ラットの頭部摘出標本において，三順応や遅順応の反応特性に必ずしも終末形態が一致しな

叉神経節を可視下におく ex vivo 系を確立し，単一神経

いこと，活動電位のオーバーシュートを検出しにくいこ細胞記録と標識を成功させた（生理研 2012 年報報告）。

となどの問題点を抱える。今後，成功例の数を増やしつ

引き続き，麻酔下の幼若ラット（3 週齢）の頭部で三つこれらの点を見極め，一次感覚ニューロンの反応特性

叉神経節を可視下におく in vivo 系において，単一神経と末梢および中枢の終末の三次元的な広がりを含む形態

細胞記録と標識を確立させ，一次感覚ニューロンの皮膚的特徴とを詳細に比較し，感覚受容における機能形態上刺激による電気生理学的特性と，感覚受容終末および中の明確な法則性を見いだしたい。

枢の神経終末の同時観察を成功させた。2013 年 3 月末現165

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）15．大脳皮質における錐体細胞間抑制の機能解析
小松由紀夫，丸山拓郎，杉村岳俊（名古屋大学環境医学研究所)
吉村由美子

我々はマウス大脳皮質切片標本上の近接する２個の体細胞の細胞体近傍に入力する抑制性細胞を介して生じ2/3 層錐体細胞からホールセル記録を行い，一方の錐体細ると考えられる。細胞体近傍に入力する抑制性細胞は PV

胞に活動電位を発生させると，他方に抑制性シナプス後陽性細胞と CCK 陽性細胞である。従って，錐体細胞間電流（IPSC）が誘発されることを見出した。そして，錐抑制が抑制性細胞の細胞体・樹状突起を介する通常の２体細胞が抑制性細胞の樹状突起・細胞体を介さずに，そ

シナプス性抑制であるならば，上記の 2 種類の抑制性細の軸索終末を直接活性化することにより錐体細胞間抑制胞から記録される興奮性シナプス後電流（EPSC）はカイを引き起こすことを示す結果を報告した。しかし，このニン酸受容体阻害により抑制されるはずである。この可抑制は抑制性細胞の樹状突起・細胞体を介して生じるこ能性を検証するために，PV 陽性細胞あるいは CCK 陽性とを示唆する報告もあり，錐体細胞間抑制の機構に関し細胞に選択的に GFP を発現する遺伝子改変マウスを使ては結論に至っていない。

用し，これら 2 種類の抑制性細胞の細胞体から EPSC を

昨年度に引き続きこの抑制の神経回路の解析を行った。

記録した。どちらの細胞でも，EPSC はカイニン酸受容子宮内エレクトロポレーション法を用いて光感受性陽イ体を阻害しても影響を受けなかった。従って，上述の可オンチャネルである ChR2 を大脳皮質 2/3 層錐体細胞に能性は考えにくい。

発現させたマウスから切片標本を作製し，その 2/3 層錐また，抗 PV 抗体で PV 陽性抑制性細胞の軸索終末を，体細胞からホールセル記録を行った。AMPA 受容体阻害

抗 VGluT1 抗体で錐体細胞の軸索終末を免疫組織学的に薬存在下で光照射により 2/3 層錐体細胞を刺激すると2 重染色したところ，両終末は錐体細胞の細胞体近傍に

IPSC が観察され，その反応はカイニン酸受容体を阻害す

隣接して存在することが分かった。抗 CCK 抗体と抗るとほぼ消失した。この結果は，カイニン酸受容体が錐VGluT1 抗体による 2 重染色においても同様な所見が得

体細胞間抑制を仲介するという我々の報告を確認するもられた。以上の結果は，錐体細胞間抑制は PV 陽性細胞のである。

および CCK 陽性細胞の軸索終末を介することを強く示

錐体細胞間 IPSC のキネティクスから，この抑制は錐唆する。

16．ゼブラフィッシュを用いた脳脊髄神経回路の成熟過程の生理学的・分子生物学的研究
小田洋一（名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻）
東島眞一（自然科学研究機構生理学研究所時系列生命現象研究部門）

聴覚と平衡感覚は全く異なる感覚として知覚されるが，化を調べることを目的とした。

ともに内耳の有毛細胞の毛の動きによって刺激を感知す

受精後 5 日のゼブラフィッシュ仔魚は壺嚢が未形成だる。蝸牛を持たない魚類は内耳の耳石器官で音や頭部のが卵形嚢と球形嚢をもち，平衡感覚や聴覚性驚愕反射を

傾きを受容する。魚類の耳石器官の卵形嚢，球形嚢，壺示す。まず卵形嚢と球形嚢のどちらが音刺激を受容する嚢は，いずれも耳石と有毛細胞から構成されるよく似たかを調べた。微細手術によってそれぞれの耳石を有毛細構造の感覚器官であるが，どのように聴覚と平衡感覚を胞上から除去して耳石器官の働きを阻害し，マイクロ受容し分けるのだろうか。本研究では，ゼブラフィッシュ

フォニック電位として記録される有毛細胞の音応答に対を対象として，内耳感覚器と前庭・聴神経回路の機能分する効果を調べた。その結果，球形嚢の有毛細胞が選択

166

一般共同研究報告

Sci. Rep., 2013)。

的に音を受容することが示された。
なぜ球形嚢のみが音に応答するのだろうか。受精後 5次に内耳で受容された音情報がどのように脳へ伝達さ日では球形嚢の耳石は卵形嚢の耳石の 2.5 倍の大きさをれるかを調べるため，卵形嚢・球形嚢からの求心性神経持っていた。耳石が大きく重いほど慣性によりその場に投射を受ける後脳のマウスナー(M)細胞の音応答を in

とどまり，有毛細胞との動きのずれが大きくなるため音vivo ホールセル記録して比較した。M 細胞で記録される受容に適しているはずである。そうならば，本来音を受シナプス電位は卵形嚢の耳石を除去しても変化しなかっ

容できない卵形嚢も耳石が大きくなれば音を受容する可たが，球形嚢の耳石を除去すると消失した。巨大化した能性がある。

卵形嚢で受容された音情報は確かに M 細胞で記録されそれを検証するために，受精後 1 日に球形嚢から取りたが，球形脳からのシナプス電位に比べて振幅は小さく

外した耳石を卵形嚢の耳石に融合させ，卵形嚢の耳石を開始潜時は長かった。従って，球形嚢からの求心性回路巨大化させた。その結果，驚くべきことに，巨大化したが音情報を M 細胞へ効率良く伝達することが明らかに耳石をもつ卵形嚢の有毛細胞が音に応答するようになっなり，求心性回路においても卵形嚢と球形嚢からの経路

た。このことから，耳石の大きさが有毛細胞の音感受性は機能的に分化していることが示唆された。

を左右する一つの要因であることが示された(Inoue et al.,17．ゼブラフィッシュを用いたセロトニン神経回路の生理学的・分子生物学的研究
前川真吾，細川浩，藤岡俊治（京都大学大学院情報学研究科）
東島眞一

セロトニン作動性神経は精神疾患から睡眠，運動，呼後部縫線核セロトニン作動性神経の発火頻度は遊泳開始吸といった生命活動に至るまで，生物の行動に広く影響直前に増大することがわかった。さらに，発火頻度は遊を与えることが知られているが，運動や行動におけるセ

泳期間の前半では高く保たれ，その後，後半にかけて徐々

ロトニン作動性神経の役割については未知な点が多い。

に減少していくことが明らかになった。これらの結果は，本研究ではゼブラフィッシュをモデルとして，セロトニ

後部縫線核セロトニン作動性神経の発火は遊泳運動の開ン作動性神経回路の運動や行動における生理学的な役割

始及び，持続を引き起こしている可能性を示唆している。

の解明を目的とした。

また，tph2 プロモーター・エンハンサーを用いて，セ昨年度の研究により，tph2 遺伝子のプロモーター・エ

ロトニン作動性神経特異的にチャネルロドプシンを発現

ンハンサーを用いて，ゼブラフィッシュセロトニン作動させた系統を作出した。今後この系統を用いて，非侵襲性神経特異的に GFP を発現させた系統の作出に成功し的かつ人為的にセロトニン作動性神経の活動を制御し，た。本年度は，このトランスジェニックフィッシュ系統

その際のゼブラフィッシュの行動変化を解析する予定でを利用し，後部縫線核に存在するセロトニン作動性神経ある。

の電気生理学的な解析を中心に研究を行った。その結果，

167

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）18．ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた大脳基底核機能の解析籾山俊彦（東京慈恵会医科大学）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）(D2R KO)マウスの脳スライス標本を用いたホールセル

大脳基底核の機能に関与する神経伝達の障害，特に黒記録により，以下の結果を得た。

質―線条体ドーパミン系の障害によってパーキンソン症
候群や舞踏病に代表される運動異常が観察される。これ

1) 野生型マウスでは，線条体において刺激頻度依存的

ら運動異常の発症機序を理解するためには，大脳基底核に GABA 遊離が抑制されるが，D2R KO マウスでは，この線条体と関連するシナプス伝達を解析することによっの刺激頻度依存性抑制が阻害された。
2)て，神経回路の同定とその機能を解明する必要がある。

野生型マウスではシナプス前 D2R 活性化によって本研究では，ドーパミン受容体各サブタイプ（Ｄ１ドー

N 型カルシウムが選択的に遮断されて GABA 遊離が抑制

パミン受容体およびＤ２ドーパミン受容体）ノックアウ

されるが，D2R KO マウスでは，GABA 性シナプス伝達

トマウス線条体の各種ニューロン間のシナプス伝達の特に関与する N 型チャネルの割合が有意に減少した。

性を明らかにするために，マウス脳スライスを用いた

以上から，GABA 遊離における内因性のドーパミンおホールセルパッチクランプ法による解析および In vivo

よび D2R の機能，さらに D2R と N 型カルシウムチャネ

における電気生理学的解析を行なった。

ルの強固な選択的共役が示唆される（論文 revise 中）。

平成 24 年度は，ドーパミン D2 型受容体ノックアウト

19．パーキンソン病の神経ネットワーク異常の解明を目指した試験的研究
星英司（公益財団法人
知見聡美，南部東京都医学総合研究所）

篤（生体システム研究部門）

パーキンソン病は大脳基底核の線条体へ投射するドーを作製した。続いて，各脳部位について，健側と患側か

パミン細胞の消失によって誘発される代表的な基底核疾ら細胞活動を記録し，平均発火頻度や活動パターンなど

患とみなされている。しかし，ヒトのイメージング研究に注目しながら活動の比較を行った。その結果，複数のはパーキンソン病の患者において，基底核外の脳部位の脳部位において，患側と健側の間で神経活動の違いを同

活動変化を明らかにしている。そこで，本研究では，パー定することに成功した。今後，本知見を手掛かりとして

キンソン病における幅広い神経ネットワーク異常の解明

研究を展開することによって，パーキンソン病におけるに向けた実験系を立ち上げることを目指した。まず，広汎な神経ネットワーク異常の実態解明につながること

MPTP の投与による一側性パーキンソン病のモデルサルが期待される。

20．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核のニューロン応答
佐藤澄人（北里大学医学部
知見聡美，南部脳神経外科）

篤（生体システム研究部門）

パーキンソン病に対する視床下核刺激療法

情動に対する副作用が指摘されている。本研究では，情（STN-DBS）は，運動症状を改善する一方，認知機能や動に影響を与えると考えられる，STN の辺縁系領域の168

一般共同研究報告

ニューロンについて調べることを目的とした。

れも早期興奮・後期興奮の二相性パターンが観察され，大脳皮質－大脳基底核－視床－大脳皮質回路は，運動潜時および持続時間は，M1，SMA，PL の順に長くなる

系ループ，連合系ループ，辺縁系ループで構成され，STN

傾向がみられた。また，M1 刺激に応答するニューロン

内においてそれぞれのループに対応する領域が存在する。

は STN の外側部，SMA のそれは中間部，PL では最内側

実験はサルを用いて，覚醒下に STN ニューロンの細胞外部に存在していた。

ユニット記録を行い，自発発射および大脳皮質（一次運

早期興奮は，M1・SMA からの直接入力であることが動野 M1・補足運動野 SMA・辺縁前野 PL）の電気刺激に

すでに明らかにされている。最近，PL から STN 内側部

対する応答を PSTH で観察した。

へ直接投射することが解剖学的に示され，本研究では神STN ニューロンは，M1，SMA，PL のそれぞれの刺激

経生理学的にそれを裏付ける結果となった。

に応答するもの，いずれにも応答しないものに大別されSTN の辺縁系領域は最内側部に位置しており，運動系

た。自発発射パターン・平均発射頻度は各群の間で有意ループと同様な情報処理が行われるが，その処理速度は差は認められなかった。皮質刺激に対する応答は，いず

遅いことが示唆された。

21．長期運動学習の記憶痕跡に相当するシナプス構造の解析
工藤もゑこ，永雄総一（理化学研究所・脳科学総合研究センター・運動学習制御研究チーム）

本年度は遺伝子改変マウスを用いた生理実験を主に集中訓練による適応は GPCR7b 欠損マウスと野生型マウ行った。G-protein coupled receptor の 1 つの GPCR7b は，スでは差は見られなかったが，分散訓練による適応は，結合するリガンドが同定されていない orphan 受容体でGPCR7b 欠損マウスでは有意に低下していた。次に，生ある。GPCR7b は小脳皮質のプルキンエ細胞と小脳核の後 15－20 日齢のマウスから得られたスライス標本を用神経細胞に発現しているが，その機能は知られていない。

いて，プルキンエ細胞と小脳核の神経細胞の電気生理学

理化学研究所の脳センターの平林研究室で作成された的特徴を調べた。GPCR7b 欠損マウスと野生型マウスで，

GPCR7b 欠損マウスは，行動はほぼ正常で，野生型のマ

プルキンエ細胞の一般的性質や平行線維―プルキンエ細ウスと同じ寿命をもつ。その小脳のプルキンエ細胞の軸胞間シナプスのシナプス伝達可塑性（長期抑圧）には差

索突起にはコブ状の突起が所々に見られ，透過型電子顕は認められなかったが，苔状線維―小脳核細胞間のシナ微鏡による観察では，コブ状の突起内に多数の小胞体がプス伝達の長期増強については，GPCR7b 欠損マウスで認められた。従って，GPCR7b 欠損マウスのプルキンエ

は異常が認められた。先行研究により，分散訓練による細胞の軸索輸送に異常があることが示唆される。

HOKR の適応には，小脳皮質のプルキンエ細胞におけるGPCR7b 欠損マウスにローターロッドの訓練を数日間にタンパク質の合成と，訓練直後の 4 時間程度のプルキン

わたって行うと，1 日に生じる運動学習は野生型とかわ

エ細胞の持続的な発火がともに必要であることが示唆さらないが，長期の運動学習は低下していた。さらに，水れている。従って，GPCR7b の欠損マウスでは，プルキ

平 性 視 機 性 眼 球 反 応 (horizontal optokinetic response,

ンエ細胞の軸索輸送が低下し，その結果，小脳核のシナ

HOKR)の適応を，1 時間 800 周期のスクリーンの回転にプス伝達可塑性が障害されるとともに，長期の運動学習

よる集中訓練と，200 周期のスクリーンの回転を 1 時間が障害されている可能性が示唆される。

の休憩期間をいれて 4 回行った分散訓練とで比較した。

169

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

22．神経細胞極性化を制御する因子の電子顕微鏡レベルでの機能解析
岸将史（新潟大学大学院医歯学総合研究科分子ニューロイメージング研究室）
重本隆一（生理学研究所大脳皮質機能研究系脳形態解析研究部門）

SAD キナーゼという蛋白キナーゼは，神経細胞の極性あるため，S2 抗原の遺伝子欠損マウスヘテロ接合体につ化に不可欠であることが遺伝学的に示されている数少な

いてシナプスの大きさに異常がないかどうか，PSD のサ

い分子の一つである。その in vitro での基質分子 S2 抗原

イズを基準に解析を行った。結果としては，野生型とのの遺伝子欠損マウスを作製した結果，ホモ接合体が早期間に差は無い，という結論に至ったが，マウスのバック胎生致死であり，ヘテロ接合体が軽度の行動異常を示し

グラウンドを C57BL/6N に統一することでもう一度観察たが，その詳細は不明である。本共同研究は，S2 抗原のを試みる。本解析結果については論文での報告を予定し

電顕レベルでの神経細胞内局在を調べること，ヘテロ接ている。

合体の PSD のサイズを計測しその異常の有無を明らか（３）shRNA-S2 導入神経細胞の解析にすること，shRNA-S2 の in utero electroporation により遺shRNA-S2 を CAGGS-EGFP と共発現させるような遺伝

伝子発現レベルを低下させた神経細胞に関し，その発生子導入ベクターを作製し，胎生 15 日齢にて海馬へのやシナプス形態を観察しその必要性を示すこと，の３点

electroporation を行った。出生後 21 日で灌流固定後，免を目標に行われた。

疫電顕にて GFP 陽性細胞を確認しながらそれが有する（１）S2 抗原の電顕レベルでの神経細胞内局在

シナプスの形態を観察する，という実験を行ったが，実S2 抗 原 に 対 す る 市 販 の 抗 体 6 種 類 に つ い て ，

際には GFP シグナルが強すぎて，シナプス部位自体がpostembedding，preembedding 両方の手法を用いて解析を真っ黒で観察出来ない，という結果に終わった。もしか行ったが，電顕レベルで明確なシグナルを示す抗体を見すると，もう少し時間的な余裕があれば，抗体量を減ら出す事は出来なかった。現在，ニワトリをホストとする

してもう一度チャレンジするということも可能であった

新たな抗体の作製を試みている。

かもしれないが，共同研究者の異動や，そういった工夫（２）ヘテロ接合体の PSD のサイズ

だけでは対処が難しいという可能性もあり断念するに

SAD キナーゼはシナプスの形成にも不可欠な分子で至った。机上で考えるよりも遥かに難しい実験であった。

23．脳内神経細胞の膜脂質分子の局在とその生理的役割に関する研究
深澤有吾（名古屋大学・大学院医学系研究科）

生体膜を構成する脂質分子は多様であり，特定の脂質イスを急速凍結する実験系の構築を行った。良好な凍結

分子が細胞機能の制御に関与している。本課題では凍結状態を得るためには，試料のサイズを小さくする必要が割断レプリカ標識法を応用して脂質分子と機能タンパク有ったため，実験にはマウス海馬を用いた。高圧凍結質の微細形態上の局在関係を電子顕微鏡で解析する手法

HPM010 による試料凍結を行った後，凍結割断レプリカを確立し，神経細胞における脂質膜ドメインの同定とそ

装置 BAF060 を用いて，培養海馬スライスの凍結割断レの重要性を明らかにすることを目的として行った。

プリカを作製した後，レプリカ膜に直接捕捉されない分

脂質分子は形態や分子局在解析に通常用いられる化学

子を SDS 処理により除去した。この様にして得たレプリ

固定剤に耐性であるため，生きている状態の神経細胞のカ膜を免疫タグとの融合タンパク質として発現・精製し脂質分布を明らかにするには，試料の急速凍結と凍結割た脂質結合タンパク質の脂質結合ドメインと反応し，金断レプリカ法を組み合わせた免疫電子顕微鏡法が最適且

コロイド標識二次抗体を用いた免疫標識を行った。今回

つ唯一の方法である。そこで先ず始めに，培養海馬スラの実験では phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate (PIP2)を170

一般共同研究報告

認識する PLC1 の PH ドメインを GST との融合タンパク質として発現したプローブを用いた。標識されたレプリ
カを透過型電子顕微鏡 JEOL1010 を用いて観察し，PIP2分子の細胞膜上分布を解析した。
PIP 標識は細胞膜の内葉に特異的に観察された(図参照）。シナプス前終末，樹状突起スパイン，樹状突起，細胞体を区別して標識分布を評価すると，各ドメイン毎に平均標識密度が異なり，同一ドメインの間でも，標識密度に大きな差が見られた。この観察結果は PIP2 濃度が機能ドメイン毎にダイナミックに制御されていることを示唆しているので，今後，神経活動のレベルとの相関や発現量変化の機能的意義に結び付けたいと考えている。

図説明：GST-PH プローブを用いた神経細胞膜上の PIP2 分布の可視化
樹状突起スパイン(左）とシナプス前終末(右）の細胞膜でＰＩＰ発現濃度が大きく異なることが，金標識(黒い点）の分布より分かる。

24．遺伝子改変動物を利用した抑制性ニューロンの特性についての研究柳川右千夫（群馬大学大学院医学系研究科）

脳は興奮性ニューロンと抑制性ニューロンから構成さノックインマウス）を作製した。次に，GlyT2-Cre ノッ

れる神経ネットワークの集まりからできている。GABA

クインマウスに挿入されている PGK-Neo 遺伝子が Cre

ニューロンとグリシンニューロンが抑制性ニューロンのの発現に障害を与えている可能性を考え，PGK-Neo 遺伝代表である。GABA ニューロンは中枢神経系全体に，グ子を削除した GlyT2-Cre (Δneo)マウスを作出した。Cre

リシンニューロンは脳幹と脊髄に分布する。しかし，のグリシンニューロン特異的発現を確認する目的で，

GABA ニューロンとグリシンニューロン両者とも比較的

GlyT2-Cre (Δneo)マウスとレポーターマウス（R26R マウ

少数で散在しているので，生のスライス標本で同定するス）とを交配して得られたダブルトランスジェニックマ

のは困難である。一方，小胞型 GABA トランスポーター

ウスの脳切片と脊髄切片を X-gal 染色法で検討した。そ（VGAT）は抑制性ニューロン（GABA ニューロンとグリの結果，脳幹，小脳，脊髄に強い lacZ の発現が観察されシンニューロンの両方）に，グルタミン酸脱炭酸酵素

た。特に脳幹では，グリシンニューロンが多い前庭神経（GAD; GAD65 と GAD67 の 2 型存在）は GABA ニュー核や孤束核などに lacZ の発現が観察され，Cre の発現がロンに，グリシントランスポーター2（GlyT2）はグリシ

グリシンニューロンにほぼ限局している可能性が示唆さ

ンニューロンにそれぞれ特異的に発現する。我々は，れた。GlyT2-Cre (Δneo)マウスを蛍光タンパク質が発現

GlyT2 遺伝子内在性プロモーターを使用してグリシン

するレポーターマウスと交配しており，今後はグリシン

ニューロン特異的に蛍光タンパク質やチャネルロドプシ

ニューロン特異的に蛍光タンパク質が発現するダブルト

ンなどの機能プローブが発現する遺伝子改変マウスの作

ランスジェニックマウス産仔を得，グリシンニューロン製を試みた。具体的には，GlyT2 遺伝子に Cre レコンビの特性を明らかにする。

ナーゼ（Cre）遺伝子をノックインしたマウス（GlyT2-Cre

171

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）25．海馬顆粒細胞の入力情報統合機能の研究
相原威（玉川大学工学部）

窪田芳之（生理学研究所）

背景と目的

どの非空間情報と，場所などの空間情報が，どの様に情海馬歯状回の顆粒細胞の樹状突起では，ボトムアップ

報処理されるかを調べるために，擬似的刺激として高速型の匂いなどの非空間情報と場所などに関する空間情報

アンケージングシステムを使い時空間的に異なるアンが分離して入力していることが知られている。この 2 種

ケージング刺激を行った。また，シミュレーションには類の情報はそれぞれ樹状突起の別々の場所へシナプス結シミュレータ NEURON を用いて行った。

合していることが報告されている。さらに広範囲調節系

結果の情報として中隔核からアセチルコリン（ACh）を放出

これまでの研究によって電気刺激を異なる入力層へ与するコリン作動性神経の投射を受けていることが知られえると，LPP，MPP それぞれの応答特性が違い，それぞており，ACh により神経興奮性が高まることが報告されれの入力層では異なったフィルタリング特性がある可能ている。しかし，歯状回で嗅内野からの２つの性質の異性が示唆されている。一方，アンケージング刺激を行いなる情報がどのような相互作用があるのか，また ACh が単一細胞で記録を行うと，入力層間での相互作用は小さ

情報統合にどのように作用しているのかはまだわかって

いが代わりに樹状突起分岐周辺で特異的な入力応答を示いない。そこで本研究は，海馬歯状回顆粒細胞においてすことが明らかとなった。具体的には，樹状突起分岐点

異なる入力情報がどのように入力され，処理されかを実から先端方向へ等距離でさらに近距離にある２点間へ入験（相原担当）およびコンピュータシミュレーション（窪力が同期した場合にのみ，その応答が促進されることが田担当）により共同実験を通じて明らかにすることを目分かった。さらにこの現象は入力層に依存しないことも的とした。

確認された。以上より同じ入力層のへの同時入力が細胞

実験の樹状突起単位で強調されることが示され，神経細胞のラットの海馬急性スライス標本を用いて，パッチクラ新たなメカニズムを発見することができた。またシミュ

ンプ法によって顆粒細胞から電気的応答を記録した。そレーションからはその機構に寄与するチャネルが推測さして，ボトムアップ型である感覚入力に相当する匂いなれた。

26．大脳皮質第６層ニューロンの投射多様性解析
藤山文乃（同志社大学脳科学研究科）
苅部冬紀（同志社大学高等研究教育機構）

哺乳類の大脳皮質は６層から構成され，それぞれの層

られるような投射多様性については明らかにされていなに特徴的な形態をもつ錐体細胞が存在する。近年の研究い。最近の研究では，第６層細胞の局所回路が第５層細によって，皮質第５層では，投射部位の異なる錐体細胞

胞とは異なることも示唆されており，皮質からの出力をサブタイプは局所的な結合においてもそれぞれに固有な統合的に考えるうえで，第６層の細胞タイプと局所回路回路を形成し，これによって皮質からの出力を制御してを明らかにすることは重要である。そこで本研究課題でいることが示されている。

は，ラット前頭皮質を用いて第６層神経細胞の投射につ大脳皮質第６層は第５層と並ぶ皮質下への出力細胞層

いて解析し，以下の結果を得た。

である。第６層の錐体細胞は小型で，その多くは視床に

1．順行性および逆行性トレーサーにより，ラット前頭

投射することが知られているが，第５層の錐体細胞にみ皮質第６層からの投射先を同定した。同側半球では，視172

一般共同研究報告

床の他に梨状様皮質・前窩前頭皮質・前障への投射が比と，梨状様皮質・前窩前頭皮質・対側線条体に投射する

較的多く見られた。しかし，第５層の錐体細胞とは異な細胞は第６層の上層部にのみ見られるのに対し，前障にり，皮質領野間投射細胞の割合は少なかった。

投射する細胞は第６層中層部に多くなる傾向が見られ，

2．対側半球への投射では対側前頭皮質・対側線条体・深さ分布が異なっていた。一方，視床以外への投射細胞

対側前障へ投射する細胞群が存在することを見出した。

の内，最も多く見られる対側皮質投射細胞は，第６層上対側皮質・対側線条体投射細胞には重なりが見られた。

層部から下層部へ向かってやや減少する傾向はあるが深また，第６層下部には対側視床へ投射する細胞が見られい部位まで存在していた。また，視床投射細胞は第６層た。

全層にわたって存在していた。

3．白質の直上にある第 7 層（あるいは第６ｂ層と呼ばこれらの結果は，第６層にも投射部位によるサブタイ

れる）の細胞は，他の第６層細胞とは形態的に異なるとプとサブレイヤー構造があることを示している。今後はともに，同側の皮質の幅広い領野へ投射していた。

その局所回路を明らかにしたい。

4．これら投射細胞の第６層内における深さ分布を見る

27．樹状突起形状とシナプス電流伝達の数理モデル研究野村真樹（理化学研究所

免疫・アレルギー科学総合研究センター）

窪田芳之（生理学研究所

大脳神経回路論研究部門）

これまでの研究で，ラットの前頭皮質のスライスを用

レーションソフト「Neuron」上で錐体細胞を再構築した。

いて，錐体細胞と FS バスケット細胞のペアレコーディ

また計測した IPSC データを用いて kinetic synapse モデル

ング電気生理実験を行い，錐体細胞の細胞体から 40 ミクの各パラメータを算出し，「Neuron」上に構築した錐体

ロン以上離れた樹状突起にコンタクトしている抑制性シ細胞モデルへの IPSC 入力を再現した。

ナプスの IPSC 信号は，細胞体まで伝搬してこないとい「Neuron」上に構築した錐体細胞モデルを用いて数値う結果を得ている。本研究では，電子顕微鏡を用いてそシミュレーションを行い，抑制性シナプス接続部位とそのシナプス接続部位のシナプスの面積を測定し，電気生の機能について調べた。シミュレーションを行った結果，

理実験で測定した IPSC を基にしてシナプス単位面積あ1.

たりの IPSC の電荷量を算出した。また，電子顕微鏡を用いて錐体細胞の形態を詳細に計測して樹状突起の断面

細胞の活動を効果的に制御している2.

ている樹状突起の断面積と線形の関係がある事などが分かった。

樹状突起基部に接続しているシナプス末端は小さく，局所的な抑制機能を持っている積や周囲長などのデータを得た。計測データを解析した
結果，シナプスジャンクションの表面積はそれが接続し細胞体に接続しているシナプス末端は大きく，錐体3.

棘突起に接続しているシナプスは棘突起に入力している興奮性入力を特異的に抑制していると言う結論を得た。

続いて，得られた形態データをもとに神経細胞シミュ

173

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

28．異なる文脈における正直・不正直の道徳判断に関する神経基盤板倉昭二（京都大学文学研究科）
Kang Lee（Dr. Erick Jackman Institute of Child Study, University of Tronto）
手続き：参加者は，まず，登場人物の顔写真が見せられ，（研究目的）
本研究の目的は，日本人成人を対象に，異なる文脈にお次に短いストーリーを呈示される。ストーリーでは，登場ける正直および不正直な振る舞いに対する，道徳的判断の人物がある場面で，嘘をつく，または本当のことを言う場

神経基盤を調べることであった。先行研究から，日本では，

面が呈示される。実験条件は，友人の利益のために嘘をつ

文脈に応じて不正直な振る舞いに対して異なる見方をす

くまたは本当のことを言う条件であり，統制条件は，自分ることが分かっている。ある状況では，不正直に振る舞うの利益のために嘘をつく，または本当のことを言う条件でことが奨励され，正直に振る舞うことが抑制されたりする。

ある。その後，登場人物の顔写真が再び呈示され，参加者

また，別の状況では，これと逆のことが生起し得る。このは，その人物の言語行動が良いか・悪いかの判断および，

ような，状況に応じた正直・不正直に対する道徳的判断のそれがどの程度良いか，どの程度悪いかが 5 段階尺度によ

神経基盤については，十分に調べられているとは言い難い。

る評価が求められた。条件は，被験者内要因とする。実験

脳機能イメージングの先行研究では，道徳的判断は，PFC

は，すべて MRI スキャナーの中で実施され，1 回目に顔や TP 領域のネットワークが関与していることが報告されを見た時と，ストーリーが呈示された後の 2 回目に顔を見ているが，正直・不正直に関する判断において，どのようたときの BOLD 活動を記録する。また，人物の判断や評にこのネットワークが関与しているかは解明されていな価時も同様に記録する。

い。本研究では，こうしたギャップを埋めることを主たる（進捗および今後の展開）目的とする。

まだ MRI の計測にまで至っていないが，呈示刺激とし（研究計画）てのストーリーの妥当性等を検討しており，その後 MRI

参加者：日本人成人を対象とする。

でのスキャンを実施する予定である。

29．味の認知過程における自律神経系の活性化に関与する神経機構
姜

英男 1，定藤規弘 2，田邊宏樹 2，佐々木章宏 2，吉田優美子 2，佐藤
（1 大阪大学大学院歯学研究科
2

元 1，川上晋平 1

高次脳口腔機能学講座・高次脳口腔機能統合学，

自然科学研究機構生理学研究所

大脳皮質機能研究系・心理生理学部門）

カプサイシン (CAP) を含む食物を摂取すると，顔面が，その尾側部島皮質は内臓感覚運動野であることから，からの発汗，唾液分泌，呼吸数・心拍数上昇等の様々な島皮質内での味覚野-内臓感覚運動領野間の機能協関に生体反応が生じることが広く経験されている。これらのよりそうした自律神経反射が生じる可能性も考えられる。

現象は，消化器粘膜内の痛覚線維が CAP 刺激により活性

そこで本研究では，ヒト被験者の舌背にトウガラシエキ

化され，その結果，交感神経系が活性化される自律神経ス (香辛料抽出物 65μM) ，食塩水 (0.75M) の味溶液お反射であるとされ，痛覚系の関与が示唆された（Geraghty

よび人工唾液を滴下し，その際の脳賦活領域を測定した。

& Mazzone, 2002）。一方，舌味蕾細胞や口腔内粘膜にも，Conjunction analysis により，舌への味溶液滴下を感知しTRPV1 受容体を発現する CAP 感受性求心性神経終末がた感覚野の活動，その事を知らせるボタン押しを反映し高密度に存在する（Ishida et al., 2002）。CAP 含有食物のた運動野の活動，さらに，味溶液により引き起こされた

摂取が，こうした求心性神経を活性化し，大脳皮質味覚

味覚野の活動のすべてが認められた被験者 20 名におい野（島皮質吻側部異顆粒皮質）で辛味として認知されるて，以下の集団解析を行った。島皮質味覚野および内臓174

一般共同研究報告

感覚運動領野の ROI analysis を行った結果，トウガラシ

ら人口唾液投与時の PSC を差し引いて得られた相対的エキス投与は他の溶液投与に比べて有意に強い賦活を両PSC には顕著な応答は見られなかったが，同様にして得部位で引き起こしたが，その応答は味覚野の方が大であられたトウガラシエキス投与時の相対的 PSC は，溶液投ることが明らかになった。さらに，同部位の time-course

与開始後 10 秒前後でピークに達した後，緩やかに減衰しanalysis を行った結果，3 種類の味溶液はともに 5 秒前後た。こうした所見は，トウガラシエキスの味覚受容によでピークに達する percent signal change (PSC) を引き起こり，島皮質味覚野および内臓感覚運動領野間で同期化しすことが明らかになった。また，食塩水投与時の PSC かた神経活動が引き起こされたことを示唆する。

30．大脳皮質および大脳基底核による網様体脊髄路の制御
高草木薫（旭川医科大学・脳機能医工学研究センター）
梅田達也，西村幸男，伊佐正（生理研・発達生理学研究系）

サ ル の一 次運動 野 のニ ューロ ン は対 側の脊 髄運動発された。さらに，刺激と同側の前肢運動ニューロンかニューロンとシナプス結合を形成している。一方，運動らの細胞内記録により，ストリキニン存在下で多シナプ

ニューロンと同側の一次運動野が，脳卒中や脊髄損傷かス性の EPSP が検出された。網様体ニューロンが同側皮らの回復時に前肢の動きの間に活動することがよく知ら

質の興奮を運動ニューロンに媒介するかどうかを調べるれている。しかしながら，同側皮質の興奮を運動ニュー

ために，同側または反対側の腹側索（網様体脊髄路）をロンへと媒介する経路は，明らかとなっていない。我々

上部頚椎レベルで切断した。同側の網様体脊髄路を切断

はこれまでに，ストリキニン（グリシン受容体拮抗薬）

した後でも，ストリキニンの存在下で錐体刺激によるの投与による抑制除去の後，運動野から対側運動ニュー

EPSP が一部のニューロンで検出された。さらなる反対側

ロンへの多シナプス性の経路の存在を発表した。本研究の腹側索の切断により，EPSP は検出されなくなった。以では，同じパラダイムに基づいて，運動ニューロンの細上の結果は，前肢運動ニューロンは，潜在的にサルの網胞外および細胞内記録を用いて，同側皮質の興奮が運動様体ニューロンを介して同側の一次運動野からコマンド

ニューロンへと媒介される経路を検討した。

を受け取ることを示唆している。

通常，延髄錐体への電気刺激によって刺激と同側の今年度はこれまで 7 頭のサルから記録したデータを定motor nucleus に興奮性のフィールド電位は誘発されない

量的に解析し，第 35 回日本神経科学大会で発表した。

が，ストリキニンの投与後，興奮性フィールド電位が誘31．人工神経代替装置によるニューロリハビリテーション法の開発
小宮山伴与志（千葉大学大学院教育学研究科）
大塚裕之（千葉大学大学院医学研究院）
鈴木伸弥（東京学芸大学大学院連合学校教育学研究科）
笹田周作，伊佐正（生理学研究所発達生理学研究系認知行動発達機構）

本申請では日常生活下で非侵襲的に記録された生体情

歩行中の下肢運動は股関節，膝関節そして足関節の屈報に依存した電気刺激を末梢神経に施すことによって，

曲伸展が協調的に繰り返される。この協調的な関節運動

脳梗塞や脊髄損傷患者への歩行障害回復のためのニューにより，足部は身体上前方に振り出される遊脚相と身体ロリハビリテーション法の開発を目的の一つとしている。

後方に体重を支えながら蹴りだす立脚相を繰り返す。こ175

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）の運動パターンは足底部への感覚入力により修飾されるた。

事が四足歩動物を用いた研究により明らかにされてきた。

遊脚相で刺激を行った場合，股関節及び膝関節屈曲がそこで本年度では健常成人被験者を用いて，歩行運動中生じ，足部の身体上前方への運動が促進された。一方，の足底部へ歩行運動位相に依存した電気刺激を施すこと

立脚相での刺激では被験者間で共通した傾向が観られなにより人工的な足底の感覚入力を作り出し，歩行運動をかった。これらの結果は歩行中の遊脚相における足部の促進しうるかを検討した。

振り出し運動を促進し，歩行障害を持つ患者さんの歩行

足底への刺激は，随意的な歩行中の足部運動位相を遊機能を改善しうる可能性を持つ。

脚相あるいは立脚相に分け，どちらかの運動位相で与え

32．コモンマーモセットにおける皮質脊髄路―脊髄運動ニューロン結合の電気生理学的解析
伊佐正 1，西村幸男 1，牛場潤一 2，吉原也真人 3，関口智史 3，小杉亮人 2（1 自然科学研究機構生理学研究所発達生理学研究系認知行動発達機構研究部門，
2

慶應義塾大学理工学部生命情報学科，3 慶應義塾大学大学院理工学研究科）

再生医療や遺伝子治療の研究に利用され始めたコモン

にて記録。

マーモセットを対象に，皮質脊髄路と運動ニューロン間

脊髄伝導速度は皮質脊髄路，網様体脊髄路，後索の 3の神経回路とその性質を調べ，ヒトの神経損傷後の機能経路について測定し，それぞれ 25.5±0.8m/s，66.2±5.9m/s，回復のメカニズムを理解する上で基盤となる機能解剖学

33.2±6.9m/s を健常範囲と結論づけた。脊髄内電位記録的な知見を得ることを目的として，昨年度に引き続き本に関しては，計 108 個のニューロンに対する細胞内電位研究を実施した。具体的には，昨年度確立した以下の実応答からシナプス結合特性評価をおこない，82％の細胞験プロトコルにしたがい，脊髄伝導速度と脊髄内電位記において，セグメント内での 2 シナプス以上の興奮性投録の測定をおこなった：キシラジン 100mg/kg にて鎮静，射構造を示唆する長潜時応答を観測した。また，局所電ケタミン 60mg/kg 麻酔下にて気道，動脈，静脈を確保し，場電位に関して脊髄水平断面内分布を評価した結果につ血圧と呼気中 CO2 濃度，直腸温をモニター。術中はα-

いても，皮質脊髄路を染色した切片画像と照合し，外側クロラロース 60mg/kg で麻酔。頸椎 C3-C7 髄節および後皮質脊髄路からの単シナプス性の投射が中間層に多くみ頭骨を除去し，脊髄と小脳を露出。小脳を吸引除去し，られること，および運動ニューロンプールが前角に局在露出した延髄に刺入した電極により錐体を刺激。また上していることなどの，解剖学的に妥当な結果が得られた肢の末梢神経を電気刺激するための電極を設置した後，ことを確認した。

臭化パンクロニウム 0.2mg/kg にて非動化。人工呼吸下で，以上の実験から，健常マーモセットにおける脊髄伝導

延髄レベルでの錐体路あるいは末梢神経への電気刺激に速度とセグメント内投射構造を同定し，実験動物として対する脊髄運動ニューロンや介在ニューロンの応答を，多様な用途が期待されるマーモセットの電気生理的特性

脊髄表面電極および脊髄内に刺入したガラス管微小電極を明らかにした。

176

一般共同研究報告

33．脳損傷後の麻痺肢集中使用による中枢神経系再編への影響の解析
飛田秀樹，石田章真（名古屋市立大学大学院医学研究科脳神経生理学分野）
梅田達也，伊佐かおる，伊佐正（生理学研究所認知行動発達部門）

近年，脳血管障害後の上肢運動機能障害に対する有効成した後，avidin-biotin complex 法および diaminobenzidine

なリハビリテーション方策として，CI 療法に代表されるにて発色させた。その後，顕微鏡下にて染色された軸索麻痺側上肢の集中的使用が注目されているが，その詳細を観察した。

な作用機序は明らかになっていない。前年度までの検討

その結果，内包出血を生じさせたラットでは皮質脊髄により，内包出血後の麻痺肢集中使用は運動野前肢領域

路が大きく傷害されており，頚髄まで到達する軸索は殆を拡大し，運動機能回復を促進することが示唆された。

ど確認できなかった。内包出血後に麻痺肢を集中使用さ

本年度はそれを受け，拡大した運動野前肢領域からの軸せたラットにおいても同様であり，大規模な皮質脊髄路

索投射が中枢神経系の部位に投射しているかを確認した。

の再生・再建は生じていない示唆された。しかし，麻痺

方法として，Wistar 系雄ラットの運動野の前肢領域部

肢集中使用群では，出血のみの群に比べ出血同側の赤核に皮質内微小電流刺激用のチャンバーを取付けた。7 日に豊富な投射が確認された。

後に同側内包部に collagenase (type IV, 15 U/ml, 1.4l) を以上の結果より，内包出血後の麻痺肢集中使用により，注入し内包出血モデルを作成した。出血後 1-8 日目に非運動野前肢領域が拡大し，その領域から同側赤核に向け麻痺肢を拘束し麻痺肢のみ使用を可能にした。出血後 12

豊富な投射が生じていることが示唆された。これらの成日および 26 日目に運動機能評価（リーチ・ステップ機能）

果を受けて，現在は伊佐研究室にて開発された，ウィルを行った。出血の 5 日前および 1, 10, 24 日後に皮質内微ス二重感染による選択的経路遮断法 (Kinoshita et al.,

小電流刺激法にて出血側運動野のマッピングを行った。

Nature, 2012) を用い，赤核を中心とした神経回路の再編

全評価終了後，出血側運動野の吻側部および背側部に順と運動機能改善の因果関係を確認すべく研究を行ってい

行性トレーサーの biotin dextran amine (BDA) を注入しる。今後も麻痺側上肢の使用と中枢神経系の可塑的変化(0.5l, 2 points)，3 週後に深麻酔下にて経心的に脱血およについて多面的な解析を行い，より有効なリハビリテー

び paraformaldehyde 固定を行い，脳及び脊髄を取り出しション法の開発に繋がる知見を見出すべく研究を行う所た。クライオスタットを用いて 40m 厚の冠状切片を作存である。

34．ワイヤレス埋込装置を用いたマカクザルの脳信号計測・解析
平田雅之，松下光次郞（大阪大学大学院医学系研究科）
鈴木隆文，安藤博士（情報通信研究機構）
西村幸男，梅田達也，渡辺秀典（生理学研究所）

我々は現在，ヒト用体内埋込型ブレインマシンイン型多チャンネル脳波計測装置の埋込手術を行った。

ターフェースに用いる高密度脳表電極とワイヤレス体内

２頭とも術後経過良好で皮質脳波が安定して計測され埋込型多チャンネル脳波計測装置を開発している。本研

たが，３頭目は術後８２日目以降，埋込装置から脳波デー

究では，試作した高密度脳表電極とワイヤレス体内埋込

タが受信不可能となった。そこで，，装置を取り出し，型多チャンネル脳波計測装置をマカクザルに長期間埋込

故障原因を調べた。頭部の集積化アンプから腹部ワイヤみ，その安全性を評価することを目的とした。

レス通信回路へつながる皮下ケーブルの断線，もしくは

平成２４年１２月～３月にかけて，計４頭のマカクザ

浸水による集積化アンプ入力部の絶縁性低下が疑われた。

ルに全身麻酔下，高密度脳表電極とワイヤレス体内埋込

４頭目は現在５ヶ月を経過しているが，良好に動作して177

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）いる。

に関わる有害事象を認めなかった。４頭目は１４１日目

１ヶ月以上の長期埋込を行った３，４頭目に関して安
全性を評価した。いずれも埋込期間中，埋込部に皮膚瘻
孔形成を認めなかった。３頭目は埋込中明らかな安全性に痙攣発作を生じた。
４頭目は６ヶ月終了まで引き続き評価を継続する予定である。

35．視床下部室傍核における摂食・代謝調節ペプチドの
概日リズム形成機構と AMPK の役割
矢田俊彦，Sedbazar Udval，中田正範，前島裕子，Gantulga Darambazar（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）
箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

ヒト肥満・過食はリズム障害を伴うことが多いことが最近の研究で明らかにされている。従って，摂食概日リ

PVN Nesf 発現上昇は，明期の摂食抑制をもたらし，摂食
概日リズム形成に関与することが示された。

ズムとその形成機構の理解は肥満・メタボリックシンド

一方レプチン抵抗性を示す肥満・過食モデル動物であ

ロームの成因解明に極めて重要である。Nesfatin-1(Nesf)

る Zucker-fatty ラットにおいては，明期の PVN Nesf 発現は 2006 年に報告された摂食抑制ペプチドで，脳内の多く上昇が障害されており，明期摂食量および 1 日摂食量のの神経核に分布するが，摂食抑制作用においては室傍核亢進が顕著であった。そこで明期に Nesf を脳室内投与す(PVN)の Nesf が重要であることが知られている。本研究

ると，明期および 1 日の過食は軽減された。

は，PVN Nesf の発現リズムと摂食パターン，その制御因

次に PVN Nesf 発現を制御する因子について検討した。
PVN Nesf ニューロンに食事誘発性因子であるインスリ

子および肥満，過食との関係について調べた。
正常 Wistar ラットの摂食は，暗期に亢進し，明期に抑ンおよび高グルコースを作用させると細胞内 Ca2+の増加制される。PVN Nesf の日内変化は，明期初期に PVN Nesfが見られた。この結果から PVN Nesf の発現リズムの制

mRNA 発現は亢進しており，暗期には低下していた。従っ

御因子の一つとしてインスリンやグルコースが考えられて，PVN Nesf mRNA 発現リズムと摂食リズムは逆相関すた。

ることが明らかになった。さらに明期に Nesf 中和抗体を以上の結果より，PVN Nesf 発現リズムが概日摂食リズム

脳室内投与すると摂食量が亢進し，暗期の投与は摂食にを形成する重要な要素であり，PVN Nesf 発現を制御する

影響しなかった。これらのことから，明期の Nesf の発現因子の一つに食事誘発性のインスリンやグルコースが示

上昇が摂食抑制をもたらすことが示唆された。さらに唆された。さらに Nesf の投与は，肥満に伴う摂食リズム

shRNA により PVN Nesf を局所的にノックダウンすると

障害および過食に対する有効な治療となる可能性が考え

摂食量の亢進が見られた。以上の結果から，明期初期のられる。

36．情報欠落のない新たな生物試料電子線トモグラフィー法の開発と応用
馬場則男（工学院大学
馬場美鈴（工学院大学

情報学科

総合研究所

コンピュータ科学科）
産学共同研究センター）

電子線トモグラフィー法は，一般に試料傾斜角度制限なっている。特に複雑な構造体を有する生物試料においによる情報欠落問題("missing-wedge")を抱えており，断層ては課題が大きく，例えば，連続した膜構造があっても像における，奥行方向の解像度の劣化や偽像が課題と

水平方向およびそれに近い領域の構造がほとんど再構成

178

一般共同研究報告

そこで，2 値化像から始めて 4，8 階調と階調数を累乗でされない。
本研究課題では，申請者が最近考案した非線形離散濃増やす方法を考案した。それぞれの階調においても最小度階調再構成法をこのような生物系試料の課題を解決す

誤差規範による収束は可能である。従って，その収束後るために応用し，その再構成手法を改良・進展させるこに，階調数を 2 倍にして（量子化単位も 2 倍）再び配置とを目的とした。既に，その非線形再構成法を組成数の演算を収束するまで行う。これにより，演算ステップ数

少ない（少ない階調数）ナノ複合体材料に応用して，情を概ね階調数の N から log2N に大きく削減した。シミュ報欠落問題をほぼ解決できたが，連続階調から成る生物

レーションとモデル試料（材料系）でこの方式がよく機

試料の断層像に適応するには，非線形再構成法の濃度階能することを確認した。

調数を充分に大きくしなければならない。この手法の改

今後の課題・計画：上記の改良をさらに実用化し，生物試料に応用する。これには更なる課題として，試料傾良が課題であった。
改良の結果，演算効率の良いアルゴリズムが考案され斜に伴い視野外が入り込む問題の解決がある。支持膜上た。本再構成法では，濃度表現の基本である量子化単位の試料や切片試料がほとんどであることによるが，簡便（画素単位）を，次の要件を満足するように画像内に配な対処法として，再構成する範囲を視野外も含めて広く置して断層像を再構成する。要件１：全方位の投影デーすることと，視野外の再構成部分について何らの画像処

タを満足する；２：等濃度断面は複数連続領域から形成

理等によって視野内に影響しないように工夫することがされる。このため，一般の 256 階調とするには，非常に考えられる。少なくとも支持膜であれば厚みが無視でき多くの量子化単位（例えば数百万個）の配置演算を必要るので実現性が高い。これらについて重要性の高いものとするため，単純な演算方法では処理時間が膨大になる。

から進める予定である。

37．DNA およびクロマチン高次構造の電子顕微鏡による解析
加藤幹男（大阪府立大学高等教育推進機構）
根岸豊（横浜市立大学大学院生命ナノシステム科学研究科）

臼井健悟（理化学研究所横浜研究所オミックス基盤研究領域）
村田和義（生理学研究所）

DNA は，ゲノム機能を発現する過程で，その立体構造

識法の改善による染色体変性への影響を調べた。HVEM

が多様に制御されている。本研究では，高次の DNA-タによる観察では，染色体内部の金粒子の検出が達成され，ンパク質複合体としてのテロメア構造と，DNA 配列そのテロメアが存在する染色体末端に金粒子の標識が認めらものに由来する局所の DNA 立体構造の解析を電子顕微れた。しかし，染色体末端以外にも非特異的に標識され鏡によって行った。

た金粒子が散見された。次に染色体試料への PNA プロー

テロメアは T-loop という特殊な高次構造を形成しゲノブ標識法について検討した。従来の液中での操作から，

ム DNA を保護することが知られているが，染色体内でスライドグラス上での固定条件に変更した結果，電子顕のテロメア構造を観察した例は無い。我々は，テロメア

微鏡観察において染色体構造の保持に改善が認められた。

DNA をビオチン化テロメア PNA プローブと蛍光／金粒

今後，蛍光／金粒子標識時の特異性に関する検討を加え，子架橋ストレプトアビジンで標識後，超高圧電子顕微鏡

これまでに決定した観察条件を踏まえた真のテロメアを(HVEM)で観察し，染色体内におけるテロメアの高次構より反映した構造観察を目指す。

造の可視化を試みた。これまで，観察時に染色体の変性

局所の DNA 構造は，配列や環境（超らせん度，温度，が認められた点，低加速電圧では染色体内部における金イオン強度，pH など）に応じてダイナミックに変化する。

粒子検出が不可能な点が問題であった。今年度は HVEM

そこで，局所の DNA 構造を高い分解能で観察するためによる染色体内部での金粒子標識の評価，及び金粒子標の方法を確立するため，鎖長約 130 塩基対の二本鎖 DNA

179

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）をモデル分子として，一方の端からオリゴ DNA を侵入付いたものが観察され，二本鎖 DNA の配列特異的な標させた鎖置換構造を調製したものを観察の対象とした。

識と検出が可能であることが示された。

侵入オリゴ DNA の 5’末端と，標的となる二本鎖 DNA の学会発表（国際学会）

うちオリゴ DNA と同じ側の鎖の 5’末端にビオチン化標

1. Negishi, Y., et al., Analysis of telomere structure in

識を付け，さらにストレプトアビジン化したものを酢酸

human chromosome by coherent X-ray diffractive

ウラン標識後，透過型電子顕微鏡にて観察した。その結imaging. Coherence 2012, International Workshop on

果，130 塩基対に相当する長さ（約 40nm）の構造に，二Phase Retrieval and Coherent Scattering, 18-21-June,

個のストレプトアビジンと思われる径約 10nm の構造が2012, Fukuoka, Japan.

38．随意運動発現を司る神経機構の研究
美馬達哉（京都大学大学院医学研究科）
島津秀紀（マサチューセッツ工科大学）
礒村宜和（玉川大学）
逵本

徹

これまでに随意運動発現の中枢神経機構を解明する目

フィールド電位を，脳内に埋め込んだ電極からテレメー的でニホンザルの大脳皮質フィールド電位を記録解析し，タを使用して記録した。また同時に，サルの行動を赤外

ベータ周波数領域の律動的神経活動が体性感覚野から運線ビデオ装置を用いて記録した。解析の結果，睡眠相の動野を経由して筋活動をコントロールしていると解釈で変動と相関して，海馬のデルタ，シータ，ガンマの各周きる知見を得た。律動的神経活動が中枢神経の情報処理

波数領域の律動波が相互に相関しながら特徴的な変動を機構において重要な役割を担っている可能性を示唆する示すことを見いだした。この変動が可塑性や学習などの結果である。この点をさらに検討する目的で，多様な状

睡眠の生理学的機能と考えられているものと関係してい況下での律動的神経活動を測定するための研究を開始しるのかどうかについて，今後さらに研究を進めたい。

た。実験にはニホンザルを用い，自由行動中の大脳皮質

39．fMRI による自律神経活動の四次元イメージング解析
瀬尾芳輝，佐藤慶太郎，荻野孝史（獨協医科大学
森田啓之，安部鷹股丸山

力（岐阜大学

医学部）

大学院医学研究科）

亮（奈良女子大学

生活環境学部）正，藤倉克則，滋野修一（海洋研究開発機構，海洋生物多様性研究プログラム）
村上政隆（生理学研究所）

脳機能画像法(fMRI)により，自律神経中枢の神経活動強度・高圧環境での MRI 測定に必要な技術開発，および，を空間的・経時的に測定し解析する事を目標とし，ラッ造影剤の開発も行う計画であった。年度当初から深海性

トを用い，視床・視床下部・延髄における体液や循環な無脊椎動物の実験が始動し，加えて，箕越研の遺伝子操

どの自律神経機能中枢について解析してきた。また，深作マウスの脂肪画像測定プロジェクトへの協力も開始さ

海性無脊椎動物（多毛類，貝類）をターゲットして，自れ，順調な立ち上がりであった。

律神経活動の四次元イメージング計測を進め，高イオン

180

しかしながら，6 月末に超伝導磁石が突如クエンチし一般共同研究報告た。メーカーによる調査の結果，主要にメーカーサイド

2013」を行った。8 研究グループからの研究成果報告との技術的問題により再励磁を諦めざるをえない事となっ討論を行い，技術課長およびメーカーからも，技術サポーた。幸いデータステーションや分光器は生きており，過トの観点から，報告を頂いた。報告書を作成したので，

去 の 測 定 デ ー タ の 分 析 を 進 め ， Contrast Media &ご希望の方は，村上政隆(masataka@nips.ac.jp)あてに連絡

Molecular Imaging 8(2):140-146, 2013 などの論文として発頂きたい。
プロジェクト途中での研究中断は，大変に残念ではあ表することができた。
19 年間の研究成果を総括するために，2013 年 2 月 28

るが，今後も別な機会で再開できることをのぞんでいる。

日－3 月 1 日に「生理研磁気共鳴共同利用実験総括会議

40．唾液腺分泌終末における細胞間結合の調節機構：細胞内信号系と神経系による調節
杉谷博士 1，福島美和子 2，成田貴則 1，岡林

堅 1，松浦幸子 1，

佐藤慶太郎 3，橋本貞充 4，瀬尾芳輝 3，村上政隆 5（1 日本大学・生物資源科学部・獣医生化学研究室，
2

日本大学・松戸歯学部・生理学講座，

53

獨協医科大学・生理学講座，

4

東京歯科大学・生物学講座，

自然科学研究機構・生理学研究所）

唾液分泌に関わる因子の機能を，唾液分泌不全動物を群と対照群間に差は認められなかった。唾液腺における用いることにより検討した。従来唾液分泌低下症モデル

経細胞水輸送および傍細胞水輸送に関わるとされるタンとして用いられていた非肥満性糖尿病 （NOD）マウス

パク質の発現をウエスタンブロット法により検討したとを用いて，転写因子である E2f1 遺伝子をノックアウトしころ，経細胞系水輸送において重要な役割を担うとされた NOD.E2f1

マウスが作成されていた。しかし，このるアクアポリン 5 (AQP5)の発現が，対照群と比べ変異マ

マウスは唾液分泌低下は示したが，糖尿病を発症していウスの唾液腺において低下が認められた。AQP5 の局在るため，唾液分泌低下の原因を特定するのが難しかったを免疫組織学的に検討したところ，対照群では唾液腺腺ため，さらに重度免疫不全（SCID）化により糖尿病を発

房細胞の腺腔側膜に明確に局在するが，変異群において症しない NOD/SCID.E2f1－/－

マウス（変異マウス）を作は細胞質側に拡散した像が観察された。抗 AQP5 抗体を成した。変異マウスに唾液分泌促進薬であるピロカルピ

用いて免疫沈降を行い，抗ユビキチン抗体で検出したとンの腹腔内投与を行い，分泌された唾液をペーパーポイ

ころ，変異マウス唾液腺において AQP5 のユビキチンバ

ントに吸収させ，その重量を測定することで唾液分泌量ンドが検出された。抗ユビキチン抗体で免疫沈降を行い，を測定すると，ピロカルピン刺激による唾液分泌量は変抗 AQP5 抗体による検出においても同様な結果が得られ異マウス群では対照群に比べ低下した。唾液腺の組織学たことから，変異マウス唾液腺においては AQP5 のユビ

的検討により，変異マウス群の顎下腺では対照群に比べキチン化が起こっていることが示唆された。以上のことて導管の占める割合の若干の増加と，腺房の占める割合

から，NOD/SCID.E2f1－/－マウスが唾液腺機能不全マウスの若干の低下が認められた。唾液分泌はムスカリン性アモデルとして利用できること，また，唾液腺分泌機能不セチルコリン受容体刺激により惹起されるため，ムスカ

全に AQP5 の局在の変化とユビキチン化が関与すること

リン性受容体のサブタイプ（M1~M3）の mRNA 発現をが考えられた。

－/－

リアルタイム PCR にて検討を行ったところ，変異マウス

181

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

41．精神遅滞原因遺伝子 IL1RAPL1 欠損マウスの表現型解析
安村美里，吉田知之，三品昌美（東京大学大学院医学系研究科
高雄啓三，宮川

分子神経生物学）

剛（生理学研究所・行動様式解析室）

神経回路網の基盤はシナプスであり，その破綻は精神影響を見るために八方向放射状迷路，バーンズ迷路，T

疾患の発症に関与していると考えられている。IL1RAPL1

字迷路を行った。その結果，IL1RAPL1 遺伝子欠損マウは X 染色体連鎖型非特異的精神遅滞の原因遺伝子としてスは与えられた課題を行うことはできるが，野生型マウ同定され，自閉症家系においても変異が報告されている。

スに比べ学習速度が遅く，長期的に記憶を保持できず，我々の研究室では，培養神経細胞を用いた実験により，記憶・学習に若干の障害があることがわかった。さらに，

IL1RAPL1 が興奮性シナプスの形成能を有していること

恐怖条件付け学習においても障害が起こっていることがを見出している。また，IL1RAPL1 遺伝子欠損マウスのわかった。また，バーンズ迷路と T 字迷路を用いて海馬や大脳皮質でスパインの数が減少していることも観

IL1RAPL1 遺伝子欠損マウスが固執傾向を調べたところ，察している。平成２３年度より IL1RAPL1 遺伝子欠損マ

バーンズ迷路では固執傾向を示さなかったが，T 字迷路

ウスが精神神経疾患の病態解明に有用なモデルマウスとでは示すことがわかった。

なりえるのかどうかを検証するため，本共同研究におい今後は，本共同研究で明らかになった表現型がどの脳て網羅的な行動テストバッテリーを実施している。平成部位に発現している IL1RAPL1 に起因するのかを調べて

２４年度は，IL1RAPL1 の欠損がマウスの記憶・学習にいく予定である。

与える影響について解析した。参照記憶や作業記憶への42．てんかん・発達障害原因遺伝子 CDKL5 ノックアウトマウスの網羅的行動テストバッテリースクリーニングによる生体内分子機能解析田中輝幸奥田耕助（東京大学大学院医学系研究科
高雄啓三，宮川発達医科学教室）

剛（生理学研究所・行動様式解析室）（目的）Cyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)は，West（方法）C57BL/6N バックグラウンドの Cdkl5 KO 雄マ症候群と非定型 Rett 症候群という，てんかんを伴う発達

ウス及び同腹仔の野生型雄マウスを各２０匹用意し，Y障害の原因遺伝子として近年同定された，Xp22 に位置す

字型迷路試験，T 字型迷路試験を行った。更に，る遺伝子であるが，その生体内分子機能と loss-of-function

benzodiazepine 系 GABA 受容体作動薬 diazepam を投与し，による病態機序はほとんど分かっていない。当研究室で明暗選択試験，オープンフィールド試験，高架式十字型

は，CDKL5 遺伝子変異による病態機序解明のため，Cdkl5

迷路試験を行った。

ノックアウト(KO)マウスを作製し表現型解析を行い，生（結果）Y 字型迷路試験では，Cdkl5 KO マウスは野生

行動様式解型コントロールマウスと比較して，全移動量の増加が認

析室との共同研究によって，これまでに Cdkl5 KO マウめられたが，全移動量に対する正方向 arm への移動量にスにおける不安様行動の亢進，うつ様行動の亢進，社会は有意な変化はなかった。一方，T 字型迷路試験は，10

的行動の変化，恐怖条件付けにおける般化の亢進，24 時

回の迷路試験を１トライアルとして，合計 3 トライアル

間活動性の変化と言った行動異常と，バーンズ迷路試験行ったが，全てのトライアルにおいて，KO マウスではによる長期記憶の障害を同定した。H24 年度は，更に本

正方向 arm を選択する割合が野生型マウスに比して有意マウスの記憶・学習機能の詳細な評価と，情動異常のメに低い結果が得られた。diazepam 投与による明暗選択試

カニズム同定を目的とした行動解析実験を行った。

験と高架式十字型迷路試験では，KO マウス，野生型マ

理学研究所

182

行動・代謝分子解析センター

一般共同研究報告

ウスとも diazepam による改善効果は認められなかった。

シナプス，モノアミン系等，他の部位にあることが示唆（考察）Cdkl5 KO マウスは，T 字型迷路試験で有意なされた。今後，記憶障害及び情動異常のメカニズムの解異常を示し，作業記憶の障害を持つことが明らかとなっ明を，海馬，シナプス機能，モノアミン受容体解析などた。一方，GABA 作動性薬物では KO マウスの不安様行により進める予定である。

動の亢進は rescue されず，その異常メカニズムは興奮性

43．Neuropathic pain related protein (NPRP)欠損マウスを活用した
精神疾患の中間表現型の解明
片野泰代，伊藤誠二（関西医科大学・医化学講座）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

難治性疼痛の一つである神経障害性疼痛は末梢神経損の法則に従って得られた。そのことから，発生には影響を及

傷を起因として発症し，長期にわたってアロディニアなぼさないと考えられる。また野生型とホモの NPRP 欠損マウス

どの異常感覚を伴う中枢性感作が生じる。我々は，本病

では運動量，運動能力には有意差は認められなかった。し態に関わる分子として Neuropathic pain related protein

かしながら，NPRP 欠損マウスは，野生型に比べやや体重が(NPRP)を同定した。

軽く小さかった。さらに，Light/dark transition，Open field そし

NPRP の中枢神経系における生体内での機能を明らかにするために，「網羅的行動テストバッテリー」を実施し，創薬の標的分子としての有効性を評価することを目的として Elevated plus maze からやや不安様行動に乏しい傾向が認められた。
他方，神経傷害性疼痛における脊髄での中枢性感作は海馬における記憶・学習と同様の機序を有する事が知られ実施した。
「網羅的行動テストバッテリー」では感覚・知覚，運動，情ている。その事から，NPRP は脊髄後角と海馬の両方でシナ動，睡眠・リズム，注意，学習・記憶，社会的行動など，様々

プスの可塑性に関連する可能性があり，記憶・学習の関連な行動領域で用いられている代表的なテストを組み合わせ分子であることが予想される。

て実施することから，NPRP 欠損マウスにおける特徴と影響を

そのことから，Barnes maze による記憶・学習試験をおこなったところ短期の記憶に僅かに低下傾向を示している。そ鑑別できる。
行動解析ではヘテロ同士の交配によって得られる産仔ののことから，記憶・学習における NPRP 欠損マウスの影響を♂のみを解析動物として使用する。その際に得られた仔の遺明らかにするために，2nd バッチを実施し来年度からの解析

伝子型は野生型，ヘテロ，ホモのそれぞれがおよそメンデル

によって明らかにする予定である。

44．霊長類味覚に対する TRP チャネルの役割
今井啓雄，鈴木南美（京都大学霊長類研究所）
齋藤茂，富永真琴（自然科学研究機構生理学研究所）

本研究では霊長類の味覚に対する TRP チャネルの役

高濃度の PTC に対して忌避反応を示すことが研究の発割を検討するため，平成 24 年度は以下の実験を行った。

端となった。当初は，他の苦味受容体や嗅覚受容体がこま ず ，ニ ホンザ ル の行 動実験 の 結果 ，特定 の苦味の忌避反応に関与する可能性を考えていたが，富永教（ Phenylthiocarbamide, 以 下 PTC ） に 対 す る 受 容 体

授・斎藤特任助教により，TRP チャネルが関わっている（TAS2R38）を遺伝的に欠損した個体［文献１］でも，可能性を示唆され，ニホンザルのＴＲＰチャネルが PTC

183

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

受容に関わっている可能性を検討した。

したところ，PTC に対しても反応する卵母細胞が複数観

そこで，ニホンザルの舌から調製した total RNA より察された。来年度以降は，実験を継続して濃度―応答曲

TRP チャネル complementary DNA をクローニングし，ア線を得て，行動実験の結果と比較するとともに，アゴニ

フリカツメガエル卵母細胞用の発現ベクター（pOX+）に

スト・アンタゴニスト等，他のリガンドに対する応答特組み込んだ。このベクターを基に生理学研究所で in vitro

性も検討し，ニホンザルの味覚に対する TRP チャネルのtranscription により complementary RNA を作製し，それを役割を検討する予定である。

卵母細胞に注入してタンパク質を強制発現させた。数日［文献１］今井啓雄，鈴木南美（2013）「生息環境に応後に，電位固定法で様々なリガンドに対する応答を計測

じた感覚受容体の機能進化」生物物理（印刷中)184

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

1．キメラ動物作製法を利用した小脳構築原理の解明（金子涼輔ほか） ······································ 189
2．骨形成因子（BMP）阻害蛋白質 CHRDL１のコンディショナルノックアウトマウス作製（山岸覚ほか） ···· 189

3．脳領域特異的なコンディショナルなメタスチンノックアウトマウスの作製とその解析（前多敬一郎ほか） ···· 190
4．肥満・糖尿病発症メカニズムに関与する遺伝子発現調節領域の動物個体レベルにおける解析（高橋信之ほか） 190
5．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析（八木健ほか） ························ 191

6．コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの合成抑制による脳高次機能の異常の解析（五十嵐道弘ほか） ········ 192
7．網羅的行動テストバッテリーを用いた Septin 欠損マウスの解析（上田(石原)奈津実ほか） ·················· 192
8．視覚異常マウスを活用した中間表現型の解明（小池千恵子ほか） ········································ 193
9．乳幼仔・小児・成熟個体におけるナノマテリアルの情動・認知行動毒性学的評価（森下裕貴ほか） ·········· 193
10．脳特異的セリン合成不全マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（古屋茂樹ほか） ················· 194
11．Nestin-NDI マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（植田弘師ほか） ····························· 195
12．オプトジェネティクスを用いた正中縫線核セロトニン神経による海馬θ波の制御メカニズムの解明（大村優ほか） ············································································· 195

13．インスリン受容体シグナル異常による肥満抵抗性糖尿病発症機序の解明（三木隆司ほか） ················· 196
14．摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節の研究（塩田清二ほか） ··································· 197
15．筋機械痛覚過敏の発症と維持におけるイオンチャネルの役割（片野坂公明ほか） ························· 197
16．興奮性神経伝達による基底核神経回路の機能制御の解明（渡邉大ほか） ······························· 198

17．視床下核アストロサイトによる運動制御機構の電気生理的解析（辰巳晃子ほか） ························· 198
18．先天的な恐怖反応を制御する線条体神経回路の解明（小早川令子ほか） ································· 199
19．TRP チャネルが担う中枢性呼吸調節機構の解明（平田豊ほか） ······································ 200

20．中枢性エネルギー代謝調節系における分子メカニズム基盤に関する生理学的研究（中里雅光ほか） ········· 200
21．代謝生理生体リズムに見られる超日周期リズムと脳内オレキシン神経系の役割の解明（大塚曜一郎ほか） ··· 201
22．海馬神経回路の左右非対称性を生み出すメカニズムの解明（川上良介） ································· 201
23．ハイブリッド顕微鏡用環境制御セルの開発（箕田弘喜ほか） ··········································· 202
24．光学・電子顕微鏡を用いた血小板活性化過程の統合イメージング（最上秀夫ほか） ······················· 203
25．多光子顕微鏡を用いた嗅覚障害とその回復時におけるニューロンのターンオーバーの可視化解析（澤本和延ほか） ············································································· 204
26．再生・新生した腸管神経細胞機構の in vivo 可視化解析および神経新生機構の解析（高木都ほか） ········ 204

27．新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の細胞における機能解析（北里海雄ほか） ························ 205
28．マカクサル運動皮質損傷後の機能回復にともなう代償的運動出力経路の解明（肥後範行ほか） ············· 206
29．遺伝子改変サルモデルを用いた大脳基底核の機能と病態の解明（高田昌彦ほか） ························· 206
30．霊長類脳遺伝子発現抑制実験への PET 分子イメージング法の応用（尾上浩隆ほか） ······················ 207
31．メラノプシンの構造揺らぎと機能発現の相関（古谷祐詞ほか） ········································· 207
32．マスト細胞に発現する TRP チャネルの分子病態生理学的役割の検討（門脇真ほか） ···················· 208

33．新規神経ペプチド QRFP の睡眠-覚醒調節における役割の解明（岡田ゆふ子ほか） ························ 208
34．マウス脳幹・脊髄運動神経回路網の光遺伝学を用いた機能解析（西丸広史ほか） ························· 209
35．光操作によるセロトニン神経系の母性行動制御機構の解明（菊水健史ほか） ····························· 210

187

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）36．性周期制御における GABA 興奮性作用の役割（渡部美穂ほか） ········································ 210
37．母子解離マウスのマイクログリアがシナプス可塑性に与える影響について（高鶴裕介ほか） ··············· 211
38．DBZ KO マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（服部剛志ほか） ······························· 212
39．コヒーシン欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（藤田幸ほか） ························· 212

40．QRFP 欠損マウスの行動解析による QRFP の生理学的役割の解明（山中章弘ほか） ······················· 213
41．電位センサーを持った機能未知タンパク質の記憶・学習に与える影響の解析（岡村康司ほか） ············· 213
42．Cyclin-dependent kinase-like 5(CDKL5)ノックアウトマウスに対する薬物投与反応の行動解析による機能障害パスウェイ同定（田中輝幸ほか） ··························································· 214188

計画共同研究報告

1．キメラ動物作製法を利用した小脳構築原理の解明
金子涼輔（群馬大学大学院医学系研究科）
平林真澄（生理学研究所）

哺乳類の脳の形態やサイズは動物種ごとに異なる。

化によりホモ接合体オスメス共に交配可能となった。ししかし，その構築原理には不明な点が多い。本研究ではかし，ホモオスは精子状態が悪く自然交配・体外受精共

動物種ごとに異なる脳形態が作られるメカニズムに着目に低成績であった。そのため，ヘテロオスとホモメスとし，哺乳類脳の形態形成に関わる新たなメカニズム解明の自然交配により 3.5 日胚を採取した。現在までに５１を目的とする。まず，マウスとラットの小脳の差異をモ

個の胚を凍結した。継続して採卵と凍結を実施していデル解析系とする。そのため，キメラ動物作製法を用いる。

てマウス頭蓋内にラット ES/iPS 細胞由来の小脳を作り，②ラット ES/iPS 細胞株の選択：野生型マウス胚とのその形態を解析する。具体的には小脳欠損マウス

キメラ率を指標として，最適なラット ES/iPS 細胞株を（Cerebelless マウス，国立精神神経医療研究センター星選択した。その結果，蛍光タンパク質 Venus を恒常的に野幹雄博士との共同研究）3.5 日胚にラット ES/iPS 細胞

発現するラット iPS 細胞株のうち１ラインが高寄与率キを注入し，異種キメラ動物を作製する。

メラ動物作製に適していることを見いだした。

今年度は異種キメラ動物の作製法および解析法の確③小脳形態解析系の確立：野生型マウスを用いて小立を目的として①Cerebelless マウス 3.5 日胚採取，②ラ

脳形態解析系の確立を行った，灌流固定した小脳の組織

ット ES/iPS 細胞株の選択，③小脳形態解析系の確立を切片観察，各種マーカー抗体での免疫染色条件確立（カ行った。

ルビンジン，パルブアルブミン，VGAT，VGLUT2 およ① Cerebelless マ ウ ス 3.5 日 胚 採 取 ： 本 実 験 で はびラット細胞マーカーとして GFP），小脳ニューロンへ

Cerebelless アリルをホモに有する 3.5 日胚が多数必要との細胞内注入によるニューロン形態の可視化方法を検討なる。まず，採取法の最適化を行った。ホモ Cerebelless

した。いずれも実験条件が確立できた。

マウスは不妊とされていたが，飼料および飼育法の最適

2．骨形成因子（BMP）阻害蛋白質 CHRDL１のコンディショナルノックアウトマウス作製
山岸 覚（浜松医科大学 医学部）
冨田江一，平林真澄（生理学研究所）

骨形成因子(BMP) は，骨形成だけでなく，成長因子，

れている。

サイトカイン，モルフォゲンとしても機能する重要な因CHRDL1 は神経幹細胞からグリア細胞の分化を抑え，子である。BMP は局所的に作用するが，受容体を発現

神経細胞を分化させる機能が知られている 1)。また，Xしている細胞は多く存在するので，ターゲット以外の細染色体関連巨大角膜症の発症に拘わっている事が報告さ

胞に作用してしまう可能性がある。この副作用を抑制し，れている 2)。更には，他の BMP 抑制因子の機能から，適材適所で機能する為には，BMP の厳密な濃度調節が胚軸形成や血管形成，軸索伸張誘導にも関連していると必要である。Chordin に代表される BMP 阻害因子は，細予想される。しかしながら，実際の機能は未解析であり，胞外で BMP と結合することにより，BMP の効果を減弱

不明な点が多い。

し，微妙な濃度調節を行っている。Cordin 以外の BMP

そこで我々は，未だに CHRDL１ノックアウトマウス

阻害因子としては，Noggin，follistatin，CHRDL が知らの論文報告が無い事に注目し，CHRDL１のコンディシ

189

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）ョナルノックアウトマウス作製し，生体内での CHRDL

グによりスクリーニングが行われた。5'側と 3'側におい１の機能を明らかにすることとした。

て２つの異なるプローブを用いて行い，３つのポジティ

CHRDL1 コンディショナルノックアウトマウスのター

ブクローンを得る事ができた。

ゲティングベクターは，アメリカの KOMP (knockout

現在，キメラマウスを作製中であり，順次掛け合わせ

mouse project)から購入した。ターゲティングベクターはてジャームライントランスミッションを確認し，コンデX 染色体上にある CHRDL１の遺伝子 exon2, exon3 に loxPィショナルノックアウトマウスを得る予定である。

配列が挿入され，Cre 存在下で組換えが生じ，フレーム
シフトを起こすようにデザインされている。
ES 細胞へのエレクトロポレーションが行われ，2012

1)

Ueki et al., J. Neurosci., 2003

2)

Webbet al., Am. J. Hum. Gen.

年度は 14 個のクローンが得られ，サザンブロッティン

3．脳領域特異的なコンディショナルなメタスチンノックアウトマウスの作製とその解析
前多敬一郎，束村博子，上野山賀久，美辺詩織，笹嶋俊介（名古屋大学大学院生命農学研究科）
平林真澄（生理学研究所）

メタスチン（キスペプチン）は GPR54 の内因性リガン

特異的にメタスチン発現を欠損するようなコンディショ

ドとして発見された神経ペプチドである。このペプチドナル KO マウスの作出をめざし，Cre リコンビナーゼ発を含むニューロンは，性腺刺激ホルモン放出ホルモン

現マウスおよび Kiss1-floxed マウスを作製している。す(GnRH) の分泌を制御し，卵巣から分泌されるエストロ

でに，Kiss1-floxed マウスの作製に成功している。

ジェンの GnRH ニューロンへのフィードバック作用を仲介するニューロンとして注目されている。

一方，緑色蛍光蛋白質 (GFP) を用いた in vivo reporter
assay を行い，ARC 特異的な GFP 発現 Tg マウスに続いメタスチンニューロンは，齧歯類の脳内ではふたつのて，AVPV 特異的な GFP 発現 Tg マウスの作出に成功し，集団を形成し，ひとつは前腹側室周囲核 (AVPV) に，

メタスチンニューロンの各集団に Cre リコンビナーゼを

もうひとつは視床下部弓状核 (ARC) にある。AVPV の発現させるための脳領域特異的な Kiss1 発現エンハンサ

キスペプチンニューロン集団はエストロジェンの正のフー領域を同定した。続いて，この知見をもとに，AVPVィードバックを仲介し，排卵制御に関与し，ARC の集あるいは ARC に特異的に Cre リコンビナーゼを発現する

団は GnRH のパルス状分泌を制御しており，卵胞発育を

Tg マウスを複数系統作製し，すでに作成の完了した制御することで生殖機能全体の中枢として機能している

Kiss1-floxed マウスとの交配により，それぞれのメタスと考えている。本研究では，ふたつのメタスチンニュー

チンニューロン集団で特異的にメタスチン発現を欠損す

ロン集団の生理的役割を明らかにするため，Cre/loxP シ

るようなコンディショナル KO マウスの作成を進めていステムを用い，それぞれのメタスチンニューロン集団でる。

4．肥満・糖尿病発症メカニズムに関与する遺伝子発現調節領域の動物個体レベルにおける解析
高橋信之，坂本智哉，木村梨乃，飯塚みあき（京都大学大学院農学研究科）
平林真澄，冨田江一（生理学研究所）

近年，社会的に大きな問題となっているメタボリック

190

シンドロームの原因となる脂肪組織でのインスリン抵抗

計画共同研究報告

性は，脂肪組織中の脂肪細胞とマクロファージなど免疫したところ，3.7kbp の UCP1 プロモーターがアドレナリ細胞との相互作用によるものである。この細胞間相互作

ン刺激により正常に応答することを確認した（Sakamoto,

用は，培養細胞を用いた実験計で詳細に検討はされていet al. Am. J. Physiol. 2013, 304, C792-738）。このプロモー

るが，動物個体を用いた検討は未だ行われていない。そター領域を用いて，赤色蛍光タンパク質（RFP）をレポ

こで，本研究課題では，インスリン抵抗性発症に伴い変ーターとして利用した UCP1P-RFP/Tg マウスを作製した。

動する遺伝子発現を指標として，動物個体レベルで脂肪

この Tg マウスは，寒冷刺激により脂肪組織における組織中の細胞間相互作用メカニズムの詳細を明らかにす

UCP1 タンパク質の発現誘導と同様に RFP の発現の誘導

ることを目的とし，平成 23 年度より共同研究を開始しが認められた。そこで，現在，肥満状態での UCP1 発現た。本年度は，インスリン抵抗性を引き起こすエネルギ

をリアルタイムでモニタリングするため，高脂肪食負荷

ー代謝低下を動物個体内で観察するため，脂肪組織におによる食事誘導性肥満モデル系を用いて実験を継続してけるエネルギー消費に重要な役割を担う脱共役タンパクいる。

質 1（UCP1）のプロモーター領域で蛍光レポータータン

また，昨年度，作製した TNF-（インスリン抵抗性を

パク質を発現させるトランスジェニックマウスの作製・誘導する炎症性サイトカイン）のプロモーターを用いた解析を行った。

レポーターシステムを利用し，抗炎症作用を有する食品

UCP1 のプロモーターが脂肪細胞内で作動するかどうか検討するため，脂肪細胞培養株 10T1/2 を用いて検討

成分の機能解析も実施した（Lin, et al. Mol. Nut. Food Res.,
2013, 57, 571-579）。

5．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析
八木健（大阪大学）平林真澄，足澤悦子，吉村由美子（生理学研究所）

多様化膜分子群であるクラスター型プロトカドヘリン型マウス受精卵にマイクロインジェクションし，キメラは個々の神経細胞で差次的発現をし，神経回路におけるマウスを作製してマウス大脳皮質体性感覚野におけるパシナプスにおいて機能していることが示唆されている。

ッチクランプ法を用いて電気生理学的解析を行った。

本研究では同分子群を Cre 遺伝子発現依存的に欠損す

その結果，皮質の４層に分布する星状細胞の結合確率

るコンディショナル遺伝子改変マウス，およびクラスタ

は，iPS 細胞の由来に関係なくほぼ同程度のものであっー型プロトカドヘリンを欠損した iPS 細胞を用いたキメ

たが，その中にある双方向性の結合確率が iPS 細胞由来

ラマウスを作製し，その分子的多様性がシナプス形成時のもの同士で極めて高い状態であることが明らかとなっの細胞選択や機能的回路形成にどのように関与している

た。一方，iPS 細胞由来の星状細胞と野生型由来の星状かを明らかにする。

細胞との結合確率は低い状態であった。これらの結果か

これまでに全てのクラスター型プロトカドヘリン遺伝

ら，体性感覚野４層の星状細胞の結合性が細胞系譜によ子欠損マウスを作製，解析したところ，同マウスは生後り決定されていることが明らかとなった。また，同実験

まもなく死亡したため，生後の神経回路形成における機をクラスター型プロトカドヘリン遺伝子欠損 iPS 細胞由能解析が不可能であった。そこで本課題では，コンディ

来の星状細胞で行ったところ，正常 iPS 細胞由来で認め

ショナルノックアウトマウスおよび全クラスター型プロられた高い双方向性結合確率が認められなかった。これ

トカドヘリンを欠損したマウスから樹立した iPS 細胞をらのことより，クラスター型プロトカドヘリン遺伝子が用いてキメラマウスの作製・解析を行った。また，コン細胞系譜により決定される結合に関わっていることが強トロールとして正常マウスから樹立した iPS 細胞を野生く示唆された。

191

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

6．コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの合成抑制による脳高次機能の異常の解析
五十嵐道弘，武内恒成，吉岡望（新潟大学医歯学系分子細胞機能学，同・超域学術院）
高雄啓三，宮川コンドロイチン硫酸(CS)はプロテオグリカンの成分として合成される，グリコサミノグリカン糖鎖である。脳剛（生理学研究所・行動様式解析室）

実な胚操作が本研究の成功には必須であるので，この技術的克服を強く要望する。

内では perineural net (PNN) と呼ばれるシナプス周囲部

24 年度に共同研究を実施したヘテロマウスについてに局在する構造に強く局在し，その機能は，軸索成長のは，記憶学習，感覚，運動，不安様行動，うつ様行動に抑制，神経幹細胞の分化抑制，脳損傷時の炎症の限局化は有意差は見られなかったが，社会的行動テストでは活など多岐にわたり，シナプス可塑性に関与する。申請者

動量が亢進しており，社会的アプローチも低下しているは，これらの事象への CS の関与を直接的に証明するた可能性が示唆され，社会行動性の変化に有意の異常を結め，CS 合成酵素群のうち，CSGalNAcT-1/2 (T1/T2)のノ論付けるものであった。

ックアウトマウス(KO)を作成済みで，その機能を解析

組織化学的解析については，T1-KO ホモマウスは明らかに PNN の CS 濃縮障害が見出された。脳内の全体のすることとした。
T1-KO については既に軟骨の発生への異常を記載した

CS 量は約 30－50%に減少したが，PNN では最も顕著でが，脊髄損傷時に著しい回復が認められた（投稿中）。

あった。PNN は可塑性を調節する重要な分子構造であ脳の形成は異常が発生時に生じているが，形態学的にはることから，PNN の分子構成や構造の異常が強く示唆

回復が認められるため，層形成異常は出生後には認めらされた。

れなくなる。従って，当該マウスの脳機能解析では，免以上の結果は，T1-KO の高次機能の異常を強く示唆するものであり，ヘテロマウスですでに有意な異常が見ら

疫組織化学と行動解析が重要な方法論となる。
行動解析については，T1-KO に関して凍結胚を生理学れたことから，引き続きホモマウスの行動解析でさらな研究所に送付し，これを胚操作で成体にしてもらった。

る大きな変化が明示できるものと思われる。一方既に作ところが結果的にはかなり多数の胚を使ったにも関わら成済みの T2-KO については表現型の著変は認められてず，残念ながら行動解析に十分なホモマウス(KO)は得いない。これも行動解析を行うことで高次脳機能変化をられなかったため，数がそろったヘテロマウスの行動解捉える事が可能であると推定しており，次年度の課題と析を 24 年度に実施し，T1-KO のホモマウスは 25 年度のして検討している。

共同研究で実施することとした。生理学研究所での確7．網羅的行動テストバッテリーを用いた Septin 欠損マウスの解析
上田（石原）奈津実，澤田明宏，木下高雄啓三，宮川専（名古屋大学大学院理学研究科）
剛（生理学研究所・行動様式解析室）

胎生期から生後発達期にかけての脳組織でみられるニ

胞骨格系も神経系に大量に存在するが，その生理的意義

ューロンやグリア細胞の分裂，移動，突起伸展などの現には不明な点が多い。申請者らはこれまでに，セプチン

象には微小管やアクチン細胞骨格系による細胞形態と運がアクチン系やリン脂質２重膜と相互作用しつつ多様な動の制御が不可欠である。成体脳においてもアクチン細形状に高次集合するユニークな活性を持ち，細胞分裂と胞骨格系のリモデリングが長期可塑性の構造的基盤の一

分裂後の多様な細胞現象に関与することを示してきた。

端を担うことが確立している。一方，重合性ヌクレオチ

神経系においては大脳皮質形成時の細胞移動や培養ニュ

ド結合蛋白質ファミリーSEPT1-14 から成るセプチン細ーロンのスパイン形成におけるセプチン細胞骨格系の関192

計画共同研究報告

与が RNAi 実験から示唆されている。しかし，セプチン

た：自発活動量，痛覚感受性，協調運動／平衡感覚，聴遺伝子破壊マウスの多くが胎生致死となるか軽微な異常

覚性驚愕反応，社会的行動，不安様行動，うつ様行動，しか示さないことも災いして，非分裂細胞におけるセプ

絶望様行動。

チン細胞骨格系の機能解析は十分になされていない。本

スクリーニングの結果，野生型対照群と比較して，研究では，生体脳におけるセプチンの機能を探索するこSeptin 欠損マウス群では不安／緊張様行動などに異常をとを目的とし，Septin 欠損マウスの行動学的表現型を系呈することが明らかとなった。25 年度は残りの評価項

統的にスクリーニングした。

目（記憶・学習，恐怖条件付け）について実験を進める

C57BL/6J 系統，同性（雄），同腹，同生育環境の野生とともに，有意差の出た行動学的試験について，新たに型および Septin 欠損マウス各 20 個体，計２群 40 個体に用意した野生型および Septin 欠損マウス各 20 個体，計２

対して標準プロトコルに準拠した行動学的試験を系統的群 40 個体を用いて再検を行う予定である。

に施行し，以下の指標に関する定量的データを取得し8．視覚異常マウスを活用した中間表現型の解明
小池千恵子（立命館大学薬学部・大学院生命科学研究科）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

遺伝子ターゲティング法は，遺伝子の機能を探る上でprepulse inhibition においては野生型とほとんど差がみら中心的な位置を占める方法であるが，遺伝子改変マウスれなかった。Light/Dark transition テストにおいては，視を用いて，学習，記憶，注意，情動性，薬物感受性に関覚異常マウスでは野生型マウスと比較して明箱での滞在

して詳細に調べられているケースは少なく，遺伝子の高時間が長く，マウスの光感受性に依存した結果であると次脳機能における未知の役割を見落としている場合が多考えられた。さらに，自発運動活性の上昇，不安様行動

いと推測される。我々は，行動テストバッテリーを用いの低下，社会性行動の低下が，Open field，Elevated plusて，視覚異常マウスの行動を体系的かつ効率的にスクリ

maze，Social interaction テストにより明らかとなった。

ーニングすることにより，遺伝子と種々の行動・精神疾

これらの反応は光感受性とは独立して生じるものと考え

患との関係を明らかにしたいと考えた。

られた。

その結果，視覚異常マウスにおいては不安様行動の低今回使用したマウスは視覚異常に特化していると考え

下・社会性行動の低下などの様々な表現型を持つことがていたが，表現型から視覚以外の経路にも発現があり，示された。

その結果，異常行動を示している可能性もある。今後は対象マウスは，General health and neurological screening，
Rota-rod and Host plate test，Acoustic startle response &記憶と学習テストについて詳細に解析していく予定である。

9．乳幼仔・小児・成熟個体におけるナノマテリアルの情動・認知行動毒性学的評価
森下裕貴，吉岡靖雄，東阪和馬，堤康央（大阪大学大学院薬学研究科

高雄啓三，宮川毒性学分野）

剛（生理学研究所・行動様式解析室）

従来素材とは異なる有用機能を発揮するナノ・サブナ

だ不十分である。特に，こころの毒性学ともいうべき，ノマテリアルは，今後もさらなる市場拡大が期待される。

情動・認知機能への影響評価は，重要課題であるものの，一方で，その安全性については，ハザードの把握すら未実験手法の困難さから未だ検討された例は皆無である。

193

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

本研究は，ナノ・サブナノマテリアルの物性と情動・認下を示す可能性を明らかとした。さらに，これらナノ・

知行動毒性との連関を追求し，安全なナノ・サブナノマ

サブナノマテリアルの妊娠期曝露が，仔の脳に及ぼす影

テリアルの開発に必須の情報を集積することを目的とす

響を，組織学的観点からも解析した。その結果，妊娠期る。具体的には，乳幼仔・成体・妊娠マウスに種々のナのサブナノ白金の曝露が，胎仔の脳の神経新生を抑制す

ノ・サブナノマテリアルを静脈内・経鼻・経気道投与しる可能性を見出している。以上のように，ナノ・サブナ

た後，網羅的行動テストバッテリーにより，多岐に渡る

ノマテリアルの情動・認知行動毒性に関する知見を先駆

情動・認知行動を解析するものである。平成 23 年度まけて見出し，順調に，社会ニーズや緊急性の高い研究成でに，2011 年の Nat. Nanotechnol.誌で報告したナノマテ

果を積みあげつつある。

リアルの生殖・発生毒性に関する知見をもとに，非晶質

今後は，継続した共同研究のもと，引き続き，これら

ナノシリカを妊娠期曝露したマウスの仔に関して，網羅

情動・認知行動異常が生じるメカニズムを，脳科学的解的行動テストバッテリーを実施した。その結果，これら

析，生化学的解析，組織学的解析などを駆使して追及すのマウスがうつ様行動・驚愕反応の亢進，社会的行動のる予定である。また，ナノ・サブナノマテリアルに曝露低下を示す可能性を見出した。平成 24 年度は，ナノマした雄親が交配し，出生した仔の情動・認知行動解析な

テリアルよりもさらに微小化の進んだサブナノマテリア

ど，毒性学における新領域にも取り組むと共に，粒子径ルを妊娠期曝露したマウスの仔に関して，網羅的行動テや表面修飾の異なる各種ナノ・サブナノマテリアルを用

ストバッテリーを実施した。その結果，サブナノ白金をいてこれら検討を実施することにより，物性と情動・認

妊娠期曝露したマウスが，うつ様行動・不安様行動の低

知行動毒性の連関を解析する予定である。

10．脳特異的セリン合成不全マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
古屋茂樹，友永省三，小河匡，渡邉彰大（九州大学大学院・農学研究院）

高雄啓三，宮川提案代表者古屋が作成した脳特異的 Phgdh KO マウス
は，L-セリン生合成経路第１段階を触媒する 3-ホスホグ

剛（生理学研究所・行動様式解析室）のテストバッテリーに BKO マウスを供し。網羅的行動解析を行った。

リセリン酸脱水素酵素（Phgdh）の遺伝子を脳のみで不今回の解析において脳特異的 Phgdh KO マウスは社会活性することにより，成熟脳でのセリン合成不全の病態

性行動，感覚フィルター機能，作業記憶，不安行動等に解析が可能なモデルである。これまでの解析から，脳内おいて顕著な行動異常を持つこと，さらに海馬依存的なで生合成された L-セリンが D-セリンの主要な前駆体で空間記憶が有意に損なわれていることも明らかになった。

あり，L-体の合成不全は脳内 D-セリン含量の低下に直この結果は海馬での形態的変化と対応するものであった。

結すること，さらに NMDA 受容体機能を減弱させるこ

これらの所見は L-セリンから合成する D-セリンをセリとを報告している（Yang et al, 2010）。一方でヒト統合

ンラセマーゼ（Srr）の KO マウスの行動変化より重篤か失調症患者の解析より，L-セリン生合成経路第 2 段階をつ広範囲に渡る。これらの行動異常が脳内 D-セリンの触媒するホスホセリンアミノトランスフェラーゼ低下に起因するかを確認するため，D-セリン投与によ(PSAT1) 遺伝子の染色体転座による不活性化を持つ例って脳内 D-セリン含量が回復する条件を設定し，行動が報告されている (Ozeki et al., 2011)。そこで本研究は，変化の緩和効果についても検討を行った。その結果，一脳内 L-セリン合成不全が統合失調症の中間表現型であ部行動試験については D-セリンの急性投与によって異る行動異常の原因となる可能性を検証することを目的と常が回復することが確認された。

して実施した。
雄性脳特異的 Phgdh KO マウスと，対照となる同腹の
雄性 Floxed のマウスをそれぞれ用意し，行動様式解析室

194

本研究により，脳内での L-セリン合成不全が複数の統合失調症関連行動異常の原因となり，その症状は Dセリンの含量の低下に起因することが示された。

計画共同研究報告

11．Nestin-NDI マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
植田弘師，佐々木恵太（長崎大学大学院 医歯薬学総合研究科 分子薬理学研究分野）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

虚血病態に対し脳保護能を有する核内タンパク質：プ

すコンディショナルノックアウトマウスを作出し，表現

ロサイモシンα（ProTα）は，中枢脳領域に高発現して型を解析することとした。具体的には，Nestin プロモーいることが知られているが，高次脳機能に対する役割は

ター下流に組換え酵素：Cre を導入し，Tamoxifen 投与

十分に明らかにされていない。

により任意の時期で Cre の発現を誘導する事が可能な

我々は，生体におけるプロサイモシンαの機能的役

Nestin-CreERT2 マウスと，Floxed-ProTαマウスを交配す

割を解明すべく，平成 22 年度計画共同研究にて，ProT

ることで領域特異的なαを全身性に半欠損したマウスを活用し，行動テストバ

T2（Nestin-CreER ; Floxed-NDI）を作出することとした。

ッテリーを用いた網羅的な表現型解析を実施した。

これまでに，Tamoxifen 投与による胎生期での誘導法，ProT α 欠 損 マ ウ ス

さらに，平成 23 年度計画共同研究にて，前脳領域特成熟個体での ProTα欠損の誘導に成功している。しか異的に ProTαを欠損するコンディショナルノックアウ

しながら，平成 24 年度内で行動テストバッテリーに必トマウスを作出，表現型を解析することで ProTα半欠

要十分なマウス数を産出するに至らなかった。

損マウスの表現型との比較を実施し，行動変化と脳領域の関連性を検討している。

現在は十分なマウス産出体制に移行し，計画共同研究に必要なマウス数を持続的に確保できるようになったこ

本成果を更に発展するため平成 24 年度計画共同研究とから，平成 25 年度計画共同研究として本課題を継続

では，Nestin 陽性の神経細胞に特異的な ProTα欠損を示申請し，詳細な表現型の解析を実施したいと考えている。

12．オプトジェネティクスを用いた正中縫線核セロトニン神経による海馬θ波の制御メカニズムの解明
大村優（北海道大学）

常松友美，山中章弘（生理学研究所）

提案代表者（大村）は，恐怖記憶想起時にラットの海色光(475 nm)をファイバー先端より照射することにより

馬腹側部においてセロトニン遊離量が上昇することを見

正中縫線核セロトニン神経の活動を選択的に亢進させ，出してきた。海馬θ波は記憶の符号化・想起に関与する

脳波の変化を記録した。

ことが知られており，正中縫線核を非選択的に電気刺激

残念ながら，セロトニン神経の活動を亢進させても，することによって抑制される。正中縫線核はセロトニン

脳波（α波，β波，θ波，δ波）に顕著な変化は生じな

神経の起始核であるが，半数以上はセロトニン神経以外かった。しかしその一方で，予想外の行動変化を観察すの神経細胞である。本研究の目的は正中縫線核セロトニ

ることができた。セロトニン神経活動を亢進させたマウン神経がθ波を制御するメカニズムを探ることである。

スは，ホームケージに戻した後に摂食行動の増加が見ら

そこで，生理学研究所の山中・常松の協力を得て，中れた。頭部拘束によるストレスの効果であった可能性を

枢セロトニン神経にのみ光受容体であるチャネルロドプ

検討するため，自由行動下での実験（A 条件），拘束すシン 2 を発現した遺伝子改変マウスを用いた研究を実施

るがセロトニン神経刺激を行わない条件（B 条件）も検した。正中縫線核に向けて光ファイバーを挿入し，同時討した。その結果，A 条件では摂食行動の増加が見られに脳波測定のための金属ネジを頭蓋骨に埋め込む手術をず，B 条件では摂食行動の増加が見られるけれどもセロ行った。回復後，マウスの頭部を無麻酔下で固定し，青トニン神経を同時に刺激した時ほどの増加は見られなか195

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

った。つまり，頭部拘束のストレスとセロトニン神経のを記録したが，セロトニン神経が海馬の脳波に選択的に活動の相互作用があったと考えられる。今後は適切なス影響する可能性は残されている。

トレス条件の確立，セロトニン神経を抑制した場合にス

このように，当初の仮説を支持する結果は得られなかトレスの効果が減弱するかどうか，などを検討することったが，副産物として興味深い結果を得ることができた。

が必要になる。

当初の仮説の検証をさらに進めるともに，副産物として脳波については，今後海馬に直接電極を埋め込んで測定を行う必要がある。今回は簡便のために皮質から脳波得られた結果についても今後研究を進めて行きたいと考えている。

13．インスリン受容体シグナル異常による肥満抵抗性糖尿病発症機序の解明
三木隆司，李恩瑛（千葉大学大学院医学研究院代謝生理学）
櫻井健一（千葉大学大学院医学研究院細胞治療内科学）
箕越靖彦，戸田知得（自然科学研究機構生理学研究所発達生理学研究系

生殖・内分泌系発達機構研究部門）

糖尿病はインスリン分泌あるいは作用の障害によってる。そこで，脂肪組織での脂肪分解の鍵となるホルモン発症する。近年，糖尿病患者数は急激に増加しており，感受性リパーゼ（HSL）の活性を，リン酸化 HSL(pHSL)

その原因として食生活の変化，なかでも脂肪摂取量の増のウェスタンブロット解析により評価したところ，

加の関与が考えられている。我々はインスリン受容体のmIR/HFD では有意に pHSL が増加していた。このことか

変異体ノックインマウス（mIR マウス）が通常飼育下でら，mIR/HFD では脂肪組織における脂肪分解が亢進し，は耐糖能障害が見られないものの，高脂肪食負荷により肝臓へのグリセロールの供給が増加し，グリセロールか

顕性糖尿病を発症することを見いだした。平成 23 年度

らの糖新生が亢進して糖尿病を発症していることが明らまでの解析で，高脂肪食負荷 mIR マウス（mIR/HFD）でかになった。このことをより直接的に証明する目的で，は肝臓での糖新生が亢進しており，これが糖尿病発症のmIR に野生型の皮下脂肪を移植し，高脂肪食負荷を行っ原因となっていることを見いだした。さらに mIR マウス

たところ，mIR/HFD の耐糖障害は明らかに改善した。

の酸素消費量と呼吸商を，通常飼料と高脂肪食飼育下で野生型マウスにグリセロールを投与すると肝臓における測定したところ，mIR マウスでは暗期での脂肪燃焼が亢グルコース 6 ホスファターゼ(G6Pase)の発現が著明に増進していた。さらに肝臓での糖新生の動態を解明する目

加することから，mIR/HFD の肝臓での G6Pase 発現亢進的で，糖新生基質であるピルビン酸とグリセロールを負は，肝臓へのグリセロール供給増加による二次的な応答

荷したところ，mIR/HFD ではグリセロール負荷後の血であると考えられた。

糖上昇が亢進していた。このような結果に基づき，平成

ヒトの肥満合併糖尿病患者においても，食事の是正に

24 年度には mIR/HFD で糖尿病が発症するメカニズムをより，体重減少がほとんど見られないにもかかわらず，

より詳細に解析した。

著明な血糖改善が見られるケースがよく見られ，この様グリセロールは主として脂肪組織における中性脂肪の加水分解により産生され，肝臓に取り込まれ，処理され196な病態では脂肪組織からの過剰なグリセロール供給が糖尿病悪化に寄与している可能性が考えられた。

計画共同研究報告

14．摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節の研究
塩田清二，平子哲史（昭和大学医学部解剖学講座顕微解剖学部門）
太田英司（昭和大学歯学部口腔解剖学講座）
影山晴秋（桐生大学医療保健学部栄養学科）
竹ノ谷文子（星薬科大学薬学部運動生理学研究室）
岡本士毅，箕越靖彦（自然科学研究機構生理学研究所）

視床下部には摂食調節やエネルギー代謝といった生命水を投与した Vehicle 群あるいは GALP を投与した GALP活動に深く関わる神経核があり，その神経核には摂食亢群を設けた。先行研究で呼吸商の差が最大となった投与

進系あるいは摂食抑制系ニューロンが存在しており相互後およそ 100 分後に解剖し，肝臓中の脂質代謝に関連すに複雑な神経相関を作っている。ガラニン様ペプチドる遺伝子の mRNA レベルを Real-time PCR 法により測定(GALP)は，60 アミノ酸残基からなり，種差を越えて高した。さらに肝臓を用いて脂質メタボローム解析を行っいホモロジーを有することが特徴である。GALP は，摂た。脳室内投与後およそ 1 時間後から呼吸商が GALP 群

食調節やエネルギー代謝調節に関与しており抗肥満作用

で Vehicle 群と比較し有意に減少した。肝臓中の脂肪酸を有することが知られているが，その詳細なメカニズム

酸化に関与する遺伝子発現は Vehicle 群と比較し GALPは明らかにされていない。我々は，GALP の抗肥満効果群で有意に増加し，脂肪酸合成に関与する遺伝子発現はを臨床応用するための基盤研究の一環として，これまで有意に減少した。CYP7A1 遺伝子発現レベルは GALP 群に GALP の点鼻投与によってマウスの体重および摂食抑で減少した。肝臓脂質メタボローム解析では，Vehicle

制効果を明らかにした。さらに，GALP を脳室内に投与群と比較し GALP 群でパルミトイルカルニチンが増加し，するとその直後に呼吸商が低下することを見出した。こ多くの胆汁酸が GALP 群で減少した。本研究から GALP

れは脂質代謝が亢進していることを示唆する結果であり，投与により直後に呼吸商が減少したこと，また，脂肪酸

GALP の新しい生理作用として注目した。本研究では，合成及び酸化に関与する遺伝子発現レベルが変化し，さGALP の抗肥満作用の機序を解明するために，脂質代謝

らに肝臓のパルミトイルカルニチンが増加したことから，に注目し，GALP を脳室内投与した後の肝臓での脂質代

GALP は摂食調節作用に加え新たなメカニズムとして肝謝に及ぼす影響について検討した。

臓での脂質代謝を改善することで抗肥満作用を示してい実験動物は C57BL/6 マウスを用い，脳室内に生理食塩る事が示唆された。

15．筋機械痛覚過敏の発症と維持におけるイオンチャネルの役割
片野坂公明，太田大樹，Luis Fernando Queme Cobar，田口 徹（名古屋大学環境医学研究所）
村瀬詩織，久保亜抄子，水村和枝（中部大学生命健康科学部理学療法学科）
加塩麻紀子，富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

遅発性筋痛は，機械刺激に対する痛覚過敏を特徴としを介して筋での GDNF 産生を亢進させ，機械痛覚過敏をており，その発生メカニズムには不明な点が多い。これ起こす経路（COX-2/GDNF 経路）との２経路があることまで我々は，遅発性筋痛における筋機械痛覚過敏の発症を示してきた。さらに，これらの経路に TRPイオンチ

機序を調べ，運動中に遊離される Arg-ブラジキニン(rat)ャネルである TRPV1,V4 および A1 が関わることを示し，が筋での NGF 産生を高め，この NGF が筋細径線維受容各チャネルの関与過程について調べてきた。TRPA1 に器を感作して痛覚過敏を起こすという経路（BK/NGF 経

関しては，NGF 経路への関与は明らかなものの，GDNF路）と，同じく運動中に活性化された COX-2 が PG 産生経路への関与は不明であり，また COX-2/GDNF 経路の197

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

痛覚受容器線維への作用についても不明であったため，は明瞭でなく，引き続き検討を必要とするが，TRPA1

今回の研究では，これらの二項目を重点的に検討した。

の COX-GDNF 経路への寄与の程度は低く，一昨年まTRPA1 欠損マウスにおいて，GDNF を筋注したところ，野生型と同様に一過性の筋痛覚過敏が生じた．またでの結果と併せれば，TRPA1 は主として NGF 経路に関与すると考えられた。

COX-2/GDNF 経路のメディエーター分子の発現の推移

また，ラットの単一神経記録法により，筋細径線維のを RT-PCR 法により調べたところ，マウス後肢の筋に伸機 械 応 答 に 対 す る GDNF の 作 用 を 調 べ た と こ ろ ，張性収縮を負荷した直後に見られる COX2mRNA の産生

GDNF の投与により Aタイプの細径神経線維で機械閾

は，TRPA1 欠損マウスにおいても野生型と同様に観察

値の低下と機械応答の増大が観察され，機械感受性が亢された。また，その下流で産生される GDNF mRNA に進していることが明らかとなった。この GDNF による受も TRPA1 欠損マウスで若干の減少傾向はあったものの，容器線維の感作が，遅発性筋痛の一因であると考えられ野生型との大きな違いは見いだせなかった。後者の結果た。

16．興奮性神経伝達による基底核神経回路の機能制御の解明
渡邉大，長谷川拓，西岡忠昭（京都大学大学院生命科学研究科認知情報学講座）
南部

篤，知見聡美（生理学研究所

生体システム研究部門）

視床下核は，淡蒼球内節および淡蒼球外節に対する唯誘発される淡蒼球内節および外節での 2 相性の興奮が視一のグルタミン酸作動性の興奮性入力であり，ハイパー

床下核の神経伝達遮断により抑制されることが明らかと直接路として基底核のダイナミックな情報処理に関わるなった。

と同時に，基底核間接路（淡蒼球外節）および直接路（淡視床下核の神経伝達遮断の効果を行動学的に解析する

蒼球内節）の興奮性制御に重要な役割を果たしているとために，Turn preference 試験を行った。ウイルス投与前考えられる。しかしながら視床下核が基底核の機能発現と投与後 4 週間後にラットに tail pinch（5 回）を１日２にどのように関わるかその詳細は不明である。遺伝子発回，２日連続（tail pinch 計 20 回）を行い，スコアを算出

現効率を高めた改変型破傷風毒素軽鎖遺伝子（eTeNT）した。その結果，視床下核へ eTeNT を導入した個体でを用いて，視床下核へ投射するニューロンの機能に影響

は，パーキンソン病モデルでの報告とは逆方向へ旋回すを与えることなく，視床下核ニューロンの神経伝達を正ることが明らかとなった。以上の結果は，視床下核から確に遮断する実験系の確立を行った。

のグルタミン酸作動性シナプス伝達を遮断することでパ

ラットの大脳皮質１次運動野の口腔・顔面および前肢ーキンソン病の病態を改善しうる可能性を示唆する。今支配領域を電気刺激し，これらの領域から入力をうける

後はこの系を用いて，視床下核による基底核の機能制御

視床下核ニューロンを電気生理学的に正確に同定し，視とパーキンソン病における視床下核の神経情報遮断の効

床下核へ eTeNT を発現するレンチウイルスベクターの果について解析するとともに，認知・情動に関する視床投与を行った。その結果，１次運動野の電気刺激により下核の機能について探索を行う予定である。

17．視床下核アストロサイトによる運動制御機構の電気生理的解析
辰巳晃子，森田晶子，奥田洋明，和中明生（奈良県立医科大学医学部
佐野裕美，南部

我々はグリア幹細胞に発現する転写因子 Olig2 に着目

198

篤（生理学研究所

第二解剖学講座）

生体システム研究部門）

し，Olig2 プロモーター制御下に CreER を発現するマウ

計画共同研究報告

スと ROSA locus に lox-stop codon-lo-GAP42EGFP を組みいる可能性を示唆している。そこで視床下核にアストロ込んだリポーターマウスとを掛け合わせたダブル TG マ

サイト特異的毒である Fluorocitrate (FC)を注入してからウスを用いて，Olig2 陽性細胞 （Olig2/NG2 陽性グリア

運動負荷を与えたところ，Sham コントロールに比して幹細胞）の細胞系譜追跡を行ってきた。脳各部位の Olig2

有意に回転運動が少なくなった。このような変化はどの陽性細胞の挙動を解析する過程で，大脳基底核，特に間神経細胞の活動変化によるものかについて検討する目的

接経路の 神経核である視床下核，淡蒼球においてで FC 投与後の視床下核，淡蒼球，大脳皮質運動野におEGFP 陽性細胞が多数存在し，且つ複雑な形態を呈する

ける神経活動を測定したところ，コントロールに比してことを見出した。これら細胞の機能的意義を検討する目

大きな神経活動の違いは認められなかった。

的で，マウスケ－ジに Running wheel を設置し，自発運

この実験系における FC の細胞特異性や非特異的毒性

動を２週間負荷すると，視床下核，淡蒼球におけるについては問題があると考えられたので，淡蒼球アスト

EGFP 陽性細胞は運動負荷を与えていないコントロール

ロサイトにターゲットを変えて，このアストロサイトに

マウスと比べて，より 多くの２次，３次突起を有する

比較的特異的に発現する Mlc-1 プロモーターを用いて複雑な形態を呈する。以上の事実は基底核回路の神経活

ChR2 を発現させた TG マウスを用いて光摂動法による動に対応して EGFP 陽性のグリア細胞（形態的特徴から

アストロサイトの機能促進を現在検討中である。

アストロサイトと考えられる）が突起の複雑性を増して18．先天的な恐怖反応を制御する線条体神経回路の解明
小早川令子，小早川高（大阪バイオサイエンス研究所）
佐野裕美，南部篤（生理学研究所

生体システム研究部門）

先天的な恐怖の制御における線条体神経回路の機能はと後天的な恐怖の違いを特異的に表現する脳領域と，先未解明である。マウスは肉食動物が発生する匂いに対し天的な恐怖のレベルを表現する脳領域が存在する可能性て恐怖反応を示すことが知られている。恐怖情動はが示唆された。先天的恐怖のレベルを表現する脳領域のFreezing 行動を指標にして定量的に計測できる。天敵の一つである，背側線条体では先天的な恐怖のレベルと，匂いによって誘発される先天的な Freezing レベルは，後c-fos や arc mRNA の発現レベルが逆相関した。背側線条

天的に誘発した Freezing に比較すると明らかに低い。私体へ muscimol を注入すると，Freezing の上昇と，心拍数

たちは，人工匂い分子ライブラリーのスクリーニングにや体深部温度の低下が誘発された。また，背側線条体へ

より，特定の化学構造ルールを満たす一連の恐怖臭によmuscimol を注入したマウスでは，恐怖臭が誘発する扁って，極めて強力な先天的 Freezing が誘発できることを

桃体中心核の arc mRNA の発現上昇が大幅に促進された。

発見した。異なる種類の恐怖臭をもちいることで様々な以上の結果から，背側線条体の神経活動は先天的恐怖の強度で先天的な Freezing を誘発する技術を確立した。同

定量表現に関与している可能性が示唆された。本研究の等レベルの Freezing 行動を伴う，嗅覚入力による先天的継続によって，背側線条体において先天的恐怖の制御にと後天的な恐怖を制御する神経メカニズムを比較した。

関与する特異的な神経回路の解明を目指す。恐怖臭を用先天的な恐怖では，背骨を中心とした体表面温度と体深

いて様々なレベルの先天的恐怖を誘発した際の，背側線部温度の３℃もの同時低下と，心拍数の半減が誘発され条体に存在する特定の種類の神経回路の活動を解析する。

たが，後天的な恐怖ではこれらの生理応答は全く誘発さドーパミン D1 と D2 受容体のアンタゴニストを背側線条れなかった。嗅覚入力による先天的と後天的な恐怖，お体に注入すると，D1 受容体のアンタゴニストの注入のよび，異なる種類の恐怖臭が誘発する３段階の強度の先みが Freezing 行動へ影響を与えた。D1 受容体を発現す

天的恐怖によって誘発される c-fos と arc mRNA の発現をる神経細胞の神経活動と先天的恐怖のレベルとの相関関

全脳６４領域に関して定量解析した。その結果，先天的係を解析する。また，この神経細胞の活動を制御した際199

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）の先天的恐怖への影響を，先天的恐怖を特異的に評価する多次元情動マーカーを活用して計測する。

19．TRP チャネルが担う中枢性呼吸調節機構の解明
平田豊（兵庫医科大学 生理学生体機能部門）

鈴木喜郎，富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

中枢性呼吸調節機構は，換気応答によって驚くべき厳プが推定された。生理学研究所の富永教授と共に，TRP

密さで生体の PCO2/pH 変動を一定の狭い生理的範囲に調チャネルにおいて，どのサブタイプが換気応答の制御に節している。この調節機構を担っている中枢化学受容細関与するかを明らかにし，TRP チャネルが担う中枢性呼胞及びその化学受容器の分子実体は長い間謎であった。

吸調節機構を解明することが本研究の目的である。

提案代表者は，これまでに脳幹・延髄由来のニューロ

昨年度に引き続き，推定されたサブタイプを含む，温ン・グリア共培養細胞を用い，CO2/pH 負荷に対する細度感受性 TRP チャネル欠損マウス群に対する高 CO2 負荷

胞 内 応 答 を ， Ca / pH の イ メ ー ジ ン グ ， perforated

による換気応答の変化を whole body plethysmography 法

patch-clamp 法により検討したところ，高 CO2 負荷によりにて野生型マウスと比較した。その結果，高 CO2 負荷にグリア細胞が Ca 応答をすることを見出してきている。

よる換気応答に減弱が観察されているが，個体差がある

この Ca 応答を引き起こす Ca チャネルの候補として，薬ので解析を継続している。また，O2 濃度の条件を変え理学的スクリーニングの結果，TRP チャネルのサブタイて，その影響を検討している。

20．中枢性エネルギー代謝調節系における分子メカニズム基盤に関する生理学的研究
中里雅光，山口秀樹，土持若葉，十枝内厚次，モインアブサレエムディ（宮崎大学医学部内科学講座神経呼吸内分泌代謝学分野）

1) 我々は，セクレトペプチドーム解析によって同定

NERP-2 は糖尿病治療薬の新たなシーズになりうる。まされた NERP-1 と NERP-2 が水代謝に機能するバソプレ

た NERP-2 はオレキシンの機能も活性化することから，

シンの分泌抑制に作用することを報告した。本研究では，

ナルコレプシーや過眠症の新たな治療および診断に役立

その分子機序を解析した結果，NERP-1 はバソプレシン

つと考えられる。

神経のシナプス前グルタミン酸神経終末からのグルタミストレプトゾトシン（STZ）投与によって作出されン酸放出を抑制し，NERP-2 は GABA 介在神経を刺激した糖尿病マウスは，末梢神経障害を引き起こし，求心性てバソプレシン神経のシナプス前グルタミン酸神経の抑の感覚神経および遠心性の運動神経の伝導速度が低下す

制することで，バソプレシン分泌抑制に機能することをる。STZ 投与後すぐにグレリンを投与することにより，明らかにした。また NERPs 陽性細胞は視床下部外側野

感覚神経と運動神経の伝導速度の低下が抑制された。まで摂食亢進と覚醒に機能するオレキシン神経細胞と膵臓た末梢神経障害が発症したマウスへのグレリン投与は，のベータ細胞に発現していた。我々は，NERP-2 がオレ

正常マウスと同レベルに神経伝導速度を改善させた。グキシン系を介して摂食亢進に機能するとともに，膵ベー

レリンは，末梢神経障害の治療と予防の両面で貢献でき

タ細胞から高血糖時のインスリン分泌を増強する作用をることが明らかとなった。その機序として，炎症時のグ明らかにした。NERP-2 は，中枢および末梢においてエレリン投与が，好中球や単球の誘導を押さえ，炎症を制ネルギーの蓄積に機能すると考えられる。NERP-2 が高御することが考えられる。

血糖時にのみインスリン分泌を刺激することから，

2003) セクレトペプチドーム解析により，新たに高血糖計画共同研究報告

時のインスリン分泌促進に機能する新規ペプチドを同定確認した後，ラット脳質内に投与した結果，暗期摂食をした。さらに，前駆蛋白変換酵素の標的部位の網羅的解抑制した。この新規ペプチドは，交感神経活性を上昇さ析により，データベースに無い新規ペプチドを同定した。

せ，血圧や酸素摂取量の上昇にも寄与しており，新たな

この新規ペプチドが生体内の主要な分子型であることをエネルギー代謝調節ペプチドであると考えられる。

21．代謝生理生体リズムに見られる超日周期リズムと脳内オレキシン神経系の役割の解明
大塚曜一郎（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科）
山中章弘（生理学研究所）

本研究の目的は‘超日リズム’の制御にかかわる脳内

酔下のマウスで，光刺激で延髄縫線核セロトニン神経の神経機構を探ることであり，平成 2年度からの継続研活動を増加させると心拍数と体温が変化した。これらの究である。ラットの体温や熱産生は約 100 分間隔（超日

結果は，光刺激-セロトニン関連遺伝子改変マウスの周期）で一過性に増加し，これに同期して血圧，心拍な‘超日リズム’研究への応用の可能性を示唆する。今後

どの循環指標，脳の覚醒状態が変化する。興味深いことは，この遺伝子改変マウスを当研究室に導入してセロトに，この変化から遅れて約１５分後に摂食行動が見られ

ニン含有神経と‘超日リズム’の関わりの研究を行う予る。したがって，この‘超日リズム’は摂食などの刺激定である。最後に‘超日リズム’の生理学的意義が気にによる二次的な現象ではなく，脳内で形成される内因性なるところだが，残念ながら未だ不明である。餌が限ら基礎リズムであると考えられる。平成 2年度は覚醒・れている野生環境では，エネルギー消費を最小限にする

睡眠制御系で重要なオレキシンに注目し‘超日リズム’

ために概日や超日などの生体リズムに関わらず，常に安形成でのオレキシンの役割を探ることが目的であり，本静状態すなわち寝ていることが動物にとって理想的なラ

年度は生体リズムや睡眠に深く関与するセロトニンに注

イフスタイルと言える。しかしながら，このライフスタ

目し，セロトニン神経特異的に光受容タンパク（チャネ

イルは生存と繁殖という生物の主命題にはそぐわない。

ルロドプシンあるいはアーキオロドプシン）を発現した

常時の安静は摂食や生殖の機会を逃すばかりか天敵に捕遺伝子改変マウスを用いて‘超日リズム’へのセロトニ食される危険も出てくる。したがって睡眠から時折覚醒

ン神経の関与を探ることが目的であった。したがって，して外部環境をチェックする必要がある。そこで，どの今回はセロトニン関連遺伝子改変マウスでの光刺激の有くらいの間隔で覚醒するかが重要となってくる。エネル

効性を検討する予備実験を行った。光刺激で延髄縫線核

ギー節約と摂食生殖の機会や捕食の危機を回避するそのに存在するセロトニン神経の活動を特異的に抑制させたバランスを考えて自然選択されてきた間隔が約 100 分間

ところストレスで生じる頻脈反応が減弱した。一方，麻隔の‘超日リズム’なのかもしれない。

22．海馬神経回路の左右非対称性を生み出すメカニズムの解明
川上良介（北海道大学・電子科学研究所・生体物理研究分野）

海馬シナプスにおいて，NR2B と GluR1 サブユニット

より各 KO マウスにおけるシナプスにおける各々の受容が非対称に存在する。海馬 CA1 選択的 NR2BKO および体密度を解析することで，海馬シナプスの左右性を形成

GluR1 マウスの左右性を解析した結果，左右性が消失すするメカニズムの機序を明らかにすることを目的としてることが明らかになった。本研究では，SDS-FRL 法に研究を実施した。海馬における左右性の脳内表現として201

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

見いだされているシナプスの左右性について，頂上樹状減し，また，十分な透徹性を確保することに成功した。

突起と基底樹状突起を比較解析した結果，頂上樹状突起

TDE 濃度６０％において共焦点顕微鏡による深さ４０で見いだされたシナプス形態の左右性が基底樹状突起で０μｍまでの透徹性を確認し，また，NA1.49 の対物レは見いだされないことが明らかになってきた。シナプス

ンズを用いることで固定脳スライス表面から１００μｍにおける受容体密度は PSD の大きさが重要であり，海の深さまでのスパイン形態の詳細画像の取得に成功した。

馬における左右性を明らかにするためにも各樹状突起で個々の細胞体からの樹状突起距離を基にスパイン形態をのスパイン分布を明らかにする必要がある。しかしなが長軸，短軸として評価した結果，頂上樹状突起において

ら，基底樹状突起のある St.Oriens 領域には基底樹状突起は多様なスパイン形態を示したのに対し，基底樹状突起が複雑に絡み合っており，電子顕微鏡法では細胞体からにおいては比較的ばらつきの少ないシナプス形態が観察の距離を正確に計測することが困難である。一方，通常されることが明らかになった。このことは，グルタミンの光学顕微鏡では固定脳切片を高解像度で観察すること

酸受容体サブユニット分布の左右性は樹状突起においてが困難である。そこで，新規透徹剤 TDE 処理による透その発現する機能が異なる可能性を示唆しており，この明化と高 NA 対物レンズを組み合わせることで固定脳ス

ことを明らかにするために可塑性誘導，もしくは可塑性

ライスにおける詳細なスパイン形態の観察を行った。

阻害により誘導されるシナプス形態変化を詳細に検討すTDE 濃度を調節することで蛍光タンパクへの影響を低ることが必要であると考えられる。

23．ハイブリッド顕微鏡用環境制御セルの開発
箕田弘喜，川名佑貴（東京農工大学）

透過電子顕微鏡に光学顕微鏡を組み合わせた電子・光

一方，平行して電子・光子ハイブリッド顕微鏡を試料

子ハイブリッド顕微鏡に，液環境制御型透過電子顕微鏡として eGFP について，その発光の挙動の電子線照射の法(E-TEM)を組み合わせて，浸水状態の生体高分子の光影響を調べている。その結果，eGFP はタンパク質であ

学顕微鏡・電子顕微鏡同時直接観察を実現するために，り，電子線照射により破壊され，退色すると予想された

環境制御セル（以下セルという）の製作を進めている。

が，その予想に反し，電子線励起発光が見出された。ま

ガス還流タイプの液中試料観察用の E-TEM 用ホルダー

た，eGFP からの光照射による蛍光についても，電子線に対して性能評価を行ったが，ガス層があることにより，照射をすることで，蛍光強度が増強するという驚くべき

非弾性散乱の影響が大きく，十分な分解能が得にくいこ結果を得た。

と，加えて，真空シールが複雑で，再現よく動作させる

見出されたこの現象の試料周りの環境に対する影響をことが難しいという問題があった。そこで，ガス還流を調べるため，常温乾燥，低温（クライオ条件），液中のせず，液中試料を封じ込めた状態で電顕内に持ち込み，

異なる条件で，同様の観察を行ったが，いずの条件でも，観察を可能にする試料ホルダーを新たに開発し，このホCL 発光，および，電子線照射後の蛍光強度の増強は観ルダーを用いた応用実験を進めている。その結果，得ら察された。蛍光増強効果は，電気的な効果，すなわち，れた分解能は計算で予想される値と同程度の性能である帯電状態に影響がある可能性を考え，下地を SiN と炭素ことが確認されたので，さらに，電子線照射による試料

膜の 2 種類について同様な実験を行ったところ，SiN にダメージの環境依存性を調べるために，クライオ条件下

おいて，蛍光増強効果が顕著であることを見出した。こと液中条件下において，電顕観察された試料の像の時間の結果は，蛍光増強効果が帯電状態に依存することを示

変化から予備実験を行い，液中試料の位相差像観察を試唆している。今後，GFP 色素を用いて，より制御した条

みた。そして，時間変化についての解析をするのに適切

件で，蛍光増強の機構を解明したいと考えている。

な試料を用いて，次の解析を予定している。

202

計画共同研究報告

24．光学・電子顕微鏡を用いた血小板活性化過程の統合イメージング
最上秀夫（浜松大学健康プロデュース学部）
村田和義（生理学研究所）

血小板活性化過程は，血小板の血管障害部位への粘着るインテグリンの活性化に伴う構造変化を表面反射干渉により始まり，血小板表面のインテグリンを介したフィ顕微鏡で観察する。また，同様のサンプルを電顕グリッブリノーゲンの活性化により血小板凝集塊が形成される。

ド上で急速凍結し，低温位相差電子顕微鏡で観察する。

さらに，この凝集塊を足場として血液凝固過程が惹起さ

全反射蛍光顕微鏡観察では，血小板の活性化に伴ってれ，最終的には，他の血球成分とともにフィブリン網に個々のフィブリノーゲンがフィブリン繊維を形成する様覆われて構造強化された血小板凝集塊が形成され，止血子が観察された（図 A）。また，これを低温位相差電子が完了する。本研究では，血小板含有血漿を用いて，フ顕微鏡観察することにより，フィリン繊維の中で個々のィブリン網形成に至るまでの血小板に生じる機能変化お分子がどのように配向しているかを観察することができ

よび形態・構造変化を，全反射蛍光顕微鏡と低温位相差た（図 B）。

電子顕微鏡とを組み合わせて可視化解析する。

今後は，本統合イメージングを用いてフィブルン繊維

方法としては，蛍光標識フィブリノーゲンおよび蛍光からの蛍光強度とフィブリン分子の数を相関付け，蛍光標識インテグリン抗体を含んだ血小板含有血漿を刺激し強度による定量的な解析ができるようにしたいと考えてた後，血小板活性化における形態変化と血小板膜状にあ

いる。

203

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

25．多光子顕微鏡を用いた嗅覚障害とその回復時におけるニューロンのターンオーバーの可視化解析
澤本和延，金子奈穂子，澤田雅人（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分野）

哺乳類の脳室下帯では成体でも神経幹細胞が存在し，より同一個体で経時的かつ詳細に解析した。

生涯にわたりニューロンを新生している。新生ニューロ

我々はまず，二光子顕微鏡を用いて嗅球ニューロンのンが嗅覚の一次中枢である嗅球へと移動し，成熟して神ターンオーバーを長期間観察する系を確立した。本手法

経回路に組み込まれる一方で，古いニューロンは細胞死の長所は，死んだ細胞と新たに加わる細胞の位置関係をを起こしており，嗅球ニューロンは常に入れ替わってい同一個体で解析できる点にある。そこで，入れ替わるニる。これまでの研究で，嗅球に到着した新生ニューロン

ューロンの位置関係と嗅覚入力の役割を解析した結果，の生存には嗅覚入力が重要であることが示唆されている

死んだ嗅球ニューロンと同じ場所に嗅覚依存的に新生ニが，生きた動物で同一ニューロンを長期間追跡すること

ューロンが加わることが明らかになった。この結果は，が困難であるため，ニューロンのターンオーバーに嗅覚嗅覚入力が嗅球ニューロンのターンオーバーを時空間的入力が与える影響は十分に研究されていなかった。 近に制御していることを示唆する。本年度は，このメカニ

年，二光子顕微鏡を用いた in vivo イメージング法が発ズムを詳細に解析するため，血管とニューロンのターン

展し，生きた動物で蛍光標識された脳細胞を繰り返し観

オーバーの同時イメージングを行い，嗅球ニューロンの察することが可能になった。実際に，嗅球ニューロンのターンオーバーにおける血管の重要性を明らかにした。

一種である傍糸球細胞は嗅球表層に位置し，二光子顕微

過去５年間の二光子顕微鏡による in vivo イメージン

鏡を用いて同一細胞を長期間追跡することでそのターン

グ技術を用いた本共同研究によって，嗅球ニューロンのオーバーを観察出来ることが報告されている。

ターンオーバーと嗅覚入力の関係を解析することが可能

そこで本研究では，生理学研究所生体恒常機能発達機になった。この方法を用いて，成体脳におけるニューロ

構研究部門及び名古屋市立大学大学院医学研究科再生医

ン新生を制御する感覚入力依存的な新たなメカニズムを学分野の共同研究により，入力障害及び回復過程での嗅明らかにした（Sawada et al., J Neurosci., 2011）。

球ニューロンのターンオーバーの変化を多光子励起法に26．再生・新生した腸管神経細胞機構の in vivo 可視化解析および神経新生機構の解析
高木

都，後藤

桂

（奈良県立医科大学分子病理学講座）
加藤剛，石川達也，鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能達機構研究部門）

我々はこれまでに 5-HT4 受容体作動薬クエン酸モサプ

そこで本研究では，壁内神経細胞が蛍光標識された遺リド （以下 MOS）は，下部消化管切離吻合術後に損傷

伝子改変マウス（Thy1 promotor YFP H-line mouse）を用した壁内神経系の再生・新生促進作用を有することを見い，高深部到達性かつ低侵襲性の赤外領域光を励起光源

いだしている。しかしながら，消化管切離吻合部の組織とする非線形光学系-2 光子励起顕微鏡（以下 2PM）を用

修復過程で生じる肉芽組織深部の詳細な観察は，ホール

いて小腸切離吻合術後形成される肉芽組織深部の in vivo

マウント標本では共焦点顕微鏡励起光の深部到達度に限イメージングを用い，吻合部肉芽組織内の詳細な観察お界がありこれまで不可能であった。

よび損傷腸壁内神経系の再生・新生過程に対する MOS

204

計画共同研究報告の効果の解析，さらには損傷神経再構築機構の解明を試

識色素でマーキングした神経幹細胞を尾静脈より移植し，みた。

一定の飼育期間後同様に吻合部 in vivo イメージングをその結果，我々は平成 24 年度までに，2PM を用いることでこれまで不可能であった吻合部深部までの観察が実施した。また，イメージング後に採取した組織の切片標本を作製し，免疫組織学的解析を試行中である。

十分に可能であることを明らかにした。さらには，定量

その結果，移植した神経幹細胞から分化した神経細胞的解析を進めて取得した画像から新生したと思われる神（免疫組織学的にはまだ未確認）が肉芽組織表層（先に経細胞数を三次元でカウントした結果，MOS 群では他

新生神経細胞が観察された部位と同様の部位）で観察さの 2 群（自然回復群，MOS の拮抗薬投与群）と比較し新れた。このことから，MOS の作用により，神経幹細胞

生神経細胞が表面から約m の深さに集中して有意は，血流を介して肉芽組織の表層に動員されてくることに増加（約 4 倍）しているという結果を得た。これらのが示唆された。

研究結果は，PLOS ONE 8 (1), e54814, 2013 に刊行した。

今後は，腸管壁内神経系の再構築過程の解明をさらにそして平成 25 年度には，損傷神経再構築機構を明ら進めるために，神経幹細胞移植例数の増加および移植後かにするため，MOS 群において手術直後に細胞蛍光標

より長期間飼育後の観察等の追加実験を予定している。

27．新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の細胞における機能解析
北里海雄（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科）
沼田（佐藤）かお理，岡田泰伸（生理学研究所
村越秀治（生理学研究所

機能協関研究部門）
多光子顕微鏡室）

微小管を介した鞭毛内輸送 intraflagellar transport (IFT)

れの発現においても細胞容積調節に有意な変化が認めら

は繊毛の形成，機能維持およびシグナル伝達に必須であれず，MIP-T3 による細胞死誘導は容積調節破綻との関り，生物の初期発生や細胞の恒常性維持に必須である。

連性が否定された。

近年，多くの繊毛関連疾患 ciliopathy に IFT タンパク質が一方，MIP-T3 の導入発現による細胞の微小管骨格の関与し，その重要性が注目されているが，各 IFT タンパ

ダイナミックスに及ぼす影響を本共同研究で，多光子励

ク質の分子機能の解析が進んでいない。本研究では，起法を用いる蛍光イメージング技術により，細胞骨格のIFT 複合体の新規構成成分として，その分子機能が依然

ダイナミクスを可視化し，時間的・空間的に定量解析を不明な MIP-T3 タンパク質のヒト細胞内機能を解析し，行った。その結果，MIP-T3 がアセチル化チューブリン

特に細胞骨格のダイナミックの調節，細胞サイズの調節に指向的に結合し，特にチューブリン 40 番のリジン

および細胞死誘導などにおける作用分子メカニズムを明(Lysine)アミノ残基のアセチル化が MIP-T3 と微小管とのらかにすることを目的とする。

結合に極めて重要な役割を果たしていること，さらに申請者らはこれまで，細胞に MIP-T3 を遺伝子導入発

MIP-T3 が チ ュ ー ブ リ ン の 脱 ア セ チ ル 化 酵 素 で あ る現させると細胞のサイズが小さくなり，細胞内に多くの

HDAC6 に結合することも 2 光子蛍光寿命イメージング

ドット状の構造が観察され，アポトーシスが誘導されるによって始めて明らかにした。

ことが観察されたが，本計画研究ではヒト HeLa 細胞株

これらの結果により，MIP-T3 が細胞の微小管のダイに蛍光タンパク質融合 MIP-T3 遺伝子およびその変異体

ナミック調節とアセチル化修飾との関連性が強く示唆さの導入発現により，細胞サイズ（容積）の調節とアポト

れ，本共同研究の結果は今後の細胞における MIP-T3 のーシス誘導との関連で，共同研究で進めた。その結果，分子機能の解明に新しい方向性を示し，新たな研究の礎

遺伝子導入 48 時間以内で MIP-T3 及びその変異体のいず

となった。

205

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

28．マカクサル運動皮質損傷後の機能回復にともなう代償的運動出力経路の解明
肥後範行（産業技術総合研究所）
大石高生（京都大学霊長類研究所）
林村田拓也（理化学研究所）

弓（産業技術総合研究所）

木下正治（生理学研究所認知行動発達機構研究部門）

これまでの研究により，マカクサルの第一次運動皮質

Tet-ON promotor により増強型テタヌストキシンを発現を損傷した後に運動麻痺が生じるが，積極的な把握運動させることで赤核脊髄路の活動を阻害させたが手指の巧訓練を行うことにより把握機能の回復か生じること，ま緻動作に顕著な障害は見られなかった。把握動作の機能たその過程で運動前野腹側部において神経活動の変化，代償に関わる可能性が考えられるもう一つの経路であるおよび神経細胞の構造変化がみられることを明らかにし赤核下オリーブ核路において同様の実験を行った結果，た。すなわち機能回復の背景として，運動前野腹側部のやはり手指の巧緻動作に顕著な障害が見られなかった。

出力変化を伴う機能代償があると考えられる。回復後の組織学的解析を行った結果，赤核においてアデノ随伴ウ

代償的運動経路の役割を明らかにするために，遺伝子導ィルスベクターの感染を示す tTA（Tetracycline-controlled

入技術を用いた経路選択的不活性化を行った。具体的にtransactivator）の発現が見られたのに対し，2 重感染によは，大脳皮質第一次運動野手指運動の支配領域をイボテって生じる GFP の発現は見られなかった。これらの結ン酸の注入により不可逆的に破壊し，その後把握動作の果から，逆行性レンチウィルスベクターの感染が不充分回復が見られたマカクサルにおいて逆行性レンチウィルであったために，経路の不活性化が充分に生じなかった

スベクターとアデノ随伴ウィルスベクターの 2 重感染を可能性が考えられる。今後は導入するウィルスベクター行った。大脳皮質に対するウイルスの感染効率が未だ低の感染効率等を再検討するとともに，当初の目的である

いため，今年度は運動前野腹側部からの出力経路と同様

運動前野腹側部から頸部脊髄へ至る出力経路を標的にしに，把握機能回復過程で構造的な変化が示唆された，赤た実験を行う予定である。

核脊髄路に対してウィルスベクターの 2 重感染を行った。

29．遺伝子改変サルモデルを用いた大脳基底核の機能と病態の解明
高田昌彦，井上謙一（京都大学霊長類研究所），小林和人（福島県立医科大学医学部）
星英司（東京都医学総合研究所），南部

篤

我々は，最近，狂犬病ウイルス CVS 株由来の高発現

具体的には，単一サル個体の運動関連領野や前頭前野に型ウイルスベクターの開発に成功し，神経回路の逆行性異なる狂犬病ウイルスベクターを注入し，三次ニューロ

越シナプス的多重トレーシングを利用した機能解剖学的ンとして各蛍光タンパクでラベルされた線条体ニューロ

解析を進めている。平成２４年度は，波長の異なる蛍光ンの分布様式や，複数の蛍光タンパクで多重ラベルされタンパクをそれぞれ発現する狂犬病ウイルスベクターをた単一ニューロンの分布様式を解析することにより，線作製し，これらのベクターを大脳皮質領野に注入した遺条体から前頭葉皮質に投射する多シナプス性出力に基づ

伝子改変サルモデルにおいて，大脳皮質─大脳基底核ルく線条体の機能マッピングを網羅的に実施している。

ープ回路の構造基盤の解明に関する研究をおこなった。

206

計画共同研究報告

30．霊長類脳遺伝子発現抑制実験への PET 分子イメージング法の応用
尾上浩隆，横山ちひろ，田原強（理化学研究所）

山森哲夫，渡我部昭哉（基礎生物学研究所）
高司雅史，南部篤，綾瀬大輔，畑中伸彦（生理学研究所）【H24 報告書内容】

装置固定下において MRI 画像を撮像した頭部画像をもshRNA を発現するウィルスベクターを脳実質に注入とに発現抑制ベクターを脳実質（線状体）に注入した。

することにより，サル類（マカクサル，マーモセット）

ドーパミン D1 受容体の発現変化は[11C]SCH23390 をにおいても遺伝子発現抑制が可能になってきた。昨年度

用いて，D2 受容体については [11C]raclopride を用いてに引き続き，PET (Positron Emission Tomography) による

PET による測定を行った。その結果，昨年度同様。それ

分子イメージング技術の適用し，in vivo での遺伝子発現

ぞれの目的の遺伝子発現が 4 割程度抑制されていること，の変化を非侵襲的に捉えるために，マーモセットの MRI

目的外の遺伝子発現（shD1 に対しては D2）に対しては頭部画像を取得しウィルスベクターの注入を行った。

影響がほとんどないことを in vivo で追認した。現在，アデノ随伴ウイルス(AAV) を用い，マーモセットの処置群の認知行動についての解析を霊長研にて行っておドーパミン D1 または D2 受容体遺伝子の shRNA を組みり，今後，それぞれの個体の行動解析結果 PET による定込んだ遺伝子ベクターを作製し，麻酔下でステレオ固定量結果との関連を解析する予定である。

31．メラノプシンの構造揺らぎと機能発現の相関古谷祐詞，塚本寿夫（分子科学研究所）
寺北明久，小柳光正（大阪市立大学理学研究科）
久保義弘（生理学研究所）

動物は外界の光情報を，視覚だけでなく体内（概日）

私たちはこれまでに，頭索類ナメクジウオのメラノプ

時計の調節や瞳孔反射にも利用している。ヒトなど哺乳シンについて変異を導入することにより，精製したタン類の場合は，このような「視覚外」の光受容は視細胞とパク質を大量に調製することに成功し，その分子特性を

光感受性網膜神経節細胞によって行われることが明らか明らかにすることに成功していた。この経験をもとに，にされている。哺乳類の視細胞では，視物質と呼ばれるヒトやマウスなどのメラノプシンについても変異を導入

光受容タンパク質が最初に光シグナルを受け取る役割をすることで，哺乳培養細胞で大量発現させて，得られた果たすが，光感受性神経節細胞ではメラノプシンというタンパク質を精製することに成功した。

別の光受容タンパク質が機能している。視物質とメラノ

ここで，導入した変異がメラノプシンの機能に大きなプシンは同じオプシンファミリーに属するが，それぞれ影響を与えていないことを確認するために種々のメラノ

異なるサブファミリーに分類される。すなわち，メラノ

プシン変異体をアフリカツメガエル卵母細胞に強制発現

プシンは，光感受性神経節細胞が「視覚外」の光受容をさせ，光受容に伴う電気生理応答を野生型と比較した。

担うために適した光応答特性を持つように，視物質とは

これまでの研究から，メラノプシンは光を受容すると異なる分子特性や構造的特徴を示すと考えられる。しかGq タイプの３量体 G タンパク質を活性化することが知し，これまで哺乳類メラノプシンを分子レベルで解析すられている。そこで，卵母細胞に発現させたメラノプシることは困難であったため，具体的にメラノプシン分子ンが光依存的に Gq を活性化することにより細胞内 Ca イ

が示すどのような特徴が，光感受性神経節細胞の応答特

オン濃度が上昇した結果，Ca イオン作動性 Cl イオンチ性と連関しているのか明らかではなかった。

ャネルが開くことによって生じる電流を測定することに207

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

今後は，ヒトやマウスなどの哺乳類メラノプシンにつ取り組んだ。
その結果，マウス・ヒトメラノプシンの変異体を卵母

いて，様々な変異を導入した時に，その分子特性や構造細胞に発現させると光刺激に伴い Cl イオン電流が増加

ゆらぎなどにどのような影響が出るのかを解析すると共することを確認し，その応答が野生型とほぼ同じであるに，卵母細胞に発現させた際の電気生理応答も解析する

ことを見出した。このことは分子特性の解析のために導ことで，メラノプシンの分子レベルでの特徴と，細胞レ入した変異が，メラノプシンの機能には大きく影響してベルの応答特性との相関を解析する予定である。

いないことを示している。

32．マスト細胞に発現する TRP チャネルの分子病態生理学的役割の検討
門脇

真，織田

聡，山本

武，林

周作（富山大学和漢医薬学総合研究所）

内田邦敏，富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

マスト細胞に発現する温度感受性 TRP チャネルの生細胞内カルシウム濃度の上昇は，WT-BMMC（野生型

理学的機能とその病態生理学的意義を解明し，アレルギ

BMMC）と同等であった。その後，カルシウムを含む細ー性疾患の新たな創薬ターゲットとしての有用性を検討

胞外液に変えて細胞外からのカルシウム流入による細胞することを目的とした。

内カルシウム濃度の上昇を検討したところ，WT-BMMC

マスト細胞に発現する TRP チャネルの中で，TRPM2と比較し TRPM2-KO-BMMC で有意に低かった。さらに，

チャネルは体温近傍の温度感受性だけでなく，分子が酸

細胞内カルシウムストアの枯渇を引き起こす

化されることにより感受性が増大することが知られていthapsigargin 刺激による脱顆粒は，WT-BMMC と比較しる。そこで，TRPM2 チャネル欠損マウスのマウス骨髄TRPM2-KO-BMMC で有意に低かった。TRPM2 チャネル

由来肥満細胞 BMMC（TRPM2-KO-BMMC）及び 3 種類

活性化の病態生理学的意義を，マスト細胞が原因細胞との TRPM2 チャネル阻害剤を用いて，TRPM2 チャネル電してその発症や病態形成に関わるマウス食物アレルギー流，細胞内カルシウム濃度及び抗原刺激脱顆粒反応の検病態モデルを用いて検討した。TRPM2 チャネル阻害剤

討により，TRPM2 チャネルがマスト細胞の脱顆粒に促

econazole および flufenamic acid はいずれも食物アレルギ

進的に関与していることを明らかにした。脱顆粒反応にーの発症を抑制した。以上より，TRPM2 チャネルがマ

おける TRPM2 チャネルの関与するメカニズムを詳細に

スト細胞の抗原刺激時に細胞外からのカルシウム流入に明らかにするため，細胞外カルシウム非存在下で関与することにより脱顆粒を惹起すること，TRPM2 チ

BMMC を抗原刺激し，細胞内カルシウム濃度の上昇をャネルが食物アレルギーの発症や病態形成に関与してい検討した。TRPM2-KO-BMMC では，細胞外カルシウムることが明らかとなった。

非存在下での細胞内カルシウムストアからの放出による33．新規神経ペプチド QRFP の睡眠-覚醒調節における役割の解明
岡田ゆふ子，寺尾晶，富田潤一，岡松優子，木村和弘（北海道大学大学院獣医学研究科）
山中章弘（生理学研究所）

ピログルタミル化 RF アミドペプチド（QRFP）はオー

いて視床下部に強く発現し，摂食促進および自発運動亢

ファン受容体 GPR103 の内因性リガンドとして新規に同進作用を示すことから，睡眠・覚醒調節系への関与が示定された神経ペプチドである。QRFP は中枢神経系にお唆される。我々はこれまでの実験で，QRFP の脳室内投208

計画共同研究報告

与が覚醒持続時間の延長を伴う覚醒量の増加を引き起こ

レス刺激および QRFP 欠損の影響を調べた。刺激前後のすことを明らかにし，QRFP が脳内の覚醒調節系におい

血中副腎皮質刺激ホルモン及びコルチコステロン濃度はて促進的に作用する結果を得た。その一方で QRFP 欠損

両群ともに刺激直後に上昇したことから，ストレス刺激

マウスを用いた解析結果からは，QRFP 欠損の睡眠・覚が HPA axis を活性化させたことを示したが，その経時醒に及ぼす直接的影響を確認できなかった。しかしなが的変化に野生型マウスとの相違はなかった。さらにら，QRPF 欠損マウスに生理的食塩水の腹腔内投与を施QRPF 欠損マウスのストレス刺激後の視床下部コルチコ

し，物理的なストレスを与えると，QRPF 欠損マウスはトロピン放出ホルモン mRNA 発現量を調べたが，野生野生型マウスよりも有意に覚醒時間の延長，NREM 睡眠型マウスとの相違はなかった。

平均持続時間の短縮，NREM 睡眠潜時および REM 睡眠
潜時の延長を認めた。

以上の結果から，QRFP 欠損マウスにおけるストレス
刺激時の覚醒増強応答には，外因性 QRFP による覚醒増QRPF 欠損マウスでストレス刺激後に覚醒調節系の増強とは異なる，HPA axis 以外の経路を介している可能性

強が示唆されたことから，過去の報告において QRFP とが示唆された。今後，QRFP の睡眠・覚醒調節系に及ぼの関連が示唆されている視床下部－下垂体－副腎系

す影響をさらに詳細に調べることにより，視床下部にお（HPA axis）がストレス刺激後の覚醒増強に関与していける睡眠・覚醒の調節機構を明らかにすることが期待さるのではないかと考え，HPA axis 構成因子に及ぼすストれる。

34．マウス脳幹・脊髄運動神経回路網の光遺伝学を用いた機能解析
西丸広史，小金澤禎史（筑波大学・医学医療系）
山中章弘（生理学研究所）

哺乳類の運動の発現には，脳幹に局在するニューロン，
特にその軸索を脊髄に向かって下行性に投射するものに法を用いて特異的に制御する実験モデルを確立し，運動出力に対する効果を明らかにすることを目的とした。

よる脊髄運動神経回路の制御が重要な役割を担っている

現在までに報告者は山中らが作製したセロトニンニュと考えられている。しかし，これらのニューロンが脊髄ーロン特異的にチャネルロドプシンを発現するトリプト

神経回路をどのように制御しているのかは明らかではな

ファンヒドロキシラーゼ 2(TPH2)-チャネルロドプシンい。本研究では，これらのニューロンのうち，セロトニ（ChR2）マウス新生児の脳幹スライス標本において，光ンニューロンに着目した。特に延髄網様体に分布するセ刺激によりセロトニンニューロンの膜電位を人為的に変ロトニンニューロンは脊髄の運動ニューロン群を含む脊化させ，興奮させることができることを見いだしている。

髄前角に軸索を投射している。さらに，上位中枢からのまた，同じマウスの脊髄摘出標本において，抑制性ニュ

司令で歩行運動を起こす神経経路は脳幹において延髄網ーロンへのシナプス伝達がセロトニンによって修飾を受様体のニューロンを経由して脊髄に達することが示されけることを見いだした。

ている。しかし局所回路レベルでは，これらのニューロ

今後は，以上の結果より得られた，TPH2ChR2 マウ

ンによる運動神経回路の制御様式についてほとんど明らスを用いた実験モデルを駆使してセロトニンニューロン

かになっていない。本研究では光遺伝学を用いて脳幹にによる脊髄神経回路の制御様式を詳細に解析していく予

局在するセロトニン作動性ニューロンを，光遺伝学的手

定である。

209

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）35．光操作によるセロトニン神経系の母性行動制御機構の解明
菊水健史，岡部祥太（麻布大学獣医学部）
山中章弘（生理学研究所細胞生理研究部門）【目的】申請者らはこれまで，養育経験による母性行しか仔マウス暴露していないにもかかわらず，4 日後の動の発現に視床下部視索前野の背外側部が重要であるこ

巣戻し行動潜時が短くなっており，逆に刺激群においてとを同定した。この部位はセロトニン神経系の投射を強は潜時の変化が見られなかった（下図）。また感作前のく受けること，またセロトニン神経系を障害されたマウ

初回暴露においても，光刺激群では対照群と比較して，

スでは母性行動が低下することから，視索前野のセロト

巣戻し潜時が延長した。これらの結果は予想と逆のもの

ニン受容体を介した神経活動の制御が母性行動発現に重であり，当初想定していたセロトニン神経系の養育行動要であると仮説を立てた。生理学研究所の山中章弘准教

への関与は抑制的と考えられた。また光刺激群はオペの授らは，セロトニン神経細胞特異的に光感受性蛋白質を不手際，あるいは光刺激そのものが仔マウスへの関心を発現させることに成功した。そこで，本課題では，セロ阻害していた可能性も考えられた。これら課題は手術のトニン神経細胞の光操作による母性行動の障害あるいは

技術行動や光刺激装置の軽量化が進むことで改善される促進の効果を見出すことを目的とした。

と思われ，今後の実験においては留意するべき点である【手法】動物は性経験・育児経験のないメスマウスと思われた。また対象群において 1 回暴露だけで巣戻し(ChR2 knock in mice)を使用した。また，感作実験時とそ行動が活性化することがわかったが，このことは今後の 4 日後の巣戻し行動試験時に C57BL/6 系統の生後 4－5

Arch knock in mice を使った光刺激によるセロトニン神

日齢の仔マウスを用いた。メスマウスの視床下部外側視経系の抑制実験に適していると言えよう。

索前野に両側性にガイドカニューレを挿入した。1 週間の回復期（ハンドリング期間 3 日を含む）の後，ChR2を光刺激し(2Hz, 50ms)，弱感作実験（PD4-5 の仔マウス
3 匹を 20 分暴露）を開始した。その 4 日後に巣戻し行動試験を行い，本来は生じない弱感作による巣戻し行動の活性が生じるのか調査した。巣戻し行動実験では，ホームページ内の巣のない３箇所に子マウスを置き，巣に戻すまでの潜時を指標とした。
【結果と考察】初回仔マウス暴露時の巣戻し行動潜時が対照群と光刺激群間で異なった。対象群において 1 回

36．性周期制御における GABA 興奮性作用の役割
渡部美穂（浜松医科大学医学部医学科神経生理学講座）
鍋倉淳一（生理学研究所発達生理学研究系生体恒常機能発達機構研究部門）

成熟動物の脳内において主要な抑制性伝達物質である

共役担体(KCC2)の発現が低いため，細胞内 Cl－濃度が高γ-アミノ酪酸(GABA)が発達期や傷害時には興奮性伝達

く，GABA は興奮性に作用する。発達に伴い，NKCC1物質として働くことが知られている。未熟な神経細胞での発現が減少し，KCC2 の発現が増加するため，細胞内++は Cl を 細 胞 内 に く み 入 れ る Na -K -2Cl 共 役 担 体

Cl－濃度が低くなり，GABA の作用は興奮性から抑制性(NKCC1)の発現が高く，Cl－を細胞外にくみ出す K+-Cl－に変化する。排卵を制御している生殖腺刺激ホルモン放

－

210

－

計画共同研究報告

出ホルモン(GnRH)ニューロンでは，成熟動物において確認できた。性成熟後，KCC2 を発現誘導させ GnRH ニ

も GABA が興奮性に作用するという特有な性質を示す

ューロンへの GABA 入力を抑制性に変化させたマウスことをこれまでに明らかにしてきた。GnRH ニューロン

では，周期的にみられていた性周期が乱れ，妊娠率が低の機能制御における GABA 興奮性作用の役割について下することがわかった。この結果から，GnRH ニューロ

個体レベルで明らかにするために，テトラサイクリン遺ンへの興奮性 GABA 入力は性周期制御機構において重伝子発現誘導系をマウス個体に応用し，GnRH ニューロ

要な役割をはたしていることが示唆された。今後はンのみで特定の時期に KCC2 の発現誘導を可逆的に行う

GnRH ニューロンへの GABA 入力を抑制性に変化させたことのできる遺伝子改変マウスを作成した。このマウス時の機能変化の要因について，GnRH ニューロンの細胞ではドキシサイクリン投与中止により，GnRH ニューロ

生理学的性質の変化を解析することで明らかにしていンで KCC2 mRNA および KCC2 タンパクが発現誘導され，

く。

ドキシサイクリン再投与で発現誘導されなくなることを

37．母子解離マウスのマイクログリアがシナプス可塑性に与える影響について
高鶴裕介（群馬大学大学院・医学系研究科・応用生理学分野）
石川達也，鍋倉淳一（自然科学研究機構・生理学研究所・生体恒常機能発達機構研究部門）

慢性ストレスおよびそれに起因する様々な精神疾患がimaging の手法により明らかになっており，過剰興奮を社会問題になっている。一部の疾患は幼少期の生育環境起こしたシナプスを「刈り込む」役割があることが示唆によるものであることが知られており，例えば幼児虐待されている （Wake et al., 2009）。この働きの誘因となるの被害者が Posttraumatic stress disorder (PTSD) を発症し，因子の一つとしてグルタミン酸濃度の上昇が重要である

成人後も様々な精神疾患で苦しんでいるといわれている。

ことも示唆されている （Kato et al., unpublished data）。

しかしながら，背景にあるメカニズムは未知の部分が多そこで本研究課題では，母子乖離マウスの体性感覚野

く，これらの患者に対する効果的な治療法が確立されてにおけるマイクログリアの動態について in vivo imaging

いるとは言い難い。

の手法を用いて検証することを行った。母子乖離マウス

研究提案者はこれまで PTSD 類似モデルとして知られおよび対照群について，約 15 分間の imaging を行い，次ている母子乖離マウスを用いた研究を続けており，同マに，末梢刺激を 20 分間入力した後でのマイクログリア

ウスにおける体性感覚野のシナプス可塑性の異常（シナの突起伸長／退縮の様子について経時的に観察した。そプス構造の不安定化）および知覚過敏症の存在を報告しの結果，母子乖離マウスの体性感覚野において，単位時ている（Takatsuru et al., 2009）。その後の研究で，同マ間当たりの突起伸長／退縮距離の増加および，変化速度

ウスでは体性感覚野においてグルタミン酸の過剰放出がの増加が認められた。同様の末梢刺激を行った際，母子起こっており，電気生理学的な過剰興奮が起こっている

乖離マウスのみグルタミン酸濃度の持続的な上昇が認めことがわかっている（Takatsuru et al., unpublished data）。

られることも分かった。今後，本現象のメカニズムにつ近年，マイクログリアが脳において，シナプス構造にいて検証して行く予定である。

対 し 積 極 的 な 働 き か け を 行 っ て い る こ と が in vivo

211

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

38．DBZ KO マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
服部剛志，伊藤彰（大阪大学医学系研究科分子精神神経学（大日本住友製薬）寄附講座）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

DBZ は精神疾患リスク因子 DISC1 の結合タンパクで月後に行った長期記憶に関してはコントロールに対してある。DBZ は脳特異的に発現しており，DBZ と DISC1

劣っている結果となった。23 年度の実験より DBZ KOの結合は神経細胞の突起伸展（樹状突起），大脳皮質形

マウスでは不安が増強している可能性を示唆する結果が成時の神経細胞の移動に関与していることが知られてい得られていたが，我々は，ベンゾジアゼピン（抗不安薬）

る。DISC1 の機能解析はこれまで多くの報告があるが，を投与するとその不安が解消されるか否かを NIH という

DBZ の生体での機能は全く報告がないので，我々はtest で検討した。その結果，ベンゾジアゼピンを投与す

DBZ KO マウスを作成し，その解析を行った。DBZ KO

ることによって DBZ KO マウスの不安の増強が緩和されマウスでは大脳皮質形成時の細胞移動の遅れによる 6 層た。我々は，更にアンフェタミン（ドパミン作動薬）や構造の乱れや大脳皮質内の錐体細胞の樹状突起形成場なMK801（NMDA 受容体阻害薬）の DBZ KO マウスへのどが認められる。DBZ KO マウスの脳神経発達異常が行影響を Open Field Test で検討したが，活動量などにコン動に与える影響を検討するために行動テストバッテリー

トロールマウスとの顕著な変化は認められなかった。今を用いて，スクリーニングを行った。解析には野生型マ

後は，不安や記憶に関係する部位である扁桃体や海馬，

ウス 24 匹，KO マウス 24 匹を用いた。DBZ KO マウス

大脳皮質での神経細胞の異常がないか検討する予定であでは Fear Conditioning Test （恐怖条件づけ記憶）においる。

て短期間の恐怖記憶には変化が見られなかったが，1 か39．コヒーシン欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
藤田幸，山下俊英（大阪大学大学院医学系研究科 分子神経科学）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

本研究は，コヒーシン欠損マウスの行動解析を行い，general health/neurological screen, wire hang/grip strength

コヒーシンの機能低下と精神遅滞などの高次脳機能障害

test, light/dark transition，open field, elevated plus maze, hotとの関連性を解明することを目的とする。ヒトでは，コ

plate, social interaction (novel environment), rotarod, prepulse

ヒーシン機能の低下により，Cornelia de Lange Syndrome

inhibition/startle response, Porsolt forced swim, Barnesmaze,(CdLS)という分化・発生異常をきたす。この疾患では，

cued and contextual fear conditioning, 24 hour home cage

四肢の形成異常の他，精神遅滞を伴うことが報告されてmonitoring

いる。しかしながら，哺乳類の中枢神経系におけるコヒ

全ての動物実験は生理学研究所の動物実験規定を遵守

ーシンの機能は明らかになっていない。行動テストバッ

し，動物の個体数や苦痛は最小限にとどめて行なった。

テリーにより，当該マウスの行動異常を網羅的に検証す全ての行動解析を終了し，必要なデータを取得した後，ることで，コヒーシンの機能低下と高次脳機能障害との再度 genotyping を行い，マウスの遺伝子型に間違いがな

関連を解明する。

いことを確認した。さらに，行動解析後のマウスから脳野生型マウス，コヒーシン欠損マウス 9~10 週齢をそれぞれ 2匹準備し，以下の行動テストバッテリーを行
った。

212

を採取し，遺伝子発現解析や免疫染色を行う予定である。

計画共同研究報告

40．QRFP 欠損マウスの行動解析による QRFP の生理学的役割の解明
山中章弘（名古屋大学
高雄啓三，宮川環境医学研究所）

剛（生理学研究所・行動様式解析室）

QRFP は 2003 年に初めてオーファン G タンパク質受容ウスを作成した。PCR，特異的抗体を用いた染色によっ体であった GPR103 の内因性リガンドとして同定されたて QRFP 遺伝子欠損を確認し，行動テスト用のマウスを

神経ペプチドである。合成 QRFP の脳室内投与によって，準備した。これらのマウスを用いて多角的な行動テスト

摂食亢進作用，鎮痛作用などが僅かに報告されているもバッテリーによって，これまで知られていない新たな生のの，生理的役割についてはほとんど分かっていなかっ理的役割について見いだすことを試みている。これまでた。これまでに QRFP 特異的抗体の作製によって，の所，QRFP 遺伝子欠損マウス群（雄 20 匹）と同腹仔野QRFP 産生神経細胞の存在部位，投射先を組織化学的解生型対照群（雄 20 匹）との間において行動レベルでの有析し，視床下部に細胞体が散在すること，大脳皮質や扁

意な差はほとんど観察されなかった。一方，体重などエ

桃体に軸索を投射していることを示した。また，in situ

ネルギー恒常性における違いが認められたことから，今hybridization を用いて受容体の発現分布様式についても後はエネルギー代謝における役割についてさらに詳細に明らかにしてきた。さらに詳細に生理的役割について個検討していく予定である。

体レベルで解明するために，新たに QRFP 遺伝子欠損マ41．電位センサーを持った機能未知タンパク質の記憶・学習に与える影響の解析
岡村康司（大阪大学大学院・医学系研究科）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

本研究では，膜電位センサーを含有していることが分

入し，施設に既存の設備を用いて網羅的な行動学的解析

かっているものの，これまでその機能が不明であるを行った。行動実験は二カ月弱程行い，その種類は 15

voltage sensor only protein2 (VSOP2)に着目し，その機能種類程と多岐にわたった。実験の結果，残念ながら主にの解明を目指した研究を行っている。我々のこれまでの小脳領域の寄与すると考えられる gait analysis, rota rod

研究結果から VSOP2 は神経細胞に発現し，とりわけ小test といったテストでは野生型とホモとの間に有意な違脳において発現が強く認められる。そこで本研究ではいを見出すことは出来なかった。しかし予想に反し，2

VSOP2 が運動・学習に及ぼす影響を考慮した行動学的種類ほどのテストにおいて，両者に違いの見られる結果解析を進めつつ，網羅的な行動様式解析を行うことで，が得られた。

本蛋白質が神経回路の情報処理にもたらす影響を調べる

今後はこの今回行動学的解析によって異常が見られたことを目的とした。またその結果が，これまで困難であテストに着目し，その行動に関わる神経領域についてまった VSOP2 の機能解明の契機となることを期待した。

ずは VSOP2 遺伝子の発現を再度詳細に確認する予定で実験動物には，新潟大学の崎村教授との共同研究によある。これらの細胞において発現が確認されたら，次にって作出された VSOP2 遺伝子ノックアウトマウスを使

初期応答遺伝子 c-fos によるアッセイや電気生理学的解用した（本ノックアウトマウスでは VSOP2 遺伝子が析を組み合わせて進めることで，VSOP2 によってもたneomycin 耐性遺伝子に置換されている）。VSOP2 遺伝子

らされる神経活動の変化を明らかにしていく。以上の内について各遺伝子型（ホモ，ヘテロ，野生型）の雄マウ

容が，今後膜電位センサー機能の新たな側面を理解する

ス 10 週齢 20 匹程度を準備してから生理学研究所へと搬のにつながることを期待している。

213

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

42．Cyclin-dependent kinase-like 5(CDKL5)ノックアウトマウスに対する
薬物投与反応の行動解析による機能障害パスウェイ同定
田中輝幸，奥田耕助（東京大学大学院医学系研究科
高雄啓三，宮川（目的）Cyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5)は，てん発達医科学教室）

剛（生理学研究所・行動様式解析室）

迷路試験を行った。

かんを伴う発達障害の原因遺伝子として近年同定された（結果）Ifenprodil，MK-801 を投与された Cdkl5 KO マ

遺伝子であるが，その生体内分子機能と loss-of-function

ウスは，明暗選択試験，オープンフィールド試験，高架による病態機序はほとんど分かっていない。当研究室で式十字型迷路試験において，vehicle コントロールであるはこれらの解明のため，Cdkl5 ノックアウト(KOマウス

生理食塩水投与群と比して不安様行動の有意な改善は示を作製し，生理学研究所 行動・代謝分子解析センター

さなかった。しかし，KO マウスのオープンフィールド

行動様式解析室との共同研究によって，Cdkl5 KO マウ

試験において，生理食塩水投与群では有意な行動量の増スにおける不安様行動の亢進，うつ様行動の亢進，恐怖強を示したのに対し，Ifenprodil 及び MK-801 投与群では条件付けにおける般化の亢進，等の情動異常と，長期記

行動量が野生型マウスと同等であった。

憶，作業記憶の障害を同定した。一方我々は，Cdkl5（考察）今回の実験では，NMDA 受容体阻害薬投与にKO マウスのシナプス蛋白解析により，NMDA 受容体蛋

よっても Cdkl5 KO マウスの不安様行動亢進の改善は認

白サブユニットの異常と，電気生理学的解析により，められなかった。KO マウスの不安様行動亢進のメカニ

NMDA 受容体を介したシナプス伝達の異常を同定してズムは NMDA 受容体を介した興奮性シナプス伝達亢進いる。そこで本年度，このシナプス伝達異常がこれらのに因らない可能性と，今回の阻害剤投与では行動レベル

情動異常の基礎メカニズムの一つである可能性を考え，に影響を及ぼすまで NMDA 受容体機能亢進が抑制されその検証のため，NMDA 受容体阻害薬を用いた行動解なかった可能性が考えられる。興味深いことに，KO マ

析を行った。

ウスでは，生理食塩水注射後，ストレスによると思われ（方法）C57BL/6N バックグラウンドの Cdkl5 KO 雄マる過剰運動が認められたが，それが NMDA 阻害剤投与

ウス及び同腹仔の野生型雄マウスを各２０匹用意し，で rescue された。NMDA 機能亢進が KO マウスの情動機

NMDA 受容体阻害薬 Ifenprodil 1〜2 mg/kg 体重，あるい

能に影響を及ぼすためと考えられ，今後更に他の手法をは MK-801 0.05 mg/kg 体重を腹腔内投与し，30 分後より用いてメカニズムの解明を進める。

明暗選択試験，オープンフィールド試験，高架式十字型

214

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．超高圧電子顕微鏡を使った微小管・アクチン・膜系ダイナミクスの解析（唐原一郎ほか） ·················· 218
2．深海微生物の微細形態と進化に関する研究（山口正視ほか） ············································ 219
3．超高圧電子顕微鏡を用いた細胞内膜構造の形成と輸送機構の解明（金子康子ほか） ························ 219
4．抑制性網膜アマクリン細胞間の電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応（日髙聰ほか） ·············· 220

5．超高圧電子顕微鏡を使った植物γチューブリンを導入した分裂酵母の全微小管端の解析（紅6．膵間質細胞の亜鉛動態に関する研究（野田朋浩ほか） ···· 221亨） ······················································ 221

7．原生生物の細胞構造の解析（洲崎敏伸ほか） ·························································· 222
8．超高圧電子顕微鏡を使ったバクテリアセルロース合成機構の解析（峰雪芳宣ほか） ························ 223
9．精神疾患モデル動物を用いた脊髄内運動ニューロンの形態変化（坂本浩隆ほか） ·························· 224
10．葉緑体のチラコイド膜の構造変化と膜上に分布する光化学系Ⅱ関連タンパク質の動態（西村美保ほか） ····· 225
11．嗅覚系新生ニューロンの遊走・分化過程における形態変化の三次元微細構造解析（樋田一徳） ············· 225
12．AAA シャペロンによる細胞内構造形態制御機構の解明（江崎雅俊ほか） ································ 226
13．フェロモン受容系構成ニューロンの超高圧電子顕微鏡を用いた三次元解析（高見茂） ··················· 227

14．Investigation of Purkinje cell dendritic spines in Inositol trisphosphate 3-kinase knock out mice（Hyun Wook Kim ほか） ········································································ 227
15．Electron tomography of Herpes simplex virus-infected mammalian cells（Rebecca Lauder ほか） ················· 228
16．Ultra structure of apoptosis in mouse liver using ApoPep-1 treatment（HAN Sung Sik） ························· 229
17．3-dimensional structure analysis of mutant p53 protein oligomerization under nickel exposure（Young Rok Seo） ····· 230
18．Structural Differentiation of Nuclear Crystals in Salvinia by High Voltage Electron Microscopy（InSun Kim） ········ 230

217

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

1．超高圧電子顕微鏡を使った微小管・アクチン・膜系ダイナミクスの解析
唐原一郎，栗原剛正（富山大学大学院理工学研究部）
竹内美由紀（東京大学大学院農学生命科学研究科）
峰雪芳宣（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）
村田和義（生理学研究所）

目的

ウエアを使用して三次元像の再構築を行った。

高等植物では，体細胞分裂前期に分裂準備帯と呼ばれる主に微小管からなる構造が観察される。分裂準備帯は

結果

細胞分裂面位置の決定に関わるが，その位置決定の機構

タマネギ子葉の表皮細胞の分裂準備帯では幅が約 3~や分裂準備帯自身の形成機構などについて未解明の点が十数 nm 程度の微小管の帯が観察される。これまで厚さ多い。そこで本研究課題では電子線トモグラフィー法を

250~1000 nm の切片を用いて，分裂準備帯微小管につい用いて分裂準備帯の微小管と膜系のダイナミクスを立体て広範囲の三次元像を観察することを試みてきた。今回的に解析することを目指す。

は予備観察も合わせて比較的扱いやすい 500nm 厚さの切片を使用した。再構成した三次元像上で分裂準備帯の実験方法

微小管と細胞膜，あるいは微小管どうしの位置関係につタマネギ実生の子葉を加圧凍結し，2%四酸化オスミウ

いて観察した（図 a）。各微小管を長軸方向に追跡すると，

ム・アセトン溶液中で凍結置換固定を行った。さらに 5%細胞膜から約 20 ~ 200nm の細胞表層領域でときに細胞

酢酸ウラニル・メタノール溶液によるブロック染色後，膜との距離を大きく変えながら配置しており，細胞膜とSpurr 樹脂に包埋した。包埋試料から子葉表皮断面の連続の隣接部では細胞膜と微小管を繋いでいると考えられる切片を作製し，酢酸ウラニル溶液（20 min），クエン酸鉛

構造が観察された（図 b, c 矢印）。この他，分裂準備帯溶液（4 min）による二重染色を行った．直径 25nm の金

内では，二本の微小管間に架橋構造が観察された（図 c

粒子の塗布とカーボンコートを施した後，切片を超高圧矢尻）。分裂準備帯の微小管は架橋されて束を形成してい電子顕微鏡観察に供した。分裂前期の時期にある表皮細ることがわかっている。これらの束化した微小管は，束胞を選び，分裂準備帯領域を倍率 1 万倍で，-60º~60º 回

全体としてその配置について細胞膜から何らかの制御を転させて撮影した。傾斜シリーズ画像から IMOD ソフト

受けている可能性が示唆された。

図. 三次元再構成像から作製した細胞膜(PM)と一部の微小管(MT)のモデル(a)。分裂準備帯内で微小管が配置を変える様子が観察された。また微小管の周辺に繊維状構造が観察され，微小管と細胞膜間の架橋（矢印）および微小管と微小管間の架橋（矢尻）と考えられる構造が見られた(b, c)。CW, 細胞壁。Bar = 100 nm

218

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

2．深海微生物の微細形態と進化に関する研究
山口正視（千葉大学・真菌医学研究センター）
村田和義（生理学研究所）

地球上には，二重膜で包まれた核をもつ真核生物と，島の明神海丘の海域および初島沖で，水深 800～1,200 メ

これをもたない原核生物の２つの種類の生物しか存在しートルの海底からウロコムシなど多種類の小動物を採集ていない。真核細胞は，原核細胞の１万倍の体積をもち，した．試料は，船上で１mm 角に細切し，グルタルアル

ミトコンドリアや葉緑体をはじめ，さまざまなオルガネ

デヒドで固定した．固定した試料を研究室に持ち帰り，

ラをもっていて，複雑な細胞構造を呈する。真核生物は樹脂に包埋し，小動物に共生している微生物を超薄切片

原核生物から進化して生まれたとされるが，両者の細胞法で観察した．微生物が存在する試料については，もうの違いはあまりにも大きく，真核生物がどのようにして一度，急速凍結置換固定法を用いて再固定を行い，アー

原核生物から生じたかは，生物学上，最大のなぞの一つ

ティファクトの少ない試料を調製した。

である。われわれは，真核生物の起源のなぞを解くため

現在まで，さまざまな微細形態をもつ微生物を電子顕に，原核生物から真核生物への進化の途上にある生物を微鏡撮影している。試料ブロックのいくつかから，１～見つけ出し，その生物の微細構造，DNA，構成する分子３μm の厚切り切片を作製して，超高圧電子顕微鏡でト種などを詳しく解析することによって，この問題を解決

モグラフィー撮影を行なった。撮影した画像を，コンピしたいと考える。超高圧電子顕微鏡は，生物の微細構造

ュータに取り込んで微生物の三次元再構築を行なった。

を立体的に把握する上で，非常に有用である。

今後さらに，厚切りブロックを作製して，観察数をふや2010 年，2011 年に，研究船「なつしま」にて，伊豆諸したい。

3．超高圧電子顕微鏡を用いた細胞内膜構造の形成と輸送機構の解明
金子康子，大平悠麻，関由起子（埼玉大学）
村田和義（生理学研究所）

ムジナモ (Aldrovanda vesiculosa L.) は稀少な水生の食て，蛍光標識された細胞膜由来の膜小胞が多量に形成さ虫植物で，水面下に浮遊し二枚貝葉の捕虫葉でミジンコ

れ，細胞内を激しく動き回る様子が観察された。ムジナなどの小動物を挟み込んで捕え，消化して養分を吸収す

モ捕虫葉は，水中で密閉状態の袋を作出して，消化酵素る。捕虫葉上には特徴的な形態を有する 3 種類の腺毛がを効率的に利用するために，捕虫葉間に挟みこんだ余分存在する。針状の感覚毛は獲物を感知して運動細胞の膨な水分を急速に排出すると考えられ，そのための機能を

圧変化を瞬時に引き起こすシグナルを伝える。捕虫葉中

消化腺毛が担っている可能性がある。今後，電顕・光顕

央域に散在する消化腺毛からは，複数の消化酵素が分泌で追跡可能な膜標識を適用し，高圧凍結した試料から凍されることを明らかにしてきた。捕虫葉辺縁域に並ぶ X

結切片を作成して超高圧電子顕微鏡観察，三次元立体構型の吸収毛の機能は未解明であるが，急速凍結・凍結置

築を行い，消化腺毛の機能に関わる膜小胞や関連分子の換固定像で，ゴルジ体や小胞体などの多量の膜構造が観動態を明らかにしたい。

察され，膜輸送を介した活発な細胞活動が行われていることが示唆されてきた。

並行してシアノバクテリアの十文字型分裂・増殖過程の観察を行った。桿状のシアノバクテリア Synechococcus

吸収毛細胞膜を蛍光試薬 FM1-43 で標識した後，捕虫

elongatus PCC 7942 は通常 2 細胞に分裂することを繰り

葉による獲物の捕獲・消化過程を観察すると，捕虫葉閉返して増殖するが，稀に十字型に 4 細胞を形成する現象

合後 10～15 分後に辺縁部を密着させる狭窄過程においを見出した。細胞膜を FM1-43 で蛍光標識して観察した

219

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

ところ，１つの細胞が２細胞に分裂する過程で，分裂面状に配置しており，４細胞の交点付近では，２分裂中のからこれらの細胞に直交する方向に新たに２細胞が形成

細胞と新たに形成された細胞の境界は明確ではなく密着される様子が観察された。試料を急速凍結した後，超高していた。今後，十文字型分裂・増殖時に新たに生成さ圧電子顕微鏡によるクライオ電子線トモグラフィーで 4れる細胞の細胞膜がどこからどのように形成されるのか

細胞相互の関わりを解析した。これら４細胞は同一平面解明することを目指したい。

4．抑制性網膜アマクリン細胞間の電気シナプスの機能と三次元形態構造の対応
日髙聰（藤田保健衛生大学医学部生理学教室）
村田和義（生理学研究所）

ニューロン間の電気シナプスの働きを明らかにするたに 5mM cAMP を充填した場合には細胞間コンダクタン

めには，ギャップ結合の微細形態の同定や樹状突起の間スは抑制された（0.23nS）。細胞内の cAMP による電気シでのギャップ結合の存在部位の同定を行う必要がある

ナプスの調節様式を調べる目的で，cAMP と共にギャッ(Hidaka 等,2004)。神経系では特徴ある巨大なギャップ結

プ結合に対する抗体を電極内に充填して，細胞間コンダ

10m）を形成している網膜アマクリン細胞にクタンスを調べた。その結果，ギャップ結合蛋白の細胞注目して，微細形態とその生理機能との関係を調べた。

内ドメインに対する抗体が，電気シナプスに対する

電気生理学実験を行なった細胞に，Neurobiotin を注入しcAMP による調節効果を打ち消すことが分かった（細胞て発色すると，色素カップリングの形成から，樹状突起

間コンダクタンス：平均 0.98nS）。

合（直径間のギャップ結合部位を同定できる。Neurobiotin の注入

上記のような性質を示すギャップ結合の微細形態を明と同時に，電極内にシグナル伝達系の調節物質を充填しらかにするために，ギャップ結合に対する抗体で染色して注入すると，ギャップ結合の透過性の調節や電気シナた標本を用いて，細胞間の結合形態と微細構造を解析しプスの制御を測定できる(Hidaka,2008)。これまでに，細た。標本をエポン樹脂に包埋し，厚さ 5m の切片を作成

胞内の高濃度の環状 AMP(cAMP)が網状層間アマクリン

し，1,000kV の加速電圧から超高圧電子顕微鏡下で観察細胞(interstitial amacrine cells)間のギャップ結合を遮断し，した。超高圧電子顕微鏡の試料ステージの傾斜によって電気シナプスを抑制することを明らかにした(Hidaka,

2o づつ +60o で撮影し，IMOD プログラムを用いてその2012)。シグナル伝達の調節物質を電極内に充填しない

立体再構成を行って解析した。

場 合 は ， 細 胞 間 で 強 い 色 素 カ ッ プ リ ン グ (homotypic［文献］

coupling)が観察され，同型の細胞が樹状突起の先端同士

1) Hidaka, S. et al., (2004) Journal of Neuroscience, Vol 24で結合していた。電極内に 5mM cAMP を充填した場合に，細胞内注入によって色素カップリングは完全に遮断され，
電気シナプスは抑制された。dual whole-cell patch clamp法で細胞間コンダクタンスを調べた結果，コントロールの細胞間コンダクタンス（平均 2.02nS）に比べ，電極内

220(46): pp 10553 – 10567.
2) Hidaka, S. (2008) Journal of Integrative Neuroscience,Vol 7 (1): pp 29 - 48.
3) Hidaka, S. (2012) Brain Research. Vol 1449: pp 1 - 14.

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

5．超高圧電子顕微鏡を使った植物γチューブリンを導入した分裂酵母の全微小管端の解析紅朋浩（名古屋大学大学院医学系研究科）
堀尾哲也（日本体育大学体育学部）
村田和義（生理学研究所）

被子植物は中心体を持たず，他の生物と異なる微小管レベルですべてを捕捉するのは容易くない。微小管構造形成機構を持っていると考えられているが，その詳細はの差を明らかにするためにはある程度多検体を比較する

ほとんど分かっていない。γチューブリンは真核生物のことが求められる。そこでまず，さらに厚い切片を作製

微小管形成に必須の分子である。分裂酵母のγチューブ

し，切片数を減らしてトモグラム数を極力少なくした上リンの代わりに被子植物のγチューブリンを分裂酵母でで，微小管端の観察を試みた。野生株の分裂酵母を高圧発現させると，分裂酵母の間期微小管のダイナミクスが急速凍結による固定後，樹脂包埋した試料を用い，250nm

異常になる。我々は，この異常が種々の下等な植物のγ

厚，300nm 厚，400nm 厚等の様々な厚みの切片を作製しチューブリンで改善する事を見つけた。これら植物γチた。超高圧電子顕微鏡を用い，細胞全体を把握でき，かューブリンが分裂酵母の微小管にどのような影響を持つ

つ最大の拡大像が得られる倍率を選び，トモグラム解析のかを調べることで，植物γチューブリンの特徴を理解のための撮影を行った。トモグラム解析には IMOD を使することに役立つのではないかと思われる。共同利用実用した。

験者の峰雪らは，樹脂包埋切片を 250nm 厚にすることで，トモグラム処理の結果，核，ミトコンドリア，液胞，

超高圧電顕を用いた電子線トモグラフィーにより微小管

ゴルジ体といった膜系構造についてはほぼ問題ないと思端の構造を明確に捉えることに成功している。そこでこわれる像が得られた。一方微小管はほとんど認められなの手法を分裂酵母に適用し，微小管の微細構造を細胞単かった。微小管の保存性がよくないように思われたこと

位で理解することにより，様々な植物γチューブリンをから，固定に用いた高圧急速凍結で微小管がうまく保存発現させた分裂酵母の微小管端の構造と微小管ネットワ

されていなかった可能性が考えられた。今後は分裂酵母ークの関係を知ろうと考えた。間期の分裂酵母は細胞長でより一般的に用いられてきた浸漬急速凍結固定法に変軸方向に伸びる細胞質微小管を数本有し，全ての微小管

えて試料調製を行ない，再挑戦したいと考えている。

を把握するには好都合であるが，それでもなお微細構造.

6．膵間質細胞の亜鉛動態に関する研究野田亨（藍野大学医療保健学部理学療法学科）

亜鉛は生体の多くの代謝に関係する重要な微量金属で用い，各膵組織に含まれるいくつかの亜鉛関連蛋白は免ある。膵において，亜鉛は外分泌細胞や内分泌細胞の分

疫組織化学的に標識した。また亜鉛を検出するために

泌現象に深く関わっていることが知られている。しかしAutometallography (AMG)という手法を用いて，膵組織に膵組織には分泌細胞の他に間質細胞も存在し，いくつか含まれる亜鉛を標識した。これらの試料から作製した超の疾病でその役割の重要性が指摘されている。本研究で薄切片は通常の電顕で，厚切り切片は生理研の超高圧電は膵間質細胞が膵組織全体の亜鉛代謝になんらかの役割

顕（H1250M）で観察した。

を持つのではないかと考え，検討を加えた。

亜鉛トランスポーター，亜鉛要求性酵素である

材料には亜鉛投与ラット，Caerulein 投与による実験的

Cu/Zn-Superoxide Dismutase 1 (SOD1)，亜鉛結合蛋白であ膵炎モデルラット，および無処置コントロールラットをる metallothionein (MT)などは主として，膵外分泌細胞に221

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

局在しており，亜鉛代謝が活発に行われていることを推いた。間質の細胞で MT の標識を示すものの中には紡錘測させた。

形の他に血管周囲に長く細胞突起を伸ばした細胞も認め

しかし，膵の間質に存在する細胞はコントロールラッ

られ，同様の細胞で SMA の標識も認められた。

トや亜鉛投与ラットの膵組織ではその数も限定的である

また亜鉛の分布を示す AMG 標識では，コントロール

こともあり，上記の亜鉛関連蛋白の標識について多くのでは間質細胞はあまり標識されなかったが，亜鉛投与群

所見を得ることができなかった。ただ，免疫組織化学的では膵間質細胞の中に AMG 強陽性の細胞が観察されて所 見 で 注 目 さ れ た の は MT と -smooth muscle actin

いた。上記の所見を合わせると，MT 強陽性細胞が AMG(SMA)である。MT はコントロールの間質細胞では標識

強陽性間質細胞である可能性はある。膵炎組織の場合，されなかったが，亜鉛投与群では MT 強陽性の細胞が増

いまのところ，AMG に標識される間質細胞は少なく，加し，膠原線維を分泌する MT 強陽性細胞を認めた。膵

MT 陽性であっても，実際には亜鉛はあまり含まれてい炎組織では間質に MT 標識強度の異なる細胞が混在してない可能性がある。

7．原生生物の細胞構造の解析
洲崎敏伸，ソンチホン，早川昌志，清水美里，長澤凌（神戸大学大学院理学研究科）

福田康弘（東北大学大学院農学研究科）

ミドリゾウリムシなどの持つ共生生物（藻類や酵母）状態を化学固定法と凍結置換固定法という２つの異なると，宿主細胞のオルガネラとの微細構造的関連性に関し

細胞固定法を用いて比較観察を行った。また，それぞれて，生理学研究所の H-1250M 型超高圧電顕を用いた電子の固定法のもたらすアーティファクトについても検討し線トモグラフィーにより，様々な新たな知見を得ることた。共生クロレラを持つミドリゾウリムシを化学固定すができた。方法としては，ミドリゾウリムシを金属圧着ると，共生クロレラの細胞壁とクロレラを包含する食胞法により急速凍結したのち，1%OsO4 と 0.5%グルタルア由来の膜である PV 膜（peri-symbiont vacuole 膜）との間

ルデヒドを含むアセトン置換液を用いて凍結置換固定をには平均約 190 nm の間隔のスペースが観察されたが，こ行った後，Spurr 樹脂に包埋し，厚切り切片（0.2~5μm）

れは化学固定のアーティファクトである可能性が考えらを作製したものを超高圧電顕で観察した。撮影した電顕れた。それで，生きた細胞内のオルガネラの位置関係を写真から，電子線トモグラフィーを行い，得られた画像

最も保持すると考えられている固定法である凍結置換固データから細胞内のオルガネラ間の立体的相互関係を解定法を用いて固定し，観察したところ，このスペースは

1)

析した 。

実際には 25 nm しかなく，クロレラの細胞壁と PV 膜とその結果，共生クロレラはミドリゾウリムシの細胞表はきわめて近接していることがわかった。さらに，両方層に直接結合しているのではなく，ミドリゾウリムシのの方法によって固定したクロレラの直径を測定し，統計持つ防御性の分泌顆粒であるトリコシストやミトコンド

的に検定した結果，クロレラと PV 膜とのあいだのスペリアに結合し，さらに小胞体，繊毛基粒体に附属する小ースが化学固定法の場合に拡がって見えたのは，PV 膜の胞，食胞などとも連絡し合い，これらのすべてが複雑にサイズが拡大したためではなく，クロレラが化学固定の結合しあったものがミドリゾウリムシの表層直下に保持

後の脱水過程において収縮していたことがわかった。

されていることが判明した。また，これらの複合構造は，

1) Song, C. and Suzaki, T. Improved preservation of

ミドリゾウリムシの表層とは，トリコシストの先端部とorganelles in Paramecium bursaria by freeze-substitution

ミトコンドリア，小胞体，繊毛基粒体の部分で結合してwith glutaraldehyde and osmium tetroxide. J. Electr. Microsc.

いることがわかった。さらに，共生クロレラの定着維持

Technol. Med. Biol., 27(1): 1-8. (2013)222超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

8．超高圧電子顕微鏡を使ったバクテリアセルロース合成機構の解析
峰雪芳宣，中井朋則（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）
庄大地（兵庫県立大学理学部）
村田和義（生理学研究所）

目的

結果

セルロースを分解する酵素（セルラーゼ）がセルロー

セルラーゼ欠損株のクライオ電顕観察を試みたが，今ス合成に重要な役割をしていると考えられているが，そ回の方法では，目的のセルロース繊維を持った菌体を見の機構は不明である。我々はセルロースを合成する酢酸

つけることができなかった。これは，セルラーゼ欠損株

菌（Gluconacetobacter xylinus）を使ってセルラーゼのセではセルロースを生産している細胞数が非常に少ないた

ルロース合成への役割について研究を行い，セルラーゼ

めと考えられた。一方，野生株の生産するセルロース繊遺伝子が欠損した株では，合成されたセルロース繊維が維の電子線トモグラムによるモデル化を行った。その結野生株に比べ著しくねじれていること見つけた。これは，果，従来示唆されているリボン状の繊維を確認すること

セルラーゼが合成されたセルロース分子の配列に関与しができ，さらに複数のリボン状繊維の空間的配置を解明ていることを示唆する。酢酸菌は直径 1m 弱の大きさなできる可能性が示唆された（図１）。

ので，切片の作製なしに超高圧電子顕微鏡法と電子線ト

今後，超高圧電顕で観察するためには，メッシュに載

モグラフィー法を組み合わせた観察が可能と思われる。

せる菌体の濃度などの検討が必要である。セルラーゼ欠本研究では，超高圧電子顕微鏡を使ってセルラーゼ遺伝

損株の生産するセルロース繊維の観察が可能になれば，子欠損株と野生株で，生産されたセルロース繊維と，セ

電子線トモグラフィー観察によりその繊維の構造を調べ，ルロースが合成される菌体表面の構造がどのようになっ

野生株と比較検討する予定である。

ているか明らかにすることを目的としている。今年度はそのまま氷包埋したセルラーゼ遺伝子欠損株についてク
ライオ電顕を使って観察を行った。また，野生株のセル
ロース繊維は，電子線トモグラムデータから繊維のモデ
ル化を行った。

実験方法
Quantifoil R3.5/1 mesh (Cu-200)上に菌液を滴下後，全自動瞬間凍結装置 Vitrobot(FEI カンパニー社製）を使用して必要量が残るように菌液をろ紙で吸い取り，液体エタ
ンで急速凍結し JEM-2200FS で観察した。トモグラム解
析は IMOD を使用した。

図1

野生株の生産したセルロース繊維モデル

223

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

9．精神疾患モデル動物を用いた脊髄内運動ニューロンの形態変化
坂本浩隆，越智拓海，佐藤慧太（岡山大学大学院自然科学研究科理学部附属臨海実験所）
河田光博，高浪景子（京都府立医科大学大学院解剖学・生体構造科学）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）

我々はこれまでに，脊髄（腰髄）に存在する

従来の免疫電子顕微鏡解析では，脊髄後角表層（図 A）

gastrin-releasing peptide（GRP）ニューロン系が雄優位なにおいて，明調性小胞や有芯性小胞を多く含む神経軸索

脊髄内局所神経ネットワークを構築し，自律神経系と骨終末に GRP 免疫陽性を多く認めた．超高圧電子顕微鏡観

盤底筋群を同時に制御することにより，勃起，射精など

察では，GRP シグナルが，神経終末にそって帯状に存在の雄の性機能を調節していることを見出した（Sakamoto

し，多数の樹状突起や樹状突起スパインの間を走行する

et al., 2008, Nature Neuroscience）．そしてこれまで，GRP像が得られた（図 B, C）．今後は，痒みの伝達機構を明

免疫組織化学法と雄性性機能に関与する球海綿体脊髄核

らかにするために，生理的に痒みを誘発した際，脊髄後SNB ニューロンの逆行性標識法とを組み合わせ，超微形

角 GRP 神経軸索終末の超微細構造変化をコンピュータ

態学的に SNB ニューロンの樹状突起上に GRP 作動性のトモグラフィー・三次元立体再構築法を用いて，解析をシナプス入力が多数存在することを，超高圧電子顕微鏡

進めていく予定である．

（H-1250M）を用いて明らかにしている（Sakamoto, Arii,
Kawata, 2010, Endocrinology）．また，脊髄 GRP ニューロンから脊髄内の自律神経核である仙髄副交感神経核への投射について，多重免疫組織化学を超高圧電子顕微鏡に応用して，コンピュータトモグラフィー・三次元立体再構築法を確立し，学会および論文発表をしてきた（Oti etal., 2012, Histochemistry and Cell Biology）．
ここで，最近，他のポピュレーションの脊髄内 GRP
ニューロンシステムが痒み感覚を特異的に伝達することが報告された（Nature 2007）が，この脊髄感覚系 GRP シ
ステムに関する組織学解析は乏しい．そこで，我々は免疫組織化学法を用いて，成熟ラットの体性感覚神経系における GRP の発現解析を行い，脊髄後根神経節とその中
枢性軸索入力部位である脊髄後角における GRP の局在解析を行った．その結果，すべてのレベルの脊髄後根神
経節において，少数の小型細胞の細胞体に GRP 免疫陽性が確認され，脊髄後角表層においても，GRP 免疫陽性線
維が確認された．そこで，この脊髄後角に発現する GRP
免疫陽性線維の由来を明らかにするために，片側の脊髄
後根神経切除を行ったところ約 65％の免疫陽性強度が低下したため，その多くが一次感覚神経由来であること

図説 A: ラットの頸髄後角表層における GRP 免疫陽性シが示唆された（Takanami et al., 論文投稿中）．これまでのグナル（スケールバー = 200 m）. B: 厚さ 0.8m 切片

GRP ニューロンシステムを中心とした脊髄内雄性性機での，1,000kV の加速電圧の超高圧電子顕微鏡観察によ能回路の超微形態学的な研究展開の実績をもとに，現在，る弱拡大像. C: B の強拡大像．樹状突起やスパインに取脊髄感覚系 GRP ニューロンについて，電子顕微鏡・超高り囲まれる神経軸索終末における GRP 免疫陽性シグナル

圧電子顕微鏡（H-1250M）を用いて解析を実施している．

（＊）（スケールバー = 1 µm）.

224

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

10．葉緑体のチラコイド膜の構造変化と膜上に分布する
光化学系Ⅱ関連タンパク質の動態
西村美保 1，難波大介 1，村田和義 2，坂本浩隆 1，山本

泰1

（1 岡山大学大学院自然科学研究科，2 生理学研究所）

葉緑体のチラコイド膜は「光合成初期光化学反応の場」
である。しかしその構造や動態については，いまだに不ラコイド膜構造は大きく変化し，FtsH プロテアーゼがグ
ラナマージンとグラナ層内部に局在していた。

明な点が多い。チラコイド膜上には，水分子の分解を行

光ストレス下では，活性酸素の発生を抑えて損傷 D1

う光化学系 II (PSII) 複合体をはじめ，多数の光合成関連

タンパク質の分解を促進するためにチラコイド膜の構造

タンパク質が存在している。光ストレス下では PSII 複合

が緩む（unstack）ことがこれまでに示唆されている。チ体の反応中心結合タンパク質 D1 が損傷を受けやすく，

ラコイド膜の unstack が実際に起きているかどうかを電

それにより光阻害が起こる。損傷 D1 タンパク質の分解

子顕微鏡観察し，チラコイド膜間距離の変化を測定した。

には，チラコイド膜結合型の FtsH プロテアーゼが関与し

光ストレス下のチラコイド膜は，グラナマージン付近のていると考えられている。本研究では，ホウレンソウチ

構造が緩み，膜間距離が増加していた。

ラコイド膜において，金コロイドで免疫標識した FtsH プ

今回，電顕観察に加えてチラコイド膜構造の三次元構

ロテアーゼの分布を電子顕微鏡で観察した。光ストレス

築も行った。トモグラフィー撮影は-70 度から+70 度ま下で損傷 D1 タンパク質を速やかに分解するために D1

で 1 度ずつ 141 枚行い，チラコイド膜の構造を三次元構が豊富なグラナへの FtsH プロテアーゼの局在化が起き築した。作製した三次元構築画像は「amira」を使ってカる可能性を検討した。その結果，暗順応させた葉ではス

ラー化と動画化した。チラコイド膜の三次元再構築像のトロマチラコイドとグラナマージンの両方に FtsH プロ

データと併せることにより，チラコイド膜の構造変化がテアーゼが観察された。チラコイド膜に構造変化は起き光化学系 II の品質管理に寄与していることを示した。

ておらず，重積した状態であった。一方，光照射後のチ11．嗅覚系新生ニューロンの遊走・分化過程における形態変化の三次元微細構造解析
樋田一徳（川崎医科大学解剖学）

哺乳類の中枢神経系のうち嗅球介在ニューロンの一部の有用性が高いことが分かった。CTO は安定して標識では生後も側脳室下帯で新生し，吻側遊走経路（rostralき，また GFP 標識のトランスジェニックマウスに使用可

migratory stream; RMS）に沿って走行し嗅球へ向かう。そ能なこと，更に Anti-Tetramethyl Rhodamine（Molecularの起源，細胞分化について分子機構を中心とした解析がProbe）による CTO に対する免疫染色などの利点がある。

多くなされているが，遊走過程の形態変化とニューロン

そして最終的に metal 増感 DAB に置換染色し，超高圧電種の表現型発現の詳細は未だ不明な点が多い。我々は一顕解析が可能となる。本年度はこれらの新規の試薬を用昨年度より，遊走過程の細胞の形態的特徴を化学的性質

いてレーザー光顕レベルの解析を進めた。RMS 中の遊走発現とともに解析を試みている。具体的には新生領域に細胞は，進行方向（嗅球へ向かう方向）とその逆方向（起定位脳手術により各種のトレーサーを注入して新生細胞源の脳室下帯への方向）にそれぞれ突起を伸ばしている。

を特異的に標識し，嗅球へ向かう標識細胞群を時差的に進行方向への突起部分を超高圧電顕で観察すると，薄膜レーザー顕微鏡で同定し，更に超高圧電顕で解析を行う状に先端が微細に分岐し，その膜表面には微絨毛様の構ものである。昨年度より様々な細胞標識のトレーサーを造が認められた。また突起の細胞質には突起長軸に沿っ検討した結果，Cell Tracker Orange（CTO; Molecular Probe）て微細管状の構造が認められた。現在，標識法を適度な225

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

コントラストに改善するとともに，超薄切片により周辺ーロンの化学的マーカーである tyrosine hydroxylase（TH）

組織との関係の解析を進めている。これら微細構造の超を標識した TH-GFP マウスに CTO を注入したところ，嗅薄連続切片の再構築は実質的に難しく，超高圧電顕での球へ到達した新生細胞の TH 発現が認められ，現在超高厚い切片内の丸ごとの構造解析が有用である。嗅球ニュ

圧電顕での解析を行っている。

12．AAA シャペロンによる細胞内構造形態制御機構の解明
江崎雅俊，小椋光（熊本大学）村田和義（生理学研究所）

AAA タンパク質は基質タンパク質のアンフォールデる再固定が効果的であることが分かった。この再固定に

ィングや脱会合を触媒する分子シャペロンである。このより，ノイズとなる可溶性物質が抽出されるとともに脂タンパク質の異常が重篤な疾患の原因になることも多く，質が高い電子密度で染色されるため，細胞全体を通した

その要因として，ミトコンドリアなどの形態異常が報告

膜構造を観察することができる。今年度は，名古屋大学

されている。我々は出芽酵母の系を使って，AAA タンパの超高圧電子顕微鏡施設と連携し，最先端の超高圧ク質の一つである p97 の機能欠損が様々なオルガネラのSTEM トモグラフィーも併用して，細胞全体を含む約 5

形態異常を引き起こすことを蛍光顕微鏡観察から見出し

μm の樹脂切片からの三次元再構築を行った。その結果，た。本研究では，これらのオルガネラの形態異常の様子

細胞内の核，液胞，ミトコンドリアの三次元配置を１枚を超高圧電子顕微鏡トモグラフィーによる三次元構造解のトモグラムから解析することができた（図１）。今後は析によって解明する。

この方法を使って AAA タンパク質変異株におけるオル

昨年までの研究から，ミトコンドリアの形態変化を三次元的に観察するためには，過マンガン酸カリウムによ226

ガネラの形態変化を観察する予定である。

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

13．フェロモン受容系構成ニューロンの超高圧電子顕微鏡を用いた三次元解析
高見茂（酒井電子顕微鏡応用研究所）

多くの陸棲脊椎動物は鼻腔化学受容系として鋤鼻系が分岐するものもあった。(2) については，フェロモン（副嗅覚系）をもち，その感覚器は鋤鼻器，その一次脳情報暗号化領域である副嗅球における VRC 軸索終端部

中枢は副嗅球である。鋤鼻系は種特異的な化学シグナルの三次元構造をまず解析する。本年度はそのための標本であるフェロモンを受容し，ヘビ類と齧歯類で特に発達の選別を行った。迅速ゴルジ法により渡銀染色した VRCし，主嗅覚系とは異なる機能的特性を有す。しかしそれ

軸索終端部を含む副嗅球標本から作成された樹脂切片

らを説明する神経解剖学的・細胞形態学的知見が不足し（厚さ 100 ミクロン）内に，軸索終端部が明瞭に渡銀さており，形態学上，明瞭な鋤鼻系を欠く霊長類のフェロれているものを選んだ。迅速ゴルジ法は，ニューロンおモン受容系の解明にも支障をきたしている。特に (1) フよびグリア系細胞の形態学的特徴解明にこれまで大きなェロモン受容部位，および (2) フェロモン情報暗号化領貢献をしてきたが，いまだ，研究者が求める特定の領域・域，についての形態学的解析が遅れている。

構造のみを特異的に視覚化できる条件設定は明らかにな

そこで平成 24 年度はまず，(1) についての解析を始めっていない。軸索終端部が明瞭に渡銀されていた切片でた。フェロモン受容部位とは，鋤鼻器内に存在し，それは，VRC からの１本の軸索とそれから枝分かれし，ボタ

ぞれ一本の樹状突起と軸索をもつ鋤鼻受容細胞 (VRC)

ン状の構造を持った終末分岐がみられた。次年度は，上の樹状突起終端から生える感覚性微絨毛の細胞膜である

記の樹脂切片をさらに薄切し，電顕グリッドに載せてが，フェロモン受容の細胞生理学的特性の裏付けとなる，

HVEM で観察したい。

VRC１個当たりの感覚性微絨毛の数や立体的配置などの基礎的情報が欠如していた。走査電子顕微鏡による観【業績】高見茂，村田和義，堀江沙和，佐原資謹，

察では，各々の樹状突起終端から感覚性微絨毛は数 10

酒井俊男 (2013)

超高圧電子顕微鏡法による鋤鼻受容本生えるが，その数を正確に数えることはできなかった。

細胞滑面小胞体の三次元解析．日本顕微鏡学会第 69 回学

現在までの HVEM による観察では，感覚性微絨毛は樹状術講演会，一般口演，5 月 22 日，大阪府吹田市．

突起終端から放射状に伸び出しており，生え際は一本だ

14．Investigation of Purkinje cell dendritic spines in Inositol trisphosphate 3-kinaseknock out miceHyun Wook Kim, Sung Je Park,
Kazuyoshi Murata1, Keiji Imoto1, Im Joo Rhyu
Department of Anatomy, College of Medicine, Korea University, Seoul 136-707, Korea, 1National Institute forPhysiological Sciences, Okazaki 444-8585, Japan.
The inositiol 1,4,5 tripshosphate 3-kinase(IP3K) is highly
expressed in the Purkinje cell layer of the cerebellum. The

that there might be a morphological change in the status of
IP3 null of the Purkinje cell.

IP3K plays important role in the regulation of the internal

The cerebellum of mice from wild type and IP3K KO at thecalcium concentration. Recently IP3K is supposed to beage of 5 and 12 weeks were perfused for rapid Golgi

closely related to the function of microtubule and actin in the

preparation.

neuronal tissue. The dendritic spine is also regulated by

Epon-Araldite mixture and 100 micro meter section will bemicrotubule and actin filament. Therefore, we hypothesized

observed under the light microscope. The well stained

The

Golgi

blockswereembeddedin227

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Purkinje cell will be cut in to 4 micrometers section and will
be observed under the high voltage electron microscope.

We could not find any statistical difference between theexperimental group in spine density and length. The spine

The anaglyphic images were constructed based on stereo
paired images and the density and length of Purkinje cell

shape analysis (thin, stubby and mushroom) of the eachexperimental group is under way.

dendritic spines were measured.

15．Electron tomography of Herpes simplex virus-infected mammalian cells
Rebecca Lauder, Frazer Rixon(MRC-University of Glasgow, Centre for Virus Research, Glasgow, United Kingdom)Kazuyoshi Murata(National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan)
Herpes simplex virus (HSV) replication in mammalian cells

structural level about the processes occurring inside thehas both cytoplasmic and nuclear stages. The virus enters theinfected cell. The main reason for this is the large size ofcell by membrane fusion at the plasma membrane and the

mammalian cells and the poor penetrating power of mostvirus capsid is transported to the nuclear pore where the DNA

electron microscopes. We are attempting to visualize virus

genome is released into the nucleus. New DNA-containing

structures inside infected cells using electron cryotomography.

capsids are assembled in the nucleus and bud through the

However, use of standard cryo-EMs (200-300KeV) means

nuclear envelope into the cytoplasm, where they undergothat imaging is limited to regions less than 300-500nm thick,further maturation to form the infectious virus particle before

which are only found at the periphery of the cytoplasm or inleaving the cell by exocytosis. Although the structures ofcellular processes (Ibiricu et al. 2011). To image events

isolated virus particles have been extensively studied (Zhou et.

occurring in the thicker regions of the cell close to and insideal. 2000; Schmid et al. 2012), very little is known, at thethe nucleus, we are attempting to use cryo-HVEM. Cells are

228

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

grown directly on gold EM grids and vitrified for imaging.

Herpes Simplex Virus during Axonal Transport andInitial results confirm that the greater penetrating power ofSecondary Envelopment in Primary Neurons. Plos Pathog.

1MeV electrons allows much thicker regions of the cell to be7(12): e1002406. doi:10.1371/journal.ppat.1002406

imaged. However, the low contrast of the images makes

Schmid, M.F., Hecksel, C.W., Rochat, R.H., Bhella, D.,identifying structures difficult. Work is continuing toChiu, W. and Rixon, F.J. (2012). A Tail-like Assembly at thedetermine optimal imaging conditions and to examine

Portal Vertex in Intact Herpes Simplex Type-1 Virions. PLoS

methods for enhancing contrast.

Pathog 8(10): e1002961. doi:10.1371/journal.ppat.1002961.
Zhou, Z.H., Dougherty, M., Jakana, J., He, J., Rixon, F.J.

Refs:

and Chiu, W. (2000). Seeing the Herpesvirus Capsid at 8.5Å.

Ibiricu, I., Huiskonen, J.T., Döhner, K., Bradke, F., Sodeik,

Science 288, 877-880.

B. and Grünewald, K. (2011). Cryo Electron Tomography of

16．Ultra structure of apoptosis in mouse liver using ApoPep-1 treatment
HAN Sung Sik (Korea University School of life Sciences and Biotechnology).

229

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）17．3-dimensional structure analysis of mutant p53 protein oligomerization under nickel
exposure
Young Rok Seo(Department of Life Science, Dongguk University, Seoul 100-715, Republic of Korea)
Nickel, one of the deleterious heavy metals, is classified to

the nickel interference on protein oligomerization of the

carcinogen by World Health Organization. Among diverse

purified wild type p53. To conduct further supportive

molecular

nickel-induced

experiment, we have determined the effect of nickel on

carcinogenesis, inhibition of DNA repair has been recently

protein oligomerization of purified mutant p53 using

reported as one of the critical mechanisms. Many researchers

EM-based technique. Our result from transmission electron

have already proved that p53 mainly forms as tetramer

microscopy showed that diverse forms of mutant p53 protein

through the carboxy-terminal oligomerization domain, which

including monomer, dimer and tetramer were observed in

facilitates and stabilizes its transcriptional activity. However,

non-treated group, while zinc or nickel-treated group showed

the effect of nickel on p53-mediated DNA repair activity has

the protein population shifting to major forms of monomer

not been clearly elucidated yet. Our group has investigatedand dimer rather than tetramer. For obtaining better refinedcontinuously p53-mediated DNA repair. Concerning withactual protein structure, three-dimensional reconstruction of

mechanismwe

p53 protein structure is in progress. This result might suggest

hypothesized that nickel might induce carcinogenesis by

a novel molecular mechanism of p53-mediated DNA repair

interference of p53-mediated DNA repair. In order to prove

activity against environmental toxicant. However, number ofthis hypothesis, we have undertaken phenomenological study

single molecules of the mutant p53 protein was insufficient

using electron microscopy. As a part of this study last year,

for studying a precise 3-dimensional structure. Therefore, theour group has examined the effect of nickel on p53

protein production and purification will be needed to beoligomerization by electron microscopy (EM). We have foundimproved and further study will be carried out.

mechanisms

ofrelatednickel-inducedwithcarcinogenicity,

18．Structural Differentiation of Nuclear Crystals in Salvinia by High Voltage Electron
Microscopy
InSun Kim (Keimyung University)
Crystalloid inclusions have been often reported in a wide
variety of plant organelles including nuclei. Salvinia natans isduring foliar structural differentiation of the submerged
tissues.

a water fern that produces two different forms of floating and

The crystalline structures were mainly detected in thesubmerged leaves. The present study examined the nuclear

mesophyll cortex of both immature and mature submerged

inclusions detected in leaf mesophyll cells of S. natans. In

leaves.

particular, the sub-structural pattern and development of

nucleoplasm of epidermis and mesophyll cell in the immature

nuclear crystals within certain cell type has been investigatedstage, while those structures were more evident inusing the high voltage electron microscopy (HVEM). The

differentiated cells of outermost cortex of the submerged

presence of crystals was surveyed primarily in various tissues

leaves. The nuclear inclusions almost disappeared in theand developmental stages of floating and submerged leaves.

mature floating leaves during development, but remained

Their formation was especially examined for each cell typethroughout growth especially in the outermost cortical layer

230

Conspicuous

inclusions

dispersed

withinthe超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告of the submerged leaves. The inclusions consisted of

Further, the spatial relationship among aggregates wascomplete or incomplete tubules and were in close association

attained from the tilted images from ±60◦.

with the nucleolus. All the crystalloid inclusions were not

The electron microscopical analysis revealed a crystalline

bounded by a limiting membrane and preferentially locatedsub-structure consisting of intersected subunits of high order.

near the nucleolus. The nuclei of young mesophyll cells

These highly ordered structures were composed of regularly

usually contained one or more sizeable crystalloid inclusions

arranged tubule-like element that have the same appearance

where the sub-structural pattern and development exhibitedand internal sub-structures as in crystalloid inclusions

quite different pattern upon sectioning. Up to eight aggregates,

encountered seldom within the cytoplasm. Their precise

irregular in shape and variable in size, were encountered infunctions, in most cases, remain unknown, although they may

young mesophyll tissues (Fig. 1). When they exhibited

represent reserve or storage forms of protein. Theirregularly arranged tubular substructures, there was aboutproteinaceous in composition has been ascertained through13~15 nm distance between the two tubular structures.

histochemical and enzymatic digestion previously.

231

生体機能イメージング共同利用実験報告

生体機能イメージング共同利用実験報告
〔

目

次

〕

1．マルチモーダルな質感知覚の脳内情報処理機序（藤崎和香ほか） ········································ 236
2．脳磁図を用いた発話時のフィードバック機構とヒト脳機能の研究（軍司敦子ほか） ························ 236
3．乳幼児および成人を対象とした様々な顔認知における脳活動の計測（山口真美） ·························· 237
4．Williams 症候群およびその他の発達障害を持つ患者の認知機能研究（中村みほほか） ······················ 237
5．皮質下から皮質に至る神経磁場活動に関する研究（寳珠山稔） ·········································· 238
6．脳磁場計測による視覚的短期記憶・物体認知メカニズムの解明（松吉大輔ほか） ·························· 239
7．視覚を中心とした物体認識に関わる脳磁場信号の計測（野口泰基ほか） ·································· 239
8．フレーミングが統計情報理解へ与える影響とその神経基盤の解明（岡本雅子ほか） ························ 240
9．視・聴・触覚間の時間的同期判断を可能にする脳内情報処理機序の解明（藤崎和香ほか） ·················· 241
10．Dual fMRI 装置を用いた会話コミュニケーション時の脳活動解明（湯浅将英ほか） ······················· 241
11．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤（田中章浩ほか） ························· 242
12．共同把持力一致課題における２人組の同時脳活動計測：コミュニケーション形成の神経的基盤を探る（渡邊克巳ほか） ············································································· 243
13．fMRI を用いた愛着障害の神経基盤の評価システム（友田明美ほか） ···································· 244
14．語用論の神経基盤の解明に向けて（松井智子ほか） ··················································· 245
15．ベルベットハンド錯触の神経基盤の解明（宮岡16．顔色処理の脳内メカニズムの解明（南徹ほか） ············································· 246

哲人ほか） ··················································· 247

17．随意性の低い効果器の訓練による随意性向上と神経基盤の変化（荒牧18．スポーツと脳構造（荒牧勇ほか） ························· 248

勇ほか） ································································· 248

19．磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの情動とストレス脆弱性に関する研究（飯高哲也ほか） ··· 249
20．運動を行うヒトの意志に関わる脳活動部位の明確化（船瀬新王） ······································· 250
21．プライミング効果による L2 習熟度別の神経基盤と賦活状態の解明（大石晴美ほか） ····················· 250
22．ヒトの表情による脳活動とその制御機序－Subliminal 画像を用いた研究（中村浩幸ほか） ················· 251
23．他者との相互作用に基づく同調・非同調の神経機序―社会脳からのアプローチ（苧阪直行ほか） ··········· 252
24．時間割引能力の発達とその脳機構の解明（田中沙織） ················································· 252
25．外国語運用能力の熟達化に伴う文理解及び文産出の自動化プロセスの神経基盤（横川博一ほか） ··········· 253
26．非侵襲的脳機能検査による疲労・疲労感と学習意欲の評価法（渡辺恭良ほか） ··························· 254
27．視覚と触覚の速度知覚の脳内処理システムの同定（呉景龍ほか） ····································· 254

28．脳波と脳磁図による聴覚の変化探知メカニズムの解明（元村英史ほか） ································· 255
29．脳活動によるユーザ体感品質（Quality of Experience）の客観的評価に関する研究（岩田彰ほか） ········· 255

30．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明（宮脇陽一ほか） ····································· 256
31．ヒト特有の遊びの神経基盤の解明に関する機能的磁気共鳴画像法研究（三浦直樹ほか） ··················· 257
32．機能的 MRI との同時計測による経頭蓋直流電気刺激法の大脳ネットワークへの影響の検討（田中悟志ほか） 257
33．マカクザルの脳構造撮影（鯉田孝和ほか） ··························································· 258

235

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

1．マルチモーダルな質感知覚の脳内情報処理機序藤崎和香（産業技術総合研究所
本吉

ヒューマンライフテクノロジー研究部門）

勇，西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所
郷田直一，小松英彦（生理学研究所

人間情報研究部）

感覚認知情報研究部門）

物体の材質についての情報は，視覚だけでなく聴覚なで行った。実験の結果，人間の知覚系は，巧みに多感覚

ど多くの感覚から得られる。例えば視覚的には物体の見の質感情報を統合していることが示されたが，材質のカた目から，それが硝子なのか金属なのかそれとも木なの

テゴリー知覚と，材質の特性知覚では，統合のルールがかといったことを判断できる。同様に聴覚的にも，例え異なっていることが判った。すなわち，材質カテゴリーばその物体が叩かれた際の衝撃音を聴くことで，叩かれ知覚における視聴覚統合論理は，強い非線形ＡＮＤタイた物体の材質をある程度判断できる。しかしながら人間

プの情報統合であることが示されたが，材質の特性知覚の脳がどのように，それぞれの感覚モダリティから得らにはそのような非線形性は見られず，重みづけ平均で説れた情報を統合して感覚間で一体感のある材質知覚を実明できることが示唆された。結果については現在論文化

現させているのかについては未解明である。そこで本研を進めており，間もなく投稿できる見込みである。

究では，fMRI と心理物理の両面からこの問題に迫り，感fMRI については，現在，物理的に全く同じ映像刺激に覚間で一体感のある材質知覚を実現しているマルチモー

異なる音刺激を組み合わせた場合の視覚関連領域におけダルな質感知覚の脳内情報処理機序を明らかにすること

るそれらの刺激の判別率，物理的に全く同じ音刺激に異を目的とする。

なる映像刺激を組み合わせた場合の聴覚関連領域におけ

平成 24 年度は，まず心理物理実験については，硝子，るそれらの刺激の判別率，STS 等 multisensory 関連領域

樹脂，金属，陶器，木材，樹皮，野菜，紙材，石材などにおけるそれらの刺激の判別率，脳活動データと心理デ

さまざまな材質について，視覚刺激と聴覚刺激をさまざータとの相関などについて，予備的な解析を進めている。

まに入れ替えた視聴覚動画セットを作成し，材質カテゴ

Allegra から Verio への移行に伴い，パラメータの再調整

リー判断課題（e.g.，硝子らしい，紙らしい）と材質特性などに時間が必要であるが，準備ができ次第，本格的に判断課題（e.g.，見た目が透明，音が響くなど）を行った。

データ取得を開始する予定である。

20-40 歳の 16 名の被験者が実験参加した。評価は 7 件法

2．脳磁図を用いた発話時のフィードバック機構とヒト脳機能の研究
軍司敦子，稲垣真澄（国立精神・神経医療研究センター精神保健研究所）
岡本秀彦，柿木隆介（統合生理研究系）

自己発声音のモニタリング機能の解明を目指し，変換
聴覚フィードバック（TAF）によって変化する発話中の脳磁場（MEG）反応について検討した。

析ツール（Minimum Norm Estimation: MNE）を用いてHeschl 回付近の信号寄与について検討した。
音が聞こえてからおよそ 100 ms 後に頂点を 示す

健常成人における，母音/ə/の持続発声（5 秒）中の脳Heschl 回付近の活動は，録音された声を聞いているとき

磁場反応を解析した。発声音は，発声開始 1-2 秒後に位よりも，発話中の方が有意に減衰した（p=.038）。一方相を反転して両耳へフィードバックされた。さらに，発で，持続発声の途中で聴覚フィードバックが変化した時

声実験で録音された声を両耳に提示した聴取実験の脳磁点から，およそ 140 ms 後に頂点を示す成分の Heschl 回場反応も解析した。発声・聴取の両実験において，条件付近における活動は，声の聴取よりも発話中の方が有意毎に位相反転時点を基準にセンサ信号を加算平均し，解に増大した（p<.0001）。

236

生体機能イメージング共同利用実験報告

以上から，発話時の聴覚フォーワード情報とフィード

話中には聴覚野をより賦活させることが示唆された。

バック情報の不一致は，外界の音を聴取する以上に，発3．乳幼児および成人を対象とした様々な顔認知における脳活動の計測
山口真美（中央大学文学部教授）
顔認知は，表情の知覚，人物の同定，顔の立体形状のでは，乳児でも成人と同様に，顔認知においては右側頭知覚など，様々な側面を有する。これらに共通した脳活部の活動が活発となることなどを示し，Neuroscience

動および発達過程が見られるかを検討する目的で研究をLetters 誌，Journal of Experimental Child Psychology 誌，行った。これまで乳幼児を対象とした近赤外線分光法を

Frontiers in Human Neuroscience 誌などに研究論文として用いた研究で多くの成果を挙げてきたが，他の非侵襲的発表を行ってきた。最近の研究では，成人を対象に fMRI

脳機能計測法を学ぶことで，それらの計測法の乳幼児をを用いた測定で示された同じ顔を繰り返し見るアダプテ

対象とした展開を検討する可能性につながると考える。

ーションによる顔認知領域の活動低下を，乳児を対象と本研究の目的は，脳波（EEG），脳磁図（MEG），磁した NIRS を用いた測定でも示すことに成功している

気共鳴画像（MRI），近赤外線分光法（NIRS）という非（Kobayashi et al. 2011）。

侵襲的脳機能計測法により，様々な側面を持つ顔認知に成人を対象とした計測では，近赤外線分光法（NIRS）

おける脳活動を計測し，発達学習過程を明らかにするこに加えて，脳波（EEG），脳磁図（MEG），磁気共鳴画とである。

像（MRI）を用いた計測により，より詳細に脳活動部位

なお，乳幼児を対象とした計測は，主に中央大学にあを明らかにすることを目的として，計測は，生理学研究

る ETG-4000（日立メディコ製）を用いた近赤外線分光所の機器を使用して実施することを目標としている。中法（NIRS）によって実施している。中央大学では生後 8

央大学での研究をベースに脳磁図（MEG），磁気共鳴画ヶ月までの乳児を対象として近赤外線分光法（NIRS）を像（MRI）を用いた計測に展開すべく検討を行っている。

用いた脳活動の計測を実施している。主に顔認知におけ脳波（EEG），脳磁図（MEG），磁気共鳴画像（MRI）

る，側頭部の脳活動を計測し，メーカーと協力して乳児の被験者実験は次年度に持ち越すことなった。本実験に専用のプローブの開発も行なった。これまでの研究成果よる解析結果は次年度に報告する予定である。

4．Williams 症候群およびその他の発達障害を持つ患者の認知機能研究中村みほ，平井真洋（愛知県心身障害者コロニー

発達障害研究所）

Williams 症候群（以下 WS）は認知能力のばらつきがは倒立効果を糸口に脳磁図，脳波を用いた検討を行って大きく，視覚認知機能内部でも，運動視，位置，三次元

きた。比較的保たれているとされる腹側経路の機能であ知覚に関わるとされる背側経路の機能の障害が，顔，色，る顔認知の発達においても，背側経路機能の発達が関与

形の認知にかかわるとされる腹側経路の機能に比べ強いする可能性を示唆する成果を今年度発表した。

事，過度の人なつっこさ等特異な対人認知を示すことなどの特徴を持つ。
顔認知はこれらの認知特性が複雑に反映されている点で興味深い検討対象である。
顔の構造認知のメカニズムの解明の一環として，我々

また，顔の表情認知，顔への注意の向け方については，
特異な対人認知との関連から検討が必要である。
WS では特に顔への注意の強さが指摘されている。が，この現象が，顔にひきつけられやすい（engage）ゆえなのか，それともそれ以外の理由（例えば顔へいったん向237

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

けられた注意を外す（disengage）ことがしにくいなど）

して視線の向き方にどのような特性を持つかを検討したによるものなのかはいまだ解明されていない。我々は 21

が，課題遂行に当たっては，顔の存在に関しては全くコ

名（年齢 6 歳 11 か月～33 歳 5 か月，平均年齢 16 歳 5 か

メントせず，「蝶を探す」という指示のみ行った。

月）の WS 患者を対象に生活年齢と精神年齢を一致させ結果として，以下が明らかとなった。

た定型発達コントロール群（CA 群 21 名 MA 群 19 名）

１．視線滞留時間の長さについては課題と無関係な顔との比較のもとこの点について検討した。

に停留する時間が WS において有意に長い

アイトラッカー（Tobii ）を用いて，画面に円状に配２．はじめに顔に視線がひきつけられる割合が他のオ置された 6 種類のオブジェクトの絵を一度に提示し，そブジェクトと比較して WS 患者において特異的に高いとの中にターゲットである蝶の絵があるか否かを答えてもは言えない

らう課題を実施し，それぞれのオブジェクトについてど

すなわち，WS において顔を見る時間が長いことが再のくらい視線がむくか（1．オブジェクトごとに視線が滞確認され，それは顔にひきつけられやすいためではなく，留する時間の割合。2．初めに視線が向く頻度）を計測し他の理由によるものと考えられた。

た。そのオブジェクトの中に顔が含まれる場合，他と比5．皮質下から皮質に至る神経磁場活動に関する研究寳珠山稔（名古屋大学大学院医学系研究科・リハビリテーション療法学専攻）
本共同利用研究では，1）視覚誘発刺激に関する第一次

2M の潜時および推定電流値のより，加齢による脳内信視覚野での生理的および病態における計測，2）体性感覚

号伝導の遅延，PD 群においては，PD の他の病態と相関野における初期反応の抑制過程，を行った。

する網膜～皮質下での視覚路の病変の存在が示された。

1）若年者群（平均年齢 21.8±0.9（SD）歳）および高2）第一次体性感覚野（SI）における体性感覚誘発脳磁

齢者群（63.7±7.1 歳），視覚路で変性変化が報告されて場（SEF）の抑制過程を若年者と高齢者において比較し，いる Parkinson 病患者群（PD, 66.6±4.7 歳）について視

体性感覚の脳内プロセスを検討した。右手首正中神経刺覚誘発能磁場（VEF）の皮質一次感覚野（V1）での反応

激の単発および 2 連続刺激を行い刺激間隔（ISI）を 10msを計測し V1 に至るまでの加齢性変化および病理的変化～200ms に変化させ SEF の回復曲線を求めた。また，3Tの検出を行った。V1 にて全被験者で安定して記録可能で

MR 画像を用い，T1 強調画像を矢状断で 192 スライス撮あった最初の V1 内での成分は潜時約 70ms での成分

像し SPM8 にて脳の萎縮度を求め，SEF 変化と比較した。

（1M）であった。パターンリバーサル刺激では，1M 潜

SEF 潜時 20ms での成分（1M）は，ISI 60～80ms での回時は PD 群で他群より有意に延長したものの（89.4±

復が高齢群で低下傾向を示したが，ISI 100 ms では有意7.7ms, p<0.01），単純視野では群間に差は認められなかに増大していた。SEF の潜時 30ms の 2M では有意差はった。1M 以降の成分 2M（110ms）の潜時は若年群が高認められなかった。高齢者における脳萎縮は両側

齢群および PD 群より短かったが，2M 成分の推定電流値

Brodmann area（BA）31，左の BA 23, 24 にみられたが，には差が認められなった。1M 成分の推定電流値ではい回復の度合いとの関連は傾向とどまった。高齢者では，ずれの視覚刺激でも群間に差は無かった。PD 群においSI におけるの抑制性活動が若年者と異なっていた。

て，1M 潜時の延長は嗅覚テスト（OSIT-J）および URPDSと有意に相関した。各群の VEF より得られた 1M および238

いずれの成果も関連国際，国内学会（2013）にて発表する。

生体機能イメージング共同利用実験報告

6．脳磁場計測による視覚的短期記憶・物体認知メカニズムの解明
松吉大輔 1,2，苧阪満里子 1（1 大阪大学大学院人間科学研究科

2

東京大学先端科学技術研究センター）

ヒトが一度に記憶できる情報には制約があり，視覚物と，前者の影は視覚処理において負荷とならないに対し，体に換算して 3 つから 4 つ程度しか保持できない事が知後者のような「ありえない影」はもはや無視できる要素られている。大脳の後部頭頂葉から外側後頭部にかけて

ではなくなり，その影を処理するための処理資源が必要の領域は，記憶に保持している物体個数に対応して上昇となる。

し，3-4 つで飽和する事から，視覚的短期記憶に関与す

本研究では，このような逆さまの影が視覚神経系にとる領域であると考えられており，脳波（EEG）や機能的って本当に負荷となっているかを検討するため，通常の磁気共鳴画像（fMRI）による研究が多く行われている。

正立影が配された物体と，逆さまの倒立影が配された物

本研究では，この脳活動を従属指標とし，視覚的短期

体の短期的記憶課題中の脳磁場計測を行った。EEG にお

記憶・物体認知に関する諸現象のメカニズムを，空間解

いて視覚的短期記憶を測定する際に用いられる代表的パ

像度・時間解像度の両面において優れる脳磁場（MEG）

ラダイムである半視野注意法（Vogel et al., 2004, Nature）

を計測することで明らかにしようとするものである。

を用い，後部頭頂葉から外側後頭部にかけての視覚的短24 年度においては，特に，物体の陰影が物体認知に与期記憶関連活動が，陰影の正立・倒立によってどのようえる影響を検討した。物体の背後につく陰影は，通常でに異なるかが検討された。実験の結果，半視野注意法にあれば，特段我々の注意をひくものではないが，それがよる視覚的短期記憶関連活動の MEG 計測そのものが困

生態学的に妥当な形で配置されていない場合には，視覚難であることが判明した。EEG と MEG の技術的差異に系にとっては無視できない外乱要素となる。例えば，物起因している可能性が考えられたため，現在，別の実験

体正面に光を当てた場合，通常，影はそれが投影される

パラダイムを使用や解析方法の変更等，対応方法を再考

地面と物体下部とが繋がった形で表出するが，その影をしている。

物体上部と繋がるように画像加工を行う（逆さまにする）

7．視覚を中心とした物体認識に関わる脳磁場信号の計測
野口泰基，喜多伸一，松本絵里子，辻本悟史，横山武昌（神戸大学）

ある刺激をまとまりのある「物体」として認識した時，ている」という実感）を伴うかたちで認識される。これ

ヒトの脳は特有の神経活動パターンを示す。fMRI などをに対し，意識的な見えや実感を伴わない知覚処理も存在

用いた過去の研究により，これら物体認識に関わる脳領する。「無意識知覚」または「潜在知覚」と呼ばれるこ域の位置（空間）情報は詳細に調べられてきた。一方での知覚処理は，神経反応の強度や時間動態など様々な点物体認識に関わる神経活動の時間的な流れは，未だ不明

において，意識的処理とは異なることが知られている。

な点が多い。本研究課題では脳磁計の優れた時間分解能

今年度は脳内の視覚処理経路の中で最も無意識的な側を活かし，視覚を中心とした物体認識に関わる神経活動面が強いとされる背側経路を対象にして，顔・家・道具の流れを詳細に追うことを目的として研究を進めてきた。

など様々な物体刺激を知覚している時の脳磁場反応を記

今年度は以下の 2 点をテーマとして実験を行った。

録した。同じ物体刺激を意識的に知覚している時と無意

1. 視覚刺激の無意識処理に関する脳磁場反応計測
日常生活において目にする刺激の殆どは，脳内で意識的に処理されている。つまり，視意識（その物体を「見識的に知覚している時の神経反応を比べたところ，両者の時空間的なパターンには有意な類似性があることが示
された。

239

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

2. オフセット信号によって発生する意識表象

消滅させる。

ヒトが何らかの視覚刺激を認識する場合，通常はそのこの常識とは逆に，刺激のオフセット信号が意識表象

刺激がスクリーンに出現した時（オンセット時），刺激の発生させる心理現象が近年発見された。本研究では，の意識表象が脳内で発生する。反対に，その刺激がスク

実際にその現象が起きている時の被験者の脳磁場信号をリーンから消えると（オフセット時），意識表象も消え，計測し，オフセット信号が意識表象の発生を促進させて刺激が消滅したことが認識される。つまりオンセット信いることを示す神経科学的な証拠を得た。

号は意識表象を発生させ，オフセット信号は意識表象を

8．フレーミングが統計情報理解へ与える影響とその神経基盤の解明
岡本雅子（国立大学法人
定藤規弘（大学共同利用機関法人

帯広畜産大学

自然科学研究機構

動物・食品衛生研究センター）

生理学研究所大脳皮質機能研究系）｢副作用が生じる確率｣など，確率情報を踏まえた意思

ポジティブな感情下で，フレーミング効果が増大する傾決定の機会は日常生活に多々ある。しかし，ヒトは確率向が推定された。しかし，個人差が大きく推定値が安定の理解が得意ではなく判断に矛盾を生じやすいことが指しないという問題が発生した。

摘されており，ヒトの認知特性に対する更なる理解と，そこで研究計画を見直し，別の視点からの検討を開始

それに基づくリスクコミュニケーションの改善が求めらした。リスクコミュニケーション研究の分野では，フレれている。

ーミング効果の個人差を説明する認知特性として，「ニ近年神経科学の分野では，確率に基づく判断に，感情ュメラシー」という概念が着目されている。ニュメラシを司る脳領域の関与が報告され，確率の判断における感ーは，数値から情報の意味を理解する能力を指す。ニュ情の役割が注目を浴びるようになった。しかし，感情とメラシーが低い個人は，リスク情報を誤解しやすく，確確率判断の関係には未解明な点が多い。そこで，表現の率の判断において感情の影響を受けやすいことが指摘さ違いによって数学的に同一の確率に異なる判断を下してれている。ニュメラシーの概念を利用すると，被験者間しまうという「フレーミング効果」を実験課題として，

比較デザインにより，感情と確率判断に関わる神経基盤

感情が意思決定と大脳活動に与える影響を検討することを検討できる可能性がある。そこで，ニュメラシーを評を計画した。

価するための各種の心理尺度の作成と，その確率判断へ

本年度は当初計画に沿った行動実験課題の検討，およの影響の検討を行った（N=300~2000）。その結果，3 種

び，計画の見直しによる新しい実験課題の検討の 2 点を類のニュメラシー尺度の日本語版が妥当化され，それら実施した。まず前者については，各種の心理実験用素材

がフレーミング効果の個人差の説明に有効であることがデータベースより収集した，快・不快画像，表情画像な

明らかとなった。今後，これらのニュメラシー尺度を活どを感情操作刺激とし，複数の感情条件下における各種

用し，確率判断の神経基盤の検討を進めたい。
（BMC Med.

フレーミング課題の成績を検討した（N=22）。その結果，Inform. Decis. Mak. 2012.11;12:104.）240

生体機能イメージング共同利用実験報告

9．視・聴・触覚間の時間的同期判断を可能にする脳内情報処理機序の解明
藤崎和香（産業技術総合研究所

ヒューマンライフテクノロジー研究部門）

西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所
天野薫（情報通信研究機構

人間情報研究部）

脳情報通信融合研究センター，科学技術振興機構）

久方留美（日本学術振興会特別研究員ＰＤ，NTT コミュニケーション科学基礎研究所）
田邊宏樹，北田亮，原田宗子，定藤規弘（生理学研究所

心理生理学研究部門）

人間の脳が異なる感覚モダリティ間の時間を比較する

これらの心理物理の知見を基に，本研究では fMRI を用ためには，物理的・生物学的な時間のずれや，誤対応，いて，特定の感覚モダリティの組み合わせ（特に聴触覚

組み合わせの爆発など，さまざまな困難を乗り越えなけの組み合わせについて）の同期知覚に対応した脳部位のればならない。本研究の目的は，このような困難を乗り同定を試みるとともに，感覚モダリティの組み合わせに越えて異なる感覚モダリティ間の時間比較を可能にして共通した同時性判断の責任中枢（when pathway）の解明いる人間の脳内情報処理機序を心理物理学的実験手法とを目指す。

脳イメージング手法を組み合わせて解明することである。

平成 24 年度は，Allegra から Verio への移行に伴い，刺知覚研究ではこれまで what 経路と where 経路が並列処

激提示装置の遅延や周波数特性等，パラメータの再計測

理されていると考えられてきたが，さらに近年，whenを行った。さらに視聴覚，視触覚，聴触覚の同期・非同経路も分かれているのではないかという議論が始まって期弁別課題についてパイロット実験を行い今後の方針をいる。本研究はクロスモダリティの心理物理と脳イメー

考えるうえで重要な知見が得られた。予備的な解析の結ジングを組み合わせることによって，まず感覚モダリテ

果，視覚，聴覚については感覚野応答が見られたものの，ィの組み合わせに共通した when 経路の解明を目指す。

触覚については明瞭な応答が見られなかった。また，

我々は近年，聴触覚の感覚モダリティの組み合わせでGLM 解析では同期・非同期弁別の刺激条件の差が見られは，視聴覚，視触覚の組み合わせよりも，時間のずれがなかったため，今後はマルチボクセルパターン解析を試

検知されやすい（同期・非同期弁別が容易である）ことみる｡平行して，ベースラインの取り方や刺激の強度，タを発見した（Fujisaki & Nishida, 2009, EBR）。またこのスクデザイン等を再考して，ひきつづき特定の感覚モダ

聴触覚の優位性は，バインディング課題では消失するこ

リティの組み合わせ（特に聴触覚の組み合わせについて）とを発見した（Fujisaki & Nishida, 2010, Proc R Soc B）。

の同期知覚に対応した脳部位の同定を試みる。

10．Dual fMRI 装置を用いた会話コミュニケーション時の脳活動解明
湯浅将英（湘南工科大学／東京電機大学）
豊村暁（群馬大学／東京電機大学）

会話において，会話参加者らは話の進行状況やその展

神経的基盤について Dual fMRI 装置を用いた二者同時脳開を互いに理解しながら話が進んでいく。これまでに文

活動計測より探る。本報告では，Dual fMRI 装置利用の章や物語を読み，状況を理解する際の脳計測がされてき準備のため実施した fMRI 装置 1 台を用いた二者間会話

たが，人同士が言葉を交換しながら状況を理解する会話

時の実験を述べる。

時の脳活動は計測されていない。会話では相手が言った

本実験では，fMRI 測定室内と室外の実験協力者（A,B）

言葉を受けて，自らが発言し話が進んでいくため，文章らが非磁性のマイクとヘッドフォンで互いの声が聞こえや物語を読むときと異なる仕組みがあると考えられる。

る環境を構築した。脳を撮像する時間を固定するために

本研究では，会話の状況を理解する理論モデルを検討し，発話を制限した。室内の協力者 A が３秒ほど話をし，B

241

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

が３秒話した後，２秒の間を経て３秒間スキャンする。

まらない。これらを比較することで状況理解の仕組みが下記に協力者が利用した会話例の一部を示す。これら

わかる可能性がある。
実験協力者 21 名の大学生を用いた
fMRI 実験の結果，会話Ⅱよりも会話Ⅰのときに左後部上は二者が旅行の計画を立てる会話である。
【会話Ⅰ】（状況が決定する会話）Ａ：どこに行こう

側頭回，左角回付近に有意な賦活が見られた。先行研究

か？，Ｂ：日本と海外どっちかな？，Ａ：海外がいいかとの比較により，これらの部位で会話時の言葉から論理な？，Ｂ：ハワイはどうかな，・・・・・，

的に状況を判断し話の進行状況を理解している可能性が【会話Ⅱ】（状況が決定しない会話），Ａ：海外がいいかな？，Ｂ：ハワイはどうかな，Ａ：どこに行こうか？，考えられた。
今後，本実験デザインを基に視線を用いた会話時の脳計測の実施と Dual fMRI 装置による脳活動計測を予定し

Ｂ：日本と海外どっちかな？，・・・・・
会話Ⅰでは旅行先が決まるが，会話Ⅱでは旅行先が決ている。

11．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤田中章浩（東京女子大学 現代教養学部心理学専攻）
髙木幸子（東京女子大学 大学院人間科学研究科生涯人間科学専攻）
田部井賢一（三重大学 大学院医学系研究科認知症医療学講座）
定藤規弘，原田宗子（自然科学研究機構 生理学研究所 大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）

他者の情動を適切に知覚することは，円滑な社会的コ

日本人参加者を対象とした予備実験を実施した。実験

ミュニケーションをおこなう上で非常に重要である。

では動画刺激（日本人およびオランダ人による喜びと怒Tanaka et al.（2010, Psychol Sci）は表情と音声の視聴覚統りの情動表現）を視聴覚提示し，顔と声の情動価（一致

合様式に文化差があることを初めて明らかにし，日本人／不一致）を操作した。参加者は顔または声のいずれかはオランダ人よりも声優位性が高いことを心理実験によに注意を向けて，2 肢強制選択（喜び／怒り）で情動をって示した。本研究ではこの知見を踏まえ，fMRI を用い判断した。上記に加えて，視覚単独提示／聴覚単独提示て視聴覚情動知覚の文化差の神経基盤を検討する。具体の条件も設けた。

的には，日本人およびオランダ人の参加者を対象に，視解析の結果，視聴覚刺激を提示した際に予測される代

聴覚情動知覚をおこなう際の脳活動を fMRI によって計表的な賦活領域の活性化が確認された。具体的には，視測し，結果を文化間で比較する。平成 24 年度は，1）実

聴覚提示条件と視覚単独提示条件のコントラストでは聴験計画の議論と実験準備，および 2）予備実験の実施と覚野近傍に活動が認められた（Figure 1）。同様に，刺激データ解析を実施した。

の視聴覚提示条件と聴覚単独提示条件のコントラストでは視覚野近傍に活動が認められた（Figure 2）。以上の結1）実験計画の議論と実験準備
実験に先立ち，実験パラダイムの最適化に関する議論をおこなった。具体的には，課題デザインはイベント型とし，要因配置を確定させた。また，エフィシエンシー
を計算し，動画刺激の提示順を決定した。次に，動画刺激を編集加工し，MRI 装置内の環境を考慮した刺激の調整をおこなった。また，Presentation®Version16.0 を使用して，実験制御用プログラムを作成した。

2）予備実験の実施とデータ解析

242

果に基づいて，上記の実験パラダイムを用いて本実験を実施することを決定した。
先行研究を参考に，顔処理（紡錘状回），声処理（上側頭回），視聴覚統合（後部上側頭溝），情動処理（扁桃体）に関与する部位と，部位間の結合強度に着目した解析をおこない，視聴覚情動知覚に関与する脳部位および部位間の結合強度が，実験参加者の文化的背景によってどのように異なるのかを検討していく予定である。

生体機能イメージング共同利用実験報告

Figure 1. 視聴覚提示条件 > 視覚単独提示条件

Figure 2. 視聴覚提示条件 > 聴覚単独提示条件（uncorrected, p < .01）

（uncorrected, p < .01）

12．共同把持力一致課題における２人組の同時脳活動計測：
コミュニケーション形成の神経的基盤を探る
渡邊克巳，高橋康介，阿部匡樹（東京大学先端科学技術研究センター認知科学分野）

本研究は，個人間コミュニケーションの典型例である

この課題時特有の脳活動との関連が共同運動課題時の神共同運動課題に関して，その制御に関する神経基盤を探

経基盤を考察する上で重要な示唆をもたらすものと考えることを目的とした。共同課題では個々の冗長な役割配られた。

分を個人間で自発的に決定しなければならない状況が少
なからず生じるが，どのような法則に基づいてこの決定

２．fMRI 実験が行われているか，その制御にどのような神経基盤が関

行動実験の結果に基づき fMRI 実験に適当な実験プロ与しているのかは明らかにされていない。本研究では２トコルや機材設定を議論し，dual fMRI を用いた予備実験

人の把持力の合計を標的力に合わせる共同力発揮課題をを行った。しかしながら，最初の設定では dual fMRI に用い，その力配分の決定および調整，またそれに関する対するノイズ対策が不十分であり，把持力・fMRI のデー

脳活動を調べることでこの法則を明らかにすることを試

タ共に解析に耐え得るものではなかった。そこで測定機みた。特に，今年度は dual fMRI 設定の利点を最大限に器の再選定を行い，非金属製・fMRI 用特殊フィルター付

生かすための実験環境の構築に重点を置き，以下の進捗

把持力測定装置を特注で制作した。その結果得られたデがみられた。

ータが解析に十分耐えられるレベルであることが確認されたため，両チームで再度議論を行い，今後の本番に向１．行動実験

けての最終的な実験内容が確認された。

行動実験は主に東大チーム側で展開され，その結果として１）共同課題時に生じる自発的な個人間の力配分に

今年度は dual fMRI 設定という特殊な環境下においては個々の運動能力だけでなく社会性が影響を及ぼしていデータ取得上の問題が生じたため，その対策に予定以上ること，２）個々の社会性が力配分に影響を及ぼす要因の時間を費やすこととなった。しかしながら，結果的にとして，共同課題時のエラー修正が関与していること，

dual fMRI 環境の特性を詳細に把握できたこと，並列的にが示唆された。この社会性の影響は個人課題でのエラー

進められていた行動実験の進捗によって新たな知見が得修正時には見られず共同課題時に特化して生じたため，られたことなど，今後の研究進展に大きな貢献をもたら

243

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

す成果が得られた。

13．fMRI を用いた愛着障害の神経基盤の評価システム
友田明美，滝口慎一郎，山﨑未花，浅野みずき（福井大学子どものこころの発達研究センター）
水野敬（理化学研究所分子イメージング科学研究センター）

加藤志保，栗山貴久子（あいち小児保健医療総合センター）
定藤規弘（生理学研究所心理生理学研究部門）

小児期の虐待・ネグレクトによって引き起こされる愛的磁気共鳴画像法（functional Magnetic Resonance Imaging,

着障害（反応性アタッチメント障害，以下 RAD）の神経

fMRI）で特定した。まず，ADHD 患児においては，健常基盤を明らかにするために，福井大学と理化学研究所分児との比較から，高金額の報酬が期待できる時は，両者子イメージング科学研究センター，あいち小児保健医療で同程度の腹側線条体の側坐核と視床の活性化が見られ総合センター，自然科学研究機構生理学研究所の共同研た。一方，低金額の報酬では ADHD 患児における側坐核究グループは，RAD 児と健常対照児を対象に，金銭報酬と視床の活性化は健常児に比べて低いことがわかった。

が得られる認知課題施行時の脳内報酬系の神経賦活度をしかしながら，RAD 患児では，健常児との比較から，

fMRI を用いて測定した。また，注意欠陥多動性障害

報酬金額の高低にかかわらず背側線条体と視床の神経賦（ADHD）児 17 名のデータと比較することにより，脳画活度が健常児に比べて低いことが明らかとなった（図像・脳生理科学・行動学の手法により多面的に解析を行

1-3）。以上より，RAD 患児では報酬への反応性の低下った。

が示唆された。この機能不全は，報酬の感受性の低下を

対象は虐待・ネグレクトを過去に受けた RAD（反応性
アタッチメント障害，DSM-IV-TR 313.89）患児である。

示唆する，金銭報酬獲得時の ADHD 患児の側坐核と視床における賦活度低下とは明らかに異なっていた。

10～16 歳の健常児 17 名（13.0 ± 1.9 歳）と RAD 患児 6

今回の成果は，fMRI を用いた脳機能診断が RAD や名（12.5 ± 1.9 歳），および未治療の ADHD 患児 17 名

ADHD の客観的な病態評価に有用であり，治療法の開発（13.3 ± 2.2 歳）を対象に金銭報酬を伴うカードめくりに貢献することが期待できる。本研究は予後調査も含めテストを行い，報酬系の刺激で活性化する脳部位を機能て今後とも継続していく予定である。

244

生体機能イメージング共同利用実験報告

14．語用論の神経基盤の解明に向けて
松井智子（現：東京学芸大学国際教育センター／元：京都大学霊長類研究所）
内海彰（電気通信大学大学院情報理工学研究科総合情報学専攻）
菊知充（金沢大学大学院医学系研究科脳医科学専攻）
中村太戯留（慶應義塾大学環境情報学部）

語用論とは“われわれ人間が，他人の言うことを聞いる。また，必ずしも話し手が伝えたいと明確に思っていてその話し手が伝えたいと思っている意味を理解できる

なくても，聞き手は文脈情報やプロソディ情報などを手のはどうしてか”を研究する学問と考えられている掛かりとして意味を構成すると考えられている。

（Wilson & Wharton, 2009）。特に，話し手が文字通りのそこで本研究では，①成人を対象に磁気共鳴装置を用意味とは異なる意味を伝えたいと思っている場合には，いた実験を行い，とくに情動伝達に関わる神経基盤を明

文脈情報を手掛かりとしてその意味を推測する必要があらかにすることとともに，②その結果を，子供を対象と245

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

した小児用 MEG および NIRS による実験のための基礎デ

引用文献ータとして活用することを目的として推進している。

Bohrn, I. C., Altmann, U. & Jacobs, A. M.（2012）. Looking at

本年度は，昨年度に①の枠組みで実施した（A）「プthe brains behind figurative language: A quantitative

ロソディを含む皮肉発話の解釈課題」と（B）「パンチmeta-analysis of neuroimaging studies on metaphor,

ラインとしての隠喩的表現の解釈課題」の fMRI 実験の

idiom, and irony processing. Neuropsychologia, 50,

結果の解釈を深めるため，日本心理学会の全国大会にお2669-2683.

いて公開ワークショップを実施した。（B）に関して国

Nakamura, T., Matsui, T., Utsumi, A., Yamazaki, M., Makita,

際会議で口頭発表を行った（中村他，2012）。生理学研

K., Tanabe, H. C. & Sadato, N.（2012）. The role of the

究所での研究会でのポスター発表も行った。

amygdala in the process of humour appreciation. In proc.

Bohrn 他（2012）や Rapp 他（2012）は，比喩に関するイメージング研究のメタ分析を行い，比喩から字義を引of the annual meeting of the cognitive science society（CogSci2012）, pp. 797-802.

き算した結果，左半球有意という結果を報告している。

Rapp, A. M., Mutschler, D. E. & Erb, M.（2012）. Where in

考察として，左下前頭回は意味的逸脱の検出，左中下側

the brain is nonliteral language? A coordinate-based

頭回は意味関係の照合，左内側前頭前野は意味関係の一

meta-analysis of functional magnetic resonance imaging

貫性の推論をしている可能性が示唆された。右下前頭回

studies. NeuroImage, 63, 600-610.

に関して，柴田他（2012）は，何らかの比喩理解プロセ

Shibata, M., Toyomura, A., Motoyama, H. Itoh, H., Kawabata,ス（おそらくは特徴抽出や統合）に関与している可能性

Y. & Abe, J. Does simile comprehension differ fromを示唆している。また，内山他（2012）は，比喩文と皮

metaphor comprehension? A functional MRI study. Brain

肉文の直接比較をおこない，比喩文理解に特有の部位と& Language, 121, 254-260.

して皮質下領域の尾状核が賦活しており，様々な解釈のUchiyama, H. T., Saito, D. N., Tanabe, H. C., Harada, T.,

可能性が考えられる中で，字義通り以外の解釈の選択に

Seki, A., Ohno, K., Koeda, T. & Sadato, N.（2012）.

関与している可能性を示唆している。それに対して，中Distinction between the literal and intended meanings of

村他（2012）は，比喩的表現の面白さを判断する際には，sentences: A functional magnetic resonance imaging

左偏桃体が重要な役割を果たす可能性を示唆している。

study of metaphor and sarcasm. Cortex, 48, 563-583.

他に，①の（A）と②を射程に入れた予備実験も進め

Wilson, D. & Wharton, T.（2009）. Recent Advances in

た。次年度は，この予備実験の解析方法の検討，およびPragmatics（「最新語用論入門 12 章」，今井邦彦編，①の（A）と（B）の条件を追加した実験と論文投稿を行

大修館書店）.

っていく。

15．ベルベットハンド錯触の神経基盤の解明
宮岡徹（静岡理工科大学）
大岡昌博（名古屋大学）

Velvet Hand Illusion（VHI）とは，2 本の平行に張った246

棒を両手で挟んで 棒と直行方向に両手を同時に動かす生体機能イメージング共同利用実験報告と，ベルベッドのよう滑らかな面が感じられる錯触であ【デバイスの開発】MRI では磁性体が持ち込めず，装置る。この錯触は世界的によく知られているが，脳でどのの使用可能な空間がきわめて限られる。そこで申請者らように生起されるのかについては不明である。本研究課

がこれまでベルベットに関する心理物理学実験で使用し題では，機能的磁気共鳴法（fMRI）を使用し，VHI に関た装置を改良し，MRI でも使用可能な刺激装置を製作しする神経基盤を明らかにすることを目指して，以下を研た。より具体的には，非磁性体のエンジニアリングプラ究目的とした。

スチックを構造材料として，二本のワイヤを枠に固定し①VHI による仮想的平面の知覚が，実在の物体の平面て，その枠を往復運動機構で動かす装置を完成した。

に触れたときの知覚と同じ神経基盤を賦活させるかどう【実験条件の確立】この装置を用いて，2 本の棒の間のかについて明らかにする。

距離を変化させることで，ベルベット錯触の強度を変化②さらに，この仮想的平面と実在する物体の平面の知させ，それぞれ知覚強度に応じた脳活動の測定を行う実覚に関与する神経基盤が，触覚特異的であるのかそれと験条件を確立しつつある。MRI のパラメータは生理研でも他感覚による物体の平面の知覚にも関与するのかどう

使用されはじめた Multiband sequence を用いることで，かについて明らかにする。

被験者に錯触の開始時間と強度の反応を報告してもらいつつ，頭部の動きによるアーチファクトを最小限におさ③VHI では，ベルベッドに触れたときのように被験者に快の情動やそれとは逆に不快の情動を引き起こすため，えることに成功した。
この装置を用いて 3 名の被験者による予備実験を実施

この情動に関連した神経基盤を同定する。

して，装置の不具合の修正および解析手法の妥当性を確
初年度は上記のうち①と③の目標を達成することを優先し，MRI 実験で使用可能なデバイスの開発と課題条件認した。今後被験者を 20 名程度まで増員して，①と③の目標に関する実験を実施する予定である。

の開発を行った。

16．顔色処理の脳内メカニズムの解明
南哲人（豊橋技術科学大学

エレクトロニクス先端融合研究所）

中島加惠（豊橋技術科学大学

電子・情報工学専攻）

感情的中性刺激に対する嗜好評価が，直前に呈示されの異なる 3 種類（不快，中性，快）の画像を，ターゲッ

た刺激の感情情報に引きずられる現象を感情誤帰属といトにはロロ文字を使用した。被験者 29 名（女性 4 名）のう。我々の脳波を用いた研究で，感情誤帰属効果が生じ

課題遂行中の脳活動を fMRI で計測した。

る被験者群と生じない被験者群では，早期 ERP 成分に有意な差が生じることを示した。このことから感情誤帰ターゲットへの快応答率（ターゲットへの「好き」と属に関する処理は比較的早い脳処理段階に生じることが応答した割合）を求め，プライムの種類（不快，中性，

明らかとなったが，その処理は脳のどの部分で行われて快）を要因とする反復測定分散分析を行った。その結果，いるのだろうか。本研究では，感情誤帰属効果に携わる

ターゲット画像に対する快応答率は，不快プライムと中脳領域を特定することを目的とし，空間分解能に優れた性プライムに比べ，快プライムの場合に有意に高く，中fMRI を用いて実験を行った。

性プライムと不快プライムでは不快画像で有意に低いことが明らかとなった。この結果より，本実験において感実験では，感情画像（プライム）呈示後に，感情的中性画像（ターゲット）を呈示し，被験者にはプライムは

情誤帰属効果が発生したと言える。
ターゲットへの快応答率を用いて，感情誤帰属効果の無視して，ターゲットが「好き」か「嫌い」かを応答するように指示した。プライム画像には IAPS から感情価

大きさを表す誤帰属指標を次式のように定義した。

247

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Px はプライムの感情価が x の場合の快応答率を，Nx はプライムの感情価が x の場合の不快応答率を表す。

に対して好き応答 + 快プライム後に呈示されたターゲットに対して嫌い応答）の脳活動の差分を求め，得られた領域の VOI（voxel of interest: 座標点を中心とする半径プライムとターゲットが一致する条件（不快プライム

4mm の球内の第 1 主成分）と誤帰属指標との相関を求め後に呈示されたターゲットに対して嫌いと応答 + 快プ

た。その結果，左偏桃体（MNI 座標：-20, -4, -12）と誤ライム後に呈示されたターゲットに対して好き応答）と帰属指標に正の相関が見られた（R=0。462, p=0。012）。

不一致の条件（不快プライム後に呈示されたターゲット

17．随意性の低い効果器の訓練による随意性向上と神経基盤の変化
勇 1，原田健次 2，大家利之 2

荒牧（1 中京大学スポーツ科学部，2 中京大学大学院体育学研究科）

我々はどのようにして運動の随意性を獲得していくのかを検討した。その結果，一次運動野の体部位局在マッか？本研究は，随意性の低い運動システムに対して，運プにおける耳の位置は，指と口の位置の中間に存在する

動訓練，経頭蓋直流電気刺激，筋電気刺激，リアルタイ

ことが確認された。

ム fMRI フィードバックなどの手法により，随意性を向上・獲得することを試み，その随意性の向上・獲得に伴２．サッカーのリフティング訓練による脳灰白質の局所

う脳神経系の機能的・構造的変化を MRI を用いた脳機能的変化

画像解析，脳構造画像解析により明らかにすることを目

スポーツ動作における随意性の向上と神経系の変化を明らかにするために，サッカーのリフティング訓練にと的とする。

もなう脳灰白質の局所的構造変化を調べた。週３回のリ

今年度の成果は以下のとおりである。

フティング訓練を１ヶ月間行ったところ，中側頭葉後部，

１．耳介筋の運動ホムンクルスの同定
本研究は，耳を動かす耳介筋の随意性の低さに注目し，および左小脳の灰白質の密度・体積が増加した。運動視

耳介筋の随意収縮を獲得する過程の脳構造・脳機能の変の中枢である中側頭葉後部の発達は，動くボールを正確化を明らかにすることを 1 つの目標としている。今年度に認知する能力の向上を示唆している。また，身体同側は，そのための第一段階として，耳介筋の随意収縮の神の運動制御に関わる左小脳の発達は，左足の制御能の向経基盤を明らかにする実験をおこなった。耳介筋の随意上を示唆している。よって，これらの脳部位の局所的な収縮をすでに獲得している被験者に対して，耳介筋収縮

発達が，訓練によるサッカーのリフティング回数の向上

時の機能的 MRI を計測し，耳介筋を支配する運動神経細を支えていると考えられる。

胞が，一次運動野の体部位局在マップのどこに位置する

18．スポーツと脳構造
荒牧

勇 1，原田健次 2，下嶽進一郎 1（1 中京大学スポーツ科学部，2 中京大学大学院体育学研究科）

スポーツと脳の形態・構造にはどのような関係があるだろうか？ 近年，脳の形態や構造が運動・認知スキルや気質・性格と関連すること，また，「経験」が脳構造を248変化させることが明らかになりつつあるが，スポーツと脳構造の関係は未解明な点が多い。
スポーツには競技種目ごとに必要とされる運動機能・

生体機能イメージング共同利用実験報告

認知機能・社会コミュニケーション機能・気質・性格なMorphometry の手法で解析した。

どにそれぞれの特性がある。このため，競技者は，その行動の動機づけ特性を測る質問紙による調査の結果，競技の特性に必要な脳機能に関連する脳部位の形態や構長距離選手群は短距離選手群より，損害回避による動機造に特徴がある可能性がある。そこで本研究は，さまざづけ傾向が有意に高かった。また，脳解剖画像の解析結

まな競技種目の競技者の MRI 脳画像を計測し，競技ごと

果から，長距離選手群は短距離選手群よりも損害回避のの脳形態・構造の特徴を明らかにすることを目的とする。

行動選択に関わる大脳基底核尾状核の体積・密度が大き

今年度は，陸上競技の短距離選手と長距離選手の脳構

いことがわかった。

造の差異を明らかにする研究をおこなった。陸上競技長

本研究の結果から，陸上長距離選手は，短距離選手と距離選手 17 名と短距離選手 21 名に対して，行動の動機比較して，損害回避を行動の動機づけとする傾向が高く，づけ特性を測る行動抑制系・賦活系質問紙調査と，MRI

その傾向は損害回避の選択に機能する大脳基底核尾状核による T1 強調脳解剖画像を計測した。脳解剖画像は，の構造的特徴に支えられている可能性が示唆された。

脳灰白質の局所的な体積・密度を調べる Voxel Based

19．磁気共鳴画像装置による脳賦活検査を用いたヒトの情動とストレス脆弱性に関する研究
飯高哲也，原田宗子（名古屋大学

大学院医学系研究科）

顔認知に関する fMRI 研究では，既にエピソード記憶

により，前頭葉内側部などでは活動する領域が異なるこにおける顔の虚記憶が生じた場合に扁桃体の活動が関与とも分かった。以上の２つの研究結果は学会発表等を行することを報告している。今年度はそれに引き続き，短い，今後論文化を進める予定である。

期記憶における顔の虚記憶が生じた場合でも，同様に扁

国際共同研究として，文化による感情の脳内機構の違桃体の活動が関与するかについて fMRI と健常被験者をいを fMRI を用いて検討している。今年度は同じ日本人用いて実験した。その結果では，エピソード記憶と同様の中でも，文化的価値観（自己解釈スタイル）により扁に短期記憶（数秒の間隔）の領域でも，顔の虚記憶が生

桃体の活動が異なることを示した。さらに文化的プライ

じており，その時に扁桃体の活動が関係していることがミングを用いると，扁桃体の活動に変化が生じる事も分分かった。

かった。この結果は国際シンポジウムで招待講演を行い，次いで笑いと悲しみの表情を動画で呈示し，その同じ

現在は単行本の章として発刊準備が進んでいる。

人物の真顔に対して反応する脳領域を検討した。この実さらに下記の２つの顔認知に関わる総説を発表した。

験は相手の感情に対する共感性の脳内機構を検討し，感飯高哲也. 顔を科学する：適応と障害の脳科学，第 9

情の種類によって関係する脳領域が異なるかどうかを調章 「顔は脳のどこで処理されているのか？」 編集，山べることが目的である。実験結果からは，相手の真顔を口真美/柿木隆介，pp 155-170，東京大学出版会，2013

見ている場合に，その人物が感情を表出していれば前頭Iidaka T. Role of the fusiform gyrus and superior temporal

葉等を含むミラー・ニューロン・ネットワークが賦活す

sulcus in face perception and recognition: An empirical

ることが分かった。一方で感情の種類（笑いと悲しみ）

review. Japanese Psychological Research（in press）

249

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）20．運動を行うヒトの意志に関わる脳活動部位の明確化
船瀬新王（名古屋工業大学大学院工学研究科）

本研究は，運動を行うヒトの意志に関わる脳活動部位

ために視覚刺激に関連した電位変動ではない。よって，を明らかにするために，特に眼球運動に着目して運動の時間間隔が一定の実験時には，次の眼球運動を行うタイ

意志に関わる脳波に着目した。

ミングを予測することが可能であるためにその運動準備

従来研究において，衝動性眼球運動時の脳波には，眼に費やされている変動であると考えられる。また，眼球球運動の 1000[ms]前より緩やかな電位変動が計測される。

運動の間隔をランダム時間にした際には 2〜5 秒の間隔

この変動は運動準備電位の一種と考えられるが詳細な特を持っている。よって，青線の徐緩性の脳波が発生する

定には至っていない。よって，本研究においては眼球運タイミングが 500[ms]よりも前であることも妥当である

動の感覚が異なる２つのタスクを行い，この運動準備電と言える。
本研究において，眼球運動前に発生する脳活動の一端

位の性質を特定することを試みる。
暗室のシールドルーム内のイスに被験者を座らせ，視を明らかにするために，眼球運動前に発生する徐緩性脳覚刺激に向けて眼球運動を行った際の脳波を計測した。

波の発生要因の考察を行った。本結果より発生要因を特

視覚刺激は，被験者の前方に配置した LED を点灯するこ

定することはできないが，運動の準備に費やされているとで与えられる。被験者には LED を用いて正面から左可能性を指摘した。

右，左右から正面方向ヘの眼球運動を課し，それぞれ 50回の電位変動を測定した。このとき，前者は直前の眼球運動から 2〜5 秒のランダム間隔，後者は 2 秒の固定間隔で眼球運動を誘発させた。
図は加算平均信号であり，横軸の 0 が眼球運動開始時
刻である。図（a）,（b）より，赤線に着目すると-500[ms]以前に緩やかな電位変動は観測されていない。一方青線は少なくとも赤線よりも前に電位変動が発生している。
図（c）も同様の変動を観測しているが，図（d）は赤線，青線ともにほぼ同様の電位変動となっている。
上述の結果より，以下の事が考えられる。
後頭葉の変動は，眼球運動約 500[ms]前から観測されるものである。これは，刺激提示から眼球運動の開始まで約 250[ms]程度の潜時であることを考えると眼球運動

図：眼球運動時の脳波変動前から発生している変動である。この変動は従来研究において視覚刺激の提示のみには観測されない変動である

21．プライミング効果による L2 習熟度別の神経基盤と賦活状態の解明
大石晴美 1，牧田

快 2，木下徹 3，島田浩二 2，中川恵理 4，定藤規弘 2（1 岐阜聖徳学園大学教育学部，2 自然科学研究機構生理学研究所，
3［研究の背景］

250

名古屋大学大学院国際開発研究科，4 神戸大学大学院国際文化学研究科）

Crinion et al.（2006）は，バイリンガルの第一言語と第生体機能イメージング共同利用実験報告

二言語の両言語を司る脳の部位を推定している。また，

課題遂行時に MRI で撮像した。課題は，画面に単語（具Xue，et al.（2003）は，第二言語（L2）の単語処理にお象名詞）を 2 つ，順番に表示した。1 つ目の単語（先行いて，概念表象と L2 語とのコネクションは習熟度応じ語）を 500ms 表示し，その後 2 つ目の単語（後続語）をて，段階的に発達すると報告している。ただ，その脳活1800ms 表示した。実験参加者は 2 つ目に表示される単語

性状態については，明らかにされていない。

が生物か非生物かを判断してボタンで回答した。事後に課題遂行時についてのアンケートおよび英単語テストを実施した。

［研究目的］
本実験の目的は，日本人英語学習者を対象にし，語彙におけるカテゴリーの異同に注目し，L2 の文字単語処理［仮説］に L2 習熟度がどのように関与しているのか，それを媒L2 単語の処理に関わる脳内領域は L1 単語のそれより介している神経基盤を磁気共鳴装置で観測し抽出するこも活動負荷が高く，またその活動は L2 習熟度に応じてとで機序を解明することである。

変動する。

［研究課題］［結果］

Crinion et al.（2006）の課題を修正し，ランダムに単語

本実験の結果，先行語の処理と後続語の処理に共通しを組み合わせ１）英語－英語，２）英語－日本語，３）て左下前頭野（BA44 活動を示す領域）に賦活が見られ日本語―英語，４）日本語－日本語の４種類を作成した。

た。また，L2 を後続語として処理している時には習熟度

英語は常に大文字，日本語はかな，カナ，漢字で表示しと脳賦活状態に有意な相関は見られなかったが，先行語た。

の処理中に左下前頭野（BA44/ posterior IFG）の賦活と学習者の習熟度とに正の相関を示した。

［実験参加者］
日本語母語話者

13 名（男性 8 名，女性 5 名）

［まとめ］

L2 習熟度測定には Versant English test を使用。

本研究結果から，左下前頭野（BA44/ posterior IFG）において，L2 語の処理時に習熟度が高い実験参加者の方が［実験手順］

負荷が多く，より概念表象を活性化したと考えられる。

MRI 及び課題説明を行った後，実験同意書へ記入した。

22．ヒトの表情による脳活動とその制御機序－Subliminal 画像を用いた研究
中村浩幸 1，飯高哲也 2，木股竜太郎 3，加藤新英 3（1 岐阜大学大学院医学系研究科，
2

名古屋大学大学院医学系研究科，3 岐阜大学医学部医学科）

ネガティブなヒト表情による視覚画像によって引き起

健康な成人（岐阜大学医学部学生）28 名を被験者としこされる脳活動が噛み締めによって制御されるか否かをて，噛み締め課題遂行中の脳活動を計測した。被験者に調べるため，fMRI を用いた予備実験を行った。その結果，はあらかじめ研究内容に関する説明文書を読んでもらい，

まず噛み締めそのものによる脳活動の変化を調べる必要

研究の目的・実験内容・fMRI 計測の安全性などを説明し性が明らかとなった。そこで，今年度は，噛み締め圧のた。併せて，実験途中であっても，いつでも参加を取り変化に相関する脳活動を調べる目的で，３テスラのR

止める権利があることを被験者に説明した。また，事前（Siemens, Allegra）を用いてヒトを対象とした fMRI 実に問診および質問表を用いて，治療中の病気，薬剤使用，験を行った。

脳神経疾患歴，体内の金属などが無いことを確認した。

251

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

実験参加に関して，各被験者から文書による同意を得た。

た。それぞれの噛み締め圧ごとに 6 ブロック，合計 18

実験中は，医師が実験室あるいは操作室に待機し，さらブロックを 1 回のランで行い，被験者ごとに 3 ラン行っに生理研に所属する医師が研究室に待機した。

た。fMRI 計測の撮像パラメータは，TR = 2500 ms，空間

fMRI 計測前に被験者ごとに噛み締め圧の調整を行い，

解像度 = 3 x 3 x 3.5 mm，スライス枚数 = 39 枚であった。

無理なく最も強く噛み締めることの出来る噛み締め圧に噛み締めの際に活動する脳領域は，1 次運動野，1 次お対して 10%，30%，60%の噛み締め圧を確認してもらっ

よび 2 次体性感覚野，外側溝上弁蓋，島皮質，下頭頂小た。fMRI 計測中は，被験者に噛み締め圧を音声にて指示

葉，後頭葉，下側頭葉であった。これらの皮質の活動はし，10%，30%，60%の噛み締め圧で 20 秒間噛み締めた

噛み締め圧と正の相関を示した。扁桃体の活動は噛み締状態を維持してもらった。噛み締め圧センサを用いて被め圧と負の相関を示す傾向が見られ，噛み締めによって験者の噛み締め圧をリアルタイムで画面上に呈示し，被扁桃体の活動が抑制される可能性が示唆された。現在，

験者に噛み締め圧のフィードバックを与えた。噛み締め

引き続き 28 名のデータを解析中である。

20 秒，休憩 20 秒を交互に行うブロックデザインを用い

23．他者との相互作用に基づく同調・非同調の神経機序―社会脳からのアプローチ
苧阪直行 1，苧阪満里子 2，松吉大輔 2,3（1 京都大学大学院文学研究科，
2

大阪大学大学院人間科学研究科，3 東京大学先端科学技術研究センター）

人間社会は重層的な社会的相互作用によって形成され験者間脳活動相関と，質問紙や行動によって評価されたているが，その基礎にあるのが二者間の相互作用である。

二者間の関係性とが，どのような対応関係にあるかを明

近年，機能的磁気共鳴画像を用いて，ヒトの社会的行動

らかにすることで，二者間の関係性のバイオマーカーとの神経基盤を探る「社会脳」的アプローチが勃興しつつなる神経活動を同定したいと考えている。

あるが，それら研究のほとんどは１台の MRI を用いた

このようなアプローチ方法は，参考となる先行の認「社会的刺激観察中の脳活動」を測定しているに過ぎず，

知・神経科学研究に乏しい。このため，二者間のアイコ

実際のヒトが行っている社会的相互作用からはほど遠い。

ンタクトに関する行動的証拠を集めた上で，fMRI 研究に

本研究では，2 台の MRI を同時使用して 2 者間の相互移ることが肝要である。現在は眼球運動測定装置等を用作用を含む刺激観察・課題遂行中の脳活動を測定する事いた行動データ取得と解析方法の検討を継続して行ってで，ヒトの社会的相互作用の神経基盤を探る事を目的とおり，25 年度中に fMRI の予備実験開始を目指している。

している。具体的には，二者間のアイコンタクト中の被24．時間割引能力の発達とその脳機構の解明
田中沙織（大阪大学社会経済研究所）「隣の芝生は青く見える」ように，いくら否定したくても，「他人」の存在が私たちにネガティブな影響を与っている。近年はそれに加え，他者から得る 「社会的効用」の存在が提唱されている。

えることは，どうやら疑いようがないようだ。われわれ

さらに，近年の実験経済学の発展におり，さまざまなが意思決定を行う際に頼りにする価値や効用は，報酬のゲーム的状況での意思決定のように，他者との相互作用

大きさや確率，時間遅れなどに影響を受けることが分かがおこる状況で「社会的効用」が検証されている。「社252

生体機能イメージング共同利用実験報告

会的効用」の存在を支持するもう一つのアプローチが，タの大小を基準に集めた被験者に対して fMRI 実験を実

社会的神経科学や，神経経済学である。これらの選好研施した。

究において，不公平や他者や，ジェラシーを感じる相手

平成２２，２３年に実施した「主観的効用」を調べるには不効用を感じ，彼らの不幸には効用を感じることをための fMRI 実験をもとに，自己と他者の所得の選択に示唆する結果が報告されている。

よって社会的効用を調べる課題に改良し，成人健常者 25

相対効用は，効用が自分自身の消費・所得水準だけで名の fMRI 計測を行った。実験では，被験者は自分と他なく，参照群の所得・所得水準にも依存する効用モデル

人の写真のペアを見せられる。それぞれの写真には，収の一つである。その依存の強さを表すのが社会効用パラ入が書かれている。被験者は，右の状況と左の状況のどメータである。我々は，選択による社会効用パラメータ

ちらが良いかをボタン押しで選択する。

の推定パラダイムを，インターネットによる大規模調査

脳活動を解析した結果，相手の収入から自分の収入をで実施しており，男女間の社会効用の異質性を確認した

引いた値との相関が頭頂皮質に見られた。さらに，この（Yamada and Soto, 2013, Journal of Economic Behavior &相関の強さと社会効用パラメータとの間に有意な相関がOrganization）。そこで，本年度は，社会効用パラメータ見つかった。また，「自分」と「相手」の所得のどちらが影響を与える脳部位の同定し，さらに先行研究で見らに敏感かが，社会効用パラメータと性別で異なる可能性

れたような「男女差」があるのかを調べるために，書面を示唆する結果が得られた。

調査で社会効用パラメータを推定し，社会効用パラメー

25．外国語運用能力の熟達化に伴う文理解及び文産出の自動化プロセスの神経基盤横川博一 1，吉田晴世 2，島田浩二 3，牧田

快 3，田邊宏樹 4，定藤規弘 3（1 神戸大学，2 大阪教育大学，
3

外国語運用能力の育成には，その基盤となる知識の形成と運用スキルの習熟を図ることが必要であり，言語処

自然科学研究機構生理学研究所，4 名古屋大学）

a bird”に並べ替える）および文章を聞いて理解する意味
理解課題を用いた。

理の自動化が外国運用能力の熟達化にとって重要な役割

実験の結果，高熟達度群は低熟達度群に比べて，実験を果たす。しかし，その認知メカニズムは十分に明らか

課題の成績がより高くなるだけでなく，左半球のブローにされておらず，言語情報のインプットを効率的に処理

カ野の活動パターンが異なることが明らかになった。つできる形式に変換し，インプットからアウトプットに到

まり，統語産出課題ではブローカ野背側部の活動がよりるプロセスにおける統語，意味処理の脳内メカニズムを減少し，意味理解課題ではブローカ野腹側部の活動がよ明らかにすることが，外国語運用能力育成のカギともなり増加した。

る。

統語産出課題のブローカ野背側部の活動低下は，単語

本研究では，統語産出や意味理解に関連するオンライを組み合わせて文形式を作る統語処理の認知負荷が低下

ン言語課題遂行中の脳活動を機能的 MRI によって計測していることを反映し（Friederici, 2012），熟達度の高い

し，英語運用能力の熟達度の異なる学習者群の脳活動の英語学習者の統語処理の自動化にとってこの領域が重要比較を行った。日本人英語学習者 28 名を対象に，英語運な役割を担っていることを示唆している。一方，意味理

用能力テスト（Versant English Test：Pearson Education,

解課題のブローカ野腹側部の活動増加は，十分な意味理Inc.）の得点に基づき，3 群に分けた（A2，B1, B2 の CEFR

解に必要な語句に対する意味役割（thematic role）の付与

レベルに対応，Council of Europe, 2001）。実験課題には，を反映していると考えられる（Newman, Just, Keller, Roth,

3 つの語句を文形式にして並べ替えて発話する統語産出& Carpenter, 2003）。

課題（例えば，“has got / a bird / the cat”を“The cat has got

また，この領域の活動パターンが「発話流暢さ」（英253

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

語運用能力テストの下位指標の 1 つ）によって説明され理プロセスの自動化が十分な意味理解に貢献しているこることを合わせると，熟達度の高い英語学習者の言語処とを示唆している。

26．非侵襲的脳機能検査による疲労・疲労感と学習意欲の評価法
渡辺恭良，水野敬（理化学研究所分子イメージング科学研究センター）

定藤規弘，田邊宏樹，佐々木章宏（自然科学研究機構生理学研究所）
報酬感に伴う賦活回路同定の研究は，世界中で取り組意欲が高いほど，線条体の活性が高いことがわかった。

まれている。この賦活作用は，報酬獲得による意欲喚起

さらに，その線条体の活性は，質問票により算出した普とも関連する。一方，明示的な報酬が得られない場合で段の学習意欲の程度と正の相関関係にあった。また，こも意欲が高い場合もある。例えば，達成困難な課題を与こ数週間の疲労度とは負の相関関係にあった。線条体のえられた場合，ヒトによっては非常に高い意欲をもって賦活は学習意欲と関連することから（Mizuno, K. et al.,

課題に取り組む（Yoshida, M. et al., Int. J. Neurosci., 118

Neuroimage, 42（1）: 369-378, 2008），課題に対する意欲（10）: 1400-1411, 2008）。本研究では，明示的な報酬がは，明示的な報酬がない場合でも線条体を活性させ，学得られない課題遂行時の賦活計測を行い，内発的意欲の習意欲を高めることに寄与することが示唆された。また，

神経基盤を検討した。ワーキングメモリ課題の難易度を学習意欲と表裏一体の関係にある疲労は，課題に対する5 段階に設定し，各課題遂行時の賦活度を，fMRI により意欲，すなわち，線条体の活性を低下させることが明ら測定評価した。課題に対する意欲の主観的評価も行った。

かとなった。

賦活度と意欲の主観値の相関解析を行い，課題に対する27．視覚と触覚の速度知覚の脳内処理システムの同定
呉景龍，楊定藤規弘，北田家家（岡山大学

大学院自然科学研究科）

亮（自然科学研究機構

生理学研究所）河内山隆紀（京都大学

霊長類研究所）

人間は，視覚及び触覚によって対象物の運動速度を認

調的及び非協調的情報による速度知覚の fMRI 実験を実知・判断することができる。従来研究では，運動方向が施し，健常若年者 8 名分のデータを取得した。実験タス

異なる触覚と視覚運動刺激を同時に提示した場合に，触クは，視覚と触覚単独による速度知覚の脳内部位の同定

覚運動弁別の正答率が著しく減少することが報告されてタスクと，視覚と触覚のクロスモーダルな速度知覚タスいる。また最近の研究報告では，視覚運動残効が触覚運クである。視覚と触覚単独タスクでは，各試行に二つの動の識別に影響を与えることも証明されている。従って，運動刺激を順次に提示し，その速さを弁別してもらう。

人間の視覚と触覚速度知覚には共有する脳内領野が存在

クロスモーダルタスクでは，触覚運動刺と同時に，同じし，お互いの速度知覚に影響を与えている或いは補助し或いは異なる運動方向の視覚刺激を呈示して，被験者にていると考えられる。しかし，その脳内処理システムは

触覚刺激の速さを弁別してもらう。このような視覚刺激

未だ解明さていない。本研究は，視覚と触覚の速度知覚と触覚刺激の条件が整合の場合と不整合の場合の実験をの脳内処理システムを同定することを目的としている。

行うことによって，速度知覚における視覚と触覚の相互

これまでの実験で使用した MRI 環境に適応できる触作用・統合過程の脳内処理メカニズムを検討する。これ

覚運動刺激提示装置を改良して，視覚と触覚の両方の協まで取得した被験者 8 名のデータだけでは視覚と触覚の254

生体機能イメージング共同利用実験報告

クロスモーダルによる速度知覚に依存する反応を得るに重要な情報が得られた。今後は実験タスクを調整し，引は至っていないが，今後の実験タスクの改良につながる

き続き脳部位の同定を試みる。

28．脳波と脳磁図による聴覚の変化探知メカニズムの解明
元村英史（三重大学医学部附属病院精神科神経科）
乾

幸二

ヒトが生存するためには環境の変化を速やかに察知すな情報を脳内で効率的に処理する感覚フィルタリング機る必要がある。我々は脳波および脳磁図を用い，イベン

構（sensory gating）が存在すると考えられている。連発

ト発生後約 100 ms にみられる変化関連脳活動について

音刺激を呈示した場合，音呈示後約 50 ms にみられる研究を進めている。本年度は以下の二つの課題を遂行しP1m や 100 ms にみられる N1m の振幅は第 2 音目以降にた。

おいて第 1 音に比べて抑制される。本研究では，左右それぞれの片耳に連発音を呈示し，N1m 振幅の減衰率を指標として sensory gating における大脳半球差の解明を目

1. 変化関連脳活動と不安感受性
ヒトには固体固有の変化関連脳活動強度が存在すると指した。右利き健常者を対象とし，全頭型脳磁図計

考えられる。純音呈示の開始（ON）と終了（OFF）に誘（Vectorview, ELEKTA Neuromag）を用いて左右それぞれ発される Onset-N1 と Offset-N1 の測定と自己評価式不安の片耳に純音を 500 ms 間隔の連発音を呈示し，第 1 音に尺度を用い，健常者を対象として不安特性と変化関連脳

対する N1m 反応が最大の側頭領域センサーを左右それ

活動強度の関連を検討した。

ぞれ一つずつ選び，その振幅について測定し，統計学的Onset, Offset ともに N1 振幅は不安強度と正の相関がみられた。今後，うつ病や不安障害など精神疾患への臨床解析を行った。
連発音それぞれの N1m 振幅自体は右側および刺激対側において有意に高かったが，N1m の第 2 音にみられる研究に発展させる予定である。

減衰率つまり sensory gating は刺激同側半球において有意に高かった。精神疾患における sensory gating 異常の報2. 感覚フィルタリングの左右差変化検出を速やかに行うためには，情報の選別を前注
意的（つまり無意識下）に行われなければいけない。様々

告は多いが，今後，その左右差を考慮することで精神疾患の病態の更なる解明を目指したい。

29．脳活動によるユーザ体感品質（Quality of Experience）の客観的評価に関する研究岩田（1 名古屋工業大学大学院

彰 1，田中悟志 2，石橋

工学研究科，2 名古屋工業大学

豊 1，伊奈嵩弘 1，定藤規弘 3

若手研究イノベータ養成センター，
3

自然科学研究機構

生理学研究所）【はじめに】近年，従来の視覚・聴覚メディアに加え性判断において脳のどの領域が活動するのかを同定するて，触覚メディアなど五感メディアのネットワークが利ことを目的とした実験を行った。そのような脳領域を明用可能になり，急速にマルチモーダル通信が発達しつつらかにすることで，被験者の主観的な判断を脳活動で定ある。マルチモーダル通信においては，メディア間の時

量化する際に，どの領域の脳活動に注目して今後分析を間関係の乱れはユーザ体感品質（QoE）に大きな影響を行っていくべきかの有力な手掛かりになると考えたから与える。そこで本研究では，まず視聴覚メディアの同期

である。

255

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）【方法】20 名の健常者を対象とし，機能的磁気共鳴画より有意に活動を示した脳領域は，本研究で採用した有像法（fMRI）を用いた。被験者は視聴覚刺激の同期性判

意水準では検出できなかった。一方，同期と判断した試

断課題を MRI 装置の中で行った。試行の開始を警告する

行に比べて，非同期と判断した試行でより有意に活動を予告刺激が視覚的に提示された後，1000～2000ms の遅延示した領域は，右半球の腹側後頭頂皮質を中心とした領をおいて視覚刺激と聴覚刺激を提示されるので，被験者域であった。

はそれが同期していたか否かを強制二択で判断し，右手【考察】本研究の結果，視聴覚刺激が非同期であるとの手元にある非磁性体ボタンボックスで反応するように被験者が判断した時に，右半球の腹側後頭頂皮質周辺が教示された。

特異的に活動するという事が明らかになった。今回の研【結果】安静時に比べて課題遂行時に，両大脳半球の究成果は，マルチモーダル通信における脳活動を利用し

前頭前野，島，運動前野，補足運動野，聴覚野，視覚野，

た新しい QoE 評価手法の確立に向けて，まずターゲット

背側及び腹側後頭頂皮質，小脳，視床および左半球の一とすべき脳領域の候補を同定したという点で重要である

次運動野など複数の領域が有意な活動を示していた。次と考える。今後，別の被験者グループを対象とした実験に，被験者が同期と判断した試行および非同期と判断しにおいて，腹側後頭頂皮質における MRI シグナルの振幅

た試行の脳活動を直接比較する検討を行った。その結果，の強弱などから異種感覚刺激間の同期判断の主観的内容

非同期と判断した試行に比べて，同期と判断した試行でを予測できるかを検討する必要がある。

30．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明
宮脇陽一（電気通信大学先端領域教育研究センター）
神谷之康（ATR 脳情報通信総合研究所）

ヒトは，視覚，聴覚，触覚などの複数の感覚を統合的

次に，触覚刺激情報のクロスモーダルな脳内表現につに利用することによって，高精度かつ頑健な外界認識をいて調べるため，被験者の示指先端部に触覚刺激を与え行っている。本研究では，fMRI によってヒト脳活動を計た際の脳活動を fMRI で計測した。触覚刺激の空間パタ測することにより，大脳皮質感覚野における異種感覚情ーンおよび振動パターンは，定量的かつ体系的に操作し，報の相互作用および統合過程を調べ，ヒト脳内での多感

様々な条件下での脳活動パターンの計測を行った。計測

覚情報の表現様式を解明することを目指す。

した脳活動パターンと刺激条件との関係性を，マルチボ

本年度では，まず，解析に必要な脳部位を同定するた

クセルパターン解析の手法を用いて解析した。

めの実験を行った。触覚刺激を与える体部位を表現する

これまで実施した予備解析結果では，先行研究と一致

体性感覚野，聴覚野，低次および高次視覚野を賦活させして，健常被験者においても触覚刺激時に視覚野の一部るための標準的な刺激を用いた fMRI 信号計測実験を，が賦活する可能性があることが示された。またマルチボ

それぞれの感覚刺激ごとに独立したセッションとして実クセルパターン解析の結果から，当該脳部位において触施した。触覚刺激は，fMRI 装置内で使用可能な非磁性触覚情報の特徴が表現されている可能性があることが示唆

覚刺激装置によって作成し，被験者に提示した。fMRIされた。今後は，結果の再現性を確認するとともに，本の撮像は，冠状断面で行った。生じた脳活動に対応する現象をさらに多側面から検証していく予定である。

領域をもって，上記脳部位を定義した。

256

生体機能イメージング共同利用実験報告31．ヒト特有の遊びの神経基盤の解明に関する機能的磁気共鳴画像法研究
三浦直樹（東北工業大学工学部）
田邊宏樹（名古屋大学大学院環境学研究科）
定藤規弘，佐々木章宏（生理学研究所大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）

ヒトにとっての「遊び」とは他の生物種で観察される

実験課題としては，計時されているストップウォッチ

遊びとは異なり，生活とは全く関係ない行動であっても，を指定時間に停止するストップウォッチ課題を用いた。

行動そのものに楽しみを感じる事で遊びとして成立させストップウォッチ課題において，遊びの要素として定義る事が指摘されている。例えば，ゲームの点数のようなした，（１）自己効力感の有無：自分で停止操作を制御

生命維持には無価値な事象に対しても，自ら価値を想像出来るか否か，（２）即時フィードバックの有無：停止

し内発的報酬として感じる神経基盤がヒトに特有の遊びした時間を被験者に提示するか否かを条件として組み合行動を創出していると予測される。従って，人間の知的わせ，合計で４条件のストップウォッチ課題を設定した。

活動の源泉は，ある行為そのものに対して感じる楽しさ

また内発的な報酬の効果を検証するため，課題の成否はが内発的な報酬となって遊びが成立し，行為から得られ外的報酬とは無関係であるとした。

た報酬をさらに追求していくために，自ら工夫をする事さらに低次の視覚刺激入力及びボタン押し運動を統制するコントロール課題と，ストップウォッチの表示時間ではないかと仮説をおく事が出来る。
本研究ではこの仮説を検証するための基礎的研究として，遊びが成立し行動から内発的報酬が生じるための要の変化が停止した事に気づいたらボタン押しをする統制課題である課題を用意した。

素を，（１）自己効力感がある事，（２）ゴールへの到

データ解析の結果，ゴールへの到達度合が分かる即時達度合が判断可能な即時フィードバックがある事と定義

フィードバックがある条件において，内発的報酬に関与し，これらの要素の有無が内発的報酬に関与する大脳基

する大脳基底核に有意な活動が認められた。この事は，底核の活動にどのように影響するかについて，機能的

外的には単なる文字列である停止時間のフィードバック

MRI を用いて脳機能計測を行った。

を受ける事が課題に対する報酬になっていたと考えられ，

脳機能計測実験には，２３名の被験者が参加した。全

ヒトは行動から得られる情報そのものが無価値だとしてての被験者に対し口頭と文書を用いて説明を行い，実験も，その情報に自ら意味付けを行い，情報を獲得する事参加の同意を得た。

に対して報酬を創出している事が示唆された。

32．機能的 MRI との同時計測による経頭蓋直流電気刺激法の大脳ネットワークへの影響の検討
田中悟志（名古屋工業大学

若手研究イノベータ養成センター）

伊奈嵩弘（名古屋工業大学大学院

工学研究科）

近年，頭蓋の外から 1mA 程度の微弱な直流電流を与え極直下の細胞外電位を変化させることにより，陽極刺激る 経 頭 蓋 直 流 電 気 刺 激 法 （ transcranial direct currentの場合は脱分極，陰極刺激の場合は過分極の方向に静止

stimulation: tDCS）が，経頭蓋磁気刺激法と同様に外科手

膜電位をシフトさせ，また行動学的には運動・感覚機能術を行わずヒトの脳活動を修飾できる装置として，リハなどに対する促進効果が報告されている（Nitsche andビリテーション分野で脚光を浴びている（総説として

Paulus, J Physiol 527, 633-639, 2000）。これまで痙攣等のTanaka & Watanabe, Brain Nerve 61, 53-64, 2009; Tanaka et

重篤な副作用は報告されておらず（Poreisz et al, Brain Res

al., Neuropsychol Rehabili 21, 650-675, 2011）。tDCS は電Bulletin 72, 208-214, 2007），また装置は文庫本程度で携

257

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

帯性に優れ，身体的拘束も少ない。これらを踏まえ，申な結合を介した皮質-皮質間または皮質-皮質下間への大請者は経頭蓋脳刺激法を用いたリハビリテーション医療

局的なネットワークへの影響の検討は極めて萌芽的な段への応用が現実味を帯びてきたと考えるに至った。

階にある。

本研究の目的は，全脳の脳活動を計測できる機能的本研究課題は，申請時期が遅かったこともあり，承認

MRI と経頭蓋直流電気刺激の同時計測により，経頭蓋直を受けたのが 2 月であった。そのため研究に取り組む時

流電気刺激が脳領域間のネットワークに与える影響を全間が極めて限られていた。ファントムを使った予備検討

脳レベルで検討することである。経頭蓋直流電気刺激のでは，機能的 MRI と経頭蓋直流電気刺激を行うと，電極作用機序に関しては，刺激電極直下の神経細胞の静止膜直下の MRI 画像のシグナルが弱くなることが観察され電位の変化の関与が動物実験から示唆されている一方で，た。この点に関して，今後ノイズを軽減するような工夫

不明な点も多い。特に，刺激直下の皮質領域と解剖学的が必要になってくることが明らかになった。

33．マカクザルの脳構造撮影
鯉田孝和（豊橋技術科学大学

エレクトロニクス先端融合研究所）

小松英彦（生理学研究所

感覚認知情報研究部門）

提案代表者は，視覚認知に関する神経基盤の理解のた（10mg/kg）及びペントバルビタール（20mg/kg）によりめに，覚醒下マカクザルの脳神経細胞の活動を記録する

麻酔非動化し，MRI により脳構造画像の撮影を行った。

実験を行っている。色と明るさの認知に関わる神経情報

画像取得後，サルを移動ケージに戻し，二頭目の撮影に表現を単一神経細胞の応答として捕らえるために，微小入った。二頭目の撮影が完了し，麻酔復帰を確認し復路電極を大脳皮質 TE 野に刺入記録する実験である。そのの運搬を行った。

際には，ターゲット脳領域に正しく電極先端を導く必要

撮影結果は良好であり，ターゲットとなる大脳皮質領があるが，サルの脳には解剖学的な個体差があるため，域と脳溝が十分に目視可能であった。二頭のサルの脳の個体ごとに脳の三次元構造を MRI により取得し，参照す

構造には明瞭な個体差があり，一方の個体では大脳左右ることが望ましい。提案代表者の研究機関ではマカクザ

半球で大きさや形に非対称性がみられた。

ルの長期飼育及び慢性実験が可能であるものの，MRI が撮影データは解析ソフトにより耳道および眼窩下部を配備されていない。そこでサルで撮影可能な生理研イメ

水平基準とした座標系に変換され，断面画像ならびに頭ージング機器を共同利用することとした。

蓋等を除去した脳の 3D 画像として利用する。目的の記

生理学研究所のイメージング機器（MRI）を用いて，録部位を特定し，頭蓋骨など外部から参照可能な座標系

2013 年 2 月 8 日に６時間の機器専有で，マカクザルの大と対応づけることで，記録用チャンバーの取り付け，な

脳構造画像を取得した。ナショナルバイオリソースから

らびに電極刺入時の参照地図とする。

提供を受けたサルは既に，豊橋技科大において飼育馴化

以上の解析は生理研の郷田直一助教が開発したソフトされているが，ヘッドホルダー取り付けなどの外科処置を利用することで極めて迅速に行うことが可能であった。

は行われていない。これらサル二頭を輸送用ケージ（豊共同利用機器による測定だけでなく，サルの MRI 撮影に

橋市保健所許可取得済み）に入れ，生理学研究所まで業特化した器具の供給，実作業の協力が揃ってこそ効果的者（日本 SLC）による運搬を行った。到着後，ケタミン

な共同利用となることが実感された。

258

研究会報告

研究会報告
〔

目

次

〕

１．超階層シグナル伝達研究の新展開（代表者：永井健治

2012 年 10 月 1 日－10 月 2 日) ·············································· 263

２．心血管イオンチャネル・トランスポーター研究の新展開：基礎研究と臨床研究の融合（代表者：南沢享

2012 年 11 月 21 日− 11 月 22 日) ············································ 272

３．膜機能分子の機能・構造ゆらぎの時空間スペクトル解析（代表者：老木成稔

2012 年 9 月 6 日－9 月 7 日) ················································ 284

４．シナプス可塑性の動作原理 ～分子から行動まで～（代表者：松尾直毅

2012 年 6 月 14 日－6 月 15 日) ·············································· 292

５．痛み研究の新たな展開（代表者：岩田幸一

2012 年 12 月 13 日－12 月 14 日) ············································ 299

６．温熱生理研究会（代表者：中村和弘

2012 年 9 月 4 日－9 月 5 日) ················································ 313

７．第８回 TRP チャネル研究会（代表者：西田基宏

2012 年 6 月 14 日－6 月 15 日) ·············································· 326

８．視知覚の理解へ向けて－生理，心理物理，計算論による探求（代表者：金子寛彦

2012 年 10 月 4 日－ 10 月 5 日) ············································· 340

９．細胞センサーの分子機構・相互関連・ネットワーク研究会（代表者：重村憲徳

2012 年 11 月 29 日－11 月 30 日) ············································ 350

10．神経オシレーション：共振とディスリズミア（代表者：池田昭夫

2012 年 7 月 12 日－7 月 13 日) ·············································· 362

11．グローバルネットワークによる脳情報処理（代表者：田中真樹

2013 年 1 月 25 日－1 月 26 日) ·············································· 374

12．大脳皮質の作動原理究明をめざして（代表者：金子武嗣

2012 年 12 月 6 日－12 月 7 日) ·············································· 382

13．第六回 Motor Control 研究会（代表者：花川隆

2012 年 6 月 21 日－6 月 23 日) ·············································· 386

14．認知神経科学の先端 推論の脳内メカニズム（代表者：小川正2012 年 10 月 26 日－10 月 27 日) ············································ 450

15．個体内の記憶回路の同定とその機能解析による学習記憶制御基盤の統合的理解（記憶回路研究会)（代表者：喜田聡

2012 年 11 月 20 日－11 月 21 日) ············································ 458

16．粘膜防御における上皮膜輸送の役割とその破綻による疾病発症メカニズム（代表者：石黒洋

2012 年 11 月 30 日－12 月 1 日) ············································· 465

17．神経シナプス伝達の時空間ダイナミクス（代表者：坂場武史

2012 年 11 月 27 日－11 月 28 日) ············································ 476

18．電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用―高次機能イメージングの最先端―（代表者：臼田信光

2012 年 10 月 24 日－10 月 25 日) ············································ 486

261

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）19．リンパ腫と組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の比較病理学シンポジウム（代表者：中山裕之

2012 年 12 月 6 日－12 月 7 日) ·············································· 493

20．第２回社会神経科学研究会「社会の中で生きる心の理解」（代表者：松田哲也

262

2013 年 1 月 31 日－2 月 1 日) ··············································· 498

研究会報告1．超階層シグナル伝達研究の新展開
2012 年 10 月 1 日－10 月 2 日
代表・世話人：永井健治（北海道大学・電子科学研究所）
所内対応者：久保義弘（生理研・神経機能素子）（１）神経伝達物質のシナプス小胞充填機構
堀哲也 1,2，高橋智幸 1,2（沖縄科学技術大学院大学

細胞分子シナプス機能ユニット 1
脳科学研究科 2）

同志社大学（２）電位依存性プロトンチャネル：active channel pool size の調節機構
久野みゆき，酒井啓，日野佳子，清水有希子，川脇順子（大阪市立大学大学院

医学研究科）（３）膵β細胞におけるグルコース作用：代謝に依存しないシグナル産生機構について
小島至，中川祐子，大津義晃，長澤雅裕（群馬大学

生体調節研究所）（４）腎集合管間在細胞の Ca センシング受容体（CaSR）の働き
安岡有紀子 1，佐藤雄一 2，河原克雅 1（1. 北里大学

医学部，2. 北里大学

医療衛生）（５）細胞内情報伝達をいかにして明らかにしていくか
石島秋彦（東北大学

多元物質科学研究所）（６）一分子酵素反応実験における Dynamic disorder 解釈の虚実：我々は何を観ているのか？
小松崎民樹（北海道大学

電子科学研究所）（７）遺伝子発現のノイズ性の起源
谷口雄一（理化学研究所

生命システム研究センター）（８）タンパク質リン酸化酵素 Akt/PKB の光制御
桂

嘉宏，小澤岳昌（東京大学大学院

理学系研究科）（９）アクチン線維：マイクロメートルスケールのメカノセンサー
早川公英 1，榊原正太郎 2，辰巳仁史 2，曽我部正博 1,2（1 名古屋大学

革新ナノバイオデバイス研究センター，2 名古屋大学大学院

医学研究科）（10）環状ヌクレオチド cGMP,cAMP シグナル伝達の可視化
鎌形貴範 1,2，堀川一樹 2（1 総合研究大学院大学，2 徳島大学大学院

ヘルスバイオサイエンス研究部）（11）カリウムチャネルのイオン選択透過とゲーティングの分子機構
老木成稔（福井大学

医学部）（12）内向き整流性カリウムチャネルにおける G 蛋白質結合とゲート開閉の共役
稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院

医学系研究科）（13）カルシウムチャネル点変異マウス tottering の海馬における電気シグナル発生，伝播，可塑性の多点同時解析
中尾章人 1,2，三木崇史 1，下野
（1 京都大学大学院
35

健 3，井本敬二 4,5，森

工学研究科，2 日本学術振興会
4

パナソニック株式会社， 生理学研究所
6

総合研究大学院大学， 京都大学大学院

泰生 1,6,7

特別研究員，

神経シグナル研究部門，

地球環境学堂，7CREST JST）

（14）大脳皮質におけるグルタミン酸蛍光イメージング
関谷敬，坂本寛和，並木繁行，廣瀬謙造，飯野正光（東京大学大学院

医学系研究科）（15）エキソサイトーシスのダイナミクスを可視化する酸性環境検出蛍光プローブ

263

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

浅沼大祐，高岡洋輔，並木繁行，浦野泰照，長野哲雄，廣瀬謙造（東京大学大学院

医学系研究科）2＋（16）生体組織内の任意の細胞での機能イメージングを可能にする光活性化型 Ca センサーの開発
永井健治 1，松田知己 1，堀川一樹 2（1 大阪大学

産業科学研究所，2 徳島大学大学院

ヘルスバイオサイエンス研究部）【参加者名】
高橋智幸，堀哲也（同志社大学

生命医科学部），中西

医学部），堀川一樹，鎌形貴範（徳島大学

ヘルスバイオ

節子（沖縄科学技術大学院大学），谷口雄一（理化学研究

サイエンス研究部），大久保洋平，関谷敬，鈴木純二（東所

京大学大学院至，長澤雅裕，中生命システム研究センター），森

澤村晴志朗（京都大学大学院

工学研究科合成・生物化学専攻），小松崎民樹（北海道大学
石島秋彦（東北大学

泰生，中尾章人，

電子科学研究所），

多元物質科学研究所），永井健治，

新井由之，中野雅裕（大阪大学

産業科学研究所），小澤

岳昌，遠藤瑞己（東京大学大学院

理学系研究科化学専

医学系研究科），小島

川祐子，大津義晃（群馬大学
正博（名古屋大学大学院
阪大学大学院

生体調節研究所），曽我部

医学系研究科），稲野辺厚（大医学系研究科），老木成稔（福井大学医学部・分子生理），齋藤直人，田坂侑美，中西冴香（同志社大学

生命医科学部），渡辺正勝（光産業創成大学院大学攻），久野みゆき，川脇順子（大阪市立大学・大学院医学光バイオ分野），内田邦敏，橘高裕貴（生理研・細胞生理），研究科），渡部重夫（浜松ホトニクス株式会社

久保義弘，立山充博，中條浩一，Keceli Batu，山本

システム事業部），廣瀬謙造，浅沼大祐，瀧川健司（東京大学

大泉，

北沢和寛，粂慎一郎（生理研・神経機能素子）

学院医学系研究科），河原克雅，安岡有紀子（北里大学・【概要】
細胞内小器官，細胞などミクロな構成要素から組織・るイメージング技術，さらにはシステム状態を任意の時

器官・個体などのマクロな構造的秩序，そして生命の最空間で操作可能な光遺伝学的技術である。本研究会では，も高次な機能発現ともいえる「思考」「学習」「行動」ま単細胞運動，遺伝子発現，免疫，循環，神経系といった，で，あらゆる構造的・機能的階層において生体分子が司異なる分野においてシグナル伝達機構に関連した問題にるシグナル伝達システムが働いている。今日，生命シス取り組んでいる研究者，及びシステムとしての生命現象

テムを構成する生体分子の種類とその配列がほぼ完全にを解明するのに適した新しいイメージング技術・光遺伝

明らかとなり，生命科学は物質科学としての生体分子科

学的技術の開発やその利用方法・解析方法，理論に関し学に立脚しながらも，その集合体をシステムとしてとらて，注目すべき成果を上げている研究者を集め，各々のえた「超階層システム生理学」へと急激に変貌しつつあ研究分野における成果とその成果を得るための戦略をプる。この新しい展開を実験的に支えているのが，トラン

レゼンテーションしたうえで分野横断的に討論を行い，スクリプトームやメタボロームなどに代表される網羅的階層間を超えたシグナル伝達の動的な理解を目指した新計測技術に加えて，システムの状態の時空間情報を与えたな戦略の創出につなげることを目的とした。

（1）神経伝達物質のシナプス小胞充填機構
堀哲也 1,2，高橋智幸 1,2（1 沖縄科学技術大学院大学

細胞分子シナプス機能ユニット

2

同志社大学

脳科学研究科）

シナプス小胞へのグルタミン酸取り込みは小胞性グル

calyx of Held シナプスにおいて，ケイジドグルタミン酸

タミン酸トランスポーターVGLUT を介して行われ，前（MNI-caged glutamate）光分解により前末端細胞質内グ

末端細胞内から小胞内に約 10 倍の濃縮を行う。我々は，ルタミン酸濃度を急速に操作し，シナプス小胞への神経264

研究会報告伝達物質充填時間の測定を試みた。シナプス前終末細胞が 30mM の時最大で，低濃度（0.02mM）では 7 倍，高質グルタミン酸除去により，興奮性後シナプス電流濃度（130mM）では 1.4 倍遅く，二相性の Cl－濃度依存（ EPSC ） は 記 録 開 始 振 幅 の 20% 以 下 に 減 弱 し た 。

性が観測された。また，高濃度および低濃度 Cl－条件でMNI-glutamate 光分解により細胞質グルタミン酸濃度をは，高頻度（100Hz）のシナプス伝達が維持できなくな

急速に上昇すると，EPSC 振幅は速やかに増加し，記録ることが観察された。小胞充填に必要な時間は小胞の再開始直後の振幅まで回復した。室温でのグルタミン酸充利用に必要な時間を規定するため，小胞充填機構は，シ－填時定数は約 15 秒であった。充填速度は細胞質 Cl 濃度

ナプス伝達における重要な律速段階と考えられた。

（2）電位依存性プロトンチャネル：active channel pool size の調節機構
久野みゆき，酒井啓，日野佳子，清水有希子，川脇順子（大阪市立大学大学院

医学研究科）

電位依存性プロトンチャネルの活性は膜を介するプロ

荷前の大きさまで戻らないことが多い。細胞内 pH やトンの濃度勾配と膜電位の変動にすばやく応答して変化

gating kinetics は wash 後直ちに完全回復することから，する。しかし，これらの factor が一定にも関わらず，

NH4Cl exposure が active channel 数を減少させたと推測＋

whole-cell H 電流は短時間でしばしば増減することから，した。この現象を手掛かりに active channel の pool size細胞には active (readily-available) channel の pool size を変を増減するメカニズムを検討した。予めダイナミンイン

動させる仕組みがあると考えられている。NH4Cl 負荷をヒビターを添加しておくと H＋チャネル電流の回復率が行うと一過性に細胞内アルカリ化を引き起こし，それと向上することから，ダイナミン依存性の膜ダイナミクス＋

同時に H チャネル電流が減少する。この状況が数分以＋上続くと NH4Cl を washout しても H チャネル電流は負が active channel pool size の制御に寄与することが示唆された。

（3）膵β細胞におけるグルコース作用：代謝に依存しないシグナル産生機構について
小島至，中川祐子，大津義晃，長澤雅裕（群馬大学

生体調節研究所）

最も重要なインスリン分泌刺激因子であるグルコース

告してきた。今回 Cameleon を用いてグルコースによるは，細胞内に取り込まれて代謝され，産生された ATP

Ca2＋動態の変化を検討した。Cameleon を用いた場合にも，による KATP チャネルの抑制，続く電位依存性 Ca2＋チャ

Fura2 と同様にグルコース添加後の[Ca 2 ＋ ]c低下とそれネルの活性化を経て分泌を惹起すると考えられてきた。

に引き続く[Ca 2 ＋ ]c 増加が観察された。細胞膜にアンカ

実際，細胞にグルコースを添加し，細胞内 Ca2 ＋ 濃度

ーさせた Cameleon-nano を用いて細胞膜近傍の[Ca 2 ＋ ]c([Ca2＋]c)の変化を Fura2 でモニターすると，添加後まず変化をモニターすると，グルコース添加直後に一過性の

[Ca

2＋

]cが 低 下 し ， 引 き 続 い て １ 〜 数 分 後 に 大 き な

素早い[Ca 2 ＋ ]c上昇が観察された。この[Ca 2 ＋ ]c増加は細[Ca2＋+]c増加とそれに続くオシレーションが観察される。

胞外液 Ca2＋に依存し，甘味受容体シグナルを阻害するグ

この数分間のタイムラグが代謝に要する時間と考えられルマリンで抑制された。グルコースは，添加直後に甘味てきた。我々は細胞に甘味受容体が発現すること，こ受容体を介して Ca2＋シグナルを産生することが明らかの受容体がグルコース作用の一部を担っていることを報

になった。

265

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（4）腎集合管間在細胞の Ca センシング受容体（CaSR）の働き
安岡有紀子 1，佐藤雄一 2，河原克雅 1（1 北里大学

医学部，2 北里大学

医療衛生）

腎集合管は，水・電解質輸送を担う主細胞と酸・アルmRNA を染色し，抗 AQP3 抗体，抗 AE1 抗体と二重染色カリ分泌を担う間在細胞（IC-A; IC-B; non-A,non B）が，した。その結果，CaSR は，上行脚，マクラデンサ，遠同一集合管軸上に存在し，超階層を形成している。

位曲尿細管，間在細胞(IC-B)に発現し，IC-A には発現しCalcium-sensing receptor (CaSR)は，血中 Ca 濃度変化を感ないことが明らかになった。CaSR の発現量は，酸負荷知し，副甲状腺ホルモン分泌を促す膜機能タンパクであの IC-B 細胞でのみ減少し，アルカリ・利尿薬負荷およびる。これまでに，①Henle’s loop の太い上行脚において，他の細胞・セグメントでは変化しなかった。次に，①酸

CaSR 活性化変異は，Bartter 症候群（V 型）を引き起こ

負荷，②アルカリ負荷，③ループ利尿薬投与時の CaSR

す，②主細胞の CaSR 活性化は，バソプレシンによる水発現量の変化を調べたところ，CaSR は，酸負荷時の IC-B

再吸収亢進を阻害，③間在細胞 (IC-A)では H+-ATPaseにおいてアルカリ分泌を抑制しており，酸分泌を担うを活性化させ酸分泌を亢進させることが報告されている。

IC-A と機能的協調作用があることが示唆された。

我々はマウスの腎臓を摘出し，TSA-ISH 法により CaSR

（5）細胞内情報伝達をいかにして明らかにしていくか
石島秋彦（東北大学

多元物質科学研究所）

大腸菌は外部からの受容体への刺激をべん毛モーター

味する。さらに，外部刺激に対する細胞の応答を高時間の回転を時計・反時計回りの転換を制御する内部の情報分解能で調べるために，ケージド化合物を用いた計測を伝達に変換する機能を持つ。我々は，高速度ビデオカメ

試みた。CW 条件（誘引物質が存在しない場合）におい

ラを用いてべん毛モーターの回転を取得し，同一細胞のて，ケージド-セリンを発生させるために，リアルタイム

異なる二つのモーターの回転変換が，細胞内情報伝達物

でモーターの回転状況をモニターできる計測系を新たに質，リン酸化 CheY(CheY-P)によって制御されていること

解析し，CCW から CW へ変化した 60ms 後に，レーザーを見いだした。転換は非常に高い協同性を持ち，極の受を照射することを可能とした。その結果，細胞が誘引物

容体からの位置に関連したサブ秒の時間遅れを伴ってい質であるセリンを感知し，モーターにその情報を伝えるた。この協同的な変換は脱リン酸化酵素である CheZ を様子を計測することが可能となった。このように，現時必要とすることも明らかになった。今回の結果は，受容点でのイメージング技術では計測が困難なリン酸化，脱体からの一過的なシグナル濃度の上昇，減少が必要とな

リン酸化などによる細胞内における情報伝達を明らかにる。このことは濃度の変化が波のように伝わることを意することに成功した。

（6）一分子酵素反応実験における Dynamic disorder 解釈の虚実：我々は何を観ているのか？
小松崎民樹（北海道大学

電子科学研究所）

近年の観察技術の進歩は，反応が起っている最中に各素過程の反応速度定数は酵素分子がもつ多様な構造毎個々の酵素をリアルタイムに一分子観察することを可能に異なり，酵素反応はゆっくりと変化する酵素分子の多にした。近年，一分子レベルで生起する酵素反応では，型構造に由来して多様な時間スケールの揺らぎを持つと266

研究会報告解釈されている（Dynamic disorder と呼ばれている）

ン（オフ）状態と同定する。そして，そのオン・オフ状(Nature Chem. Bio. 2, 87 (2006))。一分子蛍光分光法では，態の時系列データが有するキネティックスから酵素の構

反応過程は，基質分子が酵素分子に結合する「オン」状

造多型性の重要性が提唱されてきた。本研究会では，従態，基質分子が酵素分子から離れる「オフ」状態の 2 つ

来法は誤った解釈を導く可能性が極めて高いこと，の状態間の遷移の時系列データから評価される。もっとdynamic disorder をもつとされていた-キモトリプシンにもよく使われている状態同定法は，時間軸に沿ったフォ

おいては，その存在は実は有意に認めらないことなど，

トン列をある一定の時間幅でビニング処理を行って蛍光

一分子動態解析には正しい解析手法が正しい解釈を与え

強度の時系列に変換したのち，適当な閾値を設定し，そるうえで本質的であることを紹介した。

の閾値よりも高い（低い）蛍光強度をもつ時間領域をオ（7）遺伝子発現のノイズ性の起源
谷口雄一（理化学研究所

生命システム研究センター）

単一細胞のレベルでは内在する mRNA 数とタンパク端に結合させた大腸菌ライブラリーを 1000 株以上にわ

質数とがたえず乱雑に変動している。このため，ひとつたって作製し，マイクロチップ上で単一分子感度での計

ひとつの細胞は，たとえ同じゲノムをもっていても，そ測をシステマティックに行うことにより，それぞれの遺れぞれが個性的な振る舞いを示す。筆者らは，単一細胞伝子における mRNA とタンパク質の絶対個数，ばらつき，

内における mRNA とタンパク質の発現プロファイリン

細胞内局在などの情報を網羅的に取得した。その結果，

グを単一分子検出レベルの感度で行うことにより，単一全体の 98%の遺伝子は発現するタンパク質数の分布にお細胞のもつ特性の乱雑さをシステムワイドで定量化し，いて特定の共通構造をもっており，それらの分布構造のそこにあるゲノム共通の法則性を明らかにした。そのた大きさは量子ノイズやグローバル因子による極限をもつ

めに，蛍光タンパク質遺伝子をそれぞれの遺伝子の C 末ことが判明した。

（8）タンパク質リン酸化酵素 Akt/PKB の光制御
桂

嘉宏，小澤岳昌（東京大学大学院

理学系研究科）

タンパク質リン酸化酵素 Akt/PKB は生体内において代が光によって活性化されるかを検証した。結果，Akt/PKB

謝，細胞の生存,分化など多様な生体機能に関与する細胞の細胞内局在を高い分解能で光制御することに成功した。

内シグナル伝達の軸となる分子である。我々は，Akt/PKB

さらに，光によって活性化した Akt/PKB はその基質の１の活性を生細胞内で光制御可能とするタンパク質モジュつである一酸化窒素合成酵素（eNOS）をリン酸化するこールを開発した。Akt/PKB は細胞外からの成長因子等のとを確認した。これらの光応答は可逆的反応であり，繰

刺激に応じて，細胞膜に局在することで活性化される。

り返しの活性化が可能であることを実証した。さらに

そこで，細胞内における Akt/PKB の局在を光で誘導する

Akt/PKB が関わる生体機能のうちグルコース代謝，一酸ことができれば，その活性を制御できるという仮説のも化窒素の産生，細胞遊走をそれぞれ光によって制御できと，光によって Akt/PKB を細胞膜に誘導するシステムをることを確認した。また，Akt/PKB 活性を時空間的に制構築した。細胞膜への誘導には，植物由来のタンパク質，

御したときの下流分子の応答を定量的にとらえ，細胞内CRY2-CIB1 を利用した。先ず作製した光活性型 Akt/PKBシグナルを定量的に解析した結果も紹介した。

267

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（9）アクチン線維：マイクロメートルスケールのメカノセンサー
早川公英 1，榊原正太郎 2，辰巳仁史 2，曽我部正博 1,2（1 名古屋大学

革新ナノバイオデバイス研究センター，2 名古屋大学大学院

医学研究科）

機械刺激は細胞の形態や運動を調節する。細胞には機したアクチン線維に選択的に結合してこれを切断し，ス械受容チャネルや接着関連分子（タリン，インテグリン）

トレス線維の崩壊を導く。弛緩した単一アクチン線維ののような，ナノスケール/ミリ秒で応答するメカノセンサ

軸方向の回転（捻れ）ゆらぎは緊張したアクチン線維よーが発現しているが，それらはどのようにしてマイクロりも大きく，このとき生じるアクチンモノマー間の隙間

スケール/秒～分で変化する細胞応答を調節するのであにコフィリンが結合すると思われる。コフィリンが結合ろうか？この謎を解く鍵分子の一つはアクチン細胞骨格

するとアクチン線維が硬くなると推定されているが，マであるが，最近アクチン線維自体がマイクロスケール/

クロな回転ゆらぎはむしろ大きくなった。コフィリンの

秒～分のメカノセンサーとして働くことが分かってきた。

結合には空間的協同性があるため斑状に結合し，アクチ

ここではそのメカニズムについて報告する。培養細胞をン線維の機械特性があたかもヌンチャク（硬軟領域の交圧縮するとアクチンストレス線維が弛緩して数分後に消互分布）のように変化して巨視的な曲げ変形が増加した

失する。これにはアクチン切断因子コフィリンの存在がためと思われる。硬軟の境界には大きなストレスが生じ

必要充分であることが分かった。即ちコフィリンは弛緩

て線維が切断される確率が上昇すると考えられた。

（10）環状ヌクレオチド cGMP,cAMP シグナル伝達の可視化
1,2（1 総合研究大学院大学，2 徳島大学大学院

鎌形貴範，2 堀川一樹

ヘルスバイオサイエンス研究部）

cGMP は Ca2＋と同様に様々な生理反応に関与する重要測を実現させることを目的に，従来の cGMP 指示薬を改なセカンドメッセンジャーであり，平滑筋細胞の弛緩，変することで，シグナル変化が大きく，かつ真に生理的走化性さらにはシナプス可塑性などに必須とされる。すな刺激への応答反応を計測できる指示薬の開発を試みた。

でに培養細胞を対象にした cGMP 動態の計測が実現され

ヒト PKG 遺伝子の cGMP 結合領域をセンサーモチーフている一方で，動物個体を対象にした研究，つまり血圧とする FRET 型指示薬のスクリーニングを行った結果，調整，血管新生さらには神経ネットワーク全体の活動変

従来の指示薬に比べシグナル変化量が 1.5 倍向上し，細化を対象とした cGMP 動態計測は大きく立ち遅れている。

胞の自発的な cGMP 変動を効率よく計測できる改良型指これは cGMP 動態を可視化するための既存技術が真に生示薬の開発に成功した。用いた手法は，同様の改良が待理的条件下での計測を行うには不十分，つまり cGMP 指

ち望まれていた cAMP 指示薬に対しても有効であったこ

示薬のシグナル変化率や cGMP の乖離定数が in vivo でのとから，in vivo 解析を目的とする指示薬改良時に普遍的

cGMP 計測を行うには最適ではないためである可能性がな手法として適応できると考えられた。

考えられた。そこでわれわれは in vivo での cGMP 動態計268

研究会報告（11）カリウムチャネルのイオン選択透過とゲーティングの分子機構
老木成稔（福井大学

医学部）

イオンチャネルの本質的な分子機構はイオン選択性透る部分がしばしば大きくゆらぎ，そのような部分の構造

過とゲーティングであり，すべてのチャネルに共通の機が解かれていないことは機能を明らかにする上で致命的構である。これらの機能はチャネルの膜貫通ドメインあである。たとえば最も構造情報の豊富な KcsA カリウム

るいはポアドメインで行われている。10 数年前 KcsA カ

チャネルでも開ゲート構造では開口部の部分構造が解か

リウムチャネルの結晶構造（とくにポア構造）が明らかれていない。ゲートの開構造はゲーティング機構を明らになったことでこれらの問題がすべて解決されたと考えかにする上で不可欠であるだけでなく，溶液中のイオンられているかもしれない。しかし結晶構造にも問題があが選択性フィルタにアクセスする重要な位置にあり，結り，多くの場合，膜に組み込まれた構造ではない（可溶晶構造の欠損部を補う必要がある。このような課題に対化膜蛋白構造）こと，また大きくゆらぐ構造を解けないする私達のアプローチを示し，イオン透過や選択性の研こと，などの欠点がある。とくに後者は，機能を発揮す

究の現状を紹介した。

（12）内向き整流性カリウムチャネルにおける G 蛋白質結合とゲート開閉の共役
稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院

医学系研究科）

マルチドメインから構成される蛋白質の機能は，各ド特徴的な構造成分（CD 成分と HI 成分）が存在することメインにおける構造的平衡とドメイン間のアロステリッが判った。HI 成分はサブユニットの協働的な動きに関与

クな共役によって調節される。内向き整流性カリウム

し，ゲートの際に膜貫通ドメインと共に動いていた。一(Kir)チャネルは細胞質ドメインと膜貫通ドメインから構方，CD 成分は HI 成分とシートを形成して隣接するこ成される典型的なマルチドメイン蛋白質であり，その細とで，HI 成分の動きを制限していた。G 蛋白質の結合は胞質ドメインは多くの活性調節因子を結合し，膜貫通ドCD 成分の位置を変化させる。そのため，膜貫通ドメイ

メインのゲートの開閉を調節する。今回我々は G 蛋白質

ンと連動する HI 成分の動態の制御が，細胞質ドメイン

制御 Kir チャネル Kir3.2 におけるドメイン間の機能的なによる G 蛋白質依存性の Kir チャネルの活性化に重要で共役について解析した。電気生理学的，構造生物学的検あると考えられた。

討によって，細胞質ドメインには細胞膜に面した 2 つの（13）カルシウムチャネル点変異マウス tottering の海馬における電気シグナル発生，伝播，可塑性の多点同時解析
中尾章人 1,2，三木崇史 1，下野
（1 京都大学大学院
35

健 3，井本敬二 4,5，森

工学研究科，2 日本学術振興会
4

パナソニック株式会社， 生理学研究所
6

総合研究大学院大学， 京都大学大学院

泰生 1,6,7

特別研究員，

神経シグナル研究部門，

地球環境学堂，7CREST JST）

ヒトにおいて，電位依存性カルシウムチャネル Cav2.1

こす。これらの疾患には，しばしば認知機能障害を伴いの変異は欠神てんかんや発作性運動失調症 2 型を引き起QOL 低下の原因となるが，そのメカニズムについては不269

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

明である。今回我々は，欠神てんかんのモデルとして知よりも細胞内 Cl濃度が高く保たれており，神経細胞のられているカルシウムチャネル Cav2.1 点変異マウス

未成熟化が原因であることが示唆された。また，tg マウ

tottering (tg)の，海馬における神経活動を解析した。神経スの海馬 CA1 におけるシナプス可塑性には異常がない

ネットワークレベルでの評価のため，多点細胞外電位記

一方で，海馬 CA3 苔状線維シナプスにおいては長期増強録法を用いてコリン作動性オシレーションを測定した。

の有意な減弱が見られた。個体レベルでは，モリス水迷このオシレーションは CA3 領域より発生し，CA1 およ

路試験において，tg マウスは空間記憶・学習が低下を示

び DG に伝播していくことが観察された。tg マウスにおした。これらのことは，Cav2.1 の点変異が海馬 CA3 領域

いては，異常なてんかん様のオシレーションパターンがの神経活動の異常を引き起こし，記憶や学習といった高観察され，薬理学的実験により GABAA 応答の異常が予

次脳機能に影響を及ぼすことが示唆された。

測された。実際，tg マウスの神経細胞においては，通常（14）大脳皮質におけるグルタミン酸蛍光イメージング
関谷敬，坂本寛和，並木繁行，廣瀬謙造，飯野正光（東京大学大学院

医学系研究科）

中枢神経系では，神経細胞が層構造やカラム構造と呼注目し，蛍光グルタミン酸インジケータ(EOS)を用いて，ばれる高次の構造を形成し，記憶・感覚・運動などの情マウスの大脳皮質においてシナプスから放出されるグル

報処理を行っている。これらの神経細胞の間には，興奮タミン酸の動態を可視化する手法を確立した。そして，性や抑制性のシナプスが無数に存在し，複雑な演算ネッ

触覚情報を処理する生理的なシナプス活動によるグルタ

トワークを形成している。このシナプスは情報処理の基

ミン酸動態を可視化し，細胞内カルシウム動態と細胞外本単位であり，その活動が神経ネットワークでの演算にグルタミン酸動態の経時変化が類似していることを確認非常に重要であるが，神経ネットワーク内におけるシナ

した。さらに，グルタミン酸イメージング法を電気生理

プスの活動を捉えることは難しく，十分には調べられて学的手法と併用し，大脳皮質の自発活動である Slow

いない。そこで我々は，神経ネットワーク内において神Oscillation 時の細胞外グルタミン酸動態を捉えることに経伝達物質の動態を直接捉える研究を行った。中枢神経も成功した。

における代表的な興奮性伝達物質であるグルタミン酸に（15）エキソサイトーシスのダイナミクスを可視化する酸性環境検出蛍光プローブ
浅沼大祐，高岡洋輔，並木繁行，浦野泰照，長野哲雄，廣瀬謙造（東京大学大学院

医学系研究科）

エキソサイトーシスは，神経伝達物質やケミカルメデ

ダイナミクスをリアルタイムに感度良く可視化する新規ィエーター，ホルモンなど生体分子の放出を担う細胞現蛍光プローブの開発を目的とした。我々はその検出原理象であり，神経伝達や免疫応答で中心的な役割を果たしとして，エキソサイトーシスに際して生じる分泌小胞内ている。これらの現象を理解する上で，各々の分泌小胞

の特徴的な pH 環境変化に着目した。通常，分泌小胞内がどのような時空間ダイナミクスで放出されるのかを明は pH 5 程度の酸性環境であるが，放出時に細胞外界とつらかにする必要があるが，従来捉えることは困難であっながり生理的 pH 7.4 へと変化する。我々は，これらの pHた。そこで，本研究では，エキソサイトーシスの時空間

環境変化を選択的に感知する蛍光プローブを開発し，免270

研究会報告疫応答のモデルとして RBL-2H3 細胞に応用を図った。そ同様に電気刺激に対応したシナプス小胞放出のダイナミの結果，各々の顆粒を選択的に蛍光標識し，薬剤刺激に

クスの可視化に成功した。開発した新規蛍光検出技術は，応答した顆粒放出の時空間ダイナミクスを蛍光変化とし

エキソサイトーシスの時空間ダイナミクスを可視化するて可視化することに成功した。また，神経伝達現象のモツールとして応用可能であることが実証された。

デルとして海馬培養神経細胞へと応用を図ったところ，（16）生体組織内の任意の細胞での機能イメージングを可能にする光活性化型 Ca2＋センサーの開発
永井健治 1，松田知己 1，堀川一樹 2（1 大阪大学

産業科学研究所，2 徳島大学大学院

ヘルスバイオサイエンス研究部）

個体内の特異的領域の生理機能を可視化する場合，組て，ヒスタミン刺激を与えた時に生じる Ca2＋濃度の振動

織特異的遺伝子プロモーターを用いて機能センサータン

を蛍光強度変化として可視化することができた。更に，

パク質を観察したい部位に発現させることが要求される

PA-TNXL を 発 現 さ せ た ラ ッ ト 海 馬 神 経 細 胞 のが，現在利用可能な遺伝子プロモーターで発現部位の任

dissociation culture の任意の細胞を光刺激によって蛍光化

意性を保障する事は不可能である。そこで我々は蛍光タし，自発的な神経発火に伴う Ca2＋濃度変化をイメージン

ンパク質間の FRET を利用した Ca2＋センサータンパク質

グすることに成功した。本センサーは，組織特異的イメ

TN-XL を基に，その FRET ドナー分子とアクセプター分

ージングに有用であると共に，神経細胞のような複雑に子をそれぞれ光活性化蛍光タンパク質と無蛍光性色素タ入り組んだ細胞集団内での任意の１細胞の Ca2＋イメー

ンパク質に置換することにより光活性化 Ca2＋ センサー

ジングを可能にし，発生・神経生物学研究のツールの１

PA-TNXL を開発した。PA-TNXL を HeLa 細胞に発現さつとして研究に貢献することが期待された。

せ，405nm のレーザー照射により任意の細胞を蛍光化し271

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

2．心血管イオンチャネル・トランスポーター研究の新展開：
基礎研究と臨床研究の融合
2012 年 11 月 21 日− 11 月 22 日
代表・世話人：南沢享（東京慈恵会医科大学・細胞生理学講座）

所内対応者：久保義弘（生理研・神経機能素子）（１）抗不整脈薬の hERG チャネルファシリテーション作用：分子機序と不整脈治療における意義
古谷和春，津元国親，陳以珊，倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科

分子・細胞薬理学）（２）KCNQ1 と KCNE1 の相対発現密度に依存した IKs チャネル活性化キネティクスの変化
中條浩一，久保義弘（生理学研究所・神経機能素子研究部門）（３）ラット肺静脈心筋に固有な過分極活性型 Cl－電流の不整脈への関与
岡本洋介 1, 2，中村優太 2，尾野恭一 3（1 アメリカ国立衛生研究所老化研究所心血管科学研究室，2 秋田大学医学部
3（４）心筋 L 型 Ca

2＋

秋田大学大学院医学系研究科細胞生理学講座）

2＋

チャネルの Ca 依存性調節機構
赤羽悟美，中瀬古寛子，杉山篤（東邦大学医学部・大学院医学系研究科薬理学講座）（５）性ホルモンシグナル局在化による心筋 L 型カルシウムチャネル調節機構
黒川洵子，児玉昌美，五領田小百合，古川哲史（東京医科歯科大学

難治疾患研究所

生体情報薬理学分野）

2＋（６）Cav1.2 Ca チャネルに ATP が直接結合する
封瑞，徐建軍，蓑部悦子，亀山亜砂子，はお麗英，亀山正樹（鹿児島大学・大学院医歯学総合研究科・神経筋生理学）（７）TRPC6 チャネルを巡る機械刺激受容伝達異常と家族性腎糸球体硬化症
井上隆司，市川純，中川緑（福岡大学医学部生理学）（８）マウス腸間膜細動脈の筋原性収縮および血圧調節における TRPC3 の役割
喜多紗斗美，堀江一郎，岩本隆宏（福岡大学医学部薬理学）（９）PMCA が媒介する心筋ローカル Ca シグナリングと Na/Ca exchanger
塩谷孝夫（佐賀大学医学部＋

生体構造機能学講座

器官・細胞生理学分野）

2＋（10）狭心症治療薬ニコランジルの心室筋細胞の Na /Ca 交換体に対する作用
渡邊泰秀 1，韋

嘉章 2，竹内和彦 2，山下寛奈 1，喜多紗斗美 3，岩本隆宏 3，
山川知美 1,2，渡邉裕司 2，木村純子 4（1 浜松医科大学医学部健康科学領域医療薬理学部門，2 臨床薬理学，
3

福岡大学医学部薬理学，4 福島県立医科大学医学部薬理学）（11）拍動培養心筋細胞 HL-1 におけるミトコンドリア Na＋-Ca2＋交換輸送体 NCLX の役割
竹内綾子 1，金鳳柱 2，松岡達2（1 京都大学医学研究科・細胞機能制御学，
2

京都大学医学研究科・次世代免疫制御を目指す創薬医学融合拠点）（12）洞房結節細胞による心筋細胞再生-その意義について
小野景義，木内茂樹（帝京大学薬学部

272

薬効解析学研究室）

研究会報告（13）HCN2 を心臓特異的に発現する遺伝子改変マウス心室筋のイソプロテレノール誘発自動能大下健輔，井形幸代，桒原佳宏，桑原宏一郎，牛島一男，鷹野誠（久留米大学生理学）（14）Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs)の成体マウス心筋組織内における探索：prion protein およびplatelet-derived growth factor receptor をマーカーとして
尾松万里子，松浦博（滋賀医大・生理・細胞機能生理）（15）代謝特性を利用したヒト多能性幹細胞由来心筋精製法
遠山周吾 1，服部文幸 1，佐野元昭 1，村田光繁 1，末松

誠 2，福田恵一 1（1 慶應義塾大学医学部循環器内科，2 医化学教室）（16）cAMP シグナルによる心臓血管系の制御石川義弘（横浜市立大学大学院医学研究科・循環制御医学）（17）Ｇタンパク質のレドックス恒常性と心筋老化制御
西田基宏（九州大学大学院薬学研究院・創薬育薬産学官連携分野）（18）心機能悪化で発現誘導される心不全遺伝子治療の開発
白石宏造，池田安宏，宮崎要介，吉村耕一，西野静香，
吉住朋哉，三浦俊郎，松﨑益徳，矢野雅文（山口大学大学院医学系研究科・器官病態内科学）（19）SERCA2a の調節蛋白であるフォスフォランバンを標的とする新しい脱リン酸化タンパク protein
phosphatase 2Ce の働き赤池

徹 1 2，Yibin Wang2（1 東京慈恵会医科大学細胞生理学講座，
2

University of California Los Angels, Department of Anesthesiology）（20）平滑筋細胞における RyR2 及び RyR3 の機能解析
鈴木良明 1，堀田真吾 1，加藤大樹 1，竹本将士 1，松木克仁 1，
山村寿男 1，大矢進 2，竹島浩 3，今泉祐治 1（1 名古屋市立大学大学院薬学研究科・細胞分子薬効解析学分野，2
3

京都薬科大学病態薬科学系・薬理学分野，

京都大学大学院薬学研究科・生体分子認識学分野）【参加者名】
西田基宏（九州大学・大学院薬学研究院・薬効安全性学

生理学講座），塩谷孝夫（佐賀大学・医学部・生体構造機分野），岡本洋介（アメリカ国立衛生研究所・国立老化研能学），南沢究所），黒川洵子（東京医科歯科大学・難治疾患研究所），

森衣里子（東京慈恵会医科大学・細胞生理学講座），亀山

竹内綾子（京都大学大学院・医学研究科），渡邊泰秀（浜正樹，楊松医科大学・医学部看護学科），松岡達（京都大学・医合研究科），池田安宏，白石宏造（山口大学大学院・医学学研究科），古谷和春（大阪大学・大学院医学系研究科），

系研究科），今泉祐治，山村寿男，鈴木良明，大城隼也，

松浦博，尾松万里子（滋賀医科大学・生理学講座），遠鬼頭宏彰，伊奈山宗典，清田恵子，梅田俊太郎，大羽輝

山周吾（慶應義塾大学・循環器内科），岩本隆宏，喜多紗弥，松木克仁（名古屋市立大学・大学院薬学研究科），赤斗美（福岡大学・医学部・薬理学），鷹野誠，伊藤政之，羽悟美（東邦大学・医学部），石川義弘，梅村将就，梶村大下健輔（久留米大学・医学部生理学講座），行方衣由紀，いちげ（横浜市立大学大学院・医学研究科），井上隆司（福濱口正悟（東邦大学・薬学部・薬物学教室），小野景義，

岡大学・医学部），村田光繁（慶應義塾大学・再生医学教

木内茂樹（帝京大学・薬学部），宮津室），西本れい（生理研・細胞生理），井本敬二（生理研・

基（旭川医科大学・享，草刈洋一郎，赤池磊，劉徹，志村大輔，大書源（鹿児島大学・大学院医歯学総273

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

神経シグナル），久保義弘，立山充博，中條浩一，Keceli
Batu，山本研・神経機能素子）

泉，北沢和寛，粂慎一郎，藤田将史（生理【概要】
平成 24 年度 11 月 21 日（水）・22 日（木）の 2 日間，

ョナルな研究，従来の薬物においての新たな薬理作用を生理学研究所コンファレンスセンター小会議室にて研究見出した研究，性ホルモンや硫化水素イオンなどがＧタ

会「心血管イオンチャネル・トランスポーター研究の新ンパク質とのシグナル伝達系のクロストークによる心機

展開：基礎研究と臨床研究の融合」を昨年度に引き続き能や不整脈制御機構に関する研究，イオンチャネルやト開催した。本年度はコアメンバーから 12 題，それ以外か

ランスポーター機能を制御する新たな因子の役割に関すら 8 題の合計 2演題が寄せられた。昨年同様に心血管イる研究，心臓の分化・再生に関する研究など，多岐にわ

オンチャネル・トランスポーターの基礎的な研究に加えたった。特に今回の研究発表の中では，コンピューターて，臨床研究やトランスレーショナルリサーチへ展開しシミュレーション，バイオインフォマティクス，量子力てゆく研究の発表が行われた。

学的解析方法，メタボローム解析などを用いて，チャネ

第一日目は心臓血管系のイオンチャネル・イオントランスポーター蛋白（Ca チャネル，K チャネル，TRP チャ

ルやシグナル制御機構に迫る研究が数題加わり，新たな研究の方向性を感じさせられた。

ネル，Na/Ca 輸送体）を中心に，心血管や腎尿細管での当日の研究会には 56 名の参加者があり，昨年同様に今

細胞内外のイオン移動の制御機構に関する研究発表が行

年も若手の参加が多く，本研究会に活気を与えていた。

われた。第二日目は自動能を有する多様な細胞（洞結節本研究会での発表，議論によって，心臓血管系のイオン

細胞，atypically-shaped cardiomyocytes，多能性幹細胞由チャネル・トランスポーターでの基礎研究が，今後の臨来心筋細胞など）の特性や心血管系での細胞内シグナル床研究や臨床への応用への進展に役立つことが期待され伝達系及び筋小胞体カルシウム調節に関する研究発表がる。本研究会を契機に既にいくつかの共同研究が開始さ行われた。

れているが，さらに多くの共同研究の契機となることをヒトやマウスでの遺伝子異常からの逆トランスレーシ

期待したい。

（1）抗不整脈薬の hERG チャネルファシリテーション作用：分子機序と不整脈治療における意義
古谷和春，津元国親，陳（大阪大学大学院医学系研究科

以珊，倉智嘉久

分子・細胞薬理学）

電位依存性 K＋チャネルである hERG チャネルを阻害

生体内では，心臓の自動能により心筋細胞は繰り返し活する薬物は，心室筋細胞の IKr 電流を抑制し活動電位持続

動電位を発生する。解析の結果，活動電位様の脱分極は時間を延長することから，心臓機能への抗不整脈作用と薬物のファシリテーション作用の誘導に十分な刺激であ

薬物性催不整脈作用の両面から関心が持たれている。

ることが分かり，抗不整脈薬のファシリテーション作用

Amiodarone や nifekalant などの第三群抗不整脈薬は hERG

は生体内でも起きていると考えられた。そこで次に心筋チャネルを阻害することが知られているが，近年，脱分活動電位シミュレーションを実施し，第三群抗不整脈薬

極のコンディショニング後にはその電流を一過的に増強のように，薬物が hERG チャネル阻害作用に加えファシさせる作用（ファシリテーション作用）を併せ持つこと

リテーション作用を併せ持つことの意義を調べた。そのが分かってきた。我々は薬物の hERG チャネルファシリ

結果，ファシリテーション作用は活動電位の過度の延長

テーション作用の分子機序として，電位依存的な薬物-と早期後脱分極を抑える働きを持ち，hERG チャネル阻

チャネル相互作用により，このチャネルの活性化ゲート

害薬の投与による催不整脈リスクを軽減する可能性が示

機能を促進させていることを電気生理学的に実証した。

唆された。

274

研究会報告（2）KCNQ1 と KCNE1 の相対発現密度に依存した IKs チャネル活性化キネティクスの変化
中條浩一，久保義弘（生理学研究所・神経機能素子研究部門）

電位依存性カリウムチャネルのサブユニットをコー

直鎖上につないだタンデムコンストラクトを作成し，ス

ドする KCNQ1 は，心筋において修飾サブユニットであ

トイキオメトリーを固定したうえで，相対発現密度が活る KCNE1 とイオンチャネル複合体を構成し，IKs と呼ば性化キネティクスに与える影響を解析した。KCNQ1 とれる遅延整流性カリウム電流を担っている。KCNQ1，

KCNE1 の活性化キネティクスは二重指数関数でフィッKCNE1 ともに QT 延長症候群の原因遺伝子であり，心筋トすることができ，早い方の時定数は約 3 秒，遅い方のの興奮性の制御に重要な役割を担っていると考えられる。

時定数は 20 秒程度であった。両分子の相対発現密度を表

我々は KCNQ1 と KCNE1 のストイキオメトリーが両分現する目的で，KCNE1 と KCNQ1 の間をつなぐリンカー

子の相対発現密度に依存して変化することを，一分子イの長さを変化させると，リンカーの長さが長くなるほど

メージングを用いたサブユニットカウンティングにより早い時定数のコンポーネントの割合が小さくなり，全体明らかにした(Nakajo et al, PNAS, 2010)。四量体であるとして活性化のスピードが遅くなることがわかった。リ

KCNQ1 チャネルに対し，最大 4 分子の KCNE1 分子が結ンカーの長さに依存して活性化のキネティクスが変化す

合し，また KCNE1 の結合数が多いほど，KCNQ1 チャネ

ることは，KCNQ1 と KCNE1 の間で結合解離がダイナミ

ルは開きにくくなる。今回我々は KCNE1 と KCNQ1 をックに起こる可能性を示唆している。

（3）ラット肺静脈心筋に固有な過分極活性型 Cl－電流の不整脈への関与
岡本洋介 1, 2，中村優太 2，尾野恭一 3（1 アメリカ国立衛生研究所老化研究所心血管科学研究室，2 秋田大学医学部3

秋田大学大学院医学系研究科細胞生理学講座）

最も頻度の高い不整脈である心房細動は，その起源が不活性化のないゆっくりとした時間依存性を示すものは肺静脈であることが知られている。近年，肺静脈心筋のClC-2 だけであるが，今回観察した Cl－電流（ICl）は，細胞内カルシウム動態に関する研究が盛んに行われていClC-2 とは違い細胞内 Cl－濃度を増加させると電位依存る一方，肺静脈に特徴的に存在するイオンチャネルは知性が過分極側へシフトした。細胞外の酸性化や浸透圧にられていない。私たちは単離した肺静脈心筋のパッチク

依存して電流振幅は増大し，この反応も ClC-2 とは異なランプによる電気生理学的な実験を繰り返す中で，ラッっていた。また，定量 PCR の結果，肺静脈では ClC-2 の－ト肺静脈心筋に過分極活性型 Cl 電流が存在することを発現量は，腸管や腎臓に比べ有意に少ないことが分かっ見出した。当初，私たちはこの電流の時間依存性と内向た。これらの事から ICl は ClC-2 とは異なったイオンチャ

き整流性より If 電流である事を想定したが，この電流はネルに由来すると判断した。ICl は 9-AC や DIDS などの＋Cs 投与や細胞外陽イオンの置換において電流振幅が変Cl－チャネル阻害剤によって抑制され，これらの薬剤は化せず，逆転電位の評価より Cl－についての透過性が高ノルエピネフリンによって誘発される肺静脈心筋の自動－いことが分かったので Cl 電流であると判断した。既知－の Cl チャネルの中で，過分極活性型，内向き整流性で能を抑制，または停止した。ICl は自動能の生成に関与していると考えられた。

275

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（4）心筋 L 型 Ca2＋ チャネルの Ca2＋依存性調節機構
赤羽悟美，中瀬古寛子，杉山篤（東邦大学医学部・大学院医学系研究科薬理学講座）

電位依存性 L 型 Ca2＋チャネル（LTCC）は，心筋の興胞内 Ca2＋キレート条件を変えて LTCC 電流とその1 アド

奮収縮連関において最初のステップ，すなわち Ca2＋流入

レナリン受容体/cAMP 刺激に対する応答を解析した。そ2＋

2＋と Ca 誘発性 Ca 放出（CICR）機構，の制御に重要なの結果，心室筋細胞における1 アドレナリン受容体

役割を担っている。LTCC は，心筋細胞の接合膜構造に/AC5/cAMP を介した LTCC の調節機構は，LTCC を介しおいて近接するリアノジン受容体（RyR）との間のナノ

た Ca2＋シグナルによって抑制的に制御されていること

ドメインにおける CICR と LTCC の Ca2＋依存性不活性化を明らかにした。さらに新たな LTCC の Ca2＋依存性調機構を介して筋小胞体 Ca2＋貯蔵量を感知し制御してい節機構の存在が示唆された。これに対し，心房筋細胞で2＋る。本研究では，さらにマイクロドメインの Ca シグナ

は，それらの Ca2＋依存性調節機構は観察されず，心室筋ルを介した LTCC の調節機構を明らかにする目的で，細とは異なる LTCC 調節機構が作動していると考えられた。

（5）性ホルモンシグナル局在化による心筋 L 型カルシウムチャネル調節機構
黒川洵子，児玉昌美，五領田小百合，古川哲史（東京医科歯科大学

難治疾患研究所

生体情報薬理学分野）

心電図 QT 間隔は性ホルモンの影響を受け，性周期で存在する膜分画を調べたところ，ラフト分画への局在がQT 間隔が変動する事が知られてきた。プロゲステロン

観察された。そこで，シグナルクロストークの subcellular受容体の非ゲノム経路を介し，プロゲステロンが心筋局在を調べるために，ラフトと非ラフトそれぞれの膜成

2＋

IKs チャネルを活性化し心筋 L 型 Ca チャネルを抑制し分への親和性が高いタグを付けた cAMP/PKA 感受性て QT 間隔が短縮するというメカニズムで説明されてきFRET プローブをアデノウイルスにより新生児マウス心2＋た。我々は，プロゲステロンによる L 型 Ca チャネルの室筋細胞に導入し live-cell 蛍光観察実験を行った。全て

抑制は cAMP 依存性であり，アドレナリン受容体刺激のプローブにてアドレナリン受容体刺激により FRET下の条件で大きな抑制効果が見られることを見出した。

は上昇したが，ラフト選択的プローブではプロゲステロ

次に，性ホルモン受容体非ゲノム経路を介した NO/cGMP

ンによる FRET 抑制がより強い傾向にあった。以上の結刺激により活性化する PDE2 が，性ホルモン受容体と果は，性ホルモン受容体とアドレナリン受容体のクロ

アドレナリン受容体のクロストークに関与することを阻ストークには，局在化した cAMP/PKA 活性が関与してい害剤実験から示した。クロストークのメカニズムを調べることを強く示唆した。

るために，ショ糖密度勾配遠心法によりシグナル分子が（6）Cav1.2 Ca2＋チャネルに ATP が直接結合する
封瑞，徐建軍，蓑部悦子，亀山亜砂子，はお麗英，亀山正樹（鹿児島大学・大学院医歯学総合研究科・神経筋生理学）
Cav1.2 型 Ca2＋チャネルの活動は，細胞内ＡＴＰに依存て，ATP はカルモジュリン（CaM）共存下で Ca2＋チャネ

するが，その機序は不明である。Cell-free パッチにおいルの活動を維持するので，チャネルに直接結合すること

276

研究会報告が示唆される。そこで，本研究では，ATP の Ca2＋チャネ

ルへの結合実験を行った。アジ化アナログ１は，光照射

ルへの結合を光親和性ラベル法で検証した。モルモット

によりモルモット心筋より分離精製した Ca2＋チャネル

単離心筋細胞の inside-out パッチにおいて，ATP のリボに結合した。その見かけの解離定数は約 0.5 mM であっースにビオチンを結合させたアナログ（EDA-ATP-Biotin，た。さらに，結合部位を絞り込むため，チャネルのＮ末

アナログ１）とリン酸にビオチンを結合させたアナログ

部とＣ末部（近位 CT1，中位 CT2，遠位 CT3）の断片へ（6AH-ATP-Biotin，アナログ２）それぞれ１mM を１Mの結合を調べたところ，ATP はＮ末部とＣ末部 CT1 に結CaM と共に作用させたところ，アナログ１にチャネル活合した。以上の結果は，ATP が Ca2＋チャネルに直接結合性化効果が認められた。そこで，アナログ１のアデニン

して活動を調節するという仮説を支持する。

にアジド基を付加した光親和性アナログを用いてチャネ（7）TRPC6 チャネルを巡る機械刺激受容伝達異常と家族性腎糸球体硬化症
井上隆司，市川純，中川緑（福岡大学医学部生理学）

腎糸球体スリット膜は内皮細胞，基底膜，足細胞によ体は，野生型に比し数倍高い受容体刺激に対する Ca 応って形成される一種の限外濾過膜である。巣状分節性糸答や電流の活性化を示した。一方，機械刺激応答に関し球体硬化症 (FSGS)は，この膜構造の破綻によって濾過ては 131T 変異体で増強しその他の変異体では減弱して機能が損なわれたために重篤な蛋白尿を呈する病態であいた。次に，これらの変異が N 末端のアンキリン様配列る。その遺伝的要因としては足細胞に発現する TRPC6に位置することに注目しアクチン骨格との相互作用につチャネルを含む種々の蛋白質の変異が関係している。こいて調べた。野生型では受容体・機械刺激時にアクチン

れまでヒト TRPC6 に報告された変異として P112Q,との免疫共沈量の増加が観察され，cytochalasin D 処理に

M132T, N143S 等があるが，これらの変異体が濾過機能のよってアクチン骨格を破壊すると TRPC6 チャネルの活破綻を導くメカニズムには依然として不明な点が多い。

性化が著しく損なわれた。変異体においても同様の変化本研究で我々は，TRPC6 チャネルが受容体と機械刺激のが見られた。以上の結果より，TRPC6 チャネルの受容

協働的機構によって劇的な活性化を受けるという事実に体・機械刺激協働による活性化には細胞骨格との相互作着目し，上記の変異がこのチャネル活性に及ぼす影響を用が必須であること，FSGS 変異はこれに著しい影響を受容体刺激，機械刺激の両面から調べた。

与えることが示唆された。

HEK 細胞に強制発現した上記のマウス型 TRPC6 変異（8）マウス腸間膜細動脈の筋原性収縮および血圧調節における TRPC3 の役割
喜多紗斗美，堀江一郎，岩本隆宏（福岡大学医学部薬理学）

脳，心臓，腎臓，腸間膜などの細動脈では，血管内腔脈（内径約 100 m）の MT に対する薬物処置や遺伝子導圧上昇に伴った筋原性収縮（TM）が発生する。この MT入の影響を検討した。実際に，Nifedipine は MT を濃度は末梢血管抵抗の調節，基礎トーヌスの形成，血流の自依存的に抑制したが，TRPC 阻害薬 SK&F96365 も同様に

己調節などに重要な役割を担っている。この機序としてMT を抑制したことから，TRPC 群の関与が示唆された。

2＋

は電位依存性 L 型 Ca チャネルの関与が示唆されていそこで，血管平滑筋に豊富に発現する TRPC3 およびるが，血管平滑筋細胞で脱分極が惹起される機序など未TRPC6 の野生型（WT）およびドミナントネガティブ変だ不明な点も多い。本研究では，マウス灌流腸間膜細動

異体（DN）の血管平滑筋特異的トランスジェニック（Tg）

277

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

マ ウ ス の 腸 間 膜 細 動 脈 で MT を 調 べ た と こ ろ ，

マウスで抑制がみられた。これらの結果より，マウス腸TRPC3-DN-Tg の腸間膜細動脈においてのみ MT が消失

間膜細動脈の1 アゴニスト収縮には TRPC3/6 の両方がしていた。一方，同標本でのフェニレフリン収縮反応は寄与しているが，MT においては TRPC3 が主要な役割を

TRPC3/6 の両 WT-Tg マウスで増強しており，両 DN-Tg

果たしているものと考えられた。

（9）PMCA が媒介する心筋ローカル Ca シグナリングと Na/Ca exchanger
塩谷孝夫（佐賀大学医学部

生体構造機能学講座

器官・細胞生理学分野）

心筋細胞膜には，Ca-ATPase (PMCA)と Na/Ca exchanger

を 10 mM-BAPTA で強力に緩衝した条件では，同様な(NCX)の二種類の Ca トランスポーターが存在する。マウ

PMCA の抑制は NCX 電流を増強しなかった。Neher(1986)

ス心室筋細胞からの RT-PCR では，Ncx1，Pmca1，およの diffusible chelator 仮定に基づいた局所[Ca]i 分布の数値

び Pmca4 の発現を確認した。このうち PMCA は，局所シミュレーションでは，PMCA から半径 50 nm ほどの範的に[Ca]i を低下させることによって，NCX の活性を抑囲に，実験結果を十分に説明しうる局所[Ca]i 低下が生じ制的に調節していると考えられる。マウス心室筋細胞かることが示された。また，同様な NCX 電流の増強は，らのホウルセル記録実験からは，PMCA を vanadate や非加水分解性 ATP アナログ(AMP-PNP)によっても誘発

carboxyeosin で抑制した条件では NCX 電流の振幅が用量され，PMCA が心筋細胞のエネルギー状態を局所[Ca]i

依存的に増大し，それは NCX 電流の[Ca]i 依存性の低濃を介して NCX に伝達するシグナリング機構として作用度側へのシフトを伴うことが示された。いっぽう，[Ca]iする可能性が考えられた。

（10）狭心症治療薬ニコランジルの心室筋細胞の Na＋/Ca2＋交換体に対する作用
渡邊泰秀 1，韋

嘉章 2，竹内和彦 2，山下寛奈 1，喜多紗斗美 3，岩本隆宏 3，
山川知美 1,2，渡邉裕司 2，木村純子 4（1 浜松医科大学医学部健康科学領域医療薬理学部門，2 臨床薬理学，
3

福岡大学医学部薬理学，4 福島県立医科大学医学部薬理学）【目的】狭心症治療薬のニコランジルは，KATP チャネ

度依存性に大きくし 100M で最大効果を示した。Na＋

ル開口作用，亜硝酸薬様作用，抗酸化作用をもつとして/Ca2＋交換電流促進作用のニコランジルの EC50 値に対し報告されている。心臓の虚血再灌流障害に対して，ニコて，外向き component は 8.3M，内向き component は

ランジルは冠動脈拡張作用により心筋保護作用を示す。

6.6M であった。さらに，膜透過性 cGMP 誘導体である

1990 年に，Lathrop らは，ニコランジルが自発興奮と8-Br-cGMP を細胞外液に灌流すると，Na＋/Ca2＋交換電流

triggered activity を抑制することによる抗不整脈作用を示

に対するニコランジルの促進作用と同様に，濃度依存性した。triggered activity の遅延性後脱分極(DADs)は，心筋に促進した。ニコランジルの Na＋/Ca2＋交換電流促進作用

細胞内 Ca2＋が高くなることによって生じる Na＋/Ca2＋交に対して，グアニル酸サイクラーゼ阻害薬の ODQ は抑換電流等の一過性内向き電流が関与することが知られて制作用を示した。また，ニコランジルは，ウアバインと

2＋

1Hz の電気刺激誘導した DADs を抑制した。【考察】

交換電流に対するニコランジルの作用を，パッチクラン

KATP チャネル開口薬であるニコランジルは，活動電位

プのホールセル-クランプ法を用いて検討した。【結果】を短縮作用と cGMP 依存性経路を介した Ca2＋ exit mode

ニコランジルは，Na＋/Ca2＋交換電流を 1 M 前後から濃の Na ＋ /Ca2 ＋ 交換体を促進することで，心室筋細胞内＋いる。【方法】我々は，モルモット心室筋細胞の Na /Ca278

研究会報告C a 2 ＋濃度を下げ，DADs を抑制する可能性を示した。

（11）拍動培養心筋細胞 HL-1 におけるミトコンドリア Na＋-Ca2＋交換輸送体 NCLX の役割
竹内綾子 1，金鳳柱 2，松岡達2（1 京都大学医学研究科・細胞機能制御学，
2

京都大学医学研究科・次世代免疫制御を目指す創薬医学融合拠点）

ミトコンドリアは ATP 合成とともに，Ca2＋貯蔵の役割認した。NCLX ノックダウン細胞では，1.自発的な Ca2＋を果たす。ミトコンドリア Ca2＋動態は，主に Ca2＋ユニ

トランジエント発生間隔の延長，2.活動電位ならびにポータを介した取り込みと，Na -Ca 交換（NCXmit），H

C a 2 ＋トランジエント立ち上がり速度の減少，3.筋小胞体-Ca2 ＋ 交換を介した排出のバランスで決まる。近年，

Ca2＋含量ならびに筋小胞体 Ca2＋枯渇後の再取り込み速

NCXmit の分子実体として NCLX が同定された。本研究で度の減少，が認められた。数理モデル解析から，NCLX

は，マウス心房筋由来拍動培養心筋細胞 HL-1 を用いた

は筋小胞体からの自発的な Ca2＋リークが自動能を決定

細胞実験と数理モデル解析により，心筋細胞におけるするという”Ca2＋クロック機序”を修飾することによっ

NCLX の役割を調べた。

て，HL-1 細胞の自動能発生を微調節することが示唆され

＋

＋

2＋

siRNA により NCLX 遺伝子をノックダウンすると，た。

NCLX 発現量ならびに NCXmit 活性が低下することを確（12）洞房結節細胞による心筋細胞再生-その意義について
小野景義，木内茂樹（帝京大学薬学部

薬効解析学研究室）

心筋細胞の再生が iPS 細胞や骨髄幹細胞，心臓内組織ことにより遺伝子導入によらない心筋細胞再生の可能性

幹細胞を利用して行われ，その一部はヒトの重症心不全があることは，臨床応用の選択肢を広げることとなる。

の治療に実用化されるようになってきた。我々は，洞房

我々は，Cardiac troponin T (cTnT)の発現を指標として心結節細胞に心筋を再生する能力があることを見出し，そ筋細胞の新生過程を調べた結果，cTnT の核移行および細の際の心筋細胞の起源となる候補として，組織幹細胞で胞質局在の調節，およびプロテアソームでの分解を制御はなく心臓線維芽細胞の可能性を追求してきた。洞房結することが心筋細胞への分化に必要であることを見出し

節細胞は，周囲の線維芽細胞を引きつけ，細胞接触によた。洞房結節細胞により提供される因子が，cTnT を含める電気的興奮の伝播，線維芽細胞内のカルシウムイオン

た全ての心筋構成要素の発現をどのように制御するのか，のオシレーション，ROCK, PI3K, GSK3 系の活性化等を「収縮」が可能な状態にまで分化させるには何が必要か，通じて心筋細胞へと分化誘導させることがわかってきた。

などを明らかにしていくことで，線維芽細胞の転分化を線維芽細胞への直接遺伝子導入による心筋への分化が報利用した心筋再生への道筋が見えてくると考えられる。

告される一方で，このように心臓内部の環境を利用する

279

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（13）HCN2 を心臓特異的に発現する遺伝子改変マウス心室筋のイソプロテレノール誘発自動能大下健輔，井形幸代，桒原佳宏，桑原宏一郎，牛島一男，鷹野誠（久留米大学生理学）

過分極誘発陽イオンチャネル（HCN）は心臓では刺激

0.3 M イソプレテレノールを投与により 73%の細胞で伝導系にのみ発現している。胎児期には HCN は固有心

自発活動電位が発生した。残りの細胞も静止膜電極が筋にも発現しているが，発生過程が進むにつれ消失する。

WT と比べて有意に浅くなった。これは HCN2 の活性化

しかし心肥大では再発現するため，不整脈の一因である

曲線が正電位側にシフトし，静止状態でも HCN2 が活性ことが示唆されてきた。そこでMHC プロモーターによ化されたためだと思われた。細胞外液の K 濃度を 3 mM

り心筋特異的に HCN2 を過剰発現する遺伝子改変マウスに低下させたところ，HCN2-Tg では静止膜電位(-76.8mV)(HCN2-Tg)を作成した。予想に反し，HCN2-Tg では不整が WT(-83.7mV)よりも有意に浅く，さらに 57％の細胞で脈は発生しなかった。単離心室筋の電気生理学的特性を

自発活動電位が発生した。これらの所見から，低 K 血症

ホールセルパッチ法により記録したところ，活動電位波や交感神経系の過剰な緊張状態などでは HCN2 の再発現

形は野生型マウス(WT)と有意な差は無かった。しかしは不整脈の原因となり得ることが示唆された。

（14）Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs)の成体マウス心筋組織内における探索：prion protein および platelet-derived growth factor receptor をマーカーとして
尾松万里子，松浦博（滋賀医大・生理・細胞機能生理）

Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs)は，ランゲンド

常的活性化が見られることなどを明らかにした。ACMs

ルフ灌流による成体マウス心室筋細胞単離の最終段階での細胞膜の抗原タンパク質を探索したところ，心筋前駆得られた「心筋細胞を含まない小型細胞分画」の培養中

細胞のマーカーとして報告されているプリオンタンパクに発見された，枝別れの多い特有の形態を有し，自動的質（prion protein, Prp）および発生期の未分化細胞のマーに拍動する細胞である。ACMs の特徴として，新生仔期

カ ー と し て 用 い ら れ る platelet-derived growth factor

か ら 老 齢 に い た る ま で 心 臓 に 存 在 す る こ と ， atrial

receptor （PDGFR）を発現していることを見出した。

2＋

natriuretic peptide (ANP)や T 型 Ca チャネル（CaV3.2）なまた，心筋組織に Prp 陽性細胞および PDGFR陽性細胞

どの心筋胎児型遺伝子産物を発現していること，心室筋の存在を認めたため，これらの細胞の一部が ACMs の起細胞に比べて虚血耐性が高いこと，オートファジーの恒源と推察された。

（15）代謝特性を利用したヒト多能性幹細胞由来心筋精製法
遠山周吾 1，服部文幸 1，佐野元昭 1，村田光繁 1，末松

誠 2，福田恵一 1（1 慶應義塾大学医学部循環器内科，2 医化学教室）

末期心不全に対する新たな治療法として再生医療が注胞を除去することが必要不可欠である。しかし，これま目されている。ヒト胚性幹細胞（ES 細胞）及び人工多能で遺伝子改変することなく心筋細胞のみを大量に精製す

性幹細胞（iPS 細胞）は細胞移植治療における魅力的なる方法は報告されていない。そこで我々は，メタボロー

細胞源であるが，臨床応用を実現させるためには，大量

ム及びトランスクリプトーム解析を用いて心筋細胞との心筋細胞を得ること，腫瘍形成の原因となる未分化細ES 細胞の代謝の違いを明らかにすることで，心筋細胞の280

研究会報告み生存可能で，未分化細胞や非心筋細胞が生存不可能な

NOD/SCID マウスの精巣に移植したところ，腫瘍は形成

代謝環境を実現することに成功した。精製ヒト ES 由来

されなかった。本手法は遺伝子改変を用いず FACS 等の心筋細胞の純度を免疫染色及び FACS を用いて評価した

複雑な技術も不要であるため，ES/iPS 由来心筋細胞を大ところ 98%以上であった。また腫瘍形成の有無を評価す

量精製するのに適しており，今後細胞移植治療や薬剤ス

5るため，精製ヒト ES 由来心筋細胞（210 細胞）をクリーニング等様々な分野への応用が期待できる。

（16）cAMP シグナルによる心臓血管系の制御石川義弘（横浜市立大学大学院医学研究科・循環制御医学）

cAMP シグナルは心臓血管系を制御する最大の細胞シタイプがあるように，Epac にも異なるサブタイプが存在

グナルである。カテコラミン刺激はもとより，プロスタ

し，各々が独立して新機能制御を行う。このサブタイプ

グランジンや各種ホルモンなど，様々な神経液性因子が，の多様性は，同時に心機能制御の多様性を意味し，薬剤

cAMP を通じて心臓血管機能を制御している。我々は開発として，分子標的を提供することになる。また細胞cAMP シグナルによる，心臓及び血管系の制御の多様性

膜表面上の受容体レベルでは，プロスタグランジンの受を検討してきた。心筋細胞においては，カテコラミンに

容体にも多様性があり，特に血管に分布する EP のサブ

よる cAMP シグナル調節は，細胞内カルシウム濃度の調タイプは，それぞれが関連しつつも独立した機能を司る。

節を介して，心筋収縮力を制御する。古典的な強心剤でこの点において EP サブタイプを標的とした創薬も可能あるアゴニストは，アデニル酸シクラーゼの活性化をと考えられている。いずれも細胞内 cAMP を介したシグ

経て，cAMP 濃度を高め，PKA の活性化を介してカルシナルという共通点を持ち，そのパスウエイの意義と実用

ウム濃度を高める。cAMP は同時に Epac と呼ばれる GEF

性に関して，それぞれが機能制御のツールとなりうるこの活性化を行い，Rap シグナルの調節を介して心筋細胞とを提示していく。

シグナルを制御する。アデニル酸シクラーゼに各種サブ（17）Ｇタンパク質のレドックス恒常性と心筋老化制御
西田基宏（九州大学大学院薬学研究院・創薬育薬産学官連携分野）

GTP 結合タンパク質（Ｇタンパク質）は，細胞内の様々域の心臓において，8-nitro-cGMP の発現が顕著に増加しなシグナル伝達経路において，GTP と GDP の交換反応ており，この増加は誘導型 NO 合成酵素を欠損させるこを介してシグナルの ON/OFF を司る“分子スィッチ”ととで完全に抑制された。興味深いことに，8-nitro-cGMP

しての役割を果たしている。Ｇタンパク質が活性酸素種

や他の親電子物質によって誘発される心筋老化誘導は，や一酸化窒素（NO）により機能修飾を受けることは古く

硫化水素（H2S）を前処置することで有意に抑制された。

から知られていたが，その病態生理学的意義については

さらに，心筋梗塞で誘発される心機能障害および心臓の

未だによくわかっていなかった。我々は，NO と細胞内形態構造改変（リモデリング）もまた，低用量の NaHS (50に豊富に存在する GTP との反応により 2 次的に生成されmol/kg/day)を 4 週間持続投与することにより有意に抑る親電子物質（8-nitro-cGMP）が H-Ras の Cys184 残基を制された。以上の結果は，H2S が内因性ガス分子として特異的に修飾することを見出した。ラットの初代培養心ではなく，求核性の高い HS－イオンとして親電子シグナ

筋細胞において，H-Ras の親電子修飾は p53 活性化依存

リングを抑制することで心筋保護作用を発揮する可能性

的に心筋老化を誘導した。心筋梗塞 4 週間後の非梗塞領を示している。

281

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（18）心機能悪化で発現誘導される心不全遺伝子治療の開発
白石宏造，池田安宏，宮崎要介，吉村耕一，西野静香，
吉住朋哉，三浦俊郎，松﨑益徳，矢野雅文（山口大学大学院医学系研究科・器官病態内科学）

不全心におけるプロテインフォスファターゼ 1(PP1)活法にて心機能評価を経時的に行い，4 週後に左室カテー性の異常な上昇は，筋小胞体での非効率的なカルシウム

テル法により血行動態評価並びに生化学実験を行った。

ハンドリングに関連することが知られており，このこと

大動脈縮窄術後 4 週間は進行性の心室の拡張と収縮性が慢性心不全の予後の悪化を導く。しかしながら PP1 のの 低 下 が 認 め ら れ た が ， PP1shRNA 導 入 群 で は抑制が臨床治療における心不全の治療戦略として有効か

NCshRNA 群に比べて左室駆出率(%FS)と左室リモデリ

どうかはまだ定かではない。本研究において我々は心不ン グ の 有 意 な 改 善 が 認 め ら れ た (%FS: 211% in

全により誘導される PP1の抑制により圧負荷モデルマ

PP1shRNA 群 vs. 151% in NCshRNA 群，p<0.01)。また，

ウスの心不全進行を改善しうるかを検証した。

心筋における PP1の発現量は PP1shRNA 群で 15%の抑本研究では脳型ナトリウム利尿ペプチドプロモーター

制(p value <0.001)を認めた。心筋重量/体重比(HW/BW)及によって誘導される PP1 small hairpin RNA(PP1shRNA)

び肺重量/体重比(LW/BW)は何れも PP1shRNA 群で有意及び Negative contol shRNA(NCshRNA)を心筋親和性の高に減少していた(HW/BW: 9.200.49 vs. 10.60.45 mg/g;

いアデノ随伴ウイルス（AAV9）を用いてマウス心筋に

p<0.05, LW/BW: 9.270.99 vs. 13.31.29 mg/g; p<0.05)。こ導入した。ウイルスベクターの導入は 10 週齢の野生型雄

れらの結果から心不全により誘導される PP1の抑制はマウスに尾静注で行い，導入後 2 週間の時点で圧負荷モ

心不全治療に有効であると考えられる。

デルのための大動脈縮窄術を施行した。術後は心エコー（19）SERCA2a の調節蛋白であるフォスフォランバンを標的とする
新しい脱リン酸化タンパク protein phosphatase 2Ce の働き赤池

徹 1 2，Yibin Wang2（1 東京慈恵会医科大学細胞生理学講座，
2

University of California Los Angels, Department of Anesthesiology）

SERCA2a 活性は細胞内カルシウムの恒常性を保つた

ォ ス フ ォ ラ ン バ ン の CaMKII に よ る リ ン 酸 化 部 位めに非常に重要である。SERCA2a は心筋小胞体へカルシ(Thr-17)を選択的に脱リン酸化した。また PP2Ce はアド

ウムの取り込みを行い，その活性はフォスフォランバン

レナリン受容体刺激による細胞内カルシウム上昇を抑制

により調節されている。これまで，cAMP，CaMKII，PP1

した。次に PP2Ce 過大発現マウスからの単離心臓においなどが SERCA2a 活性の調節因子として報告されてきた。

て，虚血再灌流障害による心筋収縮力の低下や梗塞範囲

今回我々は近年新たに同定された脱リン酸化蛋白であるが増大した。また PP2Ce 過剰発現培養心筋細胞では酸化

protein phosphatase 2Ce(PP2Ce)の働きを検討した。免疫組

ストレスによる細胞死が増悪した。以上より，我々は織染色法により PP2Ce は心筋小胞体膜蛋白であることが

PP2Ce が心筋小胞体における新たなカルシウム調節蛋白

明らかになった。次に PP2Ce はフォスフォランバンと結であり，細胞死や心筋収縮に重要な働きを持つことを明合し，2 種類のリン酸化部位(Ser-16，Thr-17)を脱リン酸らかにした。

化した。アドレナリン受容体刺激下では，PP2Ce はフ

282

研究会報告（20）平滑筋細胞における RyR2 及び RyR3 の機能解析
鈴木良明 1，堀田真吾 1，加藤大樹 1，竹本将士 1，松木克仁 1，
山村寿男 1，大矢進 2，竹島浩 3，今泉祐治 1（1 名古屋市立大学大学院薬学研究科・細胞分子薬効解析学分野，
2
3

平 滑 筋 細 胞 に お い て ， 電 位 依 存 性 Ca2 ＋ チ ャ ネ ル
2＋＋

京都薬科大学病態薬科学系・薬理学分野，

京都大学大学院薬学研究科・生体分子認識学分野）

同型接合型欠損マウス(RyR3-/-)を用いて平滑筋における（VDCC）や大コンダクタンス Ca 活性化 K （BK）チ

RyR3 の発現・機能解析を行った。血管平滑筋におけるャネルは，筋小胞体膜上のリアノジン受容体（RyR）と

RyR3 の mRNA 発現量を解析したところ，DN-RyR3 の2＋

2＋

Ca 動態が厳密に制御された Ca マイクロドメインでmRNA は野生型 RyR3 よりも多く発現していた。RyR3-/-

機能すると考えられる。平滑筋では RyR2 と RyR3 が発由来平滑筋では①caffeine 感受性の増大，②Ca2＋ spark

現している。RyR2 異型接合型欠損マウス（RyR2+/-）を及び STOCs の増大，③腸間膜動脈床の灌流圧に対する用いた研究より，RyR2 は活動電位発生時における CICRBK チャネルの寄与の増大などが観察された。以上より機構や静止膜電位の制御に重要な役割を担うと考えられ

血管平滑筋において DN-RyR3 は RyR2 からの Ca2＋遊離

る。RyR3 に関しては，近年ドミナントネガティブ型 RyR3に対して抑制的に働き，間接的に静止膜電位を制御する（DN-RyR3）の発現が報告されており，RyR2 とヘテロ 4ことで筋張力調節機構に関与している可能性が高いと考量体を組む可能性が示唆されている。本研究では，RyR3

えられる。

283

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

3．膜機能分子の機能・構造ゆらぎの時空間スペクトル解析
2012 年 9 月 6 日－9 月 7 日
代表・世話人：老木成稔（福井大学・医学部）
所内対応者：久保義弘（生理研・神経機能素子）（１）チャネル電流測定と高速 AFM 観察による CFTR チャネル NBD エンジンの機能と構造のゆらぎ
相馬義郎 1，山下隼人 1，T.-C. Hwang2（1 慶應義塾大学・医，2 米国ミズーリ大学・医）（２）膜電位感受性ナトリウムチャネルにおける C-terminal helical bundle による電位依存的活性化の調節と不活性化速度促進機構
入江克雅，下村拓史，藤吉好則（名古屋大学

細胞生理学研究センター（CeSPI））（３）四級アンモニウム化合物による四量体型 Na チャネルの阻害メカニズムの解析
下村拓史，入江克雅，藤吉好則（名古屋大学

細胞生理学研究センター（CeSPI））＋（４）電位依存性 H チャネルのゲーティングと構造基盤
藤原祐一郎，黒川竜紀，岡村康司（大阪大学大学院

医学研究科統合生理学）（５）細菌機械受容チャネル MscL の活性化におけるメカノセンサーとゲートの関係
澤田康之 1，野村

健 2，曽我部正博 1（1 名大院・医・細胞生物物理学，2Victor Chang Cardiac Res Inst, AUS）
（６）電位依存性 K＋ チャネルにおけるイオン透過ダイナミクスの分子動力学的検討
笠原浩太 1，城田松之 1,2，木下賢吾 1,2,3 （1.東北大学大学院
2.

東北大学

情報科学研究科，3.

東北メディカルメガバンク機構， 東北大学

加齢医学研究所）（７）カリウムチャネルの選択透過性とゲーティング
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，清水啓史（福井大学医学部）（８）電位依存性カリウムチャネル複合体構成のゆらぎによる機能変化
中條浩一，久保義弘（生理研・神経機能素子）（９）TRPC とＧ蛋白質受容体刺激による PIP2-DAG シグナルの連動性
誠之 1，齊

森（1 福岡大学

医学部

生理学，2 九州大学大学院

郷平 1,2，井上隆司 1

歯学府

全身管理歯科）（10）細胞膜上で拡散する EGF 受容体の会合体形成およびシグナリングのイメージング
廣島通夫 1,2，佐甲靖志 2（1.理研 QBiC, 2.理研 ASI）
（11）分子拡散制限による嗅細胞応答の持続/順応時間や細胞の極性化の説明
竹内裕子，倉橋隆（大阪大学大学院

生命機能研究科

生理学研究室）（12）光学顕微鏡を用いた蛋白質の機能と構造変化の検出
政池知子 1, 池上浩司 2, 内藤達也 1, 藤村章子 1, 瀬藤光利 2, 西坂崇之 1（1 学習院大学・理学部物理学科，2 浜松医科大学・解剖学講座・細胞生物学分野）（13）レチナールタンパク質の光サイクル初期過程の観測水野操，水谷泰久（大阪大学大学院理学研究科）（14）膜機能分子の全反射赤外分光解析
神取秀樹（名古屋工業大学）【参加者名】
廣島通夫（理化学研究所・基幹研究所），水谷泰久，中嶋

284

亜侑美（大阪大学大学院・理学研究科），相馬義郎，山下

研究会報告隆，竹内裕子（大科学研究領域），岡村康司，藤原祐一郎（大阪大学・医学

阪大学大学院・生命機能研究科），入江克雅，下村拓史（名系研究科），政池知子（学習院大学・理学部），笠原浩太

古屋大学・細胞生理学研究センター），古谷祐詞，木村哲（東北大学大学院・情報科学研究科），森

誠之，齊

郷

就，塚本寿夫，藤原郁代，稲熊あすみ（分子科学研究所・平（福岡大学・医学部），山口陽平（岡山大学大学院

医

生命・錯体分子科学研究領域），曽我部正博，澤田康之，

歯薬学総合研究科），三尾和弘（産総研），沼田かお理

中川優哉（名古屋大学大学院・医学系研究科），神取秀樹，（生理家学研究所・機能協関），小野純一（分子科学研究岩城雅代，佐々木純，村松知可子，大野所・斉藤研），Houg Luo（GSCP 出版），久保義弘，立山隼人（慶應義塾大学・医学部），倉橋

鷲崎

光，大橋知明，涼（名古屋工業大学・大学院工学研究科），老木成

稔，清水啓史，岩本真幸，炭竃享司（福井大学医学部・充博，中條浩一，Keceli Batu，山本泉，北沢和寛，粂

慎一郎（生理学研究所・神経機能素子）分子生理），斉藤真司（分子科学研究所・理論・計算分子【概要】
本年度から開始した研究会「膜機能分子の機能・構造

目指したものであり，もうひとつは分子・膜・細胞といゆらぎの時空間スペクトル解析」では生理学のみならず

うさまざまな研究対象に異なる領域で使われている測定

生物物理学からも若い人材を招き，活発な討論を繰り広

法・研究法を適用できる領域を見出すことである。ここ

げることができた。研究対象はイオンチャネルの分子構で集まったメンバーが他の機会に集まることはまれであ造レベルの研究から受容体・細胞膜・細胞レベルの研究ると思われるが，それだけに非常に緊張感をもった，相までカバーした。また測定法としても結晶構造解析・一互に実り多い議論が交わされた。今後このメンバーの中分子測定・分光学・シミュレーションなど多彩な結果がから共同研究が育っていくことが期待される。発表・討発表された。これをもとに生理学の本道である生体機能論時間を比較的たっぷりととったが，それでも討論の時のダイナミクスという共通項を基盤として深い議論が交間が不足したと感じるほど，熱心な議論が繰り広げられわされた。本研究の意図は既存の研究領域のすきまを埋た。来年に向けてこの議論の輪を広げられるような新しめるような新しい研究領域を生み出す機会とすることをいメンバー，特に若い研究者の参加を要請したい。

（1）チャネル電流測定と高速 AFM 観察による CFTR チャネル NBD エンジンの機能と構造のゆらぎ
相馬義郎 1，山下隼人 1，T.-C. Hwang2（1 慶應義塾大学・医，2 米国ミズーリ大学・医）ABC トランスポータは，Nucleotide Binding Domain

質２重膜に挿入されていると予想される条件下で野生型(NBD)を共通して持つ蛋白スーパーファミリーである。

CFTR を高速 AFM 観察すると，１つの粒子内に６つのド

NBD は，ATP２分子を挟み込んでの二量体の形成と ATP

メインを観察することができた。今回使用している試料の加水分解に続発する二量体解離を繰り返すことにより，では CFTR が２量体を形成していることから，この６つABC トランスポータの機能発現のための機械的駆動力のドメインは，２組の NBD1，NBD2 および Regulatoryを発生している。

domain に相当していると考えられた。本研究会では，高今回，高速分子間力顕微鏡（高速 AFM）を用いて，ABC トランスポータ中で唯一のイオンチャネルである

速 AFM 観察された CFTR 分子の動態について，従来の機能解析から得られた知見も踏まえて検討した。

CFTR の分子動態の直接観察を試みた。upside-down で脂285

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（2）膜電位感受性ナトリウムチャネルにおける C-terminal helical bundle による
電位依存的活性化の調節と不活性化速度促進機構
入江克雅，下村拓史，藤吉好則（名古屋大学

細胞生理学研究センター（CeSPI））

膜電位感受性 Na チャネル（Nav）は神経伝達や筋収縮

導入すると，チャネル四量体が不安定化し，不活性化のなどの生理的に重要な現象において基本的な役割を担っ速度も低下した。4HB はポアドメインのチャネルゲートており，その活性化と不活性化は厳密に制御される必要を形成する inner helix に連結しており，その inner helixがある。

の剛性を増す変異も不活性化速度を低下させたことから，

今回，我々は Sulfitobacter pontiacus 由来の Nav である
NavSulP の細胞内 C 末端領域が，チャネルの不活性化速

4HB は inner helix の動きを制御することで不活性化を促進すると考えられる。

度の促進や活性化の電位依存性を調節することを明らか

これらの知見から NavSulP の 4-helix bundle は四量体のにした。この分子機構の解明のために，立体構造が安定

安定化に重要な役割を持つだけではなく，チャネルのゲ

な NaK チャネルとのキメラチャネルの結晶構造解析をーティングを制御することで，活性化後の過剰なイオン

行い，NavSulP の C 末端領域は 4 本の helix からなる

流入や静止状態での不慮のイオン流入を抑える役割を持

4-helix bundle（4HB）を形成することを明らかにした。

つと考えられる。

4HB のサブユニット間相互作用を担う残基に点変異を（3）四級アンモニウム化合物による四量体型 Na チャネルの阻害メカニズムの解析
下村拓史，入江克雅，藤吉好則（名古屋大学

細胞生理学研究センター（CeSPI））

哺乳類の電位感受性 Na チャネル（Nav）および Ca チ

からチャネル中央内腔への経路上に位置することがわか

ャネル（Cav）は，薬剤（局所麻酔剤や Ca 拮抗剤など）った。さらに，開状態で結合した QA は不活性化状態へが脂質二重膜内からチャネル内部に直接到達できるようの遷移とともにチャネルから解離しやすくなることを見な経路を持つ。近年解明された原核生物 Nav（NavBac）

出した。以上の結果は，開状態で QA の受容部位となるの結晶構造において，脂質二重膜とチャネル内腔をつな「横窓」から内腔に到る領域が，不活性化に伴いその結ぐ特徴的な「横窓」構造が明らかになり，これが薬剤到合が維持できなくなるような構造変化を起こすことを示

達経路の実体である可能性が示唆された。本研究では「横している。局所麻酔剤や Ca 拮抗剤はチャネルの各遷移窓」構造の役割を解明するために，NavBac の薬理学的解状態に対して異なる親和性を持つことが知られており，析を行った。我々はまず，NavBac が四級アンモニウム化

今回 NavBac で明らかになった構造変化はこうした薬剤

合物（QA）により阻害されることを見出した。変異体の親和性変化の構造的基盤であることが示唆される。

解析により，この QA との親和性を担う残基は「横窓」（4）電位依存性 H＋チャネルのゲーティングと構造基盤
藤原祐一郎，黒川竜紀，岡村康司（大阪大学大学院

医学研究科統合生理学）

電位依存性 H＋チャネルは電位依存性チャネルの電位量体として機能する。２量体化には S4 ドメインの直後

センサー領域(S1-S4)に相同性の高い膜タンパク質で，２に位置する細胞内コイルドコイル領域が寄与している。

286

研究会報告これまで，膜貫通領域(S1-S4)の配置や細胞内コイルドコ

特に S4 領域では α ヘリックスの周期性を呈し，S4 ヘリ

イル領域との関係，及びその機能的意義は明らかにされックスの片側側面を構成する配置であった。ゲーティンていない。今回，コイルドコイル領域を１アミノ酸残基

グのキネティクスが変化する変異体チャネルでは S4 間

ずつ上流及び下流に±10 残基移動させた変異体チャネルの架橋が消失した。以上の解析は，細胞内コイルドコイのゲーティングキネティクスの変化率を解析したところ，

ル領域は膜貫通領域 S4 と一連の α ヘリックスを構成し～100°/res. の角周波数にスペクトル密度の極大を呈しており，２量体間で S4 同士が近接した構造を成すことた。膜貫通領域に Cys を導入し，２量体サブユニット間を示す。そして，S4 同士が近接した膜貫通領域の配置がでのジスルフィド結合による架橋確率を残基ごとに解析

特徴的なゆっくりとしたゲーティングキネティクスを生した。２量体間で近接する残基の位置が明らかとなり，

み出していることを示唆する。

（5）細菌機械受容チャネル MscL の活性化におけるメカノセンサーとゲートの関係
澤田康之 1，野村

健 2，曽我部正博 1（1 名大院・医・細胞生物物理学，2Victor Chang Cardiac Res Inst, AUS）
イオンチャネル研究の究極目標の一つはゲーティング

界近傍に位置する Phe78 は他のアミノ酸に比べて特異的機構を原子レベルから理解することにある。膜張力で開に脂質と安定した強い相互作用を示し，膜張力センサー

口する細菌の機械受容チャネル MscL はこの目標達成にとして働く。しかし，Phe78 で受容された力がどのよう最も近いチャネルである。MscL は分子量 15kDa/136 アにゲートの開口を導くのかは不明である。今回我々は，ミノ酸の膜 2 回貫通型（ヘリックス）サブユニットの環

張力刺激無しに自発開口する G22N 変異体と張力刺激を状ホモ 5 量体であり，内側ヘリックス（TM1）がポアを与えても開口しない F78N および，その 2 重変異体を作裏打ちし，外側ヘリックス(TM2)が外壁を構成する。TM1

成して，パッチクランプと分子動力学による解析を行っは細胞質端を斜め内側に向けて傾いているために，脂質た。その結果，2 重変異体が G22N の自発開口を抑制す

膜内葉で隣同士が交差して 5 角形のポア最狭部（ゲート）ることが分かり，張力センサーとゲートはタイトにカッを構成する。交差部は，TM1 の Val16-Leu19-Ala20 と隣

プルし，MscL の開口には Phe78 と脂質膜の相互作用が接する TM1 の Gly22 の疎水相互作用によりチャネルを閉

本質的に重要であると結論した。

状態にロックしている。一方，TM2 上でペリプラズム境（6）電位依存性 K＋チャネルにおけるイオン透過ダイナミクスの分子動力学的検討
笠原浩太 1，城田松之 1,2，木下賢吾 1,2,3 （1.東北大学大学院
2.

東北大学

3.

東北メディカルメガバンク機構， 東北大学

情報科学研究科，
加齢医学研究所）

電位依存性 K＋チャネルは膜電位に応答して K＋イオン

association/dissociation (A/D)機構などが提唱されている。

を選択的に膜内外で輸送するタンパク質であり，そのイ

本研究ではこれらの selectivity filter 内でのイオンのダイ

オン透過機構を知ることは医学生理学上極めて重要な課

ナミクスに焦点をあて，分子動力学シミュレーションに題である。イオン透過機構としては，細胞内側からやっよる解析を試みた。Kv1.2 チャネルポアドメイン 4 量体，てきたイオンが selectivity filter へ結合すると同時に，すPOPE 脂質二重膜をモデルとし，150mM, 300mM, 450mM,でに結合しているイオンが細胞外側へと押し出される

600mM の KCl 溶液中についてそれぞれ 1.0s, 0.5s, 1.0s,knock-on 機構や，これらが 2 段階で別々に起こる two-step

0.5s のシミュレーションを行った。その結果，低イオン287

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

濃度では A/D 機構が支配的だが，高濃度では knock-on

種類のイオン透過機構が混在して起こり，その割合は周機構の割合が高くなることが分かった。このように，2辺のイオン濃度依存的に決まるメカニズムが示唆された。

（7）カリウムチャネルの選択透過性とゲーティング
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，清水啓史（福井大学医学部）

イオンチャネルの選択透過性の分子機構について，特法の問題点など本質に根ざすところまで遡って議論し，にカリウムチャネルについて膨大な研究が今もおこなわ

現状を冷静に把握する必要がある。K＋や K+以外のイオれている。10 数年前に KcsA カリウムチャネルの結晶構

ンは選択性フィルタ内でどのような状態で存在し，透過造が明らかになった時にはこのような基本的な特性はすするのか。そもそも選択性は選択性フィルタだけで起こ

ぐにでも理解できるであろうという楽観論があったが，るものなのか。カリウムチャネルのような高い選択性を

現状はむしろ混迷を極めている。この問題は電気生理学

もつチャネルの場合，従来の透過係数比やコンダクタン

を含め様々な実験によって得られた結果が錯綜しており，ス比に代わって選択性をどのように定義するのか。私達また計算シミュレーションや理論的研究も深くかかわっの研究結果を踏まえてイオン選択透過機構について議論ている。この中で今後の展開を予想するには実験・研究

したい。

（8）電位依存性カリウムチャネル複合体構成のゆらぎによる機能変化
中條浩一，久保義弘（生理研・神経機能素子）

電位依存性カリウムチャネルの一種である KCNQ1 チ

依 存 す る こ と が 明 ら か に な っ た (Nakajo et al. PNAS,

ャネルは，不整脈の一種 QT 延長症候群の原因遺伝子で2010)。すなわち，従来考えられていたような固定されたあることからも明らかなように，心筋の興奮性に重要な

ストイキオメトリーではなく，状況依存的に複合体構成役割を果たしている。心筋では KCNE1(MinK)と呼ばれがゆらぐことが示唆された。さらに我々は KCNE1 とる一回膜貫通型のタンパク質と複合体を構成し，IKs とKCNQ1 のタンデムコンストラクトを作成し，ストイキ呼ばれる非常にゆっくりとした活性化のキネティクスを

オメトリーの構成が異なると電位依存性が変化すること持つ電流を担っている。この KCNQ1-KCNE1 複合体のスを示した。また相対的な発現密度の違いを表現する目的

トイキオメトリーに関しては，KCNE1(MinK)がクローニ

で，タンデムコンストラクト間のリンカーの長さを 18～

ングされて以来，長く議論されてきたが，近年我々が行300 アミノ酸の長さまで変化させたところ，リンカーのった単分子レベルの GFP イメージングにより，4 分子の長さに依存して活性化のキネティクスが変化することを

KCNQ1(四量体なのでひとつのイオンチャネルに相当）見出した。このことは細胞膜上で KCNQ1 と KCNE1 のに対し，1～4 分子の KCNE1 が結合すること，また結合間にダイナミックな結合解離が起こっていることを示唆する KCNE1 の数は KCNQ1 と KCNE1 の相対発現密度に

している。

288

研究会報告（9）TRPC とＧ蛋白質受容体刺激による PIP2-DAG シグナルの連動性
誠之 1 ，齊

森（1 福岡大学

医学部

生理学，2 九州大学大学院

郷平 1,2，井上隆司 1

歯学府

全身管理歯科）最 近 ， 我 々 は PIP2-PLC-DAG シ グ ナ ル に よ り

果をもとに PImetabolism-TRPC チャネルのモデル解析を

TRPC3/C6/C7 チャネルが自律的に制御されることを見行うことで，TRPC7 における PIP2 制御の重要性を再確認出した。そこで今回，TRPC 電流と PIP2 動態をそれぞれすることができた。一方，TRPC6 チャネルでは，細胞内パッチクランプ法と FRET 測定によって同時記録し，チカルシウムバッファリングを変化させると，キネティク

ャネル活性と PIP2 の関連性について，精査する実験を行スに大きな変化が見られ，それはカルシウム結合分子った。その結果，TRPC6/C7 に対する PIP2 親和性(Kd)はCalmodulin の結合部位に変異を導入したチャネルにおいそれぞれ 2M と 12M であり，生理的 PIP2 の変動によても明らかであった。これらの結果から，TRPC7 はり，チャネル活性が影響を受けるに十分な範囲の中にあPIP2-DAG 自律的モデルで説明が可能であるが，TRPC6ることが示された。また，PLC 共役型 G 蛋白質受容体を制御についてはカルシウムシグナルを加味する必要性が刺激することで，チャネルキネティクスと PIP2 減衰速度

再確認できた。

に正の相関があることを明らかにした。更にこれらの結（10）細胞膜上で拡散する EGF 受容体の会合体形成およびシグナリングのイメージング
廣島通夫 1,2，佐甲靖志 2（1.理研 QBiC, 2.理研 ASI）
上皮成長因子（EGF）をリガンドとする受容体（EGF
Receptor, EGFR）は，細胞膜上での並進拡散運動によっデータが持つ時間・空間情報を犠牲にすることなく状態推定が可能となった。

て EGFR 分子間で相互作用を行う。形成された二量体に得られた結果から，運動と会合状態の遷移が短時間でリガンドが結合していると，受容体は互いにリン酸化し生ずること，各状態の空間分布に特徴があることが明らて活性化し，細胞内分子にシグナルを伝達する。本研究かとなった。また，速さの異なる拡散の 3 状態と，4 量は EGFR 動態の解析を通じて，シグナル伝達に関わる分体までの主要な会合状態の遷移を相図として記述するこ子反応の時間・空間的な調節機構を解明することを目的とで，リガンド刺激後に会合体形成が促進され，その後としている。

遅い状態に平衡が移動することが示唆されている。

細胞膜上で EGFR-EGFP の 1 分子蛍光イメージングを

EGFR のこの状態は，下流シグナル分子 Grb2 と長い時間行い，輝点の拡散軌跡および蛍光強度の時系列データかの相互作用を行うことが 2 色 1 分子イメージングによりら，それぞれ EGFR の運動状態と会合状態の推定を試み示されており，シグナル伝達における分子反応の場であた。全ての輝点情報をまとめて統計処理する従来手法でる可能性がある。

はなく，隠れマルコフモデルを適用した解析手法により，（11）分子拡散制限による嗅細胞応答の持続/順応時間や細胞の極性化の説明
竹内裕子，倉橋隆（大阪大学大学院

嗅覚は嗅細胞繊毛で始まる。直径 100 nm の嗅繊毛は生命機能研究科

生理学研究室）シグナル情報伝達の場であり，嗅覚情報伝達カスケード289

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）に必要な蛋白質（嗅覚受容蛋白質・アデニル酸シクラー

濃度分布や分子拡散についての詳細は不明である。本研

ゼ・G 蛋白質）・チャネル（CNG・Cl(Ca)チャネル）が細

究では繊毛内 cAMP/Ca2 ＋ の実時間動向を知るために胞膜に高密度に発現し，応答電流を発生させるが，そのpatch clamp 法による CNG・Cl(Ca)電流解析・caged 物質の形態の微細さゆえに取り扱いが困難でまだ疑問点も多い。

光解離・Fluo4 での蛍光可視化を単離嗅細胞に同時併用

2＋

拡散係数は 600 m /s であし，物質の繊毛内での移動が遅く，空間的にも限られてることが知られているが，その拡散係数では繊毛の長さいることを明らかにした。更に分子のランダムウォーク

10 m を 1 秒もかからずに移動することになる。
しかし，を模す計算機シミュレーションで検証したところ，この

実際には嗅細胞における Ca 依存性 adaptation が 10 秒程

拡散制限は繊毛が持つ高表面/体積比，および，膜に高密度引き続くことから，一般的な生体分子の挙動と矛盾す

度に発現している細胞内因子結合物質への結合強度に起る点が生じており，嗅覚情報伝達カスケードのセカンド因する可能性を示唆した。

例えば，神経線維内での Ca

メッセンジャーである cAMP や Ca

22＋の繊毛内時空間的（12）光学顕微鏡を用いた蛋白質の機能と構造変化の検出
政池知子 1, 池上浩司 2, 内藤達也 1, 藤村章子 1, 瀬藤光利 2, 西坂崇之 1（1 学習院大学・理学部物理学科，2 浜松医科大学・解剖学講座・細胞生物学分野）

生物学的階層の異なるレベルにある構成要素を可視化の構造変化は，の向き，回転方向，ヌクレオチド結合状

し，動きと機能の関係を明らかにすることが我々の研究態に依存する事が示唆された。更に，を高さ方向に引きの目標である。本発表では構造変化を 1 個のレベルで検抜く破断力測定により，との相互作用を調べる実験系

出した例を幾つか紹介し，それらの実験系を膜蛋白質にを構築した。
次にオルガネラのレベルについては，マウスの気管か応用する可能性について参加者と議論したい。
蛋白質レベルについては，FoF1-ATP 合成酵素の可溶性ら単離した繊毛の動きを３次元で測定した。鞭打ち運動

部分 F1-ATPase をモデルとした。この酵素の ATPase 活性の軌跡を球殻近似し，振幅，速度，回転，高さについて

は中心軸の回転により大幅に加速されることが知られ有効打と回復打を比較することで，運動の非対称性を定ている。そのメカニズムを明らかにするため，中心軸量化した。これにより，繊毛による異物排出機構に迫っと周りを取り囲む触媒サブユニットの関係に着目した。

た。

を強制的に回転させの構造変化測定を行った結果，

（13）レチナールタンパク質の光サイクル初期過程の観測
水野

タンパク質のダイナミクスの特徴は，サブピコ秒から

操，水谷泰久（大阪大学大学院理学研究科）

能発現の鍵になっている。

秒まで幅広い時間帯に及んでいるという点である。
また，

タンパク質の機能と動的性質との関係を理解するため

空間スケールにおいても，サブオングストロームから数には，幅広い時間帯にわたりダイナミクスを観測するこ十オングストロームの幅広い領域に振幅をもつ運動がみとが重要である。われわれは時間分解共鳴ラマン分光法られる。さらに興味深い点は，このように幅広い時空間を使ってタンパク質ダイナミクスの観測を行っている。

スケールのダイナミクスが互いに連動している点にある。

この手法は，高い時間分解能で，タンパク質の部位特異この連動性は，アロステリック効果にみられるように機的な構造情報を与えるという点で，他にはない優れた特290

研究会報告徴をもつ。われわれは，観測のフロンティアを早い時間作するに至り，これらを用いた研究から，タンパク質ダ

帯に押し広げたい，そして，変化の初期過程から，機能

イナミクスに関する新しい知見が得られつつある。本講発現に直接かかわるマイクロ秒・ミリ秒の過程に至るダ

演では，時間分解紫外共鳴ラマン分光法を用いたレチナ

イナミクスの全過程を観てみたいという欲求から，ピコールタンパク質の光サイクル初期過程に関する最近の研

秒の時間分解能をもった共鳴ラマン分光装置の開発に取究成果を紹介する。

り組んできた。その結果，安定で高感度な分光装置を製（14）膜機能分子の全反射赤外分光解析
神取秀樹（名古屋工業大学）

振動分光法は一般に構造生物学のための解析ツールと

spectroscopy）を適用し，２種類のイオンを交換した際のして認識されていないが，光受容蛋白質の機能発現のた差スペクトルを測定することで，結合部位の詳細な構造

めの構造変化をモニターする解析ツールとして高い可能情報を抽出しようとするものである。現在は，ナトリウ

性をもつことを，我々はロドプシンの光誘起赤外差スペム，カリウム，プロトンなどの陽イオンチャネル，クロクトル分光法により示してきた。３年前の本会では，赤ライドチャネル，水チャネルなどの種々のチャネル蛋白外差スペクトル分光法を光に応答しない膜機能分子の測質，陽イオンや陰イオン，有機物を輸送するポンプ蛋白定に対して拡張するための取り組みを紹介した。具体的質，クロライド結合部位をもった視覚受容体などを対象には，チャネルやポンプなどイオン結合性の膜蛋白質にとして研究を進めている。講演では最近の結果（ほとん

対して，エバネッセント波を利用して溶液中で計測が可

どが未発表）を紹介し，膜機能分子の構造機能相関研究

能な全反射赤外分光法（Attenuated Total Reflection FTIR

ツールとしての赤外分光法の可能性を議論したい。

291

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

4．シナプス可塑性の動作原理 ～分子から行動まで～
2012 年 6 月 14 日－6 月 15 日
代表・世話人：松尾直毅（京都大学

白眉センター）

所内対応者：深田正紀（生体膜研究部門）（１）大脳皮質における感覚シナプス入力の可視化
喜多村和郎（東京大学

医学系研究科

神経生理学）（２）神経細胞の個性をもたらす分子メカニズムと複雑ネットワーク
八木健（大阪大学

生命機能研究科）（３）大脳基底核ネットワークを形態学的に解析する
藤山文乃（同志社大学

脳科学研究科

神経回路形態部門）（４）AMPA 受容体のエンドサイトーシス制御機構
松田信爾（慶應義塾大学

医学部

生理学）

（５）GluR2-Cbln1-Neurexin 三者複合体によるシナプス形成の制御機構
植村健（東京大学

医学系研究科

分子神経生物学）（６）抑制性シナプス形成を選択的に誘導する接着分子 Slitrk3
高橋秀人（Department of Psychiatry, The University of British Columbia）（７）エピジェネティクス的な神経系遺伝子発現制御：電位依存性 Ca2＋チャネルβサブユニットの新たな役
割
清中茂樹（京都大学

工学研究科）（８）学習・記憶におけるシナプス可塑性の分子メカニズム－AMPA 型グルタミン酸レセプターによる神経機能の制御－
高宮考悟（宮崎大学

医学部

統合生理）

（９）シナプス内シグナル分子の活性化観察と操作
村越秀治（生理学研究所

脳機能計測・支援センター）（10）Arc と不活性型 CaMKIIβ の動的相互作用によるシナプス局在化とグルタミン酸受容体の制御
奥野浩行（東京大学

医学系研究科

神経生化学）【参加者名】
深田正紀（生理学研究所），深田優子（生理学研究所），

樫和也（大阪バイオサイエンス研究所），中尾章人（京都

横井紀彦（生理学研究所），大川都史香（生理学研究所），大学），永田浩一（愛知県心身障害者コロニー発達障害研

髙橋直樹（生理学研究所），奥慎一郎（生理学研究所），究所），中牟田信一（名古屋大学），鳴島

村上達郎（生理学研究所），関谷敦志（生理学研究所），

医科大学），服部光治（名古屋市立大学），尾藤晴彦（東上田（石原）奈津実（名古屋大学），今井京大学），平野猛（理化学研円（東京女子満（京都大学），藤山文乃（同志社大学），

健（東京大学），榎本和生（大阪バイオサ

松尾直毅（京都大学白眉センター），松田信爾（慶應義塾イエンス研究所），大塚稔久（山梨大学），奥野浩行（東大学），真鍋俊也（東京大学），村越秀治（生理学研究所），京大学），狩野方伸（東京大学），喜多村和郎（東京大学），

森

木下専（名古屋大学），清中茂樹（京都大学），黒田啓え（京都大学），吉井隆浩（京都大学），若杉有紀（名古介（名古屋大学），澤田明宏（名古屋大学），澤村晴志朗

屋大学），多田敬典（横浜市立大学），田淵克彦（生理学（京都大学），高橋秀人（Department of Psychiatry, The研究所），和気弘明（基礎生物学研究所），高橋

University of British Columbia），高宮考悟（宮崎大学），富浜市立大学），実木

究所），植村292

泰生（京都大学），八木健（大阪大学），横山まり

葵（横亨（横浜市立大学），古賀恒行（滋研究会報告賀医科大学），正水芳人（基礎生物学研究所），西尾奈々

橘

吉寿（生理学研究所），戸田知得（生理学研究所），（生理学研究所），吉村由美子（生理学研究所），田中康

中畑義久（生理学研究所），山肩葉子（生理学研究所），

代（基礎生物学研究所），田中康裕（基礎生物学研究所），

鍋倉淳一（生理学研究所）【概要】
記憶学習，情動などの高次脳機能は複雑精緻な神経ネ

手技・システム・動物種を用いる研究者が一堂に集まり，ットワークのシグナル伝達によって厳密に制御されてい十分に時間をかけて議論することはシナプスの動作原理

ると考えられている。その基本ユニットは神経細胞同士を解明する上で必要不可欠であり，極めて意義深いもののつなぎ目であるシナプスであり，そこで機能する分子となる。本研究会では，シナプス可塑性とその周辺領域の同定や機能解析，構造，動作原理などが精力的に研究に関わりを持つ広い分野及び世代の研究者を集め，最新されてきた。しかし高次脳機能の仕組みを理解するにはの研究成果を発表して頂くとともに，活発な議論と情報

シナプスレベルでの理解だけでは不十分であり，細胞，交換を行うことで，今後のシナプス可塑性及び関連分野

回路，行動レベルでの解析と結びつけた研究が必要であの新展開を開拓できればと考えている。

ると考えられる。そこで，各脳階層において様々な実験（1）大脳皮質における感覚シナプス入力の可視化
喜多村和郎（東京大学

医学系研究科

神経生理学）

個々のニューロンは脳内で数千のシナプス入力を統合

誘発活動によるシナプス入力は非常にスパースで，このし，活動電位として出力を行なっている。この単一ニュ

ことはバレル野第４層および第⅔層ニューロンの低頻度

ーロンにおけるシナプス統合メカニズムは，神経科学の発火と一致していた。さらに，個々のシナプス入力は，中心的課題の一つである。この問題を明らかにするため

樹状突起上で時空間的に不均一な入力分布を示し，大多には，脳内において感覚情報がどのような時空間分布で数の感覚入力はごく限られたスパインに入力しているこ

入力しているかを直接可視化する必要がある。我々は，とが明らかとなった。この結果は，機能的に結合していin vivo ホールセル記録と２光子カルシウムイメージング

るか共通入力を受けるニューロン集団が，後シナプスニ

を組み合わせて，個々のシナプス入力を可視化する方法

ューロンの樹状突起上で近くに結合しているということを開発し，マウスバレル野の第⅔層錐体細胞において，を示している。このような，近傍のシナプスにおける同ひげ刺激によるシナプス入力がどのような時空間分布を時入力は，効率的な感覚情報の統合に寄与していると考示すかを解析している。自発活動およびひげ刺激によるえられる。

（2）神経細胞の個性をもたらす分子メカニズムと複雑ネットワーク
八木健（大阪大学

生命機能研究科）

神経細胞の集団的活動（セル・アセンブリ）の基盤にり，ゲノム染色体上で遺伝子クラスターを構成している。

は，神経細胞間でランダムにみえながら特異的結合をもこの遺伝子クラスターにある 58 種類の遺伝子は，個々のつ複雑ネットワークの存在が示唆されている。クラスタ

神経細胞においてランダムな組み合わせ発現をしており，ー型プロトカドヘリン（cPcdh）分子群は，我々が単離・神経細胞の個性化への関与が示唆されている。また，遺同定した多様化した標的認識分子（カドヘリン）群であ

伝子欠損マウスの解析により，神経細胞の生存，シナプ

293

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

ス形成，神経回路形成に関与することが明らかとなってることに注目して，このメカニズムを操作したマウスをいる。しかし，cPcdh 分子群のランダムな組み合わせ発

作製することにより，個々の神経細胞がつくる特異的な現による神経細胞の個性化と神経回路形成の意義につい

神経回路形成メカニズムを理解し，脳の発生プログラムては未だ明らかにされていない。一方，神経回路形成因

により生じる複雑ネットワークの形成メカニズムを明ら

子を個々の神経細胞でランダムに組み合わせ発現させ，

かにして行きたいと考えている。この様なアプローチに形成させた理論的ネットワークでは，高い集団性と短距より，神経細胞の集団的活動をもたらす神経回路形成の離性を兼ね備えた複雑ネットワークとなることが明らか

原理，機能的セル・アセンブリをもたらす基盤が明らかになっている。そこで私たちは，個々の神経細胞においになると考えている。本研究会では，cPcdh 分子群を用てランダムな組み合わせ発現をしている cPcdh 分子群が，いたアプローチを紹介し，意見・議論をいただけばと期神経細胞の個性をもたらす分子メカニズムに関与してい待している。

（3）大脳基底核ネットワークを形態学的に解析する
藤山文乃（同志社大学

脳科学研究科

神経回路形態部門）

パーキンソン病やハンチントン病の病態の理解は，大様式を明らかにした。またその解析の過程で，従来の直脳基底核ネットワークを直接路・間接路のバランスとし接路・間接路スキームの矛盾点を見いだし，大脳基底核て捉えることで大きく進歩してきた。また，大脳基底核

経路には各々の核の違う領域を経由する二つのネットワ

は随意運動の調節のみならず強化学習や報酬系などの高ークがあるのではないかという着想に至った。具体的に次機能にも深く関わっているということが報告されてきは，大脳皮質・基底核・視床ループ（大ループ）の他に，ているものの，運動と学習，この両者を同時に実現する共振が観察されている淡蒼球・視床下核を中心としたル

ための神経回路は未だ見えていない。私たちは従来知らープ（小ループ）が存在する可能性を考え，その検証のれている大脳基底核スキームの中で見落とされているもための研究を始めたところである。また，レイヤーもカのを捜している道中であり，その一つの候補としてまずラム構造もない線条体の局所回路を探るための試みも始線条体の生化学的なコンパートメント構造を考え，このめている。本セミナーで先生がたのご意見を仰ぎ，今後ストリオソーム・マトリックス領域各々に関して入出力の研究の糧にしたい。

（4）AMPA 受容体のエンドサイトーシス制御機構
松田信爾（慶應義塾大学

医学部

生理学）

シナプス可塑性の１つである長期抑圧（LTD）は，

AMPA 受容体はその後どうなるのか，については全く分

AMPA 型グルタミン酸受容体（AMPA 受容体）がクラス

かっていなかった。我々は，海馬の神経細胞において，リン依存的にエンドサイトーシスによって細胞内へ取りホスファチヂルイノシトール 2 リン酸（PIP2）を合成す

込まれることによって引き起こされることが明らかになる PIP5Kγという酵素が LTD 誘導刺激（NMDA 刺激）

りつつあるが，その分子機構については不明な点が多い。

によって活性化されることで，シナプス後部において

例えば，LTD 誘導刺激を受けた後，どのようにしてシナ

PIP2 が合成され，そこに AP-2 が引き寄せられることでプス後部にクラスリンがリクルートされてくるか，形成

クラスリンをリクルートすることを明らかにした。さらされたクラスリン被覆小孔に AMPA 受容体がどの様なに，AP-2 には AMPA 受容体―TARP（Transmembraen

機構で取り込まれるのか，そして細胞内へ取り込まれた

AMPA receptor Regulatory Protein）複合体が，TARP のリ

294

研究会報告ン酸化状態に依存して結合すること，また脱リン酸化状することにより AMPA 受容体のクラスリン媒介エンド

態の TARP はリソソームへの輸送を司る AP-3 にも結合

サイトーシスが起こり，その後，TARP が AP-3 と結合すすることを明らかにした。このことは AMPA 受容体がることでリソソームへ送られることで AMPA 受容体は

TARP を介した AP-Complex への結合によりクラスリン

リサイクルされることなく分解され，長期にわたって細被覆小孔に取り込まれること，さらにはリソソームへと胞表面の AMPA 受容体量が減少して LTD が成立すると輸送され分解されることを示唆している。つまり，神経いうことが明らかになってきた。

細胞が LTD 誘導刺激を受けると，TARP が AP-2 と結合（5）GluRδ2-Cbln1-Neurexin 三者複合体によるシナプス形成の制御機構
植村健（東京大学

医学系研究科

分子神経生物学）

シナプス形成とその再編は発達期における脳神経回路

るが，Cbln1 は S4 を有する NRXN とのみ特異的に結合網の構築のみならず，記憶・学習といった脳高次機能のすることが明らかになった。この三者複合体によるシナ発現に重要な役割を果たしているにもかかわらず，脳のプス形成の制御機構を明らかにするために複合体の化学

シナプス形成の分子基盤については不明な点が多い。小

量 論 的 解 析 を 行 っ た 。 HEK293T 細 胞 に 発 現 さ せ た

脳プルキンエ細胞特異的に発現しているグルタミン酸受

GluR2 を Native-PAGE にて解析した結果，GluR2 は４

容体(GluR)2 は平行線維-小脳プルキニエ細胞間のシナ量体を形成していることが示唆された。また，Cbln1 とプス形成に重要な役割を担うことが知られていたが，その結合部位である GluR2 の NTD はそれ自身で２量体をのメカニズムは長年不明であった。GluR2 の N-terminal

形成していることを見出した。GluR2-NTD-Cbln1 複合

domain(NTD)を磁気ビーズに結合させ小脳の顆粒細胞と体および Cbln1- NRXN1複合体の化学量論的解析をゲ共培養すると，シナプス前部の分化を誘導することから

ルろ過クロマトグラフィーおよび等温滴定型熱量測定に

GluR2 は NTD を介して前シナプスの接着分子と結合すて解析した結果，GluR2-NTD と Cbln1 は 1:1 の化学量ることでシナプス形成を制御していることが示唆された。

論比の複合体を，Cbln1 と NRXN1は 1:2 の化学量論比

この共培養系を利用したシナプス形成を担う接着分子のの複合体を形成することが明らかになった。培養小脳顆

新たなスクリーニング法を開発した。このスクリーニン

粒細胞に抗体を用いて４量体化した GluR2-NTD を添加

グ法により GluR2 と相互社用する接着分子の同定に成するとアクティブゾーン蛋白質 Bassoon の集積が促進さ功し，シナプス後部の GluR2 が分泌蛋白質 Cbln1 を介れたが，２量体の GluR2-NTD ではこの効果は認められしてシナプス前部の neurexin(NRXN)と結合することになかった。これらの結果から，GluR2，Cbln1，NRXN1

よりシナプス形成を引き起こすことを明らかにした。まは 1:2:4 の化学量論比の複合体を形成し，GluR2 はた，NRXN には多くのスプライスバリアントが存在し，

Cbln1 を介して NRXN を４量体化することによりシナプ

特に splice segment 4 (S4)の有無によりシナプス後部の細ス前部の分化誘導を引き起こすことが示唆された。

胞接着分子との結合が調整されていることが知られてい（6）抑制性シナプス形成を選択的に誘導する接着分子 Slitrk3
高橋秀人（Department of Psychiatry, The University of British Columbia）
興奮性シナプスと抑制性シナプスの両者が適切かつバて重要であり，このバランスの破綻は自閉症など様々なランス良く発達することは，正常な神経回路機能におい精神・神経疾患の原因に関係すると考えられている。興295

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

奮性シナプス形成を担う多くの接着分子が同定されてい体型チロシン脱リン酸化酵素 PTPが Slitrk3 の機能的シる一方，抑制性シナプス形成に関わる接着分子について

ナプス前部受容体として機能することも分かった。細胞は不明な点が多い。我々は，遺伝子導入した線維芽細胞

レベルならびに個体レベルでの遺伝子機能阻害実験から，と海馬神経細胞を共培養する系を用いてシナプス形成をSlitrk3-PTPトランス結合体は，抑制性シナプス特異的な単独で誘導する接着分子（シナプスオーガナイザー）を

synaptic organizing complex として機能することが明らか

探索している過程で，Slitrk ファミリー（Slitrk1-6）がシとなった。Slitrk や PTPを含むシナプスオーガナイザー

ナプス前部の形成を誘導すること，さらに，Slitrk3 のシの遺伝子の多くが精神・神経疾患と強く関連しているこ

ナプス形成能が抑制性シナプスに選択的であることを発とから，シナプスオーガナイザーの機能不全がこれらの見した。また，結合蛋白スクリーニングによって，受容疾患に共通の病態生理として関わっていると推測される。

（7）エピジェネティクス的な神経系遺伝子発現制御：電位依存性 Ca2＋チャネルβサブユニットの新たな役割
清中茂樹（京都大学
電位依存性 Ca2＋チャネルは，膜電位の脱分極により活2＋性化して高選択的に Ca を細胞外から細胞内に流入さ2＋せる。神経系において，電位依存性 Ca チャネルを介し2＋た Ca 流入は，プレシナプスにおける開口放出に必須で2＋あるが，その Ca 流入は遺伝子発現制御にも関わる。電2＋工学研究科）

た。興味深いことに，B56と4 サブユニットの相互作用および4 サブユニットの核移行は神経活動依存的に起こった。また，核内の4 サブユニット複合体は，PP2A によるヒストン H3 の脱リン酸化を引き起こした。4 サブ
ユニット変異マウス（lethargic マウス）は，運動失調や位依存性 Ca チャネルは，チャネルポアおよび電位セン

癲癇を起こすことが知られるが，小脳における mRNA 量

サーを有する1 主サブユニットと，2，副サブユニを網羅的に解析した結果，lethargic マウスにおいてはチットから形成される。我々のグループは，副サブユニ

ロシンヒドロキシラーゼ(TH)の発現が増加していた。ま2＋

ットが電位依存性 Ca チャネルの形質膜輸送に必須で1), 2)

た，クロマチン免疫沈降実験から，4 サブユニット複合。また，酵母ツーハイブリッド法

体が TH 遺伝子プロモーター領域に結合することを見出を用いたサブユニット相互作用タンパク質の網羅的なした。すなわち，核内の4 サブユニット複合体は，PP2A

探索により，複数のサブユニット相互作用タンパク質によるヒストン H3 の脱リン酸化を引き起こし，TH 遺伝を同定した。これまでに，RIM1 をはじめとした複数の子の転写を抑制すると考えられる。以上の結果から，神プレシナプスタンパクがサブユニットと相互作用し，

経活動依存的な電位依存性 Ca2＋チャネルの活性化は，チャネル機能を修飾していることを明らかにしてきた 3),

Ca2＋依存的な転写制御だけでなく，4 サブユニット複合4)体形成を介したエピジェネティクス的な転写制御を引きあることを示した。これらの結果は，サブユニットがプレシナプスにお2＋ける電位依存性 Ca チャネルの足場として機能するこ起こすことが示唆された。

とを示唆する。今回，我々は，サブユニット相互作用

1) Mori Y. et al., Nature, 350, 398(1991).

タンパク質をさらに詳細に解析した。その結果，プロテ2) Bichet D. et al., Neuron, 25, 177(2000).

インホスファターゼ 2A (PP2A)副サブユニットである

3) Kiyonaka Y. et al., Nature Neurosci., 10, 691(2007).

B56が，4 サブユニットの核移行に関わることを見出し

4) Uriu Y. et al., J. Biol. Chem., 285, 21750 (2010).

296

研究会報告（8）学習・記憶におけるシナプス可塑性の分子メカニズム-AMPA 型グルタミン酸レセプターによる神経機能の制御—
高宮考悟（宮崎大学

医学部

統合生理）

学習や記憶は，近年の研究により下等な動物において

ミン酸受容体の細胞内ドメインと結合する複数のタンパもその単純なものが観察されることが報告されている。

ク質が発見され，それらにより受容体輸送が調節されてしかし，高次の脳神経機能は，われわれ人間が人間たるいることが推察されている。つまり，それぞれの結合タために与えられた，進化の過程で築き上げられた大変複ンパク質が受容体のリン酸化などの影響を受けながらそ

雑でありながら非常に洗練された高度な神経システムでの結合状態が制御され，シナプスの内外における受容体ある。われわれの脳における学習・記憶のメカニズムをの輸送をコントロールすることが推察されている。特に解明するために，現在まで多くの研究者が多大の労力を小脳プルキンエ細胞における運動学習に重要とされてい費やしてきた。特にその基本となる神経機能であるシナるシナプス長期抑圧現象(Long term depression: LTD)の際

プス可塑性の分子メカニズムの解明は，過去３０年間のの AMPA 型受容体の輸送とその結合タンパク質の役割

研究の末，近年急速にその詳細がわかってきた。中枢神のかなり多くのことが明らかとなってきた。さらに，シ経系におけるシナプス可塑性において，興奮性シナプス

ナプス可塑性においてさかんに研究され場所記憶に重要伝達の主たる役割を担うグルタミン酸受容体の一つであとされている海馬 CA1 領域における代表的なシナプス

る AMPA 型グルタミン酸受容体が注目されている。この可 塑 性 で あ る ， シ ナ プ ス 長 期 増 強 現 象 (Long term

AMPA 型受容体の神経活動に依存したシナプス内外へのpotentiation: LTP)における分子機構の解明が，現在急務と移動により，神経伝達効率のダイナミックな調節がなさなっている。本講演において，これらシナプス可塑性のれ，これによりシナプス可塑性が発現されることが明ら

分子メカニズムの最近の進歩を，AMPA 型グルタミン酸

かとなってきた。さらに，近年シナプス可塑性におけるレセプターに焦点をしぼったこれまでの私の研究と，現AMPA 型受容体の詳細な輸送メカニズムの解明へとその在の取り組みを中心にご紹介したい。

研究対象が集中している。現在までに，AMPA 型グルタ（9）シナプス内シグナル分子の活性化観察と操作
村越秀治（生理学研究所

脳機能計測・支援センター）

神経回路の形成，機能の基礎となるシナプス結合の可さの変化は，主にアクチンの動態により決定されている。

塑性は，シナプスの後端を形成するスパイン内のカルシ

アクチンの重合と脱重合を制御する中心的な分子としてウムシグナルによって制御されていると考えられている

Cdc42 や RhoA などの低分子Ｇタンパク質 Rho GTPase がが，スパインのサイズは 0.1 フェムトリットル程度と非よく知られているが，スパインへの入力刺激時にこれら常に小さく，しかも組織深部に位置するため，内部で起の分子がどのように活性化しスパインの形態変化，長期こるシグナル伝達過程は，これまで殆ど明らかにされて増強に関与しているのかは殆ど分かっていなかった。最こなかった。しかし最近，2 光子蛍光寿命イメージング

近我々は，海馬 CA1 領域の神経細胞において，刺激によ法の進歩により，組織深部で分子同士の相互作用や活性り 可 塑 的 変 化 を 引 き 起 こ し た ス パ イ ン 中 で の ， Rho

を可視化することが可能になり，入力刺激に対するシグ

GTPase の活性化の時空間的特性を可視化することに成ナル分子の活性化がスパインの様な深部にある微小コン

功した。FRET センサーを発現した神経細胞の樹状突起

パートメント内でも観察することが可能になった。

上の１個のスパインをケイジドグルタミン酸で刺激して興奮性シナプスの後端を形成するスパインの形状や大き長期増強を誘起したところ，スパインの体積増加と共に，

297

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

非常に大きな Cdc42 と RhoA の活性化が見られた。興味Cdc42 は体積増大を維持するためのメモリー分子として深いことに，Cdc42 と RhoA は構造が非常に似ているに機能していることが明らかになった。
上記の結果と共に，も関わらず，空間的に異なる活性分布を示した。すなわ

最近我々は，青色光で CaMKII の活性を１ミクロンの空

ち，Cdc42 の活性はスパインに限局しており，RhoA の活間分解能と秒レベルの時間分解能で可逆的に操作するこ性は樹状突起へと広がっていた。また，これらの分子のとができる光感受性タンパク質の開発し，内在性機能を薬剤処理や shRNA を用いて調べたところ，RhoA

CaMKII の詳細な活性化のタイムコースを測定することの活性化はスパイン体積増大のトリガーとして，また，に成功したので，これについても報告したい。

（10）Arc と不活性型 CaMKIIβの動的相互作用によるシナプス局在化とグルタミン酸受容体の制御
奥野浩行（東京大学

医学系研究科

神経生化学）

前初期遺伝子 Arc は，シナプス刺激に応答して速やか

クダウンまたはノックアウトを行うと Arc のシナプス局に発現誘導される，代表的な神経活動依存的遺伝子であ在量は顕著に減少した。また，Arc の不活性シナプス局る。その産物である Arc タンパクは，後シナプスに局在

在は単一シナプス単位で制御されていた。さらに重要なして AMPA 型グルタミン酸受容体の膜表面からの取りことに，個々のシナプスにおける Arc の存在量は GluA1

込み（エンドサイトーシス）を促進することが知られての表面発現量と負の相関を示した。これらの結果から，いる。また，Arc ノックダウンやノックアウトにより長神経活動によって発現誘導された Arc タンパクは，非活期シナプス可塑性や長期記憶形成に多様な障害が引き起性化型 CaMKIIβ との相互作用によって弱いシナプスにこされることが報告されている。しかしながら，神経活

選択的に集積し，その結果，弱いシナプスにおいてのみ動によって発現誘導された Arc タンパクがどのようなメ

AMPA 型グルタミン酸受容体の除去を行うが，強いシナカニズムでシナプスに局在し，どのようにシナプス機能

プスではその効果は抑えられる，すなわち，シナプスのを調節しているかについては依然として不明な点が多い。

重みのコントラスト比を高く保つ働きがあるのではない

我々は，Arc タンパクの樹状突起における動態および Arc

かと考えられる（Okuno et al., Cell, 2012）。これまで長期

結合タンパクの解析を行い Arc のシナプス局在機構の解シナプス可塑性メカニズムの一つとして，活動依存的な明を試みた。その結果，これまで信じられていた挙動と遺伝子発現産物が活性化シナプスに補足されて機能する，は逆に，Arc は活動の少ない，不活性シナプスに多く集

いわゆるシナプスタギング機構が知られている。今回の積することが明らかになった。この Arc の不活性シナプ

結果は，これとは相補的な，不活性化シナプス選択的に2＋

スへの集積には Ca /CaM 非結合の CaMKIIβ（不活性型

効果を及ぼす“逆シナプスタギング”機構の存在を強くCaMKIIβ）との相互作用が重要であり，CaMKIIβ のノッ

示唆している。

298

研究会報告5．痛み研究の新たな展開
2012 年 12 月 13 日－12 月 14 日
代表・世話人：岩田幸一（日本大学歯学部生理学講座）
所内対応者：富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部門）（１）末梢神経損傷による免疫系細胞の脊髄内浸潤および神経障害性疼痛における TRPM2 の役割
勇昂一，原口佳代，朝倉佳代子，白川久志，中川貴之，金子周司（京都大学大学院薬学研究科/薬学部生体機能解析学分野）（２）新規鎮痛標的分子としてのミクログリア Ca2+活性型 K+チャネルの特性
林

良憲，中西

博

（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学）（３）神経障害性疼痛モデルマウスの一次知覚伝達系における macrophage/microglia の由来と極性化
仙波恵美子，上勝也（和歌山県立医科大学医学部第二解剖）（４）抗うつ薬およびトラマドールの神経障害性疼痛改善作用とそのメカニズム榊山（５）教育講演 1

実，前田早苗，白川久志，中川貴之，金子周司（京都大学薬学部生体機能解析学分野）「ミクログリアの産生するカテプシン群の慢性疼痛における役割」
中西博（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学分野）（６）局所麻酔薬レボブピバカインの rNav1.8 チャネルに対する作用
川津領一 1, 2，井本敬二 1, 3，歌大介 1，岡本孝史 2，増井邦晴 2，

田矢廣司 2，山村睦朗 2，池田雅弘 2，古江秀昌 1, 3
（1 生理学研究所神経シグナル，2 丸石製薬株式会社中央研究所，3 総合研究大学院大学生理科学）（７）下歯槽神経切断ラットに発症する異所性機械アロディニアに対する三叉神経節内 NO の関与
杉山朋久 1，篠田雅路 2，高橋理 1，岩田幸一 2（1 神奈川歯科大学人体構造学講座組織学分野，2 日本大学歯学部生理学講座）（８）An alternative splicing variant of mouse TRPA1 regulates channel activity under inflammatory and neuropathic
pain conditions
Yiming Zhou1, 2, Yoshiro Suzuki1, 2, Kunitoshi Uchida1, Makoto Tominaga1, 2（1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Intergrative Bioscience, Okazaki, Japan，
2

SOKENDAI, Okazaki, Japan）（９）メラノーマ担癌マウスの自発的舐め行動における酸感受性イオンチャネル ASIC1a の関与
今井亮太，安東嗣修，西知恵，藤田真英，倉石康（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学教室）（10）ストレス誘発性機能性胃腸症モデルにおける CRF および NGF の関与
小酒井友，林

功栄，堀紀代美，易勤，山口豪，白石昌武，中村恒夫，尾﨑紀之（金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野）（11）Muscular Mechanical and Heat Sensitivity After Lengthening Contraction, Modulation of Heat Sensitivity by
NGF
Luis F. Quem1, Kazue Mizumura2(1Res. Inst. Environ. Med., 2Nagoya Univ. Coll. Life Health Sci., Chubu Univ.)299

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（12）ラット下腿筋膜は侵害受容を担う感覚組織である
久保亜抄子 1,2，田口徹 1，安井正佐也 3，阿部真博 4，木山博資 3，山中章弘 1，水村和枝 2（1 名古屋大学環境医学研究所神経系分野Ⅱ，2 中部大学生命健康科学部理学療法学科，3

名古屋大学大学院医学系研究科機能形態学講座機能組織学分野，4 ビタカイン製薬株式会社学術部）（13）三叉神経脊髄路核尾側亜核におけるエストロゲンの代謝型グルタミン酸受容体への影響
田代晃正，西田育弘（防衛医科大学校生理学講座）（14）教育講演 2「痛みの治療の現状と今後の展望」
井関雅子（順天堂大学医学部麻酔科学ペインクリニック講座）（15）成熟ラット脊髄膠様質ニューロンの GABA およびグリシンを介する自発性抑制性シナプス伝達に及ぼすオキシトシンの促進作用
熊本栄一，蒋昌宇，藤田亜美，大坪瀬奈，羅清甜，康欽，松下晋大（佐賀大学医学部生体構造機能学講座（神経生理学分野）（16）帯状疱疹による自発性掻痒の発生メカニズム佐々木淳，Adhikari Subash，倉石泰（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室）（17）新規自然免疫活性化受容体の神経障害痛発症における役割‐ノックアウトマウスを用いた行動学的検討
八坂敏一 1，村田祐造 1，飯笹英一 2，池田弘 7，津田誠 5，園畑素樹 4，笹栗智子 3，

平川奈緒美 3，藤田亜美 1，熊本栄一 1，増子貞彦 1，井上和秀 5，吉田裕樹 2，山崎

晶 6，原

博満 2

（1 佐賀大学医学部生体構造機能学，2 分子生命科学，3 麻酔蘇生学，4 整形外科学，5 九州大学大学院薬学研究院
薬理学分野，6 生体防御医学研究所分子免疫学分野，7 福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻）（18）QX-３１４はカプシエイトまたはアナンドアミドとの併用投与で侵害熱刺激反応を抑制する
中川

弘 1，樋浦明夫 2（1 徳島大学病院障碍者歯科，2 徳島大学歯学部口腔組織）（19）覚醒サル体性感覚野ニューロンの侵害熱刺激に対する応答
海野俊平，本田訓也，岩田幸一（日本大学歯学部生理学講座）（20）慢性腰痛患者における腰痛関連脳活動と心理物理的尺度との関係
松尾洋平 1，倉田二郎 2，吉田勝浩 1，関口美穂 1，二階堂琢也 1，紺野愼一 1（1 福島県立医科大学整形外科学，2 東京医科歯科大学麻酔科）（21）精神医学からみた痛み
西原真理（愛知医科大学学際的痛みセンター）（22）GDNF による抗アロディニア作用の新しい分子メカニズム福岡哲男，野口光一（兵庫医科大学解剖学講座神経科学部門）【参加者名】
関口美穂（福島県立医科大学），松尾洋平（福島県立医科理学研究所），箱崎敦志（生理学研究所），堀紀代美（金大学），半田隼一（福島県立医科大学），岩田幸一（日本沢大学），小酒井友（金沢大学），佐々木淳（富山大学），

大学），篠田雅路（日本大学），海野俊平（日本大学），井今関雅子（順天堂大学），舟久保恵美（慶應義塾大学），杉（大阪大学），杉村光隆（大阪大学），山形和彰（大阪大

山朋久（神奈川歯科大学），田代晃正（防衛医科大学校），学），中川貴之（京都大学），榊山

田口奈子（京都大学），趙徹（名古屋大学），佐藤純（名古屋大学），片野亮太（富山大学），北村亮（富山大学），丹羽均

実（京都大学），宗可萌（京都大学），勇昂一（京都

坂公明（名古屋大学），Queme Fernando（名古屋大学），大学），朝倉佳代子（京都大学），大住倫弘（畿央大学），

西原真理（愛知医科大学），水村和枝（中部大学），村瀬

仙波恵美子（和歌山県立医科大学），福岡哲男（兵庫医科

詩織（中部大学），久保亜抄子（中部大学），古江秀昌（生大学），神田浩里（兵庫医科大学），清行康邦（兵庫医科理学研究所），歌大学），樋浦明夫（徳島大学）
，中西

300

大介（生理学研究所），川津領一（生博（九州大学），林研究会報告良憲（九州大学），津田誠（九州大学），高野行夫（福スセンター），内田邦敏（岡崎統合バイオサイエンスセン

岡大学），熊本栄一（佐賀大学），藤田亜美（佐賀大学），ター），齋藤八坂敏一（佐賀大学），蒋

加塩麻紀子（岡崎統合バイオサイエンスセンター），常松昌宇（佐賀大学），大坪瀬奈

茂（岡崎統合バイオサイエンスセンター），（佐賀大学），黒田博之（ゼリア新薬工業），吉長幸嗣（ゼ友美（岡崎統合バイオサイエンスセンター），周一鳴（岡リア新薬工業），今井利安（日本ケミファ），田矢廣司（丸崎統合バイオサイエンスセンター），高山靖規（岡崎統合石製薬），山村睦朗（丸石製薬），岡本和明（マルホ），田バイオサイエンスセンター），新宅健司（岡崎統合バイオ

村理絵（マルホ），金山翔治（マルホ），石井律子（マルサイエンスセンター），西本れい（岡崎統合バイオサイエホ），上田勇輝（マルホ），富永真琴（岡崎統合バイオサ

ンスセンター）

イエンスセンター），鈴木喜郎（岡崎統合バイオサイエン【概要】
本研究会は「 痛み研究の 新 たな展開」 と 題して，から「痛みの治療の現状と今後の展望」と題して，神経2012 年12 月 13 日および 14 日の 2 日間にわたり，岡崎統

障害性疼痛に関する最近の臨床知見およびその治療法に合バイオサイエンスセンターにおいて開催された。本研

ついて，詳細な解説がなされた。一般講演では，グリア究会では教育講演として２つのテーマを企画した。一つの神経障害性疼痛への関与，種々のＴＲＰおよびイオン

は九州大学歯学部の中西博先生から「ミクログリアの産チャネルの機能，あるいは新たな病的疼痛モデルの紹介

生するカテプシン群の慢性疼痛における役割」というタなど，様々なテーマに関する発表がなされ，大変有意義

イトルで講演がなされ，ミクログリアの神経障害性疼痛な研究会になった。この場をお借りして，本会の開催に発症に対する分子メカニズム，特にカテプシンの役割に対して多大なご尽力をいただいた岡崎統合バイオサイエ

ついて詳細な解説がなされ，改めてグリア細胞をターゲ

ンスセンター細胞生理部門の富永真琴教授をはじめ，同ットとした研究の必要性を確認した。また，臨床面から研究室の方々に深く御礼申し上げる次第です。

の講演ということで，順天堂大学医学部の井関雅子先生（1）末梢神経損傷による免疫系細胞の脊髄内浸潤および神経障害性疼痛における TRPM2 の役割
勇昂一，原口佳代，朝倉佳代子，白川久志，中川貴之，金子周司（京都大学大学院薬学研究科/薬学部生体機能解析学分野）

我々はこれまでに，末梢免疫系細胞あるいは脊髄ミクを欠損した TRPM2KO→TRPM2KO キメラマウス，いず

ログリアの TRPM2 が炎症性/神経障害性疼痛へ関与してれにおいても，WT→WT キメラマウスに比べ有意に減弱いることを報告してきた。しかし，TRPM2KO マウスをした。しかし，末梢神経損傷 14 日後において，結紮を施用いたこれまでの検討では，末梢免疫系細胞あるいは脊した損傷部位周辺への GFP 陽性骨髄由来細胞の浸潤に，髄ミクログリアどちらの TRPM2 がより重要であるかをいずれのキメラマウスでも差は認められなかった。
一方，明らかにできなかった。そこで，今回，WT/TRPM2KO

TRPM2 を欠損した 3 種のキメラマウスの脊髄後角では，マウス間で，GFP 陽性骨髄由来細胞を移植した骨髄キメ

Iba1 陽性細胞数が減少した。また，神経損傷後に GFP 陽

ラマウスを作成し，それぞれの神経障害性疼痛への寄与

性骨髄由来細胞の脊髄への浸潤が認められたが，TRPM2を検討した。末梢神経損傷後に惹起される機械的アロデを欠損したキメラマウスでは，これらの浸潤が減少傾向，

ィニアは，末梢骨髄由来細胞で TRPM2 を欠損した

さらに，GFP 陽性/Iba1 陽性マクロファージの浸潤は有意

TRPM2KO ドナー/WT レシピエント（TRPM2KO→WT）に減少した。一方，GFP 陰性/Iba1 陽性の常在性ミクログ

キメラマウス，中枢神経系やミクログリアで TRPM2 をリアの数に変化は見られなかった。これらの結果から，欠損した WT→TRPM2KO キメラマウス，双方で TRPM2

TRPM2 は末梢神経損傷時の骨髄由来マクロファージの301

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

脊髄内浸潤に関与し，神経障害性疼痛に寄与することが示唆される。

（2）新規鎮痛標的分子としてのミクログリア Ca2+活性型 K+チャネルの特性
林

良憲，中西

博（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学）

ケタミンはニューロパチックペインに代表される慢性比べ最も強い抑制効果を示した。さらに NS1619 の髄腔痛に対して著効を示す。光学異性体をもつケタミンは，内投与により生じる疼痛閾値の低下は S ケタミンにより

S 体が R 体に比べ約 4 倍もの鎮痛効果を示す一方で，主有意に抑制された。また，カリブドトキシンの髄腔内投な作用部位である NMDA 受容体の阻害効果は約 2 倍で与により神経障害性疼痛が有意に改善され，ミクログリある。そのため，NMDA 受容体だけではケタミンの鎮痛アにおける P2X4 受容体および BDNF の発現量を抑制し効果を説明するには不十分である。そこで，慢性痛発症た。更にリゾフォスファチジン酸の髄腔内投与によってに関与するミクログリアに着目し，ケタミンの新たな鎮誘発される疼痛も S-ケタミンにより優位に改善された。

痛分子の探索を行った。神経損傷後，脊髄後角における以上の結果より S 体ケタミンはニューロンの NMDA 受

活性化ミクログリアにおいて，正常では認められない高容体を抑制するだけではなく，ミクログリアの BK チャ

コンダクタンス Ca2+活性型 K+(BK)電流が認められた。

ネルを抑制することで，強力な鎮痛作用を発揮すること

神経損傷後および，NS1619 （BK チャネル活性化剤）にが示唆された。

より誘発される BK 電流は S 体が R 体およびラセミ体に（3）神経障害性疼痛モデルマウスの一次知覚伝達系における macrophage/microglia の由来と極性化
仙波恵美子，上勝也（和歌山県立医科大学医学部第二解剖）

神経障害性疼痛の発症と維持に macrophage/microglia,

iNOS-/Arginase-1+-M2 subtype であり，21 日目になって少astrocyte などのグリアが重要な役割を果たしていること

数の EGFP+/CD11b+細胞が認められた。脊髄後角では，が注目されている。今回我々はマウス Seltzer model を作

術 後 ３ 日 か ら ２ １ 日 に わ た っ て Iba-1+/CD11b+

製し，術後早期から 28 日にわたって，損傷神経，DRG，macrophages/microglia が I,II 層を中心に著明に増加し，こ脊髄後角における macrophage/microglia の起源と極性

れ ら は CD68+/CD86+/Arginase-1-/ CD163-/CD206--M1（ M1/M2 subtypes ） に 注 目 し て 検 討 を 行 っ た 。

subtype であった。3 日目にはその多くが Ki67 陽性を示

Macrophage/microglia の起源については EGFP chimeric

したが，7 日目には減少した。EGFP+/CD11b+細胞は 21

mice を用いて検討した。受傷によりこれらの細胞がどの日目になって認められた。損傷神経，脊髄後角とも M1

ように動員され，極性を獲得し，症状の発現と維持に関

subtype が増加するが，損傷神経では骨髄由来で，後角でわるかを明らかにし治療への応用の可能性を探る。損傷

は resident の細胞が増殖すると考えられる。また，DRG

神経においては術後 1～3 日目に多くの Iba-1+ 細胞が認では resident の M2 macrophages が増加した。以上より，

められ，その多くが iNOS+/Arginase-1--M1 macrophage お

神経障害後の一次知覚系においては，部位によりまた時

よび好中球であった。3 日目には多くの EGFP+/CD11b+

期により活性化される macrophage/microglia の由来と極細胞が認められたがその後漸減した。一方，DRG では術性が異なることがわかった。

後 3 日目から Iba-1+ 細胞が増加したが，その多くは

302

研究会報告（4）抗うつ薬およびトラマドールの神経障害性疼痛改善作用とそのメカニズム榊山実，前田早苗，白川久志，中川貴之，金子周司（京都大学薬学部生体機能解析学分野）【目的】神経障害性疼痛に対して，三環系抗うつ薬がの反復投与は，急性鎮痛効果に加え，アロディニア形成

第一選択薬となっている。また，弱オピオイドのトラマ

および維持に対して改善作用を示した。モルヒネやトラ

ドールは，μオピオイド受容体へのアゴニスト作用とモ

マドールの急性鎮痛効果はナロキソンにより，一方，ア

ノアミン再取り込み阻害作用を併せ持ち，他のオピオイ

ミトリプチリンやトラマドールのアロディニア改善作用

ドとは異なる性質を有する。本研究ではモルヒネ，アミはヨヒンビンにより抑制された。また，アミトリプチリ

トリプチリンおよびトラマドールを反復投与した際の神ンおよびトラマドール反復投与は，pSNL による脊髄ア経障害性疼痛に対する効果，脊髄グリア細胞に対する影

ストロサイトの活性化を有意に抑制したが，ミクログリ

響，およびノルアドレナリン (NA) 神経に対する影響を

ア活性化には影響しなかった。また，トラマドール反復検討した。【方法】各薬物を坐骨神経部分結紮 (pSNL)

投与は脊髄において NA 合成酵素 DβH の発現を増加さ当日から 6 日後まで（アロディニア形成期），もしくは 7せた。【考察】アミトリプチリンおよびトラマドールの反日後から 14 日後まで（維持期），1 日 1 回反復投与した。

復投与は，アロディニア形成および維持に対してα2 受

von Frey filament により，薬物投与直前に反復投与による容体を介して改善作用を示すこと，その作用の一部にア

機械的アロディニア改善効果を，投与 1 時間後に急性鎮ストロサイト活性化抑制が関与すること，さらにトラマ痛効果を評価した。【結果】モルヒネは投与毎に急性鎮痛

ドールに関して，脊髄での下行性 NA 神経系の促進が関効果を示したが，アミトリプチリンおよびトラマドール

与することが示唆される。

（5）教育講演 1「ミクログリアの産生するカテプシン群の慢性疼痛における役割」
中西博（九州大学大学院歯学研究院口腔機能分子科学分野）

プロテアーゼはタンパク質を不可逆的に分解する“消さらに，CGA の髄腔内投与により CatB 依存的に疼痛が化作用”だけではなく，生体内の生理活性物質を産み出誘導され，末梢炎症に伴う DRG ニューロンにおけるすための“モジュレーター作用”を有している。最近，

CGA の増大も認められた。これらの結果より，末梢炎症

私たちはミクログリアの産生するリソソーム性プロテアに伴い増大した CGA が脊髄ミクログリアにおいて CatBーゼであるカテプシン群の作用に着目し，慢性疼痛にお依存的に IL-1産生を促し，炎症性疼痛発症において重ける役割の解析を行っている。

要な役割を果たすことが明らかになった（J Neurosci,

疼痛において重要な役割を果たす IL-1のプロ型から成2012）。

熟型への変換に必要なカスパーゼ-1 の活性化に，細胞質

一方，カテプシン S（CatS）は活性型酵素として細胞に漏出したカテプシン B（CatB）により活性化される

外に分泌され，中性環境下で基底膜や細胞外マトリック

NLRP3 インフラマソームが関与することが報告されたスの分解により単球の浸潤に関与することを報告した（J（Nat Immunol, 2008）。しかし，私たちはクロモグラミン

Neurosci Res, 2007）。また，神経障害性疼痛では病態の進A（CGA）で刺激したミクログリアでは増大した CatB が展に脊髄後角に浸潤した単球が関与することが報告され直接的にプロカスパーゼ-1 を活性化し，IL-1産生を誘導ている（J Neurosci, 2007）。そこで CatS の神経障害性疼することを報告した（Glia, 2010）。また，CatB 欠損マウ痛における関与を検討した。神経損傷後，マクロファー

ス で は 炎 症 性 疼 痛 は 有 意 に 抑 制 さ れ ， CatB 阻 害 剤

ジに発現するがミクログリアに発現の認められないカテ（CA074Me）の髄腔内投与でも同様の結果が得られた。

プシン F の脊髄内発現が野生型マウスでは認められ，303

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）CatS 欠損マウスでは認められなかった。CatS 欠損マウス

性疼痛の進展に重要な役割を果たすことが強く示唆されでは神経障害性疼痛が有意に減弱しており，CatS 阻害剤

た。

（Z-FL-COCHO）の腹腔内投与により疼痛の改善が認め

これらの結果より CatB あるいは CatS の酵素活性阻害られた。さらに，脊髄後角における Iba1 陽性細胞数の有剤が新たな慢性疼痛治療薬の開発におけるターゲットに意な減少も認められた。これらの結果より，CatS は神経なりうると考えられる。

損傷に伴う単球の脊髄後角への浸潤に関与し，神経障害（6）局所麻酔薬レボブピバカインの rNav1.8 チャネルに対する作用
川津領一 1, 2，井本敬二 1, 3，歌大介 1，

岡本孝史 2，増井邦晴 2，田矢廣司 2，山村睦朗 2，池田雅弘 2，古江秀昌 1, 3
（1 生理学研究所神経シグナル，2 丸石製薬株式会社中央研究所，3 総合研究大学院大学生理科学）【目的】我々は今までの研究から，局所麻酔薬である
レボブピバカインは，一次求心性線維のうち A線維や C

レボブピバカインなどの各種局所麻酔薬をかん流投与し，その振幅の抑制作用を解析した。

線維を特異的に抑制し，Aβ線維に対しても抑制作用を【結果・考察】レボブピバカイン，ロピバカイン，ブ示すロピバカインなど他の局所麻酔薬とは異なる分離遮

ピバカイン，デクスブピバカイン，リドカインは rNav1.8

断能を有することを示してきた。本研究では A線維や C

チャネルを介した電流の振幅を濃度依存的に抑制し，そ線維に発現する電位依存性 Na チャネルに対する抑制作の IC50 値はそれぞれ 178, 260, 140, 123, 318 M であった。

用の詳細を明らかにするために，TTX 非感受性の Nav1.8

一方，use-dependent な抑制作用を解析するとレボブピバ

チャネルに対するレボブピバカインとその他局所麻酔薬

カインは強い抑制効果を示した。レボブピバカインとその抑制作用機序について検討した。

の他の局所麻酔薬は，いずれも rNav1.8 チャネルを抑制【方法】ラット後根神経節細胞からクローニングしたしたことから，痛覚遮断作用を有すると考えられた。特Nav1.8 チャネル(rNav1.8 チャネル）をコードする遺伝子に，レボブピバカインは，use-dependent な抑制においてを ND7/23 細胞に導入した。TTX 存在下にホールセルパ

もその他の局所麻酔薬より抑制作用が強かったことから，

ッチクランプ記録を行い，膜電位を-90 mV に電位固定し痛みの伝達を有効に遮断する事が示唆された。

た。脱分極パルスにより発生する内向き電流を記録し，（7）下歯槽神経切断ラットに発症する異所性機械アロディニアに対する三叉神経節内 NO の関与
杉山朋久 1，篠田雅路 2，高橋理 1，岩田幸一 2（1 神奈川歯科大学人体構造学講座組織学分野，2 日本大学歯学部生理学講座）

一酸化窒素（NO）は神経系一酸化窒素合成酵素（nNOS）は少ない。そこで本研究では，下歯槽神経切断により三によって生成される膜透過性のガスであり，生体内の叉神経２枝支配領域に異常疼痛が発症する異所性神経障

様々な生理機構調節に関与している。NO は細胞内の可害性疼痛モデルラットを作製し，顎顔面領域に発症する

溶性グアニル酸シクラーゼ(sGC)を活性化し，それに伴っ異所性機械アロディニアに対する三叉神経節内の NO のて感覚性ニューロンの興奮性の変化を引き起こすと報告

役割を解析した。

されている。しかしながら，三叉神経節における NO と雄性 SD ラットの左下歯槽神経を深麻酔下にて 2 ヶ所

顎顔面領域の神経障害性疼痛との関連性についての報告

結紮後，切断した。術後２日目より，von Frey filament

304

研究会報告を用いて測定した口髭部への機械刺激に対する逃避閾値に対する逃避閾値の低下は有意に抑制された。

が有意に低下した。術後７日目，切断側の三叉神経節に以上の結果から，下歯槽神経切断により三叉神経節内

おいて nNOS 陽性神経細胞が有意に増加した。さらに下で nNOS 陽性細胞が増加し，それにより nNOS から合成

歯槽神経切断後，選択的 NO 合成阻害薬 (7-nitroindazole)

された NO が口髭部に発症する異所性機械アロディニアの持続的三叉神経節内投与により，口髭部への機械刺激発症に関与することが示唆された。

（8）An alternative splicing variant of mouse TRPA1 regulates channel activity under inflammatory andneuropathic pain conditions
Yiming Zhou1, 2，Yoshiro Suzuki1, 2，Kunitoshi Uchida1，Makoto Tominaga1, 2（1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Intergrative Bioscience, Okazaki, Japan，
2

SOKENDAI, Okazaki, Japan）

TRPA1 is a nonselective cation channel that is activated byits single-channel properties.

Over-expression of TRPA1b in

noxious stimuli and serves important functions during

WT DRG neurons increased AITC responses, and expression

nociception and inflammation. Here a novel alternativeof TRPA1a with TRPA1b produced larger ATIC responses

splicing variant of mouse TRPA1, TRPA1b was identified.

compared with expression of TRPA1a alone in TRPA1KO

Both isoforms, TRPA1a (full length) and TRPA1b (splicing

DRG neurons. Expression levels of TRPA1a and TRPA1b

variant), were confirmed to be expressed in mouse dorsal rootmRNAs

ganglion (DRG) and trigeminal ganglion (TG) neurons.

adjuvant-induced inflammatory and a partial sciatic nerve

When expressed in HEK293T cells, both isoforms could be

ligation-induced neuropathic pain models. In contrast totranslocated to the plasma membrane while physically interact

TRPA1a, whose mRNA expression level increased in thewith each other. Although TRPA1b did not respond to TRPA1

early stages of disease conditions, the TRPA1b expression

agonists, TRPA1a and TRPA1b co-expression significantly

level gradually increased throughout the two-week period.

increased TRPA1a plasma membrane expression as well as

This up-regulated TRPA1b expression level could regulate

current density in response TRPA1 agonists without affecting

expression of TRPA1a.

changeddynamicallyincomplete

Freund’s（9）メラノーマ担癌マウスの自発的舐め行動における酸感受性イオンチャネル ASIC1a の関与
今井亮太，安東嗣修，西知恵，藤田真英，倉石康（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学教室）

癌患者の腫瘍組織内部では pH が低下していることが

C57BL/6 系マウスの後肢足蹠に皮内移植した。自発的舐

報告されている。また，酸感受性イオンチャネル

め行動の時間が，移植後 10 日過ぎより有意に増加した。

（acid-sensing ion channel：ASIC）の痛みへの関与が報告

非選択的 ASICs 遮断薬 amiloride の全身（10，30 mg/kg，されている。しかしながら，癌性疼痛における ASICs のi.p.）及び局所（300，1000 nmol/site，i.pl.）投与が，担癌役割は不明である。本研究では，メラノーマ細胞を皮膚マウスの自発的舐め行動を用量依存的に抑制した。癌塊に同所移植したマウスで観察される疼痛様行動（患部へ中の pH は pH6.7 であったことから，AISC1a 及び ASIC3の自発的舐め行動）への ASICs の関与を検討した。

の関与が推測される。ASIC3 の関与に関しては現在検討

B16-BL6 メ ラ ノ ー マ 細 胞 （ 2 × 105 cells/site ） を 雄 性

中であるが，ASIC1a 遮断薬 psalmotoxin （1 0.2，
2 pmol/site，

305

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

i.pl.）は，自発的舐め行動を用量依存的に抑制した。

細胞の培養環境を pH6.7 に維持すると，pH7.4 の環境下

B16-BL6 細胞には，ASIC2a 以外の ASIC サブタイプのと比べて有意に endothein-1 の産生・遊離が増加した。以mRNA が，また，後根神経節では全ての ASIC サブタイ

上の結果から，メラノーマ担癌マウスの自発的舐め動作

プの mRNA が発現していた。リン酸緩衝食塩水（pH6.7）に，メラノーマ細胞の ASIC1a を介した endothein-1 の産を健常マウスの後肢足蹠へ皮下注射しても，生理食塩水

生・遊離が少なくとも一部関与していることが示唆されと同様にほとんど舐め行動を示さなかった。メラノーマ

る。

（10）ストレス誘発性機能性胃腸症モデルにおける CRF および NGF の関与
小酒井友，林

功栄，堀紀代美，易勤，山口豪，白石昌武，中村恒夫，尾﨑紀之（金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野)【背景】明らかな器質的病変が見られないにも関わら反復して負荷し，経時的に胃の痛覚を評価した。また，ず痛みなどの上部消化管症状を呈する疾患として機能性

体重，摂餌量，胃内容物量，足底の機械性痛覚閾値を計

胃腸症（FD）がある。ストレスが腸の痛覚過敏を引き起測した。

こすことが報告され，過敏性腸症候群（IBS）のモデル【結果】WAS の反復負荷により胃の痛覚が亢進した。

として提唱されているが，ストレスが胃の痛覚に及ぼす

その時，胃粘膜に明らかな病変は見られなかった。WAS

影響については明らかではない。本研究ではストレスをによって亢進した痛覚は CRF 拮抗薬及び CRF2 受容体拮加えたときの胃の痛覚の変化を調べ，痛覚の亢進への副抗薬，NGF 中和抗体で抑制された。WAS は足底の機械

腎皮質刺激ホルモン放出因子（CRF）と神経成長因子

性痛覚過敏を引き起こした。
【結論】WAS は胃の痛覚を亢進させ，FD の動物モデ（NGF）の関与を調べた。
【方法】深麻酔下で，雄性ラットの胃にバルーンを，ルとして有用と思われた。WAS による胃の痛覚亢進には僧帽筋に筋電図測定用の電極を留置し，胃をバルーン進

CRF2 と NGF が関与しており，FD への関与が示唆され展した時の筋電図の変化を胃の痛覚として測定した。1た。

日 1 時間の Water avoidance ストレス（WAS）を 10 日間（11）Muscular Mechanical and Heat Sensitivity After Lengthening Contraction, Modulation of Heat
Sensitivity by NGF
Luis F. Quem1, Kazue Mizumura2(1Res. Inst. Environ. Med., 2Nagoya Univ. Coll. Life Health Sci., Chubu Univ.)
Previous reports showed that mechanical sensitivity ofIn this study we examined the mechanical and heatmuscle nociceptors is increased 2 days after lengthening

sensitivities of nociceptors in rats after LC and after injection

contraction (LC) (Taguchi et al. 2005), when muscularof NGF. Single unmyelinated muscle afferents were recorded

mechanical hyperalgesia (delayed onset muscle soreness,from muscle-nerve preparations in vitro. Mechanical (0-196

DOMS) was strongest, but the heat sensitivity was not

mN in 10s) and heat (34-50°C in 30s) stimulations weredifferent despite that nerve growth factor (NGF), through theapplied on their receptive field. In a different group of

modulation of the transient receptor potential vanilloid 1

experiments, baseline heat stimulation was applied and NGF(TRPV1) channel (Fujii et al. 2008), is partially responsible

was injected into the muscle preparation. After that, a series offor mechanical hyperalgesia in DOMS (Murase et al. 2010).

heat stimulations were made every 10 minutes for up to 1306

研究会報告to the control.

hour.
The mechanical but not the heat sensitivity was increased

Heat and capsaicin sensitive fibers are potentially the mainin the LC group. LC increased the mechanical sensitivity on

targets of the sensitizing effects of LC. The absence ofthe fibers that responded to heat and the fibers responsive tofacilitation of heat sensitivity after LC despite NGF ability tocapsaicin while the heat insensitive and the capsaicin

facilitate it can be explained if NGF produced after LC is notinsensitive fibers were not sensitized. Twenty minutes aftersufficient to sensitize nociceptors response to heat.

the NGF injection, the heat sensitivity was facilitated relative（12）ラット下腿筋膜は侵害受容を担う感覚組織である
久保亜抄子 1,2，田口徹 1，安井正佐也 3，阿部真博 4，木山博資 3，山中章弘 1，水村和枝 2（1 名古屋大学環境医学研究所神経系分野Ⅱ，2 中部大学生命健康科学部理学療法学科，3

名古屋大学大学院医学系研究科機能形態学講座機能組織学分野，4 ビタカイン製薬株式会社学術部）

筋膜はこれまで単なる支持組織とみなされ，それ以外

ほぼすべての A線維は機械刺激にのみ応答することをの機能はあまり言及されていない。近年，胸腰筋膜を対報告した。今回さらに，３）下腿筋膜への侵害刺激によ

象とし，筋膜に侵害受容線維が分布すること，また，筋る c-Fos 陽性細胞数と分布を指標に，下腿筋膜支配の一膜に受容野を持つ脊髄後角ニューロンが存在することが

次求心性神経の脊髄内投射様式を調べた。下腿筋膜への報告されているが，筋膜由来の侵害受容や痛みの末梢神

侵害レベルの繰り返しピンチ刺激によって，L3 をピーク

経機構はあきらかでない。また，胸腰筋膜以外の筋膜にとして L2-L4 に有意な c-Fos 陽性細胞数の増加が観察さついての知見は皆無である。我々は昨年の本研究会におれた。また，c-Fos 陽性細胞は主として，侵害受容に重要いて，１）下腿筋膜における侵害受容線維 (CGRP 陽性な役割を果たす脊髄後角浅層（I-II 層）の中央から内側線維）は遠位３分の１の部位に高密度で分布すること，部に観察された。以上より，正常状態において下腿筋膜２）in vivo 単一神経記録（電気生理学）により，下腿筋は侵害受容を担う感覚組織でもあることがあきらかとな

膜へのピンチ刺激に反応する C 線維の 43%が機械・化った。

学・熱刺激に反応するポリモーダル受容器であり，一方，（13）三叉神経脊髄路核尾側亜核におけるエストロゲンの代謝型グルタミン酸受容体への影響
田代晃正，西田育弘（防衛医科大学校生理学講座）［目的］偏頭痛や顎関節痛などの三叉神経領域におけ［方法］卵巣摘出された雌ラット(250-320g)を用い，る慢性疼痛は若年女性に好発し，著名な性差を有する。

E2 トリートメントを行った（高濃度群；HE2，低濃度群;

これらの慢性疼痛は，中枢神経の可塑的変化が関与してLE2)。三叉神経脊髄路核尾側亜核と頸髄移行部（Vc/C1-2）いることが示されている一方で，性差発現のメカニズムより顎関節から入力を受ける侵害受容ニューロン(TMJの詳細は不明である。本研究では，顎関節痛の危険因子

ニューロン）活動を細胞外記録，顎関節に ATP(1mM 20ul)の一つであるエストロゲンが，中枢神経の可塑的変化にに よ る 侵 害 刺 激 を 行 っ た 。 mGluR1 ア ン タ ゴ ニ ス ト

重要な役割を果たしていると考えられる代謝型グルタミ(CPCCOEt50-500uM)を Vc/C1-2 に局所投与し，ATP 刺激

ン酸受容体(mGluR)にどのような作用を及ぼしているかにより誘発される TMJ ニューロンの興奮に対する効果を検討した。

の違いを HE 群，LE 群で観察した。

307

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）［結果］ATP により誘発される TMJ ニューロンの興奮に比べ増大した。以上の結果より，エストロゲンによる性は E2 により上昇した。また，HE2 群において，TMJ

mGluR1 受容体の機能の亢進が侵害受容ニューロンの興ニューロンの興奮性に対する CPCCOEt の効果は LE2 群

奮性の変調に関与していることが示唆された。

（14）教育講演 2 「痛みの治療の現状と今後の展望」
井関雅子（順天堂大学医学部麻酔科学ペインクリニック講座）

痛みとは「他人とは共有できない不快な感覚と情動体

理・社会的要因が大きいと考えられる場合まで様々であ験」であり，患者の心身両者に影響を与える症状である。

り，多角的治療のアプローチの有用性が唱われている。

ペインクリニックでは，痛みを診断し治療する手順としその中で，われわれが施行する神経ブロック治療をはじて，問診，視診，触診，神経学的検査，画像検査などかめとする interventional pain management も痛みの治療法

ら原因疾患を同定していくことに加えて，痛みの強さ，の１つであり，急性痛や慢性痛の急性増悪の際に，主にパターン，日常生活支障度，痛みの性状を明らかにして，末梢での感作を抑制することで痛みの緩和に貢献してい治療方針を決定している。特に，痛みの薬物療法を施行ると考えている。また，脊髄刺激療法を帯状疱疹の亜急

する際には，IASP が提唱する「侵害受容性疼痛」と「神性期に施行することで痛みが緩解し帯状疱疹後神経痛へ

経障害性疼痛」の分類に基づき薬剤を選択している。一の移行を回避できた患者も経験している。今後は，痛み

般的には侵害受容性疼痛には，アセトアミノフェン，の出現早期に，全身投与ではなくターゲット療法の１つ

NSAIDs，オピオイド鎮痛薬が選択され，神経障害性疼痛

として，末梢神経，神経根，硬膜外腔などに安全で有用には，鎮痛補助薬として知られている抗うつ薬や抗てんな薬剤を投与することができれば，より確実な痛みの緩かん薬が主に選択されるほか，オピオイド鎮痛薬も有用和が得られるのではないかという予想から，さらに基礎とされている。しかし，実際の臨床では，薬物療法がすと臨床のトランスレーショナルリサーチへの期待を膨らべての患者に有効なわけではなく，病態的には適切な治ませている。

療選択をしていても除痛効果が得られない場合から，心（15）成熟ラット脊髄膠様質ニューロンの GABA およびグリシンを介する自発性抑制性シナプス伝達に及ぼすオキシトシンの促進作用
熊本栄一，蒋昌宇，藤田亜美，大坪瀬奈，羅清甜，康欽，松下晋大（佐賀大学医学部生体構造機能学講座（神経生理学分野））

視床下部から脊髄後角表層に至るオキシトシン作動性

ルアドレナリン，セロトニンおよびアデノシンは膠様質

神経の投射経路や脊髄におけるオキシトシン結合部位のニューロンの膜を過分極させる。この相違点を解明する

存在は，オキシトシンが痛み伝達の制御に働くことを示ため，今回，オキシトシンが抑制性シナプス伝達に及ぼしている。これはオキシトシンの脊髄腔内投与や視床下す作用を調べた。実験は成熟ラットから脊髄横断スライ部の電気刺激による痛み行動の抑制から支持される。

ス標本を作製し，膠様質ニューロンへパッチクランプ法

我々は昨年，本研究会において，オキシトシンが濃度依を適用することにより行った。GABA やグリシンを介す存性（EC50 = 0.022 M）に，痛み情報の制御に重要な役

る自発性抑制性シナプス伝達は，オキシトシンの灌流投割を果たす脊髄膠様質ニューロンの膜を脱分極させるこ与により促進された。この作用は，膜脱分極作用と同様，とを報告した。しかしながら，内因性鎮痛物質であるノ

30 分の時間間隔で繰り返し見られると共に濃度依存性308

研究会報告であり，GABA とグリシンを介する自発性抑制性シナプ

ンと同様な促進作用を示した。以上より，オキシトシン

ス後電流の発生頻度を増加させるオキシトシンの EC50は膜脱分極に加えて，活動電位の発生を伴った抑制性シ値は，それぞれ 0.024 M と 0.038 M であった。オキシ

ナプス伝達促進の作用も持つことが明らかになった。こトシン受容体阻害薬や電位作動性 Na+チャネル阻害薬のの膠様質ニューロンの自発性抑制性シナプス伝達の促進

テトロドトキシンは，この抑制性シナプス伝達の促進をはオキシトシンの鎮痛作用に寄与することが示唆される。

抑制する一方，オキシトシン受容体作動薬はオキシトシ（16）帯状疱疹による自発性掻痒の発生メカニズム佐々木淳，Adhikari Subash，倉石泰（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学研究室）

マウスにヒトヘルペスウイルス 1（HHV1）を経皮接種

動とも HC-030031（100 mg/kg，腹腔内）により抑制されすると帯状疱疹様皮疹が生じ，その皮疹部に触アロディ

た。以上の結果から，皮疹部の酸化ストレスが HHV1 誘

ニア様行動や自発性疼痛に関連する舐め行動がみられる。

発の自発性掻痒と自発性疼痛に共通する発生要因であり，今回，HHV1 接種マウスで自発性掻痒に関連する引っ掻そのメカニズムに TRPA1 受容体の活性化の関与が示唆

き行動を観察し，その発生メカニズムについての検討をされる。脊髄後角の BB2 ボンベシン受容体発現ニューロ行った。腹側部皮膚に HHV-1 を接種すると，皮疹の出現

ンは痒み伝達ニューロンとして注目されている。サポリとともに皮疹部への舐め行動と引っ掻き行動が観察されン標識ボンベシン（400 ng）を髄腔内投与し BB2 受容体

た。引っ掻き行動は中枢性痒み抑制効果をもつオピオイ

発現ニューロンを除去すると，HHV1 誘発の舐め行動はド受容体拮抗薬 naloxone（3 mg/kg，皮下）によって有意抑制されずに引っ掻き行動のみが抑制された。しかし，に抑制されたが，舐め行動は抑制されなかった。抗酸化選 択 的 BB2 受 容 体 拮 抗 薬 Leu13-ψ -(CH2NH)Leu14-薬である N-acetyl-L-cysteine（200 mg/kg，腹腔内）と trolox

bombesin（500 fmol, BB2 受容体拮抗活性用量）の脊髄腔（100 mg/kg，腹腔内），選択的 TRPA1 受容体拮抗薬

内投与では HHV1 誘発引っ掻き行動は抑制されなかった

HC-030031（100 mg/kg，腹腔内）は引っ掻き行動と舐めことから，HHV1 誘発の自発性掻痒においては， BB2

行動の両方を抑制した。0.3%過酸化水素水を健常マウス

受容体発現ニューロンは BB2 受容体非依存的に痒みシに皮内注射すると引っ掻き行動と舐め行動が生じ，両行グナルを中継すると考えられる。

（17）新規自然免疫活性化受容体の神経障害痛発症における役割－ノックアウトマウスを用いた行動学的検討－
八坂敏一 1，村田祐造 1，飯笹英一 2，池田弘 7，津田誠 5，園畑素樹 4，笹栗智子 3，

平川奈緒美 3，藤田亜美 1，熊本栄一 1，増子貞彦 1，井上和秀 5，吉田裕樹 2，山崎

晶 6，原

博満 2

（1 佐賀大学医学部生体構造機能学，2 分子生命科学，3 麻酔蘇生学，4 整形外科学，5 九州大学大学院薬学研究院
薬理学分野，6 生体防御医学研究所分子免疫学分野，7 福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻）

自然免疫系は，病原体が持つパターンや，損傷細胞がッカライドの受容体で盛んに研究が行われている。しか放出するダメージ関連分子が持つパターンを認識する受し，近年 TLR ではないパターン認識受容体が自然免疫系

容体などによって異変を感知し活性化して，炎症性サイを活性化することが報告され注目されている。それらはトカイン産生などを介して免疫反応を惹起する。例えば多 種 多 様 で あ る が ， Immunoreceptor tyrosine-based

Toll like receptor（TLR），特に TLR4 は，細菌リポポリサ

activation motif（ITAM）を介して活性化シグナルを伝え309

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

る共通点があり，ITAM 受容体とも表現される。TLR フ

これらのマウスの中には野生型マウスと異なった表現型

ァミリーの神経障害痛への関与は報告されているが，を示した系統が存在し，ITAM 受容体の中には神経障害

ITAM 受容体については未だ不明である。今回我々はによる疼痛発現の調節系へ関与するものもあることが示

ITAM 受容体関連分子のノックアウトマウスを用いて神唆された。

経障害痛モデルを作製しその役割について検討を行った。

（18）QX-314 はカプシエイトまたはアナンドアミドとの併用投与で侵害熱刺激反応を抑制する
中川

弘 1，樋浦明夫 2（1 徳島大学病院障碍者歯科，2 徳島大学歯学部口腔組織）

平成 22 年度の本研究会で，「TRP チャネルを利用した測値を Baseline とした。投与後 10 分から 5 時間まで計測

新しい局所麻酔薬の開発―TRPV1, TRPA1 および TRPM8した。また，アナンドアミドについても，アナンドアミの比較」と題して報告した。今回，辛くないトウガラシ

ド(5mM)単独投与群（6 匹），QX-314 単独投与群（6 匹），

から抽出されたカプサイシン様物質であるカプシエイト

アナンドアミド/QX-314 併用投与群（6 匹），vehicle 投与と QX-314 および内因性のカプサイシン・アナログであ群（6 匹）に分けて，同様に行動試験を行った。結果とるアナンドアミドと QX-314 の併用投与が侵害熱刺激に考察：カプシエイト単独投与群は投与直後から１時間の与える影響について調べた。実験方法：ラットをカプシ

間，QX-314 単独と vehicle 単独投与群に比べて有意な痛エイト(25mM)単独投与群（6 匹），2%QX-314 単独投与群

覚鈍麻を示した。カプシエイト/QX-314 とアナンドアミ（6 匹），カプシエイト/QX-314 併用投与群（6 匹），

ド/QX-314 併用投与群は痛覚鈍麻を示し，特に投与後２，vehicle(DMSO)投与群（6 匹）に分け，各群に Hargreaves

３時間後に著しい鈍麻を示した。QX-314 はカプサイシ法による侵害熱刺激（強度：50）を行い，痛みで後足をンだけでなく，カプシエイトまたはアナンドアミドと併拳上するまでの時間を測定した。なお，投与する前の計用することで，侵害熱刺激に対する麻酔効果を発揮する。

（19）覚醒サル体性感覚野ニューロンの侵害熱刺激に対する応答
海野俊平，本田訓也，岩田幸一（日本大学歯学部生理学講座）

侵害熱刺激の知覚における大脳新皮質体性感覚野の役

し，そのライトの明るさの変化を検出する光弁別試行も割を解明するために，ニホンザルに侵害熱刺激の温度変行わせた。さらに熱刺激へのニューロン応答に対する注化を弁別する課題を訓練した。サルは課題用操作盤を設意の影響を検討するため，光弁別の遂行中に光刺激と同置したモンキーチェアに座って実験を行った。熱刺激用

時に熱刺激を与える試行も行った。この課題遂行中の単プローブはサル顔面の口髭部に置いた。熱刺激弁別課題

一ニューロン活動を中心溝後方の体性感覚野における顔は，操作盤上のボタン内部のライトが点灯することで試

面皮膚領域より記録した結果，熱刺激に特異的に応答す行が開始し，サルがボタンを押し続けると 4 秒後にプロるニューロンが記録された。T1 と T2 の両方に対して応ーブ温度が 35℃から 45-48℃（T1）に上昇する。さらに答するニューロンも見られたが，多くのニューロンは T1

ボタンを押し続けると 6-10 秒後にプローブ温度がさらか T2 のどちらかにのみ応答した。また T1 に応答したニに 0.2-0.8℃（T2）上昇する。サルがこのわずかな温度上ューロンでは，熱刺激が光弁別遂行中に与えられた場合

昇を検出し，3 秒以内にボタンを離せば報酬としてジュには応答が有意に減弱した。このことからこれらの熱感ースが与えられる。比較のため操作盤上のライトが点灯

受性ニューロンが課題遂行に必要な侵害熱刺激の弁別に310

研究会報告一定の役割を果たしていることが推測される。

（20）慢性腰痛患者における腰痛関連脳活動と心理物理的尺度との関係
松尾洋平 1，倉田二郎 2，吉田勝浩 1，関口美穂 1，二階堂琢也 1，紺野愼一 1（1 福島県立医科大学整形外科学，2 東京医科歯科大学 麻酔科）

背景

腰痛患者の中には，明らかな器質的異常の認め性腰痛群の賦活の差がある領域を分析し，求められた領られない難治性の非特異的腰痛患者が存在し，脳の機能域の BOLD 信号と MPQ 得点との相関を求めた。結果

異常である認知・情動障害が関与している。近年，機能照群では，右島皮質，右前頭前皮質，左前帯状皮質，お的 MRI(fMRI)研究で，さまざまな刺激や感覚・認知活動

よび左後帯状皮質の陽性賦活と，両側 DMN の陰性賦活で，共通して陰性賦活を呈する脳領域があることが報告が認められた。慢性腰痛群では，両側 DMN と左補足運され，Default Mode Network (DMN)と呼ばれている。慢動野に陰性賦活が認められた。右側 DMN において，慢性腰痛患者における腰痛関連脳活動，周辺脳ネットワー

性腰痛群の BOLD 信号変化量が対照群に比して小さかっクおよび疼痛の心理物理尺度との関係を調べることを目た。差分解析では，左前帯状皮質と左前頭前皮質の賦活的に，fMRI を用いた観察研究を行った。方法に差が認められた。両領域において，MPQ 得点が大きい

対象は慢

対

性腰痛患者９名および正常ボランティア８名である。安ほど BOLD 信号変化最大値が低下する傾向が認められた。

静期と腰部圧迫刺激とを 30 秒間毎に交互に 3 回繰り返す

結論

ブロック型パラダイムを用いた。調査項目は，腰部圧迫

性賦活の減少と，慢性疼痛に伴う認知・情動障害が関連

刺 激 で 惹 起 さ れ る Blood oxygenation level-dependent

している可能性がある。慢性腰痛患者では，下行性疼痛

(BOLD)信号と Short-form McGill Pain Questionaire 日本語

抑制系の起始点である前帯状皮質と前頭前皮質の機能が版(MPQ)とした。BOLD 信号の解析には，ソフトウェア

低下している可能性がある。

本研究の結果から，慢性腰痛患者では，DMN 陰

BrainVoyager QX を使用した。差分解析にて，対照群と慢（21）精神医学からみた痛み
西原真理（愛知医科大学学際的痛みセンター）

痛みとは間違いなく非常に複雑な現象である。これま脳機能の可塑的変化としての精神症状と考えることも可

で様々な痛みの動物モデルが開発され，分子レベルまで能である。そもそも，痛みの定義には情動的な側面が含研究が進んでいるものの，臨床的に効率の良い治療方法

まれており，痛みを理解するために精神医学的な視点はが確立されているとは言えず，基礎と臨床の橋渡しが重必要不可欠であろう。実際，演者の所属している学際的要な課題である。また痛みを総合的に把握するためには

痛みセンターでは精神科医に紹介された患者のうち，局所にとどまらず，入力から出力まで神経系を網羅した

９０％が操作的診断により精神障害を有していた。これ

形で検証しなくてはならないだろう。現在，痛みは侵害らの患者は精神医学的に様々な障害に分類されたが，そ受容性疼痛，神経障害性疼痛，心理的要因の強い疼痛にの分類として 1.痛みに直接影響しうる疾患：大うつ病，分類されているが，実際の臨床場面で遭遇する痛みを有

不安障害，精疼痛性障害，2.痛みの慢性化，難治化に影する患者を診察していると，そのように単純に分けるこ

響する疾患：精神病性障害，認知症，発達障害，人格障とは困難であり，空間軸，時間軸などを組み合わせて考害など，を提唱したい。また精神障害とは別のディメン

慮した新しい分類法も必要だと思われる。また，痛みはジョンで痛みの背景にある心理学的問題にも注意する必症状の遷延化と共に精神機能に影響を及ぼす。これは大要がある。この中でも最近注目されている痛みの破局化

311

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

思考は痛みの遷延化や機能障害にも影響することが知らこれらに加えて，精神障害のモデル動物における痛みのれており，治療前の破局化思考のスコアは治療者が感じ評価についても述べ，今後の研究に対して足がかりの一る治療困難度と相関することが分かった。本研究会ではつを示してみたい。

（22）GDNF による抗アロディニア作用の新しい分子メカニズム福岡哲男，野口光一（兵庫医科大学解剖学講座神経科学部門）

Intrathecal delivery of glial cell derived neurotrophic factor

preprotachykinin (encoding substance P) mRNAs in the(GDNF) prevents spontaneous firing of injured primary

injured TrkC-positive neurons innervating muscles. Gracile

afferent A-fibers and neuropathic pain symptoms after

nucleus neurons receiving A-fiber input from lower extremity

peripheral nerve injury. The molecular mechanism, however,expressed receptors for these peptides. Bolus intracisternal

has not been fully understood. Here, we demonstrated that

injection of TrkB-fc (a BDNF scavenger) or L703,606 (a NK1

GDNF infusion beginning at 3 days after L5 spinal nerve

antagonist) transiently and partially attenuated mechanicalligation reversed hyperexcitability of injured A-fiber neurons

allodynia.

mainly by mitigation of Kv4.1-mediated A-type potassium

once-developed mechanical allodynia by reversal of injured

current reduction. GDNF also reversed the up-regulation ofmusclebrain-derived

processing in gracile nucleus.

312

neurotrophic

factor(BDNF)

andThese

results

afferents-mediating

imply

that

facilitation

GDNF
of

reversetouch-sense

研究会報告6．温熱生理研究会
2012 年 9 月 4 日－9 月 5 日
代表・世話人：中村和弘（京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット）
所内対応者：富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理）（１）暑熱負荷時の脳血流量分配
学 1，佐藤耕平 2，岡崎和伸 3，宮本忠吉 4，小河繁彦 5

芝﨑（1 奈良女子大学，2 日本女子体育大学基礎体力研究所，3 大阪市立大学，4 森ノ宮医療大学，5 東洋大学）（２）Effect of daily exercise on thermal preference and heat-escape/cold-seeking behavior in mice: exercise training modulates
feeling of “hot”?
C. H. Lin1, K. Tokizawa2, M. Nakamura2, Y. Uchida2, K. Nagashima1,2,3（1Sport Science for the Promotion of Active Life; 2Laboratory of Integrative Physiology (Body Temperature and Fluid
Laboratory), Faculty of Human Sciences; 3Institute of Applied Brain Sciences, Waseda University)（３）女性ホルモンのエストロゲンが雌ラットの生理機能に与える影響
丸井朱里，松田真由美，永島計（早稲田大学人間科学学術院

体温・体液研究室）（４）血小板由来サイトカイン CD40L による COX-2 誘導と発熱
松村潔（大阪工業大学・工学部・生命工学科）（５）温度感受性チャネル
富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）（６）脊椎動物のTRPA1およびTRPV1の機能進化により生じた温度/化学感覚の種間多様性
齋藤

茂 1，中塚一将 2，福田直美 1，太田利男 2，富永真琴 1,3（1 岡崎統合バイオ（生理研）・生命環境，2 鳥取大学・農，3 総研大・生理）（７）環境温度による TRPM8 の温度閾値は PIP2 の結合を介して変化する
藤田郁尚 1，高石雅之 1，内田邦敏 2，曽我部隆彰 2，富永真琴 2（1 株式会社マンダム，2 自然科学研究機構）（８）慢性的な TRP チャネル刺激によるヒト褐色脂肪組織の増量
米代武司 1，会田さゆり 2，松下真美 2，亀谷利光 3，河合裕子 3，岩永敏彦 1，斉藤昌之 2（1 北海道大学，2 天使大学，3LSI 札幌クリニック）（９）電位依存性プロトンチャネルのゲーティングを制御する分子機構
藤原祐一郎 1,2，黒川竜紀 1，竹下浩平 1,3，中川敦史 2,3，岡村康司 1,2（1 大阪大学大学院医学系研究科統合生理学，2 大阪大学大学院生命機能研究科，3 大阪大学蛋白質研究所）（10）適応熱産生におけるナルディライジンの役割
西英一郎（京都大学大学院医学研究科循環器内科学）（11）野外環境下のイネ・トランスクリプトームの統計モデリング永野惇（京都大学・生態学研究センター）（12）Has any cross point of thermo- and hygro- sensations?
Hong Luo（Global Science and Culture Publishing）（13）ゼニガタアザラシの褐色脂肪組織による体温調節
櫻井裕太 1，岡松優子 2，角川雅俊 3，小林万里 1,4，斉藤昌之 5，木村和弘 2（1 東京農大・院・生物産業，2 北大・獣医，3 おたる水族館，4NPO 北の海の動物センター，5 天使大・看護栄養）313

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（14）視索前野ニューロン活動の光操作による褐色脂肪交感神経活動の調節
中村佳子 1，日置寛之 2，片岡直也 1，金子武嗣 2，中村和弘 1（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 京都大学医学研究科高次脳形態学）（15）社会的敗北ストレスによる高体温は延髄縫線核を介した褐色脂肪熱産生が寄与する
片岡直也，中村和弘（京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット）（16）視床下部—延髄投射ニューロンの光刺激による褐色脂肪熱産生の惹起中村和弘 1，片岡直也 1，日置寛之 2，金子武嗣 2（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 京都大学医学研究科高次脳形態学）（17）精神性発汗・血管収縮の体温調節における意義岩瀬敏（愛知医科大学生理学）（18）発熱メカニズム研究の流れ
松村潔（大阪工業大学・工学部・生命工学科）【参加者名】
斉藤昌之（天使大学），米代武司（北海道大学），永島（早稲田大学），松田真由美（早稲田大学），林

計

政賢（早

（アイシン精機（株）），榊原文彦（アイシン精機（株）），
安鋼（コタ株式会社），富永真琴（岡崎統合バイオ），稲田大学），丸井朱里（早稲田大学），伊藤杏奈（早稲田鈴木喜郎（岡崎統合バイオ），齋藤

大学），櫻井裕太（東京農業大学），佐藤暢夫（東京女子内田邦敏（岡崎統合バイオ），加塩麻紀子（岡崎統合バイ医科大学），三好オ），常松友美（岡崎統合バイオ），周一（静岡県立大学），亀山大輔（静岡県立大学），楠堂達也（中部大学），岩瀬敏（愛知医科茂（岡崎統合バイオ），一鳴（岡崎統合バイオ），高山靖規（岡崎統合バイオ），田淵紗和子（岡大学），犬飼洋子（愛知医科大学），西英一郎（京都大学崎統合バイオ），橘高裕貴（岡崎統合バイオ），孫大学院），中村和弘（京都大学），片岡直也（京都大学），（岡崎統合バイオ），西本れい（岡崎統合バイオ），Erkin中村佳子（京都大学），永野

Kurganov（岡崎統合バイオ），渡辺成樹（岡崎統合バイオ），（大阪大学），松村惇（京都大学），岡村康司

潔（大阪工業大学），芝﨑

学（奈

謝

武平

維嬌（岡崎統合バイオ），川本恭平（生理学研究所），

良女子大学），山口秀明（（株）アイシン・コスモス研究佐藤浩（生理学研究所），戸田知得（生理学研究所），所），佐合康弘（（株）デンソー），藤田郁尚（株式会社マ沼田かお理（生理学研究所），東島眞一（生理学研究所），

ン ダ ム ）， Hong LUO （ Global Science and Culture

岡本士毅（生理学研究所）

Publishing），酒井雅子（アイシン精機（株）），寺本正澄【概要】
H24 年度の温熱生理研究会（代表

京都大学・中村（以

３題の温熱生理学レクチャーでは温熱生理学の基礎下敬称略））には，生理学，生化学，分子生物学，遺伝学，知識を入門者にも分かりやすく解説した。岡崎統合バイ

農学，獣医学に至る様々な分野の研究者が参集し，２日

オ・富永が TRP チャネルをはじめとする温度感受性チャ

間にわたって最新の研究成果発表と活発な討論が行われネルに関する最新知見を総説した。愛知医大・岩瀬はヒた。

トの精神性発汗・血管収縮の機構に関する基本的考え方

２題の招待講演では最近注目される温熱生理学のトピックスが発表された。大阪大・岡村らが電位依存性プを提示した。大阪工業大・松村は古くから続く発熱機構研究に関するこれまでの歴史について解説した。

ロトンチャネル VSOP/Hv1 の構造解析などからその開口

一般演題では１３題の最新研究成果が発表された。岡機構を調べ，それが発熱に伴う貪食細胞での活性酸素産崎統合バイオ・齋藤らは脊椎動物における TRPV1 と生に関わることを示した。京都大・西はナルディライジ

TRPA1 の進化過程について報告し，株式会社マンダムのン欠損マウスの表現型解析などから褐色脂肪熱産生の新藤田らは TRPM8 の活性化温度閾値が PIP2 の結合によっ

たな調節機構を報告した。

て調節されることを報告した。Global Science and Culture314

研究会報告Publishing の Luo は TRP チャネルが温度だけでなく湿度

北海道大の米代らは長期の寒冷刺激やカプシノイド投与によってヒトの寒冷誘導熱産生を上昇させることにの感知にも関与する可能性を提示した。
奈良女子大・芝崎らは暑熱負荷時の脳動脈間の血流量成功した。東京農業大の櫻井らは皮下脂肪での体熱保持分配をヒトで測定することに成功した。早稲田大・Lin

で寒冷を生き抜くと考えられてきたゼニガタアザラシにらはマウスに運動をさせると温度嗜好性と温度選択行動

褐色脂肪が存在することを報告した。京都大・中村佳子

が変化することを報告し，丸井らは雌ラットのエストロ

らはラット視索前野ニューロン活動の光遺伝学的活性化

ゲン欠乏が時間特異的な体温低下と心拍増加を起こすこによって褐色脂肪交感神経活動を抑制することに成功し，とを示した。大阪工業大・松村はラットへの血小板由来

片岡らは社会ストレス性体温上昇に寄与する褐色脂肪熱

サイトカイン CD40L 投与による COX-2 誘導を見出し，産生が延髄縫線核のニューロンを介して惹起されること

脳出血性の発熱に関与する可能性を示した。京都大の永を報告し，さらに中村和弘らは視床下部背内側部から延野はイネの葉のトランスクリプトームの変動が気温と体髄縫線核への投射ニューロン特異的な光活性化による褐

内時計で説明できることを報告した。

色脂肪熱産生の惹起に成功した。

（1）暑熱負荷時の脳血流量分配
芝﨑

学 1，佐藤耕平 2，岡崎和伸 3，宮本忠吉 4，小河繁彦 5（1 奈良女子大学，2 日本女子体育大学基礎体力研究所，
3

大阪市立大学，4 森ノ宮医療大学，5 東洋大学）

暑熱環境暴露や運動などによって深部体温が上昇するを算出し，暑熱負荷時の頭部への血流分配について検討と，発汗や皮膚血管拡張によって熱放散が促進される。

した。各被験者は，食道温および皮膚温のセンサーを装

高体温時の皮膚血管拡張によって，多くの血液が皮膚循着した後，水循環服を着用し，ベッドの上に仰臥位の姿

環へ分配される。高体温時における各臓器への血流配分

勢で安静にした。約 30 分間の安静の後，水循環服に 50℃

に関してはいくつかの研究グループによって報告されての温水を循環し，食道温が約 1.5℃上昇するまで加温した。

いるが，頭部への血流配分に関しては未だ不明な点が多暑熱負荷によって，食道温と平均皮膚温はそれぞれい。頭部へ主に血液を供給する総頸動脈は，頸動脈洞に37.00.3 と 33.40.9℃から 38.50.3 と 38.20.8℃までそれて内頸動脈と外頸動脈に分岐し，それぞれが，大脳皮質

ぞれ上昇した。内頸動脈血流量は体温の上昇に伴い負荷領域と顔面および頭皮に血液を供給する。興味深いこと

前 283±41ml/min から暑熱負荷時 202±36ml/min に 29±に，体温上昇をもたらす動的運動時の内頸動脈および外6％低下したが，外頸動脈血流量は負荷前 154±91ml/min

頸動脈への血流量分配は，運動強度に伴い変化することから暑熱負荷時 298±127ml/min に顕著に増加した（both,が示された。高体温時に中大脳動脈血流が低下すること

P<0.01）。しかしながら，各被験者内における相対的な外が報告されているが，頭部への血流配分が高体温時にど頸動脈増加と内頸動脈血流低下に有意な相関関係は認めう変化するかは不明である。そこで，本研究では超音波られなかった。すなわち，暑熱負荷時の内頸動脈血流量診断装置により，右の外頸動脈および内頸動脈の血管径の低下は，外頸動脈血流量の増加によるものだけではな（cm）と平均血流速(cm/s)の計測から血流量（ml/min）

い可能性が示唆された。

315

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（2）Effect of daily exercise on thermal preference and heat-escape/cold-seeking behavior in mice:
exercise training modulates feeling of “hot”?
C. H. Lin1, K. Tokizawa2, M. Nakamura2, Y. Uchida2, K. Nagashima1,2,3（1Sport Science for the Promotion of Active Life; 2Laboratory of Integrative Physiology(Body Temperature and Fluid Laboratory), Faculty of Human Sciences;3

Institute of Applied Brain Sciences, Waseda University

While it is well known that exercise training can improves

the WR group displayed higher values of body coreheat tolerance in both humans and rodents.

However,temperature comparison with those of the NWR group. In theand plasma hyperosmolality

heat (39°C) with operant behavior setting available condition

attenuate this tolerance. The aim of the present study was to

NWR group with HS injection had significantly lower counts

evaluate the role of behavioral thermoregulation in heatof the heat escape/cool seeking behavior but higher values oftolerance / intolerance.

Mice housed with or without acore temperature compared with those with IS injection.

running-wheel for 8 wks (WR and NWR groups, n=40 each)Salt-loading-induced decreased operant counts and increased

were used.

A body temperature (Tb) measurement device

core temperature could be significantly attenuated by exercise

was implanted in the mice, and the animals received a s.c.

training. The WR group preferred lower temperatures than theinjection of isotonic- or hypertonic-saline (1 ml/100 g of body

NWR group without any differences between the subgroups

wt; 154 or 2,500 mM, IS or HS subgroup) and were placed in(e.g., 33.4 ± 0.3°C and 34.7 ± 0.1°C in IS groups; 32.8 ±a box with 5 Peltier boards at the bottom.

Three experiments

0.3°C and 34.4 ± 0.2°C in HS groups). These results indicate

were conducted for 90 min: a) at board temperatures of 28°C

that exercise mice preferred to stay at a cooler environmentor 39°C; b) an operant-behavior setting: each board was set atcompared to the sedentary controls. Our data indicate thatdehydration, hypovolemia°°

39 C and the right-end of the board was changed to 20 C

exercise training may alter thermal preference and behavioral

within 60 sec only when the mouse moved to the left of the

responses, thereby diminishing the effect of dehydration.

board; and c) a thermal mosaic setting: each board was set at
either 15°C, 22°C, 28°C, 35°C, or 39°C with a 6-min interval.

Keywords: physical activity; hyperosmolality; behavioral

When the heat escape/cool seeking setting was unavailable,

thermoregulation; thermal perception（3）女性ホルモンのエストロゲンが雌ラットの生理機能に与える影響
丸井朱里，松田真由美，永島計（早稲田大学人間科学学術院

体温・体液研究室）

1.はじめにの明暗サイクル(7:00am より明期），自由摂食飲水の条件

われわれはエストロゲンが体温調節に与える影響を報下で飼育した。麻酔下に，両側卵巣摘出をした後，２本告している。最近，エストロゲンの心血管系に与える影のシリコンチューブ（カネカメディックス；長さ，3cm,；

響が注目されおり，アドレナリンβ作用を介して発現す

内径，1.57mm；OVX 群），もしくはエストラジオール

ると考えられている。研究では，エストロゲンの心拍数(E2,；シグマアルドリッチジャパン；50.6mg)含有シリコ

日内リズムに対する影響を調べ，同時に深部体温の日内

ンチューブ(OVX-E2 群）を皮下留置した。さらに，腹腔リズムとの関係を調べることを目的にした。

内に体温，活動量，心電図測定用ラジオテレメーター（Mini Mitter Company, PDT-4000 HR E-Mitter）を留置し2.実験方法た。術後 10 日間の回復後，麻酔下にシリコンチューブを7 週齢の成熟メスラットを用い，環境温 27℃，12/12h

取り出した。体温，活動量，心電図測定は初回の手術後

316

研究会報告日目，２４日間行った。

410.3±26.4 beats/min），チューブを取り出して約 10 日後で，両群の差は見られなくなった(１１日目，
OVX, 421.5±19.0 beats/min)。

3.結果
体温は OVX 群が OVX-E2 群に比べて暗期の半ば（0:30-1:00 am, OVX, 37.4±0.1℃; OVX-E2, 38.0±0.3℃）

4.考察

で有意に低かった。チューブを摘出後の OVX-E2 群では本研究から，エストロゲンの欠乏は暗期の時間特異的

同様な差は見られなくなった（1:30-2:00 am, OVX, 36.9

な体温低下を引き起こすこと，心拍数増加をきたすこと±0.1℃; OVX-E2, 38.0±0.2℃）。心拍数は OVX 群がが示唆された。エストロゲンの欠如による体温低下が起

OVX-E2 群に比べて一日を通して有意に高かった（明期，きた暗期の特異的な時間帯において，活動量と心拍数でOVX， 405。４±13.2; OVX-E2, 355.0±17.4 beats/min, 暗は変化が認められなかった。よってエストロゲンが与え

期， OVX, 465.0±13.6; OVX-E2, 395.5±18.6 beats/min）。

る深部体温の調節に活動量と心拍数は関与しないと考えチューブ摘出後，OVX-E2 群の心拍数は日数とともに上られた。

昇し（３日目， 386.5±16.6; ７日目， 404.8±23.1; 11（4）血小板由来サイトカイン CD40L による COX-2 誘導と発熱
松村潔（大阪工業大学・工学部・生命工学科）【背景と目的】脳出血にはしばしば発熱が伴う。私たをおき，isoflurane 麻酔下で側脳室に CD40L(1mg)を投与

ちはラット脳出血-発熱モデルを確立し，発熱メカニズム

し体温を測定した。別のグループのマウスでは体温は測の解明を行ってきた。その結果，脳出血による発熱には定せず，CD40L 投与 4 時間後に脳を採取し，COX-2 の発

シクロオキシゲナーゼ-2（COX-2）が関与すること，

現を免疫組織化学法で検討した。

COX-2 は主に脳血管内皮細胞に誘導されることが明らかとなった。しかし脳出血時に COX-2 が誘導される仕組【結果と考察】みは不明である。そこで本研究では活性化した血小板か

CD40L 投与により，COX-2 誘導と体温上昇が起こった。

ら放出されるサイトカイン CD40L が COX-2 を誘導し，COX-2 誘導は脳血管内皮細胞で顕著であった。対照実験

発熱を引き起こす可能性について検討した。

として人工脳脊髄液（CD40L の溶媒）を投与した群では，
COX-2 誘導と体温上昇は軽微であった。以上の結果は，【方法】

脳出血時には血管から漏出した血小板から放出された

C57BL6 マウスをペントバルビタールで麻酔し，腹腔CD40L が COX-2 誘導と発熱を引き起こす可能性を示唆

内に体温テレメータを留置した。1 週間以上の回復期間する。

（5）温度感受性チャネル
富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）

哺乳類で９つ知られている温度感受性 TRP チャネル

ーニングされたカプサイシン受容体 TRPV1 である。そに加えて，最近，いくつかの温度感受性チャネルが報告の後，哺乳類では熱い温度で活性化する TRPV2，冷たいされているので，まとめて概説したい。最初の温度感受温度で活性化する TRPM8, TRPA1（TRPA1 が直接冷刺激性チャネルとして報告されたのは，1997 年に遺伝しクロで活性化される証拠はない），体温近傍の温かい温度で活317

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

性化する TRPV3, TRPV4, TRPM2, TRPM4, TRPM5 の９つが，最近，複数の異なるチャネルの温度感受性がいくつが温度感受性 TRP チャネルとしてひとくくりにされてか報告されている。イオンチャネルではないが，2011 年

いるが，2006 年に TRPM2 が９つ目のチャネルとして報に ER の Ca2+ sensor として働いて Orai1 と結合して告されてからは新しいメンバーの報告はなかった。

store-operated Ca2+ entry に関与する STIM1 の温度感受性

TRPM2 は全く刺激がない状態では約 47 度の活性化温度が報告された。また，2012 年になってあいつで電位作動閾値を示し，それが酸化によって大きく低下することが性プロトンチャネル Hv1 と Ca2+-activated Cl-チャネル

分かっている。2011 年に感覚神経細胞に発現して侵害性

anoctamin 1, anoctamin 2 の温度感受性が報告された。

熱刺激を感知するチャネルとして TRPM3 が報告された。

Anoctamin 1 は感覚神経に発現して侵害性熱刺激感知に

２ポアドメイン K+チャネルの温度感受性は以前から報働くと言い，TRPV1 とほぼ同じ 44 度の活性化温度閾値

告されており，侵害性熱刺激を感知して開口して過分極を持つと報告された。これら，温度感受性チャネルの最をもたらし，鎮痛に働くのではないかと考えられていた近をまとめて紹介した。

（6）脊椎動物の TRPA1 および TRPV1 の機能進化により生じた温度/化学感覚の種間多様性
齋藤

茂 1，中塚一将 2，福田直美 1，太田利男 2，富永真琴 1,3（1 岡崎統合バイオ（生理研）・生命環境，2 鳥取大学・農，3 総研大・生理）

TRP チャネルは温度刺激や多様な化学物質により活性ある），ニシツメガエルとグリーンアノールトカゲでは高化されるセンサーであり，外環境の様々な刺激の受容に温により活性化された。哺乳類 TRPA1 を活性化する複数

関わっている。そのため，TRP チャネルの進化過程におの刺激性の化学物質に対する感受性は両種の TRPA1 でける機能変化は結果として動物種間の感覚の多様化につも維持されていた。また，ニシツメガエルの感覚神経細ながる。本研究では侵害性の温度刺激や刺激性の化学物

胞では TRPA1 と TRPV1 が機能的に共発現しており哺乳質の受容体である TRPA1 と TRPV1 の機能の種間多様性

類の場合と類似した発現パターンを示すことが分った。

とその進化過程を明らかにするためにニシツメガエルの本研究の結果と既知の情報を合わせると以下の進化過

TRPA1 と TRPV1 およびグリーンアノールトカゲの程が推測される。1) TRPA1 は動物の初期の進化過程で既TRPA1 の機能解析を行い，他の動物種のオーソログと比に高温および刺激性の化学物質の感受性を獲得し，この較した。更に TRPV1 遺伝子の起源を推定するために特性は脊椎動物の祖先でも維持されていた，2) TRPV1 はTRPV サブファミリーの分子系統解析を行った。

脊椎動物の進化過程の初期に新たに生じ，高温感受性をニシツメガエル TRPV1 は哺乳類オーソログと同様に獲得し，3) 更に，TRPV1 は既に存在した TRPA1 と感覚

高温により活性化されたものの，カプサイシンの感受性神経細胞で共発現するようになった。4) 脊椎動物におけは著しく低かった。一方，TRPA1 は哺乳類では低温刺激

る TRPV1 の獲得がその後の進化過程における TRPA1 のにより活性化されるが（温度感受性が無いという報告も

温度感受性の多様化に貢献した。

（7）環境温度による TRPM8 の温度閾値は PIP2 の結合を介して変化する
藤田郁尚 1，高石雅之 1，内田邦敏 2，曽我部隆彰 2，富永真琴 2（1 株式会社マンダム，2 自然科学研究機構）
近年，温度感受性 TRP（Transient receptor potential）チ

が明らかになりつつある。しかし，環境温度の変化によャネルの研究の進展によって温度感覚の分子メカニズムって起こる温度感覚の相対性（同じ温度でもその前に暴

318

研究会報告露されている温度によって温かくも冷たくも感じるこ度に依存して変化することが明らかになった。また，こと）でのは，現在明らかになっている温度感受性 TRP チの 活 性 化 閾 値 の 変 化 は p h o s p h a t i dy l i n o s i t o l 4 , 5 -ャネルの温度受容分子メカニズムでは説明ができない。

bisphosphate (PIP2)を減少させる種々の薬剤で，有意に抑それは，温度感受性 TRP チャネルの温度閾値が環境温度制されることを見出した。PIP2 は TRPM8 の C 末端に結に左右されないと考えられているからである。冷刺激受

合して活性を抑制することが知られているが，既知の容体である TRPM8 は約 27℃の活性化温度閾値を持つが，PIP2 結合部位のうち，1008 番目のアルギニンの点変異体

それが環境温度によって変化するという報告はない。本では，環境温度による活性化閾値変化が観察されなかっ研究では，TRPM8 の活性化温度閾値が環境温度によってた。これらの結果より，TRPM8 の活性化温度閾値は環境変化し得るかどうか，TRPM8 を強制発現させた HEK293

温度によって PIP2 の結合を介して変化することが示され細胞を用いた電気生理学的手法によって調べた。その結た。

果，ラット及びヒト TRPM8 の活性化温度閾値は環境温（8）慢性的な TRP チャネル刺激によるヒト褐色脂肪組織の増量
米代武司 1，会田さゆり 2，松下真美 2，亀谷利光 3，河合裕子 3，岩永敏彦 1，斉藤昌之 2（1 北海道大学，2 天使大学，3LSI 札幌クリニック）【背景】褐色脂肪組織（BAT）は代謝的熱産生の場と0 週に比べて有意に上昇した。同時に間接熱量測定法にして体温と体脂肪の調節に寄与している。マウスでは寒より急性寒冷刺激に対するエネルギー消費の応答（寒冷冷やカプサイシン，カプシノイドにより温度受容チャネ

誘導熱産生，CIT）を測定したところ，0 週に比べ 6 週後ル（TRP）を慢性的に刺激すると交感神経・β受容体をで有意に上昇した。一方，積極的な寒冷刺激を行わない

介して BAT が増生し，エネルギー消費が上昇して肥満が10 名（対照群）についても同様に調べたところ，CIT は解消される。我々は最近，ヒトの BAT が陽電子断層法

変化しなかった。0 週から 6 週後の体脂肪量の変化を調（PET）で評価可能であること，寒冷やカプシノイド刺

べると，対照群に比べ寒冷群は顕著に減少した。また，

激により急性的に熱産生を起こすことを明らかにした。

CIT は BAT 活性と強く正相関したので，CIT は BAT 活性

本研究では健常者を対象に寒冷やカプシノイド刺激を長および量の指標になると考えた。次に BAT 非検出者 7

期間継続することによる BAT の増量と，それによるエネ

名を対象にカプシノイド 9 mg/日を 6 週間摂取する前後

ルギー代謝への影響について検証した。

に CIT を測定したところ，有意に上昇した。一方，同一【方法と結果】健常被験者を対象に 19℃，2 時間の寒冷刺激後に PET を行って BAT 活性を評価した。BAT が被験者がプラセボを 6 週間摂取する前後では変化しなかった。

検出されなかった，または検出されたが活性が低かった【結論】寒冷刺激やカプシノイドによる TRP 刺激を慢

9 名を対象に室温 17℃，2 時間/日の寒冷刺激を 6 週間行

性的に行うことによってヒトの BAT が増量可能であり，い（寒冷群），再度 PET により BAT 活性を評価すると，肥満対策として有望であることが示唆された。

（9）電位依存性プロトンチャネルのゲーティングを制御する分子機構
藤原祐一郎 1,2，黒川竜紀 1，竹下浩平 1,3，中川敦史 2,3，岡村康司 1,2（1 大阪大学大学院医学系研究科統合生理学，2 大阪大学大学院生命機能研究科，3 大阪大学蛋白質研究所）

電位依存性プロトンチャネルは，ヒト精子，気管上皮のほか，哺乳類血球細胞に多く発現し，好中球などの貪319

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

食細胞での活性酸素酸性を制御する因子のひとつとしてが実現されている。この協調的ゲーティングにおけるコ

研究されてきた。病原菌の侵入などで，活性化した好中

イルドコイル領域の役割を詳細に明らかにするため，こ球は，NADPH オキシダーゼの作用によって，活性酸素の領域に着目してＸ線結晶構造解析と円二色性分光解析，

である O2 を細胞外や，異物や病原菌を取り込んだファ

変異体・キメラ体の電気生理解析などを行った[4]。そのゴソーム膜中に放出する。電位依存性プロトンチャネル

結果，マウス VSOP/Hv1 のコイルドコイルは，体温付近-－

は，プロトンを細胞質側から運ぶことで O2 産生に伴うで会合が起こらなくなること，また，コイルドコイルか電荷のアンバランスを補償するとともに，細胞質の酸性

ら膜貫通領域の S4 までが一体のαへリックスを形成す化を防ぐことでオキシダーゼ活性を維持する。またファることなどを明らかにした。このことは，コイルドコイ－

ゴソーム内にプロトンを供給して O2 以降の代謝経路

ルがチャネルの会合状態を決めるだけでなく，ゲーティ（H2O2 や HOCl）を活性化し，消化過程を促進する。

ングの調節にも重要であり，膜貫通領域の構造変化がコ
イルドコイル構造を介して伝達されている可能性を示し

電位依存性プロトンチャネルの分子実体である[1]

VSOP/Hv1 は血球細胞に発現し，そのノックアウトマウている。また，発熱に伴い活性化する貪食細胞での活性

スでは好中球の活性酸素産生量が低下し免疫系の異常を

酸素産生を最適化するための分子基盤の一つを形成する呈する。電位依存的ゲーティング（チャネルの開閉の制と考えられる。

御）や，プロトン選択的透過性といった基本的なプロト[1] Sasaki et al, Science, 312(5773):589-92.2006

ンチャネル機能は S1-S4 の電位センサードメインから成[2] [3]（哺乳類がもつイオ[2] Koch et al, PNAS, 105(26):9111-6.2008

ンチャネルとして最小の分子量）。一方細胞内コイルドコ[3] Sakata et al, PNAS, 107(5):2313-8.2010

イル領域を介したダイマー化により，２つのプロトマー[4] Fujiwara et al, Nat Commun, 3:816.2012

るプロトマーに内包されている間でゲーティングが協調し，よりシャープな電位依存性（10）適応熱産生におけるナルディライジンの役割
西英一郎（京都大学大学院医学研究科循環器内科学）

ナルディライジン（NRDc）は，我々が増殖因子 HB-EGF

るえ熱産生には異常がないことが示唆された。褐色脂肪の結合タンパク質として同定したメタロプロテアーゼで，組織（BAT）における非ふるえ（適応）熱産生能は，ミADAM プロテアーゼの活性化を介して HB-EGF など

トコンドリア脱共役タンパク質（UCP1）に依存しており，様々な膜タンパク質の細胞外ドメインシェディングを増

UCP1 の発現は，転写コアクチベーターPGC-1の制御を強する（Nishi et. al. EMBO J. 2001, Nishi et. al. JBC 2006）。

受けている。

NRDc は可溶型酵素で，細胞質と核をシャトリングし，

NRDc-/-の BAT は予想に反して，脂肪蓄積が減少し，かつシグナルペプチド非依存性に分泌され，局在特異的

一定面積あたりのミトコンドリア量が増加した，代謝活

な多機能性（細胞質：プロテアーゼ，核：転写調節，細性の亢進を示す像であった。同組織像に一致して，室温

胞外：シェディング調節）を有することが示唆されていにおける UCP1，PGC-1の mRNA レベルは，NRDc-/-のる。我々は NRDc 欠損マウス（NRDc-/-）の解析から，

BAT において明らかに上昇していた。ところが，野生型

同分子が神経軸索の成熟と髄鞘形成に必須であることをマウスの UCP1，PGC-1 mRNA 発現が寒冷負荷時に大き報告したが（Ohno et. al. Nat. Neurosci. 2009），最近さらにく増加するのに対して，NRDc-/-では寒冷負荷による発現

NRDc-/-が低体温を呈し，低温下で体温恒常性が維持でき増加をほとんど認めないことがわかった。以上の結果は，ないことが明らかになった。

室温下で NRDc-/-の BAT における熱産生は亢進している

寒冷暴露下で NRDc-/-は野生型マウスよりも激しく，遷延するふるえを呈したことから，寒さの感知およびふ320が，寒冷負荷時に体温を保持するために必要な適応熱産生が障害されていることを示唆した。

研究会報告当日は，これまでに明らかになった分子機構をふくめ，適応熱産生における NRDc の役割を概説したい。

（11）野外環境下のイネ・トランスクリプトームの統計モデリング永野惇（京都大学・生態学研究センター）

近年，生物学の様々な分野で基礎的情報として多くのった。また，いくつかの環境刺激（気温・日射など）に

トランスクリプトームデータが収集されている。しかし対する日周性の感度変化（ゲート効果）や，日射に対すながら，それらは単純な実験室環境で行われており，実る応答の閾値と日長測定の精度との関係など，興味深い

際の野外環境下でどのような要因がトランスクリプトー

特徴が明らかになった。これらは，野外環境という文脈

ムを制御しているのかは全く知られていない。この問題で研究することで初めて明らかになったものである。

を解決するために，我々は，圃場のイネから取得した大

我々のモデルは複雑な野外環境下でのトランスクリプト

量のトランスクリプトームデータと，気象データとを用

ーム変動の大部分を記述できるだけでなく，任意の環境

いた統計モデリングを行った。およそ５００時点におけ条件下でのトランスクリプトームの予測にも用いることるトランスクリプトームデータを用いた解析の結果，野が出来る。本研究の結果は，これまで研究室で集められ外環境下でのイネの葉のトランスクリプトーム変動は，た膨大な分子生物学的な知識を，現実の圃場や自然環境

大部分が気温と体内時計で説明できることが明らかにな

下での問題に適用するために大いに役立つと期待される。

（12）Has any cross point of thermo- and hygro- sensations?
Hong Luo（Global Science and Culture Publishing）
There are many thermal indices to show thermal comfort

and environmental chemicals.

such as: heat index (HI), humidex, heat stress index (HSI),

It has been reported that hygrosensation (ability to sense

physiological strain index (PSI), wind chill index (WCI),

humidity) involved in TRP channel in insect. Nanchung (Nan)effective temperature (ET) index, wet-bulb globe temperatureand Inactive (Iav), two of TRPV channel genes at least,(WBGT), weather stress index (WSI), (rational) standard

response for dry air; while the water witch (WTRW) andeffective

equivalentsome undetermined genes of TRP channel response for moist

temperature (PET), predicted mean vote (PMV) or theair. The Nan and WTRW express in antennal neurons which

predicted percentage of dissatisfied (PPD), as well asaxons extend to the mechanosensory and motor center. On the

manenvironment heat exchange (MENEX) model several

other hand, in some insects the hygrosensory cells could bethermo-physiological indices: physiological strain (PhS),

activated by mechanical stimulation.

temperature(SET),

physiologicalphysiological subjective temperature (PST), water loss (SW),No any report about hygrosensation in mammal has been

overheating risk (OhR) and overcooling risk (OcR), in whichfound, although it is difficult to image how camel can findhumidity is an important affect factor.

water in desert without the sensation. In fact, hygrosensation

The cooperative mechanism of humidity and temperature in

could be a kind of osmo- or mechano-sensation since low orhuman being has been believed to perspiration andhigh humidity can change the osmolarity of body fluid

evaporation. Form insect to person, Transient Receptor

causing cell volume regulation, which in turn affects TRP

Potential (TRP) channels are responded for thermal sensation

channel activity. The mammalian TRPV channel related toand regulation as well as light, tastants, pheromones, touch,

Nan and Iav and gated by hypotonicity could be a candidate

321

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）of hygrosensor.

bioenvironment, but also for occupational physiology in wet

TRP channels could be the key cross point of

hot and wet cold conditions and homeostasis in global climate

thermo-hygrosensations. The further studies on it would bechange.

very important not only for thermal physiology in varied（13）ゼニガタアザラシの褐色脂肪組織による体温調節
櫻井裕太 1，岡松優子 2，角川雅俊 3，小林万里 1,4，斉藤昌之 5，木村和弘 2（1 東京農大・院・生物産業，2 北大・獣医，3 おたる水族館，
4

NPO 北の海の動物センター，5 天使大・看護栄養）

ゼニガタアザラシ (Phoca vitulina stejnegeri) は，北海

組織が存在した。HE 染色を行ったところ褐色脂肪細胞

道で観察できるアザラシ 5 種のうちの 1 種で，北海道のの特徴である多房性の脂肪滴を含む細胞が認められた。

太平洋側に分布している。成獣オスの体長は，約 190cm，さらにウェスタンブロット法と免疫染色により褐色脂肪

体重は 170kg，成獣メスの体長は約 170cm，体重 140kg

組織のマーカー分子である Uncoupling protein 1 (UCP1)であり，性成熟年齢は，オス 3-6 歳，メス 2-5 歳である。

のタンパクが検出された。

ゼニガタアザラシは 5 月中旬から 6 月上旬にかけて岩次に，厚岸町・昆布森で混獲された 1 歳から 2 歳と思礁上で出産する。出産時期の気温は 10℃前後であり，母われる亜成獣個体 3 個体を解剖したところ，幼獣と同部

体体温が 37℃前後であるため幼獣は出生に伴い急激な位に褐色脂肪組織とみられる組織が存在した。HE 染色

寒冷に曝露される。また，彼らの生活の場である海中は，では，褐色脂肪様の細胞が認められたが，脂肪滴は幼獣

冬季には水温が 4℃前後まで低下し，外気温も-10℃程度に比べ大きかった。また，UCP1 タンパクが検出されたに低下するため，成長した亜成獣や，成獣も冬季は特にが，幼獣個体に比べタンパク量当たりの発現量が少なか激しい寒冷曝露を受けると考えられる。しかし，彼らのった。
以上の結果から，ゼニガタアザラシの幼獣，亜成獣個

体温調節機構については分かっていない。
そこで本研究ではゼニガタアザラシに褐色脂肪組織が体には褐色脂肪組織が存在することが示された。アザラ

存在し体温調節に寄与しているかを調べることを目的とシ類では分厚い皮下脂肪による熱放散の抑制だけではなした。はじめに，幼獣個体としておたる水族館で出生 3

く，褐色脂肪組織による産熱が体温維持に重要である可日後に死亡した個体を解剖した。肉眼的に探索したとこ

能性が示唆された。

ろ，心臓周囲や肩甲骨間などに褐色脂肪組織とみられる（14）視索前野ニューロン活動の光操作による褐色脂肪交感神経活動の調節
中村佳子 1，日置寛之 2，片岡直也 1，金子武嗣 2，中村和弘 1（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 京都大学医学研究科高次脳形態学）

感染によって免疫系が活性化されると，脳内でプロス容体を発現する視索前野のニューロンが GABA 作動性

タグランジン E2 が産生される。産生されたプロスタグラの抑制性ニューロンであり，視床下部背内側部や延髄縫

ンジン E2 が視索前野のニューロンに発現する EP3 受容線核といった褐色脂肪熱産生を駆動する神経核へ直接投体に作用すると，これが引き金となり，発熱の中枢神経射することがわかっている。そこで，視索前野から視床経路を活性化させる。これまでの実験結果から，EP3 受

下部背内側部や延髄縫線核へ常時，抑制性の信号が送ら

322

研究会報告れており，発熱時や寒冷環境において褐色脂肪熱産生をるために，私達は現在，in vivo の実験系において視索前亢進させる必要がある時には，その抑制を低下させ，視野のニューロンの活動を人為的に操作する技術の開発を

床下部背内側部から延髄縫線核を介した交感神経性熱産行っている。本研究会では，光遺伝学的技術を応用した

生出力を上昇させるという仮説を立てた。これを検証す

予備実験の結果についてお話ししたい。

（15）社会的敗北ストレスによる高体温は延髄縫線核を介した褐色脂肪熱産生が寄与する
片岡直也，中村和弘（京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット）

心理ストレスによって引き起こされる体温上昇は哺乳i.v.）の投与によって有意な減弱を示したことから，スト類において幅広く観察される自律生理反応である。我々レスによる iBAT の温度上昇は，
ß-アドレナリン受容体依は以前，褐色脂肪細胞に多く発現している ß3-アドレナリ

存性の交感神経性褐色脂肪熱産生によるものであること

ン受容体を阻害することで，ストレス性体温上昇が有意が 確 認 さ れ た 。 ま た ， 5-HT1A 受 容 体 作 動 薬 で あ るに減弱することを報告した。しかし最近，サーモグラフ

8-OH-DPAT（0.5 mg/kg, s.c.）を投与することにより，スィーを用いて褐色脂肪組織の温度変化を測定した研究か

トレスによる熱産生反応が抑制されたことから，ストレ

ら，ストレス性体温上昇に褐色脂肪熱産生が関与しない

ス性の褐色脂肪熱産生がセロトニンによる修飾を受けるという報告がなされた。そこで本研究では，より直接的可能性が示唆された。これまでの研究から，寒冷環境下な褐色脂肪熱産生の測定を可能にするテレメトリーを用や発熱時における褐色脂肪組織への熱産生指令は延髄縫いて，心理ストレスによって誘発される体温上昇に褐色線核を介することが明らかとなっており，ストレスによ

脂肪熱産生が寄与するかを調べた。テレメトリーの温度って誘発される褐色脂肪熱産生への延髄縫線核の関与を

プローブを直接，ラット肩甲骨間の褐色脂肪組織（iBAT）

調べるため，縫線核へ神経活動の抑制剤であるムシモーと腹腔のそれぞれに挿入することで温度の変化を観察し，ル（100 mM, 100 nl）の微量注入を行った。その結果，ス

人間の社会ストレスに近いストレスである社会的敗北ス

トレスによる iBAT 温度ならびに腹腔内温度の上昇がとトレスをラットへ与えた。このストレスを受けたラット

もに消失した。以上の結果は，延髄縫線核がストレス性の iBAT 温度は急激な上昇（+1.7 ± 0.4˚C, n = 5）を示し，の交感神経シグナルを中継することで褐色脂肪熱産生が少し遅れて腹腔内温度も上昇（+1.5 ± 0.4˚C, n = 5）した。

惹起され，これがストレス性体温上昇に寄与することをストレスによって誘発されたこの温度上昇反応は，ß-ア示している。

ドレナリン受容体の拮抗薬である propranolol（5 mg/kg,（16）視床下部ー延髄投射ニューロンの光刺激による褐色脂肪熱産生の惹起中村和弘 1，片岡直也 1，日置寛之 2，金子武嗣 2（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2

京都大学医学研究科高次脳形態学）

褐色脂肪組織における熱産生は，寒冷環境における体れまでの研究結果から，脳の視索前野に位置する体温調

温維持，感染時の発熱，ストレス性体温上昇，エネルギ

節中枢からの指令を受け，褐色脂肪熱産生を駆動するたー消費の亢進を通じた肥満予防など，哺乳類の様々生理

めの興奮性の交感神経出力を発するのは，視床下部背内機能に寄与する。こうした熱産生反応はすべて，脳から側部から吻側延髄縫線核へ投射するニューロンではない

交感神経系を介した指令によって惹起される。私達のこかと考えられた。そこで今回，この投射ニューロンを特323

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

異的に活性化することで，褐色脂肪熱産生が惹起できるの結果は，視床下部背内側部から吻側延髄縫線核へ投射か否かを調べた。

するニューロンが縫線核内でグルタミン酸を放出し，交光を受けて開口するカチオンチャネルであるチャネル
ロドプシン２（ChR2）を発現させるためのアデノ随伴ウ

感神経プレモーターニューロンを活性化することによって褐色脂肪熱産生を駆動することを示唆している。

イルスをラットの視床下部背内側部へ注入すると，感染

また，視床下部背内側部から吻側延髄縫線核へ投射すした多数の神経細胞が ChR2 を発現し，吻側延髄縫線核るニューロンの光刺激によって起こる褐色脂肪熱産生反へ投射した軸索の終末まで ChR2 が運ばれることを組織

応は，動物を高体温にすることによって消失した。この学的に確認した。そこで次に，視床下部背内側部から吻

温度による反応抑制は，視索前野の温度感受性ニューロ

側延髄縫線核へ投射した軸索の終末を in vivo で光刺激すンによる体温上昇の感知によるものと考えられたので，るための実験を行った。視床下部背内側部に ChR2 を発

thermode を視索前野に挿入し，局所温度を人為的に変動現させたラットに麻酔をかけ，吻側延髄縫線核へ光ファさせた。すると，視床下部背内側部から吻側延髄縫線核

イバーを挿入し，レーザー光（445 nm，12 mW）を照射へ投射するニューロンの光刺激によって起こる褐色脂肪

すると，褐色脂肪組織の交感神経活動が上昇し，褐色脂

熱産生反応は，視索前野局所の加温によって抑制された。

肪組織の温度も上昇した。視床下部背内側部で感染した

したがって，視床下部背内側部から吻側延髄縫線核へ投神経細胞を光刺激しても同様の褐色脂肪熱産生反応が見射する熱産生駆動ニューロンの活動は，体温レベルに依られ，この反応は，グルタミン酸受容体拮抗薬を吻側延

存した視索前野からの入力によって制御されるものと考

髄縫線核へ微量注入することによって消失した。これらえられる。

（17）精神性発汗・血管収縮の体温調節における意義岩瀬敏（愛知医科大学生理学）

ヒトが温度を感ずる経路には大きく分けて，神経性伝説として，皮膚交感神経活動と発汗神経活動・血管収縮

達経路と対流性伝達経路がある。神経性伝達経路は，末神経活動との相互相関，皮膚交感神経活動の発汗活動成

梢の温度受容器が発生する温度感覚を，脊髄，視床と伝分，血管収縮活動成分と，体性誘発電位，事象関連電位，

達し，大脳皮質に感覚が生ずる経路である。対流性伝達

運動準備電位との関連，について解析した。その結果，経路は，環境温により暖められた，あるいは冷やされた

環境温変化が核心温に及ぼす変化に，精神性発汗・血管

血液が，視床下部に循環し，その血液温が，温ニューロ収縮の方が１分以内，温熱性発汗・血管収縮が 7 分からン，冷ニューロンを刺激するとされている。暑熱環境に10 分と，神経性温度感覚伝達を通じた精神性発汗・血管

より血液が加温され，温ニューロンが賦活化されると，収縮の方が早い制御が可能であり，また，皮膚交感神経

血管拡張，発汗により，体温を下げる方向に働く。逆に活動の発汗活動成分は運動準備電位，事象関連電位の中

寒冷環境により血液が冷却され，冷ニューロンが賦活化

での認知電位と関連があり，血管収縮成分は運動準備電

されると，血管収縮が起こり，体温を逃がさない方向に位，体性感覚電位と関連があることが判明した。以上の働く。このような温・冷ニューロンの活性化も，交感神

結果は，精神性発汗・血管収縮が，神経性温度伝達を通経活動の賦活化を促す。この結果としてもたらされる交

じて予測制御的に体温調節に寄与することを示している。

感神経賦活化には，発汗と血管収縮があり，それには，

このような精神性発汗が認知機能，運動準備電位との間

温熱性発汗・血管収縮／拡張と，精神的ストレスに反応に有意な関連があることは，発汗が系統発生学的に新しする精神性発汗・血管収縮とがあるが，精神性発汗・血く進化した機能であることから，暑熱負荷時に体温調節

管収縮の意義については異論が多い。精神性発汗も温熱を行うことは，ヒトが進化の上で獲得した新しい機能と性発汗と同様に，皮膚交感神経活動の支配下にあるため，考えられる。一方で，寒冷曝露のような環境温変化に対精神性発汗が予測制御性に体温調節に寄与することを仮し，体性誘発電位，運動準備電位が大きく関連すること

324

研究会報告は，寒冷に対する体温調節能が，比較的古くからある機および運動準備をすることにより，体温の予測制御を行能であることを推測させる。以上より，神経性温度伝達うことで，ヒトは高次機能を発展させて文明を築き上げを通じた精神性発汗・血管収縮によって認知，体性感覚

たのではないかと推測された。

（18）発熱メカニズム研究の流れ
松村潔（大阪工業大学・工学部・生命工学科）

発熱はさまざまな疾病にともなう症状として，有史以

①

発熱物質

前から人々の意識にのぼっていたであろう。しかし発熱②

プロスタグランジンの研究が急速に進んだのは 20 世紀終盤になってからで③免疫系から脳へのシグナリングある。本発表では 20 世紀終盤の発熱メカニズム研究の流④体温調節中枢と発熱回路

れを次の 4 領域に分けて概説し，今後の課題に言及した。

325

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

7．第８回 TRP チャネル研究会
2012 年 6 月 14 日－6 月 15 日
代表・世話人：西田基宏（九州大学大学院薬学研究院・創薬育薬産学官連携分野）
所内対応者：富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター・細胞生理部門）（１）TRPV4 開口刺激は細胞膜の脱分極を介してミクログリア活性化を抑制する
白川久志（京都大学

薬学研究科

生体機能解析学分野）（２）脈絡叢上皮細胞における繊毛と TRPV4 の機能的関連
成田啓之（山梨大学

医学部解剖学講座細胞生物学教室）（３）口腔上皮における TRPV4 チャネルを介した浸透圧感受性
城戸瑞穂（九州大学大学院歯学研究院口腔常態制御学講座分子口腔解剖学分野）（４）アストロサイトにおける TRPA1 チャネルを介した局所カルシウムシグナルとその生理的意義
繁冨英治（カリフォルニア大学ロサンゼルス校医学部生理学部門）（５）TRPA チャネルの活性化分子機構とその多様性
香西大輔（京都大学大学院工学研究科

合成・生物化学専攻）（６）TRPM4 チャネルの催不整脈性の再検討
Hu Yaopeng（福岡大学大学院医学研究科人体生物系細胞分子制御学）（７）破骨細胞から誘導される TRPM7 様陽イオン電流とその酸依存的活性化
岡本富士雄（福岡歯科大学

細胞分子生物学講座

細胞生理学分野）（８）マスト細胞における TRPM2 チャネルの機能的発現織田聡（富山大学大学院医学薬学研究部和漢診療学講）（９）膵島移植における膵島破壊シグナルとしての TRPM2 チャネル関与
最上秀夫（浜松大学健康栄養学科）（10）真菌由来 TRP チャネルのマルチモーダル制御の分子基盤
山下敦子（理化学研究所放射光科学総合研究センター）（11）心筋細胞の機械感受性における TRPC チャネル関与の可能性
高橋賢（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科システム生理学）（12）A novel alternative splicing variant of mouse TRPA1 regulates its channel activity under inflammatory andneuropathic pain conditions
Yiming Zhou（Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS)）（13）硫化水素の TRPA1 チャネル活性化を介した侵害受容メッセンジャーとしての役割
太田利男（鳥取大学農学部獣医薬理学）（14）エンドセリン受容体活性化型 TRPC6 チャネルの機能制御機構
堀之内孝広（北海道大学大学院医学研究科細胞薬理学分野）（15）脳血管内皮細胞における Orai1 を介した store-operated Ca2＋ entry の役割
鬼頭宏彰（名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学）（16）がん細胞に発現する TRPV2：機械刺激に対する応答
長澤雅裕（群馬大学生体調節研究所細胞調節分野）（17）TRPV4 による脳機能調節; 脳内温度エネルギーを電気信号に変換する分子基盤
柴崎貢志（群馬大学医学系研究科）

326

研究会報告（18）魚類の延髄最後野を介した体液調節機構
野畑重教（東京大学大気海洋研究所国際沿岸海洋研究センター）（19）眼内平滑筋の収縮調節における TRPC の機能的役割の検討高井章（旭川医科大学

生理学講座

自律機能分野）（20）生体内単一細胞の局所加熱顕微鏡の紹介
亀井保博（基礎生物学研究所

生物機能解析センター

光学解析室）（21）ヒト子宮内膜間質細胞の脱落膜化過程における TRPC1 の役割
倉原（海）琳（福岡大学医学部生理学）（22）AQP and TRP
Hong LUO（Global Science and Culture Publishing, Yonago, Tottori.）2＋（23）肺高血圧症における Ca 感受性受容体の発現増加と TRPC6 チャネルとの機能的連関
山村寿男（イリノイ大学シカゴ校医学部）（24）ラット脊髄膠様質ニューロンの自発性興奮性シナプス伝達に及ぼすシネオールの促進作用
熊本栄一（佐賀大学医学部生体構造機能学講座）【参加者名】
堀之内孝広（北海道大学医学研究科），高井
科大学），宮津章（旭川医

基（旭川医科大学），赤尾鉄平（旭川医治（岡山大学医歯薬学総合研究科），高橋賢（岡山大学

医歯薬学総合研究科），王 静（岡山大学医歯薬学総合研至究科），山口陽平（岡山大学医歯薬学総合研究科），山下（群馬大学生体調節研究所），長澤雅裕（群馬大学生体調

敦子（岡山大学医歯薬学総合研究科），川端二功（安田女節研究所），柴崎貢志（群馬大学医学系研究科），大和田子大学管理栄養学科），太田利男（鳥取大学農学部），中智彦（東京大学薬学系研究科），野畑重教（東京大学大気

塚一将（鳥取大学農学部），西田基宏（九州大学薬学研究

海洋研究所），大洞将嗣（東京医科歯科大学），繁冨英治院），北島直幸（九州大学薬学府），角田将朗（九州大学（山梨大学医学工学総合研究部），成田啓之（山梨大学医薬学府），城戸瑞穂（九州大学歯学研究院），合島怜央奈学部），渡邊泰秀（浜松医科大学医学部看護学科），最上（九州大学歯学研究院），倉原（海）琳（福岡大学医学部），

秀夫（浜松大学健康科学研究科），今泉祐治（名古屋市立

胡大学薬学研究科），山村寿男（名古屋市立大学薬学研究科），

細胞分子生物学講座），熊本栄一（佐賀大学医学部），松鈴木良明（名古屋市立大学薬学研究科），藤井将人（名古下晋大（佐賀大学医学部），三井屋市立大学薬学研究科），大城隼也（名古屋市立大学薬学社），岩田博司（味の素製薬株式会社），永田晃一（田辺研究科），鬼頭宏彰（名古屋市立大学薬学研究科），亀井

三菱製薬株式会社），小林保博（基礎生物学研究所生物機能解析センター），金子周

森村浩三（田辺三菱製薬株式会社），小原一朗（キリンホ

司（京都大学薬学研究科），白川久志（京都大学薬学研究

ールディングス），寳満科），三宅崇仁（京都大学薬学研究科），崎元伸哉（京都勝也（株式会社ツムラ），森大学薬学研究科），宮之原遵（京都大学薬学研究科），森口由紀子（ラクオリア創薬株式会社），北野愛子（ラクオ

泰生（京都大学地球環境学堂），黒川竜紀（京都大学工学

リア創薬株式会社），渡邉修造（ラクオリア創薬株式会社），研究科），高橋重成（京都大学先端医工学研究ユニット），

山澤美緒（ラクオリア創薬株式会社），高石雅之（株式会香西大輔（京都大学工学研究科），小山祥平（京都大学工社マンダム），日向美紀枝（塩野義製薬），Hong LUO学研究科），木村祐（京都大学工学研究科），橋本勇人(Global Science and Culture Publishing), Medina Johan（豊橋（京都大学工学研究科），植田誉志史（京都大学工学研究

技術科学大学），富永真琴（岡崎統合バイオサイエンスセ科），岩田裕子（国立循環器病研究センター），雑賀司珠ンター），鈴木喜郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター），也（和歌山県立医科大学医学部），門脇齋藤科大学），柴崎貢志（群馬大学医学系研究科），小島

漢医薬学総合所），織田真（富山大学和聡（富山大学医学部），成瀬恵

耀鵬（福岡大学医学部），岡本富士雄（福岡歯科大学

彰（味の素製薬株式会

力（田辺三菱製薬株式会社），隆（日本新薬株式会社），大渕幸（マルホ株式会社），守茂（岡崎統合バイオサイエンスセンター），内田邦敏（岡崎統合バイオサイエンスセンター），加塩麻紀子（岡327

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

崎統合バイオサイエンスセンター），常松友美（岡崎統合ー），孫武平（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

バイオサイエンスセンター），周一鳴（岡崎統合バイオ

Rupali Gupta（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

サイエンスセンター），高山靖規（岡崎統合バイオサイエ

Kurganov Erkin（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

ンスセンター），田淵紗和子（岡崎統合バイオサイエンス

西本れい（岡崎統合バイオサイエンスセンター），渡邊成センター），橘髙裕貴（岡崎統合バイオサイエンスセンタ

樹（岡崎統合バイオサイエンスセンター）【概要】
細胞の膜電位に依存しない Ca2＋流入を担うイオンチ

TRP チャネルはストア作動性 Ca2＋チャネルの構成分子

ャ ネ ル の 分 子 実 体 と し て Transient Receptor Potential

である Orai や STIM とも複合体を形成し，容量性 Ca2＋

(TRP)チャネルが注目されている。TRP チャネルは，細流入を調節するなど，タンパク質間相互作用による TRP

胞外の様々な物理的・化学的刺激によって活性化されるタンパクシグナル複合体（シグナルソーム）形成の意義

2＋

Ca 透過型カチオンチャネルであり，幅広い動物種に発も明らかにされてきた。本研究会では，各 TRP チャネル現している。遺伝子改変動物を用いた研究から，体性感群のセンサー機能，膜輸送，複合体形成の分子機構や単覚，特殊感覚，平滑筋運動，呼吸，生殖，免疫など，生粒子構造解析に関する最新の研究成果を提供し合うこと

体の多彩な機能の調節に関わっていることが明らかにさで，TRP チャネル群の基本動作原理に対する共通の理解れている。さらに，多くの疾患モデル動物を用いた解析を見出すための議論が熱く交わされた。さらに，様々なから，心不全，高血圧，腎不全，神経疾患，慢性炎症な疾患モデルを用いた研究成果から TRP チャネルが様々

ど，様々な病態において TRP チャネル群が関与することな組織の炎症に関わっていることも明らかとなり，TRP

もわかってきた。こうした経緯から，TRP チャネルは未チャネル創薬を実現させるための具体的な標的疾患や病だ有効な治療法のない様々な疾患に対する薬物治療の有態が浮き彫りにされてきた。

望な分子標的として強い関心を集めている。その一方で，（1）TRPV4 開口刺激は細胞膜の脱分極を介してミクログリア活性化を抑制する
白川久志 1，金野真和 1，松谷一慶 1，中川貴之 1，柴崎貢志 2，金子周司 1（1 京都大学

薬学研究科

生体機能解析学分野

2

群馬大学

医学研究科

分子細胞生物学分野）

ミクログリアは脳の免疫担当細胞として通常は脳内環討により，LPS により惹起される各種ミクログリア活性境の恒常性維持を担っているが，病的な刺激により活性化指標(TNF遊離，galectin3 発現，iba1 免疫陽性増大，化することで中枢神経変性疾患の病態形成に関与するこ外向き整流性 K＋チャネル電流）の増大は，TRPV4 アゴとが明らかになりつつある。近年，ミクログリアの活性ニストである 4PDD を同時に処置することにより顕著化過程におけるイオンチャネル動態の重要性が提唱されに抑制された。また，培養ミクログリアに 4PDD を適てきたが，TRP チャネルの役割はほとんど不明である。

用することにより膜電位の軽度な脱分極が観察され，持そこで本研究では，浸透圧変化や温和な熱，機械的伸展

続的な 4PDD 処置は Ca2＋利用能の減弱をもたらした。

等で活性化する TRPV4 に着目し，ミクログリア活性化

高濃度 KCl 溶液を用いた脱分極刺激もまた，各種 LPS 誘に対する TRPV4 開口刺激の及ぼす影響について検討し発ミクログリア活性化指標を減弱したことから，4PDDた。ラット培養ミクログリアにおける TRPV4 の機能的の抑制作用を模倣したと想定される。以上の結果より，な発現を RT-PCR 法，免疫染色化学および電気生理学的

TRPV4 開口刺激は細胞膜の脱分極を介してミクログリ測定により明らかにした。In vitro および in vivo の両検アの活性化に対して抑制的に働くことが明らかになった。

328

研究会報告（2）脈絡叢上皮細胞における繊毛と TRPV4 の機能的関連
成田啓之 1，笹本祥平 1，小泉修一 2，竹田
（1 山梨大学

大学院医学工学総合研究部
2

扇1

解剖学講座細胞生物学教室

山梨大学大学院医学工学総合研究部

薬理学講座）

一次繊毛は人体を構成するほぼ全ての細胞に存在し，

TRPV4 の発現量は低下した。同様の傾向は腎髄質内層集一般に細胞外からの刺激を感知するセンサーとしての機合管上皮由来細胞株（IMCD3）でも見られた。一方，能を持つとされるが，その分子機構や多様性に関してはCPECs を TRPV4 特異的アゴニストで刺激してその不明な点が多い。現在我々は脳脊髄液の産生・分泌を担[Ca2＋ ]i 応 答 を 見 る と ， 脱 繊 毛 処 理 に 伴 い 低 濃 度っている脈絡叢上皮細胞（CPECs）が持つ一次繊毛に着（10 nM）のアゴニストに対する応答が低下・遅延した。

目し，その感覚機能を解析している。今回，幾つかの細またアゴニスト刺激は CPECs の基底側から頂端側への胞で繊毛への局在が報告されており，また CPECs に強く

トランスサイトーシスを増加させた。

発現している TRPV4 に注目し，繊毛と TRPV4 の機能的関連を検討した。

以上の結果から，CPECs における TRPV4 は繊毛上には局在しないものの，その発現量およびチャネル活性は気道上皮細胞などでは繊毛に局在する TRPV4 である

繊毛を介した調節を受けていることが明らかになり，まが，CPECs においては免疫染色で頂端側の細胞膜に広くたその生理機能の一つとして脳脊髄液産生調節への関与検出され，繊毛局在性は見られなかった。しかし低分子が示唆された。

化 合 物 お よ び siRNA を 用 い た 繊 毛 形 成 阻 害 に よ り（3）口腔上皮における TRPV4 チャネルを介した浸透圧感受性
城戸瑞穂 1，王冰 1，合島怜央奈 1,2, 高尾知佳 1，西田基宏 3, 大崎康吉 1，張（1 九州大学

大学院歯

学研究院

口腔常態制御学講座
2

3

九州大学

大学院薬学研究院

旌旗 1，野田百美 4分子口腔解剖学分野，

佐賀大学医学部

創薬育薬産学官連携分野

4

歯科口腔外科，
病態生理学分野）

哺乳類は，水や塩分を摂取あるいは排出しながら，体急性単離あるいは培養口腔上皮細胞は TRPV4 agonist

液の浸透圧を 300mOsm/kg 近傍に維持している。浸透圧である GSK1016790A や 4-αPDD により活性化が認めらの大きな変化は身体に非可逆的な侵襲を与える事が知られ，この反応は Ruthenium red や TRPV4 選択的阻害剤でれている。口腔は他の部位に比べると幅広い浸透圧変化

ある RN1734 により抑制された。さらに，初代培養口腔に常に曝されているが，その浸透圧変化が口腔組織にど上皮細胞に 200mOsm の刺激を加えると細胞内カルシウのような影響をあたえるのかはほとんど知られていない。

ム濃度上昇が認められ，この反応は Ruthenium red で阻害

TRPV4 は，細胞外の低浸透圧や温度および機械刺激などされた。

により活性化する陽イオン透過性のチャネルである。私

低浸透圧が与える細胞生物学的な影響を調べたところ，たちは TRPV4 が口腔上皮組織に豊富に発現しているこ

培養口腔上皮細胞は低浸透圧刺激により細胞間の距離がとを見いだした。口腔上皮組織は常に唾液に浸されてい縮まり，細胞間の接着構造タンパクの発現が顕著に認める。その唾液の浸透圧を測定したところラットではられた。

140mOsm で，体液に比較すると低浸透圧であった。そこ

口腔上皮細胞は唾液あるいは食物や飲み物などの化学で，口腔上皮に発現する TRPV4 を浸透圧センサーと仮刺激･浸透圧刺激を受容し，細胞の容積調節をしているこ

定し，TRPV4 の機能を調べた。

とが示唆された。

329

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（4）アストロサイトにおける TRPA1 チャネルを介した局所カルシウムシグナルとその生理的意義
繁冨英治 1,3，Xiaoping Tong1，Baljit S. Khakh1,2（1 カリフォルニア大学ロサンゼルス校
2
3

カリフォルニア大学ロサンゼルス校

現所属先：山梨大学医学部

医学部

医学部

生理学部門

医学工学総合研究部

神経生物学部門
薬理学講座）

脳のグリア細胞の一種であるアストロサイトは，細胞微細突起における Ca2＋シグナルを詳細に理解すること

内 Ca2 ＋ 濃度をダイナミックに変化させることによりは，アストロサイトのニューロンとの機能連関を理解す2＋

2＋「Ca 興奮」する。この「Ca 興奮」によりアストロサ

る上で必須である。我々はアストロサイト微細突起のイトは神経細胞に作用する液性因子，いわゆるグリア伝

Ca2＋濃度変化を検出する新規膜移行型 Ca2＋感受性蛍光

達物質を放出し，その結果として神経回路を積極的に調タンパク質（Lck-GCaMP3）を開発し，その結果，局所節する可能性が提唱されている。しかし，実際の脳にお的かつ一過的に起こる TRPA1 チャネルを介した Ca2＋流

いてアストロサイトの「Ca2＋興奮」の生理的意義につい入現象を見出した。この TRPA1 チャネルを介した Ca2＋ては未だ明らかではない。その理由として，アストロサ

流入はアストロサイトの GABA トランスポーター機能

2＋

イトの微細突起における Ca 濃度変化を測定することを制御し，その結果として抑制性シナプス伝達を制御すが困難なことが挙げられる。アストロサイトは微細突起る可能性を示した。

を介してシナプスと直接接触する。このアストロサイト（5）TRPA チャネルの活性化分子機構とその多様性
香西大輔 1，高橋重成 1，吉原朋弘 1，中尾章人 1，エベルトマキシミリアン 1，
唐木文霞 2，尾谷優子 2，樺澤洋治 2，沼田朋大 1,3，清中茂樹 1,3，大和田智彦 2，森（1 京都大学

大学院工学研究科

合成・生物化学専攻
3

2

東京大学

京都大学

大学院薬学系研究科

地球環境学堂泰生 1,2分子薬学専攻環境適応生体システム論）

TRPA1 をはじめとする一部の哺乳類 TRP チャネルはトロシル化剤を用い，TRP サブタイプ選択性を検討した

酸化感受性を有しており，活性ジスルフィド化合物など

ところ，TRPA1 が高選択的に活性化されることを明らか

により活性化される。我々は最近，TRPA1 が酸素(O2)セにした。この活性化には分子認識も影響していることもンサーとして機能していることを明らかにした。また，分かった。以上の研究に加えて，TRPA1 の酸素感受性のTRPA1 を含む複数の TRP チャネルが一酸化窒素（NO）

普遍性を明らかにするために，ショウジョウバエ TRPAを遊離する NO 供与剤により活性化されることも示してホモログ（drosophilaTRPA1，Painless，Pyrexia，Wtrw）

きた。近年，遊離 NO を介さずに，タンパク質間で NOをクローニングし，それらの酸化感受性を評価した。そ基が転移されるトランスニトロシル化反応が S-ニトロの結果，drosophilaTRPA1 の酸化感受性が最も高く，酸素シル化の選択性を生むとして注目されている。この概念

感受性を有していることを明らかにした。

をもとに設計した NO を自発的に発生しないトランスニ

330

研究会報告（6）TRPM4 チャネルの催不整脈性の再検討
Hu Yaopeng，Duan Yubin，市川（福岡大学

大学院医学研究科

純，倉原琳，井上隆司人体生物系細胞分子制御学）

TRPM4 チャネルは細胞内 Ca2＋濃度（[Ca2＋]i）上昇にりわけ ionomycin によって[Ca2＋]i を変化させた時に得らよって活性化される一価陽イオン透過型チャネル

れた Kd 値は約 0.6μM と生理的な変動範囲内にあった。

(NSCCa)で，プルキンエ線維，心房筋，心室筋等，心臓に（２）不死化心房筋細胞株 HL-1 には TRPM4 蛋白質の強広く発現し，心リモデリングなどの病的状態では不整脈い発現がみられ，同時に TRPM4 様 NSCCa 電流が記録さ基質の形成に寄与すると考えられている。しかし，実験れた。アンジオテンシン II の処置（１μM，4 日間）を行的に得られた Ca 感受性は極めて低く（Kd＞数百 μＭ），

うと，TRPM4 蛋白質の発現増加と TRPM4 様 NSCCa 電流2＋

生理的な変動範囲の[Ca ]i で活性化される可能性は極めの 著 明 な 増 加 が 起 こ っ た 。（ ３ ） NSCCa を 導 入 し たて低い。そこで本研究では，β-escin による perforated

Luo-Rudy dynamic ventricular model や Nygren atrial modelcell-attached recording(C/A)，ionomycin や電位依存性 Caにこれらの結果を当てはめると，TRPM4 チャネルの発現チャネル（α1C/β2/α2）の共発現によって，細胞内環境をが増加した場合には，AP の延長や早期後脱分極（EAD），

できるだけ擾乱しない条件下で，TRPM4 チャネルの Ca

静止膜の脱分極等，催不整脈性変化が生じることが確認

感受性の再評価を行った。（１）上記の方法で得られた

できた。

Kd 値は従来報告されている値より 10～1000 倍低く，と（7）破骨細胞から誘導される TRPM7 様陽イオン電流とその酸依存的活性化
岡本富士雄，鍛治屋浩，岡部幸司（福岡歯科大学【目的】前駆破骨細胞から破骨細胞への分化誘導に伴2＋2＋細胞分子生物学講座

細胞生理学分野）

る電流成分は Oc に比べて有意に小さかった。Oc から誘って TRPM7 の発現が高まる。TRPM7 は Ca や Mg に導した外向き整流陽イオン電流は，2-APB，carvacrol お

高い透過性を示し，自身がキナーゼ活性を持つユニーク

よび lipoxygenase 阻害剤の細胞外投与により抑制され，なチャネルであるが，破骨細胞における機能は不明であ

逆に，外液の 2 価陽イオン除去および酸性化により活性る。そこで，破骨細胞に発現する TRPM7 の機能を調べ化された。また，内向き電流に対する Mg2＋-block は外液た。【方法】マウス骨髄細胞を破骨細胞分化因子 RANKLの酸性化により減弱した。【考察】Oc から誘導した外向で刺激して破骨細胞(Oc)へ誘導した。Oc に Whole-cell

き整流電流は部分的に TRPM7 の活性を反映している可patch-clamp 法を適用し，非選択的陽イオン電流を記録し能性が高い。Oc は酸を分泌し酸性環境を形成して骨吸収2＋た。【結果】Oc からは Mg 非存在下で，強い外向き整流を行う。酸性環境で内向き電流に対する Mg2＋-block が解

性の陽イオン電流が誘発された。この電流は細胞内液ま除されることは，骨から溶出する Ca2＋や Mg2＋の細胞内

たは外液への Mg2＋添加により抑制された（Mg2＋-block）。

輸送に適した性質であり，この輸送に起因するシグナル

また，PIP2 の細胞内投与により活性化の持続時間が延長と骨吸収機能調節との関連が考えられた。

2＋した。一方，RANKL 非刺激細胞では Mg -block を受け331

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（8）マスト細胞における TRPM2 チャネルの機能的発現織田

聡 1，内田邦敏 2，王暁宇 3，嶋田（1 富山大学
23

富山大学

豊 1，富永真琴 2，門脇大学院医学薬学研究部

和漢診療学講座

岡崎統合バイオサイエンスセンター

和漢医薬学総合研究所

病態制御研究部門

真3

細胞生理部門消化管生理学分野）

温度感受性 TRP チャネルのひとつである TRPM2 チャ

び脱顆粒は TRPM2 チャネル阻害剤である 2-APB，エコ

ネルは，糖代謝や脂質代謝において重要な役割が報告さ

ナゾール，フルフェナム酸により抑制された。さらにれている。免疫細胞における役割についていくつか報告

TRPM2KO マウス由来の BMMC では WT マウス由来のされているが，マスト細胞に関する報告はほとんどない。

BMMC と比較して抗原刺激による細胞内カルシウム濃そこで，本研究では mast cell に注目し，今まで報告のな

度上昇および脱顆粒が有意に低下していた。食物アレル

いマスト細胞に発現した TRPM2 チャネルに注目して，ギーモデルマウスを用いて下痢の発症に対する TRPM2

その生理学的意義について検討した。

阻害剤の作用を検討したところ，２次感作時にエコナゾ

TRPM2 チャネルの機能的発現を野生型マウス（WT）
より採取した骨髄より粘膜型マスト細胞に分化培養したール，フルフェナム酸を同時に投与した群ではいずれも下痢発症率が抑えられた。

bone marrow-derived murine mast cell（BMMC）を用いて本研究により，マスト細胞に発現する TRPM2 チャネ

RT-PCR，およびパッチクランプ法を用いて確認した。抗ルは細胞内カルシウム濃度を調節し，脱顆粒に関与して原刺激による BMMC の細胞内カルシウム濃度上昇およいることが明らかとなった。

（9）膵島移植における膵島破壊シグナルとしての TRPM2 チャネル関与
ヨハン・メディナ 1， 加塩麻紀子 2，安達英輔 3，澤田和明 1 ，小島（1 豊橋技術科学大学
3

東京大学

至 4，永山國昭 5，富永真琴，最上秀夫 62

電気・電子工学系電子デバイス大講座
医科学研究所附属病院
5

感染免疫内科

4

生理学研究所

電子光学

生理学研究所

群馬大学

学研究部門

細胞生理学研究部門

生体調節研究所
6

浜松大学

細胞調節

健康栄養学科）膵島移植は，経皮経肝的に膵臓から単離した膵島を門

ックダウン安定細胞株（KD-INS）を作成してその全血ま脈内に注入し，患者の門脈支流からの血流を受けて膵島たはフィブリノーゲンに対するカルシウム応答を観察しを機能させる方法である。膵島移植は，手技的には単純た。KD-INS の電気生理学的検討より，TRPM2 チャネルである一方で，移植直後に 70%の膵島破壊（細胞死）がの内因性リガンドである ADPRibose にはほとんど反応惹起される。そして，その破壊機構の詳細が不明のため，しなかったが，電位依存性 Ca チャネルは保存されてい未だに臨床応用は試験段階のままである。我々は以下のた。KD-INS 細胞では温度依存的カルシウム応答がみらように考えて実験を行った。膵β細胞に発現する環境セれなかった。TRPM2 チャネルの調節因子の一つである過ンサイオンチャネルである TRPM2 が，TRPM2 が膵島移

酸化水素（H2O2）に対するカルシウム応答も著明に減弱

植時の細胞死における責任シグナルの一つであり，全血していた。この KD-INS 細胞の全血やフィブリノーゲン

暴露時に血小板をはじめとした血小板凝集及び血液凝固に対するカルシウム応答は減弱していた。血液成分の接反応がその TRPM2 活性化のトリガーとなる。インスリ

触が TRPM2 を介して INS-1 細胞に対するカルシウム応

ン産生細胞（INS-1 細胞）に発現する TRPM2 チャネルノ

答を惹起している可能性が高いと考えられた。

332

研究会報告（10）真菌由来 TRP チャネルのマルチモーダル制御の分子基盤
伊原

誠 1，浜本晋 2，宮ノ入洋平 3，武田光広 3，甲斐荘正恒 3,4，矢部（1 理化学研究所
3

名古屋大学
5

2

放射光科学総合研究センター
大学院理学研究科

東京電機大学工学部

64

勇 5，魚住信之 2，山下敦子 1,6
東北大学

首都大学

岡山大学

大学院工学研究科

東京戦略研究センター

大学院医歯薬学総合研究科）

TRP チャネルは細胞内外からの様々な刺激によってマ性化に必須である一方，チャネル自体の四量体化や，ルチモーダルな制御を受けるという機能的特徴を持つ。

Ca2＋・膜電位・高酸化状態による活性化とは無関係であ

我々は，真菌由来の TRP チャネルを同定し，このチャネることが判明し，少なくとも２つの独立した活性化機構

2＋

ルが浸透圧，温度上昇，細胞内 Ca 濃度上昇，膜電位，が存在することが明らかになった。一方 CTD の塩基性領

高酸化状態といった多様な刺激により活性化するプロト

域は，ホスファチジルイノシトールリン脂質と結合するタイプ分子であることを見いだした。配列解析と NMRことによって，チャネル開口活性を抑制する領域である解析から，この TRP チャネルの C 端の細胞質側ドメイことが判明した。超遠心解析・NMR 解析および結晶構

ン(CTD)は，コイルドコイル領域と塩基性領域の２つの造から，CTD はコイルドコイルを介した単量体— 二量体領域を持つ天然変性タンパク質であることが判明し，X— 四量体の平衡状態にあることがわかり，このような動線結晶構造解析から，前者の領域は四量体平行コイルド的な性質を持つことが，複数の機能モジュールがチャネ

コイルを形成することが明らかになった。この領域でのル機能をマルチモーダルに制御するのに適した構造基盤

コイルドコイル形成は，浸透圧および温度上昇による活となっていると考えられた。

（11）心筋細胞の機械感受性における TRPC チャネル関与の可能性
高橋

賢 1，藤井正吾 2，服部真理 2，大森莱令 2，王心臓の機械感受性は心拍数や心収縮力の調節に大きく

静 1,3，成瀬恵治 1，曽我部正博 4（1 岡山大院

医

3

4

大連医科大

システム生理

名古屋大院

医

2

名古屋大

医

細胞生物物理）された。

関っているが，そのメカニズムには未だ解明の余地があ

次に心筋の機械感受性に対する L 型 Ca チャネルの関る。本研究はこれを明らかにすることを目的とした。ラ

与を調べるため，H9c2 に L 型 Ca チャネルの阻害薬投与

ット心筋培養細胞株 H9c2 に伸展刺激を与えたときに観および siRNA による発現抑制を行ったところ，伸展誘発

察される細胞内カルシウムイオン(Ca)レベルの上昇は，性 Ca 応答の減弱が認められた。さらにラット摘出心の細胞外 Ca 非存在下で消失したことから，細胞外からのランゲンドルフ標本にて左心室容積依存性の心筋収縮力

Ca 流入が必須であると考えられた。またこの応答はライ(left ventricular developed pressure)増加を観察したところ，

アノジン投与によっても抑制されたことから，細胞内ス

この増加は電位依存性 L 型 Ca チャネルの阻害薬によりトアからの Ca 放出も関与するものと考えられた。H9c2抑制された。

の機械感受性における TRP チャネルの関与を調べるた

これらのことから，心筋の機械感受性には TRPC チャ

め mRNA 発現量解析を行ったところ，TRPC6，TRPM7，ネルおよび L 型 Ca チャネルが関与していることが示唆

TRPV2 などの発現が認められた。さらに TRPC チャネルされた。

の阻害薬を投与したところ，伸展誘発性 Ca 応答は抑制

333

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（12）A novel alternative splicing variant of mouse TRPA1 regulates its channel activity under
inflammatory and neuropathic pain conditions
Yiming Zhou1, 2, Yoshiro Suzuki1, 2, Kunitoshi Uchida1, Makoto Tominaga1, 2(1Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS),
Okazaki, Japan; 2The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI), Okazaki, Japan）
Transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) is a2＋

confirmed to have physical interaction. Although TRPA1b did

permeable cation channel which was

not respond to TRPA1 agonists, interestingly co-expression ofreported to be activated by various noxious stimuli and serve

TRPA1a with TRPA1b significantly increased TRPA1a

important functions during nociceptive and inflammatory

plasma membrane expression and current density in response

processes. Here we report a novel alternative splicing variant

to AITC, 2-APB, carvacrol as well as thymol withoutof mouse TRPA1, which lacks exon 20. The aim of this study

affecting its single-channel conductance. Indeed, exogenous

is to evaluate the role of this variant, TRPA1b, under

over-expression of TRPA1b in DRG neurons increased AITC

physiological and pathological conditions. Both TRPA1

responses. Moreover, TRPA1b but not TRPA1a mRNA was

isoforms, TRPA1a (full length) and TRPA1b (splicing variant)significantly increased under inflammatory and neuropathic

were confirmed to be expressed in DRG and TG by RT-PCR

pain conditions. These results suggest that TRPA1b could

analysis. When expressed in HEK293T cells, both isoforms

regulate TRPA1a activity by increasing plasma membrane

could be translocated to the plasma membrane. By using

expression

co-immunoprecipitation,

conditions.

nonselective, Ca

TRPA1aand

TRPA1b

were

under

inflammatory

andneuropathic

pain（13）硫化水素の TRPA1 チャネル活性化を介した侵害受容メッセンジャーとしての役割
小川ひとみ 1，高橋賢次 1，三浦冴子 1，齋藤
（1 鳥取大学

農学部

獣医薬理学

2

茂 2，富永真琴 2，太田利男 1

岡崎統合バイオセンター

細胞生理部門）硫化水素（H2S）はホルマリンやカラギナン等の起炎は細胞外 pH 低下により増大した。H2S の足底内投与に性物質により産生が増大するため，内因性疼痛関連物質

より WT，TRPV1-KO マウスにおいて疼痛行動が誘発さとしての可能性が示されている。しかし，現在までそのれたが，TRPA1-KO では減弱していた。WT マウスにお分子基盤は十分に解明されていない。本研究では，野生ける H2S 誘発性疼痛反応も酸性条件下で増大した。

型(WT)及び 2 種類のノックアウト（KO）マウスを用い

TRPA1 を恒常的に発現している RIN-14B 細胞でも H2Sて H2S による活性化機構を検討した。

による[Ca2＋]i 反応が生じ，その反応は細胞外 pH 低下に

H2S は濃度依存性に WT マウス背根神経節（DRG）ニ2＋

2＋

ューロンの [Ca ]i を増加させた（[Ca ]i 反応）。H2S に2＋より増大した。RIN-14B 細胞において，H2S の細胞内移
行は細胞外 pH 低下により増大した。

よる[Ca ]i 反応は TRPV1-KO マウス DRG では生じたが，以上の成績から，H2S は TRPA1 チャネルの活性化を介TRPA1-KO では生じなかった。マウス TRPA1 チャネルのして生体内で侵害受容メッセンジャーとして機能するこN 末端変異遺伝子（mTRPA1-2C）発現 HEK293 細胞ではと，また，細胞外酸性下では H2S による発痛作用が増大

2＋

H2S による[Ca ]i 反応は見られなかった。DRG 及び WT
2＋

マウス TRPA1 発現細胞において，H2S による[Ca ]i 反応334

したことから，炎症性疼痛に関与する可能性が示された。

研究会報告（14）エンドセリン受容体活性化型 TRPC6 チャネルの機能制御機構
堀之内孝広，比嘉綱己，青柳裕之，東恒仁，寺田晃士，旗手千鶴，三輪聡一（北海道大学大学院

エンドセリン A 型受容体(ETAR)刺激によって引き起

医学研究科

細胞薬理学分野）

によって抑制性に制御されること，また，② この抑制性2＋こされる TRPC チャネルを介した受容体作動性 Ca 流入機能制御において重要な役割を担っている PKA リン酸

は，肺高血圧症といった心血管系疾患の発症・進展にお化部位は Ser28 であること，を明らかにした。

いて，重要な役割を担っている。本研究では，ETAR 作

2．新規 STIM1 バリアントと TRPC チャネルとの結合

2＋

動性 Ca 流入に関与する TRPC3 及び TRPC6 の機能制御

特性
小胞体 Ca2＋センサーとして機能する STIM1 は，Ca2＋機構について検討した。
1．プロテインキナーゼ A(PKA)を介した負の制御機構

流入制御に関与している。最近，私達は，ヒト骨格筋特

私達は，ETAR と野生型 TRPC6 もしくは変異型 TRPC6

異的に発現する STIM1 の新規バリアント(STIM1SK と命

2＋を安定発現する HEK293 細胞を用いて，細胞内 Ca 濃度名）のクローニングに成功し，STIM1SK が STIM1 よりも，

2＋([Ca ]i)測定実験及びリン酸化タンパク質を特異的に検TM出する Phos-tag

TRPC3 や TRPC6 と強固に分子間相互作用することを見biotin を利用した in vitro kinase assay を

出した。

2＋

行い，① TRPC6 を介した ETAR 作動性 Ca 流入は，PKA（15）脳血管内皮細胞における Orai1 を介した store-operated Ca2＋ entry の役割
鬼頭宏彰 1，山崎大樹 1,2，大矢（1 名古屋市立大学
23

京都薬科大学薬理学

4

進 1,3，山村寿男 1，浅井清文 4，今泉祐治 1

大学院薬学研究科

京都大学

名古屋市立大学

細胞分子薬効解析学分野

大学院薬学研究科
大学院医学研究科

生体分子認識学分野
分子神経生物学分野）

脳血管内皮細胞(BCEC)は定常的に種々の刺激に晒さ

BCEC において，store-operated Ca2＋ entry (SOCE)を介れるため細胞のターンオーバーが比較的早く，そのことした[Ca2＋]i 上昇は機能欠損型変異体である Orai1 E106Q

が血液脳関門機能維持において重要であると考えられの一過性発現，及び Orai1-siRNA の導入により有意な減る。我々は BCEC において，SK2 チャネル及び Kir2.1 チ少が見出された。これらのことから，BCEC において

2＋

ャネルが細胞外からの Ca 流入の駆動力を制御し，細胞SOCE による Ca2＋流入には主に Orai1 が寄与することが内 Ca2＋動態を調節することで，それぞれ細胞増殖及び細示唆された。また，MTT 法を用いた細胞増殖アッセイに胞死の誘導に一部寄与することを明らかにしてきた。そより CRAC チャネル阻害薬の作用を検討したところ有意2＋

2＋

こで本研究では，Ca 流入経路として Ca 放出活性化
2＋に細胞増殖が抑制された。

Ca (CRAC)チャネルに注目し，細胞増殖あるいは細胞死以上の結果から，BCEC において Orai1 は CRAC チャに及ぼす影響について検討することで血液脳関門の恒ネルを構成し，[Ca2＋]i を調節することで細胞増殖に関与

常性に対する Ca2＋透過チャネル機能を検討した。

する可能性が示唆された。

335

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（16）がん細胞に発現する TRPV２：機械刺激に対する応答
長澤雅裕，小島至（群馬大学

生体調節研究所・細胞調節分野）

TRPV2 チャネルは，温度刺激，伸展刺激によりチャネな細胞ばかりでなく，ある種類のがん組織において過剰

ルが開口してカルシウムの流入が生じると報告されてに発現していることが報告されている。さまざまな癌細きた。一方で我々は，線維芽細胞，膵β細胞，マクロフ胞株において TRPV2 チャネルが発現していることをァージなどでは，増殖因子・血清・fMetLeuPhe 刺激など

我々も確認している。今回，がん細胞において機械刺激

により TRPV２チャネルが細胞膜に移行し，それに伴いが TRPV2 チャネルを制御するメカニズムを検討した。

持続的な細胞内カルシウムの上昇を生じることを報告

その結果，機械刺激により TRPV2 チャネルが細胞膜にしてきた。TRPV2 チャネルの制御機構では，チャネルのトランスロケーションして機能することが明らかにな活性制御だけでなく，チャネル分子のトランスロケーシった。この制御機構は，転移などの癌の病態生理に関連ョンが重要であると考えられる。TRPV2 チャネルは正常していると考えられる。

（17）TRPV4 による脳機能調節; 脳内温度エネルギーを電気信号に変換する分子基盤
柴崎貢志 1，山田勝也 2，三輪秀樹 1, 山中章弘 3, 宮川（1 群馬大学

医学系研究科42

剛 4,柳川右千夫 1, 富永真琴 5, 石崎泰樹 1

弘前大学

藤田保健衛生大学

医学系研究科
医学部

5

3

名古屋大学

岡崎統合バイオ

環医研

細胞生理）

発表者は，脳における TRPV4（34℃以上で活性化）発より活性化していることを示すには，in vivo で脳を冷却

現を詳細に調べ，海馬に高発現をしていることを発見し，し，TRPV4 の活性化温度閾値（34℃）以下の環境を作りその結果，37℃近傍に保たれている脳内温度により海馬出した場合に神経興奮性がどのように変化するのかを調

TRPV4 が恒常的に活性化し，神経興奮性を向上させてい

べる他はない。そこで，野生型と TRPV4KO マウスの脳る可能性を見いだした（Shibasaki et al., J. Neurosci. 2007）。

内にカニューレを埋め込み，脳内温度を 37℃から 30℃程

実際に，TRPV4KO マウスの行動実験をした場合に，解度へと冷却したところ，野生型マウスの神経活動は著し

剖形態学的な脳の異常は全く認められないものの，神経い低下を示した。一方，TRPV4KO ではそのような著し活動に異常をきたし，行動異常が観察された。

い低下を示さないことが分かった。つまり，正常時にはしかしながら，上記の実験だけでは，脳内において

TRPV4 が脳内温度エネルギーを電気信号に変換し，これTRPV4 が脳内温度エネルギーにより活性化しているのにより神経活動がポジティブな制御を受けていることがか，あるいはその他の内在性リガンドにより活性化してクリアーに証明された。

いるのかが不明である。TRPV4 が脳内温度エネルギーに（18）魚類の延髄最後野を介した体液調節機構
野畑重教 1，竹井祥郎 2，佐藤克文 1（1 東京大学

大気海洋研究所

国際沿岸海洋研究センター

2

東京大学

大気海洋研究所

生理学）

海水魚の体液浸透圧は海水の約 1/3 であり，海水とのがって水分の損失を補うために盛んに海水を飲むことで，浸透圧差によって常に脱水の危機に曝されている。した

脱水をまぬがれている。本発表ではニホンウナギを用い

336

研究会報告た魚類の飲水行動研究について述べ，浸透圧センサーと受けなかった。以上の知見は，海水魚が脱水をまぬがれしての TRPV に興味を持つに至った経緯について紹介し体液恒常性を維持するには，末梢中の飲水調節因子によた。

る AP を介した飲水調節が重要であることを示唆してい末梢の飲水調節因子は延髄最後野(AP)を介して飲水をる。

調節する。ウナギの AP は血液脳関門を欠くため末梢かどのような因子が AP を介した飲水調節に関与するからの情報を受容しうる。ウナギの AP を破壊したところ，は不明であるが，TRPV のような浸透圧センサーが脱水

種々のホルモン，浸透圧刺激，容量刺激による飲水調節による浸透圧上昇や体液量低下を感知して飲水を調節しが阻害された。また，人工的に脱水させた海水ウナギでている可能性を考えている。現在，ウナギの脳からは飲水が 30 倍に増加するが，AP 破壊群では 5 倍程度の

TRPV2 および 4 の cDNA をクローニングし，今後は TRPV

増加しか起こらなかった。一方，脳室内に投与されたアと飲水調節の関係を明らかにする予定である。

ンジオテンシン II の飲水促進作用は，AP 破壊の影響を（19）眼内平滑筋の収縮調節における TRPC の機能的役割の検討
赤尾鉄平，宮津基，竹谷浩介，高井章（旭川医科大学

生理学講座

自律機能分野）毛様体筋や瞳孔括約筋のムスカリン受容体刺激に応じ過性も高くない(Na＋を基準とした透過性比 PCa/PNa＝0.3)。

た収縮の持続相においては，他の多くの平滑筋におけるこれに対し，NSCCS は単位コンダクタンスは 100 fS と2＋のと同様，細胞外から流入する Ca が重要な役割を演じ非常に小さいが，細胞あたりの数は NSCCL の 500-3000ている。われわれはこれまで，電気生理学的実験により，倍と多く，Ca2 ＋ 透過性も比較的高い(PCa/PNa ＝3)。このこの Ca2 ＋ 流入が 2 種類の非選択性陽イオンチャネル

NSCCS は，caffeine などによる細胞内 Ca2＋を枯渇させる(NSCCL と NSCCS)を介して起ることを明らかにした。

と開口する，いわゆる store-operated Ca2＋ channel (SOC)

一方，RT-PCR 法や免疫染色により，分子候補としてのとしての性質を持っている。一方，ウシ毛様体筋束標本

TRPC1, TRPC3, TRPC4, TRPC6 や Orai1 などの毛様体平においてカルバコール刺激による発生する等尺性張力は，滑筋細胞における発現を確認している。ウシ毛様体筋に10 M の Pyr3 には感受性を示さないが，1-10 M の BTP2

おいて電気生理学的に同定された二つのチャネルのうち，(YM-58483)により強く抑制される。これらの理由から，

NSCCL は単位コンダクタンスが 35 pS と比較的大きく，

われわれは，少なくともウシ毛様体筋では，収縮持続相

膜電位固定化で M3 受容体刺激により誘発される電流のにおける主な Ca2＋流入経路は NSCCS ではないかと考え

ノイズ成分は主にこれの開口によるものである。
しかし，るに至った。

2＋

細胞一個あたりの数は 10～数 100 と非常に少く Ca 透（20）生体内単一細胞の局所加熱顕微鏡の紹介
亀井保博（基礎生物学研究所

生物機能解析センター

光学解析室）

顕微鏡は小さな世界を拡大して観察する道具として開している。ケイージド化合物を利用した局所的物質解

生まれ，技術革新が進み，緑色蛍光タンパク質の登場に放法，光応答チャンネルなどの光受容体を利用した生体より個体レベルでの形態観察や生理状態の観察可能と操作法（optogenetics）が最近注目を浴びている。我々がなり，「バイオイメージング」という分野が生まれた。

開発した赤外レーザーによる遺伝子発現法（Infrared laser

一方で，顕微鏡は「見る」から「操作する」方向へも展

evoked gene operator: IR-LEGO）もこのような「光を用い337

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

た生体操作法」に分類できる新しい光学的手法である。

ジャンプし，照射中は一定に保たれた。しかもその到達

IR-LEGO 法は，「時空間的」に自由に標的遺伝子を発温度はレーザー出力に依存するので温度制御が可能で現誘導する技術である。水を効率的に加熱する赤外レー

あることが分かった。また，この技術を 4 つのモデル生

ザー（1480 nm）を生体内細胞に集光させ，生物の持つ物（シロイヌナズナ，メダカ，ゼブラフィッシュ，線虫）

熱ショック応答を誘導することで外来遺伝子の発現をに応用したところ，遺伝子発現誘導が可能なことが分か誘導する。レーザー照射に伴い局部温度は数十ミリ秒でった。

（21）ヒト子宮内膜間質細胞の脱落膜化過程における TRPC1 の役割
瓦林靖広，倉原（海）琳，本田啓，市川純，井上隆司（福岡大学

医学部

生理学）

脱落膜化は性ステロイドホルモンにより引き起こさ

TRPC1 発現の siRNA 干渉による抑制や，TRPC1 を介すれる子宮内膜の形態的・機能的変化で，受精胚受容の準るストア枯渇活性化 Ca2＋流入(SOC)の薬物（SK&F96365，

備や妊娠成立後の母児間免疫バリアの形成に必須であGd3＋）や特異抗体による抑制は，脱落膜化の進行を有意る。この過程には，子 宮内 膜の間質 細胞 (Endometrialに抑制した。E2/P4 の下流の情報伝達を調べたところ，

stromal cells：ESCs)の分化が中心的な役割を果たしていTRPC1 を 介 す る Ca2 ＋ 流 入 は Ca2 ＋ 依 存 性 転 写 因 子る。本研究では，酵素的に単離したヒト子宮内膜間質細CREB(cAMP responsive element binding protein)のリン酸胞(hESCs)を用いて，脱落膜化における細胞内 Ca 動態変化・核移行を促進し，FOXO1(Forkhead box protein-O1)の化の意義を検討した。17-estradiol(E2) / Progesterone(P4)発現増加を介して脱落膜化の過程を制御している可能で hESC を分化誘導すると，7～14 日間で脱落膜化に特性が示唆された。本研究の結果により，性ホルモンによ有の形態変化（大型化，類円形化）やマーカー(IGFBP-1,

る子宮内膜間質細胞の脱落膜化過程において，TRPC1 蛋

プロラクチン）の上昇とともに，TRPC1 の発現増加およ白質の増加とそれに伴う SOC を介した Ca2＋流入が極めびそれを介する Ca2＋流入の著しい促進が観察された。

て重要な役割を果たしていることが分かった。

（22）AQP and TRP
Hong LUO（Global Science and Culture Publishing, GSCP, Japan）
temperature,

1. The water pathway in biological membranes has been

2.

338

messengers,

metabolites,

kept mysterious until the discovery of aquaporins

phosphorylation, calcium, hormones, oxidation, injury(AQPs) water channels which selectively permeate

or inflammatory substances not only; but also inwater, or uncharged small molecules such as glycerol

functions such as volume regulation, fluid balance,

and urea.

migration, survival, barrier, immunity, metabolic

The transient receptor potential vanilloid (TRP)

coordination, sensation, nerve transmitter release as

channels are a superfamily of ion channels that play awell as adhesion, inflammation, pain, edema, andwide diversity of physiological functions as molecularcancer, although some reports of the functions andgateways in sensory and regulatory systems generally.

regulations were controversial.
4.

Most TRP channels are cation nonselective.
3.

light,

Recent years, increasing interests were focused on the

Cumulative evidences have shown the similar ARQ

translocations of AQP and TRP from vesicle to plasma

withmembrane with fast regulation that explored new

TRP insensitivities suchasosmolarity,

研究会報告mechanisms. Cotranslocations of AQP and TRP in

5.

health and disease were observed.

The relationships of AQP and TRP could be newimportant themes both in basic and clinic researches.

（23）肺高血圧症における Ca2＋感受性受容体の発現増加と TRPC6 チャネルとの機能的連関山村寿男 1,2，山村（1 イリノイ大学シカゴ校医学部2

彩 1,3，Qiang Guo1，Adriana M. Zimnicka1，Jason X.-J. Yuan1
名古屋市立大学大学院薬学研究科

3

金城学院大学薬学部）

本邦で特定疾患治療研究事業対象疾患に指定されてル阻害薬である La3＋によって抑制された。また，CaSR

いる肺高血圧症は，肺血管の攣縮や肺血管壁の肥厚によのタンパク発現は，IPAH-PASMCs で増加していた。CaSRる血管内腔の狭小化，血栓形成による肺血管抵抗の上昇

や TRPC6 チ ャ ネ ル の siRNA ノ ッ ク ダ ウ ン は ，によって，持続的に肺動脈圧が上昇する致死性疾患であ

IPAH-PASMCs で観察される細胞外 Ca2＋誘発性[Ca2＋]cyt

る。本研究では，Ca2＋感受性受容体（CaSR）と TRPC6

上昇や異常な細胞増殖を抑制した。モノクロタリン誘発

チャネルに着目し，肺高血圧症におけるその発現変化お性肺高血圧症ラットの PASMCs においても，CaSR の機

よび機能変化を解析した。

能発現が増大しており，NPS2143 の腹腔内投与は，肺高

特発性肺動脈性高血圧症（IPAH）患者由来の肺動脈平2＋滑筋細胞（PASMCs）では，外液 Ca 濃度を 0mM から
2＋血圧症の進行や右心肥大を改善した。
以上より，CaSR の発現増加や TRPC6 との機能的連関

2.2mM に置換すると，顕著な[Ca ]cyt 上昇が認められた。

が，肺高血圧症における細胞内 Ca2＋シグナルの増強に関

この応答は，CaSR 活性化薬である R568 によって増大し，与していることが示された。

CaSR 阻害薬である NPS2143 や非選択的陽イオンチャネ（24）ラット脊髄膠様質ニューロンの自発性興奮性シナプス伝達に及ぼすシネオールの促進作用
熊本栄一，徐年香，藤田亜美，蒋

（佐賀大学

医学部

昌宇，柳

涛，松下晋大，大坪瀬奈

生体構造機能学講座（神経生理学分野））

後根神経節ニューロンの中枢端に発現している TRP

一方，sEPSC の振幅は影響を受けなかった。この増加作

チャネルの活性化は脊髄後角第 II 層（膠様質）ニューロ

用は，TRPV1 チャネル阻害薬カプサゼピンにより影響をンへの自発性グルタミン酸放出を促進させる。今回，ユ受けなかった一方，TRPA1 チャネル阻害薬 HC-030031

ーカリなどの植物の精油に含まれる 1,8-および 1,4-シネにより抑制された。1,4-シネオールも sEPSC の発生頻度

オールが膠様質ニューロンにおけるグルタミン酸作動を増加させたが，この作用は 1,8-シネオールの作用より性の自発性興奮性シナプス伝達に及ぼす作用を調べた。

ずっと大きかった（EC50 = 0.18 mM）。この作用も，カプ

実験は，成熟ラット脊髄横断スライスの膠様質ニューロ

サゼピンにより影響を受けなかったが，HC-030031 によンへブラインド・ホールセル・パッチクランプ法を適用

り抑制された。以上より，1,8-および 1,4-シネオールは後することにより行った。1,8-シネオールは可逆的および根神経節ニューロンの中枢端に発現している TRPA1 チ

濃度依存的に自発性興奮性シナプス後電流（sEPSC）のャネルを活性化して膠様質ニューロンへのグルタミン

発生頻度を増加させ，その EC50 値は 2.7 mM であった。

酸の自発放出を促進すると結論した。

339

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

8．視知覚の理解へ向けて－生理，心理物理，計算論による探求
2012 年 10 月 4 日－10 月 5 日
代表・世話人：金子寛彦（東京工業大学大学院総合理工学研究科）
所内対応者：小松英彦（生理学研究所）（１）視覚注意のデコーディング
山岸典子（ATR 認知機構研究所/JST さきがけ/情報通信研究機構）（２）サル第４次視覚野における色と形の情報処理のための皮質機能構築谷川久（新潟大学医学部）（３）宇宙に上下は存在するか－空間識における視知覚－
和田佳郎（奈良県立医科大学生理学第一講座）（４）デコーディッドニューロフィードバックによって誘導される視覚可塑性
柴田和久（ブラウン大学／ATR 脳情報通信総合研究所）（５）自然情景画像の瞬間知覚における空間周波数情報の統合過程
木原健（鹿児島大学大学院理工学研究科）（６）顔の認知機構を探るスパースモデリング岡田真人（東京大学大学院新領域創成科学研究科）（７）脳梁結合と対側半球から伝えられる初期視覚情報
大澤五住（大阪大学大学院生命機能研究科）（８）視覚的選好における潜在学習の役割
小川洋和（関西学院大学文学部総合心理科学科）（９）視覚的意識の脳機序解明に向けて
渡邉正峰（東京大学大学院工学系研究科）（10）ニホンザルは顔を効率的に探索するのかー顔検出の手がかりとなる情報ー
中田龍三郎（富山大学大学院医学薬学研究部）（11）面の知覚から形の知覚へ---計算論的アプローチ酒井宏（筑波大学大学院システム情報工学研究科）（12）fMRI を用いた色情報の脳内表現に関する検討
栗木一郎（東北大学電気通信研究所）（13）輝度勾配と運動錯視
蘆田宏（京都大学大学院文学研究科）（14）サル下側頭皮質ニューロンの光沢選択性と光沢情報の表現
西尾亜希子（生理学研究所感覚認知情報研究部門）（15）人間の運動視情報処理における空間的相互作用
西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所人間情報研究部）【参加者名】
山岸典子（ATR/JST さきがけ/情報通信研究機構），谷川

西学院大学），渡邉正峰（東京大学），中田龍三郎（富山久（新潟大学），和田佳郎（奈良県立医科大学），柴田和大学），酒井久（ブラウン大学／ATR），木原

蘆田

健（鹿児島大学），岡田真人（東京大学），大澤五住（大阪大学），小川洋和（関340

宏（筑波大学），栗木一郎（東北大学），

宏（京都大学），西田眞也（NTT），金子寛彦（東京工業大学），伊藤南（東京医科歯科大学），平松千尋

研究会報告（京都大学），藤井芳孝（東京工業大学），前川 亮（東塚本吉彦（兵庫医科大学），廣本建一（トヨタ自動車），

京工業大学），金成

田嶋千尋（キャノン），丸谷和史（NTT），永井岳大（豊慧（東京工業大学），松田勇祐（東京工業大学），福田一帆（東京工業大学），篠原浩一郎（東橋技術科学大学），本吉

京工業大学），竹田直生（東京工業大学），坂井友洋（東学），三好清文（京都大学），佐藤雅之（北九州市立大学），

京工業大学），川島祐貴（東京工業大学），永福智志（富青山俊弘（鈴鹿高専），渡辺謙太（鈴鹿高専），佐藤夏目

山大学），篠森敬三（高知工科大学），田嶋達裕（NHK），（中央大学），村井陽介（セコム），星野河邉隆寛（NTT），三輪拓馬（東京工業大学）
，門野泰長

楊

（東京工業大学），山根ゆか子（大阪大学），根岸一平（高安田浩志（豊田中央研究所），大瀧

知工科大学），宮坂真紀子（女子美術大学），村井祐基（東濱京大学），宇和伸明（イングレッサ），湯淺健一（東京大波大学），岡部昌子（大同大学），堺

学），蒲池みゆき（工学院大学），高井基行（工学院大学），究所），近藤敏之（デンソー），鈴木一隆（浜松ホトニク

福島邦彦（ファジィシステム研究所），若杉健介（東京ス），廣瀬信之（九州大学），上﨑麻衣子（京都大学），大学），徳田伸（東京大学），兼子峰明（京都大学），久方瑠美（東京大学），髙橋伸子

四倉晋平（東京大学），鯉田孝和（豊橋技術科学大学），（愛知淑徳大学），行松慎二（中央大学），門田浩二（大萬田

阪大学），谿

悟（東京大学），村田暁（東京大学），針本哲宏（豊橋技術科学大学），

澤山正貴（千葉大学），蘭悠久（島根大学），唐木田亮（東京大学），五十嵐康彦（東京大学），小林恵（中央勇（NTT），堤本広大（神戸大嘉楽（中央大学），南聖（筑波大学），哲人（豊橋技術科学大学），
翔（京都大学），小剛（近畿大学），佐藤宏道（大阪大学），榑松

憲（筑浩之（豊田中央研雄祐（豊橋技術科学大学），山岸理雄（豊橋技術科学大学），定金理（基礎生物学研究所），

以下，生理学研究所

大学），大倉典子（芝浦工業大学），寺尾将彦（東京大学），

加藤利佳子，穐吉亮平，髙良沙幸，鶴原亜紀，高桑徳宏，

市川寛子（中央大学），作田由衣子（中央大学），金沢

吉田正俊，笠井昌俊，森創（日本女子大学），山口真美（中央大学），寺島裕貴（東横井京大学），山下和香代（中央大学），塩入

波間智行

諭（東北大学），功，安川涼子，橘琢磨，小松英彦，郷田直一，篤導，西尾亜希子，岡澤剛起，

佐藤貴宣（早稲田大学），中内茂樹（豊橋技術科学大学），【概要】
平成 24 年度生理学研究所研究会「視知覚の理解へ向的選好における視線手がかりによる学習の影響についけてー生理，心理物理，計算論による探求ー」は，平成て報告した。１日目の最後は，渡辺氏が視覚的意識に関

24 年 10 月 4，5 日に岡崎コンファレンスセンター中会議

わる脳部位および脳活動条件に関する知見を報告した。

室において開催された。生理学・脳計測 7 件，心理物理

二日目はまず，中田氏がヒトとチンパンジーを用いた顔学 6 件，計算論 2 件の合計 15 の講演があり，参加者は画像の検出に関する実験の結果を報告した。酒井氏は輪115 名であった。初日は，まず山岸氏が脳活動計測によ郭の所属対象決定プロセスに関する計算論的なモデル

る視覚的注意の推定に関する実験の報告をした。次に谷を示した。栗木氏は脳機能計測を用いて調べた視覚野細川氏が V4 野細胞の機能区分の存在を示す実験結果を報

胞の色選択性について報告した。蘆田氏は脳内の時間勾告した。和田氏は異なる G 環境における知覚的身体方向

配計算がコントラストの増減について対称でないことに関する実験結果を紹介した。柴田氏は脳活動を用いたにより運動錯視を説明するモデルを示した。西尾氏は下フィードバックによる訓練によって，初期視覚野の可塑側頭皮質において光沢知覚に関与すると考えられる細性を示した。木原氏は自然画像中の空間周波数情報の統胞の存在およびその特性を示す実験結果について報告

合に関する知見を紹介した。岡田氏は高次元データの説した。最後に西田氏は，運動情報処理と空間情報処理の明変数選択のための枠組みを説明し，その適用結果を紹相互作用に関する知見を報告した。異なるアプローチに介した。大澤氏は脳梁を介して対側半球から伝わる初期

よる様々な視知覚研究が聴講できる非常に有意義な研

視覚情報の特性に関する知見を報告した。小川氏は視覚究会であった。

341

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（1）視覚注意のデコーディング Decoding of spatial attention
山岸典子（ATR 認知機構研究所，科学技術振興機構さきがけ，情報通信研究機構）

本格的なユビキタスネットワーク環境の実現に向けを用いて行った。

た研究開発が進められている現在，その活用にあたって

四半視野のどこに注意を向けているかのデコーディ

は，人間側から情報通信機器を使用する行動を起こし，

ングパフォーマンスは低次視覚野の情報のうち，アルフ

意識し努力するなどのユーザの労力が必要なのが現状

ァー波帯域を使ったものがキュー期間(p < 0.01 corrected)，である。どんな人でも情報通信技術の恩恵を自然に受け刺激期間(p < 0.05 corrected)共に優位であった。そこでオるためには，「欲しいところに欲しい情報が，ちょうどンライン推定では，MEG 計測データのうちアルファー波

よいタイミング」で提供される環境知能の実現が望まれを逐次解析することで注意方向の推定を行った。発表でている。この実現のため，当研究では脳活動計測データ

はオンライン推定実験の様子をムービーで紹介する。時を利用し，時々刻々と変化するユーザの注意の方向，知間的な注意状態の推定としては，250 ミリ秒ごとに提示的作業に対する注意レベルの推定をする手法の研究開される刺激が，ターゲット刺激なのか，それ以外なのか

発を進めている。本発表では，被験者が注意課題を遂行を推定した。推定は，注意が向いている空間では，ターしている時の脳活動を fMRI と MEG で計測し，視覚注意

ゲットを見ているかどうかの推定が優位(p<0.01)にできの空間的および時間的な状態の推定（デコーディング）

た。また，被験者が課題を間違えた時はデコーダーもミを行った結果について紹介する。被験者は視覚注意をキスすることがわかった。デコーディングにより，注意機ューに従い，四半視野の一箇所に向け，そこに提示され構の解明が進むと共に，人の内的状況を推定することがた視覚課題を行った。この時の脳活動を fMRI と MEG で可能であることがわかった。

計測し，それらのデータから大脳皮質上の活動を
VBMEG (Sato et al., 2004)で推定し，それをデコーディン

本研究は JST 戦略的創造研究推進事業さきがけの一環として行われたものである。

グの特徴量とした。推定は sparse logistic regression (SLR)（2）サル第４次視覚野における色と形の情報処理のための皮質機能構築谷川久（新潟大学大学院医歯学総合研究科

統合生理学分野）

第４次視覚野（Ｖ４野）は色や形の知覚に重要なはた

測法によって調べた。内因性光計測法は露出された脳にらきをもつ大脳皮質領野である。この領野は，発見当初

ある特定の波長の光を照射し，その吸光度の変化からどは主に色の視覚情報の処理にはたらく領野として解釈の部位が活動を引き起こしているのかを調べる方法でされたが，のちの研究では色だけでなく傾きや両眼視差，ある。サルにモニタ上の点を固視するように訓練し，固さらには，より複雑な図形パターンに選択的に応答する

視中に様々な傾きや色の縞模様を提示し，露出された V

ニューロンもみつかってきた。そのため現在では，さま４野の吸光度変化を記録した。その結果，傾きにかかわ

ざまな視覚属性の情報を含んだより高次な視覚情報をらず色や輝度の違いで応答が異なる領域がＶ４野にお処理している領野であると考えられている。初期視覚野

いて幅数ミリの帯状に分布していることが明らかになであるＶ１野・Ｖ２野では視覚属性（色や傾き）選択性

った。一方で，色や輝度の違いにかかわらず傾きの違いに基づいた皮質機能区分が構築されていることが知らで応答が異なる領域も帯状に分布していた。さらに，これているが，Ｖ４野にもそのような機能区分が存在するのような色感受性領域と傾き感受性領域は空間的にほのかは明らかではない。その問いに答えるために，本研ぼ分離していることがわかった。傾き感受性領域には，

究ではサルＶ４野の視覚応答特性の分布を内因性光計

Ｖ１野で見られるようなピンホイール構造（ある点を中342

研究会報告心に異なる選択性をもつ部位が放射状に分布する構造）になった。Ｖ４野ニューロンの複雑な図形特徴選択性をが存在していた。さらに，色感受性領域にも異なる色相考慮すると，このような機能区分は，ある傾き，もしくに選択性をもつ部位が放射状に分布し，ピンホイール構

はある色を共通要素として持った異なる図形特徴選択造を形成していた。以上の結果から，Ｖ４野に色と傾き性を持ったニューロン群が皮質内で集団を形成していの処理に関わる皮質機能区分が存在することが明らかることを反映しているのかもしれない。

（3）宇宙に上下は存在するか－空間識における視知覚－
和田佳郎（奈良県立医科大学生理学第一講座）

空間における自己の位置，姿勢，方向，運動などの認は 45 度の roll 傾斜で最も大きな変化を認めた（n=14）。

識を空間識と呼び，主に前庭（半規管と耳石器）感覚，

これは傾斜した視覚情報に対する認識と反射は必ずし

視覚，体性感覚からの情報により形成されている。空間も一致しないことをあらわしている。２）20 度 roll 傾斜識の基準となるのは上下であり，地上では重力により上した静止画に対する上下感覚（SVV）を測定すると，1G下が決まっている。では重力のない宇宙では上下は存在（SVV の平均：3.9 度）と 1.5G（3.8 度），2G（3.9 度）

するのであろうか？そして空間識はどの様に変化する

での結果に差を認めなかった（n=10）。これは上下感覚のであろうか？その疑問に答えるため，地上１G 実験，における視覚の依存度は過重力になっても変わらない

遠心加速度実験（１G～2.5G），航空機実験（μG～1.8G）ことを示している。３）放物線飛行中の 20 秒間のμG 下における各種重力環境下にて上下感覚及び傾斜によっで頭部を 20 度 roll 傾斜させた状態で上下感覚（SVBA）て誘発される Ocular counter-rolling（OCR）の測定をおこと OCR を測定すると，SVBA，OCR 共に暗所と明所でなっている。上下感覚の評価法として自覚的重力方向差を認めなかった（n=4）。これは 20 秒間という短時間

Subjective Visual Vertical（SVV）と共に重力の無い宇宙でのμG では視覚効果が現れないことを示している。以上の実施を考えて自覚的身体軸方向 Subjective Visual Body

は健常人での結果であるが，本研究会では平衡障害者やAxis（SVBA）の検討もおこなっている。下記はこれまトップアスリートを対象とした実験結果も合わせて紹でに得られた視覚に関わる実験結果の例である。１）1G介する。これらの結果を基にして，現在，２年後に予定下で roll 傾斜（0～180 度）した静止画に対する上下感覚

している長期国際宇宙ステーション滞在中における宇（SVBA）と OCR を測定すると，SVBA は 20 度，OCR

宙実験の準備を進めているところである。

（4）デコーディッドニューロフィードバックによって誘導される視覚可塑性
柴田和久（ブラウン大学／ATR 脳情報通信総合研究所）

徹底した視覚課題の訓練によって，大人でも視覚能力得るくらい可塑的なのかを調べるために，われわれは機の向上が起こることが知られている。視覚知覚学習と呼能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いた実時間フィードバ

ばれるこの学習に初期視覚野が関わるのかどうかにつック法を開発した。Decoded fMRI Neurofeedback (DecNef)

いて，これまで長い論争があった。論争が続いていた主とわれわれが呼んでいるこの方法によって，被験者はフな原因のひとつとして，これまでの研究は，視覚能力のィードバックをてがかりに，自分で自分の初期視覚野脳向上と脳活動変化の間の相関を調べるにとどまり，視覚活動パターンを特定の方位（ターゲット方位）を持つ縞

知覚学習と脳活動の間の因果関係には言及してこなか

模様によって誘起されるパターン（ターゲットパター

った点が挙げらる。初期視覚野が知覚学習の原因となりン）に近づける訓練を行った。DecNef 訓練の間，実験の343

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

目的やターゲットパターンが何に基づいているかにつ

数理シミュレーションの結果から，被験者がフィードバ

いて，被験者は一切自覚的でなかった。DecNef 訓練を数ックを手がかりにターゲットパターンの誘導を学習す

日間行った前後で，被験者の縞模様方位判別課題成績をる神経基盤のモデルが得られた。これらの結果は，視覚比較すると，ターゲット方位に対してのみ，課題成績の刺激なしでも，操作している脳活動パターンが何に基づ有意な向上が認められた。さらに，初期視覚野活動パタ

いているかの自覚が被験者になくても，特定の視覚特徴

ーン操作のうまさとターゲット方位に対する視覚感度に対応する脳活動パターンの繰り返しだけで知覚学習の向上度合いの間に，顕著な相関関係が見られた。また，が起こるほど，大人の初期視覚野は充分に可塑的である

DecNef 訓練中の脳活動パターンに対する多変量解析とことを示す。

（5）自然情景画像の瞬間知覚における空間周波数情報の統合過程
木原健（鹿児島大学大学院理工学研究科）

テレビのチャンネルを次々に切り替えている最中で瞬間呈示し，それらの画像の分類（「乗り物」を含む画

も，画面に映るシーンをたちどころに理解できる。この像かどうか）を求める実験を行った。もし，ある画像呈

ように，人間は映像や写真のような複雑な自然情景の内示時間において空間周波数情報の統合が可能であれば，容を一瞬で知覚できる。自然情景画像の瞬間知覚は，複低＋高空間周波数画像の分類成績は，低空間周波数画像

数の空間周波数情報の並列処理とそれらの統合によっか高空間周波数画像が単独で提示された場合の分類成て成立することが知られている。しかし，空間周波数情績から算出される期待値を上回ると考えられる。実験の報がどのように統合されるのかについては不明瞭のま結果，1）タイムコースの問題に対して，空間周波数情まであった。特に，1）空間周波数情報は刺激呈示後何報の統合には約 100 ミリ秒の画像呈示時間が必要である

ミリ秒で統合されるのかというタイムコースの問題，2）

こと，2）情報一致性の問題に対して，たとえ空間周波

各空間周波数情報の統合には，空間的に一致しているこ

数情報が意味的に一致している場合でも，空間的な一致とが不可欠なのか，それとも意味的に一致していれば良性が情報統合に不可欠であること，3）注意の役割の問

いのかという情報一致性の問題，3）情報統合には注意

題に対して，注意が別の課題に向けられている場合でもが必要なのか，それとも前注意的に成立するのかという情報統合は妨げられないことがそれぞれ示唆された。以注意の役割の問題について殆ど分かっていなかった。そ上の結果から，自然情景画像の瞬間知覚の基盤となる，

こでこれらの問題を検討するため，低空間周波数情報も

空間周波数情報の認知的・神経科学的な統合過程を考察

しくは高空間周波数情報のみを有する自然情景画像，あする。

るいは低＋高空間周波数情報を有する自然情景画像を（6）顔の認知機構を探るスパースモデリング岡田真人（東京大学大学院新領域創成科学研究科）

スパースモデリングとは，高次元データの説明変数が情報科学，BMI を中心とする脳科学，データマイニング

次元数よりも少ない（スパースである）という仮定に基の分野でその有用性が広く認知されるようになった。さづき，説明変数の選択を行う枠組みである。スパースモ

らに，2000 年代半ばからは Donoho らが提唱している圧デリングは 1990 年代半ば Tibshirani が提案した LASSO

縮センシングが計測工学，通信工学，医用工学，生化学

法や Tipping と Bishop の ARD 法などを契機として生命など幅広い分野で革新的情報抽出技術として大きな注344

研究会報告目を集めている。本講演では，Eifuku らの前側頭皮質ののように最適解が非常に多い問題に ARD や LASSO を適

神経活動データにスパースモデリングを適用し，刺激画用すると，多くのバリエーションを持つ解から，一つの像中の顔の向きに依存せず個体識別を可能とするニュ

特殊なものだけを求めるので，実験データの解釈を本質

ーロンの組み合わせを抽出した結果を報告する[1]。前側

的に誤る場合がある。講演では，この問題を解決する新頭皮質で計測された 23 個のニューロンの中から，223-1=

たな枠組みを解説し，高次元データをスパースモデリン

838 万 8607 通りの全ての組み合わせに対して，サポート

グで解析する場合に注意すべき点を説明する。

ベクトルマシンにクロスバリデーションを組み合わせ[1] Kitazono, Nagata, Eifuku, Tamura and Okada, Sparseて個体識別の汎化誤差を求めた。その結果，汎化誤差がmodeling for face identification in monkey anterior temporal0 となるニューロンの組み合わせが数千にもおよぶ場合

cortical areas, 43th NIPS International Symposium Faceがあることがわかった。ARD や LASSO などのスパース

perception and recognition.

アルゴリズムは解を一つだけ求める枠組みである。今回（7）脳梁結合と対側半球から伝えられる初期視覚情報
大澤五住（大阪大学大学院生命機能研究科）

視野全体の画像情報は，網膜上で二分され，右視野のいては，大多数の細胞は同側の網膜だけからの入力を持

画像情報は左脳へ，左視野の情報は右脳へ投射される。

つ単眼性の細胞になる。両眼性細胞として存在する少数

左右半球をつなぐ脳梁は，この二分された視覚情報を切の細胞は対側眼からの入力を脳梁を介して受ける細胞

れ目無く継ぎ合わせるための情報交換に役立っているであり，これらは初期視覚野では 17 野 18 野の境界にあと示唆されてきた。しかし，どのような神経機構により，る垂直子午線を受け持つ限定された皮質領域にのみ存

この視野継ぎ合わせが行われているかについて，単一神在する。従って，対側眼刺激に対する反応は脳梁を介し経細胞レベルでは，ほとんど明らかになっていない。そた信号のみを反映し，同側眼刺激に対する反応は視床入

こで，本研究では脳梁結合を伝わる神経信号がどのよう力のみを反映する事になり，脳梁結合が担う視覚情報をな情報を担っているかを調べるために，視交差を切断し同定することができた。一般に，脳梁を経由する対側眼たネコの初期視覚野において，両眼性細胞の特性を調べに対する反応は同側眼に比べて平均で 20ms 程度長い遅た。視交差切断は視交差において対側の半球へ投射する

れ時間を持っていた。脳梁由来の入力にもとづく方位と視神経繊維を切断する。これにより，視床及び次段の大空間周波数に対する選択性は，同側の視床由来の選択性

脳への視覚入力は脳半球と同側の眼球から生起するもとほぼ同じであった。運動方向選択性は強い場合が多く，のだけが残される。通常，正常な動物では一次視覚野の両眼視差選択性は弱い傾向があった。以上の結果から，多くの細胞は両眼性で，その両眼性入力は大部分が視床

方位，空間周波数，運動に関する情報が特に脳梁結合に由来である。ところが，視交差切断を施された動物にお担われる初期視覚情報であることが示唆される。

（8）視覚的選好における潜在学習の役割
小川洋和（関西学院大学文学部総合心理科学科）

視線手がかり課題において，ターゲットに先行して呈に視線を向ける顔（無効手がかり顔）と比較して，より示される顔の視線がターゲットの出現位置に向けられ「信頼できる」と評定される（Bayliss & Tipper, 2006）。

る顔（有効手がかり顔）は，ターゲット位置と逆の位置

この効果自体は多くの研究で再現されているが，どのよ345

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

うな過程を経て，視線の予測性が顔の印象評定に影響す

このバイアスは視線手がかりの有効性が 75％のときでるのかについては明らかになっていない。そこでまず，も生起したことから，手がかりの情報価とは関連しない

実験内における顔の呈示回数を操作することによって，ことが示唆される。また，課題終了後に顔のアイデンテ

視線手がかりによる顔への印象形成のタイムコースをィティと視線手がかりの有効性に関する再認課題を行検討した。まず，視線手がかり課題におけるそれぞれのったところ，成績はチャンスレベルに留まった。これは呈示回数を 1, 2, 3, 6, 12 回に設定し，有効顔に対する信

被験者が顔のアイデンティティと視線の有効性の関係

頼性判断への影響を測定した。その結果，予想と反して，について顕在的な記憶を有していないことを示してい

呈示回数 1 回の顔刺激においてのみ有効顔に対してよりる。さらにいくつかの実験結果から，顔に対する選好処信頼できるというバイアスが生じ，呈示回数が増えるに理において，親近性と新奇性の重み付けが，課題構造につれて信頼性が低下していく傾向が認められた。さらに，応じて潜在的に変化する可能性について議論する。

（9）視覚的意識の脳機序解明に向けて
渡辺正峰（東京大学大学院工学系研究科）

視覚的意識の脳神経機序の解明に向けて数多くの研「見え」の有無には応じないことが明らかとなり，視覚究がなされてきた。本発表では，二つの切り口からこれ的意識を担う神経機序の下限が示唆された。 二つ目はに迫りたい。一つ目は「意識内容の変化に応ずる脳部位」「意識を成立せしめる脳活動条件」である。先の「意識である。両眼視野闘争を用いた従来研究により，低次視

内容の変化に応ずる脳活動」とは直交した問題設定であ覚系の V1，LGN から高次の IT , MST, PFC に至るまで，ることに注意してほしい。従来，覚醒時とノンレム睡眠「見え」の有無に応じて脳活動が変動することが示され，

時，もしくは覚醒時と麻酔下の脳活動が比較されてきた意識内容の変化に応じる神経活動が視覚系全体に広がが，二つの状態が大きくかけ離れていることが緻密な解っているとの見方が一般的となっている。そこで私たち析および検討を難しくしていた。そこで，覚醒中にあっは，視覚的注意の効果が結果に干渉していた可能性に着て「視覚体験」の全く消失する錯視（目を瞑ったときに目した。つまり，従来研究では注意が独立に操作されて残る視覚的広がりの感覚までもが消滅）を用いて fMRIいなかったため，「見え」の有無に合わせて視覚的注意

計測を行った。その結果，視覚体験の消失時に，視覚野の度合いが増減し，それが脳活動 に影響を及ぼしていと頭頂葉の一部に限局して近隣ボクセル間の時間相関たとの懸念だ。実験手法としては，Tsuchiya & Koch によが有意に上昇することが示された。また，本現象の神経る Continuous Flash Suppression を用い，視覚ターゲット機序を明らかにするべく，麻酔下のサルによる fMRI とへの注意の有無と「見え」の有無を独立に操作したもと

電気生理の同時記録を行ったところ，近隣ボクセルの時で，視覚ターゲットに相当する fMRI 信号を解析した 。

間相関に神経活動起源の成分が存在することがわかっ

その結果，V１ボールド信号が注意の変化には応ずるが，た。

（10）ニホンザルは顔を効率的に探索するのかー顔検出の手がかりとなる情報ー
中田龍三郎，田村了以，永福智志（富山大学・大学院・医学薬学研究部（医学）・統合神経科学）

＜目的＞

346

本研究は複数の（顔以外の）オブジェクト

画像から顔画像を検出する課題（顔の視覚探索課題）を

研究会報告研究対象としている。その特徴は，一度に呈示される画

ターゲット刺激は顔画像であり，３〜19 枚のディストラ

像数が多くなっても迅速な顔画像の検出が可能なこと

クター刺激（顔以外のオブジェクト画像）と１枚のターである（Hershler & Hochstein 2005 など）。これまで，ヒゲット刺激を同時に呈示し，ターゲット刺激検出に要す

ト以外の動物を対象とした研究はチンパンジーによるる時間を測定した。＜結果＞

研究(Tomonaga & imura 2008)等少数であり，不明な点が顔を検出する課題（サルではヒトの顔，ヒトではサルの多かった。本発表では，ニホンザルとヒトの両種を対象

顔を検出する課題）で，それぞれ自種の顔をターゲットに，できるだけ同一の実験パラダイムを用い，顔の視覚とした課題と比べて非効率な探索となった。さらに，顔探索課題で手がかりとなる顔情報と，従来の顔認知研究の布置情報や空間周波数を操作した課題では，従来の顔（たとえば人物同定課題）で課題遂行の手がかりとされ認知研究で得られた課題遂行の手がかりとなる顔情報てきた顔情報との差異について検討した。具体的には，と本課題で手がかりとされた情報の間に違いが見られ

１）種・人種の効果，２）布置情報の利用，３）顔の内た。本発表にて，さらに詳しい報告を行い，サルおよび部情報・外部情報の利用，４）空間周波数の効果につい

ヒトの顔処理メカニズムについて考察する予定である。

て検討した。＜方法＞

両種に共通して，他種のニホンザルとヒトを対象とした。

（11）面の知覚から形の知覚へ---計算論的アプローチ酒井宏（筑波大学システム情報工学系）

輪郭のどちら側に図があるか(Border Ownership)を決モデルも同様の正答率を示す。本研究では，BO 選択性

定することは，形状知覚にとって重要なプロセスである。

細胞の反応を統合することによって，正確・頑健な BO

最近，自然画像の輪郭に対しても V2 の細胞が BO 選択

決定が本当に可能か，そのためには何個の BO 選択性細性を示すこと(Williford, et al., SfN 2011)，BO 選択性の起胞が必要なのかを，計算論的に検討した。具体的には，源が周辺変調であることが報告された。本研究では，複ランダムな周辺変調構造をもつ細胞モデルを用意し，最

雑な自然画像の局所輪郭から，どのようにして BO が決

適な統合を機械学習(SVM)によって求めた。その結果，定され，頑健に形状が表現され得るのかを，計算論的に

BO 選択性細胞 10〜15 個で 85％程度の正答率が得られ，検討した。特に，最近の生理実験で報告された BO 選択

反応特性は知覚特性とも一致することが判った。輪郭の性細胞が示す複雑な潜時と反応特性を制約として，シミBO 方向が決定されると，図地分離を正しく行って面をュレーション実験によって，必要とされる周辺変調の経構成し，形状の初期表現を得ることできる。本研究では，路と構造を検討した。この結果，feed-forward によって構V2 で報告されている BO 細胞の同期現象が面の構成の基(5～9°)の周辺領域をもてば，礎となり得ること， BO 方 向が決定されると少数のBO 選択性細胞の示す潜時と反応特性を再現することがoriented Gabor patch の組み合わせによって V4 で報告さ判った。

れている curvature 選択性をよく再現できることを示し成される標準的な広さ皮質では，複数の細胞反応が統合されて，BO を正確・た。これらの結果は，BO 選択性細胞が面の形成と初期頑健に決定していると考えられる。自然画像輪郭に対す段階の形状表現に重要な役割を果たしていることを支る単一細胞の正答率は７割程度であり，単一の周辺変調

持する。

347

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（12）fMRI を用いた色情報の脳内表現に関する検討
栗木一郎 1・孫沛 2・上野賢一 2・田中啓治 2・程康2（1 東北大学・2 理化学研究所）

網膜神経節細胞や外側膝状体において，L-, M-, S 錐体

ため，離散的な結果しか得られない。しかし我々の方法の応答の差によって「色」知覚の元になる信号が表現さでは色相について連続的に評価することができ，色相間

れていることはよく知られている。しかし，例えば色知での比較も可能となる。その結果，第一次視覚野におい覚の基準である「純粋な赤，緑，青，黄（ユニーク色）」て cone opponent 信号の中間に存在する色への様々な選と+L-M,-L+M や+S, -S の cone opponent 型の信号が対応択性が示された事，被験者間でヒストグラム形状に大きしない事は，心理物理学的な知見で古くから知られていな個人差がある事，さらにユニーク色に対応したピーク

る。色知覚に対応する錐体応答変換については，このよが必ずしも存在しない事などの特徴が明らかになった。

うな基本的な事柄でも未知の部分が多い。そこで我々は，Cone opponent 軸（L-M, S）の中間色に対する色相選択性

fMRI を用いてヒトの視覚野の細胞における色選択性にをもつ順応効果が fMRI で観測されたことから，中間色

ついて調べることを試みた。我々は，連続的に色相を変に対する応答が単なる cone opponent システムの応答の化させた視覚刺激を呈示した際の脳活動信号（BOLD 応

組み合わせではない事も示された。本発表では，さらに答）から，視覚野の voxel 毎に応答のピークに対応する

被験者のデータを個人毎に精査し，明るさ（輝度と異な色相を推定し，色選択性のバリエーションをヒストグラ

り，時間変化の少ない色光に対する光の強度の心理物理

ムとして表す技術を開発した。先行研究で用いられてい尺度）およびユニーク色との対応に関する考察についてるパタン分類解析では，分類器の学習／評価に使う刺激も紹介する。

（ここでは色相）のバリエーションによる制約を受ける（13）輝度勾配と運動錯視
蘆田宏（京都大学文学研究科）

一次視覚野神経細胞の受容野構造は単なる方位検出

体による時間勾配計算がコントラストの増減について器を超えて周波数解析（Gabor wavelet）あるいは微分幾

完全に対称でないことで錯視が生じるというモデルを何学(Taylor expansion)の枠組みで理解されつつある。運

提案した。もう一つ，輝度勾配を持つパッチが白い背景

動視においても同様に，motion energy モデル（時空間傾上に並んでいるとき，パッチ群の動く方向によって背景きフィルタ）と，微分幾何系の勾配法モデル（いわゆるの明るさが変化して見えるという錯視を紹介したい（中オプティカルフロー拘束式による）の間で議論がなされ村浩氏作， http://visiome.neuroinf.jp/modules/xoonips/てきた。鋸波状の輝度変化への順応によって生じる運動

detail.php?item_id=6716)。輝度・明度知覚が動きに依存す

残効(Anstis, 1990)が勾配計算を示唆するが決定的とまでること自体が興味深い上，この錯視は非対称な空間・時は言えず，まだ現象的な研究に意味があると思われる。

間的輝度勾配を含むので「蛇の回転」錯視とも一貫した

著者らは，静止が動いて見える「蛇の回転」錯視(Kitaoka,

説明が可能かもしれない。これまでに錯視の要因を調べ

2003)が微小眼球運動（ドリフト）の速度分布幅と相関する心理実験を行った(Ashida & Scott-Samuel, ECVP 2012)

ることを示し，網膜像の揺れが錯視生起因（の一つ）でが，運動検出と輝度・明度知覚をつなぐ理論的枠組みのあると考えた (Murakami et al, 2006)。
「蛇の回転」図では構築には至っていない。諸氏からの意見・助言を歓迎し輝度変化が常に非対称になっており，動くと非対称な輝たい。

度の時間勾配が生じる。我々は，勾配法の枠組みで，生348

研究会報告（14）サル下側頭皮質ニューロンの光沢選択性と光沢情報の表現
西尾亜希子 1・郷田直一 1,2・小松英彦 1,2（1 生理学研究所・2 総合研究大学院大学生命科学研究科）

光沢知覚は物体認識において非常に重要な情報のひ

結果より，IT 細胞は局所的な色や形，また平均輝度や色とつであるにも関わらず，光沢知覚に関わる神経メカニ

度などではなく，特定の光沢に選択的に反応しているとズムについてはほとんど分かっていない。そこでまず考えられる。次に，知覚的な光沢と光沢選択的細胞の神

我々は物体認識に重要である下側頭皮質において，光沢

経活動の関係を調べるために，知覚的な光沢が均一に変の情報が表現されているのかどうかを調べた。さまざま化する光沢空間(Ferwerda et al. 2001)に基づいて実験を行

な光沢を持つ視覚刺激をコンピュータグラフィクスでった。この光沢空間は c 軸と d 軸の 2 軸からなっており，

作成し，サルが注視課題を行っている際に，それらの視

この空間上で均等に変化するパラメータを用いて刺激

覚刺激に対する下側頭皮質(Inferior Temporal : IT)細胞のを作成し，それらの刺激に対する光沢選択性細胞の反応反応を調べた。その結果，上側頭溝下壁には特定の刺激を調べた。その結果，ほとんどの光沢選択性細胞の反応に選択的に応答する細胞が存在することが分かった。こはｃとｄの線形な組み合わせによって説明できること

れらの選択性は，形や照明を変えた条件では，あまり変が分かった。光沢知覚に重要であると考えられている c

化せず，一方で物体画像のピクセルをランダムに入れ替と d という変数が光沢選択性細胞の反応を説明する際にえた条件では反応が消失した。前者の条件では光沢は変も重要であることから，今回記録した下側頭皮質の細胞化しないが，後者では光沢は劇的に変化する。これらのは光沢知覚と密接に関わっていると考えられる。

（15）人間の運動情報処理における空間的相互作用
西田眞也，Daniel Linares，本吉勇（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）

我々は動き回る目と身体を持って動的な環境を生き止刺激を提示すると，短い提示時間における運動検出がている。我々の網膜上では新しいシーンが突然現れ，瞬大幅に向上することを我々は見出した。このとき，周辺時に消えることがよくある。このような厳しい状況で視刺激は刺激に同期して瞬間的に提示される必要があり，覚系がどのように正しく情報を認識しているかはよく定常的に提示される静止背景では感度上昇は見られな分かっていない。自然物体の写真などに対しては瞬時にかった。通常，提示時間が長くなると運動検出は大きく

対象の認識が成立することが知られている一方で，ノイ向上するが，周辺刺激がある場合には短い提示時間です

ズに埋もれた運動刺激のようなケースでは提示時間がでに感度が良く，提示時間による感度上昇はあまり見ら長くないと効率的に刺激が検出できないことが知られれなかった。また，周辺刺激の方位選択性は，相対運動ている。典型的には必要とされる刺激提示時間は自然状処理が関わっていることを示唆した。我々の結果は空間

況での凝視時間よりも長い。しかし，運動刺激（ランダ的な相互作用が素早い運動検出に関わっていることをムドットキネマトグラム）の周辺にタスクに関係ない静示唆している。

349

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

9．細胞センサーの分子機構・相互関連・ネットワーク研究会
2012 年 11 月 29 日－11 月 30 日
代表・世話人：重村憲徳（九州大学大学院 歯学研究院 口腔機能解析学分野）
所内対応者：古江秀昌（生理学研究所

生体情報研究系）（１）ショウジョウバエの音受容センサーと聴覚神経回路地図
上川内あづさ（名古屋大学大学院

理学研究科

生命理学専攻）（２）光センサータンパク質ロドプシン類の感度を決定づける分子内機構
筒井圭（大阪大学

大学院

生命機能研究科）（３）マウス嗅覚受容体のナチュラルリガンドの同定
吉川敬一（東京大学大学院

農学生命科学研究科

応用生命化学専攻）（４）末梢における味覚の受容とその調節機構
吉田竜介（九州大学大学院

歯学研究院

口腔機能解析学分野）（５）小胞体ストレスセンサーOASIS ファミリーによる生体機能制御
今泉和則（広島大学大学院＋

医歯薬保健学研究院

分子細胞情報学）

2＋＋（６）Na /H 交換輸送体 NHE1 と Ca 感受性脱リン酸化酵素カルシニューリンとの直接結合を介する新しい心肥大シグナル増幅経路
久光隆（国立循環器病研究センター

分子生理部）（７）軸索－シュワン細胞間 ATP シグナルを介したミエリン鞘形成機構
稲生大輔（東京大学大学院

医学系研究科

細胞分子薬理学教室）（８）質量顕微鏡法を用いた分子イメージング
矢尾育子（関西医科大学

医化学講座）（９）線虫 C.elegans 温度受容ニューロンにおける G タンパク共役型受容体(GPCR)による温度受容の制御
笹倉寛之（名古屋大学大学院

理学研究科

生命理学専攻分子神経生物学）（10）冷刺激受容体 TRPA1
辛島裕士（九州大学病院

手術部）（11）膜ドメインの多様性と細胞信号伝達高木昌宏（北陸先端科学技術大学院大学

マテリアルサイエンス研究科）（12）ABCA1 による細胞内コレステロール濃度維持機構
永田

紅（京都大学

物質－細胞統合システム拠点）（13）コレステロールの胆汁分泌制御におけるトランスポーター群の相互制御・機能連関
高田龍平（東京大学

医学部附属病院薬剤部）（14）スフィンゴシン-１-リン酸トランスポーターSpns2 の生理的機能
福原茂朋（国立循環器病研究センター研究所

細胞生物学部）（15）細胞ストレス可視化モデルマウスの開発とその性能
岩脇隆夫（群馬大学

先端科学研究者育成ユニット）（16）クロトーが結合モチーフとして認識する糖鎖構造
伊村明浩（先端医療振興財団

先端医療センター

医薬品開発研究部門）（17）小腸上皮細胞での脂肪酸酸化は食後高脂血症を抑制する
木村梨乃（京都大学大学院

350

農学研究科

食品分子機能学）

研究会報告（18）ワサビから抽出される種々のイソチオシアネートによる TRPA1 の活性化
内田邦敏（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）（19）体内 Na バランス制御ホルモン・アンジオテンシン II による味覚感受性調節
重村憲徳（九州大学大学院

歯学研究院

口腔機能解析学分野）（20）脳内温度エネルギーを電気信号に変換する分子・TRPV4
柴崎貢志（群馬大学大学院

医学系研究科

脳神経発達統御学講座）（21）Identification of a novel alternative splicing variant of mouse TRPA1 implicated in modifying TRPA1 activity
under inflammatory and neuropathic pain conditions
Yiming Zhou（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）【参加者名】
乾賢（大阪大学

人間科学研究科），乾千珠子（大阪歯科大学歯学部），稲生大輔（東京大学大学院

系研究科

細胞分子薬理学教室），今泉和則（広島大学大学院

医歯薬保健学研究院

明浩（先端医療振興財団
発研究部門），岩槻

医学

分子細胞情報学），伊村

先端医療センター

健，野木康子，丸山

医薬品開

豊（味の素

テリアルサイエンス研究科），高田龍平（東京大学
学部附属病院
農学研究科
大学院薬剤部），高橋信之（京都大学
食品生物科学専攻），筒井

生命機能研究科），永田－細胞統合システム拠点），久光
究センター

先

究センター研究所

端科学研究者育成ユニット），宇野茂之（日本大学

医科大学

ロンティアセンター），上川内あづさ （名古屋大学大学

鵬薬品），井本敬二，古江秀昌，歌

院

理学研究所

科

手術部），木村梨乃（京都大学大学院

農学研究

食品分子機能学），笹倉寛之（名古屋大学大学院

学研究科
大学大学院

理

生命理学専攻），重村憲徳，吉田竜介（九州歯学研究院

貢志（群馬大学大学院

口腔機能解析学分野），柴崎

医学系研究科

脳神経発達統御学講座），高木昌宏（北陸先端科学技術大学院大学

紅（京都大学物質

隆（国立循環器病研

医化学講座），吉川敬一（東京大学大学院

学生命科学研究科病院

圭（大阪大学

細胞生物学部），矢尾育子（関西医学部），大栗弾宏，益田勝吉（サントリー（株） 価値フ

生命理学専攻），辛島裕士（九州大学

大学院

分子生理部），福原茂朋（国立循環器病研（株） イノベーション研究所），岩脇隆夫（群馬大学

理学研究科

医

応用生命化学専攻），林

農

勧生（大

大介，川津領一（生生体情報研究系），富永真琴，鈴木喜郎，

内田邦敏，加塩麻紀子，Yiming Zhou，渡邊成樹，新宅健
司，橘高裕貴，西本れい，Sun Wuping ，Zhen-Zhen Kou（岡崎統合バイオサイエンスセンター系），粂慎一郎（生理学研究所
士毅（生理学研究所

細胞器官研究分子生理研究系），岡本

発達生理学研究系）

マ【概要】
細胞センサーの分子機構のみならず，その相互関連・

ATP シグナリングによるシュワン細胞のミエリン鞘形成

ネットワークの生理的機能の解明を目的として，様々な機構，質量顕微鏡法を用いた分子イメージングの未来戦分野で注目されているセンサー研究者を集結し，最新の略が紹介された。セッション 3 では，線虫における GPCR

研究成果の発表が行なわれた。セッション 1 では，ショを介した温度受容機構とその分子進化，論争中の TRPA1

ウジョウバエの聴覚に関与する複数の聴覚神経回路地の冷受容体としての機能，膜ドメインの多様性による炎図および他感覚との相互連関の可能性，光センサーロド症や生活習慣病との関与が紹介された。セッション 4 でプシンの光感受性を決定する対イオン位置の最適化，

は，HDL 形成における ABCA1 のダイマー/モノマー変

olf288 嗅覚受容体のナチュラルリガンドの同定とその生換の役割，NPC2・ ABCG5/G8・NPC1L1 相互機能連関

理作用，味覚認知における味細胞からのラベルドライン

によるコレステロールの全身動態制御，内皮特異的説が紹介された。セッション 2 では，小胞体ストレスセ

Spns2 による S1P を介した免疫系細胞の移出，小胞体・ンサーOASIS による細胞分化や増殖，pH センサーであ

酸化ストレス生体イメージング用モデルマウスの開発＋＋

る Na /H 交換輸送体 NHE1 依存性の心肥大分子機構，と応用，クロトーにおける結合モチーフとして認識する351

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

糖鎖構造が紹介された。これらの研究発表に対し，会場行なわれた。異分野におけるトップランナー達で議論をから大変活発な質疑応答がなされた。多くの若手が研究重ねていくことがセンサー研究の将来にとって重要で会に参加し，積極的に討論に加わった。要点を絞ったポあることが確認され，参加者から次回開催の要望が多く

スタートークにより効率の良いポスターセッションが寄せられた。

（1）ショウジョウバエの音受容センサーと聴覚神経回路地図
上川内あづさ（名古屋大学大学院

理学研究科）

外界の音情報は脳でどのように理解されているのだ

受け取られた刺激は，脳内部で別々の一次中枢に伝わる

ろうか？この問いにアプローチするために，私たちは神ことを発見した。また，同定した一次聴覚中枢から始ま

経回路研究のモデル生物であるキイロショウジョウバ

る二次聴覚細胞が形成する回路構造を体系的に解析しエを使って，音の受容メカニズムや情報処理を担う神経たところ，私たちの聴覚中枢経路と同じように，左右脳回路網の機能マッピングを進めている。これまでに，シ半球間の密な連絡，複数経路への分散，異種感覚領域へョウジョウバエの触角基部の「ジョンストン器官」と呼の神経投射，といった特徴が見られた。これら共通の一ばれるセンサーは，それぞれ応答性の異なる感覚神経か

次聴覚中枢から分かれる複数経路はそれぞれ，ショウジら構成されて音や重力を別々に受容すること，音受容細ョウバエが利用する特徴的な音パターンの抽出や異種

胞はその応答特性により，低周波振動細胞，高周波振動

感覚統合に関わっている可能性があると考えている。

細胞に分けられること，さらにこれら異なる感覚細胞で（2）光センサータンパク質ロドプシン類の感度を決定づける分子内機構
筒井圭（大阪大学

大学院

生命機能研究科）

発表動物の網膜やその他の組織において視覚などの異性化の促進にも重要であることが分かった。興味深い機能を担うロドプシン類は，分子内に発色団として 11ことに，無脊椎動物タイプのロドプシン類は 113 番目にシスレチナールを含む光センサータンパク質である。こグルタミン酸を持たないことが知られている。そこで，の発色団が光を受容して全トランスが型に異性化する

113 番目以外の位置に対イオンを移動させた脊椎動物ロことによりロドプシン類は活性状態になり，G タンパク

ドプシンの変異体を作成し解析したところ，113 番目以質を介するシグナル伝達系を駆動する。この系が高い光

外に対イオンがあると光異性化効率は変化しないが光感受性を持つためにはレチナールが「高効率で光を吸収を吸収する効率が減少し結果として光感受性が低くなし」「高効率で異性化反応を起こす」ことが重要であるった。また，発色団とタンパク質との共有結合の安定性

が，実際に脊椎動物タイプのロドプシン類においてはこが変異体では大きく減少した。これらの結果から，脊椎れらの反応の効率は非常に高いことが知られている。こ動物のロドプシン類における対イオンの位置は光セン

れまでの研究で，脊椎動物タイプのロドプシン類においサーとしての機能にとって最適化されていることが示て発色団のプロトンを安定化する「対イオン」として働唆された。

くことが知られていた 113 番目のグルタミン酸残基が光352

研究会報告（3）マウス嗅覚受容体のナチュラルリガンドの同定
吉川敬一（東京大学大学院

農学生命科学研究科

応用生命化学専攻）

嗅覚受容体は，外界の情報化学物質を認識するために分泌腺に含まれる物質を抽出し，マウス嗅覚受容体を発生物が獲得した最大の分子認識基盤である。近年，合成現させたアフリカツメガエル卵母細胞に対する応答活香料レパートリーを用いたスクリーニングが盛んに行性を指標としてリガンド精製を行った。その結果，外分

われ，マウスでは約 10 %の嗅覚受容体がリガンドと対応

泌腺の一つである包皮腺から，嗅覚受容体 Olfr288 のリ付けられた。しかし，これら合成香料リガンドは，嗅覚ガンドとして (Z)-5-tetradecen-1-ol（Z5-14:OH）を同定し受容体が実際に自然界で認識している物質とは異なる

た。Z5-14:OH はテストステロンの制御を受けて雄マウスことが予想される。そこで，自然条件下で嗅覚受容体が特異的に包皮腺から尿に分泌されることが判明した。一感知する物質を「ナチュラルリガンド」と定義し，本研方で，雌マウスは，雄の尿に含まれる Z5-14:OH に対し究ではマウス同士の嗅覚コミュニケーションに用いら嗜好性を示すことが明らかになった。したがって，マウれるナチュラルリガンドの同定を目指した。

ス嗅覚受容体 Olfr288 は，ナチュラルリガンドとして雄マウスが発する匂い物質は，主に外分泌腺で作られ尿の情報を担う Z5-14:OH を認識していると考えられる。

や唾液などの体液に分泌されたものである。そこで，外（4）末梢における味覚の受容とその調節機構
吉田竜介，重村憲徳，二ノ宮裕三（九州大学大学院

歯学研究院

口腔機能解析学分野）

味覚は飲食物に含まれる化学物質を検知し，その情報た。これらの結果から，基本味は味細胞レベルで弁別さを脳へ伝え，摂取するか否かを判断するために重要な感

れ，各種味覚関連遺伝子が味細胞における味応答発生の覚である。一般的に味覚は，甘味，塩味，酸味，苦味，ために重要な機能を果たすことが示唆される。また我々

うま味の５つに分類され，これらが基本味とされる。

は，味細胞の応答性が様々な体内外の要因により調節を

我々は，特定味細胞が GFP を発現する遺伝子改変マウス受けることを明らかとしてきた。摂取すべきエネルギー

を用い，味細胞のうち II 型細胞が甘味，うま味，苦味のの情報となる甘味の感受性は，摂食抑制物質レプチンに受容細胞で，III 型細胞が酸味の受容細胞であることを明より抑制され，摂食促進物質内因性カンナビノイドによらかにした。味細胞レベルで各種味覚関連遺伝子の機能り増強される。Na+の情報となる塩味は血圧上昇や Na+を明らかとするため，それらを欠損させた KO マウスとの再吸収に関与するアンギオテンシン II により抑制され各味細胞を特定できる GFP マウスを掛け合わせ GFP-KOる。このように末梢味覚器は脳や他の臓器と協調した調マウスを作成し特定味細胞の味応答を解析すると，各味節を受けることで体内恒常性維持に寄与すると考えら

刺激に対する応答が減弱・消失することが明らかとなっれる。

（5）小胞体ストレスセンサーOASIS ファミリーによる生体機能制御
今泉和則（広島大学大学院

医歯薬保健学研究院

分子細胞情報学）

発表虚血，カルシウム濃度変化，感染など細胞を取り細胞にダメージを与える（小胞体ストレス）。過度にス巻く環境変化は，小胞体内に不良タンパク質を蓄積させトレスが発生すると，細胞はアポトーシスを起こし死に353

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）至る。そしてこれが様々な疾患（神経変性疾患，糖尿病，ように小胞体ストレスとその応答システムは，細胞の運

骨軟骨疾患等）発症の要因になる。一方，細胞は小胞体

命決定や生理機能の制御，さらには疾患発症に至るまで，の機能異常に対抗するための防御システムを備えてい生命現象の多くの局面で重要な役割を果たしている。演る（小胞体ストレス応答）。小胞体ストレスセンサー

者らは新規小胞体ストレスセンサーOASIS ファミリー

PERK，IRE1，ATF6 は不良タンパク質を感知し細胞質やを５つ見出した。これらは，ATF6 に構造的に類似した核にシグナルを発信することで，最終的に小胞体から不膜貫通型の転写因子であり，小胞体ストレスに応答し活

良タンパク質を排除し細胞をストレスから救済する。本性化して転写ターゲットを発現誘導する。本講演では

来，小胞体ストレス応答は細胞の危機的状態から回避す

OASIS ファミリーに属する２つの分子 OASIS およびるシステムと考えられているが，最近では特定の細胞のBBF2H7 の活性化機構と，これら分子の細胞分化や増殖

分化・成熟を司る働きがあることもわかってきた。このにおける役割を中心に最新の知見を示した。

（6）Na＋/H＋交換輸送体 NHE1 と Ca2＋感受性脱リン酸化酵素カルシニューリンとの直接結合を介する
新しい心肥大シグナル増幅経路
久光隆（国立循環器病研究センター

分子生理部）

Na＋/H＋交換輸送体 NHE1 は，細胞内 pH を調節するH ＋Ca2＋だけではなく，生理的な範囲内の pH 上昇によって感受性トランスポータである。私たちは最近，この NHE1

著明に活性化されることが明らかになった。すなわち，2＋に結合する新規分子として，Ca 感受性脱リン酸化酵素

NHE1 は細胞内 pH 上昇を介して CaN を活性化すると考

カルシニューリン（CaN）を発見した。生化学的検討かえられ，実際に輸送活性のない NHE1 変異体にはその効

ら，CaN の A サブユニットが，NHE1 の C 末端側細胞質

果がなかった。さらに，NHE1 による CaN/NFAT シグナ

領域にある CaN 結合モチーフと似た配列（PVITID）に

ル活性化には，NHE1 の CaN との相互作用と NHE1 の脂直接結合することがわかった。CaN は下流の転写因子

質ラフトへの集積が必要であった。以上の結果から，

NFAT の脱リン酸化によって，NFAT の核内移行と心肥大

NHE1 は高 pH を形成する形質膜近傍のマイクロドメイ

関連遺伝子の発現を促し，心筋細胞の肥大化を亢進させン内に CaN を集積させ，下流へのシグナル伝達を増強することが知られている。繊維芽細胞あるいは心筋細胞にる CaN のプラットフォームとしての役割を果たすこと

おいて，NFAT のプロモータ活性および NFAT の核内移が示唆された。心筋細胞を用いた実験から，そのような行は野生型 NHE1 を過剰発現すると有意に上昇し，NHE1

シグナル伝達系が NHE1 依存性の心肥大形成にも関与す

阻害剤によって抑制された。また，意外にも，CaN はることが考えられた。

（7）軸索－シュワン細胞間 ATP シグナルを介したミエリン鞘形成機構
稲生大輔 1，相良洋 2，金丸和典 1，大久保洋平 1，飯野正光 1（1 東京大学大学院2

東京大学医科学研究所

医学系研究科

細胞分子薬理疾患プロテオミクスラボラトリー）

ATP は末梢神経の細胞間情報伝達に重要な役割を果た

巻くミエリン鞘形成細胞であるシュワン細胞との相互すリガンドである。これまで，神経終末における ATP の作用が提唱されている。しかしながら，生体内において機能が注目されてきたが，近年，軸索上においても ATP

軸索から ATP が放出される証拠は乏しい上，その生理的が放出されることが明らかになりつつあり，周囲を取り意義は不明である。本研究では，まず生きたラットの坐354

研究会報告骨神経において神経活動依存的に軸索から ATP が放出の密度が減少しており，ミトコンドリアのエネルギー産されることを，マイクロダイアリシス法を用いて明らか

生機能と Ca2＋シグナルの関連が推測された。そこで，ミにした。次に，ATP のシュワン細胞への作用を調べるた

トコンドリアの Ca2＋取り込みを制御するイオンチャネ

めに Ca2＋イメージングを行ったところ，ATP はシュワンルである MCU をノックダウンしたところ，同様にミエ細胞の P2Y2 プリン受容体に作用し，IP3 の産生を介してリン鞘形成が抑制された。以上より，神経活動依存的な

2＋

Ca シグナルを惹起することが分かった。この ATP によ

軸索からの ATP 放出がシュワン細胞の Ca2＋シグナルをる Ca2＋シグナルをシュワン細胞選択的に慢性的に阻害惹起し，ミトコンドリアのエネルギー産生機能を制御す2＋したところ，ミエリン鞘形成が抑制された。Ca シグナ

ることでミエリン鞘形成を促進することが示唆された。

ルを阻害したシュワン細胞においてはミトコンドリア（8）質量顕微鏡法を用いた分子イメージング
矢尾育子（関西医科大学

医化学講座）

質量分析技術が生物試料に応用されるようになり，生トル程度の厚さの凍結切片を導電性のスライドグラス

体高分子の解析が飛躍的に進んだ。これまでの質量分析上に作製し，イオン化補助剤であるマトリクスを細胞上では，本来その解析対象となる生体試料を分離・精製しに均一に噴霧した後，レーザー照射して組織切片上の分なければならず，必然的に目的物質の組織細胞内分布や子のイオン化を行う。この手法では，数千～数万点に及局在という位置情報が失われてしまうという弱点があぶ膨大な質量分析情報から，任意の分子情報のみを選択った。この問題を解決し，二次元レベルでの質量分析を的に解析し分布強度をプロットすることで，分子の分布

可 能 と し た 手 法 が 質 量 顕 微 鏡 法 （ imaging mass

を画像化することができる。

spectrometry：IMS）である。

質量顕微鏡法は，これまで組織染色では検出できなか

質量顕微鏡法は，組織切片上の任意部位をイオン化し，ったような分子の局在を知るための有益なツールとし

次にこれを飛行時間型質量分析計（TOF-MS）で分析すて用いられつつある。この手法を用いて解析した分子イるという原理に基づいている。通常は 10 マイクロメー

メージングの例を紹介した。

（9）線虫 C. elegans 温度受容ニューロンにおける G タンパク共役型受容体(GPCR)による温度受容の制御笹倉寛之（名古屋大学大学院

理学研究科

生命理学専攻分子神経生物学）

C. elegans は外界の温度を主に AFD 感覚ニューロンで動異常は AFD のみに srtx-1cDNA を発現させると回復し感知する。AFD の温度受容のシグナル伝達系は，哺乳類た。これらの結果より SRTX-1 は AFD において幅広いレの視覚のシグナル伝達系と類似している（Mori et al.,

ンジの温度受容に重要な役割をしていると考えられる。

2007）。srtx-1 遺伝子は GPCR をコードし，そのタンパク

野生型の AFD に SRTX-1 を過剰発現させたところ，行動

質は温度受容を担う AFD 神経末端に局在する（Colosimoに大きな変化が観察された。SRTX-1 過剰発現個体の好et al., 2004）。野生型を 23℃および 17℃で餌を与えて飼育

熱性異常は，AFD において温度受容シグナルが遮断されした場合，温度勾配上で過去の飼育温度に移動する。

たグアニル酸シクラーゼおよび CNG チャネルの変異体

srtx-1 変異体は，飼育温度には移動できず，それぞれ，で抑制され，これらの因子の上流で SRTX-1 が機能する

より低温域，より高温域に分布した。srtx-1 変異体の行可能性が示唆された。最近，ショウジョウバエの幼虫に355

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

おいて，ロドプシンが温度受容行動に重要な役割をして温度受容は進化的に保存された機構であると推定されいることが示された (Shen et al., 2011)。GPCR を介したる。

（10）冷刺激受容体 TRPA1
辛島裕士（九州大学病院手術部）

TRP チャネルファミリーは様々な細胞機能，特に感覚侵害受容体であり，メントールに反応する TRPM8 は涼機能に関与する新しいチャネル群として近年研究の進しい温度で活性化される受容体である。マスタードオイ

んでいる分野である。TRP チャネルは 6 回膜貫通型の非ルやワサビの成分であるアリルイソチオシアネートな

選択性陽イオンチャネルであり，哺乳類の TRP スーパーどに反応する TRPA1 は，TRPM8 が活性化されるよりもファミリーは 6 つのサブグループ（TRPC，TRPV，TRPM，低い温度，つまり侵害冷刺激に反応するチャネルである。

TRPA，TRPP，TRPML）に大きく分かれる。またそれぞ

しかし TRPA1 が侵害冷刺激受容体であるということにれのサブグループは更に細分化される。そのうちいくつ

関してはまだコンセンサスが得られていない。今回は，かの TRP チャネル（TRPV1，TRPV2，TRPV3，TRPV4，

電気生理学的手法を用いて得られた冷刺激で活性化さ

TRPM8，TRPA1）は温度感受性に関係する受容体としてれる TRPA1 の特徴的なメカニズムを紹介し，また未だに報告されている。例えば，唐辛子の成分であるカプサイ

コンセンサスが得られていない原因にも少し言及した。

シンに反応する TRPV1 は 42℃以上の熱で活性化される（11）膜ドメインの多様性と細胞信号伝達高木昌宏（北陸先端科学技術大学院大学

マテリアルサイエンス研究科）

細胞信号伝達を担う受容体の多くが，「膜ラフト」にモデル」は，モデル膜系での Lo 相の 1 種類のみを想定

存在すると示唆され，その 2 次元的な挙動（ラフトの移している。コレステロールの欠乏や過多により，生きて動・融合）や，3 次元的な挙動（エンドサイトーシス・いる細胞でもドメインが，モデル膜同様，多様に変化す

小胞輸送）の重要性が明らかになりつつある。ラフト構る可能性は十分に考えられる。そして，ドメインの安定

造の安定性や挙動は，脂質組成，環境温度の影響を容易性，多様性は，炎症や信号伝達の乱れ，肥満がリスクフに受けると考えられる。現在，我々は膜受容体のドメイ

ァクターとなっている生活習慣病と，深い関係があるとン局在と，その機能に及ぼす膜の流動性について，人工予想できる。そこで膜ドメインの多様性，そしてドメイ

膜系と細胞系の実験を並行させながら解析している。人ンと，生体物質の相互作用に関する研究成果を紹介し，

工細胞膜の系においてドメイン（秩序相）は，コレステ

温度刺激が膜流動性や膜ドメインへ，そして膜中に存在ロールの比率に応じて 2 種類（固体秩序相（So），液体する受容体機能へ及ぼす影響について議論した。

秩序相(Lo)）存在するが，生きた細胞における「ラフト356研究会報告（12）ABCA1 による細胞内コレステロール濃度維持機構
永田

紅（京都大学

物質－細胞統合システム拠点・iCeMS）

コレステロールは生体膜の構成成分として，またホル外ドメインに HA エピトープを挿入することによって，

モンや胆汁酸の前駆体として動物にとって必須の物質

ATP 加水分解依存的に構造変化が起こり，apoA-I 結合部である。しかし，コレステロールの過剰蓄積は細胞にと位が形成されることを見出した。また，全反射照明蛍光って有害であり，その細胞内濃度は厳密にコントロール(TIRF) 顕微鏡を用いて生細胞内の細胞膜上での ABCA1される必要がある。ABCA1 (ATP-binding cassette proteinと apoA-I を 1 分子レベルで可視化解析し，ABCA1 が細

A1) は末梢細胞内の過剰コレステロールを血中の脂質胞膜上でダイマー化して不動化すること，apoA-I 添加にアクセプターであるアポリポタンパク質 A-I (apoA-I) へ

よって ABCA1 ダイマーがモノマーに解離して拡散する

受け渡し，高密度リポタンパク質（HDL，いわゆる善玉

ことを明らかにした。脂質輸送活性をもたない ABCA1

コレステロール）として細胞外へ排出するのに必須の膜変異体はダイマーを形成しなかったことから，ABCA1タンパク質である。

のダイマーとモノマーの相互変換が HDL 形成に重要でHDL 産生時には，まず apoA-I が ABCA1 の細胞外ドメあることが示唆された。

インに結合すると予想される。我々は，ABCA1 の細胞（13）コレステロールの胆汁分泌制御におけるトランスポーター群の相互制御・機能連関
高田龍平（東京大学

医学部附属病院薬剤部）

コレステロールの胆汁排泄はコレステロール排出ト

理作用について検討するために，アデノウィルスにより

ラ ン ス ポ ー タ ー ATP-binding cassette transporter G5/G8

肝臓の NPC2 発現量を人為的に変動させたマウスを作出（ABCG5/G8）と，コレステロール吸収トランスポータ

し，胆汁脂質を解析した。その結果，胆汁中の NPC2 ターNiemann-Pick C1-like 1（NPC1L1）により制御されていンパク質とコレステロール量の間には正の相関関係がる。これらのトランスポーターは転写・細胞内局在など認められ，生体内においても胆汁中 NPC2 がコレステロの段階においてコレステロール依存的なフィードバッ

ール排出を正に制御することが示された 1)。さらに，

ク制御を受けるが，最近，胆汁中に分泌されるコレステ

NPC2 タンパク質の発現量・分泌量が NPC1L1 により負ロール結合タンパク質である Niemann-Pick C2（NPC2）に制御されるという新たな制御機構が見出された 2)。コを 介 し た 新 た な 制 御 機 構 が 見 出 さ れ た 。 NPC2 がレステロールの胆汁排泄はコレステロール恒常性維持

ABCG5/G8・NPC1L1 に加わる新たなコレステロール胆において重要な役割を果たすことから，新たに見出され汁排泄制御因子であるとの仮説のもと，当研究室で構築た NPC2・ABCG5/G8・NPC1L1 による相互機能連関は，した in vitro 機能評価系を用いて検討を行った結果，コレステロールの全身動態制御や種々の脂質関連疾患

NPC2 は ABCG5/G8 の促進因子として機能しうることがの発症リスクを考える上で重要な知見であると考えら示された 1)。そこで，in vivo における胆汁中 NPC2 の生

れる。

357

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（14）スフィンゴシン-１-リン酸トランスポーターSpns2 の生理的機能
福原茂朋（国立循環器病研究センター

細胞生物学部）

スフィンゴシン-1-リン酸（S1P）は，G 蛋白質共役型欠損マウスを樹立し，解析した。全身性 Spns2 欠損マウ

受容体ファミリーに属する S1P 受容体を介して，血管系

スでは，野生型マウスに比べ，血中の成熟 T リンパ球，や免疫系で重要な役割を果たす脂質メディエーターで成熟 B リンパ球が顕著に減少していた。一方，胸腺ではある。血管系において S1P は，血管ホメオスターシスを

成熟 T リンパ球の蓄積が，骨髄では成熟 B リンパ球の減制御する一方，動脈硬化症など血管病の発症・進展とも少が観察された。さらに，内皮特異的 Spns2 欠損マウス

密接に関連している。また，免疫系において S1P は，リも，全身性 Spns2 欠損マウスと同様な表現型を示した。

ンパ組織から血管内へのリンパ球の移出を制御してい以上の結果から，血管内皮細胞から Spns2 を介して放出る。細胞内で生成された S1P は，輸送体を介して細胞外された S1P が，胸腺における成熟 T リンパ球，骨髄におに放出され，これら作用を発揮するが，2009 年に我々のける未成熟 B リンパ球の血管内への移出を制御すること

研究室は，ゼブラフィッシュで機能する S1P 輸送体としが示された。これにより S1P シグナルを介した血管内皮て Spinster 2（Spns2）を同定した。本研究では，哺乳動細胞による免疫系の制御機構の存在が明らかになった。

物における Spns2 の機能を解明するため，Spns2 遺伝子（15）細胞ストレス可視化モデルマウスの開発とその性能
岩脇隆夫（群馬大学

先端科学研究者育成ユニット）

ストレスというと多くの人は精神的なものを連想すによる XBP1 のスプライシング反応を利用して蛍光またるが，我々の体を構成する細胞も内的および外的要因か

は発光レポータータンパク質を発現させるシステムのら発生する様々なストレスに曝されている。その細胞レ開発である。このシステムを導入した遺伝子組換えマウ

ベルで感じとられるストレスには酸化ストレスや低酸スを用いることで，生体レベルでの小胞体ストレスをレ

素ストレスなどがよく研究されており，色々な疾患や老ポーター活性として検出することができるようになり，化などとの関連性について注目が集まっている。これま膵臓で生じる生理的な小胞体ストレスや発生過程の胎で我々は小胞体ストレスを中心に研究を行ってきた。こ盤で生じる小胞体ストレスを明らかにしてきた。また最れも細胞レベルで感じとられるストレスの一つで，先の近は小胞体ストレス以外の細胞ストレスの可視化技術

ストレスと同様に色々な疾患との関連性について盛んにも取り組んでおり，去年は酸化ストレスの可視化モデに研究され，近年ではガンや炎症で小胞体ストレス応答

ルマウスの作出に成功した。現在も異なる細胞ストレス

反応が高まることが報告されつつある。このような背景や生体防御反応を検出できるモデルマウスの開発を続から「動物個体レベルでの細胞ストレス研究」に注目がけている。これら生体イメージング用モデルマウスの開集まるようになり，我々はストレスの可視化という側面

発に関わる詳細や利用価値などについて最新のデータから研究を展開してきた。初めに取り組んだのは，IRE1をまじえながら紹介した。

358

研究会報告（16）クロトーが結合モチーフとして認識する糖鎖構造
伊村明浩（先端医療振興財団

先端医療センター

医薬品開発研究部門）

αKlotho(αKl)分子は，変異マウスの表現型から老化に細管，脈絡叢，胎盤で，ミネラルの上皮輸送にも関わる

関連するのではないかと考えられたが，その後の解析にと推定される。αKl は，どうして複数の分子と相互作用

よりミネラル代謝に関わることが明確となった。αKl はすることが可能なのだろうか？私たちはαKl の酵素類

副甲状腺，脈絡叢，尿細管，胎盤に発現する I 型膜分子

似構造に着目し，稀少な糖鎖をモチーフとして相手分子である。現在までに，αKl の基本的な役割は２つ判明しを認識しているシステムを見いだした。すなわちαKl は，ている。第一に，骨由来ホルモン FGF23 のシグナル受容

糖鎖認識に依存して複数の相手分子との結合を可能にを介してビタミン D 活性化の調節に関わる。第二にしていると考えられる。この相互作用が様々な細胞現象

Na,K-ATPase の細胞内リクルート調節を介して副甲状腺を担っており，糖鎖の制御を含めたミネラル恒常性機構

ホルモン(PTH)の分泌に関わる。第二の分子機構は，尿が見えてきた。

（17）小腸上皮細胞での脂肪酸酸化は食後高脂血症を抑制する
木村梨乃（京都大学

農学研究科

食品分子機能学分野）[目的] 近年，食後高脂血症は冠動脈疾患との関わりがに上昇した。また，オリーブオイルの経口負荷試験を行指摘され問題となっている。食後，体内への脂質輸送にうと，小腸上皮細胞から分泌されるトリグリセリド量の重要な役割を果たす小腸上皮細胞には，脂肪酸酸化を亢

上昇はリガンド摂食群で有意に抑制された。さらに，

進 さ せ る peroxisome proliferator-activated receptor α

PPARα活性を持つ食品成分の摂食，及び肥満病態モデル(PPARα)が発現しているが，その機能は未知である。そマウスである KKAy マウスに対する PPARαリガンド摂

こで，小腸上皮細胞における PPARαの活性化が食後高食においても，同様の作用が確認された。これより，生

脂血症に及ぼす影響を検討した。[結果と考察] C57BL/6J

理的条件下でも肥満状態でも，小腸上皮細胞におけるマウスに PPARαのリガンドを一週間摂食させた。そのPPARα活性化は脂肪酸酸化を亢進することで体内へと結果，リガンド摂食群では小腸上皮細胞における脂肪酸

取り込まれる脂質量を減少させ，食後高脂血症の予防改酸化関連酵素の遺伝子発現及び脂肪酸酸化活性は有意

善に有効であることが示唆された。

（18）ワサビから抽出される種々のイソチオシアネートによる TRPA1 の活性化
内田邦敏 1,3，三浦陽介 2，永井雅 2，富永真琴 1,3（1 生理学研究所（岡崎統合バイオ），細胞生理
32

金印株式会社

総合研究大学院大学，生理科学専攻）

TRPA1 は主に感覚神経に発現しており，冷たい温度

び低酸素のセンサーとして働くことも報告され，その機（約 17℃以下）や機械刺激などの物理的刺激のみならず，能は非常に多岐にわたることが明らかになりつつある。

ワサビやニンニクなどに含まれる種々の辛み成分，麻酔また，所属研究室より防腐剤の１つであるパラベン，細2＋2＋薬などの医薬品，Ca 及び Zn など，多くの有効刺激を胞内アルカリ化，第１級アルコールが TRPA1 を活性化す持つ非選択性陽イオンチャネルである。最近，高酸素及ることを報告している。

359

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

ワサビ（Wasabia japonica (Miq) Matsumura）の辛み成分

も，TRPA1 の活性化が認められた。一方，高濃度ののうち主な成分は allyl isothiocyanate であるが，それ以外

6-MSITC は TRPV1 を強制発現させた HEK293 細胞におにも 17 種以上の isothiocyanate が含まれている。特に，いても活性化電流がみられた。AITC など求電子性のリ

6-(methylsulfinyl) hexyl isothilcyanate （ 6-MSITC ） andガンドは TRPA1 N 末の cysteine 残基に共有結合すること

6-(methylthio) hexyl isothiocyanate（6-MTITC）は西洋ワサ

が TRPA1 活 性 化 に 必 要 で あ る と 報 告 さ れ て い る 。

ビ（horseradish，Armoracia rusticana）にはほとんど含ま

6-MSITC および 6-MTITC も同様のメカニズムで活性化れず，ワサビ独特の風味をもたらす成分である。今回，すると考えられる。そこで，AITC の作用が消失する点

この 6-MSITC と 6-MTITC が TRPA1 を活性化することを変異体（C621S/C621S/C665S）を用いて解析を行った結見いだした。TRPA1 を強制発現させた HEK293 細胞に果，AITC と同様に 6-MSITC および 6-MTITC の作用もこ2＋

Ca -imaging 法及びパッチクランプ法を適用して検討しの変異体において減弱していた。以上の結果より，た結果，6-MSITC と 6-MTITC とも TRPA1 活性がみられ6-MSITC および 6-MTITC は TRPA1 を活性化することがた。また，マウスより単離した後根神経節細胞において明らかとなった。

（19）体内 Na バランス制御ホルモン・アンジオテンシン II による味覚感受性調節
重村憲徳（九州大学大学院

歯学研究院

口腔機能解析学分野）

塩味感受性は塩分の検出と摂取に重要な役割を担う。

った。また驚いたことに甘味応答が上昇することも明ら

この塩味感受性が環境や体調によって変化することはかとなった。味細胞において AngII 受容体である AT1 はよく知られているが，その分子メカニズムについては不ENaCα（塩味受容体）もしくは T1r3（甘味受容体構成明である。アンジオテンシン II (AngII) は体内 Na+量の分子）と一部共発現していることも確認された。そして維持・Na+再吸収を促進するホルモンであるが，この行動応答解析では AT1 阻害剤投与により，食塩および甘AngII は血管，脳や腎など様々な臓器に直接作用するこ味溶液の飲水量が有意に減少することが明らかとなっとや，脳室内投与により塩分嗜好性が上昇することが報た。以上のことから，AngⅡは中枢のみならず末梢の味告されていたことから，塩味感受性の変化に AngII が関

細胞にも作用し，脳や腎と協調して Na+摂取量を効率的与する可能性が推定された。この解析の結果，AngII 腹に促進することで Na+ホメオスタシスに，さらに糖摂取

腔内投与により，マウスの鼓索神経 NaCl 応答（アミロ量を高めることで糖ホメオスタシスにも重要な役割を

ライド感受性成分）が有意に減少することが明らかとな果たしている可能性が示唆された。

（20）脳内温度エネルギーを電気信号に変換する分子・TRPV4
柴崎貢志（群馬大学大学院

医学系研究科

脳神経発達統御学講座）

発表者は，脳における TRPV4（34℃以上で活性化）発常が観察された。しかしながら，上記の実験だけでは，

現を詳細に調べ，海馬に高発現をしていることを発見し，脳内において TRPV4 が脳内温度エネルギーにより活性37℃近傍に保たれている脳内温度により TRPV4 が恒常化しているのか，あるいはその他の内在性リガンドによ的に活性化し，神経興奮性を向上させていることを見いり活性化しているのかが不明である。TRPV4 が脳内温度だした。（Shibasaki et al., J. Neurosci. 2007）。実際に，エネルギーにより活性化していることを示すには，in

TRPV4KO マウスでは，解剖形態学的な脳の異常は全く

vivo で脳を冷却し，TRPV4 の活性化温度閾値（34℃）以認められないものの，神経活動に異常をきたし，行動異下の環境を作り出した場合に神経興奮性がどのように360

研究会報告変化するのかを調べる他はない。そこで，野生型とではそのような著しい低下を示さないことが分かった。

TRPV4KO マウスの脳内に，企業と開発した局所脳内温つまり，正常時には TRPV4 が脳内温度エネルギーを電度可変プローブ（柴崎ら，特許出願中）を埋め込み，脳気信号に変換し，この機構により神経興奮性が向上する

内温度を 37℃から 32℃へと冷却したところ，野生型マことがクリアーに証明された。

ウスの神経活動は著しい低下を示した。一方，TRPV4KO（21）Identification of a novel alternative splicing variant of mouse TRPA1 implicated inmodifying TRPA1 activity under inflammatory and neuropathic pain conditions
Yiming Zhou, Yoshiro Suzuki, Kunitoshi Uchida and Makoto Tominaga
Division of Cell Signaling, Okazaki Institute for Integrative Bioscience (NIPS) anddepartment of Physiological Sciences, The Graduate University for Advanced Studies
TRPA1 is a nonselective cation channel that is activated byits single-channel properties.

Over-expression of TRPA1b in

noxious stimuli and serves important functions during

WT DRG neurons increased AITC responses, and expression

nociception and inflammation. Here a novel alternativeof TRPA1a with TRPA1b produced larger ATIC responses

splicing variant of mouse TRPA1, TRPA1b was identified.

compared with expression of TRPA1a alone in TRPA1KO

Both isoforms, TRPA1a (full length) and TRPA1b (splicing

DRG neurons. Expression levels of TRPA1a and TRPA1b

variant), were confirmed to be expressed in mouse dorsal rootmRNAs

ganglion (DRG) and trigeminal ganglion (TG) neurons.

adjuvant-induced inflammatory and a partial sciatic nerve

When expressed in HEK293T cells, both isoforms could be

ligation-induced neuropathic pain models. In contrast totranslocated to the plasma membrane while physically interact

TRPA1a, whose mRNA expression level increased in thewith each other. Although TRPA1b did not respond to TRPA1

early stages of disease conditions, the TRPA1b expression

agonists, TRPA1a and TRPA1b co-expression significantly

level gradually increased throughout the two-week period.

increased TRPA1a plasma membrane expression as well as

This up-regulated TRPA1b expression level could regulate

current density in response TRPA1 agonists without affecting

expression of TRPA1a.

changeddynamicallyincomplete

Freund’s361

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

10．神経オシレーション：共振とディスリズミア
2012 年 7 月 12 日－7 月 13 日
代表・世話人：池田昭夫（京都大学医学研究科脳病態生理学講座

臨床神経学）

美馬達哉（京都大学大学院医学研究科附属脳機能総合研究センター）
所内対応者：柿木隆介（生理学研究所感覚運動調節研究部門）（１）A subcortical oscillatory network contributes to recovery of hand dexterity after spinal cord injury
西村幸男（生理学研究所）（２）Spinomuscular and corticomuscular coherence in monkeys performing a precision grip task
把握運動における脊髄-筋および皮質-筋活動間コヒーレンス
武井智彦，関和彦（国立精神・神経医療研究センター神経研究所モデル動物開発研究部）（３）Functional restoration and evaluation of corticospinal tract in patients with hemiplegia due to stroke
脳卒中片麻痺における皮質脊髄路の機能再建および機能評価
牛場潤一，小野峻史（慶應義塾大学理工学部生命情報学科）
向野雅彦（旭川医科大学リハビリテーション科）（４）Forty-hertz triad conditioning transcranial magnetic stimulation induces motor cortical facilitation in humans
40Hz の 4 発経頭蓋的磁気刺激法（Triad conditioning stimulation）による運動野の興奮促通
花島律子（東京大学医学部附属病院神経内科）－

homeodynamics for GABA switch underlying neural oscillation

Cl

－

（５）Cl

ホメオダイナミクスによる GABA スイッチと神経オシレーション
福田敦夫（浜松医科大学医学部神経生理学講座）（６）Epileptic encephalopathy and high-frequency EEG oscillations in childhood
小児期のてんかん性脳症と脳波の高周波振動小林勝弘（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科発達神経病態学分野）
大守伊織（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科細胞生理学分野）（７）Ictal slow- and high frequency oscillation in human epilepsy
発作時の緩徐および高周波数オシレーション
池田昭夫（京都大学医学研究科脳病態生理学講座

臨床神経学）（８）Basal Ganglia Oscillations and Sensorimotor Gating
Joshua D. Berke (University of Michigan, Ann Arbor)（９）Plasticity induced by addictive drugs in brainstem neural circuits
薬物依存形成にかかわる脳幹神経回路とその可塑的変化
金田勝幸，黒澤諒，篠原史弥（北海道大学薬学研究院薬理学研究室）（10）Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia
パーキンソン病モデルサルの大脳基底核における異常リズム生成機構
橘吉寿，岩室宏一，南部喜多篤（生理研・生体システム）

均（テネシー大・医・解剖神経生物）

高田昌彦（京大・霊長研・統合脳システム）（11）Neuronal Activity of Basal Nuclei and Thalamus recorded in Patients with Deep Brain Stimulation
脳深部刺激療法で記録される大脳基底核・視床の神経活動
戸田弘紀（田附興風会医学研究所

362

北野病院

脳神経外科）

研究会報告（12）Cortico-basal ganglia circuits and clinical signs of Parkinson's disease
皮質・基底核回路とパーキンソン病の臨床徴候
澤本伸克（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センター）（13）Computational approaches to neural oscillations and fluctuations
計算論的視点からの神経オシレーションと揺らぎの数理
寺前順之介（理化学研究所

脳科学総合研究センター）（14）Neuromagnetic oscillations in somatosensory and auditory cortices
体性感覚・聴覚野の神経磁場振動
飛松省三（九州大学大学院医学研究院臨床神経生理）（15）Neuropsychological processes revealed by ECoG
頭蓋内脳波でわかる様々な神経心理過程
丹治和世（山形大学高次脳機能障害学講座）（16）Aberrant high frequency components in right parietal region evoked by the biological motion perception in fifteen
antipsychotic free schizophrenia patients
未服薬統合失調症患者における右頭頂葉高周波応答異常
加藤隆，加藤元一郎，三村

ミラーニューロンシステムとの関連から

將（慶應義塾大学医学部精神・神経科学教室）（17）How to measure cerebral functional coupling: coherence and other methods
脳機能カップリングをどう評価するか：コヒーレンスを中心に
美馬達哉（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センター）（18）Variational Bayesian estimation for brain imaging and related topics
階層変分ベイズ法による脳活動推定とその周辺のトピック
佐藤雅昭(ＡＴＲ脳情報解析研究所）（19）Neural substrates underlying modulatory mechanisms of oscillatory brain activity: EEG-fMRI approach
脳律動の調整に関わる神経メカニズム：脳波と fMRI 同時計測によるアプローチ
隆 1,2,3，小俣

花川

圭 2,4, Charles S. DaSalla2, 星野英紀 1,2,5, 本田

学 1,2（1 国立精神・医療研究センター脳病態統合イメージングセンター;
2

同神経研究所疾病研究第七部; 3 科学技術振興機構さきがけ研究;4

浜松医科大学子どものこころの発達研究センター:
5東京大学大学院生殖・発達・加齢医学専攻）【参加者名】
Altmann Christian Friedrich（京都大学生命科学系キャリア（岐阜大学大学院医学研究科

パス形成ユニット），池田和司（奈良先端科学技術大学

都大学医学研究科脳神経外科），久保孝富（奈良先端科院大学），伊佐学技術大学院大学情報科学研究科），軍司敦子（国立精正（生理学研究所），石橋

遼（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センター），井上（医仁会武田総合病院

学神経内科），今村久司（京都大神経生物），國枝武治（京神・神経医療研究センター精神保健研究所），古賀恒行（滋賀医科大学

分子神経科学研究センター），小金丸

学大学院医学研究科神経内科），植木美乃（名古屋市立聡子（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センタ

大学神経内科），牛山潤一（慶應義塾大学医学部リハビー），下川丈明(ATR)，菅田陽怜（大阪大学大学院医学系

リテーション医学教室），緒方勝也（九州大学臨床神経研究科脳神経外科学），高橋秀俊（国立精神・神経医療生理），小野健太郎（京都大学生命科学系キャリアパス

研究センター形成ユニット），春日翔子（慶應義塾大学理工学部生命

精神科神経科），武田祐輔（ATR 脳情報解析研究所），田情報学科），加藤天美（近畿大学

中悟志（名古屋工業大学），長峯

脳神経外科），川島卓

精神保健研究所），武井雄一（群馬大学

隆（札幌医科大学神363

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

経科学講座），朴慧任（ソウル大学病院ー），星田

MEG センタ純也（京都大学大学院医学研究科脳神経外科），多田真徹（独立行政法人国立病院機構奈良医療セ

理子（東京大学大学院医学系研究科・精神医学分野），

ンター），前川敏彦（九州大学大学院医学研究院

臨床徳永真也（京都大学医学部医学科），冨永渉（京都大神経生理学），前澤仁志（北海道大学大学院歯学研究科），

学大学院医学研究科人間健康科学系専攻），野嶌一平（神松橋眞生（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究セン

戸大学大学院）,Bayasgalan Borgil（京都大学医学研究科

ター），松本理器（京都大学大学院医学研究科神経内科），

脳病態生理学講座

圓尾知之（大阪大学

大学院医学研究科神経内科），星野英紀（東京大学大学

脳神経外科），三國信啓（札幌医

臨床神経学），文室知之（京都大学

小児科学専攻）,Morris Shayne（大阪大科大学脳神経外科），矢澤省吾（札幌医科大学神経科学

院医学系研究科講座），柳澤琢史（大阪大学大学院医学系研究科脳神経学外科），横山夏栄（東山尾幸広（京都大学大学院医学研究科脳神経外科），渡京大学情報理工学系研究科知能機械情報学専攻），池尻

邉佳宏（慶應義塾大学大学院理工学研究科），池田昭夫

達紀（京都大学医学部医学科），石井（京都大学），牛場潤一（慶應義塾大学），加藤隆（慶應

修（玉川大学脳科学研究所），李徹（京都大学医

脳神経外科），本山嘉正（九州大学臨床神経生理），学研究科付属脳機能総合研究センター），宇佐美清英（京義塾大学），金田勝幸（北海道大学大学院薬学研究院

都大学大学院医学研究科神経内科），加藤健治（総合研

理学研究室），小林勝弘（岡山大学），佐藤雅昭(ATR)，

究大学院大学生命科学研究科生理科学専攻），金澤恭子

澤本伸克（京都大学）,Joshua D. Berke（University of（京都大学大学院医学研究科神経内科），金沢星慶（京Michigan, Ann Arbor)，武井智彦（国立精神・神経医療研

都大学大学院医学研究科（発達小児科学講座），川口典

究センター），橘彦（東北大学神経内科学，東北大学生体システム生理学），

形大学高次脳機能障害学），寺前順之助（理化学研究所），

木内隆裕（京都大学大学院医学研究科人間健康科学系専

戸田弘紀（北野病院攻），Khoo Hui Ming（大阪大学医学部学），西村幸男（生理学研究所），花川

脳神経外科），河薬

吉寿（生理学研究所），丹治和世（山脳神経外科），飛松省三（九州大隆（国立精神・村章史（岐阜大学大学院医学系研究科医科学専攻），小神経医療研究センター），花島律子（東京大学），福田敦

林勝哉（京都大学大学院医学研究科神経内科），齊藤景夫（浜松医科大学），美馬達哉（京都大学医学研究科附子（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センター），

属脳機能総合研究センター）

櫻井健世（京都大学大学院医学研究科神経内科），芝田【概要】
本研究会は，オシレーションを示す神経活動— 発火の加する研究会を行って研究討論して情報交換するとと時間的パターン，複数の神経細胞ポピュレーションの集もに，神経オシレーションに興味を持つ学生・ポスドク

合的活動（ニューラルアンサンブル），空間的に離れたなどの若手研究者の参加を積極的に呼びかけた。

複数の神経活動間の共振やコヒーレンス，脳情報の分散

とくに，本研究会の実施にあたっては，たんに生理学

コーディングなど— に注目して，単一神経細胞記録やス的知見を追求することに留まらず，臨床応用の可能性を

ライス実験のレベルから動物モデル，さらにはヒトでのも視野に入れ，てんかん，パーキンソン病などの精神神研究までつなぎ，神経オシレーションの機能的意義を統経疾患の病態生理と神経オシレーションの異常に注目

一的に理解する枠組みを作り出すことを目指した。

し，基礎系の生理学研究者と臨床研究者との間での研究

具体的には，生理学研究者（スライス実験，動物実験

討論を行って，生理学研究所を一つのハブとした研究者など），脳波・脳磁図，皮質脳波などの手法を用いるヒ間のネットワークの基礎作りをすることを目標として

ト臨床神経生理学研究者，脳外科研究者（パーキンソンいる。

病に対する脳深部刺激装置（DBS）治療など）などが参

364

研究会報告（1）A subcortical oscillatory network contributes to recovery of hand dexterity after spinal cord injury
西村幸男（生理学研究所）

It have shown that after partial spinal-cord lesion at the

post-lesion. Such gamma-band inter-muscular coupling was

mid-cervical segment, the remaining pathways compensate

not observed pre-lesion, but emerged and distributed over afor restoring finger dexterity. However, how they control

wide range of hand/arm muscles along with the recovery.

hand/arm muscles has remained unclear. To elucidate theNeither the beta-band (14-30 Hz) cortico-muscular couplingchanges in dynamic properties of neural circuits, weobserved pre-lesion nor a gamma-band oscillation wasinvestigated the cortico- and inter-muscular couplings

observed in the motor cortex post-lesion. We propose that athroughout the recovery period after the spinal-cord lesion.

subcortical oscillator commonly recruits hand/arm muscles

Activities of antagonist muscle pairs showed co-activation

via remaining pathways such as reticulospinal and/or
propriospinal tracts and contributes to functional recovery.

and oscillated coherently at
frequencies of 30-46 Hz (gamma-band) by 1-month（2）Spinomuscular and corticomuscular coherence in monkeys performing a precision grip task
把握運動における脊髄-筋および皮質-筋活動間コヒーレンス
武井智彦，関和彦（国立精神・神経医療研究センター神経研究所モデル動物開発研究部）

本研究では，脊髄および皮質を介した反射回路が随意とした有意なコヒーレンスを示した。さらに，（１）SM運動の制御にどのように関わっているのかについて検および CM コヒーレンスは動的にレバーを握っている最討を行った。把握運動課題を行なっている覚醒サルから，中と静的にレバーを保持している最中に別々に出現す

頚髄（C6-T1）もしくは大脳皮質一次運動野から局所電ること，（２）有向コヒーレンス解析結果，SM および場電位（LFP）の記録，また，上肢の筋活動（EMG,，n=20）

CM コヒーレンスとも両方向（遠心性，求心性）の影響の記録を行い，これらの LFP-EMG 間のコヒーレンス，

によって成り立っているが明らかとなった。これらの結すなわち，脊髄-筋活動間コヒーレンス（Spinomuscular:

果は，脊髄および皮質を介したフィードバック制御が並SM coherence ） お よ び 皮 質 - 筋 活 動 間 コ ヒ ー レ ン ス

列的に随意運動制御に関わっていることを示唆するも（Corticomuscular: CM coherence）の解析を行った。そののであった。

結果，SM および CM coherence はβ帯域(~20Hz)をピーク（3）Functional restoration and evaluation of corticospinal tract in patients with hemiplegia due to stroke
脳卒中片麻痺における皮質脊髄路の機能再建および機能評価
牛場潤一，小野峻史（慶應義塾大学理工学部生命情報学科）
向野雅彦（旭川医科大学リハビリテーション科）

We have so far reported the effect of BCI-based upper

single case A-B-A-B design tested the importance of

extremity (UE) training in patients with chronic stroke by aclosed-loop system in BCI, rather than simple open-loop

preliminary case series study. Here the present study using

solution of motor imagery with peripheral stimulation.

365

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

A participant with subcortical stroke (lesion: Lt Putamen,

finger movement was first found in bilateral sensorimotor

SIAS finger function: 1a/5, SIAS touch&pain: 5-6/10) was

cortex and supplementary motor cortex. The areas activatedrecruited to this study. In the period of A for the open-loop

remained same after any intervention, but the ratio of thecondition, we asked the participant to attempt finger open in 5

signal intensity in the affected hemisphere to the intact sides after 5 s of rest. Neuromuscular electrical stimulation was

was increased in the period of B, and decreased in the period

applied to the finger extensor muscle in the paretic side.

of A. Voluntary EMG in the paretic finger muscle was

One-hour daily training was given for two weeks. In theappeared in the period of B, and showed corticomusucularperiod of B for the actual BCI condition, the sensorimotor

coherence with the EEG recorded over the affectedrhythm (SMR) in scalp electroencephalogram (8-13 Hz) was

sensorimotor cortex in 15-30 Hz.

recorded over the affected sensorimotor cortex. Finger

These results indicate that closed-loop system of BCI might

extensor muscle in the paretic side was electrically stimulated

facilitate functional reorganization, at least in part, in theif sustained decrease of SMR was observed while attempting

affected corticospinal tract. This may be due to that (1) SMR

paretic finger open. One-hour daily training was given for two

could be a real-time marker of corticospinal excitability, (2)weeks.

extrinsic feedback of the corticospinal excitability may

Event-related desycnrhonization of SMR by motor imagery

facilitate motor relaearning, and also (3) neuromuscular

was progressively larger from 12% to 40% throughout theelectrical stimulation following the increase of corticospinal

experiment, and its increment was larger at the period of B.

excitability may form Hebbian-like manner to enhance further

This involved accuracy of BCI system from 70% to 93%.

excitability.

BOLD signal in functional MRI while attempting paretic（4）Forty-hertz triad conditioning transcranial magnetic stimulation induces motor cortical facilitation inhumans40Hz の 4 発経頭蓋的磁気刺激法（Triad conditioning stimulation）による運動野の興奮促通
花島律子（東京大学医学部附属病院神経内科)

運動野の神経活動が同期しやすいリズムを，一定リズ

く ISI40ms（25Hz）で促通効果が生じた。皮質性ミオク

ムの外的刺激を与えて検出できるか試みた。今回は外的

ローヌスは，運動野の GABA 系介在神経の機能異常が示刺激として 4 発の経頭蓋的磁気刺激(TMS)を使用した。

唆され，20Hz の local field potential の亢進が報告されて試験刺激は対側手内筋に運動誘発電位（MEP）を生じるいる。今回の促通のタイミングの変化は，皮質性ミオク運動野刺激，先行する条件刺激は安静時閾値以下の 3 発

ローヌスにおいて皮質内介在神経系の機能不全によりとし，刺激間隔（ISI）は 5-100ｍｓの等間隔にて，MEP

γリズムが減弱し，錐体細胞の活動を反映するβリズム

振幅の変化を分析した（Triad conditioning stimulation）。

が増強している可能性がある。

健常被験者では ISI7-8ms と 25ｍｓで MEP の促通がみら

Triad conditioning stimulation により外的刺激に同期しれた。一発の強い条件刺激でも ISI7-8ms の促通はみられやすい運動野内リズムの変化を検出できる可能性が考たが，25ｍｓの促通はみられなかった。また，刺激間隔えられた。

を一定にしないと，この促通は失われた。25ｍｓの等間References

隔の刺激即ち 40Hz の刺激が促通出現には重要で，運動

1) Hanajima R et al.. Brain Res 2009;1296:15-23.

野は 40Hz 外的刺激に同期しやすい可能性がある。

2)Hanajima R et al. Mov Disord. 2011; 26: 685-90.

皮質性ミオクローヌスでは，ISI25ms（40Hz）ではな

366

研究会報告（5）Cl- homeodynamics for GABA switch underlying neural oscillation
Cl－ ホメオダイナミクスによる GABA スイッチと神経オシレーション
福田敦夫（浜松医科大学医学部神経生理学講座）

成熟ラット海馬のスライス標本を作製して CA1 錐体を惹起していた。すなわち，テタヌス刺激中にバスケッ細胞から，膜電位記録を行い，シナプス入力路であるシト細胞から放出された GABA による錐体細胞の GABAAェーファー側枝を高頻度（テタヌス）刺激すると，大き受容体の過剰刺激がおこり，過剰な Cl－流入によってCl－なテタヌス後脱分極に続いて発作波様後発射が記録さが蓄積し，その[Cl－]i 上昇のために GABA 作用が興奮性れる。このとき，テタヌス前は過分極性であった GABAに逆転したのである。

反応が，後発射がみられる間は脱分極性かつ興奮性に逆てんかん発作間歇期から発作への移行や発作後の回転していた。つまり，発作波様後発射の引き金はこの復といったダイナミックな変化は GABA の「組織学的脱GABAA 受容体を介した興奮性シナプス伝達であると考落」では説明できない。しかし，Cl－ホメオダイナミクえられた。Cl－イメージング法で[Cl－]i の同時記録を行う

ス仮説では，Cl－ホメオスタシスの動的変化による[Cl－]iと，テタヌス刺激中に[Cl－]i 上昇が始まり，テタヌス後上昇が，GABA 抑制の減弱や興奮への逆転をおこし，そ

脱分極と発作波様後発射の間も持続していた（図）。まの結果，神経回路の過剰興奮をまねいて発作を誘発する－

た，この[Cl ]i 上昇の持続中は，バスケット細胞のバーと説明できる。

スト発火が錐体細胞に興奮性 GABA 作用による後発射（6）Epileptic encephalopathy and high-frequency EEG oscillations in childhood
小児期のてんかん性脳症と脳波の高周波振動小林勝弘（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科発達神経病態学分野）
大守伊織（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科細胞生理学分野）

Epileptic encephalopathy (EE) can cause neurocognitive

mutation. We used 13 male homozygous Scn1a-N1417H

impairment in childhood and is therefore a serious pediatricmutant rats. Generalized tonic-clonic seizures were induced inproblem. The pathophysiological mechanisms of EE are

all rats at 5, 6 and 7 weeks of age. HFOs with frequencies

suggested to be related to the generation of epileptic gamma

ranging from 200-400 Hz were found to precede spikes

and high-frequency oscillations (HFOs), which are visible induring the clonic phase of seizures in the ictal EEG. In the

EEGs. It is speculated that these might interfere with

time-frequency spectra of the EEG data, the HFOs had aphysiological high-frequencies involved in higher brainmean.

functions. In epilepsy with continuous spike-waves during

HFOs, particularly fast ripples, are believed to be generated

slow wave sleep (ECSWS) and related disorders, HFOs in

by extremely localized neuronal assemblies, and this belief isripple bands are observed in sleep EEGs.

supported by the observation of HFOs in the seizure onset
andzone of focal seizures in epileptic patients and various animal

channelopathy that can cause EE remains unclear. We

models. The current findings on HFOs are unique due to thetherefore investigated HFOs in the ictal cortical EEGs offact that seizures are generalized with rapid involvement ofhyperthermia-induced seizures in a rat model with an SCN1A

bilaterally distributed networks.

However,therelationshipbetween

HFOs

367生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（7）Ictal slow- and high frequency oscillation in human epilepsy
発作時の緩徐および高周波数オシレーション
池田昭夫（京都大学医学研究科脳病態生理学講座

Clinical EEG provides us with diagnostic information of
epileptogenicity by epileptiform discharges, i.e., spikes, sharp

臨床神経学）

relationship between HFO and ictal DC shifts remains to besolved.

waves. Currently advanced technology has enabled us to

We have investigated both ictal DC shifts and HFO

record wide-band EEG: direct current (DC) shifts and highsimultaneously in patients with intractable partial epilepsy byfrequency oscillation (HFO). Ictal DC shifts could reflect themeans of subdural electrodes (Imamura et al., 2011:

massive, synchronized paroxysmal depolarization of the

Kanazawa et al., 2011). We observed that 1) both occurredneurons in the epileptogenic area, and thus also represents

together as early as electrodecremental pattern occurred or

associated depolarization of the glia (Ikeda et al., 1996,

earlier than conventional ECoG changes, 2) both occurred in

1999, 2008). It could be regarded as the surrogate markers of

the same electrodes, 3) ictal DC shifts were more often

the core epileptogenicity in human epilepsy regardless of theobserved than HFO, and 4) ictal DC shifts could occur earlier

etiology. HFO was recently recognized by invasive electrodes

than HFO. It could suggest more active role of glia in not onlyin the clinical field as ripple (80-250 Hz) and fast ripple

generating DC shifts but also presumably in ictogenesis.

(250-500 Hz) by high sampling rate of 2 KHz. However, the（8）Basal Ganglia Oscillations and Sensorimotor Gating
Joshua D. Berke (University of Michigan, Ann Arbor)
The basal ganglia are critical structures for motivatedexecutivefunction.

We

have

found

evidencethatdecision-making and reinforcement-driven learning, andcortical-basal ganglia networks naturally flicker between

distinct pathways through basal ganglia circuits havedifferent oscillatory states that influence receptivity todissociable roles enabling and suppressing behavior. I will

incoming information, and that competitive interactions

present

between different pathways assists rapid sensorimotor gating

resultsfromongoing

electrophysiologicalinvestigations of these circuits during behavioral tasks,of salient stimuli.

including a "stop-signal" task widely used as a test of（9）Plasticity induced by addictive drugs in brainstem neural circuits
薬物依存形成にかかわる脳幹神経回路とその可塑的変化
金田勝幸，黒澤

背外側被蓋核（LDT）はコリン作動性ニューロンを含む脳幹神経核であり，VTA の活動制御に重要であると考諒，篠原史弥（北海道大学薬学研究院薬理学研究室）

研究では，これらの点を行動薬理学的・電気生理学的手法を用いて明らかにすることを試みた。

えられているが，薬物依存形成における役割やそこでの条件付け場所嗜好性試験を用いて，コカインによる依可塑的変化の誘導については分かっていない。そこで本存形成に対する LDT の役割を検討した結果，条件付けの368

研究会報告際に LDT の活動を抑制すると，コカインによる場所嗜好変化が認められた。このプレシナプス可塑性には，性が減弱することが分かった。この結果は，コカインに

NMDA 受容体と NO の生成が関与していた。さらに，コよる依存形成に LDT の活動が必要であることを示唆し

カイン投与により膜抵抗の増大と電流注入による発火ている。

数の増大が認められた。これらの結果は，コカイン摂取

次に，LDT での可塑的変化の有無をコカインあるいはにより LDT コリン作動性ニューロンの活動が可塑的に

生理食塩水を投与したラットから作成した脳スライス

上昇することを示しており，この変化による LDT からにおいてホールセル記録法を用いて調べた。その結果，VTA への興奮作用の増強が，薬物依存形成に寄与していコカイン投与により LDT コリン作動性ニューロンにおる可能性が考えられる。

いてグルタミン酸の放出確率が増大するという可塑的（10）Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillationsin the primate basal ganglia
パーキンソン病モデルサルの大脳基底核における異常リズム生成機構
橘吉寿，岩室宏一，南部喜多篤（生理研・生体システム）

均（テネシー大・医・解剖神経生物）

高田昌彦（京大・霊長研・統合脳システム）

パーキンソン病の病態生理を解明する目的で，MPTP

どのようにして生成されているかを探った。STN は，グパーキンソン病モデルザルを作製し，大脳基底核ニュー

ルタミン酸作動性興奮性入力を主に大脳皮質から，

ロン活動を記録・解析した。結果，淡蒼球内節（GPi）

GABA 作動性抑制性入力を淡蒼球外節(GPe)から受け取において，非常に強いリズム（＜15 Hz）をもったバースっている。これらの入力を遮断するため，STN ニューロ

ト活動が数多く観察された。これらの異常リズムは，GPi

ン活動を記録しながら，グルタミン酸受容体遮断薬の記に興奮性入力を送る視床下核 (STN)においても同様に

録細胞近傍への局所注入，あるいはムシモールによるみとめられた。まず，これらの異常リズムがドーパミン

GPe の不活化を行った。結果，いずれの場合においても，入力に依存しているかどうかを調べるため，L ドーパを

STN の異常リズムは消失した。以上のことから，ドーパ静脈内投与した。すると，運動症状の軽減と共に，STN・ミン欠乏下において，STN の異常リズムは，大脳皮質・

GPi の異常リズムは消失した。次に，GPi の異常リズム

GPe からの双方の入力に依存して生成され，最終的にが STN 由来かどうかを調べるため，STN をムシモール

GPi の異常リズムを惹起することで，パーキンソン病症

にて不活化した。その結果，運動症状の緩解と共に，GPi状の発現に関与することが明らかとなった。

の異常リズムは消失した。さらに，STN の異常リズムが（11）Neuronal Activity of Basal Nuclei and Thalamus recorded in Patients with Deep Brain Stimulation
脳深部刺激療法で記録される大脳基底核・視床の神経活動
戸田弘紀（田附興風会医学研究所

北野病院

脳神経外科）

脳深部刺激療法は，不随意運動や疼痛または精神疾患

白質が脳深部刺激療法の刺激点として報告されている。

に対する外科的治療法として発展してきた。現在，大脳それぞれの領域の神経活動は，手術の際に用いる深部電基底核や視床下核を中心に 10 カ所以上の神経核，皮質，

極記録により調べることができる。現在脳深部刺激療法369

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）の刺激点として使用される頻度が高いのは視床下核，淡使用頻度の高い刺激点である。さらに視床腹側中間核刺蒼球内節，さらに視床腹側中間核および吻側腹側核であ激は本態性振戦や振戦の強いパーキンソン病症例におる。

いて有効で，外傷や多発性硬化症などを原因に持つ二次視床下核刺激は主としてパーキンソン病の運動症状性の振戦に対しても効果を示す。また視床吻側腹側核はに対して効果があり，また抗パーキンソン病薬の減量も書痙や musician’s cramp など局所性ジストニアに対してできる。最も使用される刺激点である。淡蒼球内節刺激効果が高い。不随意運動に対する脳深部刺激療法は症状はジストニアおよびパーキンソン病の運動症状，なかでに応じて刺激点を検討することが必要である。

もジスキネジアに対して効果が高い。視床下核と並んで（12）Cortico-basal ganglia circuits and clinical signs of Parkinson's disease
皮質・基底核回路とパーキンソン病の臨床徴候
澤本伸克（京都大学医学研究科附属脳機能総合研究センター）

パーキンソン病 (PD)では，黒質ドパミン神経細胞の変ている。このモデルを利用すれば，破壊術と深部脳刺激性→基底核ドパミンの欠乏→皮質基底核ループの機能が同様の臨床効果を示すことが理解できる。しかし，サ障害→主要運動症候の発現，に至るものと考えられていルに MPTP を投与して経時観察すると，寡動に遅れて皮る。皮質基底核ループの機能障害について，DeLong ら

質基底核回路の同期性活動がみられたことから，同期性

は直接路の活性低下と間接路の活性亢進によって寡動活動は原因ではなく付帯現象に過ぎないという批判もを説明するいわゆる Rate モデルを提案した。このモデルある。

は，淡蒼球内節や視床下核の破壊術の効果を説明するこ

本発表では，ドパミン神経細胞の変性が引き起こす脳とができ，臨床現場への貢献は大きかったといえる。し内ネットワークの変調について，時間軸だけでなく，空かしこのモデルの予想に反して，視床運動領域破壊が PD

間軸にも注目する。寡動や振戦が空間的に異なる脳内ネの症候をむしろ軽減しうるなど問題点も指摘されていットワークの障害を反映する可能性について検討し，今る。一方，Brown らは皮質基底核回路の<30Hz 及び>60Hz

後解明されるべき問題点を浮き彫りにすることを目的の同期性活動が互いに拮抗作用をもち，前者の亢進によとする。

って寡動を説明するいわゆる Oscillation モデルを提案し（13）Computational approaches to neural oscillations and fluctuations
計算論的視点からの神経オシレーションと揺らぎの数理
寺前順之介（理化学研究所

脳科学総合研究センター）

我々自身の脳活動を含め，我々を取り巻く自然現象のーションとは異なり，脳や生物で見られるオシレーショ

中には，様々な振動現象が見いだされる。多くの実験的ンのほぼすべてが，非線形な振動現象であるという事実

研究がそれらの重要性を長く示唆して来たにもかかわである。この非線形性があるからこそ，脳や生物は安定らず，脳や生物の振動現象に関する，実効的に機能し得で頑健な振動現象を維持でき，その振動現象は豊かで複る数理的アプローチが提案され始めたのは，技術的困難

雑な構造をとる事が出来る。その構造と多様性は脳内でさ故に，高々この 30-40 年程度の事でしかない。

様々な役割を担っている可能性が高い。しかし，それは，困難の主因となったのは，振り子などの機械的オシレ

370

数理モデルでしばしば用いられてきた要素還元的で線

研究会報告形なアプローチが必ずしもうまく行かない事も意味しレーションのモデル化等も紹介し，数理的アプローチが，ている。本講演では，実際的な視点を重視しながら，神神経オシレーション研究にどのように貢献し得るのか

経オシレーションへの数理的なアプローチを概説する。

を真摯に検討したい。

神経情報処理でのオシレーションの機能的な仮説，オシ（14）Neuromagnetic oscillations in somatosensory and auditory cortices
体性感覚・聴覚野の神経磁場振動
飛松省三（九州大学大学院医学研究院臨床神経生理）

1. 体性感覚野(S1, S2)の時間的結びつけ

また右 A1 の音周波数配列が拡大していた。さらに左右S1, S2 の機能的連関を健常人(NC)と多発性硬化症(MS)A1 のβ帯域の PLV は，PWS では NC よりも増加していで比較した。正中神経刺激 SEF を記録し，時間周波数解

た。β振動の増強は左聴覚野の機能低下を代償作用と考析で S1, S2 の位相同期度(PLV)を求めた。高γ帯域(50-70

えた.

Hz)で，NC では刺激後早期から S1-S2 間で増加したが，3. 痛み共感時のγ振動

MS では減少した。早期γ活動が体性感覚情報処理に重痛み共感時（手に針が刺さる，手に綿棒があたる，手要で，γ振動が S1, S2 の時間的結びつけに関与しているのみ）の脳波の動態を高密度脳波計で検討した。低γ帯と考えた。

域(35-60 Hz)では動画提示後 1000-1200 ms にパワー値の2. 吃音症(PWS)の異常な聴覚野(A1)の位相同期

有意な上昇が提示された手と反対側の前頭側頭部にみら

単耳刺激による AEF を記録し，左右の聴覚野の機能をれた。このパワー値の合計と VAS 値には有意な相関がみ

NC と PWS で比較した。PWS では左の聴覚ゲーティンられた。γ帯域のパワー値の増加は痛みへの共感によるグ機能が障害され，N100m 潜時は左半球で延長していた。

痛み関連領域の活性化を示唆する。

（15）Neuropsychological processes revealed by ECoG
頭蓋内脳波でわかる様々な神経心理過程
丹治和世（山形大学高次脳機能障害学講座）

臨床神経心理学領域では，症状と病巣局在の検討で，体レベルの統計学的検討が可能である 1。個人脳での脳脳部位と機能に関する多くの知見を蓄積してきたが，1)

機能局在の詳細な理解には，解剖学的指標以外に，機能病巣の位置，脳機能局在の個人差，2) 障害の性質に大マーカーとなるタスクが必要であり，本発表では認知機きく影響を与える皮質損傷以外の白質損傷の影響，の問能マーカーとして寄与しうる誘発反応の例を 2 例呈示し題がある。一方 fMRI などの機能画像研究では，病巣のた：①名詞の聴覚・視覚刺激呈示に対して動詞を想起す

局在に依存せず，正常者の脳活動を評価可能だが，統計

る動詞生成課題で観察された脳反応部位の多様性，②顔，学的に個体レベルの詳細な検討が困難である。

景色，道具の各カテゴリーの視覚刺激による心理課題で，難治てんかん患者の発作焦点推定のために留置され側頭葉内側面の周嗅内皮質に観察された，顔刺激に特異る慢性硬膜下電極からの頭蓋内脳波記録は，侵襲的で測的な反応 2。本手法は十分な空間分解能を有し，今後の定機会は限られるが，特に約 60-200Hz 帯域の誘発反応

多数の被験者での再現性の確認により，個別症例での詳は，優れた信号対雑音比，時間・空間分解能を有し，個細な機能マッピングに寄与しうる。

371

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（16）Aberrant high frequency components in right parietal region evoked by the biological motion
perception in fifteen antipsychotic free schizophrenia patients
未服薬統合失調症患者における右頭頂葉高周波応答異常－ミラーニューロンシステムとの関連から
加藤隆，加藤元一郎，三村將（慶應義塾大学医学部精神・神経科学教室）

ミラーニューロンシステム(MNS)は，自らの行為遂行活動するが，統合失調症群では右半球を中心としてよりだけではなく，他者により行われる行為の観察によって後期に認められる皮質活動そのものが低下していた。周も活動する神経細胞群であり，行為の意図や目的によっ

波数応答の変化では，健常群において動画観察によりてもその活動様式を変化させることが知られている。社

10Hz 前後のα応答が減弱し，25-40Hz のβ2～γ応答は会文脈上のコミュニケーション障害を呈する精神障害

増強したが，統合失調症群においてはこれら両帯域の応では，その背後に MNS の破綻が推定されているが全容答変化が見られなかった。これは同群における右頭頂葉は明らかではない。本研究では未服薬統合失調症 15 例

領域でのβ2～γ帯同期成分の質的変化に起因する可能と健常例 15 例に対して，顎運動の観察により賦活され性が考えられ，臨床上しばしば認められる「行為主体感る脳磁場応答を MEG を用いて検討した。健常群では両の喪失」ないし「行為における自他弁別の障害」等の症

側大脳半球の後頭葉，頭頂葉下部，運動前野が経時的に状生成に関連する可能性が示唆された。

（17）How to measure cerebral functional coupling: coherence and other methods
脳機能カップリングをどう評価するか：コヒーレンスを中心に
美馬達哉（京都大学医学研究科附属

空間的に離れた神経細胞群で並列的に処理された各種の情報がどのようにして統合されるかは，Binding

脳機能総合研究センター）

ングのもつ方向性や情報の時間差を知ることが重要となる。

Problem として知られている。この Binding Problem を解

もう一つは，並列的に情報処理をする神経細胞群が，くには，たんに個々の脳部位の機能局在の解明だけでは

時間的に同期して活動すること（Synchrony）そのものがなく，二つの部位での神経活動がどのように関連してい情報統合であるという考え方である。この場合は，情報

るか，またダイナミックにその関連性が変化するか，つ統合の変化に応じて，脳機能カップリングのパターンがまり脳機能カップリングの詳細を知る必要がある。さらダイナミックに出現消褪するかどうかを知ることが重に，そこには，統合を理解する枠組みとして二つの理論要となる。

的アプローチがあり，それぞれの場合で脳機能カップリ
ングのどの側面に注目するかが異なっている。

本発表では，相関性を計測するもっとも単純な手法の一つであるコヒーレンスのヒト脳機能研究への応用に

一つは，並列的に処理された各種の情報をまとめる，ついて，位相差ゼロでの脳機能カップリング（Synchrony）

つまりより上位の統合機能をもつ神経細胞群の存在をに注目しつつ考察する。また，脳機能カップリングを計仮定する立場である。この場合は，脳内で局在化された

測する他の手法についてもコヒーレンスと比較して概情報がどこからどこに流れるか，つまり脳機能カップリ

観する。

372

研究会報告（18）Variational Bayesian estimation for brain imaging and related topics
階層変分ベイズ法による脳活動推定とその周辺のトピック
佐藤雅昭(ＡＴＲ脳情報解析研究所）

MEG で観測された磁場から，この磁場を発生させる源す。

である脳神経電流を推定する逆問題は，高度の不良設定

VBMEG の精度を検証するために，四半視野を 400ms

問題となっています。この不良設定性を解消するために毎に右上，右下，左下，左上と切り替わる視覚刺激を見は，生理学的に妥当な事前知識を拘束条件として加えてせた時の MEG から脳活動の時空間パターンを推定し，解く必要があります。我々は時間分解能に優れた MEG

神経科学的に知られている視覚野のレチノトピーに対と空間分解能に優れた fMRI を確率的に統合する階層変

応した脳活動が視覚野の中を刺激に応じて移動してい分ベイズ推定法(VBMEG)を提案してきました。VBMEG

く様子を推定することが出来ました。
VBMEG を用いた時間周波数解析の例として，背景雑では，電流源の場所に関する情報として，電流源は大脳皮質上に分布しており，電流の向きは，皮質表面に垂直音がある中での音韻判別課題

遂行時の脳活動を調べであるという構造情報を用いて電流源の自由度を制限ました。解析の結果，前運動野のアルファ波の活動強度します。さらに機能的情報として，fMRI 活動は MEG 活

が音韻判別における正答か誤答かの判別成績と強く相動の長時間平均強度に相関しているという事前情報を関していることが分かりました。

階層事前分布の形で柔らかい拘束条件として導入しま（19）Neural substrates underlying modulatory mechanisms of oscillatory brain activity: EEG-fMRI
approach
脳律動の調整に関わる神経メカニズム：脳波と fMRI 同時計測によるアプローチ
花川

隆 1,2,3，小俣圭 2,4, Charles S. DaSalla2, 星野英紀 1,2,5, 本田（1 国立精神・医療研究センター脳病態統合イメージングセンター; 2 同
3

学 1,2

神経研究所疾病研究第七部;

4

科学技術振興機構さきがけ研究; 浜松医科大学子どものこころの発達研究センター:
5

頭表上から計測できる律動性脳波活動の存在は，脳波東京大学大学院生殖・発達・加齢医学専攻）点が多い。

の発見者である Hans Berger の時代から知られている。

われわれの研究室では，安静時における中心部律動性

近年，律動性脳波活動の代表であるα帯域の後頭部優位

脳波活動と BOLD の関係の調査と並行して，脳波 BCI

律動と精神活動の関係は広く知られるようになった。まと fMRI の同時計測系を開発し（DaSalla et al. SfN2011），

た，運動や運動想像に伴う中心部のα/β帯域の事象関連

運動や運動想像に伴う中心部 ERD の変化と，中心部

脱律動（ERD）は，運動意図を反映する特徴量としてブ

BOLD 活動の関係を，評価し始めている。脳波 BCI の開レイン・マシン・インターフェイス（BCI）に利用され発を進めるためにも，脳局所・深部の脳活動と律動性脳るようになり，律動性脳波活動の応用の進歩は目覚まし

波活動の関係について統合的な理解を深めていくことい。しかし，律動性脳波活動の発生・調整機序ならびにが重要と考えている。

その精神・神経活動とのかかわりには依然として不明な373

第 34 巻（Dec,2013）

生理学研究所年報

11．グローバルネットワークによる脳情報処理2013 年 1 月 2日－1 月 2日
代表・世話人：田中真樹（北海道大学医学研究科）
所内対応者：南部篤（生体システム研究部門）（１）多感覚情報の統合と分離
山本慎也（（独）産業技術総合研究所

システム脳科学）（２）知覚学習の神経メカニズム
熊野弘紀（順天堂大学大学院医学研究科）（３）錯視現象からわかる視覚系の位置情報処理
久方瑠美（東京大学大学院総合文化研究科）（４）LIP 野における視覚選択中の側抑制の機能的役割
西田知史（京都大学大学院医学研究科）（５）リズム情報処理に関わる 前頭葉―頭頂葉―小脳システム
鴻池菜保（京都大学霊長類研究所）（６）意識の比較-認知-神経-心理-学を目指して
吉田正俊（生理学研究所・認知行動発達研究部門）（７）複数位置に対するワーキングメモリの神経表現
松嶋藻乃（北海道大学医学研究科）（８）メタ記憶課題の遂行におけるサル外側前頭前野の役割
田中暁生（京都大学こころの未来研究センター）（９）ヒト前頭前野からの機能的結合のダイナミクス～磁気刺激-脳電図(TMS-EEG)による因果的アプローチ
梅田和昌（東京大学大学院医学系研究科）（10）カテゴリに基づく推論的思考と行動制御の神経機構
筒井健一郎（東北大学大学院生命科学研究科）【参加者名】
田中真樹，國松淳，松嶋藻乃，鈴木智貴（北海道大学），

船橋新太郎，小川正，田中暁生，鹿内学，西田知史，（旭川医科大），鮫島和行（玉川大学），若林和（豊橋

技術科学大学），酒井雅子（アイシン精機株式会社），南

川端美智子（京都大学），高田昌彦，宮地重弘，鴻池菜部

保（京都大学霊長類研究所），筒井健一郎（東北大学），

高桑徳宏，宮下俊雄，石川理子，西尾奈々，橋口真帆，

坂井克之，梅田和昌，久方瑠美（東京大学），小池千恵

畑中伸彦，橘子（立命館大学），宇賀貴紀，熊野弘紀，須田悠紀（順高良沙幸，金子将也，Dwi Wahyu Indriani（生理学研究所）

篤，伊佐正，木下正治，吉田正俊，加藤利佳子，吉寿，知見聡美，佐野裕美，纐纈大輔，

天堂大学），山本慎也（産業技術総合研究所）
，高草木薫
【概要】
本会はシステム神経科学の研究者が中心となって長る研究者同士で最新の知見を紹介し合うとともに，関連

年にわたって続けている研究会であり，今年度は比較的した研究室の研究員や学生を集めて極めて盛んな議論

若い研究者に講演をお願いするとともに，中堅の研究者を行った。

の方たちにこれからの神経科学の展望を含めて講演し２日間に渡り，ほぼ予定通りに講演が行われた。主にていただいた。主として霊長類を用いた研究を行ってい

視覚系の認知に関わる２つのセッションと，脳全体にわ374

研究会報告たるネットワークによる機能に関する１つのセッショ

ロアから多くの質問が寄せられた。

ンがあった。５名のスピーカーは，いずれも３０歳代半

各講演の後に１０分間の討論時間を設けていたが，両ばまでの若手研究者であり，これまで大学院やポスドク

日とも大変盛んな議論がみられ，プログラムは終始遅れとして行ってきた研究を１つのストーリーにまとめ上気味であった。若手の参加者から次々に質問の手が上がげて発表した。最後のスピーカーとしては，生理研で盲り，活発な議論を楽しむことができた。講演の内容がそ

視モデル動物の研究をされてきた吉田氏が，これまでのれぞれに新しく，講演者のトークのレベルが高かったこ

成果と，これからの自ら進めていきたいことを含めて，

とももちろん関係しているに違いないが，小さめの会場

より学際的な研究の方向性を示した。２日目は２つのセで，参加者も深い議論ができる研究者や学生に程よく限

ッションがあり，若手研究者 3 名と，４０歳代前半の若られていたため，ややクローズドな雰囲気が発言する閾

きリーダーが講演をした。いずれも前頭前野機能に関わ値を低くしていたのかもしれない。

る最新の知見であり，座長による巧みな誘導もあり，フ（1）多感覚情報の統合と分離
山本慎也（（独）産業技術総合研究所

異なる感覚種の信号は，異なる受容器から入力を受け，システム脳科学）

さて，感覚情報の統合・分離を，知覚変化・学習の観

別々の脳内経路で処理が進められる。例えば，視覚情報

点からもとらえることができる。連続した２刺激が繰りに関しては，眼から入力を受け視覚野で情報処理が行わ

返し提示される場合，刺激の時間差の分布が偏っているれる。一方，聴覚情報に関しては，耳から入力を受け聴と，頻繁に起こる順序が同時に知覚される傾向があるこ

覚野で情報処理が行われる。このように，別々に処理さとが知られている（ラグアダプテーション）。この現象

れた感覚信号の関係性を脳がどのように処理しているは，統合を支えるメカニズムであると考えられている。

のかは，いまだ解明されていない問題であるといってよ

一方，これとは逆に，同時に与えられた刺激が，頻繁にい。

起こる順序に知覚される傾向になる現象も知られてい

例えば，視覚と聴覚の２つの信号が同一の信号元からる（ベイズ較正）。この現象は，時間差をはっきりと知発信されたのであれば，脳は，その２つの信号を同一イ覚することに貢献し，分離を支えるメカニズムと考える

ベントとして｢統合｣する必要があるであろう。一方で，ことができる。

もし２つの信号が異なる信号元から発信されたのであ

本発表では，多感覚情報の統合と分離を知覚変化の観れば，脳は，その２つの信号を別のイベントとして｢分点からとらえた我々の最新の成果を紹介する。特に，ラ離｣する必要があるであろう。このように，脳は，状況

グアダプテーションとベイズ較正という二つの相反すに応じて，異なる感覚信号に対し，統合・分離という，る変化が，どのような場合に起こりうるか，統一的な説

真逆の関連付けをしていかなければならないことにな明を提案したい。

る。

（2）知覚学習の神経メカニズム
熊野弘紀（順天堂大学大学院医学研究科）

訓練によって，視覚弁別課題の成績は向上する。これ

視覚刺激の特徴（例えば方位）や視野上での位置に特異を知覚学習という。多くの場合，学習の効果は，用いた的である。そのため，知覚学習は，小さい受容野をもつ375

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

初期視覚野ニューロンの感度が上昇することにより起くなった。MT 野以前の視覚野ではなく，MT 野から眼こると考えられてきた。しかし，実際には初期視覚野で球運動関連領野との間の感覚運動変換の経路に可塑的の感度上昇は小さく，学習効果のすべてを説明できない。

変化が生じたと示唆される。また，学習の半球間転移を

さらに，近年では刺激呈示の方法によっては新規の刺激調べるため，別の２頭のサルに片側視野のみで奥行き弁

特徴や視野位置にも学習効果は転移しうると報告され別課題を学習させた。学習完了後，反対視野で弁別課題ている。知覚学習の神経メカニズムを解明するには，何を行わせながら MT 野のニューロン活動を記録した。ニがどのように転移するか（あるいは特異的か）を行動おューロン活動と行動との相関は，反対視野での学習初期

よびニューロンレベルで明らかにする必要がある。我々から高く，訓練による変化はなかった。さらに反対視野

は，奥行き弁別課題を用いて，学習効果とその転移を，での学習は初期の学習より速く起こった。感覚運動変換

単一ニューロンレベルで検討した。この課題では，サルでの可塑的変化は，片側視野でしか訓練していないにもは，視覚刺激が手前なら眼を下の視標に，奥なら眼を上関わらず両半球で起こると示唆される。これらの結果よの視標に動かさなければならない。２頭のサルに新規にり，知覚学習は，初期視覚野での可塑的変化ではなく，課題を訓練しながら，大脳皮質 MT 野のニューロン活動

感覚運動変換過程での可塑的変化によると示唆される。

を記録した。その結果，訓練によりサルの成績は向上しこの可塑的変化は，訓練時の視野位置に限定されないこ

たが，MT 野ニューロンの感度に変化はなかった。一方，とから学習初期における課題ルールの獲得を反映する

MT 野のニューロン活動と行動との相関は訓練により高と考えられる。

（3）錯視現象からわかる視覚系の位置情報処理
久方瑠美（東京大学大学院総合文化研究科）

物体位置を視覚的に把握することは重要な視知覚の置ずれが発生するのか調べた。実験の結果，位置ずれ錯機能の 1 つである。人は極めて精密かつ正確に物体の相視は刺激輪郭が運動していても発生し，また追跡眼球運

対的な位置関係を知覚できる。しかしある状況ではその動中にも生じることが判明した。さまざまな条件下で位

正 確 な 位 置 の 知 覚 が ゆ が ん で し ま う 。 DeValois &置ずれ量を測定したところ，位置ずれに重要な運動は網

DeValois(1991)はガボールパッチの内部正弦波の運動が膜中心座標系の運動でも環境中心座標系の運動でもな

ガボールパッチ全体の知覚位置をずらす現象を発見しく，刺激輪郭に対する相対的な内部運動が重要であるこた。「運動による位置ずれ」と呼ばれるこの錯視現象は，とが明らかになった。研究 3 では刺激輪郭と内部正弦波

運動情報が知覚位置に影響を与えることを示している。

に奥行き差をつけた場合位置ずれが消失するかどうか

本研究では心理物理学的手法を用いてこの錯視現象を検討した。奥行き差をつけた時に錯視が消失するのであ検討し，視覚系の位置情報処理について議論したい。

れば，位置ずれに関係するメカニズムは奥行き選択性を研究 1 では，統合運動の一種であるプラッド運動およもつということになる。実験の結果，刺激輪郭と内部正び擬似プラッド運動が運動による位置ずれを引き起こ

弦波に奥行き差があっても位置ずれ現象が生じ，位置ず

すかどうか調べた。実験の結果，これらの統合運動が位れ現象には奥行き選択性がないことが明らかになった。

置ずれを引き起こすことが明らかになった。統合運動は

このことから位置ずれに関係するメカニズムは単眼性

運動処理の中で比較的高次な処理になる。統合運動で位処理段階にある可能性が示唆された。

置ずれが発生するということは，位置ずれに関係するメ

これらの研究結果を総合的にとらえ，視覚系の位置処

カニズムが運動統合処理以降に存在することを示して理に関わるメカニズムやこの現象の機能的意義を考察いる。研究２では刺激や眼球が運動している場合にも位し，それを実現する神経活動を議論する。

376

研究会報告（4）LIP 野における視覚選択中の側抑制の機能的役割
西田知史（京都大学大学院医学研究科）

視覚探索課題中に，頭頂間溝外側壁領域（LIP 野）でそこで本研究では，二種類の視覚探索課題をサルに行

は単一ニューロンのレベルで目標刺激と妨害刺激を識

わせ，LIP 野から単一ニューロン活動を記録した。一方別するような神経活動を示すことが知られている。ニュの課題では，刺激アレイの中から一つだけ色が異なる目ーロンの受容野に妨害刺激が呈示されたときに比べ，目標刺激に向かってサッカード眼球運動を行なうことが標刺激が呈示されたときの方がより強い神経活動を示要求される（target-present 試行）。もう一方の課題では，し，その差は時間とともに増幅する。このような神経活

刺激アレイのすべての要素が同一であり，試行終了まで

動の差の増幅過程に寄与する神経メカニズムの一つと注視点を固視することが要求される（target-absent 試行）。

して側抑制が挙げられる。側抑制が存在すると，目標刺Target-absent 試行中の神経活動を基準に用いることで，激に対する神経活動の促進は，同時に周辺の妨害刺激に

target-present 試行中の目標刺激に対する神経活動の促進

対する神経活動に更なる抑制効果をもたらすため，結果と，妨害刺激に対する神経活動の抑制を切り分けて評価

として両者の活動強度の差は時間とともに増大するとした。
その結果，一部の LIP ニューロンにおいて，目標刺激予測される。
しかし，視覚探索課題遂行中に側抑制が神経活動の形に対する神経活動の促進と妨害刺激に対する神経活動成に対して実際に寄与しているかを，生体内の神経活動の抑制の双方が生じることが見出された。また，促進がを用いて検証した研究は存在しない。検証が困難な理由

強ければ抑制も強く，促進が弱ければ抑制も弱いというとして，従来の視覚探索課題のパラダイムでは，目標刺相関関係が存在し，抑制は相互作用的に生起しているこ激に対する神経活動の促進と妨害刺激に対する神経活とが示唆された。これらの結果は，側抑制が目標刺激と動の抑制を切り分けられなかったことが挙げられる。側妨害刺激に対する神経活動の差異を増幅させる神経メ抑制の寄与を実証するためには，そのような促進と抑制

カニズムとして機能している可能性を支持する。

が同時に生起していることを示す必要がある。

（5）リズム情報処理に関わる
前頭葉―頭頂葉―小脳システム
鴻池菜保（京都大学霊長類研究所）‘リズム’は音楽の基本的な要素であるのはもちろん外の刺激から構成されるリズムの情報処理についてはのこと，‘言葉のリズム’や‘リズミカルな動き’とい聴覚と共通のシステムなのか，別のシステムが存在する

ったように言語や身体運動においても重要である。

のかはわかっていない。

我々が音楽や言語を習得する際，まず初めに音を聴い

そこで，リズムのワーキングメモリに関わる神経機構てリズムと認識し，そしてその情報を一定期間保持し，を明らかにするため，健常被験者が聴覚および視覚リズ

再現または模倣する際にその情報を引き出すという一ムを聴き，覚え，再現する行動課題を用いて，課題遂行

連のワーキングメモリが必要となってくる。しかし，こ中の脳活動を fMRI で計測・解析した。呈示刺激のモダのリズムのワーキングメモリに関わる神経機構は明らリティに関わらず，リズム情報の記銘期には左下前頭溝，

かになっていない。また，リズムといえば音を思い浮か

両側下前頭回，下頭頂小葉，小脳の賦活が見られた。まべるが，我々は聴覚以外の刺激（視覚や触覚刺激）からた，リズム情報の想起期には，両側下頭頂小葉，補足運もリズムを感じることができる。しかし，これら聴覚以動野の活動が見られた。これらの脳領域は運動制御に重377

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

要な役割を果たしていると考えられている領域である。

ステムが関与しており，リズムの情報は運動情報として以上の結果から，ヒトのリズムワーキングメモリには感

脳内で表象されていることが示唆された。

覚モダリティを超えた前頭葉―頭頂葉―小脳の運動シ（6）意識の比較-認知-神経-心理-学を目指して
吉田正俊（自然科学研究機構・生理学研究所・発達生理学研究系・
認知行動発達研究部門，総合研究大学院大学・生命科学研究科）

第一次視覚野を損傷した患者では損傷の反対側の視たのと同様な視覚誘導性サッカード課題での結果から，野を失うが，そのような患者の中で，失われた視野内の

これまでのサルでの実験と整合性のあるデータを得る

視覚情報を利用できるという症例がある。このような無だけでなく，視覚刺激について「どんな感じがするのか」

意識の視覚を「盲視」と呼ぶ。著者を筆頭とした研究グといった内観報告のデータを取得している。ii) サルを用

ループでは盲視の動物モデルとして片側第一次視覚野

いた半側空間無視の実験モデル。半側空間無視は脳損傷を除去したニホンザルを用いて，盲視の脳内メカニズムの対側への気づきが低下する認知的障害であり，盲視とについて明らかにしてきた。たとえば，盲視の能力は 2，は異なるタイプの気づきの障害である。半側空間無視の

1)

。盲視

動物モデルはまだ確立していないが，著者は上縦束 II の2)の能力は上丘へのムシモル注入によって失われる 。機切除 6)によってヒト患者で見られる無視症状を再現でき

能回復後の上丘の神経活動は，空間記憶の保持を反映す

ることをこれまでの予備的実験で見いだした。

3 ヶ月のトレーニングの後にはじめてみられる

3)

るようになる 。盲視でもボトムアップ性の注意が保持4)される 。盲視でも自然映像の視覚探索の際には，ボト
5)

ムアップ性注意によって視線が誘引される 。

以上のようにして [盲視 / 半側空間無視] * [ヒト /サル] という 2*2 のマトリックスを埋めるように研究を進めることで，意識の比較-認知-神経-心理-学を推進しこれらの盲視サルの研究の成果を踏まえた上での次ていくことを著者は構想している。つまり，サル-ヒトのステップとして，著者は以下の 2 つのプロジェクトをという比較による「比較認知」，高次脳機能の神経メカ進めている。i) ヒト盲視の研究。最近著者は国内での盲ニズムの解明をする「認知神経科学」，脳損傷を元にし視の患者を被験者とした実験を開始した。サルで使用して脳機能を解明する「神経心理学」を組み合わせていく。

（7）複数位置に対するワーキングメモリの神経表現
松嶋藻乃（北海道大学

医学研究科）

ワーキングメモリの神経メカニズムは，主に１つの刺いない。そこで私たちは，1 つまたは２つの位置を保持

激を記憶する行動課題を用いて調べられてきた。しかし，しなければならない遅延見本合わせ課題をサルに訓練

ヒトは最大 4 つまでの物体についての記憶を，同時に保し，背外側前頭前野より単一ニューロン記録を行った。

持することができることが知られている（Luck and Vogel,

本課題では，２つの視覚刺激（手がかり刺激）と３つ

1997）。さらに，記憶容量は，物体の相対位置によってのテスト刺激が２秒間の遅延期間をおいて呈示される。

影響を受けることが知られており，複数の物体が左右視

テスト刺激のうち１つは，手がかり刺激の一方と同じ位

野にまたがって呈示されたときは，全て同側視野に呈示

置にあらわれ（一致刺激），他の２つは異なる位置にあされたときよりも，記憶成績が向上する（Delvenne, 2005）。

らわれる（不一致刺激）。サルは，遅延期間中スクリー

しかし，その神経メカニズムについては明らかにされてン中央の固視点を見続け，それが消えた後に一致刺激に

378

研究会報告向かってサッカードすることが要求されている。手がか内に呈示された２つの刺激位置を記憶している際には，り刺激のどちらが遅延期間の後に現れるかは予測でき各刺激が単独で呈示された際の平均値に近い神経活動ないため，サルは両方の刺激位置を記憶しておかなけれを示した。また，これらの物体の相対位置による 2 つのばならない。コントロール試行では，１つの手がかり刺条件下で，サルの正解率が変化したことから，背外側前激と３つのテスト刺激（一致刺激１，不一致刺激２）

頭前野における異なる神経表現が行動に反映されていを呈示した。

ることが示唆された。

２つの位置を同時に記憶している際の遅延期間活動

これらの結果は，各視野の情報は独立に保持されておを，1 つの位置のみを記憶している時の活動と比較した。

り，同側視野内に複数の物体がある場合には統合されて左右両視野に１つずつ呈示された刺激位置を記憶して保持されることを示唆する。こうした神経表現におけるいる際には，対側視野に呈示された１つの刺激位置を記

視野間の独立性と視野内の統合が，物体の相対位置に応憶している時と同様の反応がみられた。一方，同側視野じて記憶容量を変化させていると考えられる。

（8）メタ記憶課題の遂行におけるサル外側前頭前野の役割
田中暁生（京都大学こころの未来研究センター）

ヒトは，自分の記憶を内省的に参照することで，自分してテストを受けるか回避するかを選択していたことが何を知っており，何を知らないのかを比較的正確に区が示唆された。もう 1 頭（Mh）でも同様の傾向が見られ別できると同時に，特定の目的を遂行する上で必要な知たが，強制条件の記憶成績が非常に高かったため，条件識を有しているか否かに基づいて，柔軟な行動選択を行間の成績差は僅かなものであった。どちらのサルにおいうことができる。心理学では，このような記憶情報の有ても，遅延期間中に方向選択性をもって持続的に発火す

無や確信度を判断する能力，及びその判断を基に行動やる神経細胞が複数観察された。空間情報の記憶を反映し思考を制御する能力を総称してメタ記憶と呼ぶ。メタ記ていると考えられるこの神経活動を解析した結果，Mw

憶は，我々が常日頃使用している身近な認知機能である

では，テストに正解した試行と比べ，テストを回避したが，例えば，どのような神経機序により確信度判断が実試行における遅延期間中の方向選択性強度（ROC 解析に現されているのか，また，そもそも確信度判断の根拠と基づく空間情報の弁別性）が低下していた。Mh においなる記憶情報の強度はどのような神経活動により表象ても同様の傾向が観察されたが，行動データと同じく神されているのかなど，メタ記憶に関わる神経機構につい経活動データも Mw の場合より不明瞭であった。そこで，ては不明な点が多い。

Mh の外側前頭前野にムシモールを注入し，この脳領域

本研究では，この問題を解決する糸口を見出すため，の機能を一過性に低下させたところ，注入前と比較して空間性作業記憶の神経基盤を探る目的で用いられてき

注入後に強制条件の記憶成績が低下するとともに，選択た遅延眼球運動課題を改変し，サルに自分の記憶に関す条件におけるテスト回避率が上昇した。さらに，注入後る確信度判断をさせる状況を作り出した上で，課題遂行においては，強制条件よりも選択条件の記憶成績の方が時の外側前頭前野神経細胞活動を記録した。この課題は，明確に高くなった。以上の結果は，外側前頭前野におけ

視覚刺激の呈示位置を数秒間記憶させるという点ではる神経細胞集団の遅延期間活動として表象される記憶

遅延眼球運動課題と同様であるが，遅延期間終了後にテ

情報の強度が，確信度判断の材料として利用されているストを受けるか回避するかをサルに選択させる条件（選ことを示唆する。

択条件）とテストを強制する条件（強制条件）をランダ
ムに挿入する点が異なっている。
実験に用いた 2 頭の内，1 頭（Mw）では，選択条件の本研究会では，今回の結果を，メタ記憶研究と密接に関連する分野である，顕在記憶と潜在記憶の分類に関する研究との関係に基づいて議論したい。

記憶成績が強制条件のそれよりも高く，メタ記憶を使用

379

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（9）ヒト前頭前野からの機能的結合のダイナミクス～磁気刺激-脳電図(TMS-EEG)による因果的アプローチ～
梅田和昌（東京大学

大学院医学系研究科）

ヒトが何らかの課題に直面しているとき，前頭前野をのアプローチとして，近年，我々を含めた複数のグルー含む連合皮質は，トップダウン信号により，その課題にプにより，磁気刺激(TMS)によって誘発される電位の変関連した皮質領域の活動を変化させ，知覚，意思決定，化を，脳波(EEG)の同時記録によって追跡するシステム

行動に貢献する。この機能を実現するには，連合皮質の(TMS-EEG) が 開 発 さ れ て き た (Massimini et al., 2005;

ニューロン群と他の皮質領域のニューロン群との間のMorishima et al., 2009)。この手法では，TMS の対象領域

機能的結合(functional connectivity)の変化が必要となる。

から他の脳領域への機能的結合の状態を因果的に検証

ヒト脳における研究では，機能的磁気共鳴画像法(fMRI)

できるうえ，TMS のタイミングを変えることで，短い時をもちいて，複数の脳領域における信号の相関や相互作間内におこる機能的結合の変化を高い時間解像度で検用を示すことにより機能的結合にアプローチしてきた。

出することが可能である。本講演では，TMS-EEG を用

しかしながら fMRI 研究では，時間解像度の低さから特いた我々のグループのこれまでの成果(Morishima et al.,

定のタイミングにおける機能的結合の状態を知ること

2009, Akaishi et al., 2010)と未発表の研究を紹介するととは困難であり，信号間の因果関係は解析技術や解剖学的もに，現在新たに挑戦中の技術についても触れたい。

関係から推定せざるを得ない。この問題を解決する一つ（10）カテゴリに基づく推論的思考と行動制御の神経機構
筒井健一郎（東北大学

大学院生命科学研究科）

高等脊椎動物は，経験した刺激－結果，あるいは刺激合している結果に関係なく，常に特定の範疇に属する刺－反応－結果の関係を，それぞれ個別に学習するのでは激に強い反応を示し，カテゴリをコードしていると考えなく，同じ結果を導く刺激をグループ化して認識していられるニューロン，Ｂ）特定のカテゴリに属する刺激がる，すなわち，刺激の機能的等価性に基づいて刺激のカ

特定の結果と連合しているときに強い反応を示し，カテテゴリ化を行っていることを示唆する知見がある

ゴリと結果の連合をコードしていると考えられるニュ（Vaughan 1988）。このような刺激のカテゴリ化は，情報ーロン，Ｃ）どのような刺激でもそれが特定の結果に連表現の効率化に役立つだけでなく，同じカテゴリのメン合しているときに強い反応を示し，カテゴリを超えて，バーは同じ性質を持つという，刺激の等価性に基づく推刺激によって予期される結果をコードしていると考え論的思考を行う基盤になりうる。本研究では，刺激等価られるニューロン，である。これらの結果から，前頭連性に基づくカテゴリの認識と，カテゴリに基づく推論に合野が，他の領域から入力されたカテゴリの情報に自らついて，その脳内機序を明らかにしていくことを目的とが保持しているルールの情報を統合することによって，する。そのため，カテゴリを用いて推論を行わせる「カ適切な行動を選択し，その情報を他の脳領域に出力してテゴリ逆転課題」をサルに行わせ，課題遂行中に前頭連いることが示唆された。

合野の神経活動の細胞外記録を行った。

「カテゴリ逆転課題」のルール逆転時には，サルが１サルの前頭連合野には，報酬を予測する手がかりとな

試行の誤りで新しいルールに適応することから，サルはる視覚刺激に反応するニューロンが多く見つかった。そカテゴリに基づく推論を行っていることが行動学的にれらのニューロンは，視覚刺激に対する反応から，大き示された。前頭連合野の推論への関わりを調べるために，

く３つのグループに分けることができた。Ａ）刺激と連各領域で記録されたＣタイプのニューロン（有効なルー380

研究会報告ルの違いに関わらず予期される結果をコードしているいルールにその反応様式を適応させていた。このことか

ニューロン）が，どの程度はやくルールの変化に適応しら，前頭連合野は，推論や見通しに基づいて行動を制御たかを調べた。その結果，前頭連合野のニューロンは，することに関わっていることが示唆された。

サルの行動と同様にルール逆転後の２試行目から新し381

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）12．大脳皮質の作動原理究明をめざして2012 年 12 月 6 日－12 月 7 日
代表・世話人：金子武嗣（京都大学
所内対応者：川口泰雄（生理学研究所

大学院医学研究科）

大脳神経回路論研究部門）（１）ラットの前肢運動を担う皮質内回路機構
礒村宜和（玉川大学

脳科学研究所）（２）随意運動の制御における複数の premotor system の相対的役割
関和彦（国立精神・神経医療研究センター

神経研究所）（３）第一次運動野は空間ベクトルの外積を用いて到達運動ダイナミクスを計算する
田中宏和（北陸先端科学技術大学院大学（４）情報量最大化原理による複雑型細胞の選択性の説明

情報科学研究科）― 視覚野の細胞の選択性なぜ成立するのか ―田中琢真（東京工業大学

総合理工学研究科）（５）視空間性ワーキングメモリ遂行における前頭連合野 ― 視床背内側核の役割
船橋新太郎（京都大学

こころの未来研究センター）【参加者名】
宋

文杰（熊本大学医学部），福田孝一（熊本大学

学院生命科学研究部），加藤荘志（広島大学
際協力研究科），船橋新太郎（京都大学

大

大学院国

こころの未来坪

泰宏（理化学研究所

脳科学総合研究センター），田中琢真（東京工業大学

総合理工学研究科），小島久幸（東京医科歯科大学

医歯学総合研究科），山下晶子

研究センター），金子武嗣，古田貴寛，日置寛之，倉本

（日本大学

恵梨子，孫

究所），小山内実，菊田里美（東北大学在隣，柴田憲一，早川田直美（京都大学
都大学

隆，平井大地，太大学院医学研究科），青柳富誌生（京大学院情報学研究科），久保田啓司（京都大学

総合人間学部），苅部冬紀（同志社大学

脳科学研究科），医学部），礒村宜和（玉川大学

大学院医学系研究科），田中康代，田中康裕（基礎生物学研究所），吉村由美子，宮下俊雄，鶴原亜紀，高良沙幸，石川理，

笠井昌俊，木村有希子，西尾奈々，金子将也，橋口真帆，

田中宏和（北陸先端科学技術大学院大学

情報科学研究川口泰雄，窪田芳之，大塚科），関神経研究所），

畠中由美子（生理学研究所）

和彦（国立精神・神経センター

脳科学研

岳，植田禎史，牛丸弥香，【概要】「大脳皮質の作動原理究明をめざして」第１回は，運原理をベクトル外積を用いて理解使用という野心的な動系の研究３題を１２月６日にまとめて，その他の２題試みでした。翌日の田中琢真

を７日にお願いしました。運動系は，礒村宜和先生（玉合理工学研究科川大学

システ

機構分野） には視覚皮質で複雑型細胞の特性をどのよ先生（国立精神・神経医

うに獲得するかについての計算論的提案でした。最後のモデル動物開発研究部），

船橋新太郎

脳科学研究所ム神経科学部門），関療研究センター

脳科学研究センター
和彦

神経研究所

先生（東京工業大学

知能システム科学専攻

先生（京都大学

総

創発的計算

こころの未来研究センタ

情報科ー）には前日の運動系ともある程度関係する，高次運動

人間情報処理領域）の３方に野（前頭連合野）とそこに投射する視床核でのワーキン

それぞれ，運動野の皮質内回路，脊髄・皮質を含めたグメモリーニューロンの運動関連活動についての議論

premotor neuron，運動野の計算論的理解について講演し

でした。

田中宏和

先生（北陸先端科学技術大学院大学

学研究科

情報科学専攻ていただきました。前２者については in vivo での記録

この研究会の顕著な特徴となっているのが，講演中でに基づく研究結果でして，３番目の演題は運動野の計算の活発な議論であり，１時間の講演時間に対して概ね１

382

研究会報告時間半を超す講演と議論になっていました。また，議論姿勢が浸透してきているようでして，こうした「がちんの中心も金子・川口等の世代の人ばかりでなく，若年層

こ」議論は，通常の学会等では行うことができませんのの研究者による質問・議論が盛んになりつつあります。

で，それを可能にする当生理研研究会は貴重な存在であこの研究会では話しを遮って質問して良いのだという

ろうと感じています。

（1）ラットの前肢運動を担う皮質内回路機構
礒村宜和（玉川大学

脳科学研究所）大脳皮質の運動野では，運動の発現に伴う神経細胞のした。また，運動の保持・準備と実行の過程で，局所フ発火活動が観察される。ところが，運動野の興奮性の錐ィールド電位上，それぞれ遅いガンマ波と速いガンマ波

体細胞と抑制性の介在細胞が運動指令を形成する皮質がシータ波に合せて出現し，多くの細胞が位相特異的に内回路機構に関しては未だに謎が多い。そこで，ラット発火することも見出した。レバーと報酬を合一化したスに前肢の運動課題を効率よく学習させる行動実験装置

パウトレバーを考案し，内発性／外発性運動課題やを開発し，単一の神経細胞の発火活動を記録し可視化でGo/No-go 弁別課題などの運動課題の学習が数日で完了きる傍細胞（ジャクスタセルラー）記録法や複数の神経する行動実験系も確立した。この課題を遂行するラット

細胞の発火活動を同時に記録できるマルチニューロンの一次運動野と二次運動野におけるマルチユニット活記録法を組み合わせる研究手法を確立した。そして，錐動を解析し，両領域は運動発現に協調的に働くことを示

体細胞は多様な機能的活動を示し，FS 介在細胞は運動発

す所見を得た。このように，運動発現を担う皮質内回路

現中に強く活動すること，同じ機能の活動を示す神経細機構を行動学的・電気生理学的手法を活かして探ってい胞は各層に分布すること，異なる機能の活動を示す神経る。

細胞の間でも同期的発火が観測されることを明らかに（2）随意運動の制御における複数の premotor system の相対的役割
関和彦・武井智彦・大屋知徹（国立精神・神経医療研究センター

神経研究所）

随意運動の制御は，目的とする運動に必要な関節に作庭神経核・一次求心神経などが直接路・関節路を経由し用する骨格筋群の収縮を協調的に調節することによってそれらに投射している。本発表では第一に上肢運動ニて達成される。そのためには，それぞれの筋肉を支配す

ューロンの直接投射を持つ運動皮質，赤核，脊髄投射細る運動ニューロンの活動性を制御する必要があるが，特胞の活動を精密把握及び上肢到達運動時に記録した実に霊長類においては同一の運動ニューロン群が多くの

験結果を紹介し，それぞれの相対的役割を議論した。次神経経路（premotor system）によって並列的に支配されに，それぞれが随意運動の実行に必要と考えられているている事が知られている。例えば上肢筋の運動ニューロ

協調的筋活動（筋シナジー）の形成にどのように関わるンを例に上げると，皮質運動野・赤核・脳幹網様体・前かについて，実験データに基づく仮説を紹介した。

383

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（3）第一次運動野は空間ベクトルの外積を用いて到達運動ダイナミクスを計算する
田中宏和（北陸先端科学技術大学院大学

情報科学研究科）

Terrence J. Sejnowski（The Salk Institute for Biological Studies）
身体との体部位対応を持つ第一次運動野(M1)は，錐体

逆キネマティクス計算や不良設定性問題を回避するこ

路繊維を通して脊髄中の運動ニューロンに投射するが，とができる。ベクトル外積を用いて理想軌道を到達運動

どのようにして身体運動を制御するかについては完全

ダイナミクスへと変換しているという計算理論を提案には理解されていない。ダイナミクスの立場では M1 はした。ベクトル外積各項を M1 神経細胞の発火頻度と同身体座標系における筋張力や関節トルクを制御すると一視すれば，(1)コサイン・チューニング，(2)最適方位の主張するが，キネマティクスの立場では外部座標系にお作業空間依存性，(3) 複数座標系の混在，(4)運動適応後ける運動軌道を表現しているとする。本講演では，外部の活動変化， (5)ポピュレーションベクトルの時空間的座標系を用いると到達運動を記述する運動方程式が単性質といった実験結果を説明できた。筋張力の計算も一純になることを示し，開 n-リンク系の一般式を導出した。

層のニューラルネットワークで計算できることを示し

この式は左辺のダイナミカル量である関節トルクと右た。これらの結果から，キネマティクスとダイナミクス

辺のキネマティカル量である空間運動を直接関係づけの立場が相反するものではなく，運動方程式における左る式であり，関節角表現を明示的に必要としないため，

辺と右辺を強調しているにすぎないと結論した。

（4）情報量最大化原理による複雑型細胞の選択性の説明― 視覚野の細胞の選択性なぜ成立するのか ―田中琢真（東京工業大学

総合理工学研究科）

一次視覚野には単純型細胞と複雑型細胞が存在する。

ットワークを考え，二つの出力層が持つ情報量ができる

単純型細胞は視野の特定の位置の特定の方位の線分にだけ大きくなるように結合を最適化すると，出力第二層

応答し，複雑型細胞は受容野の中に特定の方位の線分をは複雑型細胞の選択性を非常によく再現することを示提示されたときに応答する。単純型細胞の選択性がなした。特に出力第二層はサイン波の位相に依存しない発ぜ・いかにして出現するかを説明するモデルは多数ある。

火応答を示し，同一の方位の縞による周辺抑制や直交すその中で，「なぜ」の問いにもっとも直截に答えを与える方位の縞による応答の増強を示す。これらはいずれもるのが情報量最大化原理である。我々は，外側膝状体が複雑型細胞によく見られる特性である。このモデルに基

入力層，単純型細胞が出力第一層となり，ここからさらづいて解釈すると，複雑型細胞はテクスチャの境界線にに出力第二層につながる三層のフィードフォワードネ

反応しているとみなすべきであることがわかる。

（5）視空間性ワーキングメモリ遂行における前頭連合野 ― 視床背内側核の役割
船橋新太郎（京都大学

こころの未来研究センター）

視床背内側核は前頭連合野と双方向性の密な線維連

ングメモリ課題を使用し，サルの前頭連合野外側部から絡をもつことから，前頭連合野の機能発現と密接に関係記録されるニューロン活動を解析してきたが，同時に視していると予測される。前頭連合野の機能を解明する目

床背内側核の関与を解明する目的で，この部位からもニ的で，記憶誘導性の眼球運動を利用した視空間性ワーキ

ューロン活動を記録し，前頭連合野の活動との比較を行384

研究会報告った。その結果，両方の領域で同じ活動特徴を示すニュを調べたところ，前頭連合野では視空間情報と運動情報ーロン活動が見出されるが，ニューロン活動が表象するを表象するニューロン群に連続性がみられなかった。こ

情報には違いが見られ，前頭連合野では視空間情報を表れに対して，視床背内側核では，課題の早い時期に運動象する活動が多いのに対して，視床背内側核では運動情

情報を表象するニューロン群が現れることから，入力さ報を表象する活動が多いことが見出された。個々のニュれた視空間情報は，視床を含む前頭連合野以外の部位でーロンの活動が表象する情報をもとに，視空間情報から運動情報に変換され，これが前頭連合野に入力されて運運動情報への情報変換の仕組みを明らかにする目的で，動関連活動として現れることが示唆された。

両領域で表象されている情報の課題の経過に伴う変化

385

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

13．第六回 Motor Control 研究会
2012 年 6 月 21 日－6 月 23 日
代表・世話人：花川隆（国立精神・神経医療研究センター）

所内対応者：伊佐（1）

正（認知行動発達機構研究部門）

Cortical activities associated with voluntary and involuntary movements（特別講演）柴崎（2）

浩（京都大学名誉教授）

磁気刺激の基礎（シンポジウム）
宇川義一（福島県立医科大学）（3）

New motor cortex plasticity protocols（シンポジウム）
Angelo QUARTARONE（University of Messina）（4）

Manipulation and control of neural synchrony by TMS（シンポジウム）
北城圭一（理化学研究所）（5）Transcranial direct current stimulation (tDCS): implications for neuro-rehabilitation（シンポジウム）
田中悟志（名古屋工業大学）（6）

哺乳類の歩行中枢パターン発生回路の機能的構成（シンポジウム）
西丸広史（筑波大学）（7）

水棲脊椎動物の脊髄運動系神経回路（シンポジウム）
東島眞一（生理学研究所）（8）

無脊椎動物の中枢パターン発生回路（シンポジウム）
高坂洋史（東京大学）（9）

システム工学から見た歩行 CPG の機能とモデル化（シンポジウム）
青井伸也（京都大学）（10） 運動制御における感覚フィードバック信号の計算論的役割（シンポジウム）
田中宏和（北陸先端大学）（11） Putting sensory back into motor control（シンポジウム）
Stephen H. SCOTT（Queen s University）（12） Functional modulation of quick sensorimotor responses during arm movements（シンポジウム）
五味裕章（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（13） 'Whisker sensorimotor system', a useful model for investigation into the mechanisms for the integration of
motor control and sensory processing（シンポジウム）
古田貴寛（京都大学）（14） Somatic input to central motor system -A key for efficient motor control and motor learning-（シンポジウム）
内藤栄一（情報通信研究機構）（15） 運動記憶の特性を表現する状態空間モデル（シンポジウム）
井澤淳（国際電気通信基礎技術研究所）（16） 報酬が運動記憶の長期保持を改善させるメカニズム:報酬長期効果を計算論的見地から説明する学習モデル（シンポジウム）
阿部十也（国立精神・神経医療研究センター）（17） 異なる速度の学習を実現する脳内機構（シンポジウム）
山本慎也（産業技術総合研究所）386

研究会報告（18） 第一次運動野損傷後のつまみ動作の回復と脳活動の変化:動物モデルを対象として（シンポジウム）村田弓（産業技術総合研究所）（19） 運動学習の記憶痕跡の移動の機能的役割（シンポジウム）
永雄総一（理化学研究所）（20） ヒト一次運動野での associative plasticity
美馬達哉（京都大学）（21） 不均一経頭蓋磁気刺激による運動野神経回路の可塑的変化誘導機序の解明
花川隆（国立精神・神経医療研究センター）（22） 脳卒中患者における反復経頭蓋磁気刺激の上肢運動機能に与える負の効果
阿部玄治（東北大学）（23） Properties of force fields and EMGs in the primate arm induced by intraspinal microstimulation
矢口博彬（東京大学）（24） 運動イメージによる TMS 誘発電位の検討－磁気共鳴機能画像（fMRI），筋電図（EMG），経頭蓋磁気刺激（TMS）を用いた検討－設楽仁（群馬大学）（25） てんかんモデルラットにおいて局所脳冷却は速波成分を抑制する
木田裕之（山口大学）（26） けいれん誘発てんかんモデルに対する局所脳冷却の発作抑制効果と至適冷却温度
井上貴雄（山口大学）（27） Focal brain cooling suppresses periodic epileptiform discharges and lessens brain injury after cerebral ischemia
in rats
賀業霆（山口大学）（28） 脳波-fMRI 同時計測を用いた μ 波の安静時変動に関わる神経基盤の解明
星野英紀（東京大学）（29） 第一次運動野は空間ベクトルの外積を用いて到達運動ダイナミクスを計算する
田中宏和（北陸先端科学技術大学院）（30） 両手運動により誘発される一次運動野ニューロンの最適方位の回転は，脳卒中回復過程を促進する 計算論研究瀧山健（東京大学）（31） 上肢到達運動中の腕の剛性に対するフィードバックの効果植山祐樹（東京工業大学）（32） 半球間連絡が両手協調動作におけるリズム生成機能に与える影響
内野すみ江（東北大学）（33） タッピング運動における空間・回数系列に関わる神経基盤の比較
細田千尋（国際電気通信基礎技術研究所）（34） サル上肢全体の到達－把握－引き込み運動を構成する筋シナジーの抽出
大屋知徹（国立精神・神経医療研究センター）（35） 投球におけるボールコントロールのための協調動作の解析
木村嘉志（山口大学）（36） 筋－末梢神経間の人工神経接続による運動適応加藤健治（生理学研究所）

387

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（37） 3 次元筋骨格モデルに基づくニホンザル精密把握動作の生体力学的解析
齋藤

剛（慶応義塾大学）（38） 霊長類大脳皮質運動野における SPP1 遺伝子発現と手の巧緻性との相関山本竜也（筑波大学）（39） コモンマーモセットにおける皮質脊髄路の解析
近藤崇弘（慶応義塾大学）（40） 皮質運動野における multi unit activity に対する経頭蓋直流電気刺激の影響
田中智子（国立精神・神経医療研究センター）（41） 運動実行および運動イメージ 下における皮質賦活部位の検討 －反復経頭蓋磁気刺激法と体性感覚誘発電位を用いて－藤原洋介（慶応義塾大学）（42） 小脳 V,VI 小葉外側部が受ける 2 種類の運動制御情報
戸松彩花（東京都医学総合研究所）（43） 抗 GAD 抗体陽性小脳失調症患者における可逆的予測制御障害筧慎治（東京都医学総合研究所）（44） 三叉神経運動核周囲領域に存在するプレモーターニューロンの形態学的および電気生理学的特性
中村史朗（昭和大学）（45） モルモットのレム睡眠中に認められる咀嚼様の協調性下顎運動加藤隆史（大阪大学）（46） 表面筋電図を用いた咀嚼・嚥下動作の加齢分析
谷口慎一（福井大学）（47） 摂食物の粘性が嚥下表面筋電図に及ぼす影響
吉川一輝（福井大学（48） Superior temporal sulcus activity mediates the effects of performance anxiety on force production
吉江路子（University College of London）（49） 描画運動においての 2/3 乗則成立における視覚情報の重要性
岡林亜紀（東京医科歯科大学）（50） 手による目標追従課題遂行中の眼球運動の振る舞い
井上康之（電気通信大学）（51） 目は口ほどにものを言う：サッカードから運動の分節化を探る
鍋知宏（東京工業大学）（52） 運動プリミティブによって規定される左右の腕の機能的差異
横井惇（東京大学）西川鋭（東京大学）（53） 少数筋群からなるフェーズ分けによる運動学習（54） サブリミナルプライミングによる応答の促進と阻害～日常生活物品を視覚呈示に用いて～
青木智子（畿央大学）（55） State-dependent spiking neuronal network characterization using Granger Causality based generalized linear
models高橋和貴（シカゴ大学）（56） 脳波筋電図コヒーレンスを用いた緊張性振動反射の発生メカニズムに関する検討
渡邉佳宏（慶応義塾大学）

388

研究会報告（57） 横方向のロコモーションにおけるステップ間隔のゆらぎ解析
山下大地（京都大学）（58） 接地状況を考慮した解剖学的神経筋ネットワークに基づく体性反射歩行コントローラの構築
村井昭彦（東京大学）（59） 予測的姿勢調節と代償的姿勢反応との筋活動の関連性について
萬井太規（北海道大学）（60） 大腿部における筋のシナジー活動
萩生翔大（京都大学）（61） 身体重心動揺をフィードバック信号とした床面動揺が立位姿勢調節に及ぼす影響
井原壽一（芝浦工業大学）（62） 片麻痺患者の立位における安定性限界の特性について
津田章代（北海道大学）（63） 身体の力学的特性による歩行時の脚関節間シナジー
豊田誠治（山口大学）（64） 運動学シナジーに基づくヒトの歩行制御構造の力学解析
舩戸徹郎（同志社大学）（65） 健常者における極低速域歩行の歩行比村神瑠美（千葉大学）（66） スプリットベルトトレッドミルを用いたヒト二足歩行運動の位相反応曲線の測定
奥啓明（慶応義塾大学）（67） ヒト歩容遷移運動時のキネマティクスデータ解析
冨田

望（同志社大学）（68） 脊髄完全損傷者の麻痺下肢に生じる歩行様筋活動の長期適応変化
河島則天（国立障害者リハビリテーションセンター）（69） 人工神経接続を利用した下肢歩行運動の随意制御
笹田周作（生理学研究所）（70） 子どもと成人の歩行中の関節間協調の比較
垣内田翔子（山口大学）（71） 第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードに関連する皮質および皮質下領域：Positron emission
tomography (PET) による測定
加藤利佳子（生理学研究所）（72） 皮質盲視野における連合学習高桑徳宏（生理学研究所）（73） 動画視聴時の情報解析機構－時間・空間反転刺激を用いた研究－須田悠紀（順天堂大学）（74） オドボール課題遂行中のサル視床ニューロンの予期的活動
松山圭（北海道大学）（75） 把握運動は複数のフィードバックループによって制御されている
武井智彦（国立精神・神経医療研究センター）（76） 随意運動司令による皮膚感覚入力の制御：脊髄及び大脳皮質における感覚抑制関和彦（国立精神・神経医療研究センター）389

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（77） Do motor commands contribute to positional estimation?
木村聡貴（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（78） 操作力知覚に対する重力の影響
坂尻太司（名古屋工業大学）（79） 運動観察による巧緻運動技能向上メカニズム野嶌一平（神戸大学）（80） 進み視覚フィードバック条件下の到達運動
大山剛史（岡山県立大学）（81） Rapid updating of sensorimotor memory in grasping virtual objects
塗木淳夫（鹿児島大学）（82） 視覚フィードバックの遅れが重さの知覚に及ぼす影響本多卓也（国際電気通信基礎技術研究所）（83） 球技選手の持つ優れた指先知覚特性
前友美優（早稲田大学）（84） 運動の視覚フィードバック誤差が疲労知覚に影響を与える
伊藤翔（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）（85） 重度感覚障害者の握り・つまみ動作の改善を目的とした表面電気刺激を用いた感覚フィードバック装置の開発
北佳保里（国際電気通信基礎技術研究所）（86） Impairment of relaxing muscle contraction after stroke with sensory deficit (Preliminary data)
長井真弓（東北大学）（87） 両手協調運動における能動的注意の影響
櫻田武（国立障害者リハビリテーションセンター）（88） 片麻痺者の麻痺肢に対する身体性注意の低下
会津直樹（東北大学）（89） 個人間および両手間共同力制御課題におけるエラー最小化過程の比較：組むべきは自分の手よりも他
人の手，知っている手よりも知らない手？
阿部匡樹（東京大学）（90） Discrepancy between goal belief and prediction degrades performance in expert darts throwers
池上

剛（国際電気通信基礎技術研究所）（91） ニホンザルの上肢同期現象
長坂泰勇（理化学研究所）（92） Tool kinematics mis-planning in humans
Ganesh Gowrishankar（国際電気通信基礎技術研究所）（93） 非生物の環境音による認知：手の視覚表象による subliminal priming は道具認知に影響するか
芦塚あおい（京都大学）（94） 行動選択と運動制御の不可分性を示す行動学的証拠
平島雅也（東京大学）（95） Different contribution of left and right Area 6 (BA 6) to controlling response inhibition: a lesion and TMS
study
鈴木栄三郎（東北大学）

390

研究会報告（96） Hand Shape Selection in Grasping: Interaction Between the two Visual Streams and Convergence on the PMv
幕内充（国立障害者リハビリテーションセンター）（97） 視覚運動変換学習によって発火特性が変化する M1/PMdc の神経細胞は何を符号化しているのか？
宮下英三（東京工業大学）（98） イメージする力の強さに依存して皮質脊髄路の興奮性は高まる
水口暢章（情報通信研究機構）（99） 眼球運動方向の自由選択における運動と選択の相反する履歴効果
望月圭（京都大学）（100） 自発性サッカードのタイミング制御におけるドパミンの関与
國松淳（北海道大学）（101） Modification of eyelid conditioning timing in induced by amplitude-modulated tone and its theoreticalinterpretation
本多武尊（理化学研究所）（102） The role of error observation on dynamic motor imitation learning
唐志明（東北大学）（103） Motor imagery and Motor execution use different area in intermanual transfer
雨宮薫（国際電気通信基礎技術研究所）（104） 運動イメージ中に発生する事象関連脱同期量は皮質脊髄路の興奮性に相関する
武見充晃（慶応義塾大学）（105） 運動前野は運動イメージと運動抑制の両方に関与する
篠崎淳（札幌医科大学）（106） 上肢運動における運動観察，運動イメージ，運動実行中の脳活動：fNIRS-EEG 研究中野英樹（畿央大学）（107） 運動前のＭＥＧ脳活動を用いたエラーの予測
大畑龍（大阪大学）（108） サル後根神経節細胞から上肢運動軌道を読み解く
梅田達也（生理学研究所）（109） EEG-fMRI analysis of mu rhythm modulation during control of a brain-computer interface
DaSalla Charles（国立精神・神経医療研究センター）（110） 車体型 BMI RatCar を基盤とする神経工学実験系の構成と展開
深山理（東京大学）（111） 大脳皮質一次運動野への経頭蓋直流電流刺激が運動イメージ中の事象関連脱同期に与える影響
大藤美紗（慶応義塾大学）（112） 3 ヶ月児における四肢運動の多様性と変化可能性加藤萌（東京大学）（113） 乳児における寝返り運動パターンの発達的変化
小林佳雄（東京大学）（114） 脊椎動物の胎児シミュレーションによる身体に基づく脊髄神経回路形成及び運動発達
山田康智（東京大学）【参加者名】
会津直樹（東北大学），相本啓太（弥生病院），青井伸也（京都大学），青木智子（畿央大学），浅川佳祐（金沢大391生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）学），芦塚あおい（京都大学），阿部十也（国立精神・神ョン科学基礎研究所），木村大輔（大阪大学），Angelo

経医療研究センター），阿部玄治（東北大学），阿部匡樹

Quartarone（Messina University, Italy），國松 淳（北海道（東京大学），阿部弘基（横浜市立大学），雨宮薫（ATR），

大学），久保拓哉（誠愛リハビリテーション病院），倉山

勇（中京大学），有安諒平（筑波大学），池上 剛

太一（千葉大学），高坂洋史（東京大学），河村章史（岐荒牧（ATR 情報通信研究機構），井澤淳（ATR 脳情報通信阜大学），小杉亮人（慶應義塾大学），児玉

翠（慶應義

遼（京

塾大学），小林佳雄（東京大学），五味裕章（NTT コミュ

都大学），井出翔太（中京大学），伊藤翔（NTT コミュ

ニケーション科学基礎研究所），小山総市朗（河村病院），

ニケーション科学基礎研究所），稲田亨（旭川リハビ近藤崇弘（慶應義塾大学），齋藤総合研究所），石田章真（生理学研究所），石橋剛（慶應義塾大学），

リテ－ション病院），井上康之（電気通信大学）
，井上富

阪口

豊（電気通信大学），坂尻太司（名古屋工業大学），

雄（昭和大学），井上貴雄（山口大学），井原壽一（芝浦坂元諒（星ヶ丘厚生年金病院），櫻田工業大学），今川弘章（東京大学），上田康雅（関西医科者リハビリテーションセンター研究所），笹田周作（生大学），上原信太郎（京都大学），植松明子（北海道大学），

理学研究所），佐藤大輔（新潟医療福祉大学），設楽植山祐樹（東京工業大学），宇川義一（福島県立医科大（群馬大学），篠崎学），牛山潤一（慶応義塾大学），牛山秀太郎（八千代病都大学），陣内裕成（大阪大学），Stephen Scott（Queen's院），内野すみ江（東北大学），内山靖（名古屋大学），

University, Canada），鈴木淳也（JA 静岡厚生連・遠州病梅田達也（生理学研究所），大内田裕（東北大学），大院），鈴木栄三郎（東北大学），鈴木隆文（ATR 情報通信

武（国立障害淳（札幌医科大学），柴崎

仁

浩（京栗聖由（鳥取大学医学部附属病院），大田瑞穂（誠愛リ研究機構），須田悠紀（順天堂大学），関ハビリテーション病院），太田智裕（初台リハビリテー

神・神経医療研究センター），関口智史（慶応義塾大学），

ション病院），太田平船雄三（東北大学），高草木薫（旭川医科大学），高桑進（名古屋大学），大築立志（東京大学），大藤美紗（慶應義塾大学），大畑和彦（国立精龍（大阪大学），

徳宏（生理学研究所），高澤英嗣（国立精神・神経医療

大濱吉紘（㈱豊田中央研究所），大屋知徹（国立精神・研 究 セ ン タ ー ）， 高 野 光 浩 （ 東 京 大 学 ）， 高 橋 和 貴

神経医療研究センター），大山剛史（岡山県立大学），緒（University of Chicago），瀧山

方洋輔（筑波大学医学），緒方徹（国立障害者リハビ

彦（国立精神・神経医療研究センター），武井良介（一リテーションセンター），岡林亜紀（東京医科歯科大学），

宮市立木曽川市民病院），武見充晃（慶應義塾大学），

小川哲也（国立障害者リハビリテーションセンター研究

Charles Da Salla（国立精神・神経医療研究センター），橘所），荻原直道（慶應義塾大学），奥啓明（慶應義塾大吉寿（生理学研究所），田中悟志（名古屋工業大学），田哲（静岡理工科大学），垣内田翔子（山口大中宏和（北陸先端科学技術大学院大学），田中真樹（北学），奥村学），香川高弘（名古屋大学），筧

慎治（東京都医学総健（東京大学），武井智

海道大学），田中智子（国立精神・神経医療研究センタ

萌（東京ー），田中実希（愛知県済生会リハビリテーション病院），大学），加藤利佳子（生理学研究所），加藤健治（生理学谷口慎一（福井大学），玉那覇迅（誠愛リハビリテーシ

研究所），加藤隆史（大阪大学），加藤真弓（愛知医療学ョン病院），津田章代（北海道大学），唐院短期大学），加藤孝基（早稲田大学），門田浩二（大阪学），東口大樹（名古屋大学），東郷俊太（名古屋大学），

大学），門田戸松彩花（東京都医学総合研究所），富田有貴（岩砂病合研究所），春日翔子（慶應義塾大学），加藤宏（高知工科大学総合研究所），金沢星慶

志明（東北大（京都大学），G. Ganesh（ATR 情報通信研究機構）
，彼末

院），冨田

一之（早稲田大学），神谷昌孝（豊橋市民病院），河石優

内藤栄一（ATR 情報通信研究機構），長井真弓（東北大（兵庫医科大学），河島則天（国立障害者リハビリテー学），永井宏達（京都橘大学），永雄総一（理化学研究所），

ションセンター研究所），神田千絵（旭川リハビリテー

中川剣人（早稲田大学），中川貴光（中京大学），長坂泰ション病院），菊地勇（理化学研究所），中嶋豊（脳血管研究所美原記念病院），

望（同志社大学），豊田誠治（山口大学），

豊（電気通信大学），中島淑

喜多頼広（畿央大学），北佳保里（ATR），木田裕之（山恵（東北大学），長島

口大学），北地雄（総合東京病院），北城圭一（理化学

央大学），中畑頼枝（誠愛リハビリテーション病院），中研究所），木内隆裕（京都大学），木村嘉志（山口大学），

村史朗（昭和大学），梛野浩司（関西福祉科学大学），那木村岳裕（東京大学），木村聡貴（NTT コミュニケーシ

須大毅（大阪大学），鍋392

泉（土浦厚生病院），中野英樹（畿

知宏（東京工業大学），成田紀研究会報告之（日本大学松戸歯学部付属病院），南部篤（生理学

稲田大学），幕内

充（国立障害者リハビリテーション

研究所），南部功夫（長岡技術科学大学），西川 鋭（東センター），正水芳人（基礎生物学研究所），松木明好（四京大学），西部真理子（大阪大学），西丸広史（筑波大学），

條畷学園大学），松崎政紀（基礎生物学研究所），松本和

仁藤充洋（山形大学），塗木淳夫（鹿児島大学），野崎大久（明治国際医療大学），松山地（東京大学），野嶌一平（神戸大学），信迫悟志（東大敦夫（新潟医療福祉大学），丸山めぐみ（生理学研究所），

阪山路病院），萩生翔大（京都大学），萩原朋尚（市川市

萬井太規（北海道大学），水口暢章（ATR 情報通信研究

リハビリテーション病院（早稲田大学）），橋口機構），満田都大学），花川優（京隆（国立精神・神経医療研究センター），

幅岸千恵（慶應義塾大学），林圭（北海道大学），丸山隆（立命館大学），閔

庚甫（東京都医学総合研究室），美馬達哉（京都大学），宮下英三（東京工拓志（東京大学），林部

業大学），宮地庸祐（医療法人三仁会あさひ病院），村井美紀（藍野大学），原田健次（中京大学），東島眞一（岡昭彦（東京大学），村神瑠美（千葉大学（東京湾岸リハ

崎統合バイオサイエンスセンター），日高一郎（東京大ビリテーション病院）），村田学），平島雅也（東京大学），Chadwick Boulay（慶応義塾望月大学），深山理（東京大学），福村直博（豊橋技術科学

広明（北陸先端科学技術大学院大学），森坂文子（豊橋大学），藤井慶輔（京都大学），藤尾公哉（東京大学），

市民病院リハビリテーションセンター），八重嶋克俊（国藤澤友基（一宮市立木曽川市民病院），藤本宏明（大阪立障害者リハビリテーションセンター研究所），矢口博大学），藤原洋介（慶應義塾大学），藤原裕介（ATR 脳情彬（東京大学），安田浩志（㈱豊田中央研究所），山上菜報研究所），渕

雅子（誠愛リハビリテーション病院），

月（京都大学），山下大地（京都大学），山田康智（東京舩戸徹郎（同志社大学），文室知之（京都大学），古田貴大学），山中健太郎（昭和女子大学），山本慎也（産業技寛（京都大学），古田国大（医療法人三仁会あさひ病院），

術総合研究所），山本浩之（順天堂大学），山本竜也（筑古谷槙子（京都大学），賀波大学），山本真史（京都大学），横井業霆（山口大学），外園洋輝

弓（産業技術総合研究所），

圭（京都大学），百瀬奈津美（慶應義塾大学），森惇（東京大学），英司（東京都医学総合研究所），星吉江路子（University College London），吉川一輝（福井大野英紀（東京大学），細田千尋（ATR），本多武尊（理化学），吉原也真人（慶応義塾大学），涌野広行（誠愛リハ学研究所），ホンダタクヤ（ATR 認知機構研究所），本田

ビリテーション病院），渡邉佳宏（慶應義塾大学）（鹿児島大学），星学（国立精神・神経医療研究センター），前友美優（早【概要】
最近の神経工学技術の発達とともに，わが国におけるリハビリテーションなど様々な研究分野からの研究者

運動の神経制御研究の科学的，産業的，社会的重要性はに参加を促し，個々の分野における生体の運動制御機構

ますます高まっている。しかしながら日本においては，に関する最新の研究が，他の分野でいかなる応用可能性

神経科学，医学，リハビリテーション，工学と様々な背を持つかを議論する場を提供する。本年度は例年以上に景を持ちうる運動制御の研究者が一堂に会する機会は多彩な背景を持つ研究者の参加があった。第三に，新し皆無である。そこで，以下の三つの目的を達成するため

く会の「国際化」を目的として設定し，新たな国際連携に本研究会を開催した。第一に，運動の神経制御機構にの枠組みを若い世代間で構築することを指向する。本年

ついて様々なアプローチを行っている若手，中堅研究者

度は，若手外国人招待講演者を含む国際シンポジウムをが集まり，活発な議論を通じてその連携を強化する機会２つ企画した。しかも様々な背景を持つ若手研究者を多を提供する。斬新な発想をもとにした研究連携により次く抱える本研究会独自の試みとして，特にシンポジウム世代を担う「若手研究者の育成」を行う。本年度は過去のテーマを専門としていない若手研究者を対象に，英語

最高の 236 名の参加者・95 題の一般講演ともに過去最高の国際シンポジウム前に日本語のチュートリアルセッとなり，33 名の若手助成を行い，学位取得後平均年数もション（シンポジウムプレリュード）を配置した。閉会

初めて 3 年を切ったことから，目的は十分達成された。

式における若手からのコメントでも大変好評であった。

第二に，運動制御研究が直面しつつある「学際性」への総じて非常に活発な会であり，生理研研究会として日本対応を深めることを目的とし，生理学，臨床医学，工学，の運動制御研究の将来に大きな貢献ができたと考える。

393

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（1）Cortical activities associated with voluntary and involuntary movements

柴崎

Recent advance in non-invasive physiological techniquesbeen

浩（京都大学医学研究科名誉教授）

studiedbyjerk-locked
andaveraging

and

the

applicationofhas enabled investigation of control mechanism of voluntary

cortico-muscular

movements and pathophysiology of involuntary movements

transcranial magnetic stimulation (TMS) has provided

in human. Epicortical recording with subdural electrodes in

information on the state of excitability and inhibition of theepilepsy patients complemented the findings obtained by thesensorimotor cortex (SMC).

non-invasive techniques.

important role in generation of cortical myoclonus, essential

Before self-initiated simple

coherence,back

SMC was shown to play an

movement, activation occurs first in the pre-supplementary

tremor, Parkinson tremor, and focal dystonia.

motor area (pre-SMA) and SMA proper bilaterally with somemyoclonus is actively driven by SMC while essential tremor

somatotopic organization, and the lateral premotor cortex andand Parkinson tremor are mediated by SMC which might

the primary motor cortex (M1) mainly contralaterally with

serve as a relay center of the incoming oscillations arisingprecise somatotopic organization.

from subcortical structures.

Praxis movements used

CorticalNegative myoclonus is also

for daily activities are initiated by activation of the parietal

caused by active process of the SMC and can becortex of the dominant hemisphere.

stimulus-sensitive.

Activation pattern in the

Unilateral asterixis seen in patients with

self-initiated motor inhibition is identical to that of thelateral thalamic lesion was also shown to be mediated by

self-initiated muscle contraction at least at the cortical level.

SMC.

Generating mechanisms of involuntary movements have（2）磁気刺激の基礎: basic mechanisms underlying TMS
宇川義一（福島県立医科大学）

磁気刺激で人の脳を刺激すると言うと，あたかも磁場ない。一度の刺激で錐体細胞は何回か発火し，それによが直接脳を刺激すると言う印象を持つ人も多いであろ

る EPSP が脊髄前核細胞で summation して，前核細胞がう。実はそうではなく，脳の細胞を刺激しているのは，発火して，筋電図が記録出来る。

電流であり，最終的な効果は，電気刺激そのものである。

このときに出現する錐体路の volley を，潜時の早い順

では，なぜ磁気刺激なのだろうか。その理由は骨にある。

に，D-wave,I1-wave, I2-wave ---などと呼ぶ。Direct wave

骨は，電気抵抗が非常に高く，脳を機械的な影響だけでは，錐体細胞が直接刺激されて出現した volley で，なく，電気の影響からも保護している。そこで，電気でindirect wave は，介在ニューロンを介して間接的に刺激

骨の中の脳を刺激する事は困難である。それに対して骨されたときに出現すると考えられている。

は磁場に関しては真空と同様である。すなわち，磁場を変動させると脳の中に抵抗なく変動磁場が生じる。変動
磁場は渦電流という電流を脳に誘導する事になる。この電流が脳を電気刺激するのである。

脳を刺激して，筋電図を記録することにより，中枢運動系の機能を評価している。
反復して上述の磁気刺激を施行すると，刺激後も持続する効果を誘導出来る。この効果の振る舞いが，動物実脳に外から電流を発生させるので，ある程度の範囲を験で言われているシナプスの可塑性の変化と一致した。

刺激したことになり，一回に刺激でいくつかの細胞が発この刺激法は，治療・高次機能の研究などに広く応用さ

火するため，一つの錐体細胞が一回だけ発火する訳ではれている。これらの概説と具体的な使用例を提示する。

394

研究会報告（3）New Motor Cortex Plasticity protocols
Angelo Quartarone（University of Messina）
Noninvasive transcranial stimulation is being increasingly

hand area (M1(HAND)) at an interstimulus interval (ISI) of 8

used by clinicians and neuroscientists to alter deliberately the

ms. Indeed left-to-right cc-PAS (first pulse given to left

status of the human brain. Important applications are the

M1(HAND)) attenuates left-to-right IHI for one hour after

inductiontransient

cc-PAS. In addition left-to-right cc-PAS also increases

dysfunction) to identify the importance of the stimulated brain

corticospinal excitability in the conditioned right M1(HAND).

network for a certain sensorimotor or cognitive task, and theThese effects were not seen in an asymptomatic individual

induction of changes in neuronal excitability, synaptic

with callosal agenesis. In the second protocol subjects receive

plasticity or behavioral function outlasting the stimulation, for

5 minute electrical stimulation of the median nerve combined

example, for therapeutic purposes. In this lecture we willwith a simultaneous stimulation of the motor area withemphasize 2 new protocols, which have been characterized bytranscranial direct current stimulation (tDCS). The idea here

our group; the cortico-cortical PAS and a new Hebbian

is to induce an Hebbian like plasticity within motor cortex

protocol employing tDCS and electrical stimulation of the

focusing the after effects of TDCS.

of

median nerve.

virtuallesions(forexample,In the first protocol subjects receive 90

paired transcranial stimuli to the right and left primary motor（4）Manipulation and control of neural synchrony by TMS
北城圭一（理化学研究所）

A growing body of evidence indicates that the synchronous

cortex (95% motor threshold) or the visual cortex (95%neural oscillations are important in mediating information

phosphene threshold). We computed instantaneous phase andprocessing and large-scale networking for various brain

amplitude of filtered EEG or scalp current density (SCD) by

functions in humans. Most previous studies, however, areconstructing the analytic signal using the Hilbert transform or“neural correlates” studies indicating correlative relationships

wavelet methods. We calculated phase locking value (PLV),

between brain functions and patterns of neural synchrony

which is a measure for phase resetting estimating phasemeasured by imaging methods such as EEG, MEG, NIRS, andconsistency across trials for each time/frequency point.

fMRI. It is more important to show causal links between

We found prominent phase resetting of ongoing oscillations

neural synchrony and brain functions targeting “neuralover the stimulated area in the eyes-open and eyes-closed

causation” studies. To this end, I propose a new manipulative

conditions at around 3 Hz, 10 Hz, and 30 Hz in both motor

approach by TMS (Transcranial magnetic stimulation)-EEG

area targeted and visual area targeted experiments. The phase(Electroencephalography)

humans.

resetting propagated from the stimulated area (motor or visualSpecifically I demonstrate that we can manipulate and controlarea) to the rest of the brain. We observed more prominent

local and global phase dynamics of ongoing activity by TMS.

global propagation of phase resetting in the eyes-open

Using TMS-compatible EEG amplifiers, we recorded

condition than in the eyes-closed condition most prominently

TMS-modulated ongoing activities while participants sitting

at around the 10 Hz alpha band in both motor and visual area

on a chair with their eyes closed or eyes open fixated a crosstargeted experiments.

co-registrationinon a display. We targeted single-pulse TMS to the left motor

The results suggest that alpha synchrony networks are more395

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）globally connected in eyes-open condition than in eyes-closed

eyes-open and eyes-closed conditions might be associatedcondition, which is not obvious from indirect methods such aswith differences in perceptual set and/or attentional statephase synchronization analyses without TMS perturbation.

associated with visual perception - action coupling.

The state-dependent changes of synchrony networks between（5）Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS): Implications for Neuro-rehabilitation
田中悟志（名古屋工業大学）

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is athe brain activity only in the stimulated cortical region.

non-invasive procedure of cortical stimulation, where weak

However, our recent studies have demonstrated that tDCS

direct currents polarize the target brain regions (Tanaka andmodulated the brain activities not only in the stimulated

Watanabe, 2009). Depending on the polarity of stimulation,

cortical region but also in the subcortical region in both

tDCS can increase (anodal tDCS) or decrease (cathodal tDCS)

human and rat animal model. The maximal force in the lower

cortical excitability in stimulated brain regions.

limb task was larger during anodal tDCS (black circles) than

Behaviorally, recent studies have indicated that tDCS canduring sham stimulation (white circles), whereas there was no

facilitate motor performance in human (Tanaka et al., 2011a,

consistent change in the maximal force of the upper limb task

2011b). For example, we have demonstrated that anodal tDCS

across subjects (Tanaka et al., 2011c).

over the lower limb motor cortex can transiently enhance the

Further understanding of behavioral and physiologicalmaximal force of the lower extremities in both healthyeffects of tDCS will be relevant for the clinical application ofparticipants (Tanaka et al., 2009) and subcortical stroketDCS.

patients (Tanaka et al., 2011c).
Physiologically, it has been believed that tDCS modulated（6）哺乳類の歩行中枢パターン発生回路の機能的構成
西丸広史（筑波大学）

歩行の際の推進力は，各関節をリズミックかつ協調し歩いているときとほぼ同じ状態で電気生理学的解析がて曲げ伸ばしすることによって生み出されている。この可能なことであり，多くの重要な知見が明らかになって際に，それぞれの筋群を支配する脊髄運動ニューロンのいる。しかし一方で，魚類や両生類の泳動の CPG と比較

基本的な発火パターンを形成するのが脊髄に局在するして，圧倒的に多いニューロンの数や，個体レベルでの歩行中枢パターン発 生回 路 （central pattern generator;

実験手技の難しさなどから，CPG を構成するニューロン

CPG）である。これを脳幹（歩容の選択・姿勢の制御なを同定し，体系的にその役割を調べることは困難であっど）や大脳皮質（環境への適応など）をはじめとする上た。しかし最近，マウスを用いた最先端の分子生物学的，位中枢が制御することによって歩行運動が発現してい遺伝子工学的なアプローチと伝統的な電気生理学的手ると考えられている。哺乳類の歩行 CPG の研究は，これ法を組み合わせることにより，こうした研究が大きく進まで除脳したネコにおいて，脳幹の電気刺激などによっみつつある。例えば脊髄の特定のニューロン集団についてトレッドミル上で誘発される歩行運動を用いて盛んて，（1）特異的に蛍光タンパク質でラベリングして，そに行われてきた。この実験モデルの利点は動物が実際にの活動を効率的に計測する手法，(2)そのニューロン群を396

研究会報告欠損させて歩行運動への影響を調べる手法，(3)その活動が確立されており，これを足がかりにした体系的な CPG

を人為的に制御する手法，などが活用されて研究が進めの作動メカニズムの解明が進みつつある。本演題では，られている。さらに，これまでの電気生理学的・形態学

これらのアプローチによって得られた CPG の知見を概的特徴に基づいたニューロンの分類に加えて，胎生期に説する。

発現する転写因子を分子マーカーとした新たな分類法（7）水棲脊椎動物の脊髄運動系神経回路
東島眞一（生理学研究所）

脊椎動物の運動パターン（運動ニューロン群の秩序だ
った発火パターン）は，主に脊髄に存在する神経回路網

経回路を例にとって，水棲脊椎動物遊泳運動 CPG について概説する。

によって作られる。この回路網は外部からのリズミック

また，近年重要となってきた実験モデルとして，ゼブ

な入力なしにリズミックな出力パターンを形成するこ

ラフィッシュ幼魚があげられる。ゼブラフィッシュ幼魚とが可能で，このような性質をもつ回路は一般に Centralの遊泳運動 CPG は，ヤツメウナギやオタマジャクシとよPattern Generator（CPG：中枢パターン発生器）と呼ばれく似ていると考えられる。この実験モデルにおいては，ている。これまで脊髄 CPG の神経機構において，ヤツメ

CPG を構成するニューロン群を，発生時期に特異的に発ウナギやオタマジャクシの遊泳運動を実験モデルとし現する遺伝子を利用して遺伝子工学的に蛍光タンパクた研究が主導的な役割を担ってきた。これは，脊椎動物

質でラベルすることが可能である。脊髄の発生は脊椎動の中でも細胞の数が比較的少なく，CPG を構成するそれ物全般を通じて強く保存されており，ゼブラフィッシュ

ぞれのニューロンからの電気生理学的な記録が比較的で得られる情報は哺乳類の CPG を考える上でも有用で容易なためである。これまでの詳細な研究の結果，ヤツあり，また，脊髄神経回路の進化を考える上でも有用で

メウナギ，オタマジャクシの遊泳運動 CPG は，おおむねある。本演題では，このゼブラフィッシュモデルから得似たものであることが示されてきた。本演題では，このられた実験結果についても概説する。

２つの実験モデルのうち，オタマジャクシの遊泳運動神（8）無脊椎動物の中枢パターン発生回路
高坂洋史（東京大学）

無脊椎動物も，定型運動を行なう。バッタの飛翔，ナる基本的な回路モチーフである。本講演では，電気生理

ナフシの歩行，ザリガニの遊泳など，環境に適応した多学的手法によって解析されている代表的な無脊椎動物

様な運動が見られる。脊椎動物に比べて神経細胞数が少の CPG 回路を review する。

ない点を生かして，無脊椎動物の様々な CPG 回路につい無脊椎動物といえども，運動回路には多数の細胞が含て，電気生理学的手法による詳しい解析が進められてい

まれており電気生理学的に全体を調べるのは通常困難る。その結果，脊椎動物にも共通する無脊椎動物の運動である。複数の神経細胞の活動を同時に測定・制御する制御機構が明らかになっている。例えば，２つの神経細には，遺伝学的手法が非常に有効である。特定の神経細胞群が互いに抑制し合って二相性の活動パターンを生胞群でのみ任意の遺伝子発現を誘導する手法を用いる

み出す相互抑制は，マウスの歩行・魚類の遊泳から，クことで，膜局在マーカおよびシナプスマーカによる神経

リオネやウミウシの遊泳まで様々な運動回路に見られ細胞構造の可視化，カルシウムイメージングによる活動397

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

測定，光および温度感受性膜タンパク質による神経活動することができる。本講演では，遺伝学を駆使した無脊操作が可能になる。これによって，特定の神経細胞集団

椎動物の運動回路研究を概説する。

の活動と，回路からの運動出力との間の因果関係を解析（9）システム工学から見た歩行 CPG の機能とモデル化
青井伸也（京都大学）

ヒトは冗長で複雑な筋骨格系を巧みに操り，多様な環に依存して，機能的に結合された集まりを介して運動を境の中で適応的な歩行を実現している。歩行は端的に言構成していると示唆されている。すなわち，歩行を構成

えば，脚という生物特有の構造を用いて身体の質量中心する冗長多自由度系において，複数の自由度に何らかのを移動させる運動だと考えられるが，ヒトはこのような関係（拘束条件）を与えることで自由度を減らし，制御運動を構成するための空間自由度より大きい関節自由

すべき要素の数を減少させていると考えられる。歩行に度をもち，この関節運動を駆動する筋はさらに冗長な自寄与する多くの筋の活動に着目すると，それぞれの筋活由度を有している。その上，筋を駆動する運動指令の発動は非常に複雑な時空間パターンを呈しているにもか

令には大脳皮質，脳幹，脊髄をはじめとする中枢神経系

かわらず，統計解析から少数の基本パターンの組合せでが関与し，その際様々な感覚情報を統合している。この

ほとんどの筋活動を説明できることが明らかにされてような冗長多自由度性が，多様で適応的な運動を生み出いる。このような筋活動に内在する協調構造には，脊髄す鍵であることは疑いようがないが，ヒトはいかにしての歩行中枢パターン生成器（Central Pattern Generator：

このように膨大な自由度や情報を制御しつつ歩行を生CPG）が大きく関わっており，感覚情報を統合して運動成しているのであろうか？

指令を構成する少数の基本パターンをそれぞれタイミ

ヒトはこのような冗長性の問題に対して，内在する自由度全てを独立に動かすのではなく，目的とするタスク

ング良く生成することで適応的な歩行生成に寄与していると示唆されている。

（10）運動制御における感覚フィードバック信号の計算論的役割
田中宏和（北陸先端科学技術大学院大学）

本講演では運動制御の計算理論において感覚信号がぶ。

果たす役割について，チュートリアルを行う。まず，内フィードフォワード制御：制御信号が時間の関数部モデルやフィードフォワー/フィードバック制御とい(u  u(t )) であるとき，「フィードフォワード制御」とった，計算論の理解のために必要な制御の概念を整理し呼ぶ。

た後，カルマンフィルタや最適フィードバックモデルを解説する。
(1) 基礎概念の復習
内部順モデル：現在の身体状態と制御信号が与えられたとき，次時刻での身体状態を予測する計算を「内部順モデル」と呼ぶ。

フィードバック制御：制御信号が状態変数の関数(u  u(x)) であるとき，「フィードバック制御」と呼ぶ。
制御対象ダイナミクスが決定論的であり，感覚信号が正確に測定できるノイズレスの場合には，フィードフォ
ワード制御とフィードバック制御は等価となる。
(2) 計算論における感覚入力の役割

内部逆モデル：理想軌道が与えられたとき，それを実フィードバック制御：ターゲット位置と現在の身体位

現する制御信号を生成する計算を「内部逆モデル」と呼置の誤差にゲインを掛けて制御信号とする。感覚信号に

398

研究会報告時間遅れがある場合には制御が振動的かつ不安定になる。

最適フィードバックモデル：効果器のダイナミクスと感覚信号の両方にノイズが含まれる際に，作業空間でのカルマンフィルタ：内部順モデルによる身体状態の予誤差と運動コストの和で定義される評価関数を最小化

測値と感覚入力からの観測値を用いて，確実性に基づくする制御。内部順モデル・カルマンフィルタ・フィード

重み付け和をとることで，統計的に最適な身体状態の推バック制御を統一的に理解する計算論的枠組みを与え定値を計算する。

る。

（11）Putting Sensory Back into Motor Control
Stephen H. Scott（Queen’s University）
Primary motor cortex (MI) plays a key role in voluntary

describe experiments to assess whether stretch responses havecontrol, yet how it contributes to control remains a highly

knowledge of limb mechanics. Single-joint perturbations weredebated issue. The dominant view for the last 25 years has

applied to the shoulder and elbow joints of humans during abeen that it provides a feedforward, descending signal withpostural task, eliciting similar motion at the shoulder but

feedback only provided at the spinal level. My presentationdifferent motion at the elbow. Analysis of the EMG response

will highlight the importance of sensory feedback forof shoulder muscles demonstrated that short-latency responses

understanding the role of M1 during voluntary control. This

simply paralleled the motion at the joint, whereas theperspective takes advantage of optimal feedback control

long-latency response showed appropriate increases for the(OFC) for describing how humans perform voluntary motor

load applied at the shoulder joint. Other studies will also be

behavior. OFC maps sensory feedback into motor commands

presented that demonstrate how long- but not short latency

to optimally perform a voluntary behaviour. These controllers

responses are modified by target shape, for bimanual skills,

capture many properties of the motor system, including

and are present even for very small perturbations. These

success with variability, task-dependent control and motor

studies highlight that the long-latency stretch reflex sharessynergies.

many similarities with voluntary control.

In order to explore feedback processing, we have been

Finally, the presentation will describe recent studies

quantifying the properties of fast feedback responses

exploring feedback responses in primary motor cortex infollowing mechanical perturbations (i.e. stretch reflexes). Our

awake, behaving non-human primates. These studies highlight

general hypothesize is that long-latency stretch responses

that primary motor cortex responds rapidly to mechanicaldisplay many sophisticated properties normally reserved for

perturbations and has knowledge of limb mechanics,

voluntary control as they both take advantage of shared neuraldemonstrating the important role of primary motor cortex incircuitry, notably primary motor cortex. My presentation

feedback control.

（12）腕運動中における短潜時感覚運動応答の機能的調整
五味裕章（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）
日常生活の中で様々な外界と力学的なインタラクシ
ョンを行うためには，単に「目的の位置に手を動かす」

くあるいは剛く自分の手の力学的特性を変える必要がある。

という制御の問題とは異なる問題を解かなければなら

このような筋骨格系の力学的特性を調節するためのない。対象の力学的特性と動作目的に合わせて，柔らか１つの方法は，拮抗する筋の同時活性の調節であり，も399

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

う１つの方法は，比較的短時間(<0.1s)で力を発生する感や予測動作のメカニズムを系統的に理解できるであろ覚運動応答（反射）である。両者とも従来数多くの研究う。

があるが，我々の研究グループでも，外界とのインタラ

この方向性を強く意識したのは，拘束運動中のスティクションにおいてどのように筋運動系が調節されるか

フネス計測結果であった。筋張力変化に伴う筋剛性調節を探ってきた。

では説明できない手先スティフネスの観察は，明らかに
1

図 1 に単純化した感覚運動系の情報処理スキーム を

反射系の関与を示唆しており，拘束方向に反力を発生し示す。顕在的（または随意的）な運動制御のための情報ない機能的な調節が行われていると考えられた。その予処理は，複雑な状況にフレキシブルに対応できる反面，測を検証するため，力場インタラクション直前の反射応

計算コストが大きく処理が遅いため，感覚情報に応じて答を計測したところ，力場に応じた反射の機能的変化がリアルタイムで運動を調節するのは難しい。これに対し，観察された。さらに，大脳運動野への磁気刺激により，潜在的（反射的）運動制御であれば，自動性が高くすば力場に応じた反射変化が消失することが示され，反射調やい応答も生成できる。さらにそれが，複雑な外界状況

節に運動野が関与していることが明らかになった。本シに応じてどのように調節されているか（黒点線部）が明

ンポジウムでは，これらの我々の研究を紹介し，今後のらかになると，今まで見逃されてきた無意識な修正動作

課題について議論したい。

（13）「ヒゲシステム」は運動制御と感覚情報処理とを統合するメカニズムを研究するのに適した題材である
古田貴寛（京都大学）

日常生活において我々は常に運動と感覚を組み合わに進化した触覚受容器であり，それを使うことによってせて行動している。指先の感覚が無ければ服のボタンを個体を取り巻く空間の情報を手に入れることができる。

かけることは出来ないし，指が動かなければ果物の熟れ

ラットにとって第一位の優先的感覚であるヒゲ感覚系

具合を触覚で確かめることも難しいだろう。従来，神経では末梢および中枢の構造も非常に大きく特徴的に発科学の分野では運動制御系と感覚情報処理系は主とし達している 1)。さらに興味深いことに，ラットは周辺のて各々個別に研究されてきた。もちろん運動と感覚の統探索活動を行うとき，ヒゲを盛んに前後に動かす行動

合については，重要であることは以前から考えられてい（Whisking）を呈示する。感覚器そのものが変位する系

たが，その実態が非常に複雑であり，攻略することが困ではその感覚器の運動情報と感覚情報が統合されない難であったため詳しい研究はまだ少ない。私は本シンポと合理的な感覚認知に至らない。また，感覚入力に応じジウムにおいて運動制御と感覚情報処理との統合を研て運動制御を行わないと効率よく外部情報を取り込む

究するための題材としてラットのヒゲシステムを紹介ことが出来ない。ラットヒゲシステムは，我々が手探りする。ラットは暗い時間帯や場所においてよく活動するで周辺の状況を調べるのに似ているが，その目的に特化動物であるにもかかわらず，暗所に適応した視覚系を持しているためずっと効率が良い。運動と感覚との統合をっていない。暗い場所で活動する時，彼らは吻部に生え研究する題材としてヒゲシステムは利点を持っている。

た長いヒゲ（洞毛，whisker）による触覚を利用する。ラ

最近ではこのシステムにおいて運動と感覚が組合わさットのヒゲは人間男性のヒゲ（一般毛）とは構造が異なった機能に関する研究の報告がある 2)。ヒゲシステムのっており，その毛根部を包む毛包の中に複雑で精巧な機概要やこれまでの研究を説明するとともに，今後の展望

械受容器が配置されている。つまり，彼らのヒゲは高度も含めてお話ししたい。

400

研究会報告（14）運動中枢への体性感覚入力 －効率的運動制御と運動学習の鍵－内藤栄一（脳情報通信融合研究センター）
上原信太郎（京都大学）
ヒトが様々な運動を制御・学習する際，実行した運動

運動指令を生成する内在的回路を有することを示す。ま

に関する感覚フィードバックは重要な役割を担う。特に，た，一次運動野を損傷した患者では，有意な運動錯覚の運動を実際に行う自己の身体に由来した体性感覚は本減弱が見られることから，運動錯覚体験には一次運動野

質的な役割を果たし，体性感覚入力の障害や体性感覚野

での潜在的な運動指令の生成が必要なようだ（運動指令の破壊によって運動の習得は困難になる。このトークでの知覚への関与）。一次運動野に着目すると，この感覚は，体性感覚信号が効率的に運動指令に変換される脳の入力は極めて短潜時で細胞に到達し，運動野の細胞は制仕組みと運動に先行する体性感覚刺激によって既得運

御筋との間に正のフィードバック回路と負のフィード動の制御や学習を促進できる証拠を示す。

バック回路を持ちうる。このような極めて短潜時での感

ヒトの体性感覚のうち，筋や関節に存在する受容器に覚入力が，随意運動制御の中枢である一次運動野を介し由来する固有受容感覚信号は，運動制御において特に重た極めて速い系でのオンライン・フィードバック・コン

要な役割を果たす。このうち，筋（錘内筋）に存在するトロールを可能にしている。

筋紡錘は四肢の動き（方向と速度）を感知する主要な受

前述のように，筋からの体性感覚入力は運動中枢の活容器である。筋紡錘は 80Hz 付近の振動刺激を与えるこ動を亢進でき，さらには一次運動野の可塑性を誘導できとで効果的に刺激でき，例えば，この刺激をリラックス

ることも知られている。これらを踏まえて，運動に先行した手に付与すると，実際には手は動かなく，自ら動かして筋へ電気刺激を付与するという実験を行うと，停滞

す意図もないにも関わらず，その手が動いているかのよ状態にあった手指技能運動を効率化することができた。

うな明瞭な体験をすることができる（運動錯覚）。この

このような効率化の背後には，一次運動野と大脳基底核

感覚信号は Ia 求心性線維により脳へ運ばれるが，実はこ

および小脳との機能結合の強化が存在しており，刺激との信号は一次運動野を中心とした広範な運動領野のネ運動とを組み合わせた練習を日々繰り返すことで，停滞ットワークを動員して処理されている。感覚信号処理時していた運動技能学習を促進することに成功した。以上，のこれらの運動領野の動員様式は，通常，運動指令が生

身体からの体性感覚入力は，運動中枢に感覚信号を伝え成されて運動が実行される場面でみられる様式と，極めて運動制御に利用されるだけでなく，運動中枢の可塑性て似ている。つまり，これは脳が筋由来の感覚信号からを誘導して運動学習を促進する鍵でもある。

（15）運動記憶の特性を表現する状態空間モデル
井澤淳（国際電気通信基礎技術研究所脳情報研究所）

運動記憶は多重的プロセスによって更新される。比較行っている際，手先に未学習の力場を与える。この時被的短い運動学習実験の１セッション内においてさえも，

験者の手先は予測する軌道から大きく逸脱するが，到達外乱の与え方，フィードバック情報の与え方，学習者の運動を繰り返すことで，軌道は外乱を受ける前の軌道に

脳疾患等によって学習の時空間特性は変化する。本発表

近づき，到達運動の達成度も回復する。

では，このような複雑な運動記憶の特性を捉えるツール

このような試行ごとに軌道を修正する学習の過程をとして比較単純な数式モデルも用いたアプローチを紹捉えるための，運動記憶の状態空間モデルを紹介する。

介し，実データとの比較検討を行う。

状態空間モデルでは，記憶を状態変数として表し，運動

例えば，到達運動の学習を考える。被験者がロボット

予測誤差を入力に受け，試行ごとに運動予測誤差が減少

マニピュランダムのハンドルを握りながら到達運動をするように更新される。本モデルの簡単な数値実験の結401

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

空間モデルに対して最適に記憶を更新することが期待果を示し，例となるデータとの整合性を示す。
近年，単純な一次の状態空間モデルでは説明できない

できる，Kalman filter を用いた運動学習モデルを紹介す現象が多く報告されている。例えば，一旦忘れた記憶のる。Kalman filter は様々な実験結果を説明できる可能性

自発的な回復(spontaneous recovery)や，小脳等に損傷のあがあるが，実際に運動記憶に確率的な揺らぎが含まれる

る脳における記憶の特異的な時間特性等などが発表さかどうかは確かめられていない。そこで，学習による運れている。これらを説明するために，遅い記憶，速い記動の分散の形成に関する，私達が最近取得したデータを憶（slows system, fast system）を担う二次元の状態空間モ紹介する。

デルが提案されてきた。本発表で，数値実験の結果に基最後に，フィードバック情報の違いによって，運動記
憶の時空間特性が大きく異なることを示し，報酬依存性

づき，この考え方を吟味する。
さらに，フィードバック情報の統計的特性が運動学習

学習と誤差依存性学習の二つの部分によって構成されの速さに影響を与えることが分かってきた。そこで，状る，状態空間モデルの発展としての optimal learner model

態空間モデルを拡張し，確率システムとしての運動記憶について紹介する。

モデルについて紹介する。この不確かさが含まれる状態（16）報酬が運動記憶の長期保持を改善させるメカニズム－報酬長期効果を計算論的見地から説明する
学習モデル
阿部十也（国立精神・神経医療研究センター）
日常生活で何気なく行っている複雑な動作は，経験でこの結果から，報酬には，これまで知られていた学習培ったスキルによって円滑に，そして正確に行うことがを短期的に強化させるだけでなく，学習後にも及ぶ長期できる。この運動スキルを身につける（記憶として定着

強化を誘導することが示唆された。

させる）過程には，学習後に起こる記憶形成プロセスがここでは，報酬条件下の学習プロセスとその後の長期

1,2強化との関連性に焦点を当てる。学習は，適切な運動出

報酬や罰は，学習を強化させることが知られている。

力を予測するプロセス（フィードフォワード）と出力の我々は，これら強化効果が学習後の記憶形成に及ぼす効

誤りを次に反映させて正すプロセス（フィードバック）

果を比較し，罰学習では時間の経過と共に成績が悪化すからなる。報酬学習条件がフィードフォワード・プロセ

る一方，報酬学習が学習後にも引き続き成績を改善させ，スを促進して，その後の長期強化の誘導を示唆する結果

関与していることがわかった。

3

その効果を長期にわたって持続させることを報告した 。

を計算論的見地から提示して，その神経基盤について議論したい。

（17）異なる速度の学習を実現する脳内機構
山本慎也（産業技術総合研究所）
彦坂興秀（国立衛生研究所）
ヒトを含む動物は，環境の変化に応じて，適切に行動を変化させることができる。このことは，生存にとってのような脳内メカニズムによって，このような異なる速度の学習を実現しているのだろうか？

極めて重要で能力である。一方，環境の変化は，時に速大きく分けて，可能性は二つ考えられよう。ひとつ目

く，時にゆっくりと，生じる。すなわち，動物は環境のは，脳内の学習メカニズムが，環境の変化に応じて，さ変化の速度に合わせて，適応する必要がある。では，どまざまな速度に調整できる可能性である。すなわち，学402

研究会報告習メカニズムが，学習速度を自らチューニングできれば，本シンポジウムでは，「外界の中から重要なものを見

単一のシステムでさまざまな速度の学習を起こすこと

つけ，その物体に目を向け，注視する」という行動に着ができることになる。一方，ふたつ目は，別々のシステ

目し，尾状核尾部の神経細胞の活動を調べた我々の最近ムが異なる速度の学習を担っている可能性である。このの研究を紹介する。重要なものに目を向ける行動は，重場合，さまざまな時定数を持つ学習のモジュールが並列要なものをいち早く見つける観点からも，生存にとってに存在し，環境の変化の速度に合わせて，適切なモジュ

大切な機能であるが，何が重要であるのかは環境の変化ールの貢献が大きくなることが考えられよう。

に応じて変化し得るので，環境への学習が必要となる。

では一体，どちらの可能性が真実なのだろうか？確か

そこで我々は，「短い時間で変化するような flexible な適に，これまで多くの研究において，学習のメカニズムが，応が求められる状況と，その連関が長期間変化しないよ行動および生理的な側面から，研究されてきた。しかし，

うな stable な適応が求められるような状況で，尾状核尾速度の異なる学習を，脳内でどのように実現しているか部の神経活動は，どのように変化するのだろうか？」とという問いに答えるためには，素早く flexible な適応のいう問題提起をし，電気生理学的手法でその問題の解決

過程と，ゆっくりで stable な適応の過程の，両方においを試みた。我々の結果は，「重要な物体に目を向けるとて，その神経活動を調べることが必須である。もし，単いう行動においては，単一の学習システムが様々な速度

一のシステムで，複数の速度の学習を実現しているのなをチューニングしているのではなく，速度の異なる別々ら，二つの学習過程の両方において，行動の変化に応じの学習システムが存在する」という，ふたつ目の可能性て神経活動に変化が観察されるはずである。一方，速度を示唆するものであった。当日は，我々の結果をベースに応じて別のモジュールが存在するのであれば（例えば，に，学習とその速度，さらにそれを実現する脳内メカニ

ゆっくりで stable な学習の過程でのみ，神経活動の変化

ズムに関して，多方面から議論していきたい。

がみられるなど），学習の速度に応じ，神経活動の変化がみられる場合とみられない場合があるはずである。

（18）第一次運動野損傷後のつまみ動作の回復と脳活動の変化:動物モデルを対象として
村田

弓（産業技術総合研究所）

私達は脳損傷後に行うリハビリテーション訓練（リハ昇がみられた脳領域に GABAA レセプターの作動薬であビリ訓練）が脳に与える影響を明らかにすることを目的

るムシモールを投与して神経活動を一時的に抑制し，回として研究を行っている。これまでに，大脳皮質運動野

復した運動麻痺が再発するかを調べた。

損傷後のリハビリ訓練がつまみ動作の回復を促進する【結果】M1 損傷後はつまみ動作中の脳活動の上昇がことを明らかにした（図１，文献１）。本発表では損傷両半球に認められた。特に活動上昇が著しい領域の１つ前後の脳活動の違いを調べた研究の成果を報告する。

に，「運動前野腹側部（PMv）」があった。損傷半球の「運【実験内容】第一次運動野（１）の手運動の支配領

動前野腹側部」にムシモールを投与し，神経活動を抑制

域にイボテン酸を注入して人工的に脳損傷を作成した。

した状態でつまみ動作課題を行わせると，損傷前に抑制

サルがつまみ動作しているときの脳活動を，ＰＥＴ（陽した場合よりも高い程度の稚拙さが生じた。

電子放射断層撮影）を用いて測定し，第一次運動野損傷【結論】以上の結果から，「運動前野腹側部」が損傷前後の脳活動を比較した。損傷後に活動が上昇する脳領によって失われた第一次運動野の機能を肩代わりし，つ域が機能回復に関わっているかを調べるために，活動上まみ動作の回復が生じた可能性が考えられる。

403

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（19）運動学習の記憶痕跡の移動の機能的役割
永雄総一（理化学研究所）
Marr-Albus の小脳学習仮説は，小脳皮質の神経回路の質にあることを示唆する。しかしながら，適当な時間間

シナプス伝達可塑性が運動学習の原因であることを示

隔で訓練の繰り返すことによって形成される長期の記

唆する。伊藤ら(1982)は，小脳皮質の平行線維－プルキ

憶痕跡数は数週程度持続し，小脳皮質の出力先である小ンエ細胞シナプスに長期抑圧(long-term depression, LTD)脳（前庭）核に保持されることが明らかになった (2,3,4)。

と呼ばれるシナプス伝達可塑性があることを発見した。

ただし，小脳皮質と小脳核で保持される記憶の特徴は同

この仮説に関しては 40 年近く論争されたが，眼球反射

じではなく，前者はゲインとタイミングに関する大容量の適応や瞬膜反射の条件付けのパラダイムを用いた実の記憶を保持できるのに対し，後者はゲインについての

験結果の多くは，この仮説を支持する(1)。

比較的小容量の記憶しか保持できない (4)。このような訓学習によって作られた記憶のもとになる神経の変化

練の時間経過に依存した記憶痕跡の移動の機能的な意を記憶痕跡と呼ぶ。運動学習の記憶痕跡が脳のどの部位

味を，ヒトのダーツ投げのプリズムの短期と長期の適応に保存されるかを，局所麻酔剤を用いた薬理学の実験をの実験結果(5)をもとに検討し，記憶痕跡の移動を含む随用いて検討した。眼球反射の適応パラダイムを用いた実意運動の運動学習のモデルを提案した(6)。本研究会では，験の結果は，マウスでもサルでも，数時間程度の訓練でこのモデルの概要を説明するとともに，記憶痕跡の移動形成され 24 時間で消去される短期の記憶痕跡は小脳皮の生理学的意義について考察する。

（20）ヒト一次運動野での associtive plasticity
美馬達哉（京都大学大学院医学研究科附属脳機能総合研究センター）

Non-invasive induction of human neuroplasticity can berecently

reported

2

newprotocols.

One

is

pairedachieved by brain stimulation, such as TMS. Paired

bihemispheric stimulation (PBS) combining the transcallosalassociative stimulation combining peripheral nerve andinput to M1 and TMS by using the bihlateral M1 stimulation.

cortical stimulation can change M1 excitability beyond the

The other is movement-related cortical stimulation (MRCS),

stimulation period. We hypothesized that the associative

which pairs TMS and the endogenous M1 activity associatedstimulation is a general principle for producing plasticity andwith movement. We will introduce these protocols.

404

研究会報告（21）不均一経頭蓋磁気刺激による運動野神経回路の可塑的変化誘導機序の解明
花川隆 1，代田悠一郎 2，田中智子 1，濱田
設楽

雅 2，田中悟志 1，大南伸也 2，

仁 1，寺尾安生 2，本田

学 1，花島律子 2，宇川義一 3（1 国立精神・神経医療研究センター，2 東京大学，3 福島医科大学）

経頭蓋磁気刺激（TMS）により運動野興奮性を一過性

値の 90%の強度で 5 秒ごとに 30 分間与え，50 ms-QPSに変化させる手法は，運動野に短期可塑性を誘導する実では刺激間隔を 50 ms とした。TMS-EMG-fMRI 同時計測

験手技としてだけでなく，精神・神経疾患の症状を改善

では左運動野に単発 TMS を閾値上と域値下それぞれ 2させる治療法としても注目を集めている。しかし，TMS

種類の強度で与えた。EMG 計測では，5 ms-QPS 後にはによる短期可塑性誘導のメカニズムには不明な点が多刺激前より大きな運動誘発電位（MEP）が計測され，5い。今回，短期可塑性を誘導する不均一 TMS プロトコ

ms-QPS により運動野興奮性が増強したことが支持されールの一つである quadripulse stimulation (QPS)法が運動た。一方，50 ms-QPS では MEP の有意な変化は認めなか

野興奮性を変化させるメカニズムを明らかにするため，った。fMRI で TMS 刺激強度に応答して増加する脳活動

運動野を興奮性させる 5 ms-QPS と抑制効果が報告されを検討したところ，両側運動前野と左頭頂葉で刺激強度ている 50 ms-QPS の前後に TMS，表面筋電図（EMG）

への応答性が上昇していた。この結果は，5 ms-QPS が運と fMRI の同時計測を行った。5 ms-QPS では，左運動野

動野と運動前野や頭頂葉の間の神経ネットワークに影に対して，刺激間隔 5 ms の単相刺激 4 発を活動時運動閾

響して MEP の変化をもたらしていることを示唆する。

（22）脳卒中患者における反復経頭蓋磁気刺激の上肢運動機能に与える負の効果
阿部玄治，大内田裕，鈴木栄三郎，内野すみ江，
会津直樹，唐志明，長井真弓，出江紳一（東北大学大学院医工学研究科）[背景] 反復経頭蓋磁気刺激法（以下 rTMS)は，脳の可か検討した。 [方法] 慢性期脳卒中片麻痺患者 5 名を対塑的変化を引き起こすことや他の運動療法との組み合象とした。対象は，最大伸展角度の向上を目的とした低わせが可能であることから，脳卒中発症後の運動機能回頻度 rTMS，cTBS，高頻度 rTMS，iTBS をそれぞれ異な復を目的とした効果的な治療手段である。脳卒中患者へる日に行った。我々は，運動機能の評価として手指の最の rTMS の刺激方法には，健側半球へ刺激する低頻度

大伸展角度を電気角度計で計測し，各刺激前後の変化を

rTMS や連続シータバースト刺激（以下 cTBS)，また患比較した。 [結果] 低頻度 rTMS では 5 名中 4 名で最大側半球に刺激する高頻度 rTMS や間欠シータバースト刺伸展角度の向上が認め，1 名で最大伸展角度の低下を認激（以下 iTBS)など，多くの刺激方法がある。したがっめた。cTBS と高頻度 rTMS では 2 名，iTBS では 1 名にて，臨床で用いる際には，これら刺激方法の中から少な

最大伸展角度の低下を認めた。 [考察] 本研究の結果よくとも運動機能低下を引き起こさない刺激方法を選択

り脳卒中患者への rTMS は，どの刺激方法においても運する必要がある。しかしながら，これまでに同一被験者

動機能低下を引き起こす可能性があることが示唆されを対象に異なる刺激方法を行い，その効果を検討した報た。そのため rTMS を臨床上用いる際には，患者ごとに告は見当たらない。そこで本研究は，同一被験者を対象

各刺激の効果を検討した上で用いる必要がある。

に，上記４種類の rTMS が運動機能低下を引き起こすの405

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（23）Properties of force fields and EMGs in the primate arm induced by intraspinal microstimulation
矢口博彬（東京大学大学院）
David Kowalski (Drexel University）
武井智彦，関和彦（国立精神・神経医療研究センター）

脊髄損傷患者の運動機能を回復させる手法として，脊レイ(Microprobes 社）を慢性的に留置した。サル TS には，

髄内電気刺激が期待されている。しかし，この手法が霊脊髄背側での刺激を行うため，電極長 3mm のアレイを長類の上肢の運動を誘発する目的で使用された例はな

使用し，サル TE には，腹側での刺激を行うため，電極い。この，脊髄内電気刺激によって意図した運動を誘発

長 4mm のアレイを用いた。電極アレイのひとつのチャするためには，その刺激効果の特性を明らかにする必要

ネルまたはふたつのチャネルより，パルス幅 400ms，パがある。そこで本研究では，脊髄刺激効果の特性として，

ルス間隔 25ms，パルス数 20 の双極性電流刺激列を与え

1)姿勢依存性，2)長期安定性，3)線形性について調べた。

た。その刺激効果として，上肢の筋の EMG 及び手首にまた，脊髄背側は感覚入力を受け，腹側は運動出力を行おける力を計測した。4cm または 8cm 間隔の格子状にサうというように，背側と腹側で機能が異なる。よって，

ルの手首を動かし，各格子点において脊髄刺激の効果を刺激効果の特性は背側での刺激と腹側での刺激で異な計測した。脊髄の背側で刺激を行った場合，刺激効果はる可能性がある。そのため，背側と腹側で上記の特性を

1)姿勢に依存し，2)長期安定性は低く，3)非線性が見ら比較した。

れた。腹側で刺激を行った場合には，刺激効果は 1)姿勢

2 頭のサル(TS, TE)の頸髄に 12 チャネルの微小電極アに依存し，2)長期安定性が高く，3)線形に加算された。

（24）運動イメージによる TMS 誘発電位の検討－磁気共鳴機能画像（fMRI），筋電図（EMG），経頭蓋磁気刺激（TMS）を用いた検討－設楽

仁 1,2，高岸憲二 1，本田

学 2，花川

（1 群馬大学大学院整形外科，2(独)国立精神・神経医療研究センター

隆 3,4

神経研究所，

3(独)国立精神・神経医療研究センター 脳病態統合イメージングセンター，
4

科学技術振興機構

さきがけ研究）【背景】運動想像中は TMS によって誘発される運動

動想像中および想像をしない時に TMS 刺激を行った。

誘発電位（MEP）が増大することが知られているが，そ

両母指・小指外転筋に MRI 専用の電極を装着し，左一次の生理学的メカニズムは不明確のままである。【目的】

運動野（M1）に対する TMS（110％安静時運動域値）に

TMS-fMRI-EMG 同時計測で，運動想像中の TMS 誘発より生じる MEP を計測した。【結果】R1 想像中はMEP 増大メカニズムを検討することである。【対象・方Rt_APB，R5 想像中は Rt_ADM からの MEP は，他の条

法】健常被験者 22 名。3 テスラ MRI と頭部コイルを用件に比べ有意に大きかった。運動想像中 TMS 誘発脳活

いて，
『右および左母指掌側外転運動（R1，L1）』，『右お

動は左 M1・S1，右小脳，楔部，楔前部に認め，想像のよび左小指外転運動（R5，L5）』の各運動を提示し，運脳活動を除去すると左角回に有意な活動を認めた。

406

研究会報告（25）てんかんモデルラットにおいて局所脳冷却は速波成分を抑制する
木田裕之 1，藤井正美 2，井上貴雄 2，賀業霆 2，丸田雄一 2，野村貞宏 2，山川

（1 山口大学医学系研究科
2

システム神経科学，

山口大学医学系研究科
3

烈3

九州工業大学

脳神経外科，

生命体工学研究科）

我々はこれまで局所脳冷却がてんかん治療に効果的するてんかん性放電が観察された。周波数解析から有意であることを報告してきた。しかしながら，冷却温度とに増加した脳波成分はα波（9-14 Hz）とβ1 波（14-24 Hz）

抑制時脳波の周波数成分の関係は明らかになっていなであることが示された。十分なてんかん性放電が観察さい。そこで我々はてんかんラットモデルを作成し，周波れた後，25℃・20℃・15℃の条件で脳局所冷却を行った。

数成分解析によりてんかん波に対する局所脳冷却の効

１）25℃ではてんかん性放電成分のうちβ1 のみが有意果を検討した。

に抑制された。２）20℃ではα波，β1 波の両方が有意

てんかんモデルを作成するために，ウレタン麻酔したに抑制された。３）15℃ではどの周波数成分も抑制され，ＳＤラット大脳皮質運動野にペニシリンＧカリウム

てんかん性放電は消失した。本研究により，皮質表層か（2000IU）を投与した（n = 5）。また投与部位硬膜上にらの局所脳冷却の効果は一様ではなく，高周波数成分か

脳波電極，温度センサー，ペルティエ式脳冷却装置を静ら抑制されることが分かった。また周波数解析により置し，持続的な皮質脳波・脳表温度記録を実施した。実

25℃においても有意な冷却効果が示され，この知見は今

験後，高速フーリエ変換によるオフライン周波数解析を後のてんかん治療戦略において有意義なものと考えら

行った。

れる。

皮質内のペニシリンＧ投与によって，１時間以上持続（26）けいれん誘発てんかんモデルに対する局所脳冷却の発作抑制効果と至適冷却温度
井上貴雄 1，藤井正美 1，常盤達司 2，木田裕之 3，賀業

霆 1，山川俊貴 4，丸田雄一 1，野村貞宏 1，大和田祐二 5，山川
（1 山口大学2

九州工業大学3

山口大学

大学院医学系研究科

脳神経外科学，

大学院生命体工学研究科
大学院医学系研究科
45

烈 2，鈴木倫保 1

山口大学

静岡大学

脳情報専攻，

工学部

システム神経科学，
電気電子工学科，

大学院医学系研究科

器官解剖学）

大脳局所冷却において，ラットの薬物誘発てんかん発

Board(KB)を実施し，成功回数と反応潜時を評価した。

作は 20℃以下の脳表冷却により抑制され，10℃以下の過併せて，ペニシリン G 投与によって冷却パッド直下の運冷却において機能脱落を生じさせる。一方で，ラットで動野領域にてんかん焦点を作製することで，てんかん性は体性感覚野と運動野の局在化が進んでいないため，至放電とけいれん発作に対する抑制効果を調べた。

適冷却温度に関する評価をサルで実施した。

ペニシリン G (250 IU/ul，total 2000IU)を脳表に直接投雌ニホンザル二頭に対し，左半球の運動野・体性感覚

与することで，てんかん発作を誘発した後，脳表を 15℃

野を覆うチタン製冷却パッドを硬膜上に留置した。脳表で冷却した。その結果，てんかん波は有意に抑制され，の温度は冷却水の温度を制御することで，10～15℃に冷けいれん発作も消失した。運動機能において，腕の屈伸却した。運動機能の評価は Food Reaching(FR)と Kluver運動を含む FR 課題では，15℃冷却によって右前肢の機407

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

能障害は見られなかった。一方，KB 課題においては，が抑制されたが，運動機能への抑制も確認された。但し，15℃冷却によって右前肢の機能障害が確認された。10℃

上腕の屈曲のような大局的な動作は維持された。一次運

冷却ではいずれの課題においても有意な機能低下が見動野だけでなく，運動前野を含む冷却が機能抑制に関与られた。

していると考えられる。

サルでは，15℃の局所脳冷却によって，てんかん発作（27）Focal brain cooling suppresses periodic epileptiform discharges and lessens brain injury after
cerebral ischemia in rats
賀業霆 1，藤井正美 1，井上貴雄 1，野村貞宏 1，木田裕之 2，
丸田雄一 1，国次一郎 3，山川烈 4，鈴木倫保 1（1 山口大学大学院医学系研究科脳神経外科学，

42

山口大学大学院医学系研究科システム神経科学，

3

山口大学大学院医学系研究科環境統御健康医学，

九州工業大学大学院生命体工学研究科脳情報専攻）

The aim of this study was to investigate whether Focal

addition, neurobehavioral testing and grip strength testing was

Brain Cooling (FBC) has a favorable effect on cerebral

performed for 5days after ischemia. FBC suppressed all theischemic lesion in rats. Under general anesthesia, focal

ECoG frequency bands during and after cooling. Lesion size

cerebral ischemia was induced with the photothrombosis

was significantly reduced and neurological deficits were

technique. FBC was performed at a temperature of 15C for 5

improved by the cooling. These results suggest that FBC has

h. ECoG were recorded to confirm epileptiform discharges. In

potential for treatment of cerebral infarction.

（28）脳波－fMRI 同時計測を用いた μ 波の安静時変動に関わる神経基盤の解明
星野英紀（東京大学大学院医学研究科/国立精神神経医療研究センター脳病態統合イメージングセンター）
小俣Charles DaSalla，本田花川圭（浜松医科大学

子供のこころの発達研究センター）

学（国立精神神経医療研究センター

隆（国立精神神経医療研究センター

神経研究所

疾病研究第七部）

脳病態統合イメージングセンター）

μ波とは，頭皮上脳波で運動感覚皮質上から計測さ討を行った。健常成人被験者 20 人に対して，3T-MRI 内

れる 8-12Hz のα帯域の脳波律動であり，運動や運動イで 閉 眼 安 静 に て 覚 醒 を 保 つ よ う 指 示 し ， 20 分 間 のメージによって減衰することから，近年表面脳波を用い

resting-state fMRI 撮像を行った。脳波は MRI 内で使用可

た brain-machine interface (BMI) に応用されている。しか能な 32 チャンネルの電極を用いて計測した。fMRI 同時

し，μ波の発生・減衰のメカニズムやμ波が運動制御の計測により発生する脳波上アーチファクトの補正を行

どのような側面に関係しているのかについては不明なった後，左右の中心部電極（C3, C4）からμ波パワー変点が多い。今回我々は，脳波-fMRI 同時計測系を用いて，動の時系列データを生成し，血流動態関数の畳み込み積

健常者が安静閉眼状態を維持している際に生じるμ波

分により fMRI 解析の回帰子を作成した。

パワーの自然変化と相関する脳領域について基礎的検408

C3 および C4 のμ波変動との解析の結果，両側の一次

研究会報告運動野，補足運動野，下前頭回（弁蓋部，三角部），視られた部位と一部重なっており(Arnstein et al,2011)，運動覚関連皮質においてμ波パワーの変動と負に相関する

野には安静時にもμ波パワーと逆相関する自発的な活

fMRI 信号変化を認めた。これらの領域は，先行研究にお動リズムが見られることが示唆された。

いて運動の観察時にμ波とパワー変動と負の相関が見（29）第一次運動野は空間ベクトルの外積を用いて到達運動ダイナミクスを計算する
田中宏和（北陸先端科学技術大学院大学情報科学研究科）
Terrence J. Sejnowski（ソーク研究所）
第一次運動野(M1)は身体との体部位対応を持ち，錐体

到達運動ダイナミクスへと変換しているという計算理

路繊維を通して脊髄中の運動ニューロンに投射するが，論を提案する。空間ベクトルの外積各項を M1 神経細胞

どのようにして身体運動を制御するかについては完全の発火頻度と同一視すれば，(1)コサイン・チューニング，に理解されていない。ダイナミクスの立場では M1 は身(2)最適方位の作業空間依存性，(3) 複数座標系の混在，体座標系における筋張力や関節トルクを制御すると主(4)運動適応後の活動変化， (5)ポピュレーションベクト

張するが，キネマティクスの立場では外部座標系におけルの時空間的性質といった実験結果を説明できる。また，

る運動軌道を表現しているとする。本講演では外部座標

運動適応の基底としてベクトル外積を採用すれば，ヒト系を用いると到達運動を記述する運動方程式が単純に心理物理実験で示された肩座標系による粘性外力場のなることを示し，開 n-リンク系の一般式を導出する。こ汎化や，外部座標系による視覚運動適応の汎化を再現すの式は左辺のダイナミカル量である関節トルクと右辺ることができる。ベクトル外積から筋張力の計算も一層のキネマティカル量である空間運動を直接関係づけるのニューラルネットワークで計算できることを示す。こ式であり，関節角表現を明示的に必要としないため，逆れらの結果から，キネマティクスとダイナミクスの立場

キネマティクス計算や不良設定性問題を回避することが相反するものではなく，運動方程式における左辺と右ができる。M1 は空間ベクトル外積を用いて理想軌道を辺を強調しているにすぎないと結論する。

（30）両手運動により誘発される一次運動野ニューロンの最適方位の回転は，脳卒中回復過程を促進する－計算論研究－瀧山健，岡田真人（東京大学

新領域創成科学研究科）

Stroke patients recover more effectively when they are

reorganization of a damaged motor cortex because thisrehabilitated with bimanual movement rather than withmovement changes neural activities through inter-hemisphericunimanual movement; however, it remains unclear why

inhibition

bimanual movement is more effective for stroke recovery.

connections. Furthermore, this study suggests that stronger

Using a computational model of stroke recovery, this study

inter-hemispheric inhibition between motor cortices results insuggests

more effective reorganization.

thatbimanual

movement

facilitates

thewithoutchanging

cortical-spinal-muscle

409

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（31）上肢到達運動中の腕の剛性に対するフィードバックの効果
植山祐樹，宮下英三（東京工業大学）

本研究では，ロボットマニピュランダムを用いて運動

long-latency reflex の 影 響 に よ る 剛 性 は ， short-latency

中のサルの腕の剛性を計測するとともに，与えた外乱に

reflex によるものとは異なり，随意運動中の剛性と同様対する反応時間から，反射の種類を分別し，各反射の影の傾向を示した。また，視覚フィードバックによる影響

響を剛性の変化として計測した。剛性とは，運動中の腕は，軌道を補正するように剛性を高めるのではなく，運の硬さを意味しており，新たな運動を学習するときや環動方向を当初の運動方向から変化させるように剛性を境に適応する際に，その運動や環境に応じて変化するこ

高めていることが確認された。したがって，一次運動野とが知られている。そのため，剛性を計測することで，を介したフィードバックはフィードバックゲインとし運動の学習や生成にかかわる脳のメカニズムを探る大て，関節剛性が設定されており，随意運動は一次運動野

きな手がかりになると考えられる。本研究においては，を介すことで，最適フィードバック制御理論のような状

随意運動中の剛性とは別に，外乱を付与してから 25ms，態フィードバックによって生成され，また，視覚情報は50ms および 150ms 以上経過した後の剛性をそれぞれ推体性感覚と同様に処理されているのではなく，その情報定した。なお，それらは，脊髄反射による short-latency

をトリガーとし，新たな運動を生成していると考えられreflex，一次運野を介した long-latency reflex および視覚のる。

影響をそれぞれ受けていると仮定した。その結果，（32）半球間連絡が両手協調動作におけるリズム生成機能に与える影響
内野すみ江，大内田裕，鈴木栄三郎，会津直樹，
唐志明，阿部玄治，長井真弓，出江紳一（東北大学大学院医学系研究科肢体不自由学分野）[背景と目的]一般的な両手協調動作において，左右手

験２では，左右手の不一致な情報からの半球間の干渉をが同じ動作（対称動作）は安定しているのに対して，異受けないで実行される片手動作と両手非対称動作を比なった動作（非対称動作）は不安定になる。なぜならば，較するために，片手動作の表拍，裏拍タッピングを行っ

左右手で異なる動作を実行する時には時間的・空間的にた。計測指標は刺激音と実際にタップした時間差とした。

不一致な情報によって半球間で干渉が生じると考えら[結果]裏拍タッピングの正確性はすべての条件の中で両れているからである。しかしながら，左右手で異なる動

手非対称動作中が一番高かった。[考察]裏拍のタイミン

作を行って両手の動作が安定することはないのであろ

グは聴覚からの聞いている音と次に鳴る音を予測してうか。このことを検証するために我々は外部刺激音に合中点を同定しなければならず正確性は低下する。しかしわせる表拍，刺激音から半拍ずらしてタップする裏拍タながら，本研究の一方の手で表拍タッピングを行ったこ

ッピング課題を用いて実験を行った。[方法]被験者は健とで，もう一方の裏拍タッピングの正確性が高くなった

康成人 22 名（男性 16 名，女性 6 名，平均年齢 29.4±11.0

ことは，表拍タッピングの正確なタイミング情報が半球

歳）実験１では，半球間連絡を調べるために両手対称動間連絡により，裏拍タッピングのタイミング生成に利用

作（両手で表拍，あるいは裏拍を同時に行う）と非対称され，正確性を向上したと考えられる。

動作（片手は表拍，もう一方の手は裏拍）を行った。実

410

研究会報告（33）タッピング運動における空間・回数系列に関わる神経基盤の比較
細田千尋（国際電気通信基礎技術研究所）
花川隆（国立精神・神経医療研究センター）

系列動作の実行や学習の神経機構は，認知操作の中心

くすることで複雑にした場合にどの脳領域が応答するとなる前頭前野と運動実行に重要な一次運動野の中継かの検討を健常成人 17 名で行った。脳活動の測定は 3地点である高次運動野の機能の重要性が明らかになっテスラ fMRI で行った。空間配列と回数系列に関わる脳ている。しかし，複数存在する高次運動野のうち，どの活動の大きさを単純比較すると，空間配列では左 PMd

領域が系列動作に重要であるかについては，内側面の前や頭頂間溝の活動がより大きく，回数系列では SMA，被補足運動野（pre-SMA）や補足運動野（SMA）の果たす

殻前部，左下頭頂葉などの活動がより大きかった。また役割が示されている一方で，外側面の背側運動前野

空間配列の複雑さに伴って左 PMd の活動が増加し，回数（PMd）の機能が重要であることを示すデータもある。

配列の複雑さに伴って SMA と左下頭頂葉の活動が増加

実は，過去の神経生理・機能画像研究では同じ系列といした。空間配列動作と回数系列動作は異なる神経基盤にう名のもとに，様々な動作の定義が用いられているため，

よって制御されていることが示された。以上の結果は，異なる研究間で比較解釈することが難しい。そこで本研

空間配列動作など空間情報処理の負荷が高い系列運動

究では，手指タッピングを用いた系列動作において，次課題には PMd の機能が重要であり，タイミングや回数なにどの指をタップするかを空間配列，同じ指をタップす

ど空間配列として処理できない情報処理に基づく系列

る回数を回数系列と定義し，それぞれの系列の単位を長

動作は SMA が担っている可能性を示唆した。

（34）サル上肢全体の到達ー把握ー引き込み運動を構成する筋シナジーの抽出
大屋知徹，武井智彦，関（国立精神・神経医療研究センター

和彦

モデル動物開発研究部）

霊長類の上肢運動は，５０以上の筋が３４の自由度を

マカクザルの肩，上腕，前腕，手指の２６筋に電極を埋もつ関節を制御することによって実現している。この関め込み，サルが到達ー把握ー精密把握ー引き込み運動中

節自由度に対し冗長な筋骨格系を制御する仕組みとしに筋活動を記録し，得られた筋電信号に対し NMF 解析て，神経系が複数の筋を協働的に活動させることで次元を行った。その結果，７つの筋シナジーに分解した時にの縮約を行っているとする「筋シナジー仮説」が提出さ

原信号の８０％以上の変動に対して説明ができた。さられ て い る 。 こ の 仮 説 に 基 づ き Non-negative matrixにこの７つの筋シナジーは各々機能的に分化した特徴

factorization ( NMF)解析を用いると，把握運動に対して３をもつ筋群（Reaching, Retraction, Digit manipulation, Digit

つの筋シナジーによって８０％以上の上腕，前腕，手指and wrist extension with supination, Forearm flexion,の筋活動を再構成できることが報告されている

Forearm extension, and Shoulder activation）に分かれること（Overduin et al. 2008）。一方で上肢全体の到達ー把握がわかった。この結果は神経系にはこれら７種類の筋シー引き込みという自然な動きに対して筋活動を筋シナ

ナジーを構成し，さらにそれらを用いて上肢運動を制御

ジーに分解し，検討した研究は存在しない。本研究ではする機構が存在することを示唆する。

411

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（35）投球におけるボールコントロールのための協調動作の解析
木村嘉志，西井淳（山口大学大学院理工学研究科）

野球においてコントロール良く投球することは重要

UCM 解析により調べた。その結果，いずれの被験者にである。そのためには，ボールのリリース位置，投射角

ついても状態変数間の協調的変化が観察され，また，コ度，初速度という 3 つの状態変数を適切に決定する必要

ントロールが良い人ほど協調度がより高くなる傾向ががある。その方法として，各変数の目標値をそれぞれ定あることがわかった. さらに，どの状態変数間の協調的め，その各値を正確に実現できるように投球を行う方法

変化がより強く観察されるかを解析したところ，コントと，リリース位置が高くなったら投射角度を小さくする

ロールが良い人ほど初速度と投射角度の協調的変化がというように，各変数の値は一球毎にばらついていても強く生じており，一方でリリース位置のばらつきは小さ

協調的にその値を変化させることで標的を狙うという 2くなっていることがわかった.

つの方法が考えられる。本研究の目的はコントロールの野球の投手へのコントロール向上のため，リリースポ

良い人がどちらの方法を用いているかを調べることでイントを一定にするよう指導する指導者は多い。本研究

投球のコツを探ることである。

結果は，この指導が妥当であることを示す一方で，さら本研究では野球経験 9 年以上の者 3 人，未経験者 3 人に，コントロール向上のためには初速度と投射角度を協の被験者が椅子に座った状態で，前方にある標的めがけ

調的に変化させることに注目した練習も効果的であるて投球を行った際，ボールのリリース位置，投射角度，

ことを示唆している。

初速度の各状態変数間に協調的変化が観察されるかを（36）筋－末梢神経間の人工神経接続による運動適応加藤健治，笹田周作，西村幸男（自然科学研究機構

生理学研究所

認知行動発達研究機構部門）

A number of studies have demonstrated that BCI had areal-time to activity-contingent electrical stimuli delivered topotential to improve the performance by learning. Here, we

the peripheral nerve. Just after performing ANC, the wrist

developed the system of recurrent BCIs that creates an

trajectory overshot the target. As the practice progressed withartificial neural connection (ANC) between muscle and

ANC, the wrist trajectories hit the target. These results

peripheral nerve that can boost the muscle activity. The ANC

indicate that the subjects could adapt to the novel ANC thatcan detect the firing pattern of motor units and converted inboosts the on-going muscle activities.

（37）3 次元筋骨格モデルに基づくニホンザル精密把握動作の生体力学的解析
齋藤

剛 1，荻原直道 1，武井智彦 2，関和彦 1（1 慶應義塾大学，2 国立精神・神経医療センター神経研究所）

ニホンザルの把握運動時の脊髄神経活動・筋活動・手されつつある。しかし，把握運動は神経系と手部筋骨格

指の運動を同時計測・分析する試みが進められ，把握の系の相互作用により織りなされる複雑な力学的現象で神経制御機構に関わる多くの神経生理学的知見が蓄積あり，そのメカニズムの解明には，3 次元筋骨格モデル

412

研究会報告に基づく生体力学的解析も重要な意味を持つと考えらて同期撮影した画像から手指の関節点位置をデジタイれる。そこで本研究では，解剖学的に精密なニホンザル

ズし，手指の 3 次元運動を算出した。そして，計測したの手部筋骨格モデルを構築し，ニホンザル精密把握動作

運動データとレバー反力を，構築した筋骨格モデルに入を生体力学的に解析することを試みた。手部筋骨格系は，力することで，仮想空間内にニホンザルの把握運動を再ニホンザル屍体手部の CT 連続断層画像に基づいて 20 節現した。これに基づいて，計測した把握運動を実現するからなる直鎖剛体リンクとしてモデル化した。筋は起始ために各筋が発揮すべき筋張力を逆動力学的に推定し，点から停止点を結ぶ線分としてモデル化し，最大筋力は

すでに報告されている筋電図記録と比較した。その結果，生理学的断面積より定めた。把握運動の計測は，母指と両者はほぼ一致した傾向を示し，筋骨格モデルに基づく

示指で 2 本のレバーを把握する課題を訓練したニホンザ

生体力学的解析の妥当性が示唆された。

ル 1 個体を対象に行った。計 4 台のビデオカメラを用い（38）霊長類大脳皮質運動野における SPP1 遺伝子発現と手の巧緻性との相関
山本竜也 1，肥後範行 2，大石高生 3，村山繁雄 4，佐藤杉山容子 1，西村幸男 6，村田

弓 2，吉野-斎藤紀美香 6，伊佐
（1 筑波大学大学院

2

産業技術総合研究所
34

明 5，高島一郎 2，
正 6，小島俊男 7

人間総合科学研究科，

ヒューマンライフテクノロジー研究部門，

京都大学霊長類研究所

統合脳システム分野，

東京都健康長寿医療センター

高齢者ブレインバンク，

5

生命情報基盤研究部門，

6

理化学研究所

生理学研究所
7

認知行動発達機構研究部門，

浜松医科大学

実験実習機器センター）

手の巧緻性とはつまみ動作のような指先を使った細（M1/V 層）における SPP1 陽性細胞数は手の巧緻性が低かな運動を行う能力のことである。このような運動の制い種（ラット・マーモセット・リスザル）に比べて高い

御には一部の霊長類のみが持つ高度に発達した皮質脊種（アカゲザル・フサオマキザル・ヒト）の方が多かっ

髄路（CST）が重要な役割を担うと考えられている。こた。マカクサル生後発達期の M1/V 層における SPP1 陽

れまでにマカクサルなど手の巧緻性が高い種であるほ性細胞数は年齢が高くなるにつれて対数的に増加し約 3

ど CST の数・大きさ・伝導速度の増大などが見られるこ

歳でプラトーに達した。この年齢は手の巧緻性の生後発とが報告されている。しかしこのような手の巧緻性を担達に重要な CST 伝達速度の増大が頭打ちする年齢と類

う CST の構造的・生理学的特徴の背景となる分子的特徴似していた。CST 損傷後に SPP1 陽性細胞が損傷対側腹に つ い て は 不 明 で あ る 。 近 年 我 々 は SPP1 (secreted

側運動前野（CST 損傷後の機能代償領域）で多く観察さphosphoprotein 1) 遺伝子がマカクサル CST ニューロンでれた個体であるほど手の巧緻性の回復程度が高かった。

特異的に発現することを報告してきた。本研究ではこの本研究成果より手の巧緻性を担う CST の構造的・生理学

遺伝子の運動野における発現と手の巧緻性との関係を的特徴の形成や維持に対して SPP1 は重要な役割を担う

３つの観点（種差・発達・CST 損傷後の可塑的変化）か遺伝子であることが示唆された。

ら検証した。CST が主に投射する第一次運動野の V 層413

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（39）コモンマーモセットにおける皮質脊髄路の解析
近藤崇弘 1，吉野-斉藤紀美香 1，西村幸男 2，岡野 James 洋尚 1,3，伊佐

正 2，岡野栄之 1（1 慶應義塾大学医学部生理学教室，
2

自然科学研究機構生理学研究所発達生理研究系認知行動発達機構研究部門，
3

東京慈恵会医科大学再生医学研究部）

様々な随意運動を制御している皮質脊髄路には少なかった。脊髄灰白質では button-like swelling が(corticospinaltract:CST)は，特に手の巧緻性に関係がある

主に対側のⅤ〜Ⅶ層(58.4%)にみられた。対側Ⅸ層には少と言われており，ヒトや霊長類において発達しているが，数(0.7%)の button-like swelling しか認められなかった。対霊長類の中でも旧世界サルと新世界サルではその CST

側白質を降下する軸索の中には，脊髄の正中線を越えて分布に特徴的な差を認める。また，新世界サルにおいて同 側 へ 伸 長 す る 軸 索 が 存 在 し ， そ れ ら の button-like

もオマキサルとリスサルの間で CST 分布の差異を認め

swelling は同側のⅦ，Ⅷ層(10.6%)に確認された。マーモている。そこで本研究では新世界ザルであるコモンマー

セットで第Ⅸ層に神経終末の形成が少なかった事は，霊モセットの CST 分布を調べた。皮質内微小電極刺激によ長類の中ではリスサルに類似するものであった。リスサって同定した一次運動野 M1 に順行性神経トレーサーでルやマーモセットは旧世界サルやオマキサルのようなあるビオチン化デキストランアミンを注入して軸索投independent finger movement を行うことが出来ないとい射を詳細に調べた。軸索投射分布の割合は，脊髄白質でう点でその機能の類似性からも説明がつく。今後はこれ

M1 注入部位に対して対側の背側側索部がもっとも多く

らの解析結果を電気生理学的に裏付けていきたい。

(91~97%)，同側の背側側索部(3~6%)及び後索(3%未満）（40）皮質運動野における multi unit activity に対する経頭蓋直流電気刺激の影響
田中智子 1，磯村宜和 2，花川隆 1，本田学1（1 国立精神・神経医療研究センター，2 玉川大学脳科学研究所）

近年，非侵襲脳刺激法の一種である経頭蓋直流電気刺流電流を 10 分間(Cathodal tDCS group, n = 6)または 10μA

激(tDCS)は神経疾患や加齢に伴う運動・認知機能低下をを 10 秒間(Sham group, n = 4)印加した。その後 2 時間に代償する手段として臨床応用が期待されているが，そのわたり経時的変化を記録した。MUA は tDCS 処置前 1 時

作用メカニズムはほとんど理解されていない。我々は正間あたりの発火頻度をベースラインとして，1 時間毎の常なラットの運動野へ陰極 tDCS を印加することにより，発火頻度をベースラインの百分率として解析した。その線条体細胞外ドパミン濃度が増加することを報告して結果，Cathodal tDCS group において，運動野の MUA はいる。このメカニズムとして，刺激電極直下の運動野に190%に達する増加が認められた。この増加は tDCS 処置

おける神経活動の関与が想定される。そこで本研究では，後少なくとも 2 時間持続した。本研究は陰極 tDCS 刺激

運動野への tDCS 処置が，刺激電極直下の multi unit

が刺激直下の MUA に対して 1 時間を超える事後効果を

activity(MUA)に与える影響を検討するため，ウレタン麻持つことを示した。この事後効果は我々が以前に報告し

酔下のラットを用いて，multi-neuron recording を実施した線条体細胞外ドパミン濃度に対する長時間にわたるた。記録開始から 2 時間後，運動野上の頭皮に設置した

陰極 tDCS の影響と関係している可能性がある。

電極を陰極，首に設置した電極を陽極とし，800μA の直414

研究会報告（41）運動実行および運動イメージ 下における皮質賦活部位の検討 ー反復経頭蓋磁気刺激法と体性感覚誘発電位を用いてー藤原洋介 1，青野宏治 2，高橋修 3，正門由久 2，牛場潤一 4（1 慶應義塾大学大学院理工学研究科，2 東海大学医学部，
3

市川市リハビリテーション病院，4 慶應義塾大学理工学部）運動により生じる脳波の特徴的な変化の 1 つに，一次を調べた。まず，実験 1 では運動実行と運動イメージ中

体性感覚運動野（SM1）近傍でαβ帯域の振幅が減少すの ERD と SEPs の N30 成分のゲーティングが健常者 9 名

る事象関連脱同期（ERD）といわれる現象がある。しかで有意な相関があった。次に実験 2 では反復経頭蓋磁気

し，SM1 の上流に位置する高次の運動関連領野と ERD

刺激法（rTMS）を用いて大脳皮質を抑制したときの影響の関係は未だ明らかにされていない。高次の運動関連領を調べた。実験 2 での刺激部位は実験 1 で運動タスクと野は運動制御の際の感覚運動の連関において重要な役の関連が示唆された PMc とした。その結果， ERD だけ割を果たしている可能性がある。そこで本研究ではこのでなく，SEPs の N30 成分のゲーティング，および SMA

機能を明らかにする電気生理的指標として体性感覚誘から PMc や SM1 への脳波の因果関係を示すグレンジャ

発電位（SEPs）のピークが運動により減少するゲーティ

ー因果の変化は rTMS の直後に健常者 8 名で有意に低下

ングといわれる現象に着目した。この運動に関連したした。これらの結果から運動タスク中の M1 の局所的なSEPs のゲーティングは一次感覚野（S1）で記録される脳波変化と SMA や PMc から SM1 の間での閉回路内でN20 成分や補足運動野（SMA）または運動前野（PMc）の大脳皮質間の機能連関の変化は S1 ではなく SMA やで記録される N30 成分に観察される。本研究ではこのPMc への感覚入力の変化と関連していることが示唆さ

SEPs のゲーティングと ERD のような脳波の変化の関係れた。

（42）小脳 V,VI 小葉外側部が受ける 2 種類の運動制御情報
戸松彩花 1，石川享宏 1，角田吉昭 2，筧

慎二 1（1（公財）東京都医学総合研究所，2 理化学研究所）

小脳はその規則的な細胞構築から，システマティック
な計算能力を持ちうると考えられてきた。特に運動制御して働きうる可能性を示しており，運動制御システムにおける小脳の役割は部位によって異なるといえる。

においては種々の内部モデルとしての機能を果たすとエファレンスコピー入力は，(1)大脳皮質の投射を受けの仮説が有力である。反射的な眼球運動における逆モデて小脳に苔状線維を送り込む橋核ニューロンの活動変ルとしての小脳の役割は既に小脳（傍）片葉で確認され化開始時刻が M1 より遅い，(2)同ニューロン活動の時間ている(Ito & Nagao, 1991, Shidara et al., 1993)が，小脳の他的パターンが M1 と類似する，(3)同ニューロンの活動にの部位，特に大脳− 小脳ループを形成する小脳半球部に含まれる情報内容が M1 と類似すること等から判断されおいても同様のメカニズムが働いているかは明らかでる。また，自発発火の頻度が運動の姿勢条件で異なる「姿ない。

勢依存ニューロン」の割合が，橋核ニューロンよりプル

我々は，手首運動中のサルの小脳ニューロン記録から，

キンエ細胞(PC)で高かった。これは，姿勢依存の求心性

一次運動野(M1)とループ構造を持つ小脳半球部 V,VI 小

活動が感覚野から橋核経由もしくは楔状束小脳路等に葉に対して，(1)運動指令のエファレンスコピーと(2)現在

よって小脳半球部内側にもたらされ，記録対象の PC にの姿勢に関する情報が別々に入力することを見いだし入力したと解釈される。

た。このことは，小脳半球部 V,VI 小葉が「順モデル」と415

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（43）抗 GAD 抗体陽性小脳失調症患者における可逆的予測制御障害筧慎治，李鍾昊（東京都医学総合研究所）
南里和紀（東京医大八王子医療センター）
三苫博（東京医大）水澤英洋（東京医科歯科大学）

一般に小脳性運動失調症は非可逆的であり，症状を顕運動失調症状を呈し，MRI で小脳萎縮が確認された。運著に改善する有効な治療法はない。しかし免疫性小脳疾

動失調症状は緩徐な経過で進行性に推移してきている

患では IVIg 療法（イムノグロブリンの点滴静注療法）等が，2004 年以降，年 1 回程度の頻度で IVIg 治療治療をの治療により症状が顕著に改善することが知られてい

受け，歩行運動および上肢運動の改善を認めてきた。今る。最近我々は，脳内の予測制御器とフィードバック制

回，8 回目の IVIg 治療を行い，自覚症状の改善を認めた御器の運動指令を分離し，定量的に評価できる定量的運が ICARS では有意な改善を確認することは出来なかっ

動指令解析システムを開発した。このシステムでは，被た。そこで IVIg 治療前後の手首運動の病態を定量的運動

検者に視覚誘導性の予測制御運動を低周波で行わせ，予指令解析システムを用いて比較検討した。その結果，発測制御の運動指令を高周波のフィードバック運動指令症後 15 年以上を経過しても IVIg による免疫抑制療法でと異なる周波数帯域に設定する。その結果 2 種類の運動

手関節運動に見られた予測制御の障害が可逆的に改善

指令はフーリエ解析によって容易に分離できる。今回されていることが確認された。従って，低力価の免疫性

我々は，この計測システムを低力価抗 GAD 抗体陽性運小脳疾患では小脳障害の少なくとも一部が細胞変性に

動失調症患者の治療効果の評価に活用する可能性を検至らない機能的なレベルに留まっていることが示唆さ討した。症例は 50 代女性で 15 年前より上下肢に小脳性れた。

（44）三叉神経運動核周囲領域に存在するプレモーターニューロンの形態学的および電気生理学的特性
中村史朗 1，中山希世美 1，望月文子 1，吉田

篤 2，井上富雄 1（1 昭和大学歯学部口腔生理学講座，2 大阪大学大学院歯学研究科高次脳口腔機能学講座）

三叉神経運動核（MoV）周囲網様体には，MoV に出力

139 個（11.2%）認められた。139 個中 38 ニューロンかを送るプレモーターニューロン群が豊富に存在するこらパッチクランプ記録を行ったところ，32 個のニューロとが報告されており，顎運動の制御に重要な役割を果たン（84.2%）で MoV の電気刺激（100 Hz，3 連発）に逆していると考えられている。我々はこれまで，閉口筋お行性応答を示した。これらのニューロンは，発火特性に

よび開口筋運動ニューロンに興奮性および抑制性出力

基づいて高頻度スパイク発射型（HF）ニューロンと低頻を送るプレモーターニューロンが三叉神経上核（SupV）

度スパイク発射型（LF）ニューロンに分類された。さらに存在することを報告してきた。しかし SupV プレモーに記録した HF，LF ニューロンを形態学的に検索したと

ターニューロンの電気生理学的および形態学的性質はころ，樹状突起の分布および軸索の走行様式に両ニュー

未だ不明である。そこで本研究では，カルシウムイメー

ロングループ間で差が認められた。以上の結果から，ジングを用いて同定した SupV プレモーターニューロン

SupV に存在するプレモーターニューロンは，様々な電の電気生理学的および形態学的特性について解析した。

気生理学的および形態学的特性を有し，複雑で多様な下生後 1～6 日齢 Wistar 系ラット脳幹スライス標本上の顎運動の遂行に重要な役割を果たしている可能性が考MoV を電気刺激すると，短潜時で細胞内カルシウム濃度えられる。

の上昇を示すニューロンが，SupV に 1232 ニューロン中416

研究会報告（45）モルモットのレム睡眠中に認められる咀嚼様の協調性下顎運動加藤隆史 1，中村典正 2，増田裕次 2，佐藤文彦 1，吉田
（1 大阪大学大学院歯学研究科

篤1

口腔解剖第２教室，2 松本歯科大学大学院歯学独立研究科）

レム睡眠では持続的な運動抑制(muscle atonia)が特徴た。一方，いずれの筋においても，レム睡眠のバースト的であるが，げっ歯類やヒト乳児では口腔顔面の筋に

持続時間の分布様式は，咀嚼と同様に１峰性であった。

phasic twitches が著明に認められる。口腔顔面の筋は，前咬筋のバースト持続時間は，レム睡眠よりも咀嚼時で長運動ニューロンを共有し，覚醒中の摂食行動などで協調かったが，顎二腹筋では差が認められなかった。レム睡運動を示す。本研究では，自由行動下のモルモットにお眠のバースト発生間隔は，咀嚼中のものと似た範囲に分いて，拮抗筋（開閉口筋）である咬筋と顎二腹筋の筋活

布し，レム睡眠と咀嚼で差を認めなかった。さらに，開動と下顎運動を同時記録し，レム睡眠中の phasic な筋バ

閉口筋の一方の筋のバースト開始時点を起点として他ーストの発現に何らかの協調性がないかを調べた。レム

方の筋の活動を加算平均すると，レム睡眠中の両筋のバ

睡眠中，両筋に反復性の phasic なバースト群が断続的にーストは time-locked な時間的相関を示し，咀嚼中の開閉出現した。そこで，レム睡眠中と咀嚼運動中に認められ口筋の時間的相関と類似していた。以上のことから，リる開閉口筋の phasic なバーストの特性を比較した。レム

ズミカルな咀嚼運動を調節する神経機構がレム睡眠中

睡眠中のバースト活動量は，咀嚼に比して有意に低かっの phasic twitches の発現に関与することが示唆された。

（46）表面筋電図を用いた咀嚼・嚥下動作の加齢分析
谷口慎一，吉川一輝（福井大学大学院）
松浦康之（福井大学産学連携本部）
高田宗樹（福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻）

近年，軟性食物を摂取する機会が増加している。そのに重点を置き分析していく。そこで，計数された咀嚼回ため，咀嚼回数が減少し様々な健康問題が発生している。

数と実際の咀嚼回数に誤差が生じない咀嚼・嚥下動作にしかし，咀嚼には食物を細かくし消化吸収を助けるだけ

関するシステムの開発を目標とする。また，これらのシでなく，肥満防止や，言葉の発達，脳の活性化などいろステムを開発するため，様々な食物を用いた実験から得いろな効果がある。また，現在の日本は高齢化社会が進られた筋電図データより咀嚼間隔や咀嚼回数の計数をみ，年々高齢者が増加している。これより高齢者患者の求め，電極貼付位置を検討し，嚥下筋群の筋電図解析を病気に対する対応・対策が必要であると言える。嚥下に行った。その結果，咀嚼間隔では加齢による影響が見ら関する問題として，高齢者に多くみられる嚥下障害があれず，咀嚼回数の計数では，回数の統制を行ったが，統る。本論文では，この咀嚼により得られる効果と嚥下障

制回数と同じ結果ではなかった。嚥下動作における統計害に着目し，表面筋電図を用いて咀嚼・嚥下動作を加齢解析では，嚥下の加齢に伴う低下を示すことができた。

417

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（47）摂食物の粘性が嚥下表面筋電図に及ぼす影響
吉川一輝 1，谷口慎一 1，松浦康之 2，高田宗樹 1（1 福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻，
2

福井大学産学官連携本部）

近年，軟性食物を摂取する機会が増加しているため，

ムは，咀嚼回数のみを計数しており，嚥下動作には着目咀嚼回数が減少し様々な県境問題が発生している。咀嚼

していない。本研究では，摂食物の粘性が嚥下・表面筋には食物を細かくして消化吸収を助けるだけでなく，肥電図に及ぼす影響に着目して，表面筋電図の解析・分析

満防止や，言葉の発達，脳の活性化などの効果がある。

を行った。電極を４か所に貼付し，摂食物の違い，咀嚼

また嚥下に関する問題として，高齢者に多くみられる嚥

の回数の違いについて嚥下筋群の筋電図解析を行った。

下障害がある。先行研究において咀嚼回数を計数するシ

その結果，摂食物の粘性による表面筋電図の変化を捉え

ステムは開発されているが，実際の咀嚼回数と計数されることができた。

た咀嚼回数が一致せず，誤差が生じている。このシステ（48）Superior temporal sulcus activity mediates the effects of performance anxiety on force production
吉江路子(Institute of Cognitive Neuroscience, University College London; Department of Psychiatry, Brighton and
Sussex Medical School)
Hugo D. Critchley (Department of Psychiatry, Brighton and Sussex Medical School; Sackler Centre for Consciousness
Science, University of Sussex)
Yoko Nagai (Department of Psychiatry, Brighton and Sussex Medical School)
Neil A. Harrison (Department of Psychiatry, Brighton and Sussex Medical School; Sackler Centre for Consciousness
Science, University of Sussex)
The present study examined how the effects of performancetime. Preliminary fMRI analyses indicated that activity in the

anxiety on fine motor control is mediated in the brain. During

right superior temporal sulcus was associated with greater

fMRI 21 healthy individuals performed a precision grip task

force production under stress. The present findings suggest

either under the control or social-evaluative stress condition.

that the brain region implicated in processing of social stimuli

The stressor significantly increased state anxiety andmay also mediate anxiety-induced modulation of motor

attenuated the typical reduction in force production acrossfunction.

（49）描画運動においての 2/3 乗則成立における視覚情報の重要性
岡林亜紀（東京医科歯科大学医学部医学科）
平島雅也，野崎大地（東京大学大学院教育学研究科）

滑らかな図形を描画するとき手先の速度は図形の曲た状態での描画運動を調べることにより，画面上のカー率半径の 1/3 乗に比例する（一般には「2/3 乗則」としてソル軌道と実際の手の軌道のどちらについて，この 2/3

知られている）。手とカーソルの位置関係に変換を加え乗則が成り立っているのかを検討した。

418

研究会報告被験者 8 名が，マニピュランダムを水平面上で操作しぞるためには，ハンドルの新しい動かし方を学習する必て，画面上に呈示した楕円をカーソルでなぞる運動課題要がある。この視覚運動学習の遷移過程においては，ハを行った。この時被験者には自分の腕の動きは見えない。

ンドル軌道が 2/3 乗則から逸脱する一方，画面上のカー

ハンドル位置がそのままカーソルとして呈示される条

ソル軌道については常に 2/3 乗則が成り立つ傾向が見ら

件 A と，視覚運動変換をかけハンドルの軌道がカーソルれた。ただし，学習が進むにつれハンドル軌道も 2/3 乗

軌道と異なるようにした条件 B の２種類で，カーソルと則に近づく動向を示した。

ハンドルのそれぞれについて求めた軌道の曲率半径と体性感覚（ハンドル軌道）での 2/3 乗則を犠牲にしな

速度の関係を調べた。この視覚運動変換では，画面上のがら，視覚（カーソル軌道）における 2/3 乗則を保った

横長（縦長）の楕円をなぞるためには，ハンドルを縦長ままで新奇な視覚と体性感覚の対応関係を獲得する方（横長）の楕円状に動かす必要がある。

略は，描画運動の 2/3 乗則成立における視覚情報の重要

先行研究通り，条件 A ではすべての被験者について概性を示唆しているものと考えられる。

ね 2/3 乗則が成り立っていた。条件 B で正確に楕円をな（50）手による目標追従課題遂行中の眼球運動の振る舞い
井上康之，阪口豊（電気通信大学大学院情報システム学研究科）

本研究では，連続的に運動する視標の動きを手の動き

手で追従する条件では，手の動きにはしばしば不連続的で追従する課題における手の動きと視線の動きの関係な振る舞い（運動間欠性）が見られる。このような運動について実験的に調べた。運動する視覚目標を手で追跡

間欠性の生じる原因の一つは，手や目標に関する視覚情

するとき，脳は目標の将来の動きを予測してフィードフ

報が脳に伝達されるまでの遅延や計画された運動指令

ォワード的な運動制御を行っていると考えられる。実際，が発行されてからそれが手の動きに反映されるまでの周期的に運動する目標に対する追従課題では手の運動遅延にあると考えられているが，その具体的なメカニズの位相は目標の位相に先行することが報告されている。

ムについては十分に検討されていない。以上の問題を明

しかし，正確な追従を継続するには，目標と手の動きにらかにすることを目的として，正弦波状に運動する視覚

関する視覚情報を参照してパフォーマンス評価と運動目標に対する手動追従課題を行った。この際，目標の運計画を反復的に実行することが必要である。この過程に動速度（0.3 - 1.2Hz）と方向（上下，左右）を変えるこ

おいて，視覚情報がいつ・どのような形で参照され，運とによって，手と視線の間の協調関係がどのように変化動制御のために利用されているのかは明らかではない。

するのかを調べた結果を報告する。

その一方，目標の動きを手で追従する課題においては，（51）目は口ほどにものを言う：サッカードから運動の分節化を探る
鍋知宏，宮下英三（東京工業大学大学院

総合理工学研究科

知能システム科学専攻）

人間は身体を駆使し他の動物では真似のできない複としてとらえると複雑であるが，三角形や四角形等の直雑で多彩な運動を行うことが可能である。このような一線で構成される図形に関しては，直線部分において到達

見複雑に見える運動は，より単純な運動の連続としてと運動を連続して繰り返すことが報告されている。すなわ

らえることができる。例えば図形を描画する腕の運動にち，このような図形を描画する際には図形の各頂点で運注目すると，描き始めから描き終わりまでを１つの運動動が分節化されることが示されている。それでは，円な419

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

どの頂点の無い曲線で構成される図形を描画する際，分画方向と開始点にかかわらず描画運動の前半に振幅の節点は存在するのだろうか，あるとすればどこが分節点

小さいサッカードが数回に分けて生じ，描画運動の後半となるのだろうか。本研究は曲線図形を描画する際の分に，運動終点にむけて振幅の大きいサッカードが生じる

節化を視線位置と手先位置を計測することにより検討傾向があることが分かった。さらに，サッカードは手先した。具体的には，サルを訓練し円形の曲線図形を 8 つ軌道の曲率の変曲点付近で生じることが分かった。これの異なる開始点から時計回り・反時計回りの 2 方向に描らの結果は頂点の無い曲線で構成される図形を描画す画させた。その結果，手先位相に先行してサッカードがる際も分節化が生じることを示唆している。

生じることが分かった。また，これらのサッカードは描（52）運動プリミティブによって規定される左右の腕の機能的差異
横井惇 1,2，平島雅也 1，野崎大地 1（1 東京大学大学院教育学研究科,2 日本学術振興会）

両腕で動作を行う際，利き手が主要な作業を行い，非に両腕到達運動課題を行わせ，一方の腕の運動方向（4利き手はそれを支える，という一貫した傾向が存在する。

方向のうちどれか：0,90,180,270）に応じて反対側の腕このような役割分担は，左右の制御系の制御様式の差をに時計回り（CW）または反時計回り（CCW）の力場が反映していると考えられているが（Sainburg 2002），その加 え ら れ る 環 境 に 適 応 さ せ た （ 例 ：具体的メカニズムについては明らかでない。今回の発表[0:CW],[90:CCW],[180:CW],[270:CW]）。その結果，左腕では，このような左右差が生じる仕組みを制御系の構成

で学習を行った群（6 名）が右腕学習群（6 名）と比べ素子（運動プリミティブ）の特性における左右差から説て有意に高い学習量を示した（p＜0.05）。また，これら明する。

の結果は推定された素子の左右差から予測される値と我々はこれまでに，両腕運動中にそれぞれの腕運動に高い一致を示した。

用いられる素子が両方の腕の運動情報を同時に表現し以上の結果は，両腕運動中は非利き手の方が反対側のていることを明らかにした（Yokoi et al. 2011）。同様の方腕によって生じる外乱に素早く適応できるという優位法を用いて両腕運動中の左右の腕の素子のパラメータ性を示唆しており，このような制御系の構成要素の特性推定を行い，その左右差から予測される左右の腕の運動から導かれる機能的差異が，両腕協調動作における役割

学習能力の差を実験的に検証した。12 名の右利き被験者

分担の発現に寄与している可能性を示している。

（53）少数筋群からなるフェーズ分けによる運動学習西川

鋭 1,2，新山龍馬 3，國吉康夫 1（1 東大院・情報理工，2 学振・特別研究員(DC1)，3MIT・CSAIL）
動物の運動指令は少数のプリミティブからなるとい性に基づく手法が広く用いられている。一方，運動野のう筋シナジーの考えのもと，多くの研究においてプリミ

知見に基づき発火同期に着目したプリミティブの抽出

ティブの抽出方法が検討されている。動物はこうしたプ方法(Krouchev et al., 2006)も提案されている。この手法にリミティブを用いることで，多数の筋を少ない次元で扱

おいてプリミティブがフェーズ毎になっている点，各プ

い，運動生成を容易にしていると考えられ，運動学習のリミティブは少数の筋群からなる点が，運動学習におい観点からも興味深い。プリミティブの抽出には，PCA，ても有用と考え，本研究ではこの 2 点に着目する。

ICA や NNMF(Ivanenko et al., 2005)といった数理的な独立

420

そこで，本研究では，こうしたフェーズ分けと少数の

研究会報告筋で表す運動表現の運動学習に対する有効性の検討をた。指令値の初期値はヒトの走行中の筋電値データから行うことを目的とする。そのために，ロボットによる実決定した。
結果，14 筋という自由度に対し，数百オーダーの比較

証の第一歩として動力学シミュレータを用いた走行動的少ない試行回数で平均 8ｍ程度まで走行距離を伸ばす

作の学習を行った。
具体的には，フェーズ分けと各フェーズでの筋群の指ことができた。このことから，少数筋群からなるフェー

令 値 で 表 さ れ る 運 動 表 現 と し て Sparse Coding of

ズ分けが効率的な運動学習に有効であることが示唆さ

Activation(Niiyama et al., 2009)を用いて運動学習を行っれる。

（54）サブリミナルプライミングによる応答の促進と阻害～日常生活物品を視覚呈示に用いて～青木智子 1,2，信迫（1 畿央大学

大学院

修士課程，2 医療法人孟仁会
3

畿央大学

悟志 2，森岡

周3東大阪山路病院，

大学院健康科学研究科）

補足運動野損傷において生じる道具の強迫的使用現

prime や target に記号を用いており，道具の強迫的使用に

象は，運動前野を中心とする刺激－反応運動系と補足運

特異的である日常生活物品を視覚呈示に用いた自動的

動野を中心とする内的表象－随意運動系の拮抗的シス

な運動計画と抑制についての報告はない。そこで今回，テム（Della Sala1994）の破綻により生じるといわれてい物品の写真を prime と target に用いて調査した。結果，る。補足運動野は競合する行為計画の無意識的・不随意先行研究同様に短い SOA では記号，物品ともに反応時的な抑制に関わっており，自動的な運動計画とその抑制間に正のプライミング効果が得られ，長い SOA でも同について視覚性逆行マスキング課題を用いた研究

様に記号，物品において負のプライミング効果が得られ（Eimer2003）が報告されており，prime 刺激から target

た。また短い SOA では，物品の方が正のプライミング

刺激までの時間感覚（SOA）が短い時には反応時間に正効果が大きく，長い SOA では記号において負のプライのプライミング効果が得られ，長い SOA 条件では負のミング効果が大きかった。このことは，運動前野の自動プライミング効果が得られることが明らかになってい的活性化が抽象的な記号よりもより日常生活に則したる。また補足運動野損傷患者を対象にした研究では，長物品において促進され易いことを表しており，道具の強い SOA 条件で正のプライミング効果が得られることが迫的使用の発現機序を説明し得ると思われる。

報告されている。（Sumner2007）これらの先行研究では，（55）State-dependent spiking neuronal network characterization using Granger Causality based
generalized linear models
高橋和貴 1，Pesce, Lorenzo1，Iriarte-Diaz, Jose1，Hatsopoulos, Nicholas1，
Callum, Ross1，Sanggyun, Kim2，Coleman, Todd1（1 シカゴ大学，2 カリフォルニア大学サンディエゴ）

Although most of movements are kinematically smooth,this study, we apply a notion of Granger causality to a point

they can be decomposed into multiple either behavioral orprocess model of spiking neurons to estimate

functional

kinematic states. However, how cortical network change

connectivity among spiking neurons recorded simultaneously

according to those states have not been well established. Infrom an Utah array implanted in the primary motor cortex,421

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

and investigated how Granger causally related network ofkinematically defined states, and how such changes inneurons change their topology based on various behavioral or

network can be related to dynamics of local field potentials.

（56）脳波筋電図コヒーレンスを用いた緊張性振動反射の発生メカニズムに関する検討
渡邉佳宏（慶應義塾大学理工学研究科）
牛山潤一（慶應義塾大学

医学部

リハビリテーション医学教室）

牛場潤一（慶應義塾大学

理工学部

生命情報学科）

腱への持続的な振動刺激により誘発される筋の不随から表面筋電図および針筋電図を，体性感覚運動野足部

意活動は緊張性振動反射 (Tonic Vibration Reflex, TVR)

支配領域近傍の頭皮上からは脳波を計測した。結果，とよばれる。従来，TVR は伸張反射回路の連続駆動によTVR 発現時には，随意収縮時と同様に，脳波－筋電図間って発生していると考えられてきた (Lance, 1966) 。そに，20 Hz 帯域で有意なコヒーレンスが観察された。この後，上位運動ニューロン障害患者では TVR が検出さ

れは，TVR 発現に経皮質経路が関与していることを示し

れにくいことが報告され，TVR 発現への上位中枢の関与ていると考えられた。次に，針筋電図で記録した単一のが間接的に示唆されてからは (Hagbarth, et al., 1968) そ

運動単位活動を，各打腱時刻から伸張反射潜時相当の時の発現メカニズムについて詳細な検討はおこなわれて

間遅れで発火している群と，それ以外の発火群に分離しこなかった。そこで本研究では，脳波－表面筋電図間おた。それぞれについて，脳波とのコヒーレンスを解析しよび脳波－針筋電図間のコヒーレンス解析を用いて，た結果，後者の発火群にのみ 20 Hz 帯域で有意なコヒー

TVR に対する大脳皮質活動の関与を直接的に明らかにレンスが観察された。以上の結果から，TVR は伸張反射

することを目的とした。実験では健常成人を対象として，によって賦活される成分と，経皮質経路によって賦活さ座位にて右アキレス腱へ振動刺激を与え，同側ヒラメ筋れる成分とが混在して，発生していることが示唆された。

（57）横方向のロコモーションにおけるステップ間隔のゆらぎ解析
山下大地 1,2，吉井祐八 1，神崎素樹 1（1 京都大学大学院人間・環境学研究科，2 日本学術振興会）

日常生活やスポーツ競技場面では，横方向への移動がった。中敷きに埋め込まれたフットスイッチにより，各頻繁に用いられ，転倒防止や膝関節の傷害予防の観点か

足の接地・離地時刻を判定した。定常性の解析として変ら，安定した移動動作を行うことが重要である。これま動係数（CV）を，非定常性の解析として，Detrended

で我々が行ってきた研究により，横方向のロコモーショ

Fluctuation Analysis (DFA) 法を用いた。

ンは両脚支持期，跳躍期の有無によって Walk，Run，

結果，Walk，Run，Gallop の変動係数（CV）は 3.3 ±Gallop の 3 様式に分けられることが明らかになったが，0.7，3.3 ± 0.6，2.6 ± 0.6 %であり，DFA によって得

本研究ではそれぞれの様式の変動性に着目して研究をられたαはそれぞれ 0.80 ± 0.13，0.88 ± 0.15，0.91 ±行った。

0.13 であった。αの値は，0.5 はランダム性，1 は長期相

トレッドミル上で 3 種類のサイドステップ動作を行っ

関性のゆらぎを反映しており，3 様式とも長期相関性をた。実験前にそれぞれの様式で最も快適に行える速度を持っていることが明らかとなった。 歩行の研究ではα決定し，その速度で 8-11 分間の試技を行った。実施速度

は加齢や神経疾患，動的自由度の大きさを反映することはそれぞれ 2.1 ± 0.2，4.0 ± 0.2，4.0 ± 0.2 km/h であが報告されており，横方向のロコモーションにおいても422

研究会報告非定常解析がそれらとの関連性を反映させる方法として期待が持てる。

（58）接地状況を考慮した解剖学的神経筋ネットワークに基づく体性反射歩行コントローラの構築
村井昭彦，中村仁彦（東京大学大学院

情報理工学系研究科

知能機械情報学専攻）

歩行中の外乱に対して，ヒトは全身の筋を使って反応入力とし，信号伝達の時間遅れを考慮した筋活動度を出しバランスを取ることができる。これは外乱直後の体性力する。そして各固有感覚受容器と筋のネットワークは，反射による反応と，上位中枢を介したバランス維持に分脊髄を介した解剖学的な接続に基づいたニューラルネ

けられる[Nashner1976]。一方ヒューマノイドロボットにットワークとして表現される。同定において，まず運動

おいて，COM の軌道の修正によるバランス回復[Sugihara

データから筋活動度及び固有感覚を推定する。そして固and Nakamura2002]等外乱に対するコントローラの開発

有感覚から筋活動度が出力されるようネットワークのが数多く行われている。しかし外乱のセンシングや計算

重みパラメータを学習する。ここでは足の接地によりネコストの問題等から大きな外乱にロバストに対応でき

ットワークの切替を行い，学習の比較を行っている。接るコントローラは少ない。体性反射による反応は機構的地を考慮しない場合と比較して歩行で 13.2%，走行でな実装が可能であり，上記問題を生まずにコントローラ

26.8%の学習後のエラー低減が認められる。また得られをロバストにすることができる。

た体性反射ネットワークを歩行コントローラとして，体本研究では，筋骨格モデル及び神経筋ネットワークを構築し[Murai and Nakamura2009]，体性反射システムの同性反射による筋活動と順動力学計算に基づく歩行や外乱に対する反応のシミュレーションを行っている。

定を行っている。神経筋ネットワークは筋の固有感覚を（59）予測的姿勢調節と代償的姿勢反応との筋活動の関連性について
萬井太規，泉

達弥，泉小西智也，津田章代（北海道大学大学院保健科学院）
浅賀忠義（北海道大学大学院保健科学研究院）【背景】随意運動に先行して出現する姿勢反応を予測し重錘 B を変えた組み合わせを group-1，group-2 とし，的姿勢調節 (APA)，姿勢動揺の感覚入力に起因して出現

重錘 A を変化させ重錘 B を一定にした組み合わせをする姿勢反応を代償的姿勢反応 (CPR) と称されており，

group-3，group-4 とし，10 姿勢筋の各積分筋活動量を二

これらの制御上の関連性については明らかではない。本

元配置分散分析により比較した。【結果】重錘 A の重さ

研究の目的は，筋活動量を指標として APA と CPR の関が体重の 7％と 0％ (Group1 と Group2) の課題の比較で連性について明らかにすることだった。【方法】健常若

は，CPR 筋活動に関して重錘 A の主効果はなく，重錘 B

年男性 8 名を対象とした。素早い両上肢の水平外転運動の重さのみ主効果が認められた。重錘 B の重さが体重のにより物体（重錘 A) を離す課題と，それと同時に重錘5％と 0％ (Group3 と Group4) の課題の比較では，APA（重錘 B) を取り付けた紐で体幹が牽引される課題に筋活動に関して重錘 A と重錘 B 共に主効果が認められ，よって生じる 2 つの姿勢動揺により APA 筋活動と CPR

相互作用も認められた。
【結論】CPR 筋活動は APA 筋活筋活動の両方を同施行内で生じさせた。重錘 A（体重の動に影響されず CPR を誘発する感覚刺激に依存する。一

7%，3.5%，0%) と重錘 B（体重の 5%，2.5%，0%) の組

方，APA 筋活動は CPR 筋活動の影響を受け，直後の姿み合わせを変えた計 8 課題を実施した。重錘 A を一定に

勢動揺の大きさを予測して変化する。

423

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（60）大腿部における筋のシナジー活動
萩生翔大，神﨑素樹（京都大学大学院

人間・環境学研究科）【目的】複雑な動作を行う際，中枢神経系が膨大な情関節上部に装着した 3 分力計により記録した。前後方向

報をより組織化するためにとっている戦略として，機能と内外方向の力波形から目標とする方向に対する力の的に類似した筋をまとめて支配する，シナジーという概ばらつきとして，η値を算出した（Kutch JJ et al., 2008）。

念が提唱されてきた。すなわち，中枢神経系からの入力

また，被検者，力の大きさ毎に，12 筋，12 方向の各表は直接筋ではなくシナジーに伝えられるため，この入力

面筋電図平均振幅から，12×12 の正方行列を作った。作が力発揮という出力に大きく関係していると考えられ成された行列に対して，NMF 解析（Lee DD & Seung HS,る。本研究は，力変動とシナジーの総活動量との関連か

1999）により，シナジーとその活動度を表す 2 つの行列

ら，未だ概念であるシナジーを定量することを目的としに分解した。
【結果・考察】各方向に対するシナジーの総活動度と，た。
【方法】被検者は，健常成人男性 6 名であった。実験

η値の間には高い負の相関があった。これは，中枢神経は椅座位にて行った。実験課題は，水平面上で 30°毎，系からシナジーへの総入力量が多いほど，目標とする方12 方向へ，20 秒間の等尺性の力発揮とした。力の大き向に対する力のばらつきが大きくなることを表してい

さは，10N，20N とし，計 24 試行行った。課題中，大腿る。またこの結果は，従来概念として考えられてきたシ部周りの計 12 筋より，表面筋電図を導出した。力は足ナジーが，実際に生体内に存在することを示唆している。

（61）身体重心動揺をフィードバック信号とした床面動揺が立位姿勢調節に及ぼす影響
井原壽一（芝浦工業大学大学院）
河島則天（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）
山本紳一郎（芝浦工業大学）

我々は平地で立っている時，意識的な調節なしに姿勢

実験システムでは，被検者の身体重心位置(center of mass:を維持することができる。立位姿勢の調節は，筋腱組織

COM)の前後方向の変位を腰部にレーザー変位計を照射のスティフネス調節，脊髄反射系，前庭系による自律的することで計測し，得られた重心位置情報と予め設定さな神経調節が担う部分が大きく，外部環境の変化などにれたフィードバックゲインに基づいて，モーションベー

応じて脳からの随意指令が重畳される。本研究では，ヒスシステムが動作する。フィードバックの方向性を変えトの立位姿勢調節の仕組みをこれまでとは異なる視座ることで，被検者の重心位置が前方に動くとモーションから探ることを企図として，被験者自らの身体重心動揺

ベースも前方に動く順方向条件(in phase)，被検者が前方量をフィードバック信号として床面（モーションベース

に動くとモーションベースが後方に動く逆方向条件(anti装置）をリアルタイムに動揺させ，姿勢動揺量を操作的

phase)が実現できる。本報告では，①静止立位条件，②に増幅，あるいは減弱（相殺）させる実験システムを構

随意的な前後動揺条件下での床面フィードバック動揺

築した。この実験システムを用いることで，姿勢調節にが姿勢調節にいかなる影響を及ぼすのかを，足圧中心関わる反射調節と随意調節の貢献度を操作的，かつ潜在(CoP: Center of pressure)，筋活動の振る舞いから検討した的に変化させ，ヒトの立位姿勢制御の仕組みを新たな視ので紹介する。

点から検討することが可能になるものと考えられる。本424

研究会報告（62）片麻痺患者の立位における安定性限界の特性について
津田章代 1,2，望月智行 2，小西智也 1，泉

達弥 1，萬井太規 1，山本敬三 3，浅賀忠義 4（1 北海道大学大学院保健科学院，2 医療法人ひまわり会札樽病院，
3

北翔大学生涯スポーツ学部，4 北海道大学保健科学研究院）【背景】脳卒中後の片麻痺患者は一般に非麻痺側への片手でリーチ動作を行った。前後左右の COP 最大到達位

荷重が多く，麻痺側下肢は外旋位となる。支持基底面置を結んだ線に囲まれた面を安定性限界として BOS と(BOS) 内で足圧中心 (COP) を随意的に移動できる範囲の面積比を比較した。足圧は COP 最大到達時の分布を比のことを安定性限界と称されているが，麻痺側下肢の非較した。【結果】片麻痺患者の安定性限界の面積比はす

荷重や外旋位が安定性限界や足底の荷重配分にどのよべての条件において健常者より有意に小さかった。また，

うな影響を与えるのかは検証されていない。本研究の目

健常者は BOS が広くなるにしたがって安定性限界の面

的は，片麻痺患者の立位における安定性限界と足圧分布積比が有意に大きくなるが，片麻痺患者は変化しなかっについて健常者と比較することにより，その特徴を明らた。さらに，片麻痺患者は麻痺側へのリーチの際，すべかにすることだった。
【方法】対象は，片麻痺患者 (65.0ての条件において非麻痺側の母趾，前足部と麻痺側踵へ±14.2 歳） 10 名，健常者 (66.9±14.1 歳） 11 名だった。

の荷重が有意に強く，麻痺側の母趾と前足部への荷重が足圧分布の測定には Pedar-x (Novel 社製） を使用した。

有意に弱かった。【結論】片麻痺患者は下肢の外旋によ

被験者は，左右下肢の外旋角度が対称である場合と，片って BOS は広がるが，麻痺側母趾や前足部への荷重が弱麻痺患者は麻痺側下肢，健常者は利き足を 30°外旋した

いために安定性限界は広くならない。

場合，45°外旋した場合のそれぞれの条件で前後左右に（63）身体の力学的特性による歩行時の脚関節間シナジー
豊田誠治，垣内田翔子，橋爪善光，西井淳（山口大学大学院理工学研究科）

ヒトの歩行における脚関節軌道は 1 歩毎に若干異なの鉛直位置を調整する関節間シナジーが働いているこるが，例えば，遊脚中に振り出した足先が床に近づきつとが分かった。すなわち，ヒトの歩行におけるこれらのまづき易くなる瞬間などの転倒防止に重要な時期には，シナジーは，身体の力学的特性により生じている可能性

足先位置のばらつきを抑える関節間の相補的な協調運が高い。そして前者は重心の水平位置の揺動を小さくし，動が観察される。このような脚関節間シナジーは，中枢

後者は地面との接触によるつまずきを避けることで安神経系の制御により生じている可能性の他，筋骨格系の定した歩行の実現をすることに寄与していると考えら

力学的特性により生じている可能性もある。本研究ではれる。一方，ヒトの場合にのみ接地期後期に腰の高さをこの点を明らかにするため，アクチュエータを持たず重調節するシナジーが観察された。これは体幹位置を調節

力のみを利用した歩行を行える受動歩行機における脚して転倒を防止するために中枢神経系の制御によって

関節間シナジーを調べ，ヒトの場合と比較を行った。

生じたシナジーである可能性が高い。以上の結果は，ヒ

その結果，受動歩行機とヒトの両者において，踝が地

トは身体の力学的特性によって生じる脚関節間シナジ

面から離れて踝を上へ持ち上げる時期に踝関節の水平ーを活用し，さらに中枢神経系の制御を加えることで歩位置を調節する関節間シナジーが，また，遊脚中に振り行の安定化を図っていることを示唆する。

出した脚の踝関節が膝関節の真下を通る時期に踝関節425

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（64）運動学シナジーに基づくヒトの歩行制御構造の力学解析
舩戸徹郎 1,2，青井伸也 2,3，冨田

望 1,2，土屋和雄 1,2（1 同志社大学，2JST CREST，3 京都大学）
ヒトの歩行は冗長な筋・骨格と環境との相互作用によができず，制御構造を論じるには困難があった。本研究って生成される複雑なシステムであり，ヒトはこの冗長

では，歩行実験によって関節の動きから求めた運動学シな体をうまく利用して環境に適応する。実験によって，ナジーを常にフィードバックする制御系と，７リンクの歩行中の全身の筋・関節は相互に高い相関を保って動く

骨格モデルを組み合わせたシステムモデルを構築し，構と指摘されており，運動全体を組織化する構造：シナジ

成論的にヒトの制御戦略を調べている。実験データと制ーがみられる。ヒトの冗長制御の性質を反映したシナジ

御モデルの生理的知見に基づいて本研究で構築されたーの性質は，様々な実験・解析を通して論じられており，

システムモデルは，平地及び傾斜面上で安定な歩行を示

特に脊髄小脳路における上向性の信号と運動学シナジ

し，ヒトの歩行実験と同様の運動学シナジーを示した。

ーの時系列信号に高い相関が観察されることからさらに，シナジーに対する制御及び環境に応じた姿勢制(Poppele RE et al., J Neurophysiol, 2002, Ivanenko Y et al., J

御の寄与を変化させて運動の変化を調べることで，環境

Neurosci, 2007)，シナジーが直接フィードバック制御系にに応じた全身の姿勢変化が体幹の変化の反作用として関与することが期待される。一方で実験的な研究のみで生じること，斜面に応じたシナジーの調整が歩行適応に

は制御戦略の違いと環境からの反作用を区別すること有意に働くことを示した。

（65）健常者における極低速域歩行の歩行比村神瑠美 1,2，倉山太一 1，鎌田浩志 2，大高洋平 2,3（1 千葉大学大学院医学研究院，2 東京湾岸リハビリテーション病院，
3

慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室）【目的】歩幅を歩行率で除した値は歩行比と呼ばれ，方，その他の 3 条件間では有意な差を認めなかった。そ自由歩行において一定であるとされる。歩行比は高速域

こで，低速，極低速の 2 条件を低速域，それ以外の 3 条で急激に変化し走行へ切り替わるが，低速域での検討は件を非低速域とし，各速度域それぞれにおいて，歩行速少ない。本研究では極低速域における，歩行比の変化を度と歩行比の直交回帰直線を求め，その交点から歩行比検討した。【対象】同意の得られた若年健常成人 21 名をが変化する速度（シフトポイント）を算出した。結果，対象とした。本研究は倫理審査委員会の承認を得て施行

シフトポイントは 56.2m/min となった。また，非低速域した。【方法】5 段階の主観的速度（高速，快適，やや低では，歩行率と歩幅の相関を認めたが（Spearman 順位相速，低速，極低速）の平地歩行を実施し，歩幅，歩行率

関係数，Bonferroni 補正，P<0.05）），低速域では有意なから歩行比を算出し速度との関係について解析した。

相関を認めなかった。【考察】歩行比は低速域において【結果】各主観的速度における歩行比を比較した

一定性を失った。通常歩行は，重力を利用した振り子運（Paired-t test, Bonferroni 補正）。低速，極低速の 2 条件に動と捉えることができるが，極低速域ではこうした歩行

おいて，他の全ての条件に対して有意差(P<0.01)が認めを規定している基本原理が成り立たなくなる可能性がられ，低速，極低速になるに従い歩行比は増大した。一

ある。

426

研究会報告（66）スプリットベルトトレッドミルを用いたヒト二足歩行運動の位相反応曲線の測定
奥啓明，荻原直道（慶應義塾大学）

ヒトは，不意の外乱に対しても，転倒することなく二体的には，スプリットベルトトレッドミル上を一定速度

足歩行運動を持続することができる。このようなヒトので歩行する 4 名の被験者に対して，ベルト速度を瞬間的

適応的歩行運動の生成メカニズムを明らかにすることに減速・加速させることで支持脚に外乱を作用させた。

を目的として，ヒトの歩行中の外乱応答を調べる実験的そして，外乱の入力位相（タイミング）と歩行リズムの研究が行われているが，近年，脊髄リズム生成神経回路

修正量（リセット量）の関係を位相反応曲線として求め

網から下肢の各筋へ送られる律動的運動指令の，外乱入た。その結果，歩行の位相は減速外乱においては遅れ，力に対するリズム（位相）の修正が，適応的歩行運動の加速外乱においては進むこと，また外乱位相の修正量は生成に本質的に重要であることが示唆されている。しか外乱の入力位相に依存し，両者の間には減速外乱では負し，ヒトの歩行中に外乱を与え，そのときに起こる身体の，加速外乱では正の相関があること，立脚期前半で位応答と歩行リズムの修正を計測し，そこから適応的歩行相の修正量が大きく，後半で小さくなること，などが明運動の生成原理に迫る試みはほとんど行われていない。

らかとなった。このような歩行リズムの調節機構が，外そこで本研究では，スプリットベルトトレッドミルを用乱に対する歩行運動の適応機能に大きく寄与している

いてヒトの二足歩行時に外乱を与え，ヒトの歩行リズムと予想される。

の修正メカニズムを明らかにすることを目的とした。具（67）ヒト歩容遷移運動時のキネマティクスデータ解析
冨田

望 1,3，上江洲佑典 1，勝部晃將 1，舩戸徹郎 1,3，青井伸也 2,3，土屋和雄 1,3（1 同志社大学，2 京都大学，3JST CREST）

ヒトは運動速度などに応じて歩行から走行，走行から示しており，それを実現する制御拘束が作用している可

歩行へと歩容を遷移させる。歩行と走行はどちらも左右能性が示唆されている。また，遷移時のキネマティクス

対称な歩容であるが，その力学的メカニズムは大きく異データを分析した数少ない研究として，Segers らの研究なる。歩行は，接地脚中に膝があまり曲がらず，倒立振が挙げられる。彼らは，遷移時のヒトのリンクモデルか子でモデル化される運動である。一方，走行は接地脚中ら定義される絶対角や相対角の分析から，歩行走行遷移に膝が曲がるばね質量系でモデル化される運動である。

がほぼ一歩で完了することを示した。しかし，この研究

これら力学的に異なる歩容がどのようなメカニズムででは遷移付近における制御拘束について言及していな

遷移するのか，未だ明らかにされていない。過去の定常い。本研究では，まず脚間の動きに注目することで，遷速度運動における研究として，Borgehese らや Ivanenko

移がどのようなダイナミクスで実現されているかを調らは歩行，走行の際の大腿，脛，足のリンク絶対角を 3べた。その上で，特異値分解法により遷移時の脚内の協次元状態空間に描くと，その軌跡は速度や被験者によら調関係を観察した。その結果，歩行走行遷移における第ず，ほぼ一定の 2 次元平面に拘束されることを示した。

１モードの空間基底は変化せず，第２モードは１ステッ

これら結果はある種の脚内協調関係が存在することを

プ以下の時間で瞬間的に変化することがわかった。

427

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（68）脊髄完全損傷者の麻痺下肢に生じる歩行様筋活動の長期適応変化
河島則天（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）
中澤公孝（東京大学大学院総合文化研究科）

下肢の運動麻痺を持つ脊髄損傷者の場合，自力での歩

この「歩行様筋活動（locomotor-like muscle activity）」

行は困難だが，下肢装具を装着することで歩行運動が可の発現は，歩行に関連した適切な感覚情報が与えられれ能となる。興味深いことに，装具歩行中には，脳と麻痺

ば，脳との神経連絡が絶たれていても脊髄歩行中枢の活領域の神経連絡が途絶している完全損傷の場合でも，下動が惹起できる可能性を示唆するものである。本報告で肢の筋群に歩行周期に同調した筋活動が発現する。このは，受傷後１１年にわたって装具歩行を継続している脊筋活動は，歩行運動に伴う末梢性感覚入力によって脊髄

髄完全損傷者のフォローアップ計測の結果を示し，上記

運動ニューロンの活動が喚起された結果として生じるの歩行様筋活動の長期的変化の観察から，装具歩行の繰ものと考えられるが，単に筋の伸張などの物理的変化にり返しによる求心性感覚情報が脊髄歩行中枢の可塑的よってのみ生じるのではなく，脊髄内の介在ニューロン

変化（use-dependent plasticity）を生ずるのか否かを議論

群で構成される「脊髄歩行中枢」の活動を反映するもの

してみたい。

と考えられている。

（69）人工神経接続を利用した下肢歩行運動の随意制御
笹田周作 1，加藤健治 1，グロイス J ステファン 2，
門脇（1 生理研傑 2，宇川義一 2，小宮山伴与志 3，西村幸男 1,4

発達生理学研究系，2 福島県立医科大
3

千葉大学

神経内科，

4

教育学部， 科学技術支援機構）

脊髄損傷による歩行機能の喪失は，腰髄にある下肢歩生じる三角筋の筋活動様式の振幅変化に比例して頻度行中枢への下降性入力の遮断が原因である。しかし，損変調する刺激波形により，下肢歩行中枢がある腰髄へ脊傷領域の上流である上位中枢及びその下流にある脊髄

椎上磁気刺激を施すことによって達成した。人工神経接

内神経回路網はその機能を残存しており，それらを何ら続下では，腕振り運動により下肢の歩行様運動が生じた。

かの方法で人工的に神経接続できれば歩行機能再建のまた，上肢筋活動を随意制御する事により下肢歩行様運可能性がある。本研究は，随意的な歩行様腕振り運動中

動の開始・停止，更にその歩調もまた変調可能であった。

に生じる上肢筋の活動パターンに依存した腰髄への脊この運動は腓腹神経への刺激を加えることで増大した。

椎上磁気刺激により上肢筋―腰髄間の人工神経接続を

人工神経接続を利用して下肢歩行様運動を随意制御す

形成し，人工神経接続を介した上肢筋による下肢歩行様ることが可能であり，脊髄損傷患者の随意歩行機能再建

運動の随意制御を試みた。上肢筋―腰髄間の人工神経接が出来る可能性を示している。

続は，随意的下降性神経活動の代わりに腕振り運動中に

428

研究会報告（70）子どもと成人の歩行中の関節間協調の比較
垣内田翔子 1，橋爪善光 1，飯田悠佳子 2，鳥居俊 3，西井淳1（1 山口大学，2 国立精神神経医療研究センター，3 早稲田大学）

ヒトは，膝関節が伸びすぎたら足関節を曲げるという

節角度の一歩ごとのばらつきは成人に比べて大きく，関ように，互いの関節の動きを補い合うように協調的に動節間協調の視点から比較しても成人とは異なっているかすことで，外乱に柔軟に対応して転ばずに歩行をして点があることがわかった。例えば，立脚期前期においていることが近年の研究結果により示唆されている。一方，成人の場合は足先の水平位置を調整する関節間協調は

子どもの歩行は成人の歩行様式とは違うことが違うこ

弱いが，ばらつきの大きい子どもは足先位置を調整するとがよく知られているが，上記のような関節間協調の視関節間協調が強く観察された。また，成人は後期両脚支点からどのような違いがあるのかはまだ明らかになっ

持期（対側の着地後）に足先位置を調整する関節間協調ていない。そこで本研究では，関節間協調の視点によりが強く観察される一方で，子どもはそのタイミングが両小学３年生の子供と成人の歩行中の関節間協調の様子

脚支持期以前にずれて観察されることがわかった。これにどのような違いがあるかあるかを探った。その結果，らのことは，成人の歩行様式に至るまでにヒトは関節間小学３年生の被験者６人中３人の被験者の歩行中の関協調の活用法が変化していることを示唆している。

（71）第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードに関連する―皮質および皮質下領域：Positron emission
tomography (PET) による測定
加藤利佳子 1，池田琢朗 1,2，尾上浩隆 3，河原正幸 4，尾上嘉代 3，林拓也 3，吉田正俊 1，高浦加奈 1,5，塚田秀夫 4，伊佐
（1 生理学研究所
2

カナダ Queen's 大学
3

理化学研究所

認知行動発達機構研究部門，
Center for Neuroscience studies，

分子プローブ機能評価研究チーム，
4

5

正1

浜松ホトニクス中央研究所，

理化学研究所

適応知性研究チーム）

第一次視覚野(V1)に損傷を受けると，その障害視野に導性サッケード数の割合を 1:2:3:4:6 とした 5 つの条件を提示された視覚刺激に対する“見える”という視覚的意設定した。そして，回帰分析によりこの割合に関連して識は失われる。しかし患者の中には，その意識に昇らな活動の上昇する脳部位の同定を行った。

い刺激に対し手を伸ばしたり眼を向けるといった定位

結果，V1 損傷前には，視覚野と前頭眼野において，サ行動が可能なことが報告されてきた。この現象は“盲視”

ッケード数との関連が観察された。一方，V1 損傷後は，と呼ばれている。我々は，最近，盲視における網膜視蓋

損傷側の上丘および視床枕において関連が見られた。ま

経路の重要性を明らかにした(Kato et al. 2011)が，皮質のた，皮質の３領域：背外側前頭前皮質， 外側頭頂間野

視覚運動経路の寄与については，ほとんど明らかではな(LIP)，MT 野においても，サッケードと比例した活動のい。

上昇が両側で見られた。

そこで我々は，”盲視”のモデル動物として片側 V1 を

これらの結果は，LIP および MT は，損傷後，網膜視除去したサルを用い，視覚誘導性サッケード中の脳活動蓋経路より上丘および視床枕を介して入力を受け，視覚を PET により調べた。

情報伝達に寄与することを示唆する。また皮質３領域は，

本実験課題では，一回の PET スキャン中に行う視覚誘損傷側のみでなく対側領域も，V1 損傷による障害の補償429

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

への寄与が予想される。

（72）皮質盲視野における連合学習高桑徳宏 1，加藤利佳子 1，Peter Redgrave2，伊佐正1（1 生理学研究所認知行動発達機構研究部門，2Dept Psychol, Univ of Sheffield）
人は目的を達成するために行動を考え，意思決定をし，きるという報告がある。この現象は盲視と呼ばれている。

遂行している。その目的は利益や危機回避などの報酬に本研究では，片側第一次視覚野を損傷したサルの障害視分類されるものが多い。一方，人間がとる行動の中には野内に視覚刺激を提示することで，意識に上らない視覚

無意識に行われているものが多く含まれている。報酬を刺激の位置と報酬量との関連を学習させた。サルは課題得るためにとる行動もまた，無意識下で行っているもの

中，画面中央の注視点を見続ける。注視中に提示位置にがあると考えられる。しかし，無意識下で報酬を得るたより区別され，得られる報酬量とタイミングが異なる

めの適切な行動を学習することは可能かについてはほ

CS+(多い報酬を示す）および CS－(少ない報酬を示す）

とんど調べられていない。本研究では，意識に上らないを視野内に提示する。これらの CS をもとに，報酬の量

感覚情報と報酬の関連を学習出来るかを明らかにする

および得られるタイミングを学習し，それに適した行動ことを目的とした。無意識下での感覚情報の処理を調べ(licking:報酬の出るチューブを舐める行動）を予測的に行るために“盲視”のモデル動物であるニホンザルを使用うようになるかを検証した。その結果，CS+刺激に対しした。第一次視覚野を損傷すると反対側視野に提示されて予測的な licking 行動が学習されたことから，意識に上た対象を見えるという知覚意識がなくなるが，一部の患らない視覚刺激と報酬との関係について学習を行うこ者ではその対象に手を伸ばしたり目を向けることがでとが可能であることが判った。

（73）動画視聴時の情報解析機構–時間・空間反転刺激を用いた研究–須田悠紀（順天堂大学大学院医学研究科神経生理学）
北澤茂（大阪大学生命機能研究科ダイナミックブレインネットワーク研究室）

健常者が動画を見る時，視線を向ける場所や移動させのに要する時間と，単純な視覚刺激からサッカード開始

る タ イ ミン グは驚 く ほど 一致 し て いる (Nakano et al.

までの潜時の和の 2 倍の推定値となる。サッカードの潜2010)。健常者は動画の情報を処理して視線を制御する神時を 170 ms と仮定して，視覚情報処理に要する時間は

経機構を共有しているのだろう。本研究では，動画の視170 ms と推定された。

覚情報処理に要する時間と処理機構の一端を明らかに

次いで，動画の明るさ，コントラスト，色，動きなどすることを目的として，動画，時間逆転再生動画，上下の低次視覚特徴量に基づいて計算した「重要度」の時空

反転動画を見る際の視線の時空間パターンを 27 名の被間パターン(n = 20)と，実際の視線の時空間パターン

験者で計測し比較した。

(n=27)を比較したところ，両者は全く重なりのない 2 群

まず，情報処理時間を推定するために，標準刺激と時に分離した。つまり，ヒトの脳は低次視覚特徴量だけで間逆転刺激に対する視線時系列を比較した。一方の時系

視線制御を行っているのではない。情報処理時間は登場

列を時間逆転した時系列ともう一方の時系列間の距離

人物 1 名あたり約 100 ms ずつ増加し，上下反転で約 70 ms

は，680 ms ずらした時に最小となった。この時間差は，増加した。健常者の動画情報解析機構は，通常の上下関

視覚情報を処理して視線を向けるべき場所を決定する係を仮定した人物の抽出と重要度の比較を一人当たり

430

研究会報告100ms という短時間で行っていることが示唆された。

（74）オドボール課題遂行中のサル視床ニューロンの予期的活動
松山

圭，國松

淳，田中真樹（北海道大学医学研究科神経生理学分野）【背景と目的】最近，我々は，オドボール課題遂行中たところ，３つのグループに大別できた。①約２割では，のサル小脳歯状核から単一ニューロン記録を行い，刺激刺激に対して常に一定の応答が見られた（Sensory type）。

を繰り返し提示することによって感覚応答が増大する②約３割では，歯状核ニューロンと同様に，刺激を反復現象を発見し，本研究会等で報告している。これらの信提示することで徐々に応答が増大した（Entrainment type）。

号が，下流の視床大脳経路でどのように処理されている③約半数では，繰り返し刺激によって感覚応答の潜時がかを調べた。

変化した。これらの細胞では，反復刺激後，刺激のタイ【方法】一定間隔で視聴覚刺激を提示し，その不意の欠落を検出して眼球運動で答えるようにサルを訓練しミングにほぼ同期した神経活動が見られた（Predictiontype）。

た（欠落オドボール課題）。刺激間隔は，試行ごとに 100【考察】第三の細胞群の神経活動は，前二者の情報を～600 ms の 5 種類のいずれかを用いた。サルを十分に訓統合することによって作り出され，その情報はさらに下練した後，視床 VL 核周辺から単一ニューロン記録を行流の前頭葉皮質において刺激タイミングの予測情報とった。

して利用されている可能性がある。

【結果】刺激に応答する３３個のニューロンを記録し（75）把握運動は複数のフィードバックループによって制御されている
武井智彦，関和彦（国立精神・神経医療研究センター神経研究所モデル動物開発研究部）

The contributions of the spinal reflex loop and thecoherence (CMC) showed a significant beta-band peaktranscortical loop to the control of the voluntary movement(~20Hz), and the directed coherence analysis revealed thatare still unclear. Here we explore it by recording LFPs ofthey consisted of the bi-directional interactions. Interestingly,

spinal and cortical neurons and by examining their coherence

SMC and CMC emerged alternatively during the precision

with the EMG activities in monkeys performing a precisiongrip task. These results suggested that the two feedback loops

grip task. Spinomuscular (SMC) and corticomuscular

are independently utilized for the control of hand grasping.

（76）随意運動司令による皮膚感覚入力の制御：脊髄及び大脳皮質における感覚抑制関和彦（国立精神神経医療研究センター神経研究所）

すべての運動は必然的に感覚信号を生む。この運動にこされる感覚信号の全てが，今行われている運動のコン

付随して起こる感覚信号は求心性神経を介してやはりトロールに有用だとは思えない。脊髄損傷など反射回路

必然的に中枢神経系の神経細胞を活性化し，直接間接的の亢進などによって引き起こされる感覚信号などはそに運動制御と関連する。しかし，この半自動的に引き起の一例である。中枢神経系はこのような有用でない感覚431

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

入力信号に対して，ただ受動的に興奮させられているの間）と正の相関があることがわかった。つまり，末梢感か？私達の最近のサルの大脳皮質及び脊髄を対象とし覚を抑制できた場合，より良い運動を行うことができた

た電気生理学的実験から，運動時にはすべての部位で運ことになる。従って，生体の随意運動の際には不要な感動と関連のない皮膚感覚入力が抑制されていることが覚入力をその入力段において抑制する働きがあり，それ明らかになった。さらに，この感覚入力に対する抑制のが運動の制御に貢献していることが示唆された。

大きさは，行われている運動のパフォーマンス（反応時（77）Do motor commands contribute to positional estimation?
木村聡貴，五味裕章（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）

We examined whether motor commands can be used forright wrist extensor to disturb the proprioception, which wasestimation of limb s position when sensory information isdesigned to increase proprioceptive uncertainty. Result

uncertain. Subjects performed active or passive right wrist

showed that in the reproducing hand proprioception-biased

flexion to several targets, and then reproduce the perceived

error occurred in the passive task but reduced in the active

right movement using the left hand. We imposed no online

task, suggesting that efference signals compensate sensory

visual feedback of both hands and transient vibration to theuncertainty for estimating limb state.

（78）操作力知覚に対する重力の影響
坂尻太司，田中由浩，佐野明人（名古屋工業大学大学院工学研究科機能工学専攻）

本研究では，操作感の知覚メカニズムを解明すること

自開発し，左右の腕における操作特性と操作感の知覚現で，ステアリング操作系に対する新たな設計因子を導出

象を個別に解析してきた。この結果，ヒトは重力方向とすることを大きな目標としている。ステアリング操作は操作方向の関係により，上肢運動制御を切り替えている

基本的に両手操作であり，しかも重力下での操作となる。

可能性を見出した。本稿では，ステアリング操作におけ

一方の手は重力に従い，もう一方は重力に逆らう逆相運る左右の腕の知覚特性について議論する。重力に従う操動を行うことにより，操舵という回転運動を行っている。

作と重力に逆らう操作について，操作力の知覚特性を調このように，左右で異なる運動を行っているにもかかわ査するために心理物理実験を行った。実験の結果，両操らず，想起される操作感は一つである。このような対象

作の間で操作力の感じ方に差異があることを明らかにに対して，これまでに左右独立構造のステアリングを独した。

（79）運動観察による巧緻運動技能向上メカニズム野嶌一平，川又敏男（神戸大学大学院保健学研究科）
小金丸聡子，福山秀直，美馬達哉（京都大学脳機能総合研究センター）

本研究の目的は，視覚的に誘発された運動感覚錯覚の432

運動機能に与える影響を，運動学的側面と神経生理学的

研究会報告側面より検討することである。神経生理学的検討には経錯覚入力により左手運動機能の有意な向上が見られる

頭蓋磁気刺激（TMS）を使用し，介入前後の運動関連領と共に，右 M1 における MEP の有意な向上も見られた。

域の興奮性変化を計測した。運動課題は２つのボールを

特に，運動皮質内において抑制回路に変化は見られなか

非利き手（左手）でできるだけ早く回す課題とした。TMSったが，促通回路で有意な亢進が認められた。一方，対計測では，右一次運動野（M1）における運動誘発電位

照群では運動機能と M1 興奮性共に変化が見られなかっ（MEP）と運動皮質内の促通抑制（ICI/ICF）を測定した。

た。これらの結果より，視覚的に錯覚入力を与える今回

介入方法は被験者の左手の上にモニターを設置し，課題の方法は，皮質内促通回路が活性化されることで視覚入熟練者（第 3 者）の課題遂行映像を被験者の左手と映像

力対側の M1 を含む運動関連領域の興奮性が促通され，が重なるように提示する方法とした。この方法により，それに伴い運動機能の向上が得られた可能性を示唆し被験者は自身の左手が実際に動いているような錯覚がているものと考える。この方法は，重度運動麻痺を呈す誘発された。対照課題としては，第 3 者が左手のボールる患者などに対する，神経リハビリテーションとして有を持っている静止画を注視させる課題を行った。結果は，用な方法になり得るかもしれない。

（80）進み視覚フィードバック条件下の到達運動
大山剛史（岡山県立大学
ヒトの運動制御において視覚によるフィードバック

情報工学部

スポーツシステム工学科）って軌道を予測できることを確かめた。

制御は大きな要素を占める。視覚フィードバック信号の

提案した手法を用いて通常条件・視覚進み条件・視覚

遅れ時間の増大が運動制御に与える影響を調べるため

遅れ条件の 3 条件のもと，利き手と非利き手でそれぞれに，手先などの位置を遅れて表示させる実験は従来数多

2 点間の到達運動を計測した。3 条件はランダムな順序く報告されてきている。一方で，手先などの位置を進めで提示され，一つの条件について 20 試行を計測した。

て表示させた実験は行われてきていない。

右利きの 4 名の被験者について軌道の終点の位置に対す

本研究は視覚フィードバック信号の遅れ時間がヒトる時間（通常・進み・遅れ）×手（右手・左手）の影響の運動制御に与える影響を調べるために，視覚フィードを調べた結果，遅れ条件では終点が通常条件よりも行き

バック信号の遅れ時間を減らす手法について調べた。手過ぎること，進み条件では終点が通常条件よりも届かな

先の位置を 50 ミリ秒進めて被験者に提示させることで，

いこと，利き手と非利き手で視覚進み/遅れの影響に差が視覚フィードバック信号の遅れ時間を減らす条件を作あることが明らかになった。

成できると考え，先の時刻における手先の軌道を予測す

結果は利き手と非利き手において視覚フィードバッ

る方法について考察した。上肢の 2 点間の到達運動が多クの遅れ時間に対する処理が異なることを示唆するも項式によって近似できるという仮定のもとでいくつかのであると考えられる。

の条件を試したところ，2 次の多項式を用いた手法によ（81）Rapid updating of sensorimotor memory in grasping virtual objects
塗木淳夫，川畑匠朗，湯ノ口万友（鹿児島大学理工学研究科）
外園洋輝（鹿児島大学工学部情報生体システム工学科）
丸山敦夫（新潟医療福祉大学健康科学部健康スポーツ学科）
M. DAVARE，R. N. LEMON，J. C. ROTHWELL（英国ロンドン大学神経研究所）
We studied whether a conflict between vision and haptics

in the previous lift has an effect on the force planning of the433

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）next lift using virtual objects. In 20% of trials, size (3 or 7 cm

rate peaks were significantly changed after trial of atall) and weight (1 or 3.5 N) were incongruent. We quantified

visuo-haptic conflict and CSE followed the same trend as thethe grip force (GF) rate peak as a behavioural read-out of

GF rate. Our results show that the motor system is capable toforce planning and used transcranial magnetic stimulation tobias the sensorimotor memory by rapidly learning a newprobe corticospinal excitability (CSE). We showed that GF

size-weight relationship.

（82）視覚フィードバックの遅れが重さの知覚に及ぼす影響本多卓也（国際電気通信基礎技術研究所

認知機構研究所）

羽倉信宏（ロンドン大学）
今水寛（国際電気通信基礎技術研究所

認知機構研究所，情報通信研究機構）

モーターコントロールの分野では，運動指令から予測

ろが，この現象は必ずしも運動指令からの予測を必要とされる感覚フィードバックと実際のフィードバックのせず，ただ単に複数のモダリティ（視覚と固有感覚）か差異が常に計算されており，この違いが重要な情報としらのフィードバックタイミングの差によるものであるて強く知覚されると考えられている。重さの知覚もこのとの指摘もできる。これに回答を与える実験系を考案・一つと考えられる。予測よりも遅れて視覚情報が入れば，実行中である。本発表では，予備実験結果について発表

それは予測したよりも重い物体であった可能性が高く，する。

逆に早ければ軽かった可能性が高いと考えられる。とこ（83）球技選手の持つ優れた指先知覚特性
前友美優（早稲田大学大学院

スポーツ科学研究科）

勝田夏実（早稲田大学
内田雄介，彼末一之（早稲田大学

スポーツ科学部）

スポーツ科学学術院）

他部位の触覚 に比べ，優 れ ている手の 触 覚情報は

勢と実際のスポーツ場面を想定したボールをつかむ姿勢（Johansson et al., 1979），スポーツ場面の投球やシュートの 2 種類の姿勢で行った。まず，手を広げた姿勢につい動作における，ボールの軌道調整能力に大きく影響してて，一般人では，全ての組み合わせにおいて，外乱下でいることが現場では経験的に知られている。しかし，現有意な刺激認知能力の低下が見られたが（p<0.01），球技

在のところスポーツ選手の持つ指先触覚能力を調査した経験者では，外乱下でも示指-拇指の組み合わせにおいて知見は得られていない。そこで，球技経験者と一般人ののみ刺激認知能力の低下は見られなかった（p<0.01）。一

指先知覚特性を定量化及び比較することで，経験的知見方で，ボールをつかむ姿勢についても同様の結果が示さの科学的立証を目指すとともに，触知覚学習の可塑性のれた。以上のことから，球技経験者の示指-拇指の指先知有無について検討する。本研究では球技経験者（野球，覚は，手を広げた姿勢において，一般人よりも優れていバスケットボール）と一般人を被験者とし，4 種類の右ることが明らかになった。さらに，その優れた触覚情報

手 2 指の組み合わせ（示指-拇指，中指-拇指，環指-拇指，

は，手の姿勢を変化させても維持されることから，その小指-拇指）のそれぞれに対して同時に点字様刺激を与え，触覚能力がパフォーマンスに影響する可能性が示唆され

通常下と外乱下の 2 条件でその刺激量の差を判断する認た。

知課題を行った。さらに，それらの課題は手を広げた姿

434

研究会報告（84）運動の視覚フィードバック誤差が疲労知覚に影響を与える伊藤翔，木村聡貴，五味裕章（NTT コミュニケーション科学基礎研究所）

運動中の知覚生成には，感覚器からの感覚入力だけで択で回答した。このとき，指先位置のフィードバック映なく，運動指令など運動系の情報処理が関わっているこ像を遅延させると，疲労感の増大がみとめられた。このとが示唆されている。我々は，筋疲労に伴って知覚され回答結果は，別セッションで評価した映像遅延の弁別結る「疲労感」についても，単に疲労で生じた代謝的な変果と必ずしも一致しないことから，映像遅延の認識その化がそのまま知覚に反映されるわけではなく，運動実行

ものを回答したわけではないと考えられる。本結果は，に付随する情報処理，とくに運動出力の予測過程の修飾

視覚フィードバックの遅延で生じた運動出力の誤差情を受けるのではないかと考えている。そこで本研究では，報により，筋疲労の知覚が修飾を受けたことによるもの

運動中の視覚フィードバックを遅延させ，運動予測に対と解釈される。また，視覚フィードバックの遅延に伴い，する視覚的な誤差が疲労知覚に与える影響を検証した。

実際の指運動において課題の周期に対する位相遅れが被験者は示指の周期的な（約 2 Hz）屈曲・伸展を持続的観察された。背景にある運動制御や疲労感の知覚との関に行い，これに伴う疲労感の増減を十数秒おきに強制選連性について考察する。

（85）重度感覚障害者の握り・つまみ動作の改善を目的とした表面電気刺激を用いた感覚フィードバック装置の開発
北佳保里 1，大高洋平 2，坂田祥子 3，大須理英子 1（1 国際電気通信基礎技術研究所，2 慶應義塾大学，
3

東京湾岸リハビリテーション病院）

脳卒中患者等において，運動機能が保たれていても感スクは指腹つまみとし，1 日１時間，１週間で 4 日間訓覚が重度に障害されている場合，つまみ動作などのマニ練を行なった。圧力センサは母指と示指の指腹に貼付し，ピュレーション能力が著しく低下する場合がある。そこ

電気刺激は非麻痺側，麻痺側の僧帽筋に母指・示指のセで，物体を把持した際に指先で計測される圧力に応じてンサの情報を別々にフィードバックした。訓練前，つま

低周波電気刺激の強度を調節し，非麻痺側の肩など感覚

み動作中の麻痺側の指先圧力パターンは非麻痺側と全異常がない部位にフィードバックを行う方法（Sensory

く異なっていたが，SENS により指先圧力をフィードバ

feedback by Electrical Nerve Stimulation: SENS）を開発し，ックした途端，非麻痺側の圧力パターンと同様滑らかに

その有効性を検証した。SENS は，圧力センサ，PC，ス

なり即時的改善が認められた。また，患者のマニピュレ

ティミュレータ，アイソレータ，刺激用電極パッドで構ーション能力を Box and Block Test により評価した結果，成される。症例は，右視床出血後 27 ヶ月の 66 歳女性でスコアは上昇し，訓練後システムを外した場合でも同日あり，運動機能は良好にも関わらず肘以下の表在・深部

内の練習前と比較して高いスコアを維持していた。さら覚が脱失しており，介入開始前，簡易上肢機能検査にてに，介入終了後 7 ヵ月においても，介入期間終了時のス

7/100 点とマニピュレーション能力が低かった。対象タ

コアを維持しており，キャリーオーバーが確認された。

435

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（86）Impairment of relaxing muscle contraction after stroke with sensory deficit (Preliminary data)
長井真弓，大内田裕，鈴木栄三郎，内野すみ江，会津直樹，唐（東北大学大学院医学系研究科
出江紳一（東北大学大学院医工学研究科

志明，阿部玄冶

肢体不自由学分野）

リハビリテーション医工学研究分野）

背景：素早く動作を切り替えるような巧緻動作を行う

他者が握る・離すという動作の画像に合わせ，できるだ際には，筋肉の素早い収縮と素早い脱力が必要となる。

け早く電子握力計を握る・離すという動作を行った。こ脳卒中患者においては，この機能が低下する報告が多く

れを一側手で 20 回繰り返し，左右の手で計測した。握されている。しかし，巧緻動作を行う機能がどのようにる動作の画像提示がされてから握るまでの時間と離す

変化するかは分かっていない。また，脳卒中患者の評価

動作の画像提示がされてから離すまでの反応時間を記においては，最大握力などの指標を用いた評価は多く行録した。

われているが，速さを必要とする課題を用いて評価する
ことは少ない。そのため，本研究の目的は，健常成人と結果：感覚障害が軽度の患者では健常者と比較して握脳卒中患者で筋肉の素早い収縮と脱力を行う際の反応

る・離す反応時間ともに有意な差は認められなかった。

時間にどのような差が生じるか調べることとした。

重度の患者では健常人と比較して握る反応時間では差は認めなかったが，麻痺側の離す動作のみ反応時間が有方法：対象は，健常成人 8 名，脳卒中左片麻痺患者 2

意に遅くなった。

名とした。患者の運動麻痺の程度は手指の集団伸展が可
能な BRS ステージⅣであり，麻痺による重症度は変わら

考察：脱力課題には感覚情報が重要であり，感覚障害

ないが，表在・深部ともに感覚障害を持つ感覚障害が軽が重度であるほど反応時間は遅くなる。離す動作はより度と重度の 2 名である。課題はモニター上に呈示された，感覚に依存した動作であることが伺える。

（87）両手協調運動における能動的注意の影響
櫻田（国立障害者リハビリテーションセンター研究所

脳機能系障害研究部

武，神作憲司

脳神経科学研究室）

新しい身体動作を獲得する際に，どこに注意を向けて量的に評価し，カップリング（協調性）の指標とした。

運動を行うかはパフォーマンス向上に重要な要素とさ

注視点はモニタ中央とし，運動中の能動的注意は，モニれるが（Wolf et al. 2010），そのメカニズムには不明な点

タ上の視覚刺激に基づいて右／左／中央のいずれかにが多い。本研究では，比較的単純な協調運動である両手向けた。課題は，手先カーソルのみフィードバックする

運動中に能動的注意を特定の身体位置に向けることで対照条件と，左右の手で対象物を運ぶような作業要素をその他の身体部位の運動出力がどのように影響を受け含んだ視覚フィードバックを与えた協調条件とした。

るかを評価し，認知情報処理と運動制御の関わりを検証した。

対照条件でのカップリングは注意を向ける空間に依存しなかったが，協調条件では注意を向けた空間に応じ被験者（右利き健常成人 8 名）はモニタ上の手先カーてカップリングの強さが変化した。特に，注意を右手側

ソルを見ながら，両手リーチング運動（振幅 7cm）を行の空間に傾けると，中央あるいは左手側に注意を向けたい，ランダムな試行において右手（または左手）のみ大

条件よりも有意にカップリングが弱くなった（p<0.05）。

きな振幅が要求される。この時の右手（または左手）の今回の実験で，能動的注意に関する認知情報処理と身運動修正に伴って変化する左手（または右手）振幅を定

体の協調性が相互に関係する可能性が示唆された。今後

436

研究会報告は，認知機能を担う脳領野等に対して経頭蓋磁気刺激をしていく。

加えること等により，その脳内情報処理過程を明らかと（88）片麻痺者の麻痺肢に対する身体性注意の低下
会津直樹 1，大内田裕 1，鈴木栄三郎 1，内野すみ江 1，
唐志明 1，阿部玄治 1，長井真弓 1，出江紳一 1,2（1 東北大学大学院医学系研究科障害科学専攻肢体不自由学分野，
2

東北大学大学院医工学研究科＜目的＞効果器の不使用は，自己身体に向ける身体性
注 意 が 低 下 す る と い う 無 視 様 の 症 状 (Neglect-like

リハビリテーション医工学研究分野）を記録した。ボタンを押す反応手は健常者は右 2 指，片麻痺者は非麻痺側２指であった。

syndrome)を呈すことが，疼痛を主とする複合性局所疼痛

＜結果＞健常者では健常手の上に視覚刺激が投射さ症候群の患者で知られている。このことから，運動麻痺れた際の反応時間は模造手の反応時間と比較して早くを呈した片麻痺者においても，麻痺肢の不使用により，なった。一方，片麻痺者では，麻痺手と模造手の反応時

麻痺肢への身体性注意が低下すると考えられる。しかし間に差が見られなかった。さらに，各片麻痺者の反応時ながら，麻痺肢に向ける身体性注意の量は明らかになっ間結果と発症後期間の関係には，強い負の相関が見られていない。本研究は，麻痺肢の身体性注意を計測する事た。
＜考察＞健常者と片麻痺者の反応時間の結果より，片を目的とした。
＜方法＞対象者は健常者 15 名，慢性期片麻痺者 12 名

麻痺者の麻痺手に向ける注意量は低下していることがとした。課題は刺激− 反応課題を用いた。机上の左右の示された。さらに，発症後の期間が長いほど麻痺肢に向いずれかの位置に対象者の自己手（健常者：左手，片麻ける身体性注意の量が低下していた。このことより，片痺者：麻痺手）を置き，もう一方には手の形をした模造

麻痺者は麻痺肢の不使用によって身体性注意が低下し手を配置した。プロジェクターを用い，視覚刺激を自己ている事が明らかとなった。

手の上または模造手の上のいずれかに投射した。視覚刺激の投射の際にできるだけ早くボタンを押す，反応時間（89）個人間および両手間共同力制御課題におけるエラー最小化過程の比較：組むべきは自分の手よりも他人の手，知っている手よりも知らない手？
阿部匡樹，渡邊克巳（東京大学先端科学技術研究センター）

２つの手を用いて１つの目的を達成するゴール志向

力に合わせる課題を２種類行った。個別課題では各々の性課題において，２つの手の制御の最適化にはそれぞれ把持力を標的力に一致させる課題，その後行われた統合の手のパフォーマンスに関するばらつき（不確かさ）の

課題では二人の合計把持力を標的力に一致させる課題

情報が重要な役割を果たしうる。本研究では，このようが課された。相互のパフォーマンスの事前知識の影響をなばらつきに関する事前情報の有無がどのように２つ調べるため，個別課題の試技中および全試技終了後におの手のパフォーマンスの組織化に影響を及ぼすのかを，

互いの結果が提示される情報共有群と，個別課題の試技

個人間および両手間共同課題の比較を通して調べた。

中も全試技終了後も相手のパフォーマンスに関する情

２人１組のペアが，一過性把持力のピーク値を標的報が提示されない情報非共有群が設定された。さらに，

437

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

個人が左右の手で同課題を行う両手群が設定された。

の力間にみられる正の相関が課題に対して負の干渉を統合課題における平均誤差は，情報非共有群が他群もたらしていた。これらの結果は，相互の情報共有が変よりも有意に小さい値を示した。エラー最小化過程に関数間統合の最適化を促す一方，それによって生じる社会する解析の結果，情報共有群はペア間の力配分を最適化

的ならびに生理学的制約が共同課題のパフォーマンス

していた一方で個々のばらつきが増大する傾向にあっを制限しうることを示唆した。

た。また，両手群は個々のばらつきが小さい一方，左右（90）Discrepancy between goal belief and prediction degrades performance in expert darts throwers
池上剛，G Ganesh（情報通信研究機構/国際電気通信基礎技術研究所）

我々は，他者の行為の観察を通して，行為者の意図やのために，ダーツを用いた運動観察実験を行った。8 人

目的を理解することができる。このような他者の行為理のダーツ上級者に（予測が難しい）初心者のダーツの投解は，観察者自身の運動システムを利用して行われると球動作（ダーツが手から離れる瞬間まで）の映像を見て考えられている(Kilner et al., 2007)。実際，他者行為に対もらい，ダーツがダーツ盤のどこに刺さったかを予測しする予測能力と観察者の運動実行能力の間の相関関係てもらった。実験の結果，仮説どおり，初心者の動作予が報告されている(Alioti et al., 2008)が，他者行為の予測測を繰り返すにつれて，上級者のダーツ成績は低下した。

と自身の運動実行が，本当に共通の運動システムをもとさらに，ダーツ成績の低下は，初心者がどこを狙っていに行なわれているか，それとも別々のシステムをもとにるかという事前知識を観察者に与えた場合に限って生行われているかは未だ明らかではない。そこで，我々は，じた。つまり，観察した他者行為の予測結果と，観察者共通のシステムが使われているならば，他者行為の予測が予め持っている他者行為の目標との誤差情報が，観察と観察者の運動パフォーマンスの間に干渉が見られる者の運動システムに影響を与えていた。本研究は，他者はずだと考えた。具体的には，他者行為の予測が困難な行為の予測と自身の運動実行が，共通のシステムをもと状況下で生じる予測エラーが，観察者の運動パフォーマに行なわれていることを示す行動学的証拠を得た。

ンスに影響を与えるという仮説をたてた。この仮説検証（91）ニホンザルの上肢同期現象
長坂泰勇，Zenas C. Chao，長谷川有美，能登谷智則，藤井直敬

Naotaka Fujii（（独）理化学研究所 BSI 適応知性研究チーム）
一昨年に，向い合ったサルのボタン押し行動が自発的

サルの BP のスピードは互いがハーモニクスの関係にあに同期する現象を報告したが，本年ではいくつかの条件った。また，３）相手をビデオ再生したサル(vMonkey)を設定した実験の最終結果を報告する。結果は以下の通としても，同様な同期が観察された。詳細な分析の結果，りである。左右のボタンを片手で数十回押す単純な課題

４）同期を成立する方向に向かって，BP のスピードが変を訓練したサルを向い合わせて，同様な課題を行わせる化していることが確認された。なお，５）相手の BP のと，１）サルの上肢運動が同期した。この際サルのボタ

聴覚または視覚刺激のみを提示しても，速度の変化は見

ン押し(BP)のスピードは，一致する場合と一致しない場られたが，６）２つのモダリティーが同時に提示されて合があったが，一致しない場合であっても，２）２頭のいるときのみ，同期が成立した。

438

研究会報告新たな行動として訓練された本 BP 行動は，自然界で会適応に本来必要とされる脳システムを賦活し，そのたは観察されず，したがって動物の環境適応においてなんめに本研究で観察された自発的な同期現象が，派生的にら意味をなさないものである。本実験課題と環境が，社生じたものであると推測される。

（92）Tool kinematics mis-planning in humans
Ganesh G，Ikegami T（情報通信研究機構/国際電気通信基礎技術研究所）
While using hand held tools, humans can locate the tip of a

reproduced by a computational model where perception of thetool immediately, such that they can immediately plan new

arm is altered depending on the tool kinematics. While

hand trajectories to accommodate for the tool kinematics.

previous studies have shown that repeated use of tools can

How is this planning performed? To answer this question, we

slowly change the neural representation of the user’s bodyexamined reaching movement to different targets with tools of(Iriki et al., 1996),our data exhibits that tools candifferent size and orientation. The observed errors wereimmediately alter the user’s body perception.

（93）非生物の環境音による認知：手の視覚表象による subliminal priming は道具認知に影響するか
芦塚あおい，美馬達哉，福山秀直（京都大学大学院）

いくつかの非生物は，それらが発する環境音によってした。環境音に先行した視覚的 prime として，そのアイ容易に認知できるが，その脳内機構の詳細は知られていテムまたは手のカラー写真を 33ｍ秒提示し，無意味図形

ない。ｆＭＲI による検討では，非生物の環境音の中でを prime とした場合との反応時間差を計算し，priming 効

も人間の動作と関連するもの（例：手で操作する道具）果とした。【結果】アイテムの場合，道具，機器に関わでは，運動前野を含むミラーニューロンシステム（MNS）

りなく全員で意味的 priming 効果がみとめられた（道具：の賦活が生じると報告されている。【目的】本研究では，-105 ms，機器：-156 ms）。手では，道具の場合にのみ

MNS を 活 性 化 す る 手 の 視 覚 表 象 に よ る subliminal

priming 効果がみとめられた（道具：-24 ms，機器：6 ms）。

priming が，非生物の環境音による認知の脳内機構に与え【考察】本実験の結果は手の視覚表象が動作と関連しる影響を検討した。【方法】１３の非生物アイテムにつた環境音認知に特異的に影響したことを示唆した。これ

いて，動作と関連するもの（道具）としないもの（機器）は MNS を介した運動と認知の機能的関連を反映していに分類した。被験者には，環境音を 2 秒提示し，アイテる可能性がある。ただしこれは予備的結果であり，被験ムの大きさを判断させる課題を行わせ，反応時間を計測

者数を増やし，統計的に検討する必要がある。

（94）行動選択と運動制御の不可分性を示す行動学的証拠
平島雅也，山脇学，野崎大地（東京大学大学院教育学研究科）

行動選択と運動制御の可分・不可分性については，古数の潜在的行為が残されている間，それらが運動前野にくから活発な議論がなされているが，未だ明確な答えはおいて同時に準備（表象）されていることを，霊長類をない。近年，Cisek らは，行動選択終了前，つまり，複用いた電気生理学実験によって明らかにした。運動前野439

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

は，運動計画・制御に重要な役割を担っていることから，

件）。その後，それらのうち一つが最終的に到達すべき

この知見は行動選択と運動制御の不可分性を支持する

ターゲットとして提示され，そのターゲットに向けてでものと言えよう。しかし，行動選択終了前の神経活動が，きるだけ早く到達運動を行う。シングル条件下で新奇なその後に生じる運動の制御にどのような影響を与える

力場を学習した後，時折ダブル条件で到達運動を行ったのかは不明であり，行動選択と運動制御の機能的な意味

ところ，力場学習の効果は，ダブル条件下では完全にはでの不可分性は未だ明らかではない。

発揮されなかった。また，ダブル条件下で獲得した力場

本研究は，ヒト被験者を対象とした運動学習パラダイ

学習の効果も，シングル条件下では完全には発揮されなムを用いることによって，行動選択前の準備状態の違い

かった。これらの結果は，行動選択前の準備状態の違い

が，運動記憶の想起に与える影響について調べた。被験が，来たる運動の制御で用いられる内部モデルに影響を者は，予め提示された一つまたは二つの潜在的ターゲッ

与えていることを意味しており，行動選択と運動制御がトへ向けて運動の準備を行う（シングル条件とダブル条

機能的な意味で不可分であることを明確に示している。

（95）Different contribution of left and right Area 6 (BA 6) to controlling response inhibition:a lesion and TMS study
鈴木栄三郎 1，大内田裕 1，内野すみ江 1，会津直樹 1，
唐志明 1，阿部玄治 1，長井真弓 1，出江紳一 1,2（1 東北大学大学院医学系研究科肢体不自由学分野，
2

東北大学大学院医工学研究科リハビリテーション医工学分野）[目的]反応抑制とは状況に不適切な反応を抑制する能rTMS を行い，刺激前後で左右の手の反応抑制の変化を力である。損傷研究や脳機能イメージング研究から，反調べた。[評価指標]反応抑制の評価として刺激-反応一致

応抑制の制御に Area 6 が関与していることが知られてい性課題を用いた。被験者は左右どちらかの手視覚刺激にる。しかし，左右の手の反応抑制の制御における Area 6

対して左右一方の手で素早く反応する。視覚刺激に対しの左右半球間の役割の違いは明らかではない。我々は 1)て同じ手で反応する一致条件と反対の手で反応する不左右 Area 6 をそれぞれ損傷した患者 2 例の反応抑制の評一致条件を行った。反応抑制の指標として不一致条件と価，2)健常成人の Area 6 への反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)

一致条件の反応時間の差を用いた。[結果]左 Area 6 損傷

による Virtual lesion を実施し，左右の Area 6 が左右の手患者では右手の反応抑制が障害され，一方，右 Area 6 損の反応抑制の制御に及ぼす影響を検討した。[実験 1]脳出傷患者では両手の反応抑制が障害されていた。健常成人

血により左背側運動前野(PMd)，左補足運動野を損傷しの左 PMd への rTMS が右手の反応抑制に干渉した。[結た 47 歳女性。脳腫瘍により右 PMd を切除した 32 歳女性。

論]左右の手の反応抑制の制御における Area 6 の役割は両患者の左右の手の反応抑制能力を評価した。[実験 2]

左右半球間で異なり，少なくとも左 PMd が右手の反応抑健常成人 14 名の左右それぞれの PMd に対する 1 Hz制の制御に関与する可能性が示唆された。

440

研究会報告（96）Hand Shape Selection in Grasping: Interaction Between the twol Visual Streams and Convergenceon the PMv
幕内

充 1,2，染谷芳明 3，小川誠二 3，高山吉弘 1（1 東京大学，2 国立障害者リハビリテーションセンター，3 小川脳機能研究所）

We investigated the system dynamics of the human brain

and drive the converging causal influences from the AIP, pITG,

for the pantomiming of grasping with two aspects accentuated.

and DLPFC to the PMv. These results suggest that the dorsal

One is object recognition, with the use of objects for daily use.

and ventral visual areas interact in the grasping, while the

The other is the selection of grip hand shape. Effective

PMv integrates the neural information of different regions toconnectivity analysis revealed that the increased selection

select the hand posture.

demands enhance the interaction between the AIP and pITG,（97）視覚運動変換学習によって発火特性が変化する M1/PMdc の神経細胞は何を符号化しているのか？
宮下英三（東京工業大学・大学院総合理工学研究科・知能システム科学専攻）

大脳皮質には Hebb 型の可塑性シナプスやスパイクタ

空間内のベクトルとして細胞活動の特性を抽出した。関

イミングに依存した可塑性シナプスが存在することが節トルクに関する細胞活動特性は学習課題の前後で変知られている。このような可塑性シナプスが機能的にど化しないとの前提で解析した。また，記録した細胞の受のような役割を演じているのだろうか。本研究では一次動的な応答性を観測し，その細胞が深部感覚情報を受け

運動野と運動前野背側尾側部に着目し，視覚運動変換学ているのか視覚情報を受けているのかを区別した。その習によってこれらの領域の神経細胞の活動特性が変化

結果，視覚情報を受けている細胞の中に関節角速に関すするかどうかを検討した。具体的には，水平面上に動くる細胞特性が学習課題の前後で変化するものがあった。

受動的マニピュランダムを手で操作（手首は固定）してさらに，これらの変化は回転変換によるカーソルの動き

コンピュータ画面上のカーソルを視標内に移動するコの変化に対応していることが分かった。本研究により，ントロール課題と，カーソルを４５度回転変換かけた位

一次運動野と運動前野背側尾側部には環境に適応して置に提示した状態で行う学習課題をサルに課し，コント

細胞活動特性を可塑的に変化する細胞が存在すること

ロール課題と学習課題完了時で細胞活動特性を比較しが明らかになった。またこのような細胞活動は腕の運動た。細胞活動を特徴付ける変数として肩と肘の関節トルとの関連性においてカーソルの動きを予測している可クと関節角速度を想定し，これら４つの変数の重み付け能性がある。

線形和によって細胞活動を近似することにより，４次元（98）イメージする力の強さに依存して皮質脊髄路の興奮性は高まる
水口暢章（（独）情報通信研究機構
梅原

脳情報通信融合研究センター）

泉，中田大貴，彼末一之（早稲田大学スポーツ科学学術院）

運動イメージ中には皮質脊髄路の興奮性が高まるこ

皮質脊髄路の興奮性がイメージする力の強さによってとがよく知られている。本研究では，運動イメージ中の変化するかを検討した。皮質脊髄路の興奮性は，経頭蓋441

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

磁気刺激を一次運動野に与え，右腕の腕橈骨筋，上腕二発電位を測定した。その結果，腕橈骨筋及び上腕二頭筋

頭筋，上腕三頭筋に貼付した筋電図から記録した運動誘の 60％MVC 条件の運動誘発電位は 10％MVC 条件より発電位の振幅から評価した。被験者は 12 名であった。

も有意に大きかった。また，拮抗筋である上腕三頭筋のまず，アームカールにて最大随意収縮（MVC）で発揮さ運動誘発電位は各条件で差は見られなかった。これらのれる力を測定し，被験者は 10％，30％及び 60％MVC のことから，運動イメージする力の強さが強いほどの皮質力を出せるように練習した。その後，動作のイメージを

脊髄路の興奮性が高まることが示唆された。

10％，30％及び 60％MVC の力で行っている時の運動誘（99）眼球運動方向の自由選択における運動と選択の相反する履歴効果
望月（1 京都大学大学院

圭 1,2，船橋新太郎 1,3

人間・環境学研究科，2 日本学術振興会
3

京都大学

特別研究員，

こころの未来研究センター）

動物は刻一刻と変化する環境のなかで適切な行動をれた空間位置を記憶し，遅延期間ののちに，その位置を行なうため，過去の行動とその結果を記憶し，それにも眼球運動で報告した。自由選択課題（Free Choice Task,とづいて柔軟に行動を変化させる。このような先行するFCT）では，手がかり刺激としてふたつの視覚刺激が同経験の後続の行動への影響は，履歴効果として測定でき時に呈示され，サルはそのいずれを選んでも同量の報酬る。しかし，随意運動には必ず「その運動をする」といを得ることができた。両条件の試行をランダムに混ぜてう選択が付随し，選択によって選ばれた行為のみが実際サルに遂行させ，FCT 試行においてサルが行なう選択が，の運動として発現される。このような運動と選択の付随

先行する ICT・FCT 試行によって受ける影響を検討した。

性のため，先行する行動が後続の行動に与える影響を考その結果，先行する選択は後続の試行における同一反応

えるとき，運動履歴と選択履歴の効果は通常分離できなを促進するのに対し，先行する運動は，後続試行での同い。

一反応の選択を妨げる効果をもつことが明らかになっ

そこで本研究では，サルに 2 条件の遅延眼球運動反応

た。本研究の結果は，選択行動や運動発現の心理学的・を行なわせ，運動と選択それぞれの履歴が後続の試行に

神経科学的メカニズムの検討において，運動と選択を分与える影響を検討した。強制選択課題（Instructed Choice

離することの重要性を示している。

Task, ICT）においては，サルは視覚刺激によって指示さ（100）自発性サッカードのタイミング制御におけるドパミンの関与
國松淳，田中真樹（北海道大学）

自発的に運動を開始するとき，そのタイミングはどのを明らかにするために，私たちは両経路の相対的な信号

ような神経機構によって制御されているのだろうか。最強度を薬理学的に操作し，自発性眼球運動への影響を調

近，基底核ドパミン系が時間知覚に関与することが示さべた。

れており，適切なタイミングで自発的に運動を開始する

視覚刺激に応じて即座に眼球運動を開始させる課題際にもこの系が関与する可能性が考えられる。ドパミン（Triggered 課題）と，視覚刺激の提示後，一定の時間がは，線条体で D1 および D2 受容体を介し，それぞれ直接経過した後に自発的に眼球運動を開始させる課題

経路，間接経路への信号強度を調節している。その機能（Self-timed 課題）をサルに訓練した。課題遂行中に線条

442

研究会報告体ニューロンの活動を記録し，眼球運動に関連した部位

D1 作動薬（SKF38393, n = 4）
，D1 拮抗薬（SKF38393, n =を探索し，同部に薬剤を微量注入した。D2 受容体の拮抗

4），D2 作動薬（Quinpirole, n = 8）のいずれを投与した場薬（Eticlopride, n = 9）を注入したところ，Self-timed 課

合にも，有意な影響は見られなかった。これらの結果か

題では自発サッカードの開始時間が早くなったが，ら，自発運動のタイミングは間接経路の信号によって調Triggered 課題では有意な変化がみられなかった。一方，

節されていることが示唆された。

（101）Modification of eyelid conditioning timing in induced by amplitude-modulated tone andits theoretical interpretation
本多武尊 1,2，廣野守俊 1，山崎
（1 理化学研究所
2

脳科学総合研究センター

日本学術振興会

匡 3，永雄総一 1

運動学習制御研究チーム，

3

特別研究員(PD)， 電気通信大学

情報理工学部）

Timing is one of important aspects in motor control. In

training, the CR timing after the completion of conditioning

eyelid conditioning, repetition of pairing a tone (conditioned

was modulated by the magnitude of maximum amplitude ofstimulus, CS) and airpuff promotes the acquisition of

AM tone used for CS. These observations are consistent with

precisely timed eye-closure (conditioned response, CR) to

the prediciton of our theoretical study that the CR timing

only CS. Our behavioral study on rabbits reveals that when

depends on the change of passage-of-time information

the amplitude-modulated (AM) tone was used for CS during

represented by cerebellar granule cell activity.

（102）The role of error observation on dynamic motor imitation learning
唐志明，大内田裕，鈴木栄三郎，内野すみ江，会津直樹，阿部玄治，長井真弓（東北大学大学院医学系研究科）
出江紳一（東北大学大学院医工学研究科）

背景：模倣はヒトが新しい動作を獲得するのに重要なーバランスをとった。評価方法としては，被験者が実際役割を占めている。過去の研究では模倣の観察対象が正にピンチをした力発揮のピーク値と 8N の差分を計測ししいモデルのみを使用している。しかし，エラーは重要た。さらにこの差分を標準化にした：標準差分＝条件後な情報を含んでいて，ヒトはこの情報を利用してエラーの差分/条件前の差分 X 100％。

を避けられる可能性と考えられる。本研究の目的は模倣
運動学習中のエラー観察効果を調べることとした。

結果：エラー条件の標準差分(60.7%±37.7%)はコント
ロールの標準差分(94.8%±33.2%)より有意に低かった。

方法：対象は 20 名健常者とした。被験者にピンチ動

考察：標準差分は運動学習の効果を表し，値が低いほ作の動画を観察しながら，8N のピンチ動作を行った。エ

ど効果がよいため，本研究の結果は模倣運動において，

ラー条件では半分の観察ピンチ動作を 4N と 24N の動作

一部のエラーを入れたら運動学習効果を向上することとして，残る半分は 8N の動画とした。コントロール条が示唆された。エラーのこの効果は 2 つの要因と考えら

件ではすべて観察ピンチ動作は 8N とした。被験者はピれる。まず，エラー条件では被験者は課題に関する正しンチ動作をした直後，音声言語でフィードバックを受けい情報のみならず，間違い情報も得られるため，より多た。条件前後で学習の効果を評価した。被験者は右左手

くの情報を獲得できた。次に，エラーの出現は被験者をそれぞれ課題条件を行った。手と条件の順序はカウンタ

運動学習により注意を向けされた。

443

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（103）Motor imagery and Motor execution use different area in intermanual transfer
雨宮

薫 1,2,3，山岨達也 2，染谷芳明 3，大須理英子 1，小嶋祥三 3（1 国際電気通信基礎技術研究所，2 東大，3 慶應）

一側の手を用いた運動学習により獲得した運動技能
は，対側の手を使用した同様の運動課題を促進する場合

結果として，実際運動訓練群・運動イメージ訓練群とがある（両側性転移）。運動学習により獲得される効果

もに，左手から右手，右手から左手への転移の促進効果

器に非依存な学習内容が影響すると考えられており，が見られた。今回の実験課題においては実際運動学習群

我々の過去の研究により両側性転移が運動イメージにと運動イメージ学習群の転移効果に差は見られなかっよっても可能であることを示してきた。

た。

本実験ではまず，実際の運動を用いて学習する実際運

しかし，転移課題を行っている際に転移の成績と相関動訓練群および運動イメージを用いて学習を行う運動

して活動が上昇するする領域は，運動イメージ訓練後とイメージ訓練群の二群用意した。

実際運動の訓練後では異なっていた。運動イメージ訓練

その上で，両側性転移の効果が，左手から右手に移行群に特異にみられた相関領域は，運動イメージ訓練群のした場合と右手から左手に移行した場合に，学習時に使訓練時期（運動イメージ時）に特異にみられる前頭前野

用した手が転移効果をそれぞれどのように促進するかの領域と一致していた。

について，両群の差を検討した。更に転移の促進効果と以上の結果は，運動イメージ訓練後の転移効果と実際関連する脳活動領域が，実際運動訓練群と運動イメージ

運動訓練後の転移効果は，異なる活動領域に依存してい訓練群とで相違するか否かについて，fMRI を用いて検討る可能性を示唆している。

した。

（104）運動イメージ中に発生する事象関連脱同期量は皮質脊髄路の興奮性に相関する
武見充晃（慶應義塾大学大学院理工学研究科）
里宇明元（慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室）
正門由久（東海大学医学部専門診療学系リハビリテーション科学）
牛場潤一（慶應義塾大学理工学部生命情報学科）

脳卒中片麻痺上肢に対するブレイン・マシン・インタ

た。

ーフェース（BMI）を用いた神経リハビリテーションで

本研究は実験 1 と 2 から構成され，各実験とも健常成は，頭皮脳波中に観察される 8-12 Hz 成分の振幅変化を人 10 名で実施した。実験 1 では被験者は右手背屈運動用いることが多い。運動イメージにともなって本成分がイメージを行い，運動イメージ中に ERD が 5%, 15%に到減少することを事象関連脱同期（ERD）とよび，体性感達した際に，被験者の右手一次運動野に経頭蓋磁気刺激

覚運動野の興奮性を反映するといわれてきたが，その詳を与えた。運動誘発電位（MEP），皮質内抑制（ICI），皮

細な検討はなされてこなかった。ERD の神経科学的基盤

質内促通（ICF）は主動筋である右橈側手根伸筋から計を明らかにすることは，BMI 神経リハビリ法のエビデン測した。実験 2 では，右母指外転運動イメージ中に ERDスを高める上で重要な課題である。そこで本研究は，運が 5%, 15%に到達した際に，被験者の右手根部正中神経

動イメージ中に ERD が生じた際の一次運動野興奮性とに電気刺激を与えた。脊髄前角細胞の興奮性を反映する

脊髄前角細胞興奮性を電気生理学的手法により検討しF 波の出現率は右母指外転筋より計測した。

444

研究会報告結果，実験 1 では，ERD 強度依存的に MEP の振幅が運動野と脊髄前角細胞の興奮性の指標となることが示

増大し，ICI が脱抑制した。実験 2 では，ERD 強度依存

され，ERD が BMI 神経リハビリ法の駆動信号として妥的に F 波の出現率が上昇した。本研究より，ERD が一次当であることが支持された。

（105）運動前野は運動イメージと運動抑制の両方に関与する
篠崎

淳 1，村原貴史 1，齊藤秀和 2，原田邦明 3，長濱宏史 3，櫻井佑樹 3，花川

隆 4，長峯隆1（1 札幌医科大学医学部神経科学講座，
24

札幌医科大学大学院保健医療学研究科，3 札幌医科大学附属病院放射線部，

国立精神・神経医療研究センター

脳病態統合イメージングセンター

運動イメージの際には実際の運動を伴わずに機能遂

分子イメージング研究部）

した。

行が行われるため，筋活動を抑制するシステムが関与し運動イメージ関連脳部位の同定には，運動イメージ Goている可能性がある。そこで本研究では，運動イメージの際に運動実行 Go よりも強く活動する部位を求め，運の際に働く脳部位と運動抑制の際に働く脳部位とを比

動抑制関連脳部位の同定には，運動実行 Nogo の際に運較することにより，運動イメージの際に運動抑制が関与

動実行 Go に比べて強く活動する部位を求めた。右手指しているかを明らかにすることを目的とした。

セッションにおいて，この両部位の共通領域は左運動前

14 人の健常右手利き被験者が，示指より小指へ順番に野であった。左手指セッションでの共通部位も左運動前

ボタン押しを行う際の機能画像を撮像した。実験デザイ野であった。以上から，運動イメージ関連脳部位と運動

ンは，運動実行および運動イメージの 2 つの条件と，抑制関連脳部位との共通領域は，左右の運動側に関係な

Go/Nogo の 2 つの条件を組み合わせたデザインとした。

く左運動前野であった。

これを右手指で行わせるセッションと左手指で行わせこれらの結果は，左運動前野が運動イメージと運動抑るセッションを設けた。運動イメージ条件および運動実制の両方に関与することを示しており，運動イメージの行条件の中での Nogo シグナルに対して手指の運動がな際には同領域の関与によって運動実行の抑制が行われいことを，機能画像と同時記録した筋電図によって確認ることを示唆する。

（106）上肢運動における運動観察，運動イメージ，運動実行中の脳活動：fNIRS-EEG 研究中野英樹 1,2，植田耕造 1，大住輪弘 1，森岡

周1

（1 畿央大学大学院健康科学研究科，2 日本学術振興会）

リハビリテーションにおいて，運動観察や運動イメー

fNIRS-EEG システムを用いて，上肢運動における運動観

ジは，運動機能回復を目的とした有効な介入手段の一つ

察，運動イメージ，運動実行中の脳活動について検討しである。上肢運動における運動観察，運動イメージ，運た。

動実行中では類似した脳領域が賦活することが fMRI を対象者は，背もたれのある椅子に座り，箸動作と金槌用いて明らかにされている。しかしながら，fMRI を用い動作の運動観察，運動イメージ，運動実行を行った。運

た測定は身体の拘束性が高く，実際の日常生活とは異な動観察―運動イメージ―運動実行を 1 試行とし，計 3 試

る環境である。そこで本研究では，身体の拘束性が低く，行実施した。各条件のプロトコルは，rest (15 s)  task (15

日常生活と同様の環境で脳活動の測定が可能であるs)  rest (15 s)  task (15 s)  rest (15 s)とし，その時の脳活445

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

動を fNIRS-EEG システムを用いて測定した。

において alpha 帯域の ERD を認めた。

NIRS-SPM 解析の結果では，各条件ともに運動関連領

本研究は，日常生活と同様の環境においても上肢運動域の oxy-Hb の有意な増加を認めた。また，各条件ともにおける運動観察，運動イメージ，運動実行中の脳活動に共通して運動前野の活動を認めた。power spectrum 解部位および脳波パワー値は類似することを明らかにし析の結果では，各条件ともに運動感覚領域 (C3, Cz, C4)た。

（107）運動前のＭＥＧ脳活動を用いたエラーの予測
大畑

龍 1，小川健二 2,3，今水

寛 2,4（1 大阪大学大学院生命機能研究科，
2

国際電気通信基礎技術研究所-CMC，3

日本学術振興会，4NICT CiNet）

高いスキルを身につけたプロスポーツ選手であってに向かう人差し指の往復運動を実験課題とし，運動前のも，運動のばらつきは避けることのできない問題である。

脳活動をＭＥＧを用いて計測した。ターゲットと折り返

ばらつきは時として予期しない大きな誤差を生み出し，し点との距離を誤差と定義し，ＭＥＧセンサー信号から機器の操作ミスなどの重大なエラーを引き起こす可能推定した皮質電流を用いて誤差の大小の判別を行った。

性がある。運動を行う前にこういった誤差を把握するこ

その結果，被験者３人中２人でチャンスレベルよりも有とができれば，交通事故といったヒューマンエラーの防意という結果を得た（二項検定

止や，誤差のコントロールによる効率的な運動学習が可段階で得られた重みベクトルを皮質空間上に表示する能となる。

と，一次運動野，運動前野だけでなく，補足運動野や，

５％有意）。また学習

近年の研究において，運動準備期間中の一次運動野や

また体性感覚野などの頭頂葉付近の電流データも選択

運動前野のスパイク発火頻度が運動のばらつきに影響的に選んでいることが判明した。今回の結果は高次な運を与えていることが示され，運動前の脳活動もばらつき

動関連領域や体性感覚野もエラーに関与しており，脳のの原因ではないかということが示唆されている。そこで広い領域からのプランニングの脳活動を用いることで運動前の脳活動の変化から，エラーを引き起こすようなエラーの大小が判別可能であることを示唆している。

誤差の予測可能性を探ってみることにした。ターゲット（108）サル後根神経節細胞から上肢運動軌道を読み解く
梅田達也 1，渡辺秀典 1，佐藤雅昭 2，川人光男 2，伊佐正 1，西村幸男 1（1 生理学研究所認知行動発達研究機構，2 国際電気通信基礎技術研究所）

We investigated whether population of DRG neurons could
encode forelimb joint kinematics of behaving monkeys.

20 neurons were recorded in monkey 1 and 2, respectively.
Using a sparse linear regression, forelimb joint kinematics

Two multi-electrode arrays were chronically implanted in

could be reconstructed from activity of a subset of DRG

the C7 and C8 DRGs of two monkeys. Neuronal responses toensembles. The result indicated that ensemble of peripheral

reaching and grasping movements and 3-D trajectories ofafferents precisely coded forelimb joint kinematics in thehand/arm movements were simultaneously recorded. 14 andvoluntary reaching and grasping behavior of monkeys.

446

研究会報告（109）EEG-fMRI analysis of mu rhythm modulation during control of a brain-computer interface
ダサーラ

チャールズ，笠原和美，本田

学，花川

隆

（国立精神・神経医療研究センター・神経研究所・疾病研究第七部）

Though widely employed in brain-computer interfaces

regressors in fMRI analysis. Bihemispheric mu band power(BCI), the EEG mu rhythm and its neural correlates are not

was found to be inversely correlated with activity in thewell understood. To increase our knowledge, we performed

ventral premotor cortex, supplementary motor area, and parssimultaneous EEG-fMRI during control of a mu-based BCI.

opercularis. We hope these findings will lead to improved

23 healthy subjects underwent fMRI while controlling a BCI

BCIs, tailored to the specific neuromechanisms behind theirwith left and right hand motor imagery. Mu-related neuralcontrol.

activity was observed by applying the mu power signals as（110）車体型 BMI RatCar を基盤とする神経工学実験系の構成と展開
深山

理 1，高野光浩 1，中西良介 1，鈴木隆文 2，満渕邦彦 1（1 東京大学大学院
2

情報通信研究機構

情報理工学系研究科，

脳情報通信融合研究センター）

本発表では，著者らが開発を進めている車体型 BMI

まかな歩行速度・方向変化の推定と車体制御を実現した。

RatCar の紹介を通じ，BMI を構成する要素技術を概観

その上で，単純な車体制御に続く段階として，中枢・末する。具体的には，神経電極，神経信号からの特徴抽出，

梢神経信号の併用，車輪駆動系から義足駆動系への拡張，

歩行運動予測モデルの導出とパラメータ推定，同モデル

懸架型車体による感覚系フィードバックの導入，微少電を通じた神経情報処理系の観察等が挙げられる。RatCar

気刺激による神経活動と身体動作の相関強化の可能性システムでは，これらの要素の組み合わせによって，大について，システムの現状と今後の展望を検討する。

（111）大脳皮質一次運動野への経頭蓋直流電流刺激が運動イメージ中の事象関連脱同期に与える影響
大藤美紗 1，新藤悠子 2，牛山潤一 2,3，木村彰男 2，里宇明元 2，藤原俊之 2，牛場潤一 2,4（1 慶應義塾大学大学院理工学研究科，2 慶應義塾大学医学部リハビリテーション医学教室，
3

慶應義塾大学大学院理工学研究科基礎理工学専攻，4 慶應義塾大学理工学部生命情報学科）

近年，脳卒中片麻痺上肢に対するリハビリテーション

時的に上昇させることができる。そのため，tDCS を併用

手法として Brain-Machine Interface (BMI) が用いられてしながら BMI 訓練を実施することで，より効率良くリハいる。BMI では経日的な利用にともなって大脳皮質体性

ビリテーション効果を得ることができると予想される。

感覚運動野の興奮性が高まることが示されているが，現本研究では本効果の予備的検討として，BMI と tDCS の行の手法で得られる皮質興奮性変化は限定的であり，よ併用が皮質興奮性に与える影響を事象関連脱同期

り高効率に興奮性を変調し得る手法の開発が望まれて（ERD）変化から評価した。6 人の健常成人を対象に，いる。経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)では，1 mA 程度の直脳波電極を体性感覚運動野近傍に左右 5 チャンネルず

流電流を頭皮上に与えることで，神経細胞の興奮性を一つ貼付し，約 5 分間の MI 施行を 10 分毎に全 5 回行って447

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

もらった。全ての被験者に，筋感覚運動イメージ(MI)単

分後最大値をとった後再び減少し，30 分後の ERD 値は

独，MI をともなわない tDCS 単独，MI と tDCS の併用の1.05 倍に留まった。MI 単独を施行した場合 ERD 変化は三条件を施行し，各条件の ERD の経時変化を比較した。

みられなかった。以上より，MI と tDCS の併用はより高

その結果，MI と tDCS を併用した場合 tDCS の施行 30

効率に皮質興奮性を上昇させる手法であることが示唆

分後まで ERD が増加し続け，値は 1.15 倍に達した。一された。

方 tDCS 単独で施行した場合も ERD は増加したが，20（112）3 ヶ月児における四肢運動の多様性と変化可能性
加藤萌，渡辺はま，多賀厳太郎（東京大学大学院教育学研究科）

目的：本研究では，新しい環境中における乳児の運動

結果：対象児を日齢別に 3 群に分けて運動の変化を検を観察し，個人ごとの運動の多様性を考慮した上で，運討した（年少：90-100，年中：101-110，年長：111 以上）。

動量と運動パターンの二側面から乳児の運動変化の様

その結果，年少，年中群は Period 2 後半で運動量が上昇子を詳細に見た。

するが，運動パターンの変化は小さく，年長群は Period 2

方法：正期産の 3 ヶ月児 191 名を対象とした。最初に，前半から運動量が上昇し，運動パターンも大きく変化す

乳児をモビールが吊るしてある状態の計測用マットにることがわかった。また，各群の初期状態(Period 1 の状

仰向けに寝かせ，四肢の運動を 2 分間計測した(Period 1)。

態）を運動量と運動パターンの違いにより 6 種類に分け，次に，乳児の左右どちらかの手首とモビールを紐で連結

それぞれの運動の変化を検討した。初期状態はどの日齢

し，四肢の運動を 4 分間計測した(Period 2)。乳児の運動群においても多様であった。年少群では比較的初期状態

は，3 次元動作解析システムを用いて手首と足首に装着に依存した運動変化の様相がみられ，一方，年長群ではした 4 点の反射マーカーの空間位置を追跡することによ

Period 2 後半において，初期状態と異なる運動の様相がって得た。その速度情報から上肢と下肢の 2 分ごとの平みられた。

均速度の値を計算し，そのベクトルの長さと角度をそれ
ぞれ運動量，運動パターンの指標として用いた。

考察：初期状態からの運動の時間発展を規定する動的機構が，発達に伴って変化すると考えられる。

（113）乳児における寝返り運動パターンの発達的変化
小林佳雄，渡辺はま，多賀厳太郎（東京大学大学院教育学研究科）

寝返り運動は，乳児期に出現する多自由度の協調を

動を解析対象とした。四肢及び体幹中心部に装着した 5要する複雑な運動である。全身の多関節制御によって実点の反射マーカーの位置を，3 次元動作解析システムを現される，背臥位からの能動的な姿勢変換なくしては，

用いて計測した。四肢それぞれの運動に関して，前額面

それに続く四つ這い運動や歩行運動は獲得され得ない。

における左右方向の速度を算出し，四肢間（寝返りの方したがって，乳児期における寝返り運動の出現は，能動向と同側の上肢および下肢：Arm_i/ Leg_i，寝返りの方向

的な移動運動の端緒になるといえる。本研究では，寝返と反対側の上肢および下肢：Arm_c/ Leg_c)の相関係数

り運動時の四肢間の関係性に関する発達的変化を検討（時間遅れゼロ）を求めた。

した。

各月齢群において，四肢速度間の相関係数の密度分布

健常乳児 22 名(5-6 ヵ月群：11 名/158‐186 日，8-10を検討したところ，5-6 ヵ月群では，四肢間のほとんど

ヵ月群：10 名/249‐295 日）の延べ 107 回分の寝返り運の組み合わせで高い相関がみられた。一方，8-10 ヵ月群

448

研究会報告では無相関あるいは負の相関がみられた。

動の非同時性を示すものである。本研究結果より，寝返

5-6 ヵ月群においてみられた四肢間の高い相関は，り運動における四肢間の関係性は，寝返り初期の同時性

四肢が同時に運動する事を示すものである。一方，8-10から，寝返り成熟期の非同時性という様式で変化するこ

ヵ月群でみられた無相関あるいは負の相関は，四肢の運とが明らかになった。

（114）脊椎動物の胎児シミュレーションによる身体に基づく脊髄神経回路形成及び運動発達
山田康智 1,2，國吉康夫 1（1 東大院・情報理工，2 学振・特別研究員(DC1）

近年，胎生期から始まる自発運動が神経系の自己組織回路を形成する」とする仮説を提案，計算機シミュレー

化及び運動発達に重要な役割を果たす事が示されていションを用いて検証を行った。ゼブラフィッシュ，イヌ，る(Lacquaniti et al, 12)。脊髄神経回路の従来研究は，転写

ヒトの筋骨格身体モデルと，共通の神経系モデルから成因子の発現の違いにより介在性ニューロンを分類し，そる胎児モデルを構築した。そして，自発運動を通じ Hebb

れぞれの解剖学的特徴や機能的役割に関して明らかに則に基づく可塑性により神経系モデルの学習を行った。

してきた(Goulding，09)。また，この転写因子や運動ニュ

結果，運動の変化として原始歩行様運動の現れや，運動ーロンの分子プログラム，神経振動子など，脊椎動物にの複雑性増加といった生物の運動発達傾向と一致する

おいて多くの共通性がある事も分かっている(Grillner &運動変化が観察された。更に，得られた神経回路と身体

Jessell, 09)。しかし，共通の神経系基盤のもと，自発運動性について，筋間の関係性を表すネットワークを用い定を通じた相互作用の中で，脊髄神経回路が自己組織化過量的に比較を行い，各身体モデルの身体性に基づき神経

程を通じ分化し，種に応じた神経系・運動発達を可能に系モデルが自己組織化的に分化する事を示した。以上のする機序については明らかではない。

結果から本研究では，脊髄神経回路の発達的形成過程を本研究では，環境との相互作用を規定する要因である

身体性に基づき理解できる可能性を示した。

身体性に着目し，「身体性が自発運動を通じて脊髄神経449

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

14．認知神経科学の先端 推論の脳内メカニズム2012 年 10 月 26 日－10 月 27 日
提案代表者：小川
所内対応者：伊佐正（京都大学医学部）

正（生理学研究所認知行動発達）

世話人：吉田正俊（生理学研究所認知行動発達）（１）眼球運動方向の自由選択における前頭連合野背外側部の役割
望月圭（京都大学大学院・人間環境学研究科）（２）リスク下の意思決定とモノアモン
高橋英彦（京都大学大学院・医学研究科）（３）意思決定の階層性と多重皮質-線状体ループ神経回路
鮫島和行（玉川大学・脳科学研究所）（４）因果推論・命題推論は連合学習理論で説明できるか澤幸祐（専修大学・人間科学部・心理学科）（５）変化する環境への適応に関わるサル前頭前野外側部の神経活動藤本淳（京都大学大学院・医学研究科）（６）さまざまな価値の認知的変容の神経基盤
秋元健二（玉川大学・脳科学研究所）（７）部位特異的な中脳ドーパミンニューロンの活動とその機能的役割
松本正幸（京都大学・霊長類研究所）（８）情報選択と行動選択における前頭葉の役割：認知神経心理学からのアプローチ
熊田孝恒（理研 BSI-トヨタ連携センター・認知行動科学連携ユニット）【参加者名】
堺浩之（（株）豊田中央研究所），寺島裕貴（東京大学

医学系研究科），中村國則（成城大学），宮下遥（専修

新領域創成科学研究科），酒井雄希（京都府立医科大学

大学大学院），酒井雅子（(株）エクォス・リサーチ），伊大学院医学研究科），瀧山藤健（東京大学新領域創成科

惇（京都府立医科大学大学院医学研究科），阿部能学研究科），国里愛彦（早稲田大学人間科学学術院），後成（京都府立医科大学精神科・心療内科），唐木田亮（東藤崇志（京都大学大学院教育学研究科），村井祐基（東京大学新領域創成科学研究科），五十嵐康彦（東京大学京大学），梶村昇吾（京都大学大学院教育学研究科），清

新領域創成科学研究科），筆保健一（大阪市立大学医学

河幸子（名古屋大学大学院教育発達科学研究科），小俣部附属病院リハビリテーション部），西田知史（京都大圭（浜松医科大学），戸嶋知春（筑波大学生命環境学群

学大学院医学研究科），田中暁生（京都大学こころの未生物学類），白来研究センター），吉田宇（名古屋大学大学院），長谷川国大（名誠（東京工業大学），関口敦

古屋大学大学院），宮崎由樹（中京大学心理学部），杉浦（東北大学加齢医学研究所），須田悠紀（順天堂大学生

綾香（東京大学大学院総合文化研究科），高橋裕美（京理学第一講座），大植賢治（医療法人穂翔会

都大学大学院人間・環境学研究科），青山俊弘（鈴鹿工

リハビリテーション科），河野正志（医療法人穂翔会

業高等専門学校電子情報工学科），渡辺謙太（鈴鹿工業田病院

リハビリテーション科），竹内高等専門学校電子情報工学科），藤本

穂翔会

村田病院

宏（独立行政法

村田病院
村奨（医療法人リハビリテーション科），谷茉理菜

人国立病院機構舞鶴医療センター精神科），中野英樹（畿（医療法人穂翔会

央大学大学院健康科学研究科），菅沼惇一（摂南総合病

岡澤剛起（生理学研究所），山根院リハビリテーション科），河村章史（岐阜大学大学院部），有賀理恵子（京都大学大学院医学研究科）
，野々村

450

村田病院

リハビリテーション科），
健（帝京大学理工学

研究会報告聡（玉川大学），松嶋藻乃（北海道大学医学研究科），鹿元健二（玉川大学・脳科学研究所），松本正幸（京都大内学・霊長類研究所），望月学（京都大学情報学研究科），船橋新太郎（京都大圭（京都大学大学院・人間学こころの未来研究センター），高田昌彦（京都大学霊環境学研究科），足立幾磨 （京都大学・霊長類研究所），

長類研究所），原磯田昌岐（関西医科大学・医学研究科），北田塑（東北大学大学院文学研究科），藤澤友基（一宮市立木曽川市民病院），宮田
学大学院医学研究科），横山淳（京都大修（玉川大学脳科学研究

亮（生理学研究所・心理生理学研究部門），小村豊（産業技術総合研究所・脳神経情報研究部門），則武

厚（関西

敬（理

医科大学・医学研究科），水原啓暁（京都大学大学院・化学研究所分子イメージング科学研究センター），井上

情報学研究科），南本敬史（放射線医学総合研究所・分雅仁（順天堂大学医学部生理学第１講座），鈴木子イメージング研究センター），山田所），山川宏（株式会社富士通研究所），水野航（国洋（国立精神・立精神・神経医療研究センター），井上拓晃（諏訪東京

神経医療研究センター

神経研究所），小川

理科大学

大学・医学部），伊佐正（生理学研究所

工学・マネジメント研究科），石橋和也（東京大学大学院総合文化研究科），石原央崇（諏訪東京理達研究部門），吉田正俊 （生理学研究所

科大学研究部門），石井システム工学部），田嶋達裕（NHK 放送技術研

信（京都大学），齋藤

正（京都
認知行動発

認知行動発達大（東京大学），究所），中田祐貴（諏訪東京理科大学システム工学部電横井子システム工学科），井出野尚（早稲田大学大学院文学研究科），大久保文貴（基礎生物研究所），安田浩志（豊研究科），熊田孝恒 （理研 BSI-トヨタ連携センター・認

田中央研究所），加勢大輔（生理学研究所），酒井

知行動科学連携ユニット），澤人間川大学），中易知大（基礎生物研究所），高良沙幸（生理心理学科），高橋英彦 （京都大学大学院・医学学研究所），橋口真帆（生理学研究所），西尾奈々（生理科学部研究科），藤本幸祐（専修大学

淳（京都大学大学院・医学研究科），松惇（東京大学），佐久間香（京都大学大学院医学学研究所），大渕裕（玉藍（京都大学）【概要】
人間の心の仕組みを，脳を起点にして明らかにするこ

経心理学，発達心理学といったさまざまな研究領域から，とを目指す認知神経科学は，さまざまな discipline からな

アクティブに研究成果を出している実際上の研究実施

る学際的領域であり，また実験対象も人間からサル，ラ者を中心にして人選を行った。各発表では分野ごとのイット，マウス，無脊椎動物と多様なものが扱われている。

ントロダクションに重点を置き，議論の時間を多く取る

このような学際的領域を発展させるためには専門分野ことによって，特定のテーマについて様々な角度から議を超えた共同研究（情報交換）の促進と研究者の層の厚論を深めるワークショップの形態を取った。活発な議論

みを増すこととが不可欠である。本研究会では，推論をが行われ，盛況に終了した。研究会開催後のアンケート

キーワードに共通するテーマに関連する神経生理学，心では，満足度の高いものであったとする回答が相次いだ。

理物理学，脳機能イメージング，計算論的神経科学，神（1）眼球運動方向の自由選択における前頭連合野背外側部の役割
望月

自由選択とは，いずれの選択肢を選んだかに関わらず，

圭（京都大学大学院・人間環境学研究科）

おいて要求される選択行動のなかでも，もっとも単純化

最終的に得られる結果が変わらないような場面におけされた意思決定過程といえる。よってその神経基盤の解る選択行動である。選択肢のもつ知覚的特徴や報酬価に明は，種々の意思決定行動に通底する意思決定の共通原依存しないこのような意思決定行動は，行為の因果性と理を知るための，重要な手がかりとなる。

非決定性に関する自由意志の議論において，古くより注

近年の機能的脳イメージングの研究からは，自由選択

目されてきた。また自由選択は，さまざまな認知課題に行動における前頭連合野の重要性が示唆されてきた。し451

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

かしそのニューロン活動レベルでの詳細なメカニズム

おいて選択可能な方向を知らないため，その時点で眼球の検討は，いまだなされていない。そこで本研究では，

運動方向を選択し終えることは不可能である。よってここれまで前頭連合野の電気生理学的研究に利用されての期間にみられた後続の選択と相関する発火頻度変化

きた記憶誘導性眼球運動パラダイムを用い，眼球運動のは，単にすでに行なわれた選択の結果を反映したもので方向を強制的に指示する強制選択課題と，動物みずからはなく，特定の方向に選択性をもつニューロン集団の強が自由に選ぶことのできる自由選択課題の 2 種類の眼い活動が，後続の刺激呈示時におけるその方向の選択を

球運動課題によって，前頭連合野ニューロン活動が自由促進したことを示唆する。
このように自由選択行動中のサル前頭連合野からの選択において担う役割を検討した。
実験では 2 頭のニホンザルの前頭連合野背外側部かニューロン活動記録により，選択の直前における方向選

ら，両課題遂行中の単一ニューロン活動を記録した。そ択性ニューロンの活動状態が，直後に選択される眼球運の結果，前頭連合野ニューロンは，個体自身が反応方向動方向を決定づけていることが明らかとなった。本研究を選択した眼球運動の実行時にも，強制的に眼球運動方会では，これに加え，自由選択に関与する前頭連合野ニ向を指示された場合と同様の方向選択的発火をみせる

ューロンの発火特性等に関する解析結果も紹介し，方向ことが明らかになった。すなわち，強制選択課題におい選択性ニューロンの活動が自由選択において担う役割て特定の方向に選択性を示すニューロンは，自由選択課

や，問題解決における推論過程との関係について議論し題において動物がみずからその方向を選択したときにたい。

も強い活動を示した。こうした個体の選択に関連する発火頻度の差は，反応方向の選択肢の呈示に数百 ms 先行課題名と研究者名の間，研究者名と本文の間にはそれぞれ空行を１行ずつ入れてください。

して観察された。刺激呈示以前には，サルはその試行に（2）リスク下の意思決定とモノアミン
高橋英彦（京都大学大学院・医学研究科）

古典的な経済学では意思決定者は数式や公理に基づ

fMRI を中心とする神経経済学でもこれを支持する知見

き，行動の帰結を推論，予測し，個人の利得を最大限にが得られている。最近，我々は行動経済学的手法と分子なるように“合理的”に振舞うと想定してきた。しかし，

神経イメージングを組み合わせ，“非合理”なの意思決

実際の人間の行動は，必ずしも“合理的”ではなく，時定における神経伝達物質の関わりを研究しており，リスに宝くじを購入したり，寄付や協力行為を行ったりする。

ク下の意思決定にモノアミン（ドーパミン，セロトニン，

合理的に推論すれば，到達するであろう選択を必ずしも

ノルアドレナリン等の）の関わりについての知見を得た

しないのは，人間の推論能力の限界に加えて，情動・同ので報告する。今後，このような手法や得られた知見を情・モラル・使命感なども意思決定に重要な役割を担っ

精神神経疾患の意思決定や推論の障害に関する研究にているためであることが行動経済学で示唆されている。

応用していきたいと考えている。

昨今の非侵襲的脳機能画像の発展，流布にともない，（3）意思決定の階層性と多重皮質-線状体ループ神経回路
鮫島和行（玉川大学・脳科学研究所）

意思決定の対象には階層性がある。「何をするのか」

452

ばかりではなく，あらかじめ「何が起きたら何をすべき研究会報告なのか」や，「何を目標として行動するか」など私たちは，Cue 呈示期，Delay 期，再呈示期，反応期，報酬期は様々な対象への意思決定を行っている。これまで，線など様々な期間において反応するが，多く（約 40%）の条体が行動特異的な報酬予測（行動価値）をコードする細胞が Cue 呈示期において強い反応を示し，その約半数(Samejima et al 2005)ことなどから，大脳皮質— 基底核ルは図形を比較選択する際に反応が強いことがわかった。

ープ神経回路が意思決定に関与することが示唆されてさらに，これらの細胞活動は刺激呈示初期には２つの選いる。しかし，刺激-行動則に対する選択や，抽象的目標

択肢の表現を持っていたが，後期や Delay 期にかけて最に対する選択などの，認知的な意思決定の神経機構はわ

終的に選択する刺激の表現へと変化していた。さらにこかっていない。

の情報表現は，尾状核の前方内側から記録された細胞に私たちは，複数の階層における意思決定が多重大脳皮より多く存在していることがわかった。一方より外側後質-基底核ループ神経回路によって実現されるのではな

方の被殼では運動そのものや運動決定に関わる細胞がいかという仮説(Samejima and Doya 2007)をおき，特に線多数存在した。このことをあわせて考えると，線条体の条体における神経情報表現に着目して，検証を行った。

少なくとも一部分は認知的意思決定に関わる事が示唆

この仮説の検証のために，認知的意思決定と運動意思決される。前方内側尾状核は内側前頭前野や前頭眼窩皮質定を時間的に分離する課題を開発し，課題遂行中のマカからの投射が多い。これらの皮質領域とのループ回路を

クザルの線条体からの単一神経活動記録を行った。課題

通じて，目標や行動ルールのセットを選択肢とした意思では，まず２種類の選択肢図形（Cue 刺激）が呈示され決定が行われることが考えられる。

たのち消滅する，再びこの図形がランダムな順序で１つ推論の（少なくとも一部の）過程には，「もしこれがずつ順番に再呈示され，呈示中に反応をすることによっ

おきたらこれをする」などの刺激-行動計画の認知的選択てサルは報酬を得る。反応した刺激に応じた報酬量が与が含まれる。大脳基底核の神経回路も報酬の予期と選択

えられ，サルは刺激-報酬の関係性を試行錯誤によって学の対象を拡張して考えることで，推論の過程に関わるう習した。学習が成立すれば，サルは Cue 刺激期に反応することが考えられる。研究会では，モデルベース強化学べき刺激を「認知的」に選択する事ができる。

習と認知的意思決定との関係なども議論したい。

線条体の投射細胞と思われる一過的活動を示す細胞（4）因果推論・命題推論は連合学習理論で説明できるか澤

連合学習理論は，イギリス経験論をその哲学的背景に持ちつつも，心理学の中で古くから用いられてきた説明

幸祐（専修大学・人間科学部・心理学科）

果関係に関する推論に対して，連合学習理論がどのようにアプローチするのかを取り上げたい。

手法のひとつである。その適用範囲は，古典的条件づけ

我々は，外部環境内の複数事象が，時間的な前後関係などのような学習研究からヒトの記憶や注意，あるいはを持ちつつある程度高い確率で共生起する場合に，それ印象形成といった認知心理学的研究まで極めて広範でらの事象間に因果関係を見出す。そうした因果関係知識ある。その一方で，連合学習理論の持つ単純さや機械論

は，「原因が生じたならば結果が生じるだろう」といっ的・還元論的な側面も相まって，いわば「高次な認知的た推論や，あるいは「結果が生じたならば原因が生じて機能に対する帰無仮説」として扱われることも少なくないたはずである」といった推論を可能にする。こうしたい。本講演では，こうした状況を踏まえつつ，「高次な因果関係についての理解は，物理的因果関係に関する場

認知的機能」の一つと考えられる推論に対して，連合学

合には道具使用の背景になりうるなど，様々な高次認知

習理論がどのように援用できるか（あるいはできないののために重要な役割を果たすが，動物においては十分にか）について，講演者がこれまでに関わってきた研究に研究が行われているとは言いにくい。しかしながら，動基づいて紹介する。なかでも，外界の事象間における因物が因果推論を行う実験事態を見出すことは，ヒトでは453

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

行えないような神経科学的アプローチを行う上では重合学習理論の観点から説明することは一般には困難で要な側面を持つ。そこで講演者が関わったラットにおけある。そこで今回は，ヒトを用いた実験も紹介し，「そる因果推論事態を紹介し(e.g., Blaisdell, et al. 2006)，どうもそもヒトは正しく因果関係を推論するか」という問題

いった実験的アプローチが可能かを議論する。

も取り上げる。動物研究とヒト研究を合わせて検討する

一方で，外部環境内に存在する事象間の統計的生起確ことで，因果推論という大きな枠組みの中で連合学習理率のみから因果関係とそうでないものを区別すること論が占める位置とその「余白」について合わせて議論し，は極めて困難である。連合学習理論では，連合形成の条

また講演者がこれまでに行ったその他の推論事態の研件の多くを外界内の統計的性質等に依拠しているため，究についても取り上げ，知識の獲得とその使用としての因果関係に関する知識を獲得したと思われる事例を連推論について解説していきたい。

（5）変化する環境への適応に関わるサル前頭前野外側部の神経活動藤本淳（京都大学大学院・医学研究科）

ある環境に於いて我々がエラーを犯す場合，①問題解

一神経細胞記録を行い，同領野における問題解決に必要

決に必要な知識を保持していなかったために起こるエとなる情報表現を探った。サルは画面上の 6 色の視覚刺

ラー，②行動が正確でなかったために起こるエラー，と激から１つをサッカード眼球運動によって選択し，目標いう２つの場合が考えられる。更に，その環境が変化し色の視覚刺激を選択すれば，視覚フィードバック呈示に得る場合には，③予期しない環境の変化による不可避な続き報酬として少量のジュースを得る。サルに試行錯誤

エラー，を加えた，３種類のエラーが起こり得る。ここによる探索を行わせるため，全ての試行において目標色で重要なのが，これら３つのエラーの種類に応じて，を示す手掛かりを与えず，報酬と，正解／不正解の視覚

我々が次にとるべき方略が異なってくるということでフィードバックのみを与えた。

ある。①問題解決に必要な知識を保持していない場合の我々は課題遂行中のサル前頭前野外側部より単一神

エラーでは，引き続き試行錯誤的な探索を行い，知識を

経細胞記録を行い，上記３種類のエラーが，それぞれ異探索しなければならない。②行動が正確でなかった場合

なる神経活動様式で表現されていることを見出した。このエラーでは，再度同じルールに従い行動すれば良い。

れらの結果は，前頭前野外側部ニューロン群が自身の行③予期しない環境の変化が起きた場合のエラーでは，そ動および環境からのフィードバックにより活動を変化

れまでの知識を放棄し，試行錯誤的な探索に切り替え，させ，自分がどの種類のエラーを犯したか推定し，次に新しい知識を探索せねばならない。このように３種類のどのような方略をとるべきか決定するために必要な情エラーに応じて次に利用すべき方略が異なるため，これ報をリアルタイムで表現していることを示しており，同らを正しく識別する必要があるが，今自分がどのエラー

領野が変化する環境に柔軟に適応し行動するために重を犯したのかという情報はしばしば明示的に与えられ要な役割を担っていることを示唆するものであった。

ず，自身の行動と環境からのフィードバックの観測によ＜参考文献＞って推定することになる。

Atsushi Fujimoto, Satoshi Nishida and Tadashi Ogawa.

本研究においては，変化する環境を模した視覚探索課
題をサルに課し，先行研究に於いてルール変更を伴う課
題の遂行に不可欠とされている前頭前野外側部より単454“Dynamic alternation of primate response properties during
trial-and-error knowledge updating”
Robotics and Autonomous Systems （2012）

研究会報告（6）さまざまな価値の認知的変容の神経基盤
秋元健二（玉川大学・脳科学研究所）

１．物の価値とその認知的変容

課題開始の合図に対して前頭前野外側部が反応し，課題

物の価値は，大脳の深部に位置する線条体という構造をうまくこなすことができただけで線条体が反応した。

によって表現されており，線条体における価値の比較に

しかし，アンダーマイニング効果によって内発的動機がよって，物の選択的意思決定はなされる。しかし，価値低下すると，外的金銭報酬がないと，課題開始の合図にある物２つのうち一方のみしか得られないという条件

対する前頭前野外側部の反応は低下し，課題をうまくこで選択を迫られると，価値ある物の１つを自分が選ばななすことができただけでは線条体は反応しなくなった。

かったことによって得られない，という矛盾した事態に

３．社会規範に対する態度とその認知的変容直面する。このような「認知的不協和」を解消するため

社会生活を送る上で社会規範に従うことは，例えそれに，その物の価値を認知的に低下させるという現象が心が法律によって明文化されていなくても大事である。し

理学的に知られている。この際，検知した認知的不協和

かし，社会規範の中には必ずしも納得のできないものもの強さに応じて帯状皮質前部と前頭前野外側部が反応

しばしばある。それぞれの社会規範に対してどれだけ価し，その物に対する価値の低下に応じて線条体の反応も値をおくかという態度は，個人個人さまざまであり，説低下した。

得などのコミュニケーションによってその態度は変容

２．内発的動機とその認知的変容

する。言語的に呈示した社会規範の価値づけには，左側

動機づけは一般に「目標の価値づけ」と捉えることが頭頭頂接合部が相関した反応を示した。社会規範の価値

でき，「目標の価値」は動的に変容する。内発的動機づづけを下げるような説得を受けると，左中側頭回が反応

けにおいては，課題に取り組むこと自体が目標として価し，その後方の領域を介して，社会規範の価値づけに関

値づけられる。もともと内発的に動機づけられて行ってわる左側頭頭頂接合部と相関した活動を示した。

いた課題に対して，成績に応じて外的金銭報酬が得られ以上の結果は，物の価値や課題を行うこと自体の価値るという条件を付加すると，目標が課題に取り組むことは線条体が表現しており，その認知的変容には前頭葉—自体ではなくなり，外的金銭報酬に変わってしまう。そ線条体ループが重要な役割を果たしているが，言語的にの結果，内発的動機は低下する。このような外発的報酬呈示された社会規範の価値づけとその認知的変容には，による内発的動機の「アンダーマイニング効果」という左側の側頭頭頂接合部から中側頭回にかけての領域が現象が，心理学的に知られている。内発的に動機づけら重要な役割を果たしていることを示唆している。

れて課題を行っているうちは，外的金銭報酬がなくても，（7）部位特異的な中脳ドーパミンニューロンの活動とその機能的役割
松本正幸（京都大学・霊長類研究所）

中脳に分布するドーパミンニューロンは，報酬が得ら

しかし，我々がおこなった最近の研究は，全てのドーれたときに興奮性の応答を示し，予測していた報酬が得

パミンニューロンが価値に関連した情報をコードするられなかったときに抑制性の応答を示す。このようなドわけではないことを明らかにした(Matsumoto & Hikosaka,

ーパミンニューロンの応答は，報酬の価値に関連した信

Nature, 2009)。正反対の価値を持つ報酬と嫌悪刺激の古号（報酬予測誤差信号）をコードし，報酬を得るための典的条件付けをサルにおこない，ドーパミンニューロン

学習や意欲のプロセスに重要な役割を担っていることから活動を記録したところ，黒質緻密部の腹側や腹側被が示唆されている。

蓋野にあるドーパミンニューロンは価値コードに一致455

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

し，報酬に対して興奮性応答，嫌悪刺激に対しては抑制

プルとして呈示され，サルはこのサンプル刺激を作業記

性応答を示した。一方，黒質緻密部の背側にあるドーパ

憶に保持する必要がある。そして遅延期間後，複数の視ミンニューロンは，報酬に対しても嫌悪刺激に対しても覚刺激が呈示され，その中からサンプルと同じ刺激を探

興奮性応答を示した。価値の正負に関係なく興奮性応答

し出さなければならない。課題遂行中のサルからドーパを示したことから，これらのドーパミンニューロンは報ミンニューロンの活動を記録したところ，特に黒質緻密

酬や嫌悪刺激の motivational salience（顕著性）をコード部の背側に分布するドーパミンニューロンでは，作業記

しているのではないかと推測される。

憶に保持しなければならないサンプル刺激に対して興以上の結果は，これまで一様に価値に関連した情報を奮性応答が見られ，報酬や嫌悪刺激のような motivational

コードすると考えられてきたドーパミンニューロンが，な刺激以外にも応答することを見出した。また，視覚探

実際には価値と salience をコードする少なくとも２つの索中にサルが正解刺激を発見したタイミングでも興奮集団に分かれていることを示唆する。ただ，これらのド性応答が見られた。これらのデータは，中脳の特定の領ーパミンニューロンにどのような機能的差異があるの域に分布するドーパミンニューロンが，これらの認知機かについては不明な点が多い。次に我々は，作業記憶と能に関連したシグナルを伝達している可能性を示唆す

視覚探索を必要とする遅延見本合わせ課題をサルにおる。本発表では，我々が得た電気生理学的なデータと，

こなわせ，ドーパミンニューロンの活動がこれらの認知

解剖学的・薬理学的な先行研究から，部位特異的なドー機能とどのように関わっているのか解析した(Matsumoto

パミンニューロンの機能的役割について考察したい。

& Takada, in preparation)。この課題では，視覚刺激がサン（8）情報選択と行動選択における前頭葉の役割：認知神経心理学からのアプローチ
熊田孝恒（理研 BSI-トヨタ連携センター・認知行動科学連携ユニット）
日常生活の場面においては，全く同じ状況に遭遇するには全く障害を示さないことである。このことは，行動

ことはほとんどない。過去に経験したのと類似の状況でのためのスキーマ（学習によって獲得された行動に関すあっても行動のゴールと既有の知識やルールをその状

る知識）あるいは個別の課題遂行のための刺激— 反応ル

況に適用することで，初めて行動が可能となる。このよールの適用などには問題がないことを示している。これ

うな適応的行動には前頭葉が関連していると考えられらの患者では，特定の刺激状況に対して，行動スキーマているが，その機序は十分に解明されているとはいいがや刺激— 反応ルールを，ゴール状態を達成するために適たい。

切に利用できないと考え得る。

前頭葉の損傷によって，知能などには特段の問題がな

本発表では前頭葉損傷患者を対象として行った２ついにも関わらず，簡単な日常的な行動の遂行が困難になの研究を紹介し，「ゴール」「外界の刺激状況」「知識やるなどの興味深い症例が報告されている。たとえば，

ルールの適用」の競合の解消における前頭葉の役割につEslinger and Damasio (1985)で報告されている患者(EVR)

いて議論をしたい。どちらの研究でも，ゴールの達成には，両側前頭葉の髄膜腫摘出後，知能や通常の神経心理

対して，それを妨害する情報が与えられたときの，前頭学検査では異常がみられなかった。また，EVR は，経済葉損傷患者の行動を健常者と比較したものである。

の問題や国際情勢などに関する高度な会話も可能であ

第１の研究では，患者(FK)に対して，”Left”,”Right”

った。一方で，EVR は，その日に着る服を選ぶなどの日といった単語を画面の左右いずれかに提示し，その単語常的な場面での意思決定あるいは行動選択に極度の困が画面の左右どちら側に提示されたかを２肢選択で回難を示した。EVR に代表されるような一部の前頭葉損傷

答をするという課題（位置判断）を課した。このような患者にみられる特徴は，基本的な認知機能や日常生活に場面で，FK は無視すべき「単語の意味」に反応してしおける個別の行動遂行（たとえば，服を着ること自体）

まい，単語の意味と位置が不一致（たとえば，”Left”が456

研究会報告画面の右側に提示されているような）の場合に，エラーールと関連付けて利用するなどの興味深い行動が観察数の増加や反応時間の遅延が認められた。しかし，画面された。これらの結果もまた，ゴールや行動のための行に課題遂行とは全く関連のない妨害刺激を提示すると，

動スキーマそのものには問題がないにもかかわらず，本

課題遂行成績の劇的な改善が認められた。この結果は，

来の課題遂行に影響しうる妨害刺激が存在する刺激状

FK が課題ゴールの設定や遂行に関わるルールの学習に

況下では，競合の解消に向けた特殊な解決が図られたと問題があったのではなく，刺激に内在する単語の位置と理解できる。

意味という競合する情報の間に生じる干渉の解決過程に問題があったことを示している。

これらの研究結果からは，ゴール状態の達成に向けて
既有の知識や与えられたルールを適用する際に，前頭葉第２の研究では，前頭葉損傷患者３名に対して日常的が担う役割についての興味深い示唆が得られる。特に，な系列行動課題を課した。たとえば，紅茶を入れるとい前頭葉損傷に伴う抑制障害というような古典的な理解った一連の系列行動場面において，前頭葉損傷患者では，にとどまらず，刺激状況から誘発されるボトムアップの

個別のステップを遂行することには問題がないが，ステ

行動スキーマや刺激反応ルールの活性化と，ゴール状態

ップを抜かす，順序を誤るなどの「行動の非組織化症候を達成しようとするトップダウンの制御の相互作用の群(action disorganization syndrome)」と呼ばれる症状を示障害として，これらの結果を理解することができる。本

すことが報告されている。我々の研究では，患者に一連発表では，これらの結果にもとづいて「推論」はじめとの行動に必要な物品と，それとは全く関係のない物品をする適応的行動場面における前頭葉の役割について議同時に提示したところ，全く関係のない物品を利用する論を深めたい。［Takatsune Kumada, RIKEN Brain Science

傾向がみられた。しかも，その際，従来の行動の非組織

Institute］化症候群とは異なり，関係のない物品を本来の行動のゴ457

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）15．個体内の記憶回路の同定とその機能解析による学習記憶制御基盤の統合的理解（記憶回路研究会）
2012 年 11 月 20 日－11 月 21 日
代表・世話人：喜田聡（東京農業大学応用生物科学部）

所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）記憶統合過程でドーパミン神経は何をしているのか？
齊藤

実（東京都医学総合研究所）（２）ショウジョウバエの匂い記憶回路を観る
多羽田哲也（東京大学分子細胞生物学研究所）（３）塩の濃度の記憶による線虫の可塑的行動の分子神経機構
飯野雄一（東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻）（４）活動依存性遺伝子発現とシナプスタグ
尾藤晴彦（東京大学大学院医学系研究科神経生化学分野）（５）PTSD の持続エクスポージャー療法の治療原理
金吉晴（国立精神神経医療研究センター）（６）SCOP を中心に見た記憶のサーカディアン制御メカニズム
清水貴美子（東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻）（７）2 光子励起法によるシナプス長期再編の in vivo 観察
鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門）（８）タンパク質分解を起点とした想起後の記憶制御
喜田聡（東京農業大学応用生物科学部）（９）線虫 C. elegans の神経回路における忘却の制御機構
石原健（九州大学理学研究院）（10）記憶形成と生後脳神経新生
井ノ口馨（富山大学大学院医学薬学研究部（医学））（11）記憶痕跡の探究
松尾直毅（京都大学白眉センター）【参加者名】
喜田聡（東京農業大学

応用生物科学部バイオサイエ

ンス学科），松尾直毅（京都大学
貴美子（東京大学（東京大学
大学

白眉センター），清水大学院理学系研究科），多羽田哲也

分子細胞生物学研究所），吉井隆浩（京都生命科学系キャリアパス形成ユニット），尾藤晴彦（東京大学

大学院医学系研究科），王丹（京都大今村菜津子（東京大学大学院
一（東京大学大学

薬学系研究科），飯野雄

大学院理学系研究科），野本真順（富山医学薬学研究部），村山絵美（富山大学学研究部），横瀬淳（富山大学大学院

杏菜（東京農業大学大学院（東京農業大学

農学研究科），關川

物質―細胞統合システム拠点），井ノ口馨（富山大学

学

大学院医学薬学研究部（医学）），横山まりえ（京都科），山田晴菜（東京農業大学

生命科学系キャリアパス形成ユニット），金晴（国立精神・神経医療研究センター458

吉精神保健研究所），

豊（東京農業大

農学研究科），河野恭平（東京農業大学（東京農業大学
学

医学部）
，中里

農学研究科），岡田辰太郎

学

大学

医学薬

農学研究

農学研究科），藤生康広

農学研究科），篠澤貴寛（東京農業大

農学研究科），鍋倉淳一（生理学研究所），石橋仁

研究会報告剛（生理学研究所），宮本愛喜

理学研究所），椎名洋平（生理学研究所），西本れい（生子（生理学研究所），石川達也（生理学研究所），中村佳

理学研究所），齋藤祐太朗（基礎生物学研究所），宮下俊代（生理学研究所），川本恭兵（生理学研究所），齊藤

実

雄（生理学研究所），和氣弘明（基礎生物学研究所），沼

運動・感覚システム研究分

田かお理（生理学研究所），高雄啓三（生理学研究所），（生理学研究所），加藤（東京都医学総合研究所

運動・感覚シ

佐々木拓哉（生理学研究所），片野泰代（関西医科大学

ステム分野），上野耕平（東京都医学総合研究所学習記医化学），古江秀昌（生理学研究所神経シグナル），田中

憶プロジェクト），中畑義久（生理学研究所），石原健

康代（基礎生物学研究所光脳回路），大野孔靖（同志社シス

大学脳科学研究科），奥慎一郎（生理学研究所），久場健

農司（名古屋大学），井本敬二（生理学研究所），吉村由美

応用生物科学部），子（生理学研究所），佐竹伸一郎（生理学研究所），北沢野），平野恭敬（東京都医学総合研究所（九州大学

理学研究院），北園智弘（九州大学

テム生命科学府），芹田龍郎（東京農業大学大学院学研究科），三浦大樹（東京農業大学
加藤成樹（福島県立医科大学

医学部），穐吉亮平（生和寛（生理学研究所）

理学研究所），川津領一（生理学研究所），山肩葉子（生【概要】
記憶研究は，現在，転換期を迎えている。これまでは，

線虫，ショウジョウバエ，マウス，そして，ヒトに至る

特定の遺伝子に着目する遺伝学的手法を用いて記憶制

様々な種を対象として記憶研究を進める研究者が一同

御基盤の解明が進められてきた。しかし，現在，ウイルに揃って研究会を行った。特に，個体内の記憶回路を標スを用いた分子遺伝学的手法，光遺伝学的手法，in vivo

的とした研究成果が多く報告され，研究会を通じて，分

レコーディング及びイメージング技術の進展により，個

子生物学・分子遺伝学から心理学に至る記憶制御基盤の体内の分子のみならず，回路・シナプス・細胞に特化し学際的議論，そして，今後の記憶研究の可能性に関するて介入操作を加えることで，個体内の記憶回路にフォー議論を行い，記憶研究の共通理解・認識を深めた。現在，カスした研究を展開することが可能となりつつある。現

世界的に見ても，このような様々なモデル生物を対象と

在，国内では，欧米に比較すると，個体を対象とする記する記憶研究者が集まって議論を重ねる機会は少なく

憶研究は盛んであるとは言い難い。しかし，ショウジョなっており，このような観点からも，非常に貴重な機会

ウバエや線虫を中心としたモデル生物を用いた記憶研となった。今回は，相互理解を深める良い機会となった

究は活発であり，一方で，高度な分子生物学・生理学・が，オールジャパンの新たな融合的研究が産まれるためイメージング技術を有する神経科学研究者は多く，このにも，この会を継続することは大いに意義があると考えような多彩な研究が融合することで，欧米を凌駕する新られた。

たな記憶研究を進展させることも可能である。今回は，（1）記憶統合過程でドーパミン神経は何をしているのか？
上野耕平，齊藤

実（東京都医学総合研究所・運動感覚システム研究分野・学習記憶プロジェクト）

匂いと電気ショックを組み合わせた嫌悪性のショウ

ックの代わりに VNC の上行神経索（ascending fiber of

ジョウバエ匂い連合学習において，匂い情報は 1 次中継

VNC, AFV）を同時に連合刺激して，Ca2＋応答を指標と核の antennal lobe (AL)を経て記憶中枢の mushroom body

した AL-MB 間のシナプス伝達が数時間にわたり亢進す(MB)に，ショック情報は ventral nerve cord (VNC)を上行

る [long-term enhancement (LTE)] を見出した。この LTE

して MB に入力する。

は連合性，入力特異性，持続性に匂い記憶と極めて高い

我々は単離した培養脳で匂いの代わりに AL を，ショ相関を示し，その形成には匂い記憶同様，nAChR，NR，459

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

刺激（による nACR の活性化），AFV 刺激（による NR

D1R の協調的活性化が必要なことが分かった。
ドーパミン（DA）神経はショウジョウバエでも報酬・の活性化）が無くとも D1R を活性化するだけで AL-MB

罰情報処理に関与することが示唆されている。特に DA

LTE が形成された。AL-MB LTE 形成における必要条件

神経を人為的に刺激することで，電気ショックなしでも（nAChR，NR，D1R の活性化）と十分条件（D1R のみ

匂い記憶が形成されることから，DA 神経はショックでの形成）の齟齬は，DA 神経が単にショックにより DA（罰）情報を MB に伝達すると考えられている。しかしを放出するのでなく，記憶統合過程でより複雑な局所回

2＋

AFV 刺激に応じた MB の Ca 応答は D1R 非依存性であ路を介して活性化され DA を放出してシナプスの可塑的り，むしろ NR 依存性であった。さらに意外なことに AL

変化を誘導していることを示唆している。

（2）ショウジョウバエの匂い記憶回路を観る
多羽田哲也（東京大学分子細胞生物学研究所）

ショウジョウバエの，匂いと電気ショックの連合学習て神経活動をモニタする系を確立した。さらに，顕微鏡

記憶は記憶研究の１つのモデルである。匂い分子は触角下で電気刺激を与えることで記憶形成に伴う記憶痕跡にある Odorant receptor neuron に受容され，Projectionの同定を試みた。KCs の細胞体における GCaMP の蛍光neuron を経て，Mushroom body（MB）内在神経である

強度の観察では記憶による有意な差は検出されなかっKenyon 細胞（KCs）を興奮させる。2000 個の KCs のう

たが，KCs の軸索束先端部では，記憶に依存すると思わちの異なった組み合わせの数十個の細胞が，個々の匂いれるシグナルの上昇が観察された。さらに，KCs（3 次神

分子に応答する。KCs はこの組み合わせにより，匂い情経）からの出力を受容する 4 次神経の１つの樹状突起に報をコードするとともに，電気ショックとの同時検出器

も Ca レベルを指標とする記憶痕跡を見出した。上記にとして働き，記憶形成の中心にあると考えられている。

加え，CRE 配列を指標として，長期記憶形成に働く神経

KCs に GCaMP を発現させた個体を２光子顕微鏡下で観細胞を同定する試みも行っている。これらの系を用いる

察することにより，立体構築した３次元画像の視野に，ことで，種々の匂い記憶形成に働く神経回路を細胞レベ

個々の細胞を識別する解像度を保ちながら 2000 に余るルで同定し，そこに働く分子群の作用機序を明らかにし

KCs の全ての細胞体を納め，４次元イメージングによったい。

（3）塩の濃度の記憶による線虫の可塑的行動の分子神経機構
飯野雄一（東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻）

線虫 C.エレガンスは，化学物質，温度，光，酸素，二塩濃度を避ける行動を示すようになる。

酸化炭素などさまざまな感覚刺激を受容しそれを手が餌のある状態での経験塩濃度に向かう行動には単一かりに生存に最適な環境を探す。このうち塩（主に NaCl）の感覚神経（ASER）が必要十分である。塩濃度変化にに対する化学走性行動に関する連合学習の機構を研究

対する ASER 感覚神経とその出力を受ける介在神経の応している。

答は経験塩濃度によって変化し，うち AIB 介在神経は経線虫を一定の塩濃度で餌を与えた状態で飼育すると，験濃度がテスト濃度より高いときにのみ応答すること飼育されていた塩濃度に向かう。つまり，過去に経験しがわかった。さらに，ASER 神経内で働く Gq/PLC/DAG/

た塩濃度を記憶しておりその濃度を好むようになる。一

nPKC 経路の活性により嗜好塩濃度と AIB 神経の応答が方，餌を与えずに一定の塩濃度で飼育すると，その経験変化する。これらの観察より，Gq 経路による感覚神経か460

研究会報告ら介在神経へのシナプス伝達の制御が行動変化の機構

インスリン受容体の一つのアイソフォームが ASER の軸であることが推測される。

索に局在し，この局在が飢餓により増加することを見い

一方，飢餓により経験塩濃度を避けるようになる学習
はインスリン/PI3 キナーゼ経路に強く依存する。PI3 キだした。局在型のインスリン受容体はシナプス伝達を負に制御することもわかった。

ナーゼ経路も感覚神経 ASER で働くことが必要である。

（4）活動依存性遺伝子発現とシナプスタグ
尾藤晴彦（東京大学大学院医学系研究科

神経生化学分野）

我々の研究グループは，選択的シナプス入力が神経細理的刺激により速やかに遺伝子発現が誘導される分子胞の核内で CREB 依存的転写誘導を引き起こす際の入力機構を解明した。これらの知見をベースに，生理的刺激

出力応答性の研究から，神経細胞におけるシナプスからに応答した SARE 活性を指標に，神経活動の亢進した神

核へのシグナリングの重要性を指摘してきたが，神経特経回路を可視化・同定する proof-of-concept 実験に成功

異的前初期遺伝子 Arc のプロモータ解析から，シナプスしている。さらに神経活動依存的な遺伝子発現の亢進のから核へ至る転写因子制御機構を解明し，ゲノム上で神もっとも重要な生物学的意義は，神経回路の「設計図」

経活動の強力なセンサーとして働くシナプス活動応答と「可塑性」をリンクさせることであると想定されるが，性エレメント SARE を新たに単離した。その結果，多数

現在，その実態を明らかにしつつあるので，その成果のの cis-エレメントの協調により，海馬や大脳新皮質の生一端を紹介したい。

（5）PTSD の持続エクスポージャー療法の治療原理
金吉晴（国立精神神経医療研究センター）

PTSD （ 外 傷 後 ス ト レ ス 障 害 （ posttraumatic stressから遡及した病態が考えられている。すなわち恐怖記憶

disorder: PTSD）は著しい恐怖に暴露されたことによって，と想起刺激からの回避，記憶に対する事故の無力さと世記憶に対する恐怖条件付けが形成されると同時に，その界の危険についての否定的な，非機能的な認知の存在に記憶からの解離が生じるために，回復のための記憶処理

よって，本来は無関係な知覚対象，身体感覚，思考の間が阻害され，患者は絶えず記憶表象をフラッシュバックに恐怖条件付けのネットワークが形成されているとさ的に想起し，恐怖を感じるとともに，その記憶への解離れている。発表者は持続エクスポージャー療法の RCTを繰り返すという病態である。この病態の構造についてを終了し，良好な治療成績を収めたが，当日はその経験

は心理モデル，生物学的モデル，辺縁系症状としてのモに基づいてこの治療法について紹介するとともに，PTSD

デルなどが考えられているが，心理モデルとしては有効の病態について考察するとともに，治療されていないな治療法である持続エクスポージャー療法の治療原理

PTSD のトラウマ記憶の性質について検討を加えたい。

461

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（6）SCOP を中心に見た記憶のサーカディアン制御メカニズム
清水貴美子（東京大学大学院理学系研究科生物化学専攻）

一日の時刻による記憶形成効率の違いが様々な動物る。このシグナル経路は海馬において長期記憶形成に重種において報告されており，概日時計と記憶形成との機要な役割を果たしていることから，SCOP は概日時計と能連関が示唆されている。しかし記憶形成効率の時刻に記憶形成を結ぶ鍵分子である可能性が考えられた。

よる変化が明暗周期に依存しているのか，あるいは内在

一定照明条件下のもとでマウスをもちいて新奇物体

性の概日時計によって生み出されているのかなど不明

認識テストをおこなうと，長期記憶効率は昼に低く夜にな点が多い。また，両機能の連関を分子レベルまで踏み

高い日周リズムを示し，長期記憶形成過程が概日時計の込んで解析した研究は少なく，両者の連関機構は大きな制御下にあることが示唆された。また，海馬ラフトの謎に包まれている。この機能連関メカニズムに迫る分子

SCOP タンパク質量も夜に高く昼に低いという日周変動的な手掛かりとして SCOP に着目している。

を示した。SCOP ノックアウトマウスでは，主観的明期

SCOP (SCN Circadian Oscillatory Protein) は概日時計中と主観的暗期の長期記憶の効率に差が無くなり，SCOP枢である SCN（視交叉上核） において発現量が概日変量の変動と，認識テストにおける長期記憶形成効率の日動する。分子的機能としては，膜ラフトにおいて K-Ras

周変動とが連関していることが示唆された。

と相互作用しその下流の ERK/MAPK 経路を負に制御す（7）2 光子励起法によるシナプス長期再編の in vivo 観察
鍋倉淳一，稲田浩之（生理学研究所発達生理学研究系恒常機能発達機構研究部門）

近年の生体２光子励起法を用いたイメージング技術

モデルにおけるによる大脳皮質神経回路の再編を紹介の発展により，生きた動物において大脳皮質における細する。さらに，海馬錐体細胞シナプスの繰り返し生体イ

胞・突起・シナプスなどの微細構造をミクロンレベルのメージングを紹介し，記憶研究における生体２光子励起

解像度で観察するとともにその繰り返し観察が可能と法の応用について，議論の提起を行う。

なり，内外環境の変化などによる神経回路の変化を同一動物において抽出することができるようになった。

加えて，発達期マウスから作成した脳薄切片において，
大脳嗅内皮質から海馬への回路に周期的同期活動が存

今回は，生体２光子励起顕微鏡を用いたミクログリア

在することを膜電位感受性を用いて見出した。周期性活によるシナプス監視機構のリアルタイムイメージング，

動の特性の抽出と，記憶回路の発達制御について研究会

および長期繰り返しイメージングを適用して慢性疼痛

参加者に意見を頂きたい。

（8）タンパク質分解を起点とした想起後の記憶制御
喜田聡（東京農業大学応用生物科学部）

不安定な記憶は遺伝子発現依存的な「記憶固定化」の似した「記憶再固定化」が必要とされることが明らかとプロセスを経て安定な長期記憶へと移行する。一方，記なった。さらに，恐怖記憶の場合，記憶が想起される時憶が想起されると，短期記憶と同様に不安定な状態とな間が長くなると，恐怖記憶を軽減する「記憶消去」のプり，再び安定化されて貯蔵されるためには，固定化と類ロセスが誘導される。我々は，恐怖条件付け文脈課題及462

研究会報告び受動的回避反応課題を用いて，恐怖記憶想起後の記憶

遺伝子発現を経て恐怖記憶が強化されることを明らか

制御プロセスの意義とそのメカニズムの解析を進めてにした。さらに，マウスが暗箱に滞在すると，扁桃体，いる。

前頭前野における遺伝子発現を経て恐怖記憶消去が誘

受動的回避反応課題ではマウスが明箱から暗箱に移導されることを明らかにした。興味深いことに，これら動すると電気ショックを受け，暗箱に対する恐怖記憶を再固定化/強化と消去が誘導される際には，プロテオソ形成する。従って，マウスを再度明箱に入れた場合には，ーム依存的タンパク質分解が活性化され，このタンパク

恐怖記憶は想起されるものの，恐怖記憶消去は誘導され質分解を抑制すると，再固定化/強化及び消去が誘導さず，暗箱に移動して，電気ショックを受けない場合にのれないことが明らかとなった。このタンパク質分解の活み消去が誘導される。従って，この課題では，再固定化

性化は固定化では観察されなかったことから，想起後のと消去を区別して解析できるメリットがある。我々は，記憶制御はプロテオソーム依存的タンパク質分解を起受動的回避反応課題では，マウスを明箱に戻して，記憶点にして誘導されることが示唆された。

再固定化を誘導すると海馬，扁桃体，前頭前野における（9）線虫 C. elegans の神経回路における忘却の制御機構
石原健（九州大学理学研究院）

動物は，外界からの様々な情報を感覚ニューロンで受らのことから，AWC ニューロンから忘却シグナルが分容し，その一部を記憶として保持している。記憶の保持泌され，AWA ニューロンの感覚応答を制御することによ

時間を適切に制御することは，刻々と変化する環境に適って，忘却が促進されていることが示唆された。

切に応答するために重要である。我々は，線虫 C. elegans

ブタノンエンハンスメントは，ブタノンと餌との条件の嗅覚可塑性を用いて，記憶の忘却を制御するメカニズ

付けによって，誘引性匂い物質ブタノンに対する応答がムの解析を進めている。

強くなる現象である。我々は，ブタノンエンハンスメン

線虫は，強い匂いに曝されるとその匂いに対する応答

ト後に，餌の上で飼育すると，ブタノンに対して忌避すが弱くなる嗅覚順応という行動可塑性を示す。我々は，るようになることを見いだした。このことは，ブタノン

AWA ニューロンで受容されるジアセチルに対する嗅覚

エンハンスメントの記憶を消去していることを示唆し順応の記憶を忘れにくくなる変異体をスクリーニングている。そこで，この消去が起きない変異体を同定した

して，p38 MAPK のアダプタータンパク質 TIR-1 が忘却ところ，シナプトタグミン類似分子 SNT-3 の変異体であを促進していることを見いだした。さらに，AWC ニュ

ることがわかった。この変異体では，シナプス分泌が亢ーロンにおいて TIR-1 は，シグナル経路を形成して忘却進していることから，神経伝達が記憶の消去を制御してを制御していた。そこで，AWC ニューロンの神経分泌いる可能性があるのではないかと考えている。

や神経機能を抑制したところ，忘却が遅くなった。これ（10）記憶形成と生後脳神経新生
井ノ口馨（富山大学大学院医学薬学研究部（医学））

哺乳類の海馬歯状回では，生後においても新たなニュたちは，海馬における神経新生が，記憶が海馬依存的なーロンが継続的に産生されている（神経新生）。生後脳状態から非依存的な状態へと移行する速度を制御して海馬の神経新生は記憶の形成や制御に関わっている。私いることを明らかにしてきた(1, 2)。一方で，シナプス可463

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

塑性が新生ニューロンの分裂・生存やシナプス形成を巧ってきた。本研究会ではこれらのデータを紹介しながら，妙に制御していることを見出した（3, 4）。このように神

生後脳の神経新生が記憶の形成・制御に果たす役割を議経新生と記憶・シナプス可塑性はレシプロカルに制御し論したい。

合いながら，海馬機能を調節していることが明らかにな（11）記憶痕跡の探究
松尾直毅（京都大学白眉センター）

記憶情報は脳内のどこで，どのようにして保持されて記憶と特定の機能的細胞集団の間の因果関係を実証いるのであろうか？という記憶痕跡に関わる素朴な疑するためには，これらの機能的細胞集団の活動を選択的問は古来より多くの哲学者，科学者を魅了してきた。こに抑制もしくは賦活化することにより，記憶の想起が阻れまでに immediate-early genes (IEGs)の神経活動依存的害される，もしくは人為的に再生されることを動物個体な発現を利用した活動マッピングや，in vivo ユニット記レベルで直接検証することが必要である。そこで本講演録などの研究から，記憶と相関を示す細胞集団の存在がでは，演者らのテタヌス毒素によるシナプス伝達遮断や示唆されている。演者らも IEGs のひとつ c-fos 遺伝子のDREADD (Designer Receptors Exclusively Activated by

プロモーターとテトラサイクリン誘導発現系を活用しDesigner Drug)システムを用いたアプローチについて紹たトランスジェニックマウスの開発を行い，脳の各階層介し，議論を交わしたい。

における記憶痕跡の可視化とその解析を行ってきた。

464

研究会報告16．粘膜防御における上皮膜輸送の役割とその破綻による疾病発症メカニズム2012 年 11 月 30 日－12 月 1 日
代表・世話人：石黒洋（名古屋大学総合保健体育科学センター）

所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）多発性嚢胞腎症ラットの膵導管の形態と機能
石黒洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）（２）膵液分泌に寄与するカリウムイオンチャネルの同定林

美樹夫（関西医科大学生理学第一講座，Department of Biology, University of Copenhagen, Denmark）（３）ラット顎下腺腺房細胞で副交感神経作動薬により誘導される Cl－分泌の交感神経β作動薬による修飾
廣野力（広島大学大学院医歯薬保健学研究院口腔生理学研究室）（４）クロージン 15 ノックアウトマウスにおける腸管電解質代謝と栄養素吸収林

久由（静岡県立大学食品栄養科学部生理学教室）＋（５）TMEM16F は Ca2 賦活化アニオンチャネルである
清水貴浩（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）薬物生理学）－（６）２ステップ Cl 分泌に関する時間依存的数理モデルによる粘膜防御機能解析の可能性
笹本浩平（京都府立医科大学医学部医学科）（７）AMPK 活性化薬によるアミノ酸輸送体阻害薬の抗癌効果の増強作用
木村徹（杏林大学医学部薬理学教室）（８）CARS 顕微鏡を用いた経上皮膜水拡散現象の可視化
相馬義郎（慶應義塾大学医学部薬理学）（９）（特別講演）Bicarbonate permeability of CFTR and ANO1 anion channels
Min Goo LEE（Department of Pharmacology, Yonsei University College of Medicine, Seoul）（10）上皮輸送と細胞内外 pH 調節機構における Na-HCO3 共輸送体 NBCe1 の意義山崎修（東京大学医学部腎臓内分泌内科腎生理）（11）尿細管性アシドーシスのメカニズム
河原克雅（北里大学医学部生理学，北里大学大学院医療系研究科細胞分子生理）（12）多発性嚢胞腎（PKD）上皮細胞における Ca2＋輸送低下および細胞内 cAMP 増加に関わるシグナル伝達
長尾枝澄香（静子）（藤田保健衛生大学

疾患モデル教育研究センター）（13）腎近位尿細管の第二のシスチントランスポーターの分子同定と機能解析
永森收志（大阪大学大学院医学系研究科生体システム薬理）（14）NHE 阻害剤による細胞増殖抑制に NDCBE を介した細胞内クロライドイオンの低下が関与する
細木誠之（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）（15）胃幽門腺粘液細胞における PPARαによる ACh 刺激性開口放出の増強
田中早織（大阪医科大学生理学，大阪薬科大学薬物治療学）（16）小腸絨毛における上皮下線維芽細胞を介したサブスタンスＰと ATP の相互作用
古家喜四夫（名古屋大学革新ナノバイオデバイス）－（17）マウス胃酸分泌細胞における細胞防御 Cl チャネルの分子実体の探索
藤田恭輔（富山大学大学院医学薬学研究部）

465

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）【参加者名】金井好克（大阪大学

都府立医科大学屋大学

大学院医学研究科），石黒洋（名古総合保健体育科学センター），鈴木裕一（仙台

白百合女子大学
古屋大学
院

医学系研究科），丸中良典（京人間学部健康栄養学科），山口誠（名医学系研究科），近藤志保（名古屋大学大学

医学系研究科），木村徹（杏林大学医学部），横患モデル教育研究センター），田中早織（大阪薬科大学薬学部），清水貴浩（富山大学薬学部），杉山奈菜江（大阪薬科大学

力（広島大学薬学部），廣野

歯薬保健学研究院），杉田
薬保健学研究院），林科学部），孫大学院医誠（広島大学大学院医歯久由（静岡県立大学

食品栄養

紅昕（京都府立医科大学

医学研究科），

山紀子（京都府立医科大学大学院

医学研究科），早田

古家喜四夫（名古屋大学

革新ナノバイオデバイス），

洋樹（京都府立医科大学大学院

医学研究科），北川真

宮本愛喜子（生理学研究所

生体恒常機能発達機構研究

希（京都府立医科大学），笹本浩平（京都府立医科大学部門），鍋倉淳一（生理学研究所

大学院医学研究科），宮崎裕明（京都府立医科大学大学

構研究部門），石橋院

発達機構研究部門），加藤

医学研究科），林美樹夫（関西医科大学

医学部），

生体恒常機能発達機仁（生理学研究所

生体恒常機能剛（生理学研究所

生体恒

常機能発達機構），石川達也（生理学研究所

生体恒常機能発達研究部門），中村佳代（生理学研究所

生体恒

常機能発達研究部門），川本恭兵（生理学研究所

生体内科），細木誠之（京都府立医科大学），河原克雅（北里

恒常機能発達研究部門），中畑義久（生理学研究所

生

大学

大学院医学薬学

体恒常機能発達研究部門），穐吉亮平（生理学研究所

生

医学部）
，高野美菜

体恒常機能発達研究部門），高橋優子（名古屋大学

医永森收志（大阪大学（大阪医科大学

大学院医学系研究科），中張隆司

医学部），関

内分泌内科），山崎常司（東京大学修（東京大学医学部

医学部），酒井秀紀（富山大学研究部），相馬義郎（慶應義塾大学（大阪薬科大学

腎臓

腎臓内分泌薬学部），藤田恭輔（富山大学

院医学薬学研究部），長尾静子（藤田保健衛生大学

大学学部），藤木理代（名古屋学芸大学

管理栄養学部）疾【概要】
上皮膜細胞の基底側膜と管腔膜（頂部膜）は，それぞ一般講演では，多発性嚢胞腎症モデルラットの膵導管れ血液（間質液）と管腔内液（粘液層）に接しており，の形態と機能，膵導管細胞における Kca3.1 チャネル，唾

気道と消化管は外界と繋がっている。上皮膜による物質

液腺腺房細胞の Cl－分泌のβ作動薬による修飾，腸管電輸送は，体液調節，消化液の分泌，栄養素の吸収に加え解質輸送におけるクロージン 15 の役割，TMEM16F チャて，管腔内液のイオン組成，粘稠度，水分含量を調節す

ネルの特性，上皮膜 Cl－分泌の時間依存的数理モデル，

ることによって，線毛運動や免疫といった粘膜防御機構

Ca9-22 癌細胞に対する LAT1 阻害薬と AMPK 活性化薬のを維持している。粘膜防御機構の破綻は，嚢胞性線維症，併用効果，Coherent anti-stokes raman scattering 顕微鏡によ

多発性嚢胞腎などの難病の病態の根本である。最近，複る水分子輸送の可視化，Na＋-HCO3－共輸送体 NBCe1 変数の輸送体分子が足場タンパク質を介して複合体を形

異の分子病態，尿細管性アシドーシスにおけるバソプレ

成し，極性を持って配置されることにより，各上皮膜に

シン V1a 受容体，低浸透圧負荷による多発性嚢胞腎上皮

特有の物質輸送が実現されることが分かってきた。この細胞の増殖抑制効果，SLC7A13-rBAT 複合体のシスチン

ような基礎的な研究は，多くの難病の病態の解明および輸送，MKN-28 胃癌細胞の増殖における細胞内 Cl－濃度

創薬につながり社会的貢献度が高い。

の役割，胃幽門腺粘液細胞の開口放出における PPARα

本研究会は，平成 24 年 11 月 30 日～12 月 1 日に開催

オートクリン機構，小腸絨毛のメカノセンサー機構と運し，上皮膜分野の国内の研究者が集まり，韓国 Yonsei 大動における上皮下線維芽細胞由来 ATP の役割，胃酸分泌学 Pharmacogenomics Research Center for Membrane

細胞における SLC26A7 Cl－チャネル，等についての最新

Transporters のセンター長である LEE 教授を招いた。16の研究成果が発表された。特別講演では，CFTR と ANO1

題の研究発表（発表 15 分，討論 10 分）と LEE 教授の特チャネルの HCO3－透過性調節の分子機構と生理的意義

別講演（1 時間）が行われ，各研究室の若手研究者，大について斬新な研究が紹介された。

学院生を交えて，活発な討論が行われた。

466

今後，本研究分野のさらなる発展，若手研究者のます

研究会報告ますの活躍，共同研究の推進が期待できる。

（1）多発性嚢胞腎症ラットの膵導管の形態と機能
衣

蘭娟 1，山本明子 1，古家園子 2，長尾枝澄香 3，吉原大輔 3，中莖みゆき 1，
山口

誠 1，近藤志保 1，持丸由香 1，成瀬

達 4，石黒洋1（1 名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学，2 生理学研究所，
3

藤田保健衛生大学疾患モデル教育研究センター，4 みよし市民病院）

腔組織では，primary cilia が管腔内の機械的，化学的刺激下の溶液分泌は，正常ラットに比べて約 40%増えてい激を感知してシグナルを周囲に伝えることにより構造た。単離膵管の管腔に ATP（10 M）を加えた時の細胞が維持される。cilia タンパクの 1 つ fibrocystin の遺伝子

内 Ca2＋（[Ca2＋]i）反応は，管腔の灌流方向（十二指腸（PKHD1）変異を原因とする多発性嚢胞腎症のモデルで側／腺房側から）に依存していた。正常ラットの膵管である polycystic kidney（PCK）ラットの膵導管の形態と機は，腺房側から灌流した場合の[Ca2＋]i 反応が大きかった

能を解析した。PCK ラットでは，膵管が拡張し，膵管周

が，PCK ラットでは逆であった。PCK ラットの膵導管は囲の線維化が見られたが，嚢胞は見られなかった。PCK

管腔内刺激に対して正常と異なる[Ca2+]i 反応を示し，ラットでは，in vivo の膵液分泌が，正常ラットに比べてsecretin 刺激による溶液分泌が亢進していた。in vivo の膵

約 40%減っていた。単離した小葉間膵管を，37℃の液分泌の低下は，拡張した膵管への貯留が原因と推定さHCO3--CO2 緩衝液で表層灌流し，管腔容積の変化から inれる。

vitro の溶液分泌を測定したところ，secretin（10 nM）刺（2）膵液分泌に寄与するカリウムイオンチャネルの同定
林美樹夫 1,2，Jing Wang2，Ivana Novak2，松田博子 1（1 関西医科大学生理学第一講座，
2

Department of Biology, University of Copenhagen, Denmark）

カリウムイオンチャネル（K チャネル）は膜電位を維を観察した。さらに導管細胞の単層培養を用いた短絡電持することで，上皮細胞における陰イオン分泌に駆動力

流測定において，KCa3.1 チャネル機能に依存する上皮膜を与える。重炭酸イオン分泌上皮の膵臓導管細胞においイオン輸送を認めた。また，KCa3.1 チャネルの遮断薬はて，K チャネルの分子基盤については不明の点が多い。

新鮮分離導管細胞の静止膜電位を脱分極させた。それに本研究では，膵臓導管細胞に機能発現する K チャネルを加えて導管細胞の血管側膜に，内向き整流性 K コンダク

明らかにした。まず RT-PCR 法を用いて，KCNN4，
KCNQ1，

タンスを認めた。これらの結果は，KCa3.1 チャネルが導

KCNH2，KCNH5，KCNT1 および KCNT2 分子の発現を認

管細胞の膜電位を維持することで膵液分泌に寄与するめた。次に免疫組織化学法を用いて，KCNN4 がコードす可能性を示唆する。

る KCa3.1 蛋白が管腔側膜および血管側膜に分布すること467

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（3）ラット顎下腺腺房細胞で副交感神経作動薬により誘導される Cl－分泌の交感神経β作動薬による修飾
廣野

力，杉田

誠，柴

芳樹（広島大学大学院医歯薬保健学研究院口腔生理学研究室）

顎下腺腺房細胞では副交感神経作動薬により細胞内Ca2+濃度上昇はβ1 作動薬ドブタミンでもβ2 作動薬テ2＋

Ca 濃度上昇を介して誘導される Cl 分泌が交感神経β

ルブタリンでも増強された。Ca2＋濃度上昇はフォルスコ

作動薬や cAMP により抑制される。しかし，β作動薬のリン＋IBMX でも増強され，さらにドブタミンやテルブ

β1 受容体とβ2 受容体それぞれを介する作用の一部はタリンを添加しても変化しなかった。CCh で誘導される不明である。そこで，副交感神経作動薬で誘導される細振動性の Cl－電流はホールセルでもグラミシジン穿孔パ

胞内 Ca2＋濃度上昇と Cl－分泌電流に対するβ1 作動薬とッチ法でもドブタミンで抑制されたが，テルブタリンでβ2 作動薬の影響を調べた。

は抑制されなかった。

－

ラ ッ ト 顎 下 腺 分 離 腺 房 細 胞 に Fura2-AM を 負荷し
2＋

ARGUS-HiSCA システムで細胞内 Ca 濃度を測定した。
－

腺房細胞の Cl チャネル活性をホールセルパッチクラン－－

以上より，β1 作動薬とβ2 作動薬は，CCh で誘導される腺房細胞内の Ca2+濃度上昇には cAMP 産生を介して増強する共通な反応を生じるが，下流のイオンチャネ

プ法で，Cl チャネル＋Cl 輸送体の活性をグラミシジン

ルや輸送体の活性調節ではβ1 とβ2 で反応経路の一部

穿孔パッチ法で測定した。

が異なることが示唆される。

副交感神経作動薬カルバコール（CCh）で誘導される（4）クロージン 15 ノックアウトマウスにおける腸管電解質代謝と栄養素吸収
林久由，小松雪乃，鈴木裕一（静岡県立大学

食品栄養科学部

生理学研究室）本小腸のタイト結合を構成する蛋白の一つであるク

K＋，Na＋，Cl－濃度，14C-PEG 量を測定した。PEG の胃

ロージン 15 は，障壁的な役割のみならず，生体に必要排出速度は cldn15 KO では低下していた。小腸各部位でなイオンの透過路としての役割があることが推測されの PEG 濃度の分布を比較すると，分布パターンは異なっる。このため本研究では，クロージン 15 ノックアウトており，内容物の滞留時間は WT では空腸より回腸で滞マウス(cldn15 KO)並びに野生型マウス(WT)を比較し，小留時間が長かったが，cldn15 KO では空腸で滞留時間が腸での cldn15 によるイオン透過路と栄養素吸収に対する延長していた。腸管内容物のイオン組成は cldn15 KO で生理的役割を解明することを目的とした。cldn15 KO とは Na＋濃度が低下し K＋濃度が上昇していた。小腸各部

WT に，非吸収性マーカーであるポリエチレングリコー

位における Na＋吸収・分泌速度は cldn15 KO で抑制されル(PEG-4000, 14C-PEG でラベル）を添加した餌を与え，ていた。また cldn15 KO では回腸で K＋吸収速度が亢進

一定時間後に屠殺し腸管を摘出した。腸管各部位（胃，していた。内容物のグルコース濃度は cldn15 KO では

小腸 6 等分，盲腸）より内容物を回収し，水分含有量，WT に比べ回腸でも高濃度存在した。

468

研究会報告（5）TMEM16F は Ca2＋賦活化アニオンチャネルである
清水貴浩 1，家原貴大 1，佐藤かお里 2，藤井拓人 1，竹口紀晃 1，岡田泰伸 2，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）・薬物生理学，2 生理学研究所・機能協関）

Transmembrane protein (TMEM) 16 蛋白質は，８回膜貫測された。TMEM16F の細胞内 Ca2＋に対する EC50 は 8.9

通領域をもつ新たな Cl－チャネルファミリーを形成して

M であった。また TMEM16F のアニオン選択性は，いると考えられている。このファミリーのうち，I->Br->Cl－>F->aspartate－であり，TMEM16A/16B におけTMEM16A/16B は Ca2＋賦活化アニオンチャネル（CaCC）

る選択性と一致した。一方，TMEM16F が容積感受性アの分子実体として同定されたが，TMEM16F のイオンチ

ニオンチャネルの機能を担っているという報告がある

ャネル機能については，現在までに様々な報告がなされが，TMEM16F を過剰発現あるいはノックダウンしたており，論争の的になっている。本研究では，ヒト

HEK293T 細胞において，容積感受性アニオンチャネル電TMEM16F を HEK293T 細胞に強制発現させ，ホールセル

流の大きさに有意な変化は観察されなかった。これらのパッチクランプ法を用いてチャネル機能の解析を行っ結果から，TMEM16F は容積感受性アニオンチャネルでた。TMEM16F 発現細胞において，細胞内 Ca2+濃度の増なく，Ca2＋賦活化アニオンチャネルとして機能すること

加により，強い外向き整流性を示すホールセル電流が観が示唆された。

（6）２ステップ Cl－分泌に関する時間依存的数理モデルによる粘膜防御機能解析の可能性
笹本浩平（京都府立医科大学
新里直美，丸中良典（京都府立医科大学

大学院

平安女学院大学

医学部

医学研究科

医学科）

細胞生理学，

日本食育・健康研究所）

気道上皮組織は気道側細胞膜表面被覆層を形成して，与薬剤の細胞感受性予測がある。我々が構築した数理モ

感染防止や異物排泄などの重要な気道粘膜での生体防デルから導かれる特徴的なグラフから薬剤活性・細胞感

御機能を発揮している。この生体防御機能構築の中心的

受性・標的分子を予測し，分子生物学的解析法を用いる－な役割を担っているのが気道粘膜管腔側への Cl 分泌をことで分子レベルでの粘膜防御機能を含めた上皮細胞駆動力とする水分泌である。

機能解析も可能になるものと考える。

しかしながら，前述の水分泌機構の統合的制御機構に実験中に条件として設定し難い事柄でも容易に設定

関しては現段階で未解決の点も多い。そこで我々は，上できる数理モデルと実験サイドの相互協力がより詳細－

皮細胞における既知の Cl の動態機構から時間依存的数－な上皮細胞機能解析を可能なものとする。我々のグルー理モデルを構築し，Cl 分泌に関与するイオン輸送体・

プは Cl－の生理活性の解明を研究の一翼としているが，チャネル活性が如何に変化するかを予測することによ

本研究の理論的部分の一つが解決し，薬理活性や細胞内って，従来実験結果により得られていた結論より遥かに情報伝達・標的分子の細胞内ダイナミクスをも明らかに

多くの情報を得ることが可能になった。

し得ると考えられるため，ここに報告する。

２ステップ分泌の議論における結論の一つとして投469

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（7）AMPK 活性化薬によるアミノ酸輸送体阻害薬の抗癌効果の増強作用
木村徹，上野誠二，山賀貴，櫻井裕之（杏林大学

医学部

薬理学教室）

アミノ酸は，mTOR 系を活性化することによって，細頭頚部癌細胞である Ca9-22 細胞を用い，薬物処理の 1

胞増殖を促進することが知られている。LAT1 は，多く週間後に細胞の生存率を MTT 法を用いて解析を行った。

の必須アミノ酸を含む大型中性アミノ酸を輸送する輸蛍光免疫染色により，Ca9-22 おいて LAT1 タンパク質

送体の 1 つである。LAT1 は癌組織や癌細胞においてそが細胞膜表面に発現していることを確認した。Ca9-22 細の発現が上昇していることから，癌治療の新たな分子標胞において，1mM メトホルミン単独処理で 92％，20mM的と考えられる。癌化学療法では，単剤投与より抗癌効

BCH 単独処理で 82％の生存率であった。これに対し，果の促進と副作用の軽減のため多種類の抗癌剤が併用

1mM メトホルミンと 20mM BCH を併用すると 51％までされる場合が多い。そこで本研究では，AMPK 活性化薬

生存率が低下した。

であり，mTOR の阻害効果を持つ糖尿病治療薬メトホル

以上の結果から，アミノ酸輸送体阻害薬と広く臨床で

ミンと LAT1 阻害薬との併用により抗癌効果を相乗的に用いられ，安全性が確立されている糖尿病治療薬を併用高めることが可能ではないかと考え検討を行った。

することにより抗腫瘍効果を相乗的に高める可能性がLAT1 の阻害剤として，BCH を用いた。癌細胞としてあることが示された。

（8）CARS 顕微鏡を用いた経上皮膜水拡散現象の可視化
余盈君，相馬義郎，安井正人（慶應義塾大学・医学部）

Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) は，非線形ラマン散乱の一種で，試料に対して，その差分が試料

有振動数が，O-H 結合のそれとは異なるため CARS 光は発生しない。

のラマン活性振動数ωR に等しい振動数を持つ 2 種類の上皮細胞由来の細胞を BD マトリゲル中で培養して形

極短パルスレーザー光，Pump 光 (ωP)と Stokes 光 (ωS)

成させた１層の細胞で構成された嚢胞を CARS 顕微鏡の(ωP＞ωS)，を入射すると，試料分子との相互作用によっ

ステージ上にセットして，O-H モードで撮影しながら，てコヒーレントな CARS 光 (ωCARS ＝ 2ωP‐ωS) が放通常の水 H2O で作られた灌流液と重水 D2O で作られた出される現象である。物質のラマン活性振動数ωR は，同組成の灌流液を高速に切り替えることにより，嚢胞上

その物質が持つ共有結合の固有振動数に強く依存する皮の経上皮的な水の拡散現象がリアルタイムに可視化ため，O-H 結合に合わせる（O-H モード）と水分子の，できた。さらに，コンピュータシミュレーションを用い

C-H 結合に合わせる（C-H モード）と主として C-H 結合て，水拡散の可視化データから上皮の管腔側膜と基底側を数多く持つ脂質からの CARS 光の放出が観察される。

膜それぞれについての水の拡散透過係数が算出できた。

また，O-H モードでは，重水 D2O からは O-D 結合の固（9）Bicarbonate permeability of CFTR and ANO1 anion channels
Min Goo Lee（Department of Pharmacology, Yonsei University College of Medicine, Seoul）
Anion channels play critical roles in the regulation of many

regulation of vascular tone, and fluid secretion. In thephysiological processes, such as sensory transduction,

secretory epithelium of airways and exocrine organs, anion

470

研究会報告channels control apical efflux of anions, which is essential forconcentration greater than 140 mM. In addition to CFTR,

the vectorial transport of water and electrolytes. In

calcium-activated chloride channels (CaCCs) are present inphysiological conditions, the two most abundant anions thatmany epithelial tissues. Recently, it has been identified thatcan be the charge carrier of anion channels are chloride and

ANO1/TMEM16A is responsible for CaCC activity in several

bicarbonate. Recently, we found that permeability of anion

epithelial and neuronal tissues. Interestingly, we also foundchannels can be dynamically modulated by various cellularthat anion selectivity of ANO1 is dynamically regulated bysignaling. For example, activation of WNK1-OSR1/SPAK

cellular signaling, such as calcium/calmodulin. Importantly,

signaling by low intracellular chloride strongly increases the

ANO1 becomes highly permeable to bicarbonate at highcystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)

intracellularbicarbonate permeability in pancreatic duct cells, making

physiological and pathophysiological roles of the above

CFTR primarily a bicarbonate channel, which is essential forfindings will be discussed.

calcium

concentrations.

The

potential

the secretion of pancreatic juice containing bicarbonate at a（10）上皮輸送と細胞内外 pH 調節機構における Na-HCO3 共輸送体 NBCe1 の意義
山崎修，山田秀臣，鈴木正志，堀田晶子，関常司（東京大学腎臓内分泌内科）

Na-HCO3 共輸送体 NBCe1 は上皮輸送や細胞内外の pH

示すが，NBCe1B および NBCe1C は N 末に IP3 受容体結調節において重要な役割を担っている。NBCe1 のホモ接合蛋白 IRBIT が結合して初めて強い輸送活性を呈する。

合変異は眼症状と成長障害を伴う近位尿細管性アシド

最近，片麻痺性片頭痛を伴う pRTA 家系から NBCe1 Cーシス(pRTA)を生じる。NBCe1 W516X 変異ノックイン

末ホモ接合体変異 S982NfsX4 が同定され，ヘテロ症例もマウスは重度の酸血症と角膜浮腫を呈し，アルカリ治療

pRTA は発症しないが片頭痛と緑内障を呈していた。

なしでは生後早期に死亡する。ホモマウスの近位尿細管

S982NfsX4 変異体は野生型との重合を介した dominant

重炭酸再吸収量は野生型の 20%以下に低下しており，酸

negative 作用を有しており，その結果生じるシナプス内

塩基平衡における NBCe1 の重要性が確認された。

および網膜内 pH 調節機構の破綻が片頭痛と緑内障発症

一方，NBCe1 には腎型（NBCe1A），膵型（NBCe1B）と関連することが示唆された。尚，L522P 変異体の解析

および脳型（NBCe1C）ヴァリアントが存在する。特異から dominant negative 作用は細胞内貯留型 NBCe1 変異に的な N 末構造を有する NBCe1A は単独で強い輸送活性を共通する特徴であることが示された。

（11）尿細管性アシドーシスのメカニズム
河原克雅，安岡有紀（北里大学医学部生理学，北里大学大学院医療系研究科細胞分子生理）

尿細管性アシドーシス(RTA) は，酸分泌障害機序によ最近，バソプレシン V1a 受容体(V1aR：IC (type A 細胞）

り I, II, IV 型に分類される。I 型は，集合管間在細胞(IC)に発現） KO マウスが代謝性アシドーシスを呈し，合成＋の H 分泌障害（一次性）や Sjögren 症候群などの自己免

ミネラルコルチコイド投与で回復することが示された

疫疾患に併発する（二次性）。II 型は，近位尿細管(PT)(Izumi et al, 2011)。我々は，V1aR KO マウスと PT に発現－の HCO3 再吸収障害が原因で（一次性），Fanconi 症候群

する pH 感受性 K チャネル(TASK2）KO マウス（HCO3－の 1 型としても現れる（二次性）。IV 型は，アルドステの再吸収障害; Warth R et al, 2005）を解析し，RTA の病態＋＋

ロン作用低下による K と H の尿中排泄低下が原因で，機序を明らかにした。【方法】V1aR KO，TASK2 KO，471

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

WT（10 週令）を代謝ケージに入れ，(1)標準飼育群，(2)pH，HCO3－が低く（代謝性アシドーシス），酸負荷で血酸負荷群（0.28M NH4Cl 飲水 6 日間）の採尿・採血を行漿 pH は更に低下したが尿酸性化（pH 低下）において－い，pH，pCO2，HCO3 ，電解質等を測定した。【結果】

WT と差がなかった。【結論】V1aR KO は，酸負荷時にV1aR KO の主要な血漿・尿データ（標準飼育時）は，酸分泌増加が小さい「応答性の低い I 型 RTA」を呈した。

WT と有意な差はなかった。酸負荷後，V1aR KO は WTTASK2 KO は，酸塩基調節における pH センサー（酸分－より血漿 pH，pCO2，HCO3 が有意に低く，尿 pH の酸性

泌亢進のスターター）異常の可能性を示した。

化は小さかった。一方，TASK2 KO は標準飼育下で血漿（12）多発性嚢胞腎(PKD)上皮細胞におけるCa2+輸送低下および細胞内 cAMP 増加に関わるシグナル伝達
長尾枝澄香（静子），釘田雅則，吉原大輔（藤田保健衛生大学
山口太美雄（カナダ

疾患モデル教育研究センター）
マニトバ大学

人類生態学部）

多発性嚢胞腎症（polycystic kidney disease 以下 PKD）

PKD で見られる細胞増殖活性の亢進，線維化，炎症およは，腎臓，肝臓および膵臓等，多くの臓器に嚢胞が発症

び嚢胞内液の蓄積という現象の発現に関与すると考えする遺伝性疾患で，常染色体優性遺伝性 PKD（以下られる。演者らは，PKD モデルを用いて，細胞内 cAMP

ADPKD）および常染色体劣性遺伝性 PKD（以下 ARPKD）の増加が Raf/MEK/ERK シグナル伝達経路を活性化してに分類される。ADPKD では PKD1 および PKD2，ARPKD

異常な細胞増殖を促進すること，このシグナル伝達の活では PKHD1 が責任遺伝子として報告されており，遺伝

性化は細胞内 Ca2+が低下した条件下で起こること，およ

子産物は一次繊毛あるいは細胞膜に存在する。これらのび Ca2＋拮抗剤投与による細胞内 Ca2＋の低下が，PKD の責任遺伝子産物は細胞内 Ca2＋の取り込みに関与し，責任

病態をさらに悪化させることを明らかにした。そこで今

2＋遺伝子の変異に伴う細胞内 Ca 濃度の低下により病態

回，PKD における嚢胞発生および病態進行におけるセカ

発現が誘導されると推定される。さらに本疾患では，細ンドメッセンジャーおよびシグナル伝達経路の関与に

胞内 cAMP の増加が特徴的であり，細胞内 Ca2+およびついて紹介したい。

cAMP という２つのセカンドメッセンジャーの変化が，（13）腎近位尿細管の第二のシスチントランスポーターの分子同定と機能解析
Molecular identification and functional analysis of“the second”cystine transporterin the renal proximal tubules
永森收志，奥山裕久，Pattama Wiriyasermkul，中込咲綾，
西中由美子，高藤和輝，大垣隆一，金井好克（大阪大学大学院医学系研究科

生体システム薬理学）

腎尿細管からのシスチンの再吸収は，近位尿細管管腔の変異によってもシスチン再吸収不全すなわちシスチ

側膜のシスチントランスポーターによって行われる。以ン尿症が発症するが，どちらにも変異の無い症例も存在

前 我 々 は ， シ ス チ ン ト ラ ン ス ポ ー タ ー が 重 鎖 rBATする。さらに rBAT の発現は近位尿細管 S3 分節に高いにAT（SLC7A9）からなるヘテロ二もかかわらず，既知の結合軽鎖である b0,＋AT は S1 分節

量体として形成されることを明らかにした。そのどちらに発現が高いというパラドックスがあり，S3 分節には（SLC3A1）と軽鎖 b

472

0,＋

研究会報告rBAT と結合する未同定の第二のシスチントランスポー

さらに，プロテオリポソームへの精製タンパク質の再構

ターが存在すると考えられていた。

成により，SLC7A13 はアスパラギン酸とシスチンを主な

本研究は，腎特異的に発現する SLC7A13 に着目し，基質とすることが明らかになった。これにより，マウス腎皮質膜画分からの複合体免疫沈降および質量

SLC7A13 が近位尿細管の第二のシスチントランスポー

分析によって解析することで，それが rBAT の結合軽鎖ターであることが示され，近位尿細管のシスチン輸送系

であることを明らかにした。免疫染色による SLC7A13についての長年の謎が解決した。

の局在は S3 分節に強く，rBAT の強発現部位と一致した。

（14）NHE 阻害剤による細胞増殖抑制に
NDCBE を介した細胞内クロライドイオンの低下が関与する
細木誠之 1，宮崎裕明 1，新里直美 1,2，楠崎克之 1,2，丸中良典 1,2（1 京都府立医科大学
2

大学院

平安女学院大学

医学研究科

細胞生理学，

日本食育・健康研究所）

癌組織において腫瘍細胞の細胞質内 pH（pHc）は，正明を行なった。①pHc 維持機構に sodium-driven anion

常細胞 pHc に比べ高い状態にあることが知られており，

exchanger (NDCBE) による代償機構と，②NDCBE によ

このことは癌細胞における H+輸送体機能が亢進している代償により引き起こされる細胞質内 Cl-濃度 ([Cl-]c)ることを示唆している。H+輸送体の 1 つである Na+/H+の低下，③[Cl-]c 低下による MAPK 活性化依存的 p21 発

exchanger（NHE）に着目し，NHE1 阻害剤による癌細胞

現亢進のシグナル経路が，NHE1 阻害剤投与によって活の増殖に及ぼす影響を検討した。胃癌細胞株である性化される可能性が示唆された。さらに[Cl-]c 低下によ

MKN-28 において，NHE1 阻害剤投与により，pHc は変るリソソームの酸性化障害と，それに引き続くオートフ

化せず，p53 非依存的 p21 発現増大による G0/G1 遅延をァジー機構の障害を確認した。MKN28 細胞では NHE1

介して，増殖抑制がもたらされることを明らかにした。

阻害剤による[Cl-]c 低下がリソソームの機能障害を引き

次に NHE1 阻害剤投与にもかかわらず pHc が維持され起こし，さらにオートファジー機構の障害により増殖がる機構と pHc 非依存的に増殖抑制が引き起される機構解抑制されることが示唆された。

（15）胃幽門腺粘液細胞における PPARαによる ACh 刺激性開口放出の増強
田中早織 1,2，杉山奈菜江 1,2，高野美菜 3，松村人志 2，中張隆司 1（1 大阪医科大学

生理学，2 大阪薬科大学
3

胃幽門腺粘液細胞において，ACh (1μM)は初期相と定常相からなる Ca

2＋

調節性開口放出を活性化する。ACh

刺激時の胃幽門腺粘液細胞はアラキドン酸を介し
2＋

大阪薬科大学

薬物治療学，
薬物治療学Ⅱ）

性開口放出の増強機構について検討した。
開口放出は，コラゲナーゼ処理により単離したモルモット遊離腺細胞を用いビデオ顕微鏡下に観察した。

PPARα を活性化するオートクリン機構が存在し，Ca 調

PPARα 刺激薬（GW7647）は ACh 刺激による開口放出

節性開口放出初期相を増強している。しかし，PPARα 以の初期相を増強し，この増強は PPARα 阻害剤（GW6471）

降の信号経路は解明されていない。本研究では，モルモにより消失したが，一方で，定常相の増強を引き起こし2＋

ット胃幽門腺粘液細胞を用い PPARα を介した Ca 調節た。同様の定常相増強は，PKG 阻害によっても起こるこ473

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）とが報告されている。本研究においても GW7647 による剤によっても再現された。また幽門腺粘液細胞には，初期相の増強は PKG 阻害剤により消失し，同時に定常

NOS1 が発現していた。

相増強を引き起こした。また，ACh は幽門粘膜の cGMP

胃幽門腺粘液細胞において PPARα は，NOS1 を刺激し量を増加させていることから，cGMP 集積の原因として

NO/cGMP を集積することで Ca2＋調節性開口放出を増強

NO 産生の可能性を検討した。同様の結果が NOS1 阻害

していた。

（16）小腸絨毛における上皮下線維芽細胞を介したサブスタンスＰと ATP の相互作用
古家喜四夫（名古屋大学・革新ナノバイオデバイス）
古家園子（生理学研究所・脳機能計測支援センター）

小腸は栄養物の消化・吸収器官であり，化学的，機械引き起こす。また，機械的刺激に非常に感受性が強く的刺激を感じて動く知覚・運動器官であり，また，外界

Ca2+応答とともに ATP を放出する。絨毛には P2X 型

からの種々の抗原に対する免疫器官でもある。小腸絨毛ATP 受容体を持ったサブスタンス P 含有及び非含有の知はこれら機能を果たす上で重要な構造である。小腸絨毛

覚神経が来ておりその終末は上皮下線維細胞とシナプの上皮下でアクチンに富みギャップ結合で繋がった細ス様構造(close contact)を形成している。これらのことか

胞網を形成している上皮下線維維芽細胞は，上皮のみなら，放出された ATP が上皮下線維細胞自身の P2Y1 を活らず，毛細血管，平滑筋，神経終末や免疫系細胞と接触性化する「オートクライン経路」と，神経終末上の P2X2/3

しており，基底膜成分や成長因子等の合成分泌とともに，を 介 し て 神 経 を 活 性 化 し ， お そ ら く IPAN (intrinsic

絨毛でのシグナリングの要として，絨毛運動や免疫応答，

primary afferent neuron)を経由してシグナルを周りの絨毛

栄養吸収などに関与していると考えられる。絨毛上皮下へと伝え，SP を放出し上皮下線維細胞の NK1 を活性化

線維芽細胞は ATP 受容体 (P2Y1)，サブスタンス P(SP)する「神経経路」が存在し，それらの働きによって絨毛受容体 (NK1)，エンドセリン(ET)受容体 (ETA)など多くの微妙な動きと絨毛間の協調した動きが制御されていの受容体を発現しそれらに反応して Ca2+応答と収縮をると考えられる。

（17）マウス胃酸分泌細胞における細胞防御 Cl－チャネルの分子実体の探索
藤田恭輔 1，清水貴浩 1，藤井拓人 1，竹口紀晃 1，Ursula Seidler2，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部，2 ハノーバー医科大学）

我々は，これまでにウサギおよびラットにおいて胃酸－溶液中において反転させた摘出胃を高速振動すること

分泌細胞の基底側膜に cGMP 依存性の Cl チャネルが存により行った。単離胃腺中の胃酸分泌細胞にパッチクラ

在し，そのチャネルの活性化がエタノールによる細胞傷

ンプ法を適用し，ホールセル電流を測定したところ，野害からの保護作用を持つことを見出している。しかし，生型（WT）マウスの細胞における Cl－電流は，ウサギやこの細胞防御 Cl－チャネルの分子実体は未解明である。

ラットの細胞における Cl－電流と同様に，時間・電位非本研究では，胃酸分泌細胞の基底側膜に発現すると報告

依存性，NPPB 感受性，SITS 非感受性であった。KO 細－されている SLC26A7 が，細胞防御 Cl チャネルの分子実胞においても同様の性質を有する Cl－電流が観察された体ではないかと考え，SLC26A7 ノックアウト（KO）マが，KO 細胞の電流値は WT 細胞より有意に小さかった。

ウスを用い，その可能性ついて検討した。マウス胃腺のさらに，KO 細胞の Cl－電流においては，ホールセル形

単離は従来の酵素処理による方法と異なり，Ca2＋フリー

成から数分後にランダウンが観測された。これらの結果

474

研究会報告より，SLC26A7 は細胞防御 Cl－チャネルの分子実体では性が示唆された。

ないが，チャネル機能調節分子として作用している可能475

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

17．神経シナプス伝達の時空間ダイナミクス
2012 年 11 月 27 日－11 月 28 日
代表・世話人：坂場武史（同志社大学

大学院脳科学研究科）

所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）神経伝達物質放出の時空間ダイナミクス
持田澄子（東京医科大学）（２）マウス内有毛細胞リボンシナプスにおける Bassoon によるシナプス伝達の制御。
鷹合秀輝（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）（３）網膜双極細胞の軸索終末部における局所抑制と側抑制の制御機構
田中雅史（東京大学大学院人文社会系研究科）（４）AMPA 受容体トラフィッキングのキネティックモデルによる小脳 LTD の再現と検証
山口和彦（理化学研究所脳科学総合研究センター）（５）CaMKII サブユニット構成による小脳抑制性シナプス可塑性の閾値調節
長崎信博（京都大学理学研究科）（６）グルタミン酸伝達の入力特異的光遮断に向けて神谷温之（北海道大学大学院医学研究科）（７）神経突起伸長・形成における低分子量 GTPase Rab ファミリーの機能解明
福田光則（東北大学大学院生命科学研究科）（８）グルタミン酸イメージング法の開発とシナプス伝達解析への応用
廣瀬謙造（東京大学大学院医学系研究科）（９）翻訳後修飾によるプレシナプス・アクティブゾーンの機能制御
大塚稔久（山梨大学医学部）（10）Dynamic distribution of synaptic weights in simple networks
合田裕紀子（理化学研究所脳科学総合研究センター）（11）活動依存的な内因性タウリンの放出が新生ラット大脳新皮質辺縁帯の興奮性シナプス伝達を促進する
熊田竜郎（浜松医科大学医学部）（12）抑制性シナプス形成過程におけるシナプス機能分子の動態
栗生俊彦（徳島文理大学香川薬学部）（13）アストロサイトにおける ATP 分泌機構の解析
大屋愛実（東京大学大学院総合文化研究科）（14）プレシナプスの機能形態発達研究を加速させる次世代モデルシステムの確立
江川

遼（東北大学大学院生命科学研究科）（15）小脳 LTD の確率モデル：スパインはなぜ小さくて多いのか？
黒田真也（東京大学大学院理学系研究科）（16）繰り返し LTP・LTD 誘発後のシナプス新生・廃止現象と BDNF・proBDNF シグナリング
櫻木繁雄（大阪大学大学院生命機能研究科）（17）末梢感覚神経切断による視床求心性シナプスのリモデリング竹内雄一（東京女子医科大学医学部）476

研究会報告【参加者名】
神谷温之（北海道大学
海道大学大学院
学

医学研究科），鈴木江津子（北医学研究科），持田澄子（東京医科大

細胞生理学講座），福田光則（東北大学大学院

命科学研究科），黒田真也（東京大学生

大学院理学系研

体恒常機能発達機構研究部門），三木崇史（同志社大学
生命医科学部），堀哲也（同志社大学

小西史朗（徳島文理大学
阪大学

脳科学研究科），

香川薬学部），櫻木繁雄（大生命機能研究科），小倉明彦（大阪大学

生命

大学院総合文化研究科），

機能研究科），熊田竜郎（浜松医科大学

医学部・神経大屋愛実（東京大学

大学院総合文化研究科），合田裕

生理学講座），栗生俊彦（徳島文理大学

香川薬学部），

紀子（理化学研究所

脳科学総合研究センター），廣瀬

大山千尋（同志社大学究科），坪井貴司（東京大学

謙造（東京大学
都大学大学院

大学院医学系研究科），山下愛美（京理学研究科），平野丈夫（京都大学

理学研究科），江川遼（東北大学尾生命科学研究科），緑川光春（同志寛（東北大学社大学

生命科学研究科），八

脳科学研究科），坂場武史（同志社大学

院脳科学研究科），川口真也（同志社大学科），長崎信博（京都大学

大学

脳科学研究

理学研究科生物物理学系），

志社大学大学院
医科大学

医学部），高橋倫子（東京大学

司（名古屋大学
所

社大学

学研究所

生体恒常機能発達機構研究部門），加藤

ター研究所），福田敦夫（浜松医科大学

学

中畑義久（生理学研究所

生体恒常機能発達機構研究部門），宮本愛喜子（生理学研究所

生体恒常機能発達機

構研究部門），鍋倉淳一（生理学研究所
発達機構研究部門），石橋

生体恒常機能仁（生理学研究所

生体恒

常機能発達機構研究部門），川本恭兵（生理学研究所

生

生

剛（生理

生体恒常機能発達機構研究部門），御園生裕明（同志社大学

生体恒常機能発達機構研究部門），

医学研究科），石川達也（生理学研究

脳科学研究科），稲田浩之（生理学研究所学部），鷹合秀輝（国立障害者リハビリテーションセン

亮平（生理学研究所

人文社会系研究科），久場博

体恒常機能発達機構研究部門），中村佳代（生理学研究

林秀太郎（福岡大学

医学部）
，穐吉

医学系研究

生体恒常機能発達機構研究部門），江頭良明（同志所

医

脳科学研究科），竹内雄一（東京女子科），田中雅史（東京大学

山口和彦（理化学研究所脳科学総合研究センター），桂薬学部），大塚稔久（山梨大学

脳科学研究科），高森茂雄（同

脳科学研究科），廣野守俊（同志社大高等研究教育機構），秋田天平（浜松医科大学

学部医学科），山田順子（弘前大学
葉子（生理学研究所
学研究所

医

医学研究科），山肩神経シグナル），椎名洋平（生理

生体恒常機能発達機構研究部門），村上達郎（生理学研究所

生体膜部門），原田春美（生理学研究

所脳形態解析），別府薫（生理学研究所脳形態解析），

本蔵直樹（愛媛大学），川上良介（北海道大学）【概要】
記憶研究は，現在，転換期を迎えている。これまでは，

線虫，ショウジョウバエ，マウス，そして，ヒトに至る

特定の遺伝子に着目する遺伝学的手法を用いて記憶制

様々な種を対象として記憶研究を進める研究者が一同

御基盤の解明が進められてきた。しかし，現在，ウイルに揃って研究会を行った。特に，個体内の記憶回路を標スを用いた分子遺伝学的手法，光遺伝学的手法，in vivo

的とした研究成果が多く報告され，研究会を通じて，分

レコーディング及びイメージング技術の進展により，個

子生物学・分子遺伝学から心理学に至る記憶制御基盤の体内の分子のみならず，回路・シナプス・細胞に特化し学際的議論，そして，今後の記憶研究の可能性に関するて介入操作を加えることで，個体内の記憶回路にフォー議論を行い，記憶研究の共通理解・認識を深めた。現在，カスした研究を展開することが可能となりつつある。現

世界的に見ても，このような様々なモデル生物を対象と

在，国内では，欧米に比較すると，個体を対象とする記する記憶研究者が集まって議論を重ねる機会は少なく

憶研究は盛んであるとは言い難い。しかし，ショウジョなっており，このような観点からも，非常に貴重な機会

ウバエや線虫を中心としたモデル生物を用いた記憶研となった。今回は，相互理解を深める良い機会となった

究は活発であり，一方で，高度な分子生物学・生理学・が，オールジャパンの新たな融合的研究が産まれるためイメージング技術を有する神経科学研究者は多く，このにも，この会を継続することは大いに意義があると考えような多彩な研究が融合することで，欧米を凌駕する新られた。

たな記憶研究を進展させることも可能である。今回は，477

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（1）神経伝達物質放出の時空間ダイナミクス
持田澄子（東京医科大学・細胞生理学講座）

神経シナプス伝達効率は活動電位発火によって時空後の伝達物質放出が抑制/促進される。さらに，近傍に結間的に制御される。シナプス前終末では，活動電位発火

合する Ca2＋/CaMKII が Effector checking point として

によって Ca2＋チャネルから流入した Ca2＋の時空間的動

calmodulin, Ca2＋-binding protein-1 (CaBP1) , Visinin-like

態によって神経伝達物質放出が調節される。Ca2＋の動態

protein-2 (VILIP-2) の制御作用を調整する。Ca2＋の時空は Ca2＋結合能の異なる Ca2＋結合タンパク質によって感間的動態による CaV2.2 チャネルを介する神経伝達物質

知され，伝達物質放出に関わるタンパク群の機能が制御

放出調節は，CaV2.1 チャネルに匹敵ほどダイナミックでされて，伝達物質放出が促進/抑制される。伝達物質放出はないが，活動電位発生 100 ミリ秒以内の Ca2＋の動態を担う CaV2.1 チャネルは，C-端に結合する calmodulin,に依存して抑制，それ以降は促進される。CaV2.2 チャネCa2＋-binding protein-1 (CaBP1) , Visinin-like protein-2(VILIP-2) によって時空間的に制御され，活動電位発生

ルを介する神経伝達物質放出は，G 蛋白結合部位の相互作用によっても制御される。

（2）マウス内有毛細胞リボンシナプスにおける Bassoon によるシナプス伝達の制御
鷹合秀輝 1,2，Nicola Strenzke2，Tobias Moser2（1 国立障害者リハビリテーションセンター研究所

感覚機能系障害研究部
2

感覚認知障害研究室，

ドイツ・ゲッティンゲン大学耳鼻科）

内有毛細胞リボンシナプスの単一アクティブゾーン

本研究では，生後 9-11 日齢の Bassoon 変異マウスのラにおいて多数のシナプス小胞が同期して融合し得るこ

セン神経節樹状突起（内有毛細胞リボンシナプスのシナと が 明 ら か に さ れ て は い る が （ Glowatzki and Fuchs,プス後部）にパッチクランプ法を適用して，EPSC 振幅

2002），その分子メカニズムについては不明である。内の変化等を解析した。

有毛細胞リボンシナプスは多数のシナプス小胞を繋留

その結果，Bassoon 変異マウスにおいて EPSC 振幅がするシナプスリボンを有し，アクティブゾーン蛋白質

減少しており，内有毛細胞リボンシナプスにおいて，Bassoon 変異マウスではシナプスリボンが欠損したり遊Bassoon（およびシナプスリボン）が同期的に融合するシ

離したりしてシナプス前膜に関連付けられるシナプス

ナプス小胞の数を制御することが明らかとなった。

小胞の数が減少する（Khimich et al., 2005）。

（3）網膜双極細胞の軸索終末部における局所抑制と側抑制の制御機構
田中雅史，立花政夫（東京大学

大学院人文社会系研究科）

フィードバック抑制は，あらゆる神経回路に存在し，

ンギョ網膜の Mb1 型双極細胞（Mb1 BC）の巨大な軸索神経細胞間の情報伝達を修飾している。フィードバック

終末部へ直接ホールセル記録を行い，アマクリン細胞か抑制には，局所抑制と側抑制という 2 種類の経路が認め

らのフィードバック抑制が駆動される条件を調べた。

られるが，これらの経路が，どのような情報の入力を受

本研究の結果，1 個の Mb1 BC からの出力のみでも局

けて働くのかは明らかになっていない。本研究では，キ所抑制は駆動できるが，側抑制は駆動できず，側抑制の478

研究会報告生起には，複数の Mb1 BC からの同期した出力が必要でできた。さらに，実験結果に基づき，両抑制を実装したあることが明らかになった。また，局所抑制を生起させ

Mb1 BC モデルを構築した結果，両抑制は，視覚信号のるためには Mb1 BC からの強い出力が必要であるのに対SN 比は保ちつつも，Mb1 BC の出力を減少させることで，し，側抑制は，複数の Mb1 BC からの出力さえ生じてい効率的な視覚信号の伝達に貢献していることが示されれば，弱くても駆動できることが分かった。これらの異た。本研究で明らかになったフィードバック抑制の二重なる性質により，局所抑制は局所的な光強度に応じて，構造は，他の神経回路でも共有され，同様の機能を担っ側抑制は光照射面積に応じて，独立して機能することがている可能性がある。

（4）AMPA 受容体（AMPA-R）トラフィッキングのキネティックモデルによる小脳 LTD の再現と検証
山口和彦（理化学研究所

脳科学総合研究センター

運動学習制御）AMPA-R のシナプス膜発現制御は記憶学習の分子的基

び脱安定化速度定数，エキソサイト―シス速度定数を推礎となっているが，受容体トラフィッキングの定量的モ定した。LTD 刺激は“脱安定化”を引起したが，充分でデルはない。小脳スライスを用い，ケージ化阻害ペプチ

はなく，LTD を再構成するために“内部プールの減少”

ドの光分解等により，AMPA-R のエンドサイト―シス速が予測された。モデルから LTD 発現中のエキソ/エンド

度定数を測定し，安定シナプスプールサイズ，可動シナ

サイト―シスの大きさを予測し，実験的に測定したとこ

プスプールサイズ，可動内部プールサイズ，安定化およろよく一致し，モデルの妥当性が検証された。

（5）CaMKII サブユニット構成による小脳抑制性シナプス可塑性の閾値調節
長崎信博，平野丈夫，川口真也（京都大学理学研究科生物物理学系）
小脳プルキンエ細胞が脱分極して細胞内に Ca2＋が流発現を抑制した場合，およびを過剰発現した場合に，入すると，リン酸化酵素 CaMKII が活性化し，GABAA

RP が障害された。したがって，RP 誘導にはが必要で受容体を介した抑制性シナプス伝達の長期増強が起こ

あり，は抑制的にはたらくことが分かった。次に，る（rebound potentiation: RP)。プルキンエ細胞には CaMKII

CaMKII のサブユニット構成が，RP 誘導に必要となるのおよびサブユニットが発現し，多量体を構成してはCa2＋濃度上昇の閾値に影響を及ぼすかを調べた。を過たらく。はよりも活性化しやすいことが知られている剰発現すると，普段は RP を誘導しない弱い Ca2＋濃度上が，各サブユニットがシナプス可塑性においてどのよう昇でも RP が誘導された。したがって，対照的な役割をな役割を果たすかはよく分かっていない。

果たす両サブユニットの発現割合，あるいは CaMKII の各サブユニットが RP へどのように寄与するかを，培養プルキンエ細胞において各サブユニットの発現を変サブユニット構成に応じて，RP の Ca2＋閾値が変化すると考えられる。

化させ，電気生理学実験により検討した。RNAi 法での479

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（6）グルタミン酸伝達の入力特異的光遮断に向けて神谷温之（北海道大学医学研究科神経生物学分野）

我々はこれまでに，光反応性 AMPA 型グルタミン酸受

イス標本において，主要シナプス入力が細胞層ごとに分容体ブロッカーである ANQX を脳スライス標本に適用離している CA3 野の神経回路を対象とした。苔状線維シ

し，海馬シナプスでの内在性 AMPA 受容体の分子動態を

ナプスと連合線維シナプスは CA3 野の異なる細胞層に検討してきた。この解析を通じて，「内在性」AMPA 受

入力するため，UV 照射の範囲を限局することで，それ容体のシナプス局在は比較的安定で，細胞内プールからぞれの入力を選択的に抑制することが可能になると考の恒常的なシナプス移行は静止状態ではほとんど生じえられる。ANQX を CA3 野領域に局所的に投与し，苔ず，高頻度刺激を与えた直後に活動依存的にシナプス移状線維の走行する透明層に限局して光照射を与えるこ

行が加速されることを報告した。本研究では，光学的なとで，隣接する連合線維入力に影響を与えずに苔状線維手法のもう一つの利点である空間分解能を利用して，複入力のみを選択的に抑制することが可能であった。本手

雑な脳の神経回路網における特定の入力を選択的に遮法は汎用性の高いグルタミン酸伝達の入力特異的遮断

断する手法に応用することを目指した。マウス海馬スラ

法となると考えられた。

（7）神経突起伸長・形成における低分子量 GTPase Rab ファミリーの機能解明
福田光則（東北大学大学院

生命科学研究科

膜輸送機構解析分野）

低分子量 GTPase Rab は，全ての真核生物に保存されにおける細胞内局在を比較・検討した。その結果，これた膜輸送の制御因子で，細胞内の物質動態を制御するこらの Rab はその局在から以下の四つのグループに分類でとで様々な生命現象に関与している。私達の高次脳機能きることが明らかとなった。①軸索及び樹状突起の両方を司る神経細胞のネットワークにおいても，神経回路網に局在，②軸索のみに局在，③樹状突起のみに局在，及の形成や神経伝達物質の放出過程に膜輸送が重要な役

び④細胞体のみに局在。次に，①〜③の各グループに属割を果たしている。しかしながら，ヒトやマウスには約する Rab の代表として，Rab35, Rab27, Rab17 をそれぞれ

60 種類の Rab アイソフォームが存在するため，どの Rab

選び，これらの分子の詳細な機能解明に取り組んだ。そがどのような膜輸送系を制御し，神経機能を司るのかはの結果，Rab35 が神経突起の伸長過程に関与すること，

ほとんど明らかになっていない。そこで私達は，神経細Rab27 がリサイクルされたシナプス小胞の輸送過程に関胞における個々の Rab アイソフォームの機能を明らかに与すること，そして Rab17 が樹状突起の伸長や枝分かれ，するため，まずマウスに存在する全ての Rab サブファミ

さらにはスパインの形成に関与することを明らかにしリーを対象に，これらの Rab 分子のマウス海馬神経細胞

た。

（8）グルタミン酸イメージング法の開発とシナプス伝達解析への応用

廣瀬謙造（東京大学大学院医学系研究科神経生物学分野）

脳全体の情報伝達において，シナプス伝達はいわば素どのように起こるのか，その様式や動作原理を理解する

過程にあたる。従って，素過程としてのシナプス伝達がことが脳の情報処理システムを理解するうえで必須で480

研究会報告ある。しかし，従来，この点に直接的にアプローチするらかとなった。また，放出サイトにある小胞の放出確率

方法が乏しく，その理解を困難にしていた。そこで，我々もシナプスごとにまちまちであった。興味深いことに，はシナプス伝達物質であるグルタミン酸を蛍光によっ放出サイトの数と放出確率の大きさには相関が無く，短て可視化し，単一シナプスレベルでシナプス伝達を解析

期可塑性のパターンとシナプス伝達強度をシナプスごすることができる実験系の構築を試みた。まず，我々は，とに独立に制御する機構が存在することが示唆された。

AMPA 受容体に由来するグルタミン酸結合蛋白質と小分

さらに，RNAi による分子探索を行ったところ，放出サ

子蛍光色素を組み合わせることでグルタミン酸蛍光プ

イトの数と放出確率を各々独立に制御することができ

ローブ EOS の開発を行った。海馬培養神経細胞に EOSる分子が見出された。以上，グルタミン酸イメージングを適用してグルタミン酸放出のイメージングを行ったによって，従来踏み込めなかった単一シナプスレベルでところ，各単一シナプスにおいて単一小胞レベルの感度のシナプス伝達過程について明らかにすることができでグルタミン酸放出を計測することができた。そこで，た。今回見出されたシナプス伝達様式の制御がどのようグルタミン酸放出について詳細な解析をおこなったとな分子機構で実装されるのか，また，脳の情報処理にどころ，単一のシナプスには数個の独立した放出サイトがのように寄与するのかを調べることが今後の課題であ

存在し，その数はシナプスごとに大きく異なることが明る。

（9）翻訳後修飾によるプレシナプス・アクティブゾーンの機能制御
大塚稔久（山梨大学医学部

生化学講座第一教室）

神経終末には比較的電子密度の高い領域が存在し，アと共局在することが明らかとなった。また，CAST のリ

クティブゾーンとして知られている。これまでにアクテン酸化部位のセリン残基をアラニン残基に置換した変ィブゾーン構成蛋白質として CAST, ELKS, Bassoon,

異体をラット海馬初代培養細胞にトランスフェクショ

Piccolo, RIM1, Munc13-1 などが同定されてきたが，これンしたところ，この変異体も内在性の Bassoon と共局在

らの機能制御に関わるシグナル機構についてはほとん

することが明らかとなった。このことから，CAST のリ

ど明らかになっていなかった。今回の研究で，我々はアン酸化自体は CAST の局在には影響しないことが示唆さ

クティブゾーンに局在するセリン・スレオニンリン酸化れた。一方で，本変異体をラット上顎神経節細胞にマイ酵素 SAD に着目した。SAD のキナーゼドメインを用いクロインジェクションして電気生理学的に解析したとて in vitro のリン酸化アッセイを行い，アクティブゾーン

ころ，興奮性シナプス後電位が顕著に抑制され，形質膜

蛋白質 CAST の N 末のセリン残基が特異的にリン酸化さ直下のシナプス小胞のプール形成が阻害されることがれることを見出した。さらに，このリン酸化部位特異抗明らかになった。このことから，CAST のリン酸化はア体を作製し，ラット海馬初代培養細胞の免疫染色解析を

クティブゾーンにおけるシナプス小胞のダイナミクス

行ったところ，リン酸化された CAST が内在性の Bassoon

を制御していると考えられた。

（10）Dynamic distribution of synaptic weights in simple networks
Mathieu Letellier，Yukiko Goda（理化学研究所脳科学総合研究センター）
We address how synaptic strengths are dynamicallyis thought to modify synaptic strengths in an input-specificdistributed across a dendritic tree of a hippocampal pyramidal

manner where plasticity is confined to synapses belonging toneuron.

active inputs while sparing synapses associated with inactive

Long-term synaptic plasticity, such as LTP and LTD,481

生理学研究所年報

inputs.

第 34 巻（Dec,2013）

Nonetheless, input specificity can break down as

regulation using dissociated hippocampal neuronal cultures asheterosynaptic plasticity could be observed following LTP

a model system, in which the exact synaptic connectivity of

induction.

How input-specificity is controlled, particularly

the pre and the postsynaptic neurons and the strengths ofat the level of individual synapses, is not well understood.

individual synapses belonging to each connection could be

We have been examining the extent of input specificity ofreadily mapped. Our recent progress will be discussed.

long-term synaptic plasticity in postsynaptic neurons and its（11）活動依存的な内因性タウリンの放出が新生ラット大脳新皮質辺縁帯の興奮性シナプス伝達を促進する
熊田竜郎 1，千太哲 1，中村直人 2，古川智範 1，

Kilb Werner3，Luhmann Heiko J.3，中原大一郎 2，福田敦夫 1（1 浜松医科大学医学部神経生理学講座，2 浜松医科大学医学部心理学講座
3

Inst. Physiol. Pathophysiol., J. Gutenberg Univ., Mainz, Germary）

辺縁帯にあるカハールレチウス細胞は興奮性のグリ

依存することが分かった。次に，電気刺激により放出さシン受容体を発現するが，この内因性アゴニストやそのれる辺縁帯由来の内因性アゴニストをマイクロダイア

役割については不明である。今回，電位感受性蛍光色素

リシス法により検討した。その結果，単発刺激で辺縁帯を用いた膜電位イメージング法によりラット辺縁帯によりグリシンやグルタミン酸ではなく，タウリンとおける興奮伝播を調べた。電気刺激により誘発された興GABA が放出されることが分かった。このタウリンの放奮は放射状に周囲の辺縁帯に伝播した。この伝播は興奮

出は TTX 処理により完全に遮断され，活動電位依存的伝導の阻害剤である TTX 処理により完全に遮断されたであることが示唆された。さらに免疫電子顕微鏡法によが，グルタミン酸受容体を阻害しても殆ど影響を受けなるタウリンの局在解析をしたところ，プレシナプス構造

かった。一方，GABAA 受容体やグリシン受容体の遮断薬には認められなかった。以上の結果より，活動依存的にの投与により興奮伝播は減弱した。さらに bumetanide を

内因性のタウリンが放出されたことによるグリシン受投与しても興奮伝播を減弱したことから，興奮性の作用

容体の活性化が，辺縁帯における興奮性の神経伝達を促－が NKCC1 共輸送体による Cl の細胞内への取り込みに進することが示唆された。

（12）抑制性シナプス形成過程におけるシナプス機能分子の動態
栗生俊彦 1，柳川右千夫 2，小西史朗 1（1 徳島文理大学
2

群馬大学

大学院医学系研究科

香川薬学部

薬理学講座，

高次統御系脳神経発達統御学講座）

本抑制性シナプスは，脳内シナプスの 10～20％を占め

制性シナプス結合が形成され成熟していく過程で，複数ており，興奮性シナプスとのバランスによって脳の活動のシナプス機能分子の動態を明らかにすることを試みを制御していることが知られている。シナプス結合の形た。とくに，これらの分子がシナプス前および後部に，成機構に関する研究は，これまでほとんど興奮性シナプ

どのような順序で集積されてくるか，さらにはシナプス

スに焦点が当てられてきており，抑制性シナプス形成の部位でどのようなふるまいを示すかを調べるために，３分子機構は，未だ不明な点が多い。そこで私たちは，抑種類の蛍光蛋白質でシナプスの形態と各シナプス機能482

研究会報告分子を標識して，シナプス形態の変化と分子の動態を同た。

時に観察する実験系を開発し，本研究会において報告し（13）アストロサイトにおける ATP 分泌制御機構の解析
大屋愛実，坪井貴司（東京大学

大学院総合文化研究科

生命環境科学系）

アストロサイトは，シナプス形成やシナプス間隙の神の細胞内局在を検証したところ，vNUT はリソソームと経伝達物質濃度調節を行うだけでなく，アストロサイト

高い共局在率を示すことが明らかになった。次にリソソ

自身が情報伝達物質やペプチドホルモンを放出し，神ーム内プロテアーゼであるカテプシン D に蛍光タンパク

経・グリア細胞間の情報伝達を制御することが明らかにを融合させたものを細胞に遺伝子導入し，その分泌反応なった。近年，細胞内小器官内に ATP を輸送する小胞型を可視化解析した。その結果，カルシウムイオノフォア

ヌクレオチドトランスポーター（vNut）が発見されたこや ATP の投与により分泌反応が観察された一方で，とを契機に，アストロサイトにおいて，ATP が vNut を

vNUT は分泌反応を示さなかった。以上の結果から，含む分泌小胞から開口放出される可能性や，リソソーム

vNUT はリソソーム膜上に存在し，リソソーム内へ ATP

から放出される可能性が報告されているが，その詳細なを輸送し，リソソームからの ATP 分泌に関与している可放出メカニズムについては，不明な点が多い。

能性が示唆される。

そこで，アストロサイト細胞株 C6 細胞を用いて，
vNUT（14）プレシナプスの機能形態発達研究を加速させる次世代モデルシステムの確立
江川

遼 1,2,3,4，細島頌子 1,4，谷本早希 1,4，石塚徹 1,4，仲村春和 5，八尾

寛 1,3,4（1 東北大学大学院生命科学研究科脳機能解析，
2

東北大学国際高等研究教育機構，3 日本学術振興会，
4

CREST，5 東北大学加齢医学研究所分子神経）

シナプス前終末は，その微小さと機構の複雑さから培て EGFP プラスミドベクターを in ovo エレクトロポレー

養系を用いた研究が難しく，そのためげっ歯類やニワトションした結果，導入遺伝子は毛様体神経節のシナプス

リ，キンギョ，イカなどの生体内に存在する巨大シナプ

前細胞特異的に発現することが示された。本システムをス前終末をモデルシステムとして研究が進められてき用いて，我々はさらに Brainbow，チャネルロドプシン，た。しかしこのようなモデルシステムで分子生物学的操pH 感受性開口放出プローブ，カルシウムインジケーター

作を行うには依然として技術的・コスト的な制約が大き等の genetically encoded tools を用いた形態学的・生理学

い。この問題はプレシナプス研究のボトルネックの一つ的研究が可能であることを示した。このように，脊椎動であると言える。そこで我々は，長年にわたって機能形

物神経回路におけるプレシナプスの発達過程に分子生態発達研究が行われてきたニワトリ胚毛様体神経節杯

物学的に介入することが容易な本システムは，プレシナ状シナプス前終末において，容易かつフレキシブルに遺プスの機能形態発達の基盤原理や分子メカニズムの研伝子導入を行う手法を確立した。2 日胚(E2)中脳に対し究を加速させるプラットフォームとして期待できる。

483

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（15）小脳 LTD における Ca2＋スパイクの確率モデル
スパインはなぜ小さくて多いのか？
黒田真也

神経細胞間のスパイクタイミング情報を処理する場で3あるスパインは体積が小さい（0.1 µm ）ため，受容体や2＋（東京大学大学院

理学系研究科生物化学専攻）

でコードで入力タイミング情報をコードできることが明らかとなった。発火頻度によるコーディングには，実際

Ca ，シグナル分子など数十～数個のオーダーでしか存のスパインのサイズ(0.1 µm3)が最適であった。また，細在しえない。このくらいの分子数しかない場合，5 ケタ

胞レベルの Ca2＋の発火強度によるコーディングより，スほど体積が大きい細胞全体とは異なり，同じ入力刺激にパインにおける発火頻度によるコーディングほうが，入対して同じスパインでさえ毎回応答がばらついてしまう。

力強度のゆらぎに対してはるかにロバストに，さらに，

このように応答がばらついてしまうスパインで，いったより少ない刺激回数に対して高感度に応答できることがいどうやってうまく情報処理ができるのだろうか。

明らかとなった。スパインが百個程度あれば，一個の細2＋

そこで，我々は小脳長期抑圧における Ca 上昇の確率

胞より多くの情報をコードできることも見出した。

モデルを作成して，スパインがどのように入力タイミン

このようにスパインは，“小さくて多い”ことを利用しグ情報をコードしているかを解析した。その結果，スパた確率的な情報処理システムであると捉えることができイン程度の大きさだと stochastic facilitation を利用して，る。これは人工情報処理システムがノイズを下げ決定論

2＋

的な信号処理を行うこととは対象的な生命オリジナルな入力タイミング情報を Ca の発火強度でなく発火頻度2＋でコードでき，細胞レベルの大きさだと Ca の発火強度

情報処理システムと言える。

（16）繰り返し LTP・LTD 誘発後のシナプス新生・廃止現象と BDNF・proBDNF シグナリング
櫻木繁雄，冨永− 吉野恵子，小倉明彦（大阪大学大学院）

記憶の長期固定に課題の繰り返し実行が必要なこと

RISE・LOSS にも BDNF・proBDNF が関与しているとのは自明だが，この繰り返し依存的記憶固定の細胞基盤は仮説を立てた。BDNF は TrkB と高親和性に，p75NTR と低

未解明である。当研究室ではげっ歯類海馬培養切片を用親和性に結合し，proBDNF はその逆である。そこで RISE

い，これに LTP（または LTD）を繰り返し誘発すると，誘導時に TrkB を遮蔽したところ，単に RISE 成立が阻害

シナプス強度とシナプス密度の上昇（低下）が長期に持されただけでなく LOSS 様のシナプス廃止が誘導された。

続することを示した。私たちはこの現象を RISE（LOSS）

逆に，LOSS 誘導時に p75NTR を遮蔽したところ RISE 様と名づけ，繰り返し依存的記憶固定解析のモデル系としのシナプス新生が誘導された。この結果は，RISE・LOSSて提唱している。近年，BDNF の前駆体蛋白（proBDNF）の誘発因子としての BDNF・proBDNF シグナリングを支が，BDNF とは対照的な機能をもつとする「陰陽効果」

持するだけでなく，「陰陽効果」説をも支持する。

仮説が提唱されている。私たちは，対照的な現象である（17）末梢感覚神経切断による視床求心性シナプスのリモデリング竹内雄一，内田萌衣，宮田麻理子（東京女子医科大学

四肢切断などにより末梢感覚神経が切断されると，視

484

医学部

第一生理学教室）

床や大脳皮質で回路の機能的なリモデリング（受容野変研究会報告化，身体地図変化）が生じる。それらの神経基盤を解明

経）を全切断すると，早くも一週間以内に対応する視床

することは，中枢神経系の可塑性および維持機構の理解の中継細胞が多数の内側毛帯線維（求心性線維）で再支につながると考えられ，意義深い。また機能的脳画像法

配されるようになることを電気生理学的および解剖学的を用いた臨床研究により回路リモデリングと中枢性疼痛に見出した（通常成熟した中継細胞はただ一本の内側毛との相関が指摘されているため，疼痛を発生する神経機

帯線維入力を受ける）。新規に投射した内側毛帯線維のシ構の解明につながる可能性もある。しかしながら中枢神ナプス後部には，通常認められない GluA2 グルタミン酸

経系は多くの場合非常に複雑であるため，具体的に入出受容体が豊富に存在していた。またその再配線と似た時力を特定してシナプスレベルの検討が可能な部位は限ら間経過で下顎領域に痛覚過敏が発達した。このため視床れている。そこで我々は比較的単純な回路構造を持つマにおける内側毛帯線維再配線が疼痛を生じている可能性

ウス体性感覚視床をモデルに検討を行っている。最近がある。

我々はヒゲを司る感覚神経（三叉神経第二枝，眼窩下神485

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

18．電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用―高次機能イメージングの最先端―

2012 年 10 月 24 日－10 月 25 日
代表・世話人：臼田信光（藤田保健衛生大学）
所内対応者：村田和義（生理学研究所）（１）高速原子間力顕微鏡による生体分子のライブイメージング
古寺哲幸（金沢大学理工研究域バイオ AFM 先端研究センター）（２）希土類添加ナノ蛍光体粒子を用いた蛍光・CL 細胞イメージング
新岡宏彦（大阪大学大学院基礎工学研究科）（３）植物組織内での受精を解く最先端ライブセルイメージング
東山哲也（名古屋大学理学研究科／ERATO ライブホロニクス）（４）透過格子を用いたＸ線位相イメージング
百生

敦（東北大学多元物質科学研究所）（５）ベイズ推論に基づく新しい X 線 CT
前田新一（京都大学情報学研究科）（６）電子線トモグラフィを用いたナノ構造化触媒の定量解析
吉田健太（名古屋大学高等研究院）（７）500kV Linac TEM の開発と現状
永谷幸則（生理学研究所）（８）Molecular electron tomography with maximum entropy regularizationLars-Göran Öfverstedt（沖縄科学技術大学院大学(OIST)）（９）カベオラ動態と分子構築
諸根信弘，ジョン・ホイザー（京都大学物質ｰ細胞統合システム拠点）（10）Imaging nanoscale dynamics in liquid environment using TEM
Utkur Mirsaidov（シンガポール国立大学(NUS)）（11）帯電防止位相板による位相差電子顕微鏡
永山国昭（生理学研究所）（12）環境制御型電子顕微鏡法と位相差顕微鏡法の統合によるバイオイメージング
箕田弘喜（東京農工大大学院工学研究院）【参加者名】
永山國昭（生理学研究所），臼田信光（藤田保健衛生大学），

根岸豊（横浜市立大学大学院），広山智己（エコトピア科

古寺哲幸（金沢大学），新岡宏彦（大阪大学），東山哲也

学研究所），越智拓海（岡山大学），西村美保（岡山大学），（名古屋大学），百生

太田啓介（久留米大学），寺西敦（東北大学），前田新一（京都

大（広島工業大学），岩大学），吉田健太（名古屋大学），永谷幸則（生理学研究

崎憲治（大阪大学），大森広崇（筑波大学），玉田洋介（基所），Lars-Goran Ofverstedt（沖縄科学技術大学院大学），

礎生物学研究所），難波大介（岡山大学大学院），内田正

諸根信弘（京都大学），Utkur Mirsaidov（シンガポール国哉（埼玉工業大学），谷口美恵子（名古屋大学），野中茂

立大学），金子康子（埼玉大学），関由起子（埼玉大学），

紀（基礎生物学研究所），谷

山口正規（千葉大学），箕田弘喜（東京農工大大学院），

泰（岡山大学），渡辺正勝（光産業創成大学院大学），峰486

一寿（名古屋大学），山本研究会報告雪芳宣（兵庫県立大学），伊関峰生（東邦大学），加藤幹原あゆみ（ライカマイクロシステムズ㈱），佐藤慧太（岡男（大阪府立大学），細木直樹（日本電子㈱），牧禎（日山大学），吉田清和（大阪大学），相原悠介（基礎生物学

本電子㈱），MANIETTE Yves（TVIPS GmBH），葦原雅道

研究所），斎田美佐子（基礎生物学研究所），信定克幸（分（FEI Company），相馬崇裕（理化学研究所），川崎正博

子科学研究所），小西（JEOL USA Inc），原田

ラベース㈱），香山容子（テラベース㈱），甲斐憲子（テ研（日立製作所），二村和孝（㈱泉（テラベース㈱），新井善博（テ

日立ハイテクノロジーズ），田村豪主（シンガポール国立ラベース㈱），斎藤善平（テラベース㈱），池田大学），臼井健悟（理化学研究所），山本雅哉（福島県立理学研究所），宮崎直幸（生理学研究所），村田和義（生

医 科 大 学 ）， 洲 崎 敏 伸 （ 神 戸 大 学 ）， ISLAM

理学研究所）MD

充（生SHAFIQUL（神戸大学），岩間尚文（核融合研究所），石【概要】
17 世紀 Leeuwenhoek によって開発された顕微鏡は，細造を原子（Å）から個体（m）のサイズまで，高分解能か胞全体を生きたまま観察することから始まる。細胞・組

つ連続的に観察できる日も近いはずである。本研究会で織の顕微鏡観察においては，便宜的な手法として固定しは，その近未来像をめざし，電子顕微鏡，光学顕微鏡，

た組織切片の投影像を観察することが常識としてこの原子間力顕微鏡（AFM），X 線，CT 解析にいたる幅広い

300 年続いた。そして，今日，生体構造を可視化する技

スケールでの高次元機能イメージングの最先端技術を持術の進歩は目覚しいものがあり，特に共焦点レーザー顕

ち寄り，そのハードとソフトについて，分野を超えた共微鏡を初めとする光学顕微鏡や臨床診断に用いる CT・通の原理原則について再考し，その中から新たなイメー

MRI では立体像の経時的な観察が可能になり，ようやくジングの世界の創造をめざした。講演 12 題とポスター27

顕微鏡の原点に回帰できる時代が訪れた。生物の立体構

題の発表があり，63 人の参加者が活発な討論を行った。

（1）高速原子間力顕微鏡による生体分子のライブイメージング
古寺哲幸 1，内橋貴之 1,2，安藤敏夫 1,2（1 金沢大学理工研究域バイオ AFM 先端研究センター，
2

金沢大学理工研究域数物科学）

生命現象を司るタンパク質や核酸といった生体分子

ートな生体試料間の相互作用を乱さないように観察では，それらの構造を時々刻々と変化させながら巧みに機きるよう，探針と試料間に働く力を極力抑えるような工能しています。それらの機能発現のメカニズムを明らか

夫も施してきました。近年では，この HS-AFM を用いて，にするために最も単純明快な手法は，それらの機能中のいくつかのタンパク質系において応用研究が試みられ，ふるまいを高い空間分解能と高い時間分解能で直接観機能中のタンパク質分子の構造ダイナミクスを直接観察することです。しかしながら，この観察は技術的な困察することにより，その機能メカニズムを詳細に理解す

難なためこれまで実現されてきませんでした。そこで，ることに成功しています。本発表では，HS-AFM の原理

私たちの研究室では，原子間力顕微鏡（AFM）の走査速や性能を概観したあと，これまでに観察したタンパク質度を飛躍的に向上させた高速原子間力顕微鏡（high-speed

分子の応用研究の結果をいくつか紹介し，最後に今後のAFM: HS-AFM）を開発してきました。そこでは，デリケ課題などを議論したいと思います。

487

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（2）希土類添加ナノ蛍光体粒子を用いた蛍光・CL 細胞イメージング
新岡宏彦 1，古川太一 2，一宮正義 3，永田智啓 4，芦田昌明 2，荒木勉 2，橋本守2（1 大阪大学大学院基礎工学研究科，2 阪大基礎工，3 大阪歯科大物理，4 アルバック株式会社）

生命機能を理解するためには細胞内部における生体察することにより，色によって生体分子種を見分ける事

分子種の同定と，その空間分布を明らかにする事が必要ができ，また，電子線を用いているので光学顕微鏡に比である。電子顕微鏡を用いた場合，数 nm の空間分解能

べて高空間分解能な観察が可能であると考える。エンドでイメージングが可能であり，生体分子種の同定手法とサイトーシスを用いて培養細胞に上記蛍光体ナノ粒子

して免疫金染色法が知られているが，この手法では，蛍を導入し，CL 観察を行なったところ，カラー観察およ

光顕微鏡のようにカラーで複数の生体分子種を見分け

び高空間分解能での観察に成功した。さらに，上記蛍光る事は不可能であった。

体ナノ粒子は UVB 励起によっても電子線励起時と同様

このような背景において，我々は，電子線励起発光の発光スペクトルを示す。そのため，生体試料を上記蛍(CL：カソードルミネッセンス）を示す三色の希土類添

光体ナノ粒子で染色し，蛍光顕微鏡により観察後，同一

加 Y2O3 蛍光体ナノ粒子(Y2O3:Tm，Y2O3:Tb，Y2O3:Eu)の領域を CL 顕微鏡により高空間分解能に観察する事がの開発を行なった[1]。異なる発光スペクトルを持つ蛍光可能であるといえる。

体ナノ粒子をそれぞれ目的の生体分子に修飾後 CL 観（3）植物組織内での受精を解く最先端ライブセルイメージング
東山哲也（名古屋大学大学院理学研究科／ERATO 東山ライブホロニクスプロジェクト）

多細胞生物において，個々の細胞は，近距離あるいは隣に 2 つある助細胞が花粉管誘引ペプチドである LURE

遠距離にある他の細胞とコミュニケーションをとりながを分泌することを発見した（Higashiyama et al., 2001,

ら，自分の位置や役割を知る。我々は被子植物の生殖過Science; Okuda et al., 2009, Nature）。一方，シロイヌナズ

程をモデルに，顕微鏡下にある生きた細胞やその分子をナを用いたライブイメージングから，重複受精の実際の自由自在に操作・解析する「ライブセル生物学」を展開

様子や，受精に失敗した時の受精回復システムを明らかすることで，細胞間シグナリングの解明を目指している。

にしてきた（Hamamura et al., 2011, Curr. Biol.; Kasahara et

めしべの中で進行する一連の受精過程とその仕組みは，

al., 2012, Curr. Biol.）。LURE の 1 分子イメージングや初長年謎に包まれてきた。我々は，トレニアという卵装置

期胚発生のライブセル解析など，最新の取り組みについが裸出しているユニークな植物を用いて，花粉管ガイダて紹介し，さらにライブセル解析に対するナノ・マイク

ンスをリアルタイムで解析できる系を開発し，卵細胞のロ工学技術のもつ大きな可能性についても議論したい。

（4）透過格子を用いたＸ線位相イメージング
百生

敦（東北大多元研）

線の位相コントラストを生成する技術，さらには試料度撮影法として 1990 年代において研究が活発となったによるＸ線位相シフトを定量計測する技術を兼ねた撮[1]。この技術による優れた画像は，医療や非破壊検査な像技術（Ｘ線位相イメージング）は，弱吸収物体の高感

どの実用化を期待させたが，どの手法もシンクロトロン488

研究会報告放射光を使用する前提となっており，病院や実験室での型の装置を開発してきた。現在，２台の装置が病院に置装置化には至らなかった。2003 年代に，筆者は２枚のＸ

かれており，リュウマチ診断や乳癌診断のための研究に

線透過格子を用いるＸ線 Talbot 干渉計によるＸ線位相イ

使われている。特に前者は患者を撮影する臨床研究段階

メージングを考案した[2]。バンド幅の広いコーンビームに入っている。加えて，本技術の非破壊検査機器への展に対して高効率で機能するため，マイクロフォーカスＸ

開も進めている。

線を用いた装置化が実現した。さらに，2006 年にＸ線

[1] A. Momose, Jpn. J. Appl. Phys. 44 (2005) 6355.

Talbot-Lau 干渉計が３枚目の格子を加えて実現された[3]。

[2] A. Momose et al., Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L866.

通常のＸ線源が使えるようになり，撮影時間も大幅に軽[3] F. Pfeiffer et al., Nat. Phys. 2 (2006) 258.

減した。我々はこの技術の医療応用を目指し，病院設置（5）ベイズ推論に基づく新しい X 線 CT 法
前田新一，石井信（京都大学

情報学研究科）X 線 CT は，物体の 3 次元構造を非破壊で観察できる法といった各種の推論方法（コスト関数の設計法）が互手段として重宝され，その応用範囲を拡大してきた。しいにどのような関係にあるのかを整理するとともに，不かしながら，その推定はしばしば，観測の不足や観測ノ良設定問題の解決にベイズ推論が有効であることを示

イズ，逆ラドン変換の不安定性のために不良設定問題とす。その上で，医用 X 線 CT を想定して開発した 2 つのなったり，ビームハードニングや散乱といったモデルの

新しい X 線 CT 法を紹介する。一つは，体内の組織や空想定外の物理過程が生じたりすることで不正確なもの

気，金属といった既知の組織の X 線吸収係数の分布を推となる。これらの問題に対応するために，これまで様々論に組み込むことで，メタルアーティファクトに強い X

な推論方法・実装方法に基づく CT アルゴリズムが提案

線 CT 法を構成したものであり，もう一方は，CT スキャ

されてきた。本発表では，フィルタ付き逆投影法，エンン中の動きを想定することでモーションアーティファ

トロピー最大化法，最尤法，事後確率最大化法，ベイズ

クトに強い X 線 CT 法を構成したものである。

（6）電子線トモグラフィーを用いたナノ構造化触媒の定量解析
吉田健太（名古屋大学高等研究院）
広山智己，田中信夫（名古屋大学エコトピア科学研究所）

不均一触媒材料および光機能デバイスにおいて，ナノ

面積・最近接粒子間距離などの形態パラメータを定量す構造に起因する電子励起メカニズムを正しく理解するるために，独自のアルゴリズムを有した定量解析プログ

ためには，ナノ粒子の結晶構造，ナノ粒子と酸化物粒子

ラムを用いた。測定誤差や最適な観察倍率の決定にはモ

担体界面などの原子レベルの構造に加えて，担体表面上

デル計算を用い，市販化されている描画・定量ソフトのナノ粒子の分散性や担体のサイズ・形態などのサブミ(Amira5.4.2)との比較を行った。これらは，生理学分野のクロンオーダーの構造まで正確に評価・測定する必要がサンプルにも応用可能であり，現在，科学研究に用いるある. 本研究では，このような 1nm～1μm に及ぶサブミ

ための十分な正確性を有している。本発表では Pt/TiO2

クロンオーダーの構造評価のために，電子線トモグラフ

触媒材料と PtPd/ZnO 光学デバイスを例として，３次元ィーを利用している。また，電子線トモグラフィーによ

定量解析の最新の展開について紹介する。

って測定・３次元再構成したトモグラムから，粒径・表489

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（7）500kV LinacTEM の開発と現状
永谷幸則（生理学研究所）

透過電子顕微鏡(TEM)において，厚い切片試料の観察を電子顕微鏡に導入することにより，巨大な高圧タンクには 500kV 以上の高い加速電子ビームが必要となる。近を不要とする方式の 500kV 電子顕微鏡を開発し，最終的年はトモグラフィ法による３次元立体構造の観測など，な調整を行なっている。これは，市販の 200kVTEM の試

厚い切片試料の観察への要求が高まってきているが，従料部と対物レンズの前後に線形加速器と線形減速器挿来型の高加速 TEM は加圧した絶縁ガスを詰めた大型で入する事により，試料部と対物レンズのみを高加速化す重量のある高圧タンクを高精度に設置する必要などのるものであり，大幅な低コスト化と小型化を実現するの為，一般に 10 億円を越える極めて高価かつ大型の装置もである。本講演では，この 500kV LinacTEM の技術ととなってしまう難点があった。生理研ではテラベース株

開発の現状について報告するとともに，超電導加速技術

式会社など多くの企業の協力を得て，線形加速器の技術を用いた 5MV TEM の将来計画についても紹介する。

（8）Molecular electron tomography with maximum entropy regularizationLars-Göran Öfverstedt
Researcher, Structural Cellular Biology Unit
Principal investigator: Prof. Ulf Skoglund
Okinawa Institute of Science and Technology
Three-dimensional (3D) visualization of individual protein

noisy. However, algorithms based on maximum-entropy

conformations can be a powerful way to understand protein

regularization that our research group is developing allow thefunction and large-scale molecular dynamics under various

3D reconstructions to be calculated at around 2-nm resolution

conditions. Today this has become possible to accomplish byfor proteins in fast-frozen buffer solutions. As a result, we canusing the molecular electron tomography procedure.

establish the conformational space for a given macromolecule

Using specimen imaging from a large number of viewing

by inspection of its various conformations as they appear inangles in a transmission electron microscope, a 3D

3D. Thus, individual macromolecules can be examined forreconstruction of a selected volume of the specimen can betheir conformational flexibility, subunit assembly andcalculated. Biological specimens are notoriously sensitive totendency

damages by the electron beam. Thus, the electron dose has to

crystallographic model.

todeviatefromaperhaps

known

X-ray

be kept at a very low level, making the images extremely（9）カベオラ動態と分子構築
諸根信弘，ジョン・ホイザー（京都大学物質細胞統合システム拠点）

細胞膜の陥入構造であるカベオラの研究史は古く，毛め，しばらくの間，Caveolae と plasmalemmal vesicles と細 血 管 内 皮 細 胞 (Palade,1953) と 胆 嚢 上 皮 細 胞いう用語が多用されてきた。繊維芽細胞，平滑筋細胞，(Yamada,1955)で別々の研究者により発見された。そのた膀胱上皮細胞，肺内皮細胞，グリア細胞をはじめとして490

研究会報告（ニューロンと免疫細胞は除かれるが），カベオラが観

トーシス，トランスサイトーシス，脂肪酸の取込がよく察 さ れ る 組 織 細 胞 は 豊 富 だ (Shaul&Anderson,1998;

挙げられるが，50 年以上本質的には未解明のままである。

Parton&Simons,2007)。そのため，カベオラが関係する疾本研究では，カベオラの被覆構造がどうようなタンパク

患（筋疾患，肺疾患，心疾患，動脈硬化，乳癌，前立腺

質分子により構築されているのかを，２つの有力な構成癌）も多岐にわたる。これらの臨床研究を推進するうえ

分子（カベオリンとキャビン）に対する免疫ディープエ

でも，カベオラの被覆構造と分子構築を解明することはッチ電子顕微鏡法により検討した。

非常に重要である。カベオラの機能として，エンドサイ（10）Development of in situ TEM to image aqueous specimens
Utkur M. Mirsaidov, Paul T. Matsudaira.
MechanoBiology Institute-Singapore, National University of Singapore
Imaging nanoscale processes in liquid environment istransmitted through entire specimen. Using this methods wequintessential in study of biological processes and soft matter

can image proteins in liquid, study the interaction of thesystems. I will describe our adventures in developing a toolset

liquids with surfaces, describe the diffusive dynamics ofthat enables imaging such processes using Transmission

nanoscale particles in interfacial fluids. I will conclude byElectron Microscopy (TEM) technique.

We use liquid cells

describing how our method enables us not only to image theto isolate the aqeous specimens from the vacuum of the TEM.

dynamic processes but also manipulate nanoscale objects

Liquid cells sandwiches thin layer of liquid between ultrathin

within the TEM.

membrane windows which allows for electron beam to be（11）帯電防止位相板による位相差電子顕微鏡
永山國昭 1：伊藤俊幸 2：香山容子 2：斉藤善平 2：甲斐憲子 2
新井善博 2：永谷幸則 1：小原正裕 1：村田和義 1（1 自然科学研究機構

生理学研究所：2 テラベース株式会社）

岡崎の電子顕微鏡グル―プは過去１０年以上，非晶質

大きな壁となり位相差法は長い間開発が遅れた。従って炭素膜を用いて薄膜型位相板を開発し，種々の生物医学

位相板の大量消費に頼らない帯電防止位相板の開発は試料に対し応用を試みてきた。しかしながら多くの生物

位相差法の普及にとっての急務である。帯電原因の糾明，医学応用の成功例は，帯電問題を抱えた位相板の大量消解決法の探索を紹介し，帯電防止技術の最近の進展を報費によってのみ可能であった。位相板の帯電問題は電子告する。次に位相板により電顕像のコントラストと分解線を使う電子顕微鏡にとって避けがたい難問で，これが能がどこまで改善可能か報告を行う。

491

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（12）環境制御型電子顕微鏡法と位相差顕微鏡法の統合によるバイオイメージング
箕田弘喜（東京農工大学）

生体高分子の構造や機能を研究する上で，その分子の電子顕微鏡法(Environmental-TEM:E-TEM)がある。E-TEM“生きたまま”の構造を直接観察することは非常に重要により，“生きたまま”の構造を維持できたとしても，である。電子顕微鏡は nm 以下の分解能で結像が可能な生体高分子は，電子に対する位相物体であり，電子顕微ため，生体高分子の構造を観察するには強力な手段であ

鏡像コントラストを得ることが難しい。位相差法は，位－4るが，電子顕微鏡鏡筒内は 10 Pa 以下の真空環境下にあ相物体の像コントラストを増強する方法であり，永山教るため，電顕内に試料を導入すると，生体試料は直ちに授のグループが，位相差法の電子顕微鏡への応用を実現

乾燥し，その構造や機能は損なわれる。生体分子の“生した。我々は，E-TEM 法に位相差法を適用することで，きたまま”の構造を維持するには，試料が乾燥して壊れ“生きたまま”の生体高分子の直接観察法の開発を進めてしまうことがないように湿潤環境を維持することがている。本講演では，我々の研究の現状を紹介する。

必要になる。これを実現できる電子顕微鏡法に環境制御492

研究会報告19．リンパ腫と組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の比較病理学シンポジウム
2012 年 12 月 6 日－12 月 7 日
代表・世話人：中山裕之（東京大学大学院農学生命科学研究科）
所内対応者：木村透（生理学研究所動物実験センター）

１．リンパ腫の比較病理学（１）ヒトのリンパ腫の臨床と病理大島孝一（久留米大学医学部）（２）犬と猫のリンパ腫の臨床辻本元（東京大学大学院農学生命科学研究科・獣医内科学）（３）犬と猫のリンパ腫の細胞診
山上哲史（マルピー・ライフテック）（４）犬と猫のリンパ腫の WHO 病理組織分類
内田和幸（東京大学大学院農学生命科学研究科・獣医病理学）
２．組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の比較病理学（１）ヒトの組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の臨床と病理小島勝（独協医科大学医学部）（２）動物の肥満細胞腫瘍
竹内由則（東京大学大学院農学生命科学研究科・獣医内科学）（３）動物の組織球系細胞腫瘍
内田和幸（東京大学大学院農学生命科学研究科・獣医病理学）【参加者名】
中山裕之（東京大学），内田和幸（東京大学），ジェーム構），山上哲史（マルピー・ライフテック（株）），大島

ズ・ケン・チェンバーズ（東京大学），渋谷孝一（久留米大学），小島淳（東京勝（独協医科大学），真鍋俊

農工大学），鈴木和彦（東京農工大学），山手丈至（大阪

明（滋賀県成人病センター研究所），島田章則（麻布大府立大学），木村学），鈴木透（生理学研究所），二瓶和美（日本

動物高度医療センター），桑村本

充（大阪府立大学），辻元（東京大学），竹内由則（医薬品医療機器総合機

聡（東京大学），渡邉謙一（東京大学），坪井誠也（東京大学），井澤武史（大阪府立大学），市川智彩（大阪府立大学）

病気の進化シンポジウム 2012（リンパ腫と組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の比較病理学）の概要
中山裕之（東京大学大学院農学生命科学研究科獣医病理学研究室）

病気は動物種，品種，性，年齢など生体内に内在するの体を構成している核酸・タンパク質分子の老化（内因）

要因（内因）と生体外からの物理的，化学的，生物学的までは制御できていない。その結果，核酸，タンパク質

刺激（外因）とが複雑に関連しあって生じる。現在進化の老化（構造異常）がそれぞれ腫瘍，神経変性疾患（アの極みにある人類は，感染体（外因）との争いに一応勝

ルツハイマー病，パーキンソン病など）として顕在化し利し，個体寿命の延長を実現した。しかしながら，自らてきたと考えられる。

493

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

分子生物学の隆盛により，病気の発生メカニズムが細胞・タンパク質・遺伝子レベルで説明できるようになっ検討し，進化を軸とした比較学問体系が確立すれば，こうした missing link も解消できると考えられる。

た。こうした還元論的病因論の威力を実感しつつも，近こうした観点から，「生物の進化にともなう病気の変年，同時に分子反応の総体に注目したシステム生物学的遷」，すなわち「病気の進化学」という新しい研究分野

思考も重要視されるようになった。「病気は生命の反応の創成を目指して，「病気の進化研究シンポジウム」をシステムの異常である」とする現象論的な病因論を再評企画した。一昨年はその第１回目として「神経病の比較

価すべき時なのかもしれない。

病理学」，また昨年は第２回目として「乳腺腫瘍と皮膚

また，現在ヒトの疾患研究に利用されているモデル動腫瘍の比較病理学」に関するシンポジウムを行った。今

物はほとんどが齧歯類であるが，そこで得られた成果を

回は３回目であるが，「リンパ腫と組織球系細胞・肥満

ヒトに直接外挿するには両者の進化的距離が大きすぎ細胞腫瘍の比較病理学」を企画した。病気の進化に興味る。ヒトと齧歯類との間に存在する牛，羊，馬，豚などを持つ人医および獣医分野の病理学者と臨床医が知見の有蹄類，犬，猫などの肉食類の生理・病理についてもを交換し，病気の進化を軸として有意義な議論を行った。

１．リンパ腫の比較病理学（1）ヒトのリンパ腫の臨床と病理大島孝一（久留米大学医学部病理）悪性リンパ腫は，Ｂ細胞性リンパ腫，ＴおよびＮＫ細の前駆型のリンパ芽球性リンパ腫となるし，CD20 陽性

胞性リンパ腫およびホジキンリンパ腫に分類され，さらで，胚中心マーカーの CD10,bcl6 陽性であると濾胞中心に免疫不全関連リンパ増殖異常症，組織球・樹状細胞腫

由来が考えられ，バーキットリンパ腫，濾胞性リンパ腫，

瘍が大項目として含められる。また，ＢおよびＴおよび

びまん大細胞 B 細胞性リンパ腫のどれかになる。分化型

ＮＫ細胞リンパ腫は，さらにそれぞれ前駆型 precursor（抹消型）の T，NK 細胞リンパ腫は，形態的にも小細と成熟型 mature に分けられている。B 細胞性のものは，胞，大細胞，未分化大細胞と多岐であり，免疫表現型，

基本的には，分化段階により，疾患単位が列挙されてい遺伝子型においても疾患単位は，多岐であり，Ｂリンパる。たとえば汎 B 細胞マーカーの CD20 陽性で，TdT腫とは異なり，むしろ疾患単位というより症候群に留ま(terminal deoxynucleotidyl transferase)陽性なら，B 細胞性っている。

（2）犬と猫のリンパ腫の臨床辻本元（東京大学大学院農学生命科学研究科獣医内科学教室）

リンパ腫は，犬と猫のいずれにおいても最も発生頻度れていないことが問題となっていた。そこで，これらをの高い造血器腫瘍であり，化学療法に対する反応性が高標準化するため，Veterinary Co-operative Oncology Groupいことから，小動物臨床において最も診療機会の多い腫(VCOG) によって犬のリンパ腫における治療反応性評

瘍となっている。ここでは，犬と猫のリンパ腫の治療を価基準（2009）が発表された。猫のリンパ腫に対する化

中心にその臨床的側面について解説する。

学療法についても多くの報告があるが，ウイルス性と非リンパ腫治療の有効性を評価するためには治療や再ウイルス性，発生部位，high-grade と low-grade など，さ発によって変化するリンパ節のサイズを評価すること

まざまな違いがあるため症例群での成績を比較するこが必要とされるが，その方法やデータの表記法が統一さとは難しい。

494

研究会報告化学療法に関しては，これまでは多数症例において臨されてきた。治療に関しても，それぞれの種におけるサ

床試験を行い，奏功率，奏功期間，および生存期間を統

ブタイプごとの治療法や予後を検討することが重要で計学的に解析することによってその有効性が比較検討ある。

（3）犬と猫のリンパ腫の細胞診
山上哲史（マルピーライフテック（株））

犬のリンパ腫の細胞診には，Updated Kiel 分類（1988）

パ腫（たとえば LGL lymphoma や non-T, non-B lymphomaが利用されることが多い。赤血球との比較による細胞のなど）もあり，そもそも病態の異なる犬と猫のリンパ腫

大きさ，核形態，核小体の大きさや数，分裂像などによを同一視することも危険である。

る犬のリンパ腫の Updated Kiel 分類を紹介する。

T 細胞性リンパ腫は一般に予後が悪いことや，犬や猫のリンパ腫として，比較的発生頻度が高い

low-grade lymphoma の予後は比較的良いこと，low-grade

high-grade lymphoma では細胞診の有用性は高い。しかし，

lymphoma と high-grade lymphoma，T 細胞性リンパ腫と B

近年増加傾向にある，リンパ節や消化器系，皮膚などに細胞性リンパ腫では治療が異なることなどを考慮する発生する low-grade lymphoma では，細胞診のみでの確定と，遺伝子検査を併用した updated Kiel 分類の適応と病診断は困難で，組織診を実施する必要がある。また，犬理組織学的な組織像の確認が，リンパ腫診断の現時点でのリンパ腫には Updated Kiel 分類に含まれていないリンの妥当な選択肢であろう。

（4）犬と猫のリンパ腫の WHO 病理組織分類
内田和幸（東京大学大学院農学生命科学研究科獣医病理学研究室）

WHO 分類に従い動物のリンパ腫分類を述べる。

cell-rich B リンパ腫，血管内大細胞 B リンパ腫など，特B 細胞性リンパ腫のうち成熟 B 細胞性リンパ腫の濾胞

異な細胞形態と臨床動向を示すものが含まれる。

型は，2 次リンパ濾胞の胚中心，マントル層（周囲帯，WHO 分類における T/NK 細胞性腫瘍は，消化器に発

暗殻・被殻），濾胞辺縁帯（2 次小節冠）のそれぞれの組

生し白血病化しやすい大顆粒型リンパ腫 LGL や皮膚の織構成を反映するリンパ腫が分類されている。これらの上皮向性／非上皮向性リンパ腫，リンパ節外／末梢性 T

B 細胞性濾胞リンパ腫は一般に低悪性とされる。またリリンパ腫（PTCL），血管向性リンパ腫，および消化管 T

ン パ 節 外 の 粘 膜 関 連 リ ン パ 性 組 織 Mucosa-associated

細胞リンパ腫など，節外で発生するものを重点的に分類

lymphoid tissue (MALT) に由来する腫瘍は，MALT 随伴している。免疫芽球性リンパ腫や退形成性大リンパ腫は，辺縁帯腫瘍として B 細胞性低グレードリンパ腫に分類さ節内に発生する悪性の臨床動向を示す T 細胞性腫瘍としれる。大細胞 B リンパ腫に分類されるものには，Tて分類されている。

495

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

２．組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の比較病理学（1）ヒトの組織球系細胞・肥満細胞腫瘍の臨床と病理－鑑別診断も含めて－
小島勝（獨協医科大学病理・形態）

ヒトでは組織球系細胞，樹状細胞系腫瘍は非常に稀な

ゲルハンス細胞と指状嵌入樹状細胞が増生する皮膚病腫瘍である。さらにこれらの腫瘍の疫学が今なお明らか

性 リ ン パ 節 症 と S-100 陽 性 の 由 来 不 明 組 織 球 がでないのは，これらの腫瘍の由来が最近まで明らかでな

emperipolesis を 示 し て リ ン パ 洞 内 に 増 生 す る

かったためと思われる。かつて悪性組織球症あるいはRosai-Dorfman 病がある。

histiocytic medullary reticulosis といわれた 疾患が実は肥満細胞症は皮膚肥満細胞症と全身性肥満細胞症に

cytokine storm による反応性血球貪食症候群であること分類される。皮膚肥満細胞症では色素性蕁麻疹が多い。

が明らかになった。 S-100/CD1a 陽性のランゲルハンス

肥満細胞症の診断には Triptase/Chymase，CD117 に加え細胞組織球症は電子顕微鏡で Birbeck 顆粒が見られる。

CD2 と CD25 免疫染色が推奨される。

鑑別を要する反応性病変として，皮膚病変を伴ってラン（2）動物の肥満細胞腫瘍
竹内由則（元東京大学大学院農学生命科学研究科獣医内科学教室）
肥満細胞腫瘍は，犬，猫，牛などでの発生が報告され照射，全身化学療法およびその併用療法の中から治療法ており，とくに犬と猫で発生頻度が高い。本腫瘍には c-kit

が選択される。最近，チロシンキナーゼ阻害剤（TKI）

遺伝子の変異が見出され，その知見が治療などに応用さの有効性が示されている。
猫の肥満細胞腫も高頻度で，皮膚腫瘍の 20%程度を占れている。
犬の肥満細胞腫は犬の皮膚腫瘍の 7-21%を占める。消める。脾臓や消化管粘膜に原発する内臓型もしばしば認化管粘膜などの粘膜組織や脊椎などにも発生する。本腫められる。治療法には，腫瘍の外科的切除，脾臓摘出，瘍の臨床的挙動はきわめて多様である。予後因子として全身化学療法などがある。内臓型の予後は不良であるこは病理組織学的グレードや WHO 臨床ステージ，
AgNORsとが多い。近年，c-kit 遺伝子のうち細胞外領域部分をコや Ki67，PCNA などの細胞増殖マーカー，腫瘍の数，組ードする部分に変異を有する症例が TKI による治療によ

織浸潤の有無などが知られている。外科的摘出，放射線く反応することを示された。

（3）動物の組織球系細胞腫瘍
内田和幸（東京大学大学院農学生命科学研究科獣医病理学研究室）
皮膚・軟部組織に発生する組織球系細胞の増殖性疾患

球腫，中間悪性の疾患として皮膚あるいは全身性の反応は，主に表皮ランゲルハンス細胞 (LC)と真皮樹状細胞性組織球症，悪性疾患として悪性組織球症（組織球性肉(DC)の反応性あるいは腫瘍性増殖に由来する。特に犬に腫を分類しているが，多様な組織球系細胞の増殖病態を多く，猫でも稀に認められる。現在 WHO 分類では動物十分反映していない部分も存在する。

の組織球系細胞の増殖疾患は，良性型として犬皮膚組織

496

犬皮膚組織球腫は，若齢犬に好発する良性病変であり，

研究会報告皮膚に小豆様の孤在性腫瘤を形成する。LC の増殖によ多発性病変を形成する。増殖する組織球系細胞に異型性ると考えられており自然退縮する。稀に内臓諸臓器に転は乏しい。悪性病態である悪性組織球症（現在は播種性移病変が形成されることがある。中間悪性の疾患として

組織球性肉腫との呼称が一般化している）は DC の悪性分類される皮膚組織球症（あるいは全身性組織球症）は，増殖に起因し，バーニーズ・マウンテンドッグに好発す

バーニーズ・マウンテンドック等の組織球系腫瘍の好発

るが，国内ではウェルシュ・コーギー・ペンブロークで犬種に認められる病態であり，真皮・軟部組織の DC のの発生が多い。

反応性増殖疾患と解釈されている。真皮から皮下組織に497

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

20．第２回社会神経科学研究会「社会の中で生きる心の理解」
2013 年 1 月 31 日－2 月 1 日
代表・世話人：松田哲也（玉川大学脳科学研究所）
所内対応者：定藤規弘（心理生理学研究部門）（１）社会神経科学研究の今後の方向性
松田哲也（玉川大学脳科学研究所）（２）脳の発達における自発性と身体性多賀厳太郞（東京大学大学院教育学研究科）（３）主観的感情を生み出す内受容感覚の役割
梅田聡（慶應義塾大学文学部心理学科）（４）自己認識に生じる錯覚の脳内メカニズム
山田真希子（放射線医学総合研究所分子イメージングセンター）（５）網羅的神経活動記録による脳情報の解読とコミュニケーション利用の可能性について林隆介（産業技術総合研究所ヒューマンライフテクノロジー研究部門）（６）模倣と創造
松沢哲郎（京都大学霊長類研究所）（７）実社会での向社会的行動と自己概念：fMRI 研究杉浦元亮（東北大学加齢医学研究所）（８）社会脳における扁桃体の役割―顔の虚記憶に関する fMRI 研究―飯高哲也（名古屋大学医学部精神神経科）（９）幼少期母子関係による情動神経系の発達変化
菊水建史（麻布大学獣医学部）（10）ヒトの心の進化と現代環境
長谷川眞理子（総合研究大学院大学先導科学研究科）（11）Beliefs, expectations, and strategies in the cultural niche construction
山岸俊男（玉川大学脳科学研究所）【参加者名】
相原健志（京都大学），浅野良輔（日本学術振興会・名古平英樹（名古屋大学），岡崎俊太郎（総合研究大学院大学），

屋大学），芦塚あおい（京都大学），阿部修士（京都大学），

小倉有紀子（北海道大学），小山内秀和（京都大学），片天野大樹（理化学研究所），新井さくら（東京大学），安寄洋子（東北大学），唐沢穣（名古屋大学），川口彰子

梅勅江（筑波大学），飯田沙依亜（名古屋大学），飯高哲（名古屋市立大学），川口潤（名古屋大学），川道拓東也（名古屋大学医学部精神神経科），石井敬子（神戸大学），（生理学研究所），菊水建史（麻布大学獣医学部），北地

石井雄（総合東京病院），北田徹（京都大学），石本太郎（ハウス食品株式会社，亮（生理学研究所），木村健

磯崎三喜年（国際基督教大学），磯和勅子（三重大学），

太（関西学院大学），清成透子（青山学院大学），國橋孝伊藤文人（東北大学），伊藤嘉邦（自然科学研究機構），

寛（名古屋大学），小池耕彦（生理学研究所），小泉径子

井上裕香子（東京大学），上原依子（大阪大学），梅田（北海道大学），後藤崇志（京都大学大学院），後藤雅敏

聡（慶應義塾大学文学部心理学科），大隅尚広（慶應義塾大（神戸大学大学院），堺

学），大坪庸介（神戸大学），大庭丈幸（名古屋大学），大雅人（愛知学院大学），坂本貴和子（東京大学），佐久間

498

浩之（豊田中央研究所），榊原研究会報告康夫（東京医療学院大学），櫻井芳生（鹿児島大学），佐々ロジー研究部門），原田宗子（生理学研究所），日道俊之

木章宏（生理学研究所），佐瀬巧（東京大学），定藤規（京都大学大学院），平田祥人（東京大学），藤澤友基（一弘（自然科学研究機構），佐藤剛（グロービス経営大学

宮市立木曽川市民病院），古見文一（京都大学），ホーラ学（京都大学），柴田みどり（北海道大ンドマシュー（奈良先端科学技術大学院大学），保屋野健

院大学），鹿内学），島田浩二（総合研究大学院大学），城真範（産業技術総合研究所），菅原裕輝（京都大学），菅原翔（総悟（小諸厚生総合病院），前岡喜夫（慶應義塾大学），牧田浩（畿央大学），前原由快（自然科学研究機構

生

合研究大学院大学），杉浦元亮（東北大学加齢医学研究所），

理学研究所），松尾多賀厳太郞（東京大学大学院教育学研究科），高岡祥子（京学霊長類研究所），松田哲也（玉川大学脳科学研究所），

都大学），高橋征仁（山口大学），高橋陽香（総合研究大松永昌宏（生理学研究所），水野

学院大学），高橋英彦（京都大学大学院），滝口慎一郎（福美馬達哉（京都大学大学院），宮崎昌也（岡村一心堂病院），

井大学），竹澤正哲（北海道大学），田中悟志（名古屋工守田知代（生理学研究所），柳岡開地（京都大学），山川

業大学），田邊宏樹（名古屋大学大学院），段放（東京

香織（名古屋大学），山岸俊男（玉川大学脳科学研究所），大学），恒岡洋右（理化学研究所），坪井宏仁（金沢大学），

山地秀俊（神戸大学経済経営研究所），山田真希子（放射寺澤悠理（（独）国立精神・神経医療研究センター），豊線医学総合研究所分子イメージングセンター），油尾聡子

巻敦人（北海道大学），中川恵理（神戸大学），中田大貴（名古屋大学），横山諒一（東北大学），吉田優美子（総（早稲田大学），中野英樹（畿央大学大学院），中村太戯合研究大学院大学），吉原一文（自然科学研究機構

留（慶應義塾大学），能田由紀子（ATR-Promotions），橋学研究所），平井真洋（愛知県コロニー発達障害研究所），

口真帆（総合研究大学院大学），橋本直樹（北海道大学大柿木隆介（生理学研究所），若林

学院），長谷川眞理子（総合研究大学院大学先導科学研究宍戸恵美子（生理学研究所），鮫島和行（玉川大学），中科），浜井美弥（自然科学研究機構

生理学研究所），濱村みほ（愛知県コロニー研究所），西尾奈々（生理学研究

野友希（総合研究大学院大学），林亜希子（名古屋大学），所），須恵明音（関西福祉科学大学），吉村由美子（生理林学研究所），石川理子（生理学研究所）

隆介（産業技術総合研究所ヒューマンライフテクノ

篤（畿央大学），松沢哲郎（京都大敬（理化学研究所），

生理

和（生理学研究所），【概要】
ヒトは，複雑な社会の中で生きていくことができる能いる研究者による講演を実施し，日本におけるこの分野力を持っている。それには，社会的シグナルを正確に認の研究の推進にむすびつけたいと考えている。そこで，知し，自分にとってあるいは相手にとって最適な言動を本研究会ではヒトの社会的心に関連する，既存の学問分

選択することができる必要がある。ヒトの心を理解する

野を超えた新しい視点での研究を行っている研究者にためには，この社会の中で生きるために働く心の理解がよる講演を実施し，日本におけるこの分野の研究の推進必要である。したがって本研究会は，ヒトの社会的心にに貢献することを目的として第２回社会神経科学研究

関連する，既存の学問分野を超えた新しい視点での研究会を開催した。今回は，9 名の先生の講演に加え，2 名を行っている研究者が集まり，ディスカッションするこの先生に特別講演として講演いただいた。参加者も前回とを通じて，日本におけるこの分野の研究の推進に貢献に引き続き 100 名を超える研究者が参加し，ポスター発することを目的としている。

表にも多く登録があり，ディスカッションもとても実り

日本においても，近年ヒトの社会的こころに関する研の多いものであった。この研究会を通じて学んだ知識か究について継続的に議論できる機会を設ける必要があら，自らの研究の幅を広げることに役立つものであるとる。そこで，本研究会ではヒトの社会的心に関連する，思う。

既存の学問分野を超えた新しい視点での研究を行って499

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（1）社会神経科学研究の今後の方向性
松田哲也（玉川大学脳科学研究所）

ヒトが自然環境だけでなく，社会環境にも適応して生に対する解を求めて研究をする。一方，人文社会科学は，きているということは，ヒトの脳機能が自然だけでなくすでに社会のモデルがあり，そのモデルの科学的検証と社会にも適応していることを意味する。ヒトを理解するいう意味で脳の神経活動を計測する。というように，両ためには，生物学的な機能に加えて脳の社会的機能も明者のモチベーションに若干の違いがみられる。正直，真らかにしなければならない。最近，学際融合を目指す社の文理融合研究として研究テーマが見いだされることは会神経科学研究が進んでいる。特に神経科学と人文社会難しい。両者の目的を尊重した上でお互いが研究を行っ

科学系学問である社会科学や社会心理学，経済学，哲学ていく段階で，その距離が自然と徐々に縮まり，その終との融合研究のイメージが強い。神経科学は，脳の機能着点として文理融合研究にたどり着くものではないかと（働き）を解明する学問であることから，ヒトが生きる思う。このような点を踏まえ，本講演では，今後の社会社会の中で社会性を脳がどう処理しているかという疑問

神経科学の研究の方向性について議論したいと思う。

（2）脳の発達における自発性と身体性
多賀厳太郎（東京大学大学院教育学研究科）

他者との相互作用を可能にする仕組みは，発達の初期述べる。システム論の立場から，２つの要素が相互作用から観察される。例えば，乳児は，顔や声のような社会するための前提は，それぞれの要素に自発的な活動を生的な刺激に敏感であると同時に，学習や模倣を通じて自成する仕組みが備わっていることである。さらに，自発らの行動を変化させることができる。さらに，言語や音的な活動を契機として要素間の相互作用が生まれ，それ楽等，コミュニケーションや文化的な行為に関わる前駆らがより大きなシステムの中でネットワークを形成す的な行動も発達の初期から見られる。このような発達初る。脳，身体，物理的環境，他者を動的システムとして期の行動が，どのような神経基盤を持つのかは，神経科捉えた時，脳の自発的な活動と身体を介する環境との相学の重要な課題である。一方，思春期以降の精神疾患等互作用が基本的な役割を担っており，それらの発達機構

が，胎児期や乳児期の脳の発達，とりわけエピジェネテを理解することが，社会的な存在としての人間を理解す

ィックな機構と深く関連していることも指摘されている上で不可欠であると考えられる。そこで，寝る，遊ぶる。ここでは，社会的相互作用を可能にする基本的な脳といった基本的な行為の発達が，脳の自発活動や身体活機能の発達の必要条件として，自発性と身体性について

動とどのように関連しているのかについて議論したい。

（3）主観的感情を生み出す内受容感覚の役割
梅田聡（慶應義塾大学文学部心理学研究室）

近年，社会認知神経科学の分野においては，情動や社

リングなどに深く関わることが明らかにされている。こ会性に関わる部位およびネットワークの機能に注目が集うした研究から，情動のさまざまな側面に関する神経基まっており，扁桃体や大脳皮質正中内側部に位置する部

盤や社会性との相互作用のメカニズムが解明されつつあ位などが，情動，他者の心的状態の認識，セルフモニタ

る。しかしながら，「感情を感じる」という主観的側面に500

研究会報告ついては，未だそのメカニズムが十分に明らかにされて

正中内側部に位置する帯状回前部や前頭葉眼窩部などは，おらず，それが強く関与すると思われる不安・パニック・

自律神経活動を中心とした身体生理状態のモニターや制ストレスといった，社会的な場面において生起するさま

御に関与することが知られているものの，そうした身体

ざまな問題については，その原因が十分に解明されてい反応がどのように主観的感情を生み出すかに関しては未ない。その理由は，こうした精神症状の背後に「身体機知な部分が多い。そこで本発表では，身体内部状態の感能」の不全が深く関与している点，および，それを神経覚である「内受容感覚」に焦点を当て，「心・脳・身体」

科学の視点から十分に検討できていない点にある。実際，の三者関係から感情の主観的側面について取り上げる。

（4）自己認識に生じる錯覚の脳内メカニズム
山田真希子（独立行政法人放射線医学総合研究所分子イメージング研究センター・
独立行政法人科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業さきがけ）

多くの人が自分の能力や性格を平均よりも望ましい

うつ状態ではより現実的な捉え方をするなど，心の健康と評価する傾向があり，これは Superiority illusion と呼にも重要な役割を果たしている。本講演では，ポジティ

ばれる自己認識に生じる錯覚として知られる。ポジティ

ブな自己認識の錯覚が生じる生物学的基盤について，安ブな自己認識の錯覚を持つことは，将来の目標達成のた

静時脳機能ネットワークと線条体ドーパミンとの関連

めの動機づけとなり，人間が進化し，社会が発展するたから，その脳内メカニズムに迫る。

めの必要不可欠な心の機能と考えられている。また，抑（5）網羅的神経活動記録による脳情報の解読とコミュニケーション利用の可能性について林隆介（産業技術総合研究所

ヒューマンライフテクノロジー研究部門）

本発表では，解読した脳情報のコミュニケーション利像データベースの大規模化，３）復元アルゴリズムの開用の実証実験として，動物モデルを用いた Brain-to-Brain

発に取り組んでいる。将来的にはより多くのアレイを脳

インターフェース開発の取り組みについて紹介する。具の腹側視覚経路に沿った各脳領域（V4 野，TEO 野，後体的には多数の電極を埋め込んだ二頭のサルの脳に埋め部 TE 野，中央部 TE 野，前部 TE 野）から網羅的に込み，一方のサルより記録された神経活動から，その視神経活動を記録することを予定している。さらに，自然覚体験を解読し，解読した情報を他方のサルの脳に電気動画や ImageNet を利用して，多様な視覚入力に対する刺激として入力し，同じ視覚体験を誘発するシステムを

神経活動を記録する実験を進めている。また，復号化ア

想定している。両者の知覚がシンクロし，知覚共有が達ルゴリズムについては，近年コンピュータ・ビジョンの成できていることを脳科学的実験手法で検証することを分野で用いられる，deep learninig による多層ニューラル

目指している。現在，任意の視覚体験の復元をめざして，ネットの利用を想定しているので合わせて紹介する。

１）神経活動の多チャンネル化，２）復元に利用する画501

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（6）模倣と創造
松沢哲郎（京都大学霊長類研究所）

チンパンジーの言語・認知機能の獲得過程について，

ヒト以外の動物は，ゲノムの中に多くの情報が組み込ま

さらにそれがどのように個体を越えて伝播するかというれているが，ヒトは生後の学習によって文化とよばれる点について解説した。ヒトの知性を特徴づけるものは，周囲の環境から多くのものを学ぶ。ところが 1990 年代に

もはや言語や道具使用ではない。進化の隣人であるチン

なって，野生チンパンジーでも文化の存在が確認され始パンジーも，それらをある程度なら習得できるからであめた。ヒトを特徴づける文化や教育の進化的起源を，チる。では現代のわれわれ人間という存在を支えている基

ンパンジーにおける知識や技術の伝播の詳細な過程を知盤は何か。それは，ゲノムの外側で，教育を通じて知識ることによって解明した。これらの研究の成果に基づき，や技術を世代を超えて引き継いでいく知性に求められる。

模倣と創造について考える。

（7）実社会での向社会的行動と自己概念：fMRI 研究杉浦元亮（東北大学

加齢医学研究所・東北大学

災害科学国際研究所）

本研究では自己概念と向社会的行動の関係を認知神経

額が 100 円未満の低寄付群と 100 円以上の高寄付群に

科学的に明らかにするために，東日本大震災直後の被災分け，課題中の自己概念に関わる脳活動を群間比較した。

地の大学生を対象に，自己概念に関わる脳活動と，義捐

３つの自己概念に関わる課題のうち，社会的自己に関わ金寄付金額の関係を調べた。実験は震災３～４か月後，る自己特性判断課題遂行中の脳活動が，左上側頭溝後部

メディアが被災地でのボランティア活動や義捐金を毎日（pSTS）において有意な群間差（高寄付群＞低寄付群）

積極的に促していた時期に行った。被験者は健康・性格を示した。この結果は，自己概念の個人差と，現実社会に関する質問紙に回答し，震災後から現在までの義捐金

における向社会的行動との関係を，初めて脳科学的に示

寄付金額を報告（６択）した。fMRI 中に自己概念に関したものである。pSTS の役割として，社会的知覚や他する次の３つ課題を行った：①運動自己帰属感操作課題

者の意図・心情の推測等が知られている。この知見に基（身体的自己），②他者視線課題（対人関係的自己），③

づいて，今回見られた自己概念の個人差の意味と，これ

自己特性評価課題（社会的自己）。被験者を義捐金寄付金が向社会的行動に影響するメカニズムについて論じたい。

（8）社会脳における扁桃体の役割 ―顔の虚記憶に関する fMRI 研究―飯高哲也（名古屋大学大学院医学系研究科精神生物学）
原田宗子（生理学研究所心理生理学研究部）

学習していない項目に対して，学習したと判断する現LURE で NEW よりも有意に高く，顔に対する虚記憶が

象は虚記憶と呼ばれる。われわれはモーフィングを用い誘発された。この時の脳活動を fMRI で計測すると，扁て，互いに類似した顔刺激を多数作成した。この刺激セ

桃体の活動に特徴的な反応が認められた。（Iidaka et al.

ットを用いて，長期記憶と短期記憶の両方で顔に対するNeuroImage, 2012）次いで短期記憶の領域でも，顔に対す

虚記憶を誘発した。多数の顔を学習した後に，学習顔る虚記憶が誘発できるかどうかを調べた。3 人の顔を（OLD），新奇顔（NEW），類似顔（LURE）を呈示して2.5s 呈示し，1.5s の間隔を挟んで学習顔（OLD），新奇再認判断（old/new 反応）を行わせた。old 反応の割合は顔（NEW），類似顔（LURE）を呈示して再認判断（old/new502

研究会報告反応）を行った。その結果では old 反応の割合は LURE

桃体の活動が確認された。（Iidaka et al, in preparation）こ

で NEW よりも有意に高かった。従って長期記憶と同様

れらの実験結果を基に，長期記憶と短期記憶における顔に短期記憶でも，顔の虚記憶が誘発された。この時の脳の虚記憶に関する扁桃体の役割を考察する。

活動を fMRI で計測すると，長期記憶の時と類似した扁（9）幼少期母子関係による情動神経系の発達変化
菊水健史，永澤美保，茂木一孝（麻布大学獣医学部）

母子間のコミュニケーションにおいて，匂い情報と共乳された仔マウスにおける 48 時間以上にわたるグルコに超音波領域の音声コミュニケーションをとることが知コルチコイドの上昇を認め，これが早期離乳による成長

られており，これらのやりとりを介して，相互依存的な後の不安増強の原因因子であることを同定した。さらに絆が結ばれていく。この母子間の絆を基に，仔の正常なこの発達期の過剰なグルココルチコイド暴露は前頭葉に

社会性や情動行動の発達がエピジェネティックなメカニおける永続的な高グルココルチコイド状態を誘導するこ

ズムを介してなされることが知られつつある。これまでと，この上昇を抑制することで不安行動が改善可能であ

筆者らは早期に母子間を分離する早期離乳によって，不ることが明らかとなった。またこれら変化と並行するエ

安行動の上昇，攻撃性の上昇と共にストレス内分泌反応

ピジェネティックス変化も検出されつつある。これらのは亢進することを明らかにしてきた。またこれら行動変ことから，母子間の絆の略奪のもたらす動物の社会性や化に伴い，扁桃体特異的なミエリン形成の早期化，海馬

情動行動の発達への影響は多大であり，その神経科学的神経新生の低下，前頭葉における脳由来神経栄養因子

なメカニズムのさらなる解明が期待される。

（BDNF）の発現量の低下を見出した。さらに，早期離（10）ヒトの心の進化と現代環境
長谷川眞理子（総合研究大学院大学先導科学研究科）

脳は，胃や肺や筋肉と同じく動物の臓器である。胃やモ・サピエンスが進化したこの 20 万年の人類進化史の

肺や筋肉の機能が，それぞれ，食物を消化すること，酸中で作られた。ヒトは蓄積的な文化を持つようになった

素呼吸を行うこと，運動を制御することであるように，ため，最近の数百年の間（とくに戦後の 60 年ほどの間）脳という臓器の機能は，環境からの大量な情報から有用に，自らの環境を急激に改変してしまった。しかし，そな情報を選別し，そのときの状況に応じて，いくつかあの環境の変化に追いつくように，ヒトの脳がリアルタイ

る行動選択肢の中から最適なものをなるべく早く選び出ムで進化はしていない。そのギャップは，甚大な不適応すという，情報処理・意思決定を行うことである。何をを現代人にもたらしているはずである。本講演では，ヒ食べるか，どのような環境に暮らすかなどによって，胃トの進化史を考えたときに，脳はどのような環境に適応や肺などの最適なタイプが異なるのと同様，どのようなするように作られたと考えられるか，進化史の舞台とは環境で暮らし，どのような情報処理・意思決定をせねば非常に異なる現代環境は，ヒトの脳にどのようなストレ

ならないかに応じて，脳の最適設計も種ごとに異なる。

スをもたらしていると考えられるか，いくつかの点につヒトの脳も，ホモ属が進化したこの 200 万年，そしてホ

いて論じてみたい。

503

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（11）Beliefs, expectations, and strategies in the cultural niche construction
山岸俊男（玉川大学脳科学研究所）

Humans think, communicate, and behave to adapt to ain particular ways by behaving in those ways themselves. The

particular social ecology (which I call a social niche), and by

best support to this approach is found when cultural

doing so they collectively create, maintain, and change thedifferences in cognition and behavior that are regularly

ecology they adapt to. A social niche can be analyzes as aobserved in everyday life disappears in a social vacuum in aself-sustaining system of shared beliefs. A set of shared

ation in which people are rid of any concerns out implications

beliefs make it possible for people who understand that theofbeliefs are shared by others to adjust their behavior to the

behave free of any social concerns. Examples of suchanticipated responses from others. People who shareexperimental manipulations will be presented and discussed.

thesame set of beliefs thus induce each other to think and behave504

their behavior and can express their thoughts and国際研究集会

国際研究集会〔目

次〕

１．Central Neuroplasticity in Sensory-Emotional Link
（代表者：加藤総夫

2012 年 9 月 13 日－9 月 15 日） ............................................. 508

507

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Central Neuroplasticity in Sensory-Emotional Link
2012 年 9 月 13 日－9 月 15 日
代表・世話人：加藤総夫（東京慈恵会医科大学・総合医科学研究センター）
所内対応者：重本隆一（大脳皮質機能研究系脳形態解析研究部門）（１）Role of the bed nucleus of the stria terminalis (BNST) in pain-induced aversion
Masabumi MINAMI (Hokkaido University)（２）Odor-evoked innate and learned fear responses are mediated by distinct neuronal mechanisms
Ko KOBAYAKAWA (Osaka Bioscience Institute)（３）Fear conditioning changes neuronal population response to conditioning stimulus with presynaptic potentiation
Hiroshi NOMURA (The University of Tokyo)（４）Central nerve activations in musculoskeletal pain
Takahiro USHIDA (Aichi Medical University)（５）Teaching the brain to fear
Joshua JOHANSEN (Riken BSI)
（６）Genetic mechanisms underlying sensitivity to pain and analgesics: genetically programmed systems inducing primitive
emotionKazutaka IKEDA (Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science)（７）Emotional fear memory and dietary polyunsaturated fatty acids
Masayuki SEKIGUCHI (National Institute of Neuroscience, NCNP)（８）Long-term synaptic plasticity of cortical network in chronic pain and fear
Min Zhuo (University of Toronto)（９）Chronic pain-induced somatosensory cortical plasticity
Junichi NABEKURA (National Institute for Physiological Sciences)（10）Plastic change of synaptic function in the central amygdala in muscle pain and tonic inhibition of NAergic LC neurons
Ming-Yuan MIN (National Taiwan University)（11）Amygdala interaction with prefrontal cortex in emotional-affective aspects of pain
Volker NEUGEBAUER (University of Texas Medical Branch)（12）Synaptic potentiation in the nociceptive amygdala following fear learning in mice
Ayako M WATABE (Jikei University School of Medicine)（13）Link of visceral sensation and negative emotion
Shin FUKUDO (Tohoku University)（14）Spinal modulation of nociceptive synaptic transmission by in vivo optogenetic activation of the locus coeruleus
Hidemasa FURUE (National Institute for Physiological Sciences)（15）Developing new approaches to treat pain in humans
Ben SEYMOUR (Center for Information and Neural Networks)（16）Oxytocin attenuates feelings of hostility depending on emotional context and individuals' characteristics
Tetsu HIROSAWA (Kanazawa University)（17）Decision making neural circuits in C. elegans
Ikue MORI (Nagoya University)508

国際研究集会（18）The role of prostaglandin E2 in emotional regulation under stress: a link between microglial activation and dopaminergic
regulation
Tomoyuki FURUYASHIKI (Kyoto University)（19）The roles of the habenula in aversive learning and gain of self-confidence in aggressive behavior
Hitoshi OKAMOTO (Riken BSI)
（20）Contribution of basal nucleus of amygdala to fear expression and extinction
Taiju AMANO (Riken BSI)
（21）Dynamic regulation of fear memory after retrieval by distinct neural circuits
Satoshi KIDA (Tokyo University of Agriculture)【参加者名】AGETSUMA Masakazu（コロンビア大学），AMANO Taiju

脳科学総合研究センター），OKAMOTO Hitoshi（理化学（理化学研究所脳科学総合研究センター），ARATA Akiko

研究所脳科学総合研究センター），OKAWARA Mii（東京（兵庫医科大学），ASAHARA Miho（東京大学），CHANG

学芸大学），Okutsu Yuya（東京慈恵会医科大学），OZAWA

Wen Hsin（生理学研究所），FUKUDO Shin（東北大学大Takaaki（独立行政法人 理化学研究所），Ray Luo（理化学院医学系研究科），FURUE Hidemasa（生理学研究所），

学 研 究 所 ）， SATO Masaru （ 東 京 慈 恵 会 医 科 大 学 ），FURUYASHIKI Tomoyuki（京都大学医学研究科），Hassan

SAWADA Atsushi（札幌医科大学），SEKIGUCHI Masayuki

Azhdari（Zarmehri Qazvin University of Medical Sciences,（ 国 立 精 神 & 神 経 医 療 研 究 セ ン タ ー 神 経 研 究 所 ），Iran），HIROSAWA Tetsu（金沢大学），IKEDA Hiroshi（福SEYMOUR Ben （ Center for Information and Neural

井大学大学院），IKEDA Kazutaka（公益財団法人 東京都

Networks ）， SHIGEMOTO Ryuichi （ 生 理 学 研 究 所 ），医学総合研究所），IMAIZUMI Rei（田辺三菱製薬㈱），SUGIMOTO Mariko（東京大学医学部附属病院,東京慈恵

IMAMURA Natsuko（東京大学大学院薬学系研究科），

会医科大学），SUGIMURA Yae（東京慈恵会医科大学），

ISHIZUKA Masataka （ 東 京大 学 ）， JOHANSEN Joshua

TAKAHASHI Hiroaki （ 日 本 た ば こ 産 業 株 式 会 社 ），（RIKEN Brain Science Institute ），KAIBUCHI Kozo（名古TAKAHASHI Yukari（東京慈恵会医科大学），TANAKA

屋大学医学系研究科），KATO Fusao（東京慈恵会医科大Motoki（名古屋大学大学院医学系研究科），TSUJI Megumi学），KAWANO Hiroyuki（東京慈恵会医科大学），KIDA（東京慈恵会医科大学大学院），TSUNEMATSU Tomomi

Satoshi（東京農業大学），KINOSHITA Makoto（名古屋大（生理学研究所），USHIDA Takahiro（愛知医科大学），UTA学），KIRITOSHI Takaki（テキサス大学医学部ガルベスト

Daisuke（生理学研究所），Watabe M. Ayako（東京慈恵会

ン校），KOBAYAKAWA Ko（大阪バイオサイエンス研究医科大学），YAMADA Daisuke（国立精神・神経医療研究所 ）， KOPPENSTEINER Peter （ National Institute of

センター神経研究所），YAMAMOTO Sumii（筑波大学），

Neuroscience, NCNP），Min Zhuo（University of Toronto

YASOSHIMA Yasunobu（大阪大学），YOSHINO Atsuo（広Center for the Study for Pain），MINAMI Masabumi（北海道島大学大学院），Rei NISHIMOTO（生理学研究所），大学），Ming-Yuan Min（College of Life Science, National

KINOSHITA Jun（東京慈恵会医科大学），MATSUI Ko（生Taiwan University），MIYAZAWA Yuta（東京慈恵会医科大

理学研究所），SASAKI Takuya（生理学研究所），Kyohei

学），MORI Ikue（名古屋大学），NABEKURA Junichi（生KAWAMOTO （ 生 理 学 研 究 所 ）， Matthew Julian Case

理学研究所），NAGASE Masashi（東京慈恵会医科大学），（NIPS），Gopal Pramanik（NIPS），YOSHIHARA Kazufumi

NAKA Masamitsu（東京大学），NEUGEBAUER Volker（ 生 理 学 研 究 所 ）， NAGANO Hiroshi （ 岐 阜 大 学 ），（University of Texas Medical Branch, Galveston），NIIYAMATOMINAGA Makoto（生理学研究所），Wuping Sun（NIPS），

Yukitoshi（札幌医科大学医学部），NISHI Mayumi（奈良HARADA Harumi （ 生 理 学 研 究 所 ）， Chao hua Huang

県立医科大学），NOMURA Hiroshi（東京大学），OCHIAI（NIPS）， ISHIBASHI Hitoshi （生理学研究所）， David

Toshitaka（星薬科大学），OHNISHI Tetsuo（理化学研究所

McLean（Northwestern University）

509

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）【概要】
In NIPS, a series of domestic mini-symposia (Kenkyukai)

emotional systems over multiple levels from molecules toon neurophysiology of emotion has been held annually sincesystems, and over diverse species from C. elegans to human,four years ago. This year, as a 2012 symposium of this series,

with

we

“Centralstimulating discussions among the speakers and audience

Neuroplasticity in Sensory-Emotional Link” from September

followed these presentations in every session. Such

13 - 15, 2012 at the Okazaki Conference Center. This

interactions among participants were not limited in theworkshop was held also as one of the Satellite Symposia forsessions but also deeply facilitated in the welcome parties

the 35th Annual Meeting of the Japanese Neuroscience

held every evening. These become ideal occasions for theSociety, and sponsored by “micro-endophenotypes of

intimate exchange of ideas between presenters, students, andpsychiatric disorders” Grants-in-Aid for Scientific Research

postdocs over generations. The workshop was thus veryon Innovative Areas. There were 21 oral presentations given

successful and highly esteemed by many participants. We

by 3 overseas invited speakers (USA, Canada and Taiwan)

believe that this workshop would be seed for futureand 17 domestic speakers and 16 poster presentations. These

collaborations

presentations contained their most recent and unpublishedmethodologies and viewpoints and contribute to promoting

results on the neuroplasticity in a variety of sensory andresearches in this emerging interdisciplinary field.

held

NIPS

International

Workshoponmultidisciplinary approaches.

abetweenHighlyresearchers

activeofanddifferent（1）Role of the bed nucleus of the stria terminalis (BNST) in pain-induced aversion
Masabumi Minami (Department of Pharmacology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Hokkaido University)
Pain is an unpleasant sensory and emotional experience.

produced CPA even in the absence of noxious stimulation.

The neural systems underlying the sensory component of pain

Taken together, these results reveal that enhanced CRFergic

have been studied extensively, but we are only beginning totransmissions within the dlBNST are important for theunderstand those underlying its affective component. The bed

negative affective component of pain. Next, in order tonucleus of the stria terminalis (BNST) has been implicated inaddress cellular mechanisms for this effect of CRF, we

stress responses and negative affective states, such as anxiety,examined the effect of CRF on neuronal activity in dlBNST

fear, and aversion. Previously, we demonstrated the crucial

neurons using a whole-cell patch-clamp recording. We foundrole of the noradrenergic transmission via -adrenoceptors

that CRF modulated the resting membrane potential in awithin the ventral part of the BNST in the negative affective

particular type of neurons, type II neurons, in the dlBNST. To

component of pain using the conditioned place aversion

clarify the neuronal circuit(s) involved in pain-induced(CPA) test (J. Neurosci., 28: 7728-7736 (2008)). In theaversion, we characterized VTA-projecting BNST neurons

present study, we first examined the role of the CRFergic

using combined neurotracing and histochemical techniques.

transmission within the dorsolateral part of the BNST

The

(dlBNST) in pain-induced aversion in male Sprague–Dawley

GAD67-expressing GABAergic neurons in the BNST, andrats. In vivo microdialysis demonstrated the increased release

preferentially targets GABAergic interneurons in the VTA,of CRF within the dlBNST by intraplantar formalin injection.

suggesting the disinhibitory control of VTA dopaminergic

Intra-dlBNST injection of -helical CRF, a non-selective

neurons by BNST-VTA projection. I am looking forward to

CRF receptor antagonist, dose-dependently attenuated thediscussing the neuronal circuits for pain-induced negative

formalin-induced CPA (F-CPA) without reducing nociceptive

emotion in Okazaki.

behaviors. Intra-dlBNST injection of CRF dose-dependently

510

major

BNST-VTA

projection

originatesfrom国際研究集会（2）Odor-evoked innate and learned fear responses are mediated by distinct neuronal mechanisms
Ko Kobayakawa (Osaka Bioscience Institute)
We previously reported that aversive and fearful responses

conditioned fear responses induced similar levels of freezing

to odorants are innately regulated by olfactory neural

behavior and secretion of stress hormones. However, only

pathways originating from the dorsal zone of the olfactory

innate fear was accompanied by specific physiologicalepithelium.

asresponses, e.g., rapid and as much as 50% reduction of heart

2,4,5-trimehylthiazoline (TMT), a component of fox feces, arerate and simultaneous reduction of cutaneous and core bodythought to induce innate fear responses in rodents. However,temperature by more than 3°. Moreover, extinction of fearwhether TMT can really induce fear is debatable, because

responses was not observed upon repeated presentation of fear

TMT-induced fear-related responses are rather weak. We

odors. Further, we found that in addition to the central nucleus

screened synthetic artificial chemical libraries and identified aof the amygdale-periaqueductal gray system, a wide spectrum

series of “fear odorants” that can induce extremely strong fearof neural networks, including the striatal system, regulate theresponses. The level of fear responses varied with the type of

innate fear responses evoked by fear odors. “Cold fear”

odorant. Innate fear was evoked by fear odorants, andevoked by fear odorants provides a new framework to

conditioned fear was elicited by association of a neutral

understand indelible and strong fear.

Naturalpredator

compounds

suchodorant with an electrical foot shock; both innate and（3）Fear conditioning changes neuronal population response to conditioning stimulus with presynaptic
potentiation
Hiroshi Nomura (Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of Tokyo)
Fear conditioning is a learning paradigm in which animals

Changes in neuronal activity depended on their activity duringand humans learn an association between conditioned (e.g.

conditioning and correlated with freezing time. Next, we

context, tone) and unconditioned (e.g. footshock) stimuli.

examined the synaptic transmission of BLA neurons active

When a mouse receives footshocks in a context, the mouse’s

andbehavioral response to the context is changed from moving toconditioning. We identified BLA neurons active duringfreezing. What is the neuronal activity and synaptic changes

context presentation by using Arc-dVenus transgenic mice inunderlying the behavioral change? Individual fear memories

which destabilized fluorescent protein dVenus is driven underare encoded in specific neuronal subpopulations within thethe Arc gene promoter. The frequency of miniature excitatory

amygdala. However, the activity and synaptic changes of

postsynaptic currents (mEPSCs) of Venus (+) neurons was

specific neuronal subpopulation remain unclear. In this study,

higher than that of Venus (-) neurons. Paired pulse ratio of

we investigated changes of neuronal population response toVenus (+) neurons was lower than that of Venus (-) neurons.

conditioning context and synaptic changes in memory-related

These results indicate that fear conditioning induces

neuronal population. Neuronal activities in the basolateralpresynaptic potentiation and that the potentiation is localized

amygdala (BLA) were measured during context presentationto active neurons. Taken together, we have demonstrated that

before and after conditioning and during conditioning byfear conditioning changes neuronal population response to

mapping

conditioning context with presynaptic potentiation.

of

immediate

early

gene

transcripts.

Fearinactiveduringcontext

presentation

after

fear

conditioning changed population response to context.

511

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（4）Central nerve activations in musculoskeletal pain
Takahiro Ushida (Multidisciplinary Pain Center, Aichi Medical University)commonluggage in a half-crouching position. All subjects with LBP

symptom in all generations and local painful sites arereported experiencing discomfort and 7 LBP subjects reported

normally highlighted and investigated for the treatment.

experiencing pain. In contrast to subjects without LBP,

Indeed in the management of clinical low back pain (LBP),

subjects with LBP displayed activation of the cortical area

actual damage to lower back areas such as muscles,

related to pain and emotions: the insula, supplementary motor

intervertebral discs etc. are normally targeted for therapy.

area, premotor area, thalamus, pulvinar, posterior cingulate

However, LBP may involve not only sensory pain, but also

cortex, hippocampus, fusiform, gyrus, and cerebellum. These

underlying affective pain which may also play an importantresults suggest that the virtual LBP stimuli caused memoryrole overall in painful events. Therefore we hypothesized that

retrieval of unpleasant experiences and therefore may be

visualization of a painful event may trigger painful memories,

associated with prolonged chronic LBP conditions.

Musculoskeletal

pain

conditions

are

very

thus provoking the affective dimension of pain. The present

A previous fMRI study in humans reported actual

study investigated neural correlates of affect processing in

LBP-related

cerebral

substrates

andactivations

were

subjects with LBP (n = 11) and subjects without LBP (n = 11)

identified from similar site respectively. These results suggest

through the use of virtual LBP stimuli. Whole brain functionalthat ongoing actual tissue damages are not necessary for themagnetic resonance imaging (MRI) was performed for all

maintenance of LBP in chronic situation.

subjects while they were shown a picture of a man carrying（5）Teaching the brain to fear
Joshua Johansen (Neural Circuitry of Memory, RIKEN Brain Science Institute)
Aversive experiences, such as those which are painful,electrophysiological and behavioral approaches to manipulate

powerfully regulate memory formation and help to guidespecific circuit elements while measuring behavior and neural

adaptive behavior. These types of experiences do so bycoding. I will describe experiments using this approach toactivating ‘teaching signal’ circuits in the brain which candefine aversive teaching signal circuits, the computations

trigger neural plasticity in memory storage areas resulting in

performed by neurons in these circuits and the mechanisms by

adaptive changes in behavioral decision making. Auditory

which these signals regulate plasticity in the lateral amygdala.

fear conditioning is a powerful mammalian model system in

The results of these studies suggest a mechanism for bothwhich to examine the neural mechanisms of aversive teaching

triggering plasticity in lateral amygdala neurons mediating

signals because an important site of plasticity mediating fear

fear memory formation and for setting the amount of fear

learning has been identified in the lateral amygdala. Thislearning that occurs during an aversive experience. A better

makes it possible to investigate the mechanisms by which

understanding of these aversive teaching signal systems may

aversive teaching signals regulate amygdala neural plasticity

reveal general principles of neural circuit function, neuraland behavioral memory formation. We examined thiscoding and plasticity as they relate to adaptive behavior andquestionprovide novel insights into chronic pain and anxiety disorders.

512

using

a

combinationof

optogenetic,

国際研究集会（6）Genetic mechanisms underlying sensitivity to pain and analgesics: genetically programmed systems
inducing primitive emotion
Kazutaka Ikeda (Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science)
Pain and subsequent negative emotion are the fundamental

Pharmacogenet Genomics, 2006). Additionally, in weaver

alart system which is necessary for self-defense. Since themutant mice possessing a mutation in the gene encoding

system is fundamental, a large part of the system is considered

G-protein-activated inwardly rectifying potassium (GIRK)

to be programmed in the genes. There are significant

channel subunit 2 (Kcnj6), ethanol and morphine were lessindividual differences in pain sensitivity. In addition to theeffective at reducing thermal nociception than in control micepain system, the system for analgesia which relieaves(Kobayashi et al., Nat Neurosci, 1999; Ikeda et al., Neurosci

excessive pain exists in our bodies. The system can beRes, 2000). We then examined associations between

activated by analgesics such as morphine and fentanyl, andpolymorphisms of the corresponding genes and postoperative

sensitivity to analgesics is also different among individuals.

opioid requirements in humans. We found that two

These individual differences in sensitivities to pain andpolymorphisms, A118G and IVS3+A8449G, in the humananalgesics can hamper effective pain control. Genetic factors

OPRM1 gene and a polymorphism, A1032G, in the humanare considered to be involved in the mechanisms of these

KCNJ6 gene were significantly associated with postoperative

individual differences. To elucidate the genetic mechanisms,

opioid requirements (Hayashida et al., Pharmacogenomics,

we first investigated the mechanisms responsible for2008; Fukuda et al., Pain, 2009; Nishizawa et al., PLoS ONE,interstrain differences in sensitivity to pain and analgesics in2009). These findings provide valuable information that willmice. We found that a 5.3 kb nucleotide insertion in the

open new avenues for personalized pain treatment and3’noncoding region of the -opioid receptor gene (Oprm1)

understanding genetic mechanisms of individual differences

caused a significant reduction in morphine-induced analgesia

in pain, analgesia and emotion.

in CXBK mice (Ikeda et al., J Neurosci, 2001; Han et al.,（7）Emotional fear memory and dietary polyunsaturated fatty acids
Masayuki Sekiguchi (National Institute of Neuroscience, National Center of Neurology and Psychiatry)Fear memory is essential for animals to survive but isthe influence of dietary omega-3 PUFA on fear memory and,causative in particular anxiety disorders if it is excessive

if it does, the underlying mechanisms are worth pursuing. We

and/or uncontrollable. Therefore, it seems that reducing fear

have found that balance of two endocannabinoids in thememory is beneficial in these disorders. Ingestion of omega-3

mouse brain was changed by diets high in omega-3 and low inpolyunsaturated fatty acid (PUFA)-rich foods influences

omega-6 PUFAs, and that it resulted in attenuation of fear

animal emotional behavior via unknown mechanisms. Long

memory and facilitation of endocannabinoid-dependent

chain PUFAs are indispensable to the normal development

modulation of amygdala synaptic activity. Our results suggest

and function of the CNS. Since many clinical trials have beenthat fear memory in mice can be manipulated by the propotion

conducted by supplementation of omega-3 PUFA forof dietary PUFAs mainly via endocannabinoid signaling.

alleviation of mental illunesses including anxiety disorders,513

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（8）Long-term synaptic plasticity of cortical network in chronic pain and fear
Min Zhuo (University of Toronto)
Synaptic plasticity is a key cellular mechanism for chronicand subsequent enhanced membrane AMPA receptors

pain. It occurs at different levels of the central nervous system

contribute to the potentiation. Enhanced activity of PKMzeta

including the spinal cord and pain-related cortex such as(PKζ) after the injury maintained the potentiation of AMPA

anterior cingulate cortex (ACC). In vitro brain slice

receptor mediated responses in ACC neurons and behavioral

experiments showed that glutamateric synapses within theallodynia. Such enhancement also took place in descending

ACC are highly plastic in adult animals, and synaptic strength

corticospinal projecting cells in the deep ACC pyramidal cells.

can be potentiated or depressed with different induction

Increased descending facilitation from the ACC contributes toprotocols. In vivo electrophysiological studies found thatspinal nociception in vivo, forming a positive feedback loop

peripheral injury caused long-term enhancement of synaptic

between cortex and spinal dorsal horn. Genetic deletion of

responses in ACC pyramidal cells. Furthermore, in vitro

AC1 or pharmacological inhibition of AC1 prevented injury

electrophysiological recordings from ACC neurons of injured

triggered potentiation in the ACC, and produced analgesic

animals revealed enhanced glutamate mediated transmission

effects in different animal models of chronic pain.

after

injury.

addition to chronic pain, we also recently found that ACC

Calcium-stimulated, neuronal adenylyl cyclase subtype 1 (orexcitatory transmission contributes to the formation ofcalled AC1) is critical for triggering ACC LTP as well as

emotional trace fear. Our findings strongly suggest thatinjury-induced potentiation. Biochemical and anatomic

inhibiting cortical plasticity within the ACC can serve as aexperiments demonstrated that cAMP-dependent protein

new therapeutic target/mechanism for treating chronic pain

kinase (PKA) regulated phorsphorylation of AMPA GluR1

and pathological fear in patients.

peripheral

inflammation

or

nerve

In

（9）Chronic pain-induced somatosensory cortical plasticity
Junichi Nabekura (National Institute for Physiological Sciences)
triggers

pain mice by using in vivo two photon microscopy. Spine

maladaptive plastic changes along the somatosensory system

turnover in the primary somatosensory cortex corresponding

so that altered nociceptive signal processing, represented byto the injured paw markedly increased during an early phasetactile allodynia occurs. It is suggested that early afferentof neuropathic pain and was restored in a late phase ofbarrage can drive subsequent alterations in the central nervous

neuropathic pain. Preexisting stable spines survived lesssystem, including the cortex, that in turn contribute tofollowing injury than controls. New spines that generated

neuropathic/chronic pain. Recent advance in imaging

before nerve injury showed volume decrease after injury,

techniques, e.g. functional MRI and PET, allows us towhereas more new spines that formed in the early phase ofunderstand the activation of various higher brain areas in caseneuropathic

of chronic pain. However, due to the spatial limitation ofincreased their volume during the late phase. Thus, peripheral

these approaches, it is difficult to directly observe plastic

nerve injury induces rapid and selective remodeling ofchange of more fine structures, e.g. neurons and synapses incortical synapses, which is associated with neuropathic pain

vivo. Here, we introduce plastic changes of dynamics ofdevelopment. Indeed, spontaneous activity of layer 2/3

neuronal structures and activities n the brain of living chronic

pyramidal neurons in the S1 in vivo increased under chronic

Peripheral

514

nerve

injury/tissue

inflammation

pain

becamepersistentandsubstantially国際研究集会

pain. Enhanced S1 activity exaggerated the response of ACC

increases of neurons responded in number and responseto peripheral sensory stimulation. Thus, the synaptic

probability, which could be the underlying mechanism in theremodeling of somatosensory cortex leads to the exaggerated

allodynia.

neuronal response in the somatosensory cortex e.g. an（10）Plastic change of synaptic function in the central amygdala in muscle pain and tonic inhibition ofNAergic LC neurons
Ming-Yuan Min (Department of Life Science and Institute of Zoology, National Taiwan University)
The development of pain-like behavioral hypersensitivity isvarious pain-related brain areas, including the descending

requiresnoradrenergic (NAergic) system. The locus ceoruleus (LC)

activation of high brain regions, such as the amygdala, anucleus consists of NAergic neurons whose axons form thelimbic structure that plays a key role in the emotional

majority of ascending and descending NAergic fibers. We

evaluation of sensory stimuli, including pain. It is generally

found that NAergic LC neurons are subject to GABAergic

believed that cellular substrate for the development of

tonic inhibition mediated by GABAB but not GABAA

behavior hypersensitivity should involve alterations ofreceptors, and a change in the extent of tonic inhibition could

synaptic functions in the amygdala and other pain-related

effectively tune the frequency of spontaneous firing of LC

brain areas, an effect known as central sensitization. In

neurons. Since one of the well known functions ofsupport of this argument, we have shown an enhancement of

norepinephrine is its robust regulation of nociception,

synaptic transmission of nociceptive parabrachio-amygdaloid

understanding of how much the GABAergic central(PBA) input onto neurons of the capsular central amygdaloid

amydalofugal pathway contributing to tonic inhibition of(CeAC) nucleus in the acid-induced muscle pain model; we

NAergic LC neurons and would the extent of theiralso found that the mechanisms underlying which are incontribution altered in chronic pain condition will provide

parallel with the induction of long-term potentiation atsome insights into the cellular substrate downstream to the

PBA-CeAC synapses, which requires activation of NMDA

activation of the central amygdala during the development of

receptor and ERK signaling pathway. The principal neurons

behavioral hypersensitivity.

usually

associatedwithemotionality,

whichof the central amygdala are GABAergic and they target on（11）Amygdala interaction with prefrontal cortex in emotional-affective aspects of pain
Volker NEUGEBAUER (University of Texas Medical Branch)
The amygdala is generally considered a brain center forcord and brainstem, and the vast majority of CeLC neurons

emotions. Synaptic plasticity in the amygdala network of

respond exclusively or preferentially to noxious stimuli. The

lateral-basolateral nuclei (LA-BLA) and central nucleus

CeLC also receives highly processed multimodal, including(CeA) has emerged as an important contributor to thenociceptive, information from thalamus and cortex throughemotional-affective aspects of pain (Neugebauer et al.,the

2004;2009). The laterocapsular division of the central nucleus

associated with increased responsiveness and output of CeLC

(CeLC) receives nociceptive-specific information from spinal

neurons, which drives amygdala-dependent pain behaviors,

LA-BLA

network.

Pain-related

neuroplasticity

is

515

生理学研究所年報

including

第 34 巻（Dec,2013）

emotional-affective

responses

andanxiety.

throughamygdala-driven

prefrontal

cortical

Abnormally enhanced amygdala output also impairs cognitive

deactivation. J Neurosci 30:5451-5464.

processing in the medial prefrontal cortex (Ji et al., 2010;Sun• Neugebauer V, Galhardo V, Maione S, Mackey SC

and Neugebauer, 2011). As a result, medial prefrontal cortical(2009) Forebrain pain mechanisms. Brain Res Rev

control of amygdala processing is lost, allowing the

60:226-242.

persistence of pain and its emotional-affective state.

• Neugebauer V, Li W, Bird GC, Han JS (2004) The

Mechanisms and consequences of pain-related amygdala

amygdala and persistent pain. pp 221-234.

plasticity will be discussed.

• Sun H, Neugebauer V (2011) mGluR1, but not
mGluR5, activates feed-forward inhibition in the

References:• Ji G, Sun H, Fu Y, Li Z, Pais-Vieira M, Galhardo V,

medial prefrontal cortex to impair decision making. J

Neugebauer V (2010) Cognitive impairment in pain

Neurophysiol 106:960-973.

（12）Synaptic potentiation in the nociceptive amygdala following fear learning in mice
Ayako M. Watabe (Jikei University School of Medicine)
Pavlovian fear conditioning is a classical form ofsynaptic potentiation in both BLA-CeC synapses andassociative learning, which depends on associative synaptic

lPB-CeC synapses. We found that the synaptic weightplasticity in the amygdala. Recent findings suggest that the

between lPB-CeC and BLA-CeC pathways was correlated incentral amygdala plays an active role in the acquisition of fear

fear conditioned mice, suggesting that fear learning maylearning. The capsular part of the central amygdala (CeC) is

inducednow recognized as the ‘nociceptive amygdala’, which

between these two pathways. This synaptic potentiation isreceives direct nociceptive information from the external partassociated with both post- and presynaptic changes in bothof the lateral parabrachialis (lPB), as well as highly processed

lPB-CeC and BLA-CeC pathways. These results indicate thatpolymodal signals from basolateral nucleus of the amygdala

the CeC may provide an important locus of Pavlovian(BLA). Studies using various pain models have demonstrated

association, integrating direct nociceptive signals withpotentiation of glutamatergic synapses from lPB and BLA

polymodal seosory signals. In addition to the well establishedonto CeC neurons, suggesting that plasticity at these synapses

plasticity in the lateral amygdala (LA), this multi-step

may underlie some anxiety disorders. However, little isassociation system will contribute to the establishment of the

known about the synaptic properties of these pathways in fear

highly orchestrated nature of the fear learning.

activity-dependent

heterosynaptic

interaction

learning. Here we show that fear conditioning results in（13）Link of visceral sensation and negative emotion
Shin Fukudo (Tohoku University Graduate School of Medicine)
An emotional state has two components, one evident in a

importance of them. Irritable bowel syndrome (IBS) is acharacteristic physical sensation/motor-secretory changes anddisorder that highly relates to this link between visceralthe other as a conscious feeling. Among them, interoceptive

sensation and negative emotion. To test human visceralsignals were largely unknown but clinical studies clarified

perception and perception-evoked emotion, we stimulate the516

国際研究集会

colorectum with a barostat bag. IBS patients show visceralshowed a larger increase in regional cerebral blood flow ofhypersensitivity as well as anxiety or depression. Although

the anterior cingulate cortex and parahippocampal cortex by

there are some candidate molecules to play a crucial role incolorectal distention than those with the l allele. In anotherthis condition, corticotropin-releasing hormone (CRH) andstudy using functional magnetic resonance imaging (fMRI),

5-hydroxytryptamine (5-HT) are the promising substances.

IBS patients showed less activation of the right dorsolateralBrain-gut

exogenous

prefrontal cortex during error feedback of their behavioral

administration of CRH. Conversely, administration of CRH

choice than controls. Repetitive transcranial magnetic

antagonists well inhibits exaggerated response of both thestimulation of the right dorsolateral prefrontal cortex

brain and the gut in IBS patients. Link between visceralattenuated visceral stimulation-induced anxiety. Neuralsensation and emotion can be visualized with positron

pathways of visceral sensation thus play crucial roles in IBS

emission tomography (PET) with injection of radioactive

and allied-anxiety or depression. Further studies on linkinteractionsaresensitized

by

15-

H2[ O] saline and colorectal stimulation. The amygdala isbetween visceral sensation and negative emotion are

more activated during colorectal distention in IBS patients.

warranted.

Individuals with the s/s genotype of serotonin transporter gene（14）Spinal modulation of nociceptive synaptic transmission by in vivo optogenetic activation of thelocus coeruleus
Hidemasa Furue (National Institute for Physiological Sciences)
The locus coeruleus (LC) is located in the dorsal pons

voltage-clamp conditions, a small inward current was elicited

beneath the floor of the fourth ventricle in the brainstem. LC

by the same noxious stimulation. On the other hand, spinal

neurons send noradrenergic projections throughout thesuperficial

neuroaxis and are implicated in the control of many

(hyperpolarizing) current and increased the frequency of

homeostatic functions such as arousal, cardio-respiratory

inhibitory postsynaptic currents when noradrenaline wascontrol. In addition, the LC is also a major source ofsuperfused to the surface of the spinal cord. Optogenetic

noradrenergic projections to the spinal superficial dorsal hornactivation of the LC neurons expressing ChR2, however,which play a significant role in pain modulation. We haveelicited a barrage of inhibitory postsynaptic currents in spinal

developed in vivo patch-clamp recording techniques from LC

superficial dorsal horn neurons without eliciting any

and spinal dorsal horn neurons to study the pontospinal

postsynaptic slow currents. These results suggest that the LC

noradrenergic control of pain at the synaptic level. Under

inhibits spinal noxious information mainly through anurethane-anesthesia, whole-cell current- and voltage-clamp

augmentation of inhibitory synaptic transmission. The present

recordings were made from LC and spinal superficial dorsal

approaches allow us to analyze detailed characterisation of thehorn neurons. LC neurons tested fired spontaneously.

synaptic and integrative mechanisms of descending inhibitory

Cutaneous noxious stimuli transiently increased and thencontrol of pain.

dorsalhorn

neurons

induced an

outwarddecreased the frequency of action potential discharge. Under517

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）（15）Developing new approaches to treat pain in humans
Ben Seymour (Center for Information and Neural Networks)
A long-term goal in pain neurology is to develop novelthat suggests that the pain system can be understood as abrain machine interfaces to abolish pain in humans. In the

Reinforcement Learning system, showing fMRI data thatshort term, this means we need to develop a goodshows how this relates to the reward learning system in theunderstanding

computational

brain. I will then speculate how this system might malfunction

architecture of pain system. From this, we can probe how thisin chronic pain, and relate this to the problem of treating pain.

architecture 'malfunctions' in chronic pain, and design new

I will finish with my viewpoint on the challenges we face if

strategies that mitigate it. In my talk I will introduce a

the goal of creating technology based interventions is tocomputational approach to pain, and review my own work

become a reality.

of

the

functionaland（16）Oxytocin attenuates feelings of hostility depending on emotional context and individuals'
characteristics
Tetsu Hirosawa (Kanazawa University)
exert

these behavioural and neurophysiological modulations using

situation-invariant effects on behavior, for example, as

magnetoencephalography. As an index of the individuals’

improving social cognition or promoting prosocial behavior.

characteristics, we used the empathy quotient (EQ), theHowever, empirical support for this view is surprisingly

autism spectrum quotient (AQ), and the systemising quotientinconsistent, and the effects of OT are often moderated by(SQ). Only during the perception of another person’s angry

contextual factors (i.e. features of the situation in whichface was a higher SQ a significant predictor of OT-induced

oxytocin is administered) or by stable characteristics of the

prosocialindividuals to whom oxytocin is administered. With regard toneurophysiological indicators. In addition, a lower EQ was

OT’s effect on prosociality, no previous study has

only a significant predictor of OT-induced prosocial changes

demonstrated either how contextual and individual differencesin the neurophysiological indicators during the perception offactors modulate the effects of OT on neural responses toangrysocial stimuli or how the neural effects of OT parallel its

neurophysiological level, the effects of OT were specific fornuanced prosocial behavioural effects. In a placebo-controlledanger and correlated with a higher SQ.

Oxytocin

(OT)

was

generally

thoughttochange,faces.

both

Both

on

in

the

the

behavioural

behavioural

and

and

the

design, we tested 20 healthy male volunteers to investigate（17）Decision making neural circuits in C. elegans
Ikue Mori (Laboratory of Molecular Neurobiology, Nagoya University)
Human behavior is often motivated by emotional responses

thereby controlling emotion. A variety of behaviors in thein basal ganglia of the brain. Recent studies illuminated thatnematodemonoamines act as neurotransmittors or neuromodulators,

monoamines, thus implicating the importance of monoamines

518

C.

elegansaresubstantiallyaffectedby国際研究集会

in the nervous system throughout evolution. Particularly,that temperature is sensed and memorized in sensory neuron

thermotaxis behavior of C. elegans is a suitable model in

and

that

the

memorized

which to study the roles of monoamines in the neuronaltransmitted

to

the

circuits. After cultivation at a certain temperature with food,temperature memory is associated with the past feeding state.

the animals migrate to the cultivation temperature on aHere, we introduce our analysis on molecular, cellular andtemperature gradient, whereas they do not migrate to thatcircuit mechanism underlying temperature sensing, memory

temperature after cultivation without food. We have shownand memory-dependent decision making.

temperaturedownstream

informationinterneurons,

is

where

（18）The role of prostaglandin E2 in emotional regulation under stress: a link between microglial activationand dopaminergic regulation
Tomoyuki Furuyashiki (Kyoto University)
Stress is a psychological or physical strain that evokes

dopaminergic activity confers stress resiliency, but is

sympathetic and neuroendocrine activation as well as

attenuated with repetition of stress via PGE2-EP1 signaling.

behavioral expression to cope with imminent insults forThis EP1-mediated attenuation of the prefrontal dopaminergic

survival. However, prolonged or intensive stress leads toactivity enables repeated stress to cause depression- andemotional and cognitive dysfunctions, and has been

anxiety-like behaviors. Regarding the mechanism of how

considered as a risk factor for psychiatric disorders. Whereas

repeated stress augments PGE2-EP1 signaling, we have foundinflammation-related molecules, such as cytokines anda critical role for cyclooxygenase (COX)-1, an enzyme criticalprostaglandins, have been associated with stress as well as thefor PGE2 synthesis, in emotional changes induced by repeatedpathogenesis of major depression, roles and actions of thesestress. COX-1 in the brain is enriched in microglia before andmolecules remained unclear. During the past ten years, weafter repeated stress, and stress exposure leads to a sequence

have obtained the findings suggesting that prostaglandin (PG)

of morphological changes of microglia. These results suggest

E2 and its receptor EP1 regulate the dopaminergic systems forthe role of microglial activation for PGE2 synthesis foremotional regulation. Thus, PGE2-EP1 signaling augments

behavioral

depression.

Taken

inhibitory synaptic inputs to midbrain dopamine neurons, anddemonstrateacriticalroleofthe lack of this EP1’s action causes dopaminergic

dopaminergic

regulationinemotional

disinhibition, leading to emotional abnormalities under stress.

dysfunction under stress, and pave the way for understanding

Notably, our recent study has shown that the prefrontal

the neuron-microglia crosstalk in the stressed brain.

together,theourresults

PGE2-mediatedfunction

and（19）The roles of the habenula in aversive learning and gain of self-confidence in aggressive behavior
Hitoshi Okamoto (RIKEN Brain Science Inst)The habenula (Hb) is an evolutionarily conserved

discovered that the dorsal and ventral Hb (dHb and vHb) of

diencephalic structure that acts as a relay nucleus connecting

zebrafish correspond respectively to the MHb and LHb ofthe limbic forebrain with the brain stem monoaminergic

mammals. In mammals, the LHb is activated by receiving thesystems. In mammals, the Hb is subdivided into medial andunpredictable aversive stimuli, and represses the activity oflateral regions (MHb and LHb, respectively). We recently

dopaminergic and serotonergic neurons. We established the in519

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）transgenic zebrafish in which the neural transmission from thevHb is specifically inhibited. The active avoidance learning

Reference:

was specifically impaired, demonstrating the essential role of

Aizawa H, Kobayashi M, Tanaka S, Fukai T, Okamoto H.
(2012) Molecular characterization of the subnuclei in rat

the vHb in the aversive learning.
The functions of the MHb in mammals have long remained
ambiguous. Recently, we demonstrated in zebrafish that thehabenula. J Comp Neurol. 2012 Jun 14. doi: 10.1002/cne.
23167. [Epub ahead of print]

lateral subnuclei of the dorsal habenula (dHbl) areasymmetrically connected with the dorsal and intermediate

Okamoto H, Agetsuma M, Aizawa H. (2012) Genetic

parts of the interpeduncular nucleus (d/iIPN). This pathway

dissection of the zebrafish habenula, a possible switching

further projects to the region containing the equivalents of theboard for selection of behavioral strategy to cope with fear

dorsal raphe, the periaqueductal gray, and the dorsal

and anxiety. Dev Neurobiol. Dev Neurobiol. 72:386-394.

tegmental nuclei. Specific silencing of the dHbl-d/iIPN
pathway rendered animals extraordinarily prone to freeze in

Agetsuma M, Aizawa H, Aoki T, Nakayama R, Takahoko

response to conditioned fear stimuli, while the control fish

M, Goto M, Sassa T, Amo R, Shiraki T, Kawakami K,

showed only flight behaviors, implicating this pathway in

Hosoya T, Higashijima S, Okamoto H. (2010) The habenula

experience-dependent reevaluation of danger during the fearis crucial for experience-dependent modification of fear

conditioning trials.

responses in zebrafish. Nat Neurosci. 13:1354-1356.

We wondered whether the same capacity of this pathway isutilized in case of fighting between two males which havebecometerritorial

after

isolation,

becauseconstant

Amo, R., Aizawa, H., Takahoko, M., Kobayashi, M.,
Takahoko,

R.,

Aoki,

T.,

and

Okamoto,H.

(2010)

reevaluation of the opponent’s strength is necessary during

Identification of the zebrafish ventral habenula as afight until the dominant winner and subordinate loser ishomologue

ultimately determined. In wild-type zebrafish, it is reported

Neuroscience. 30:1566-1574.

of

the

mammalianlateralhabenula.

J.

that previous winning experience remarkably increases theprobability of winning a subsequent contest. However, thisexperience-dependent

behavior

was

not

found

Aizawa, H., Goto, M., and Okamoto, H. (2007) Temporallyinregulatedasymmetricneurogenesis

dHbL-silenced fish. Most of the dHbL-silenced winners of thedifferenceinzebrafish

first interaction lost the second interaction against a naive

Developmental Cell, 12:87-98.

thecauseshabenular

left-right
structures.

dHbL-silenced fish, suggesting the role of the dHbl-d/iIPN
pathway in accumulation of confidence upon victory in fight.

Aizawa, H., Bianco, I.H., Hamaoka, T., Miyashita, T.,

Quite intriguingly, most of the vHb-silenced fish also lost

Uemura, O., Concha, M.L., Russell, C., Wilson, S.W., andthe first interaction, but they showed lower aggressivenessOkamoto, H. (2005) Laterotopic Representation of Left-Right

during interaction. Our findings suggest that the dHbL isInformation onto the Dorso-Ventral Axis of a Zebrafish

related to the confidence of fighting experiences whereas vHb

Midbrain Target Nucleus, Current Biology, 15: 238-243.

modulates the motivation of fighting in zebrafish.

（20）Contribution of basal nucleus of amygdala to fear expression and extinction
Taiju Amano (RIKEN BSI)
Fear is a basic survival mechanism triggered by specific520

stimuli that predicts danger. Classical fear conditioning is

国際研究集会

widely used to investigate the neural circuits that mediate fear

freezing even though an extinction recall deficit was seen thelearning. Accumulating data suggest that the amygdala plays anext day. In contrast, combined BL–BM inactivation blocked

critical role in the acquisition and expression of conditioned

fear expression. These results suggest that BL and BM nuclei

fear responses. The lateral nucleus (LA) is the input station ofare both involved in fear expression but that there is

the amygdala for information about conditioned stimuli (CS),functional redundancy between them. Furthermore, thewhereas the medial sector of the central nucleus (CeM) is theextinction deficit caused by BL and/or BM inactivation

main output region that projects to brainstem fear effectors.

suggest that these nuclei normally drive extinction related

However, there are no direct projections from LA to CeM.

plasticity in one or more of their targets. Likely candidates

We hypothesized that the basal nuclei of the amygdala (BA;include infralimbic and intercalated neurons. In support of this,basolateral; BL and basomedial; BM) bridge the gap between

we observed that extinction training causes a potentiation of

LA and CeM. We first examined the relative contribution of

BL inputs to intercalated cells, an effect that required

BM and BL to conditioned fear using unit recordings in rats.

infralimbic activity during and/or shortly after extinction

As a result of fear conditioning, around 30% of BM and BL

training and caused increased feed-forward inhibition in CeM.

neurons developed increased CS responses. Next, we

Therefore, we propose that the expression of conditioned fear

examined the effects of local BL and/or BM inactivations

responses is determined by the balance between excitatory

with muscimol 10 min prior to testing fear recall IndependentBA

inactivation of either BL or BM did not reduce conditioned

intercalated neurons in CeM fear output neurons.

inputsandfeed-forward inhibition

mediatedby（21）Dynamic regulation of fear memory after retrieval by distinct neural circuits
Satoshi KIDA (Tokyo University of Agriculture)
Recent studies have shown that retrieved memory becomes

further observed increases in single population of neurons

labile through proteasome-dependent protein degradation anddisplaying increased activation of CREB (phosphorylated

then

CREB

re-stabilized

through

gene

expression-dependent

or

c-fos

induction)andactivationofreconsolidation, whereas prolonged retrieval induces memory

proteasome-dependent protein degradation in the HP, mPFC

extinction that also depends on gene expression. To

and AMY in the reconsolidation phase.

understand dynamic regulation of memory after retrieval, we

found that the re-exposure to the dark box leads to long-term

have

and

extinction through new gene expression in the mPFC andextinction in the inhibitory avoidance (IA) task because thisAMY, but not HP. More interestingly, we observed threetask is thought to allow to discriminate reconsolidation anddistinctextinction phases at the time point when mice enter into dark

phosphorylated CREB (pCREB) and/or phosphorylated ERK

box from light box. In the reconsolidation phase, we foundlevels (pCREB+/pERK- neuron, pCREB-/pERK+ neuron

that the re-exposure to the light box leads to enhancement of

and/or pCREB+/pERK+ neuron) in the AMY, mPFC and HP

reactivated IA memory through proteasome-dependent proteinin the extinction phase. These finding suggest that distinct

degradation and new gene expression in amygdala (AMY),

neuralmedial prefrontal cortex (mPFC) and hippocampus (HP). We

extinction phases.

investigatedmechanismofreconsolidation

populations

circuitsofregulateneurons

memoryIn contrast, we

displaying

increasedreconsolidation

and

521

各種シンポジウム

平成 24 年度生理研国際シンポジウム
43rd NIPS International Symposium“International symposium of face perception and recognition”
第 43 回生理研国際シンポジウムは，文部科学省新学術領域「顔認知」最終年度の国際シンポジウム「International
symposium of face perception and recognition」と共催という形式で，2012 年 10 月 31 日より 11 月 3 日までの 4 日間開催された。
22 名の外国からの招待者，12 名の一般外国人参加者，2 名の外国人同伴者を含む計 36 名の外国からの参加者があった。また，国内からの参加者は，8 名の日本在留外国人を含めて 113 名であり，計 149 名の参加を得て非常に盛況であった。
口演は 33 演題（国外 22 題，国内 11 題），ポスター発表は 72 題であり，計 105 演題の発表というのは，これまでの生理研国際シンポジウムの中でも最も盛大なシンポジウムの 1 つとして記憶されると思われる。討議も非常に活発であり，シンポジウム参加者の多くから「非常に学術的に意義深いシンポジウムだった」とお褒めの言葉をいただいた。また，運営（organization と hospitality）に関しても絶賛を受け，御手伝いいただいた技術課の皆さんにも，この場を借りて深い感謝の念を示すものである。

43rd NIPS International Symposium“International symposium of face perception and recognition”
October 31 – November 3, 2012
Okazaki Conference Center, Okazaki, Japan
43rd NIPS International Symposium was held as a cooperative symposium with a Grant-in-aid for Scientific
Research on Innovative Areas, “Face perception and recognition: Multidisciplinary approaching to understanding525

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

face processing mechanisms”, supported by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology(MEXT), Japan. One hundred forty nine researchers (36 from abroad) participated in this symposium, probably oneof the largest ones of the history of NIPS International Symposium. During a 4-day symposium, 33 oral presentations(22 by guests from abroad) and 72 posters were presented.

ProgramOct 31 (Wed), 2012
8:20-8:30
Opening Remark

13:15-14:00
Bruno Rossion (Universite Catholique de Louvain,
Belgium)“Understanding face perception by means of fast periodic
visual stimulation”

Ryusuke Kakigi (National Institute for Physiological

14:00-14:45

Sciences)

Margot J. Taylor (University of Toronto, Canada)

8:30-9:30“Development of face processing: Recognizing faces andKeynote Lecture 1
Chair: Tetsuya Iidaka (Nagoya University)

their emotions”
14:45-15:15

James Haxby (Dartmouth College, USA)

Shozo Tobimatsu (Kyushu University)“A common, high-dimensional model of the“Electrophysiological approach to human face perception:

representational space for faces and objects inimportance of stimulus manipulation”

ventral temporal cortex”

15:30-16:15
Ana Susac (University of Zagreb, Croatia)

9:30-9:45 -----------Coffee Break-----------“Neurodynamics of very early face processing”
16:15-17:00

Session 1
Chair: Tetsuya Iidaka (Nagoya University)
James Haxby (Dartmouth College, USA)

Andreas Ioannides (AAI Scientific Cultural Services Ltd,
Cyprus)“Why face processing in the human brain is fast: clues from9:45-10:30

categorization and emotion analysis”

Kalanit Grill-Spector (Stanford University, USA)

17:00-17:30“The neural bases of face recognition in humans”

Ryusuke Kakigi (National Institute for Physiological

10:30-11:15

Sciences)

Maria Ida Gobbini (Dartmouth College, USA)

“Face inversion effect: MEG/EEG study”“Distributed neural system for face recognition”
11:15-11:45
Tetsuya Iidaka (Nagoya University)“Distinct neural correlates of empathy for happy and sademotions: 3T fMRI study”

Nov 1 (Thu)
8:30-9:30
Keynote Lecture 2
Chair: Satoshi Eifuku (University of Toyama)
Doris Y. Tsao (California Institute of Technology,

Session 2
Chair: Ryusuke Kakigi (National Institute for

USA)“The neural machinery for processing faces”

Physiological Sciences)
Bruno Rossion (Universite Catholique de Louvain,
Belgium)

Session 3
Chair: Satoshi Eifuku (University of Toyama)
Doris Y. Tsao (California Institute of Technology,526

各種シンポジウム

USA)

10:30-11:00

9:45-10:15

Miho Nakamura (The Institute for Developmental

Manabu Tanifuji (RIKEN, Brain Science Institute)

Research)“Neural mechanisms to represent information about face

“Face perception in patients with Williams syndrome:

category and visual features simultaneously in

Neuropsychological andinferotemporal cortex”

11:00-11:45

10:15-11:00

Daniel Messinger (University of Miami, USA)

Winrich A. Freiwald (The Rockefeller University, USA)“The development of face perception in the context of“On the neural basis of face recognition”

infant emotional expressions: A computer vision

11:00-11:30

perspective”

Yoichi Sugita (Waseda University)

11:45-12:15“Face perception in monkeys before and after seeing

neurophysiological findings”

Masumi Inagaki (National Center of Neurology andflesh faces”

Psychiatry)

11:30-12:00“Neurophysiological alteration of face recognition in ASD

Satoshi Eifuku (University of Toyama)

children”“Neural representations of perceptual and semantic
identities of individuals in the ventral anterior inferior
temporal cortex of monkeys”

Session 5
Chair: Shigeru Akamatsu (Hosei University)
Helmut Leder (University of Vienna, Austria)

12:00-

13:30-14:15
Poster Session Core Time (with light meals andTimothy Bickmore (Northeastern University, USA)beverages)“Relational agents for patient education and counseling”

Nov 2 (Fri)
8:30-9:30
Keynote Lecture 3
Chair: Masumi Inagaki (National Center of Neurology and14:15-15:00
Yiannis Demiris (Imperial College London, UK)“Bioinspired generative computational models of action
perception”
15:00-15:30

Psychiatry)

Motoaki Sugiura (Tohoku University)

K. Suzanne Scherf (Pennsylvania State University,“Self-face recognition as revealed by fMRI”

USA)

15:45-16:30“Atypical development of face perception in

Helmut Leder (University of Vienna, Austria)

autism”“Appreciation and perception of faces”
16:30-17:15

Session 4
Chair: Masumi Inagaki (National Center of Neurology andAlexander Todorov (Princeton University, USA)“Social perception of faces”

Psychiatry)

17:15-17:45

K. Suzanne Scherf (Pennsylvania State University,

Takashi Tsukiura (Kyoto University)

USA)“Remembering faces: The impact of face-based social

9:45-10:30

signals on memory for faces”

Joseph P. McCleery (University of Birmingham, UK)“Human face and body action processing in infants at risk
for autism”

527

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

Nov 3 (Sat)8:30-9:30
Keynote Lecture 4

15:45-16:00
Concluding Remark
Ryusuke Kakigi (National Institute for Physiological
Sciences)

Chair: Masami K. Yamaguchi (Chuo University)
Gillian Rhodes (The University of Western
Australia, Australia)“Adaptive processes in normal and disordered faceperception”

Posters
Nov 1 (Thu)
12:00P1

Session 6~comparative approaches onto face perception~

Chair: Masami K. Yamaguchi (Chuo University)

Ikuma Adachi, Christoph Dahl

Gillian Rhodes (The University of Western
Australia, Australia)

Initial and life-long development in face perception(Primate Research Institute, Kyoto University)
P2

Automatic face image generation system for

9:45-10:30

transforming three dimensions of higher-order

Harold Hill (University of Wollongong, Australia)

impression and its applications“Exploring face space: Linking perceived and measured

Shigeru Akamatsu1, Hanae Ishi2, Yoshinori Inaba1

face shape”(1Hosei University, 2Sendai Nationa, l College of

10:30-11:15

Technology)

Alice J. O'Toole (The University of Texas at Dallas, USA)

P3

Broadly tuned face and hand representations in human“Understanding the neural representation of facial identity,

high-level visual cortex.

race and viewpoint: Constraining the neural with the

Nicolas Davidenko1, Kevin S. Weiner1, Kalanit

perceptual”

Grill-Spector1, 2

11:15-11:45(1

Masami K. Yamaguchi (Chuo University)

Stanford University, Stanford, CA 94305, USA)

“Infant's face perception: NIRS studies”

P4

Department Psychology, 2 Neuroscience InstituteFine-grained face discrimination as evidenced by fast

13:15-14:00

periodic visual stimulation

Ken Nakayama (Harvard University, USA)

Adélaïde de Heering*, Joan Liu-Shuang*, Anthony M.

“What is developmental prosopagnosia?”

Norcia**, & Bruno Rossion*

14:00-14:45(* Université Catholique de Louvain, Belgium, **Shinsuke Shimojo (California Institute of Technology,

Departement of Psychology, Stanford University,

USA)

United States of America)“Preferences of faces and other objects - behavioral andP5

Basis of the individual differences in configural faceneural correlates”

processing.

14:45-15:45

Hirokazu Doi, Kazuyuki Shinohara

Closing Lecture(Graduate School of Biomedical Sciences, Nagasaki

Chair: Masami K. Yamaguchi (Chuo University)
Olivier Pascalis (Université Pierre Mendès France,

University)
P6

Atypical updating of face representations withFrance)experience in children with autism“The role of experience on the development of faceLouise Ewing

processing during the first year of life”(Louise Ewing Centre for Cognition and its Disorders,
School of Psychology, University of Western

528各種シンポジウム

P7

Australia)

emotions

Facial identity recognition in children with autism

Masaki Ishii1, Toshio Shimodate2, Yoichi Kageyama2,

spectrum disorders revealed by P300 analysis

Tsuyoshi Takahashi2 and Makoto Nishida3

Atsuko Gunji1, Takaaki Goto1,2, Yosuke Kita1,3,(1Department of Machine Intelligence and Systems

Ryusuke Sakuma1,4, Naomi Kokubo1, Toshihide

Engineering, Faculty of Systems Science and

5

1

1

Koike , Kotoe Sakihara , Makiko Kaga , Masumi
InagakiTechnology, Akita Prefectural University, Japan,

12

Department of Computer Science and Engineering,1( National Institute of Mental Health, National Centerof Neurology and Psychiatry, Kodaira, Japan,

Graduate School of Engineering and Resource Science,2

Akita University, Japan, 3Akita University, Japan)
P13

Faculty of Education, Tokoha Gakuen University,
3

Shizuoka, Japan, Research Fellow of the Japan
Society for the Promotion of Science, Tokyo, Japan ,

P9

P10

P11

Tomoko Isomura1,2, Nobuo Masataka1(1Primate Research Institute, Kyoto University, 2Japan

Chofu, Japan

Society for the Promotion of Science)

Faculty of Education, Tokyo Gakugei University,

P14

Children’s face identity representations are no more

Koganei, Japan)

view-specific than those of adults

Verbalizing featural information before recognition

Linda Jeffery, Cameron Rathbone, Ainsley Read,task causes processing shift of face recognition

Gillian Rhodes

Aya Hatano, Shinji Kitagami, Jun Kawaguchi(ARC Centre of Excellence in Cognition and its(Department of Psychology, Graduate school ofDisorders Department of Psychology, The University

Environmental Studies, Nagoya University)of Western Australia)

It is in the eye but not that early

P15

Intra-cerebral electrical stimulation of a face-sensitive

Anne Hillairet de Boisferoncortical area causes transient specific impairment in(Laboratory of Psychology and NeuroCognition,

face recognition

Pierre Mendés France University, Grenoble, France)

Jacques Jonasa,b,f, Médéric Descoins,c,d, Laurent

Atypical gaze behavior towards face images in

Koesslerb, Sophie Colnat-Coulboise, Bruno Rossiong,individuals with Williams Syndrome: An eye-tracking

Louis Maillarda,b

study(aService de Neurologie, Centre HospitalierMasahiro Hirai, Miho Nakamura, Yukako Muramatsu,

Universitaire de Nancy, Nancy, France, bCentre de

Naoko Hayashi, Hirokazu Kurahashi, Seiji Mizuno

Recherche en Automatique de Nancy (CRAN), UMR(Department of Functioning Science Institute for

CNRS 7039, Université de Lorraine, cINSERM U751

Developmental Research, Aichi Human Service

Epilepsie & Cognition, Marseille, France, dCentre deCenter)Résonance Magnétique Biologique et Médicale

Infants’ brain activity for the faces with

(CRMBM), UMR CNRS 6612, Marseille, France,

contrast-negated eyeseHiroko Ichikawa, Yumiko Otsuka, So Kanazawa,

Universitaire de Nancy, Nancy, France, fFaculté deMasami K. Yamaguchi, Ryusuke Kakigi*

Médecine de Nancy, Université de Lorraine, Nancy,(Chuo University, Japan Society for the Promotion ofFrance, gUniversité Catholique de Louvain,

Science, *Department of Integrative Physiology,

Louvain-la-Neuve, Belgium)

National Institute for Physiological Sciences)
P12

faces in children with autism spectrum disorders
4

Graduate School of Liberal Arts, Shirayuri College,
5

P8

Developmental change of sensitivity to threatening

Service de Neurochirurgie, Centre Hospitalier

P16

Attractive faces enhance cognitive performance

Quantification of the correspondence between the

Shogo Kajimura, Toshiyuki Himichi, Michio Nomura

changes in facial expressions and the degree of(Graduate School of Education, Kyoto University)529

生理学研究所年報

P17

第 34 巻（Dec,2013）

Imaging and decoding of semantic responses related toP24

expressions: Involvement of the middle temporal andvisual stimuli by electrocorticogram
1

2

2

inferior frontal gyri in haptic identification by the

Kyousuke Kamada , Naoto Kunii , Kensuke Kawai ,
2

P18

P19

Nobuhito Saito

early blind1( Department of Neurosurgery, Asahikawa Medical

Ryo Kitada1, Yuko Okamoto1, Akihiro T. Sasaki1,

University, 2 Department of Neurosurgery, The

Takanori Kochiyama2, Motohide Miyahara3, Susan J.

University of Tokyo)

Lederman4, Norihiro Sadato1

The syllable congruency of audio-visual speech(1Division of Cerebral Integration, National Institutestimuli and the response timing in the ventriloquism

for Physiological Sciences, Japan; 2 The Primate

with bilateral visual presentations.

Research Institute, Kyoto University, Japan; 3School

Shoko Kanaya, Kazuhiko Yokosawa

of Physical Education, University of Otago, New(Department of Psychology The University of Tokyo)

Zealand; 4Department of Psychology, Queen’s

Quantitative analysis of features and impressions

University, Canada)

among faces belonging to different categories

P20(Department of Mechanical Engineering and

Jun Kitazono1, Kenji Nagata1, Satoshi Eifuku2, RyoiIntelligent Systems The University of

Tamura2, Masato Okada1,3

Electro-Communications)(1 Graduate School of Frontier Sciences, The

The role of local and global configuration for the

University of Tokyo, 2Graduate School of Medicine

visual word form processing in the occipitotemporaland Pharmaceutical Sciences, University of Toyama,cortex3

ERATO Okanoya Emotional Information Project)2

Selective attention to attractive faces( Cognitive Brian Mapping Lab, Brain Science

Nadine Kloth1, Lindsey Short2, Gillian Rhodes1

Institute, Riken, Japan, 2 Dept. Psychology, National(1ARC Centre of Excellence in Cognition and its

Taiwan University, Taiwan)

Disorders The University of Western Australia,

Attentional control and metacognition in temporal2

visual search tasks with distracting face images

Canada)Department of Psychology Brock University,

P27

Development of facial representation in infancy:(Department of Psychology Chukyo University)

NIRS-adaptation study

A randomized controlled trial of a

Megumi Kobayashi1, 2, Yumiko Otsuka3, So

cognitive-behavioral intervention for emotion

Kanazawa4, Masami K. Yamaguchi1, Ryusuke Kakigi5

regulation in adults with high-functioning autism(1 Department of Psychology, Chuo University, 2spectrum disorders

Japan Society of the Promotion of Sciences, 3 School

Yuki Kawakubo, Miho Kuroda, Yukiko Kanoof Psychology, The University of New South Wales, 4(Department of child neuropsychiatry, The University

Department of Psychology, Japan Women’sof Tokyo)

University, 5 Department of Integrative Physiology,

Inferring mental state from eye gaze in Parkinson’s

National Institute for Physical Sciences)disease

530

P26

1

Jun Kawahara, Shiori Sato

P23

Sparse modeling for face identification in monkey
anterior temporal cortical areas

Chien-Hui Kao , Chien-Chung Chen

P22

P25

Masahide Kaneko

1

P21

Early visual experience and the recognition of facial

P28

Facial attractiveness in macaque monkeys

Mitsuru Kawamura, Natsuko Tsuruya, Mutsutaka

Hiroki Koda1 & Nobuyuki Kawai2

Kobayakawa(1Primate Research Institute, Kyoto(Department of Neurology, Showa University School

University ,2Graduate School of Information Science,of Medicine)

Nagoya University)各種シンポジウム

P29

morphed faces: an uncanny valley between social

Facial identity influences facial expression

novelty and familiarity

recognition: A high-density ERP study
1,2

1

1

Yoshi-Taka Matsuda, Yoko Okamoto, Misako Ida,

Sahoko Komatsu , Katsuya Ogata , Shizuka Horie ,2

1

Yuji Hakoda , Shozo Tobimatsu

Kazuo Okanoya, Masako Myowa-Yakakoshi1( Department of Clinical Neurophysiology,(Okanoya Emotional Information Project, ERATO,

Neurological Institute, Faculty of Medicine, Graduate

Japan Science and Technology Agency (JST), Saitama,

School of Medical Sciences, Kyushu University,

Japan)

2

P36

Fukuoka, Japan, Graduate School of

P30

Human-Environment Studies, Kyushu University,

face

Fukuoka, Japan)

Kazumichi Matsumiya

Visualization of age-dependent and age-independent(Research Institute of Electricalfeatures of child’s faceCommunication,Tohoku University)

1

2

P37

Masashi Komori , Hiroshi Nittono
1

2Electro-Communication Univ., Grad. Sch. Integrated

Narihisa Matsumoto1, Yasuko Sugase-Miyamoto1,

Arts & Sci. Hiroshima University)

Kenji Kawano2

Mere Exposure Effect towards Face Stimuli Reflected(1 National Institute of Advanced Industrial Sciencein Gamma Oscillation: EEG study

and Technology (AIST), Ibaraki, Japan, 2 Kyoto

Nutchakan Kongthong 1, Tetsuto Minami 2, Shigeki

University, Kyoto, Japan)

Nakauchi

P32

P33

1

P38

( Department of Computer Science and Engineering,change examined using ERPs

Toyohashi University of Technology,

Kensaku Miki, Ryusuke Kakigi

2Electronics-inspired Interdisciplinary Research(Department of Integrative Physiology, National

Institute, Toyohashi University of Technology)

Institute for Physiological Sciences)

Understanding individual face perception by means of

P39

Facial color and inversion effect: an EEG study

fast periodic visual stimulation

Tetsuto Minami1, Linda Changvisommid2, Kae

Joan Liu-Shuang1, Anthony M. Norcia2, Bruno

Nakajima2, Shigeki Nakauchi2

Rossion1(1Electronics-Inspired Interdisciplinary Research(1 University of Louvain, Belgium, 2Stanford

Institute, Toyohashi University of Technology,

University)

2

Spontaneous Facial Emotion Discrimination in

Toyohashi University of Technology)

Department of Computer Science and Engineering,

P40

Face and voice processing in marmoset temporal

Spectrum Disorders

neural circuit

Hayley Mace, Jo Moss, Chris Oliver, Giles Anderson,

Naohisa Miyakawa, Taku Banno, Wataru Suzuki,

Joseph McCleery

Noritaka Ichinohe

Applying a comprehensive Face - Expression Expert(National Institute of Neuroscience, NCNP)

Program (FEEP) for children with autism spectrum
Soichiro Matsuda

P41

The roles of anterior insula and anterior cingulate
cortex in emotional processing associated withdisorders
1, 2, Junichi Yamamoto

1

P35

The development of the perception of facial emotional

1

Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

P34

Local field potentials for global categorization inmonkey inferior temporal cortex( Fac. Inf. & Commun. Eng. Osaka

P31

Visual face aftereffects from haptic exploration of a1

self-evaluation of the face2

( Department of Psychology, Keio University, Japan

Tomoyo Morita1, Hiroki C. Tanabe2, Akihiro T.

Society for the Promotion of Science)

Sasaki2, Koji Shimada2, Ryusuke Kakigi1, Norihiro

Infants prefer the faces of strangers or mothers to

Sadato2531

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）(1 Department of Integrative Physiology, National

Emi Nakato

2(Osaka Shoin Women’s University)

Institute for Physiological Sciences, Department of
Cerebral Research, National Institute for Physiological

P48

negative expressions on social attention orienting to

Sciences)P42

eye gaze

Effect of face color on face-selective regions
1

2

1

Kae Nakajima , Testuto Minami , Shigeki Nakauchi

Yuka Nishiyama, Jun Kawaguchi

1( Department of Computer Science and Engineering,(Department of Social and Human Environment,

Toyohashi University of Technology,

Graduate School of Environmental Studies, Nagoya

2

University)

Electronics-Inspired Interdisciplinary ResearchInstitute, Toyohashi University of Technology)
P43

P44

P49

recognition by 7-to-8month-olds

judgment of faces in different personality traits:

Yumiko Otsuka1, Isamu Motoyoshi2, Harold Hill3,

analysis of fixation locations and durations

Megumi Kobayashi4,5, So Kanazawa6, Masami K

Natsuko Nakamura1, Ayumi Maruyama1, Hanae Ishi2,

Yamaguchi4

Shigeru Akamatsu1(1 School of Psychology, The University of New(1Hosei University, 2Sendai National College ofSouth Wales, 2 Human and Information Science Lab,

Technology)

NTT Communication Science Labs, 3 School of

Blink-related momentary activation of the default

Psychology, University of Wollongong, 4 Departmentmode network while viewing videosof Psychology, Chuo University, 5 Japan Society for

Tamami Nakanoa,b, Makoto Katoc, Yusuke Moritoc,

Promotion of Science, 6 Department of Psychology,

Seishi Itoid, and Shigeru Kitazawaa,bJapan Women’s University)( Dynamic Brain Network Laboratory, Graduate

P50

School of Frontier Biosciences, Osaka University,
Osaka Japan, Department of Brain Physiology,

inferior temporal cortex

Graduate School of Medicine, Osaka University,

Takashi Owaki1,2, Michel Vidal-Naquet2, Takayuki

Osaka Japan, cCenter for Information and Neural

Sato2, Go Uchida2, Hideyuki Cateau2, Simon Ullman3,

Networks, dAdvanced ICT Research Institute,

Manabu Tanifuji2,4,5,6

National Institute of Information and Communications(1Toyota Central R&D Labs., Inc., 2RIKEN BSI,

Technology)

3

Eye Gaze and Human-agent Communication

Yang-Ming Univ., 6Waseda Univ.)

Yukiko Nakano

532

Weizmann Inst., 4The Univ. of Tokyo, 5Natl.

P51

Infants’ face perception under different lighting(Dept. of Computer and Information Science, Seikei

conditions

University)

Yuiko Sakuta1, Masami K. Yamaguchi2, So

What facial information is important for rapid

Kanazawa3

detection of the face? : Comparative cognitive studies(1Research and Development Initiative, Chuo

between humans and monkeys

University, 2Department of Psychology, Chuo

Ryuzaburo Nakata, Ryoi Tamura, Satoshi Eifuku

University, 3Department of Psychology, Nihon(University of Toyama, Graduate school of medicine

Women’s University)and pharmaceutical sciences, Department of
P47

Computational approach to estimate visual features
represented by face selective cells in macaque anteriorb

P46

The role of contrast polarity of eyes on face

Comparing eye movements during impressiona

P45

Effects of threat-relevant and threat-irrelevant

P52

PrimFace: Face database of non-human primates

integrative neuroscience)

Takayuki Sato1, Ryuzaburo Nakata2, Taku Banno3,

Face processing in infants by near-infrared

Narihisa Matsumoto4

spectroscopy (NIRS)(1RIKEN Brain Science Institute, 2Univ. Toyama,各種シンポジウム

Grad. Sch. Med. Pharm. Sci., 3National Institute of(Laboratory for Cognitive Brain Mapping and Support

4

P53

Neuroscience, NCNP, Natl. Inst. Advanced Industrial

Unit for Functional Magnetic Resonance Imaging,

Science and Technology (AIST) )Brain Science Institute, RIKEN)
P59

Face inversion decreased information about facial
identity and expression in face responsive neurons of

three-party conversations

macaque inferior temporal cortex

Hiroko Tokunaga, Naoki Mukawa, Masahide Yuasa,

1

1

2

Atsushi Kimura

Y. Sugase-Miyamoto , N. Matsumoto , K. Ohyama ,K. Kawano3(Tokyo Denki University)

1( National Institute of Advanced Industrial Science

P60

2

3

(Kobe University)

Tsukuba, Ibaraki, Kyoto University, Kyoto)

P55

Is this a new type of progressive prosopagnosia?

P61

MEG study

Midorikawa, Akinori Futamura, Mitsuru Kawamura

Aki Tsuruhara, Koji Inui, Ryusuke Kakigi(Department of Neurology, Showa University School(Department of Integrative Physiology, Nationalof Medicine)

Institute for Physiological Sciences)
P62

Relationship between the trait and emotion
2

Makoto Uchiyama, Yoshiyuki Nishio, Kayoko Yokoi,

Atsunobu Suzuki , Nobuyuki Watanabe , Ryuta
3

4

Suzuki , Hiroyuki Yoshida , Hiroshi Yamada
1

3

Etsuro Mori

2

(Department of Behavioral Neurology and Cognitive( Nagoya University, Kanazawa Institute of3

4Technology, Nihon University, Tokiwa Junior

Neuroscience, Tohoku University Graduate School ofCollege)

Medicine)

Neural substrates involved in recognition of tears on

P63

1, 2

1

Yoshiyuki Ueda and Sakiko Yoshikawa

Haruka K. Takahashi , Ryo Kitada , Akihiro T.
1

Task-irrelevant peripheral happy faces facilitate visual
searchthe face: an fMRI study
1

1, 2(Kokoro Research Center, Kyoto University, Japan)

Sasaki , Hiroaki Kawamichi , Norihiro Sadato
1( Division of Cerebral Integration, Department of

P64

Holistic processing at the key to human faceperception expertise: evidence from eye-gaze

Cerebral Research, National Institute for Physiological2

Sciences, Department of Physiological Sciences, The

contingent stimulus presentation

Graduate University for Advanced Studies

Goedele Van Belle, Philippe Lefèvre, Bruno Rossion(SOKENDAI) )(Face Categorization Lab, University of Louvain,

Representation of Target Identity in the Monkey

Belgium)

Hippocampus

P58

Hallucinations and pareidolias of faces in dementia
with Lewy bodies

1

P57

Geometrical aspects in the face inversion effect: an

Azusa Sugimoto, Shinichi Koyama, Akira

dimensions of face perception

P56

Prediction of face image by biographical information
Satoshi Tsujimoto

and Technology (AIST), Ibaraki, University of
P54

Facial behavioral communication markers in

P65

High-resolution fMRI reveals cortical tiling of face

Ryoi Tamura, Satoshi Eifuku

and limb selectivity in human highlevel visual cortex(Department of Integrative Neuroscience, Graduate

Kevin S. Weiner1, Kalanit Grill-Spector1,2

School of Medicine and Pharmaceutical Sciences(1Department of Psychology, 2Neuroscience Institute

University of Toyama)

Stanford University, Stanford, CA 94305, USA)

Mapping human face and object responsive visual

P66

Morphing human into monkey face: species-specificareas by spin-echo and gradient-echo fMRI

face processing and face categorization

Topi Tanskanen, R. Allen Waggoner, Kenichi Ueno,

Emi Yamada1，Katsuya Ogata2，Tomokazu Urakawa2，

Keiji Tanaka, Kang Cheng

Shozo Tobimatsu2533

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）(1Department of Clinical Neurophysiology,

and Etsuro Mori

Neurological Institute, Graduate School of Medical(Department of Behavioral Neurology and Cognitive

2

P67

Science, Department of Clinical Neurophysiology,

Neuroscience, Tohoku University Graduate School of

Neurological Institute, Faculty of Medicine)

Medicine)

Development of face recognition in children with

face-to-face scenes

social function

Sakiko Yoshikawa and Yoshiyuki Ueda

Junichi Yamamoto, Soichiro Matsuda, Hitomi Kuma,(Kokoro Research Center, Kyoto University, Japan)
P71

verbal and nonverbal behaviors in conversation: An

Gaze direction affects the 3D face recognition in

fMRI study

infantMasahide Yuasa, Akira Toyomura and Naoki Mukawa
2(School of Information Environment, Tokyo Denki

Wakayo Yamashita , So Kanazawa , Masami
3

K.Yamaguchi , Ryusuke Kakigi

41( Research and Development Initiative, Chuo
2

University, Department of Psychology, Japan
3

University)
P72

Wearable Interfaces to Describe and Augment
Interaction based on Facial Expression Reading

Women’s University, Department of Psychology,

Kenji Suzuki1, Anna Gruebler1, Dushyantha

Chuo University, 4Department of Integrative

Jayatilake1, Atsushi Funahashi2

Physiology, National Institute for Physical Scienceszs)(1Center for Cybernics Research, University of

Hallucinators see faces in noises - Pareidolic illusions

Tsukuba, 2Institute for Developmental Research, Aichi

in dementia with Lewy bodies -Human Service Center)

Kayoko Yokoi, Yoshiyuki Nishio, Makoto Uchiyama

534

Brain activity associated with a situation model of(Department of Psychology, Keio University)

1

P69

Perceived dominance of facial expression in

autism spectrum disorders: Analysis of cognitive andAiri Kato
P68

P70

トレーニングコース

第 23 回生理科学実験技術トレーニングコース“生体機能の解明に向けて”―分子・細胞レベルからシステムまで―
2012 年 7 月 30 日－8 月 3 日
担当：川口泰雄（大脳神経回路論研究部門）【概要】
生理科学実験技術トレーニングコースは，今年で２3 回目を迎え，明大寺，山手の両キャンパスならびに岡崎コンファレンスセンターで行われた。今年度は，生理研実験研究棟が耐震改修工事に入っており，コースや募集人員（約 100名）は，例年より若干少なかった。しかし，それでも，210 名の応募があり，113 名の方々が採択され実際に下記のコースを受講された。アンケートからは，実習内容に 6 割近くの参加者が大変満足しており，合わせて 9 割以上の者が満足していることからも，トレーニングコースが役立っていることがわかる。このトレーニングコースは，神経科学
野や生理学分野の若手研究者や学生の間でよく知られるようになり，研究所の最も重要な行事である。所属機関では学べない電気生理学や形態学の手法を伝える大切な機会になっている。

【講演】
1. 「温度感受性 TRP チャネルの構造・生理的意義と進化」
富永真琴（生理学研究所 細胞生理研究部門 教授）
2. 「神経イメージング手法を用いた顔認知機構の解明」
柿木隆介（生理学研究所 感覚運動調節研究部門 教授）【講義】
動物実験教育訓練：－生理学研究と動物実験－佐藤浩（生理学研究所 動物実験コーディネータ室 特任教授）【実習内容】(1)in vitro 発現系を用いたイオンチャネル・受容体の機能解析(2)

組織からの蛋白質複合体精製と質量分析による蛋白質同定(3)

in situ hybridization 法(4)

免疫電子顕微鏡法(5)

ジーンターゲティングマウス作製の基礎から応用へ(6)

パッチクランプ法(7-1) スライスパッチクランプ法(7-2) スライスおよび in vivo ブラインドパッチクランプ法(8)

ゼブラフィッシュを用いた神経回路機能の解析(9)

色と質感知覚の脳内メカニズムの実験的解析(10)

脳磁図によるヒト脳機能研究の基礎(11)

ヒト脳機能マッピングにおけるデータ解析入門(12-1) 生理学実験のための電気回路・機械工作・プログラミング(1)（生体アンプとバスチェンバーの作製）(12-2) 生理学実験のための電気回路・機械工作・プログラミング(2)（Ｃ言語によるＰＩＣプログラミング）(13)

電子顕微鏡トモグラフィー

537

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

各コースのさらに具体的な内容に関しては，以下を参照されたい。
http://www.nips.ac.jp/training/2012/courses3.html
トレーニングコース終了時には，例年参加者からアンケートをいただいている。以下 URL にアンケートの主な質問項目に対する回答結果の集計を示す。
http://www.nips.ac.jp/training/2013/questionnaire/TC2012Q.pdf

538

セミナー報告

セミナー報告1．グレリンによる膵細胞インスリン分泌・糖代謝調節
出崎克也（自治医科大学

医学部統合生理学）(2012.4.11)

我々は，消化管ホルモンのグレリンが，膵ランゲルハ

障害がグレリン KO マウスでは改善しており，これが高ンス島で発現し，分泌され，膵細胞特異的なグレリン

いインスリン分泌応答に起因することを明らかにした。

受容体シグナル伝達機構によりインスリン分泌を抑制す

これらの結果から，細胞グレリン作用の阻害は，インることを見出した。さらに，高脂肪食負荷による耐糖能

スリン分泌促進を介した糖代謝改善作用が期待される。

2．視覚野ニューロンにおける興奮性および抑制性入力の相互作用
尾関宏文（理研・脳科学総合研究センター（津本研））(2011.4.13)
視覚野ニューロンが示す方位選択性形成における抑クトについて報告したい。1) 興奮と抑制の各入力が個々制の役割は，方位チューニングをシャープにするのではのニューロンの樹状突起上にどのように分布するかを調なく，ネットワーク全体の興奮性を調節すると考えられ

べる in vivo カルシウムイメージングと，2) チャネルロている。同様の興奮と抑制の関係は，視覚野ニューロン

ドプシンを発現した遺伝子改変マウスを用いて興奮と抑が示す受容野周囲抑制についても見出されている制のバランスを操作する実験について，基礎データとと(Ozeki et al., 2009) 。そこで，興奮と抑制のバランスを生もに概説する。

み出す神経回路を説明し，現在進行中の 2 つのプロジェ

3．Structural and functional dynamics of input synapses terminating on layer 5 pyramidal neurons in rat
somatosensory cortex
Joachim Luebke (Research Center Juelich, Germany)(2012.4.20)
Synapses are key elements in the induction andanalysed to correlate structural with functional properties ofmaintenance of synaptic transmission and the modulation of

excitatory L5 pyramidal cell connections that were recorded

synaptic plasticity. Functionally, cortical synapses differ

in acute brain slices. Individual dendrites were densely

substantially in both synaptic transmission and short-termcovered with synapses of various shape and size (4.14 ± 2.75

plasticity. Whether this is reflected in their structuralµm2), ~85% of which were glutamatergic. The majority hadcomposition remains rather unknown. Realistic values of the

only a single, but large AZ (0.21 ± 0.11 µm2) often withnumber, size and distribution of active zones (AZ) and theperforated pre- and postsynaptic densities. The average size oforganization of the pool of synaptic vesicles are therefore athe total pool of synaptic vesicles was 570 ± 225 vesicles, but

pre-requisite. Here, synapses terminating on morphologicallyvaried substantially between individual synapses (200-2000).

and functionally identified layer 5 (L5) pyramidal neurons

All synapses had a relatively large readily releasable (10%)

were three-dimensionally reconstructed and quantitatively

and recycling pool (30%). L5 synapses and their target541

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

structures were infolded by fine astrocytic processes thatstrength and short-term plasticity at L5 synapses: the large

could be followed to the synaptic cleft thereby preventing

AZs, glial processes at the synaptic cleft, the large readily

possible glutamate spillover. AMPA- and NMDA-typereleasable and recycling pool and the distribution pattern ofglutamate receptors were co-localized at these synapses, but

glutamate receptors, in particular in NMDA subunits, atvaried substantially in densities and distribution. Therefore

individual AZs.

several structural factors are likely to drive synaptic efficacy,

4．Structural and functional dynamics of input synapses terminating on layer 5 pyramidal neurons
in rat somatosensory cortex
Joachim Luebke (Research Center Juelich, Germany)(2012.4.23)
Synapses are key elements in the induction andperforated pre- and postsynaptic densities. The average size of

maintenance of synaptic transmission and the modulation of

the total pool of synaptic vesicles was 570 ± 225 vesicles, but

synaptic plasticity. Functionally, cortical synapses differ

varied substantially between individual synapses (200-2000).

substantially in both synaptic transmission and short-term

All synapses had a relatively large readily releasable (10%)

plasticity. Whether this is reflected in their structuraland recycling pool (30%). L5 synapses and their target

composition remains rather unknown. Realistic values of thestructures were infolded by fine astrocytic processes that

number, size and distribution of active zones (AZ) and the

could be followed to the synaptic cleft thereby preventing

organization of the pool of synaptic vesicles are therefore apossible glutamate spillover. AMPA- and NMDA-type

pre-requisite. Here, synapses terminating on morphologicallyglutamate receptors were co-localized at these synapses, but

and functionally identified layer 5 (L5) pyramidal neurons

varied substantially in densities and distribution. Therefore

were three-dimensionally reconstructed and quantitatively

several structural factors are likely to drive synaptic efficacy,

analysed to correlate structural with functional properties ofstrength and short-term plasticity at L5 synapses: the large

excitatory L5 pyramidal cell connections that were recorded

AZs, glial processes at the synaptic cleft, the large readilyin acute brain slices. Individual dendrites were densely

releasable and recycling pool and the distribution pattern ofcovered with synapses of various shape and size (4.14 ± 2.75

glutamate receptors, in particular in NMDA subunits, atµm2), ~85% of which were glutamatergic. The majority had

individual AZs.

only a single, but large AZ (0.21 ± 0.11 µm2) often with

5．Behavioral detection of passive whisker stimuli requires somatosensory cortex
宮下俊雄 (Helen Wills Neuroscience Institute, University of California Berkeley)(2012.4.23)
Rodent whisker sensation occurs both actively, as whiskers

However, whether S1 contributes to passive sensation ismove rhythmically across objects, and in a passive mode in

debated. Prior behavioral studies showed that S1 was required

which externally applied deflections are sensed by static,

for active, but not passive whisker sensation, but these studies

nonmoving whiskers. Passive whisker stimuli are robustly

assayedencoded in somatosensory (S1) cortex, and provide a

conditioned behaviors that may not be cortex-dependent. We

potentially powerful means of studying cortical processing.

developed two cognitively complex, appetitively conditioned542

passivesensationusing

simple,aversively

セミナー報告

tasks to assay passive sensation: detection of unilateralwhisker detection and discrimination, in addition to its known

whisker deflections, and discrimination of right vs. leftrole in more complex active sensation.

whisker deflections. Local muscimol inactivation of S1
reversibly and robustly abolished sensory performance on※This seminar will be held in Japanese.

these tasks. Thus, rodent S1 is required for simple passive

6．Adult neurogenesis, forgetting and infantile amnesia
Paul W. Frankland (Senior scientist, Program in Neurosciences & Mental Health,Hospital for Sick Children Research Institute,Toronto, Canada)(2012.4.24)
New neurons are continuously added to the subgranularwhenhippocampal

neurogenesis

levelsarehigh,zone of the hippocampus throughout the lifespan, but the

freshly-generated memories tend to be rapidly forgotten. In

functional consequences of hippocampal neurogenesis remain

contrast, during adulthood, when neurogenesis levels areunclear. While the majority of previous studies havelower, memories are typically much more persistent. We haveexamined the impact of increasing or decreasing hippocampal

conducted two types of experiments that suggest thatneurogenesis on subsequent memory formation, few haveneurogenesis and forgetting are causally related. First, in adultexamined the effects of similar manipulations on established,

mice (P60), we find that increasing neurogenesis after

hippocampus-dependent memories. Computational models

memory formation is sufficient to induce forgetting. Second,

predict that addition of new neurons should lead to extensive

in infant mice (P17), we find that decreasing neurogenesis

remodeling of hippocampal circuits, and consequently

after memory formation mitigates normal forgetting observed

degradation or forgetting of established memories. Consistentat this age. Our data suggest a causal relationship between

with this, lifespan changes in hippocampal neurogenesis areneurogenesis and memory persistence, and provide ainversely correlated with memory persistence: During infancy,

neurobiological account for infantile amnesia.

7．Non-integral stoichiometry in CFTR gating: seeing is believing
Tzyh-Chang Hwang (Department of Medical Pharmacology and Physiology, University of Missouri)(2012.4.27)
CFTR, a chloride channel evolved from the exporter

Recently we found gating transitions which would reflect

member of the ABC Transporter Family, is gated by ATP

openings embedded with hydrolysis of more than one ATPbinding and hydrolysis. Single- channel kinetic data of CFTR

molecule―a violation of one-to-one stoichiometry. A newhave led to a gating model with one-to-one stoichiometry

model accentuating energetic coupling between CFTR’s

between the gating cycle and the ATP hydrolysis cycle.

NBDs and TMDs will be discussed.

543

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

8．LGI1 変異によっておこるてんかんの分子病態の解明
横井紀彦（生理学研究所

生体膜研究部門）(2012.5.8)“てんかん”は罹患率 1%程度の頻度の高い神経疾患でり全て死亡することを示した (Fukata et al. Science 2006;

あり，激しいけいれんや意識消失，時には幻覚・幻聴な

PNAS 2010) 。興味深いことに，この表現型は ADAM22，どを伴う。てんかんは神経細胞および神経回路の異常なADAM23 ノックアウトマウスの表現型模写(phenocopy)

興奮により引き起こされると考えられているが，その病であり，LGI1/ADAM22/ADAM23 複合体はシナプス伝達態，病因は不明な点も多い。我々はラット脳から AMPA制御の重要なモジュールであると考えられる。しかし，型グルタミン酸受容体に関連したシナプス膜蛋白質複合

LGI1/ADAM によるシナプス伝達制御，およびてんかん

体を生化学的手法により精製し，ヒト家族性側頭葉てん発症との関連は未だ不明な点が多い。本セミナーでは，かんの関連遺伝子 LGI1 と ADAM22 を主要構成分子とし

1)ヒト家族性てんかん患者に見られる LGI1 変異体のマて見出した。また，分泌蛋白質 LGI1 が膜蛋白質 ADAM22

ウス脳内での性状解析と 2)LGI1 ノックアウトマウスにおよび ADAM23 のリガンドとして機能し，AMPA 受容

おけるてんかんの責任回路の探索について，これまで得体機能を促進することを見出した。さらに，LGI1 ノックられた知見を紹介し，LGI1 の分子機能欠損とてんかん発

アウトマウスが生後三週以内にてんかん発作の重積によ症の関連について議論したい。

9．遺伝子改変マウスの行動解析を起点とした精神疾患研究高雄啓三（生理学研究所行動代謝分子解析センター・行動様式解析室）(2012.5.23)
ポストゲノムシークエンス時代の中心的な課題の一スの脳を解析することによって遺伝子と精神疾患の関係，つは，各遺伝子の個体レベルでの機能を探ることである

さらには精神疾患の中間表現系を明らかにすることを目と言われている。一方，全ての遺伝子の約 80%は脳で発的として研究を行っている。本セミナーでは，行動様式現しており，それらを探るためには脳における遺伝子の解析室の設備について紹介するとともに，これまで我々機能を調べる必要がある。行動様式解析室では，各種遺が解析してきた中で最も顕著な表現型を示す遺伝子改変

伝子改変マウスに対して網羅的行動テストバッテリーをマウス系統の一つであり，非常に妥当性の高い統合失調行うことで，遺伝子・脳・行動の関係を調べてきた。そ症モデルマウスである Schnurri-2 ノックアウトマウスのの中で精神疾患様行動を示すマウスを同定し，そのマウ解析について最新のデータを交えて発表する。

10．Molecular insight into the mechanisms underlying the pleiotropic functions of Munc18-1 in exocytosis.
杉田修三 (University Health Network/University of Tronto, Canada)(2012.5.31)
Munc18-1 plays essential roles in neurosecretion throughinteraction

withsyntaxin

thesolublesyntaxin-1 for appropriate localization and expression of

attachment

proteinsyntaxin-1, (ii) priming/stimulation of the SNARE-mediatedthesemembrane fusion, and (iii) docking of large dense-coreinteractions contribute to critical functions of Munc18-1

vesicles to the plasma membrane. Similarly, at least threeremains unclear. At least three important functions ofdifferent binding modes have been proposed for the

N-ethylmaleimide-sensitive
receptors

544(SNARE)aswellfactorcomplex.

asMunc18-1 have been proposed: (i) molecular chaperone ofHowever,howセミナー報告interaction between Munc18-1 and syntaxin-1 or the SNARE

remarkable progress in the structural/functional understanding

complex: (i) binary interaction with a “closed” conformationof Munc18-1. Our recent results indicate that the domain-1of syntaxin-1, (ii) binding to the N-terminal peptide ofcleft of Munc18-1 is essential for binding to the “closed”

syntaxin-1, and (iii) interaction with the assembled SNARE

conformation of syntaxin-1 and thereby critical for its

complex. Recent structural analyses have identified criticalsyntaxin-1 chaperoning, dense-core vesicle docking, andMunc18-1 residues implicated in these different modes ofsecretory functions. Moreover, our data suggests thatbinding. Functional specificities of these residues haveinteraction between Munc18-1 and syntaxin-1 N-terminal

recently been tested by our group and others through rescue

peptide is largely dispensable for its secretory function. In thisexperiments using Munc18-1/-2 knockdown PC12 cells andseminar, I will propose an updated model of the pleiotropic

Munc18-1 null neurons. Such approach has resulted infunctions of Munc18-1 in neuroexocytosis.

11．網膜への遺伝子導入法と視細胞の生存・維持機構
松田孝彦（科学技術振興機構さきがけ，京都大学ウィルス研究所）(2012.6.7)
要旨なし

12．幹細胞を用いた AIDS 遺伝子治療の試み
蒲田政和（米国 UCLA David Geffen School of Medicine)(2012.6.8)
要旨なし

13．神経回路の形成と機能を媒介するシグナル伝達機構の解明－遺伝子改変とウイルスベクターを用いたアプローチ－
小林憲太（福島県立医科大学医学部付属生体情報伝達研究所）(2012.6.8)
要旨なし

14．Synaptic Organizing Complex: trans-synaptic adhesion complex for excitatory andinhibitory synapse development
高橋秀人 (University of British Columbia, Canada)(2012.6.12)
Dysfunction of a number of molecules implicated indevelopment in the brain requires not only physical contact

synapse development is linked to many neuropsychiatricbetween axons and target neurons but also chemicallydisorders including autism and schizophrenia. Synapse

matched pre- and post-synaptic differentiation. Thus, a545

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）synaptic organizing complex, the trans-synaptic adhesion

full-length cDNA library or candidate prediction. Further, tocomplex that organizes pre- and post-synaptic differentiation,

identify their presynaptic receptors, we performed candidate

has been suggested to function as the fundamental molecular

cDNA screening based on a binding assay using solublebasis for normal synapse development. The neuroligin-Fc-fusion recombinant proteins. Through those screens, weneurexin complex has been the most notable synaptic

found that TrkC-PTPs trans-synaptic complex functions as aorganizing complex and a genetic determinant predisposing tobidirectional excitatory synaptic organizing complex. Further,

autism. However, synapse diversity and disease variety

we identified Slitrk3-PTPd trans-synaptic complex as ansuggest many additional trans-synaptic adhesion complexes

inhibitory synapse-specific synaptic organizing complex. In

that organize excitatory and/or inhibitory synapses. For thethis seminar, I will talk about how we identified andidentification of synaptic organizers that induce presynaptic

characterized TrkC-PTPs complex and Slitrk3-PTPd complex,

differentiation, we developed a functional expression screen

and discuss about the involvement of those molecules inbased on a neuron-fibroblast coculture assay combined withneuropsychiatric disorders.

15．素材を見分ける神経機構
郷田直一（生理学研究所・感覚認知情報研究部門）(2012.6.26)
我々は，複雑な視覚入力から物体の形状だけでなく，ターンには違いがあることが知られており，その脳活動

金属，石，木など，その多様な素材についても瞬時に認パターンを分析することにより，その局所領域が様々な識している。しかしながら，このような優れた素材の認素材カテゴリをどのように表現しているか，例えば各素識機能が脳においてどのように実現されているかはこれ材がもつ単純な視覚特徴を表現しているのか，それともまでほとんど明らかになっていない。我々の研究グルー

各素材の柔らかさ，冷たさなどの印象を表現しているのプでは，ヒトが様々な素材カテゴリ（金属，ガラス，セかを知ることが可能である。本セミナーではヒト脳につラミックス，毛，石，木目，樹皮，皮革，布 ）の画像をいて得られてきたこれまでの研究成果について報告する

観察しているときの脳活動を機能的 MRI を用いて計測とともに，現在進めているサルを用いた研究についてもし，素材の認識に関わる神経機構について調べている。

触れたいと考えている。

異なるカテゴリの画像をみたときの脳活動の局所的なパ16．強化学習の神経回路機構に関する新たな仮説：皮質局所回路を介した報酬予測誤差の計算
森田賢治（東京大学大学院教育学研究科身体教育学コース）(2012.7.2)
中脳ドーパミン細胞の一過性の活動は，手に入ると予て生み出されるかについては，未だ明らかになっていな測された報酬（価値）と実際に手に入った報酬（価値）い。本セミナーでは，ドーパミン細胞の上流に当たる大の差，いわゆる報酬予測誤差を表すと考えられることが，脳基底核，そしてさらに上流の大脳皮質に関しての最近

多くの実験から示唆されてきた。そして，放出されたド明らかになった解剖学的・生理学的知見 (Morishima &ーパミンが，大脳皮質-基底核間の結合の可塑性を制御す

Kawaguchi, J Neurosci, 2006; Morishima et al., J Neurosci,

ることによって，「強化学習」様の学習が行われるとい2011) に基づく新たな仮説 (Morita et al., Trends Neurosci,

う考えが，広く支持されている。しかし，そうしたドー

2012) についてお話ししたい。この仮説によって，大脳

パミン細胞の一過性の活動が，どのような入力に基づい

皮質・基底核神経回路における強化学習と運動制御，さ546

セミナー報告

らに価値の時間割引などの機構が包括的に説明されうるく数理モデル・シミュレーションと実験との対応などにことを示し，また，潜在的な臨床的意義や，仮説に基づついても，少し触れたい。

17．メカノトランスダクションによる ES 細胞の機能調節機構
清水健史（生理学研究所・分子神経生理研究部門）(2012.7.20)
近年，液性因子のみならず，機械的刺激によって活性が維持されることが知られているが，弾性の柔らかい機化されるシグナル(Mechanotransduction)が細胞の性質を質上で 2i 培養を行うと，ES 細胞が伸長し，その形態変制御することが明らかとなってきており，注目を集めて化に伴った FAK-Src の活性化を介して分化が誘起されるいる。中枢神経系の再生医療への応用が可能な多能性幹ことが分かった。最後に，Mechanotransduction 経路を遮細胞であるマウス ES 細胞をモデル細胞として用い，そ断することによって ES 細胞の多分化能が維持可能かどの機械的刺激に対する応答，及び活性化されるシグナリ

うかを検討した。GSK3 と Src の Dual inhibition (Alternative

ング経路について解析を行なった。まず異なった弾性硬2i)を行うと，血清と LIF 非存在下においても ES 細胞の度をもつポリアクリルアミドゲル機質上で ES 細胞を培

多分化能を維持することができ，さらに非常に高い効率養したところ，特定の硬さの機質上から ES 細胞が抗力でマウス初期胚から ES 細胞を樹立できることが明らかを受けた場合に，ES 細胞の形態が伸長し，Src-ShcA-MAPとなった。これらの結果から，液性因子のみならず，kinase 経路が活性化され，ES 細胞の分化が誘導されるこ

Mechanotransduction によって ES 細胞の機能を制御できとを見出した。次に，GSK3 と MAP kinase に対する 2 つ

る可能性が示唆されるとともに，本研究で発見したの inhibitior (2i) を N2B27 培地に添加した状態下では，GSK3 と Src の Dual inhibition (Alternative 2i)は，ES 細胞

血清と LIF を添加しなくてもマウス ES 細胞の未分化性のオペレーションに広く応用することが可能である。

18．The basal ganglia and Parkinson's disease: Lessons from surgical experience
Jose A. Obeso (Department of Neurology, Clinica Universitaria and CIMA, University of Navarra, Spain )(2012.7.23)
Jose A. Obeso 先生は，Movement Disorder の editor をつthe mid-1990 along with the development of the basal ganglia

とめるなど，神経学とくに大脳基底核疾患の臨床の世界

model, which provided a rational basis to target the globus

的リーダーの一人です。今回，来日される機会があり，

pallidus pars interna (GPi) first, and the subthalamic nucleus

ご子息とのセミナーをお願いしました。是非，御来聴下(STN) subsequently, with the aim of reducing basal ganglia

さい。

output. This very basic principle was confirmed by impressive
clinicalParkinson’s disease (PD) is arguably the prototype of a

improvement

associatedwithpallidotomy,

subthalamotomy and deep brain stimulation (DBS) of either

basal ganglia disorder. It is now appreciated that the spectrum

target.

However,surgical

experience

unravelssomeof clinical manifestations of PD goes beyond the classic

unexpected observations and findings. Among these, I like tomotor features to involve learning and behavioral problems

highlight and discuss that: 1. Typical parkinsonian resting

and also depression and other emotional symptoms.

tremor is as well controlled with surgery of the STN as with

Nevertheless, the motor features continue to be the main

surgery of the thalamic Vim nucleus (the classic target forcause of disability and the best recognized and studied

tremor). 2. Surgery of the GPi has a drastic anti-dyskinesias

component of PD clinically. Surgery for PD was revitalized in(i.e. against levodopa-induced dyskinesias) effect, 3. Either547

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

pallidotomy and subthalamotomy, or both together, improves

with special relevance of the subthalamic nucleus (STN) as a

PD without any major apparent deficit. These observations

relay station. In Parkinson´s disease (PD), overactivity of theforce us to conceive the basal ganglia as a non-linear network

STN

based not only in firing rate activity, but in several loops

pathophysiological features of PD. A series of studies werecalled into action depending upon the task and circumstances.

done to investigate the hypothesis that the STN is involved in

The nigro-striatal projection on the one hand and theinhibition of action and conflict resolution. The conditional

subthalamo-pallidal micro-circuitry are key knots of suchstop signal reaction time was used. Surgical interventions

network.

(subthalamotomy and deep brain stimulation, DBS) directly

andunderactivationofcorticalregionsarealtering STN functions in PD patients were used. BilateralThe role of the subthalamic nucleus in cognitive and motor
inhibition as revealed by Parkinson's disease patients

DBS of the STN impaired inhibition as indicated bysignificantly prolonged SSRTs, but had no significant effecton conflict resolution. However, subthalamotomy showed

Ignacio

Obeso

Cognitive

Neuroscience

Information

Technology (CNIT), UOC, Barcelona, Spainfaster Go RTs and less conflict-induced slowing but at theexpense of greater response selection errors. Also, PD alters
not only motor inhibition but as well cognitive inhibition. The

Imaging studies have shown that response inhibition andresults are consistent with the proposal that the STN isconflict resolution, key executive functions essential for

involved in reactive inhibition and that the STN influences theadaptive behaviour, are mediated by fronto-striatal circuits,

response threshold and speed-accuracy trade-offs.

19．Characterisation and physiological significance of TRPC3 ion channels
Gary Housley (Chair & Head of Physiology Director, Translational Neuroscience Facility School of Medical Sciences
The University of New South Wales UNSW SYDNEY NSW 2052 AUSTRALIA)(2012.7.26)
Background statement for talk:Prof. Gary Housley holds the Chair in Physiology at the
TRPC ion channels have broad physiological roles. The

University of New South Wales (UNSW), Sydney, Australia.

channels have significant Ca2+ permeability, and in the caseProf. Housley is the Head of the Department of Physiologyof TRPC3, can be activated by G protein-coupled receptors

and Director of the Translational Neuroscience Facility at

and Trk signalling, via PLC and DAG; while negative

UNSW, is a member of the Brain Sciences UNSW executive,

feedback through cytosolic Ca2+, also regulates the channel

a node director for the National Imaging Facility in Australia,

activity. This seminar will describe the variation in channel

and has editorial roles with several Journals. Prof Housley sproperties of TRPC3 isoforms arising from alternative

research has contributed significantly to the fields of hearing,

splicing and discuss physiological roles for these channels invision, control of breathing and sensori-motor integration. His

a range of neural systems, including the cochlea andstudies of neural development, aging and repair, has resulted

cerebellum.

in novel translational pathways for gene therapy and drug
treatments for hearing loss and brain injury.

Brief Biography:

548

セミナー報告20．サル MT 野における奥行き運動(Motion-in-depth)に対する選択性
眞田尚久 (University of Rochester, Rochester, NY, USA)(2012.8.28)
我々は物体が近づいてきたり，遠ざかってゆく，奥行

刺激の両眼視差を変化させると，左右眼のドットパター

き方向の動き(Motion- in-depth)を知覚することができる。

ンは水平軸上でお互いに逆向きに動く。例えば被験者にしかしながら，この Motion-in-depth に対する神経細胞の向かって物体が近づいてくる時，左目刺激は右方向の運

選択性は十分明らかにされていない。過去にネコ大脳皮動，右目刺激では左方向の運動が生じる。左右眼間での質において Motion-in- depth 選択性の研究がなされてい速度が違い，且つ両眼視差も変化することから，視覚刺るが(Cynader and Regan, 1978)，サルを用いた研究では激には両眼間速度差(IOVD cue) 及び両眼視差の時間的Motion-in-depth 選択性は無いとの報告があり (Maunsell

変化(CD cue)の両方の手がかりが含まれる (Combined 条

and Van Essen, 1983)，サル大脳皮質における生理学的基件)．RDS 刺激は，MT 細胞の受容野上に提示され，面状盤は十分に解明されたとは言えない。奥行き方向の運動の RDS 刺激が前進もしくは後退の 2 方向どちらかに運動は主に二つの手がかりによって知覚できる。一つは両眼する。この 2 方向の運動を複数の速度条件で提示するこ

視差が時間的に変化する手がかり (Change in horizontalとにより，単一細胞における Motion-in-depth 選択性曲線

disparity, CD)であり，もう一つは物体が奥行き運動するを測った。記録した 86 個の MT 野細胞の内，約半数のことによって生じる，左右網膜像上の速度の差

神経細胞が有意に刺激の前進，もしくは後退運動に選択(Interocular velocity difference, IOVD)である。これらの手的に反応することがわかった。さらに，これらの細胞のがかりのどちらが Motion-in-depth 知覚に寄与しているの選択性に，CD cue, IOVD cue のどちらの手がかりが寄与

かは心理物理学的研究において議論されており，その生しているかを調べるために，それぞれの手がかりを単体

理学的基盤を明らかにすることは重要だと考えられる。

で含む刺激を用いて Motion-in-depth 選択性を調べた。その結果，多くの MT 野細胞は IOVD cue のみを含む条件

覚醒状態のマカクザル MT 野細胞から細胞外電位記録(IOVD 条件)では，強い Motion- in-depth 選択性を示したを行い，Motion-in-depth が脳内でどのように符合化されが，CD cue のみの条件(CD 条件)では選択性が弱かった。

ているのか，またどの手がかりが Motion-in- depth の知覚

IOVD 条件における選択性の強さは，Combined 条件と同に寄与しているのかを調べた。視覚刺激に Random dots程度であることから，MT 野細胞は主に両眼間速度差にstereogram (RDS)を用い，刺激の両眼視差を動的に変化さ

よって奥行き方向の運動を符号化している可能性が示唆せることで奥行き方向に運動する刺激を作成した。RDSされる。

21．Analyses of signal flow and subunits' contribution in the P2X2 trimer upon voltage- and [ATP]dependent activation by three tandem repeat constructs
Batu Keceli（生理学研究所・神経機能素子研究部門 NIPS リサーチフェロー）(2012.9.10)
ATP is inarguably one of the most abundant molecules in

The P2X1-7 receptors form a family of seven subtypes ofliving cells and is a fundamental energy source. The works ofextracellular ATP activated cation channels. They are widely

Holton and (1959) and Burnstock (1972) unmasked theexpressed in mammals and play essential roles from fast

signaling role of ATP and its metabolites in physiologicalsynaptic transduction to immune responses.

systems. The purinergic receptor family is currently classified

P2X receptor has a unique structure different from otherinto two main groups, P1 and P2, which are receptors toligand gated ion channels. It is a trimer with each subunit

adenosine and purines.

having two transmembrane (TM1 and TM2) domains and a549

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）huge extracellular domain harboring three intersubunit ATP

closed to open. Furthermore, the voltage dependent

binding

conformational changes have not been clarified yet.

pockets.

P2X

receptorrequiresbindingofextracellular ATP to open its pore. Pore is located in center ofthree TM2, through which cations can pass.

The seminar will include our recent findings on how ATP
binding signal flow downstream from its binding site to open

We previously showed that P2X2 receptor intrinsicallythe pore and how individual subunits in the P2X2 trimer

shows voltage dependent gating property in spite of thecontribute upon voltage- and ATP- dependent activation. Lastabsence of a voltage sensor domain. Although the crystal

part of the talk will be about our recent data for the state

structures in both open and closed states have been solved, it

dependent (hyperpolarized and depolarized) conformational

remains unknown how ATP binding changes the molecularchanges in the linker region between ATP binding andconformation and leads the pore to change its status fromtransmembrane domains.

23．Cultural neuroscience: Progress and promise
Joan Y. Chiao, Ph.D. (Department of Psychology, Northwestern University)(2012.9.14)
What is the cultural and biological basis of human

I will also discuss a culture-gene coevolutionary theory ofdiversity? Cultural neuroscience is an emerging field thatemotion and social cognition. Implications for future research

examines how cultural and genetic diversity shape mind,

as well as challenges and opportunities for development ofbrain and behavior. In this talk, I will describe neuroimaging

research-teaching infrastructure in cultural neuroscience will

evidence that culture affects neural response during emotion

be discussed.

and social cognition across macro- and micro-timescales.

24．膵臓細胞に発現する TRPM2 チャネルの生理的役割
内田邦敏（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）(2012.9.14)

インスリン分泌は生体で血糖を低下させる唯一の有内へのカルシウム流入に関与するイオンチャネルの 1 つ

効な手段であり，この分泌機能の破綻は高血糖を生じ，の 候 補 と し て TRPM2 (Transient Receptor Potential

糖尿病を引き起こす。最も重要なインスリン分泌刺激はMelastatin 2) に注目した。

血中グルコースの上昇であり，消化管ホルモン(インクレTRPM2 は Ca2+透過性の高い非選択性陽イオンチャネチン)や神経ペプチドなど，多くの因子により分泌量は調ルであり，ADP-ribose 等の dinucleotides，過酸化水素お節されている。グルコースが細胞内に取り込まれて代よび細胞内 Ca2+によって活性化される。2006 年，所属謝されると ATP が産生され，この ATP が KATP チャネ

研究室より体温近傍の温度で活性化されること，体温近ルを閉口させることが膜の脱分極を引き起こす。膜の脱傍温度条件下で cADPR によって活性化されることを明分極により電位作動性 Ca2+チャネルが開口することでらかにした。さらに TRPM2 が膵臓細胞に発現している

細胞内へカルシウムが流入し，インスリン分泌が起こる。

ことを見いだした (Togashi el al. 2006)。

この経路が最も主要なインスリン分泌メカニズムである

今回，私は TRPM2 のインスリン分泌への寄与を明らと考えられている。しかし，これ以外にも多くのイオン

かにするため，TRPM2 ノックアウトマウスの解析を行っチャネルが関与している可能性が報告されており，そのた。その結果，膵臓細胞に発現する TRPM2 は消化管かメカニズムは未だ完全には明らかにされていない。細胞らの情報だけでなく膵臓細胞におけるグルコース代謝550

セミナー報告

情報をも感知し，インスリン分泌を調節していることを発症にも関与している可能性が示唆された。

明らかにした。では，TRPM2 は糖尿病発症に関与するの

本セミナーでは TRPM2 ノックアウトマウスを用いたか？糖尿病治療のターゲットになりうるのか？この疑問

実験結果を紹介し，膵臓細胞における TRPM2 の生理的を明らかにするために，高脂肪食を野生型および TRPM2

機能および糖尿病発症への関与，さらには糖尿病治療のノックアウトマウスに摂餌させて作製した高脂肪食誘発ターゲットとなりうる可能性について議論したい。

肥満マウスの解析を行った。その結果，TRPM2 は糖尿病

25．Cerebellar influences on agonist and antagonist motoneuron activity during saccades
小島奉子(よしこ) (Department of Physiology and Biophysics, Washington National Primate Research Center,
University of Washington)(2012.9.14)
Coordinated agonist and antagonist contractions arenecessaryforaccuratemovement.

Impairedagonist-antagonist coordination could underlie movement dysmetria

nucleus (cFN, also called the fastigial oculomotor region orFOR) are well-described. Damage to either area causes
saccade dysmetria.

in cerebellar patients. Abnormal agonist-antagonist muscle

In this talk, I will describe the cFN influence on the agonist

contraction causes arm movement dysmetria. Despite theand antagonist ABD activity during horizontal saccades bydemonstrated role of the cerebellum in agonist-antagonist

characterizing how suppressing cFN activity changes thecoordination, there is no description of the cerebellar

activity of single ABD neurons during saccades. We foundinfluence on the activity of agonist and antagonist

that cFN activity normally decreases activity in all agonist

motoneurons during movement. Here I describe the

ABD neurons during ipsiversive saccades. In most ABD

cerebellum’s role in agonist and antagonist activity of neurons

neurons this decrease occurs during saccade deceleration.

in the abducens nucleus (ABD) during horizontal saccades.

Duringcontraversive

saccade,cFN

activity

normally

Saccades are well-suited to evaluating the influence of thedecreases activity in some antagonist ABD neurons. This

cerebellum. The saccade-related parts of the cerebellar cortex,

decrease occurs during saccade acceleration in most of thethe oculomotor vermis (OMV) and nuclei, the caudal fastigial

affected neurons.

26．Discovering the Spinal Brain
Grégoire Courtine (International Paraplegic Foundation (IRP) Chair Center for Neuroprosthetics and Brain Mind Institute
School of Life Sciences Swiss Federal Institute of Technology (EPFL) Lausanne, Switzerland)(2012.9.16)
Functional restoration after paralyzing spinal cord injury

that

fully

exploits

thistherapeutic

concept.

This(SCI) has been interpreted as the need to promote

neurorehabilitation program combines an electrochemical

long-distance regeneration of severed fibers to their original

neuroprosthesis that transforms the spinal brain fromtargets. A radically new and more immediate approach may

non-functional to highly functional states, and a robotic

instead capitalize on the remarkable capacity of the spinal

postural interface that enables overground training under safe

brain to produce highly complex motor patterns, and to

conditions. This multifaceted intervention restored corticalreorganize through use-dependent mechanisms. Here, I willcontrol over complex locomotor movements through theintroduce a multi-system neuroprosthetic training paradigm

extensive remodeling of spared supraspinal and intraspinal

551

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

pathways in rats with a paralyzing SCI. I will discuss the

参 考 文 献 ： van den Brand R et al. (2012) Restoring

implication of these findings for the design of strategies tovoluntary control of locomotion after paralyzing spinal cord

return function in severely paralyzed patients.

injury. Science 336: 1182-1185.

27．Dynamic analysis of synaptic transmission and its modulation by glial cells
Richard Robitaille (Département de physiologie Université de Montréal )(2012.9.24)
The main goal of the ongoing research in my laboratory iscells at the level of single CNS synapses. A new perspective

to study the involvement of glial cells in the regulation ofof the chemical synapse has emerge from our work whereby

synaptic activity and properties. We use various imaging

the perisynaptic glial cells are considered active partners oftechniques coupled to electrophysiological recordings ofthe synapse and gave rise to the concept of the "tripartite

neurons, glial cells and synaptic activity. I will discuss recent

synapse" which includes the presynaptic and the postsynaptic

data illustrating the regulation of synaptic activity by glial

elements and the perisynaptic glia.

28．OPTOGENETIC MAPPING OF BRAIN CIRCUITRY
George J. Augustine (Director, Center for Functional Connectomics, KIST, Seoul, Korea Professor of
Neuroscience and Behavioral Disorders, Duke-NUS Medical School, Singapore)(2011.10.24)
Studies of the brain promise to be revolutionized by newliving animals. Second, the light-activated chloride pump,experimental strategies that harness the combined power of

halorhodopsin, can similarly be used to “photoinhibit”

optical techniques and genetics. This seminar will describe

neuronal activity. Third, the fluorescent chloride indicator

three examples of such optogenetic approaches. First, theprotein, clomeleon, permits mapping of the spatiotemporallight-activated ion channel, channelrhodopsin-2, can be

dynamics of brain inhibitory synaptic circuitry. Using light togenetically targeted to defined populations of nerve cells,

bothallowing light to control neural activity in spatially andunprecedented opportunities to explore brain function, screen

temporally precise patterns. Such “photostimulation” allows

pharmaceutical agents, and potentially to use light tohigh-resolution mapping of brain circuitry both in vitro and inameliorate psychiatric and neurological disorders.

controlandmonitorneuralactivitycreates29．視床下部ストレス中枢におけるシナプスの可塑性
井上

渉 (Drs. Bains' and Pittman's lab, Hotchkiss Brain Institute, University of Calgary, Canada)(2012.9.26)

外的から身を守ったり，体内外環境の変化に対処する

時に速やかに HPA axis を活性化することにより，血糖ことは生物の生存に必須である。この際の一連の生体反値・血圧の上昇，免疫機能の抑制など，体を緊急事態に応（ストレス反応）の主役を演じるのが神経内分泌反応，備えさせるのであるが，一方で，過去のストレス経験に

すなわち Hypothalamus-Pituitary-Adrenal (HPA) axis（視床より HPA axis 機能が長期的に増大（感作）または低下（馴

下部－下垂体－副腎皮質系）の活性化である。ストレス化）することが古くから知られている。これは神経内分552

セミナー報告

泌系の適応，つまり一種の記憶形成であると考えることことが分かった。正常ラット（ストレスを与えていない）

ができるが，この神経生理学的な機構は分かっていない。

の標本では LTP は起こらない。この結果は，in vivo スト

我々のグループは，HPA axis の基点となる Paraventricular

レス経験が PVN への入力 GABA シナプスの可塑性能のNucleus (PVN) （視床下部室傍核）へのシナプス入力が，制御（メタ可塑性）を行っていることを示す。このメタ

この記憶形成に重要な役割を果たすという仮説のもとに可塑性は，ストレス時のノルアドレナリン受容体シグ研究を行っている。今回の発表では，この PVN にあるナル伝達により制御されていることが，アンタゴニスト，

Corticotropin Releasing Hormone (CRH) （コルチコトロピ

アゴニスト，オプトジェネティクスを用いた実験によりン放出ホルモン）を分泌する Parvocellular Neuroendocrine示された。さらに今回観察された GABA シナプスの LTP

Cells （小胞性神経内分泌細胞）への GABA シナプス入は，シナプス数の増加を伴うことが示唆された。これら

力の可塑性を，ラット急性スライス標本でパッチクランの結果は，慢性的にストレスを与えたラットの PVN で，プ法を用いて調べた結果を報告する。これまでの研究で，GABA シナプスの数が増加するという組織学的な知見とスライス作成の直前にストレス (30 分の拘束ストレス）

一致し，HPA axis 機能の適応に重要な役割を果たしていを与えたラットの標本においてのみ，GABA シナプスのる可能性がある。

Long-term potentiation (LTP)を誘導することが可能である

30．Microglial interactions with synapses are modulated by sensory and behavioral experience.
Marie-Eve Tremblay (University of Wisconsin)(2012.9.27)
Microglia continuously remodel their morphology byperisynaptic astrocytic processes), are regulated by various

extending and retracting highly motile processes, which

manipulations of sensory and behavioral experience during

specifically interact with subsets of synaptic structures in theadolescence, adulthood and normal aging. Furthermore, I will

healthy brain. In my presentation, I will discuss recent in vivo

show that quiescent microglia also contribute to theand in situ imaging observations demonstrating that quiescentelimination of synaptic structures, by using specialized

microglia play crucial roles at mature synapses undermechanisms that include the phagocytosis of axon terminals

non-pathologicalessential

and dendritic spines and the proteolytic degradation of thecontribution to the immune and inflammatory responses of theextracellular matrix. In light of these discoveries, microglia

brain. In particular, I will show that microglial morphology

are now emerging as important effectors of the neuronaland dynamic behavior, including their interactions withcircuit reorganization required for learning and memory

synaptic

throughout the lifespan.

elements

conditions,(axon

beyondterminals,

theirdendritic

spines,31．徐波状態における新皮質錐体細胞と視床細胞の発火パターン
牛丸弥香（生理学研究所・大脳神経回路論研究部門

研究員）(2012.10.23)

大脳皮質の神経活動は睡眠・覚醒において大きく変わ私は，前頭皮質・視床のニューロンタイプごとに皮質ると考えられている。睡眠時の脳波は同期した徐波を示

Up/スピンドル生成や脱同期化機構への関与が異なるとすのに対し，覚醒時には脱同期化する。徐波時には皮質

考え，発火の振動や脳状態依存性を細胞タイプごとに比細胞の膜電位は脱分極状態（Up 状態）と過分極状態

較検討した。麻酔下のラット前頭皮質 5 層では視床投射（Down 状態）の間で振動している。

細胞を同定し，視床では VA/VM 核，VL 核，視床網様核553

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）からユニット活動を記録した。解析の結果，以下の事が(4)Up 状態と脱同期化時の発火は異なる。

分かった。

これらのことから，皮質-視床-皮質のサブネットワー(1)VA/VM 核と視床網様核の細胞の中には Up の立ち
上がり付近で選択的に発火するものがある。
(2) 視床細胞は皮質細胞と比べて，Up 内で時期選択的

クは徐波やスピンドル波の周期で分化しており，基底核から入力を受ける VA/VM 核は Up 状態の開始と深く関与していることが示唆される。また，Up 状態と脱同期化
はネットワーク内で異なる脱分極状態であると考えられに発火することが多い。
(3)視床細胞と皮質細胞ではスピンドル周期の異なるる。

位相で発火する。

32．Synchronous neural oscillations and multimodal cognitive processes:
Associative learning and prediction.
Abdelhafid Zeghbib（英国シェフィールド大学心理学）(2012.10.29)
My contribution in this presentation will be focused, using

stimulation period ∆t =50ms.

recorded LFP signals, on the investigation of the dynamic

To investigate these dynamics of intercortical neuralinteractions between auditory and visual neural networks of

networks of both auditory and visual cortex I analyzed theawake gerbils. These interactions have been studied before,

phase coherence between oscillatory components of local

during, and after bi-modal stimulation using appropriate

field potential activity, LFP signals, in the frequency range

analysis methods based on phase coherence metric.

7-200 Hz, recorded simultaneously from both auditory and

The study is focused specifically on the effects ofvisual cortex. The repeated paired stimulus, tone-flash or

adaptation to paired-audiovisual stimulus presentation onto

flash-tone, can be considered as an associative learning

the evolution of inter-cortical coherence of mass-activity

process between two modes of sensory stimulations for two

states.

different cortical neural networks. Furthermore I investigatedMongolian gerbils were adapted to pairs of tones andif only the first stimulus of the paired-stimulus is able to cause

flashes presented at fixed stimulus-onset-asynchrony (SOA)a prediction or modulation of inter-cortical neuronal activities.

(+200ms or -200ms). Stimulus pairs were presented in many

Thus, if a repeated association of audiovisual stimulus pairs

trials per day during 10 days. Before and after adaptation,(Flash/Tone or Tone/flash) after a sufficient number of trials

animals were exposed to streams of tones or flashes presented

can lead to a second perceptual event, even when the second

with random inter-stimulus-intervals (ISI) between 1s and 2s.

stimulus is omitted?

Phase difference series ∆φ(t) were calculated during the

33．表情と音声による多感覚情動知覚の比較文化研究田中章浩（早稲田大学高等研究所・助教）(2011.12.8)
他者とのコミュニケーションにおいて円滑な関係を

こうした多感覚的な情動表現の認知様式には文化差があ維持するためには，相手の情動を正しく認知することがる可能性がある。そこで，話し手の顔と声が表現する情不可欠である。話し手は言語内容に加えて，表情や声の動を独立に操作したときに，聞き手は相手の情動をどの調子などの非言語情報を利用して情動を表現しているが，ように認知するのかを日本人とオランダ人の間で比較し554

セミナー報告た。心理実験の結果，日本人は顔判断時には声からの影た。この結果は，文化が多感覚統合における情報の重み響が大きいのに対して，声判断時には顔からの影響は小づけに影響を与えることを示唆している。

さく，一貫してオランダ人よりも声への依存性が高かっ

34．An old solution to an old problem: The role of sub-cortical vision in reinforcement learning.
Peter Redgrave 教授（英国シェフィールド大学心理学）(2012.10.29)
要旨なし

35．Structural insights into ion channel function
Daniel Minor (Departments of Biochemistry and Biophysics & Cellular and Molecular Pharmacology,
University of California San Francisco, USA)(2012.11.8)
Ion channels are fundamental components of biologicalwell as in the development novel means to manipulate

electrical signaling networks. These proteins control thechannel action in vivo. Recent progress from the laboratory's

passage of ions across the cell membrane and generate theefforts in these areas will be presented.

bioelectricity that is essential for life. Much of the future of

参考文献

neuroscience,of

Multiple modalities converge on a common gate to control

biomimetic membrane systems lies in understanding theK2P channel function. EMBO Journal 30, 3594–3606 (2011)

molecular details of how these protein machines function,

Voltage-gated sodium channel (NaV) protein dissection

how they are regulated, and how they are integrated into large,

creates a set of functional pore-only proteins. PNAS USA 108,

macromolecular complexes within the cell. My laboratory

12313-12318 (2011)seeks to uncover the basic mechanisms by which ion channels

Structural basis for the differential effects of CaBP1 andact. We use a multidisciplinary approach that includes genetic

calmodulin on CaV1.2 calcium- dependent inactivation.

selections,

Structure 18, 1617–1631 (2010)cardiovascular

X-ray

research,

crystallography,

andsolutiondesignbiophysicalmethods, small molecule screening, and electrophysiology.

Multiple C-terminal tail Ca2+/CaMs regulate CaV1.2 function

We are interested in understanding the high-resolution

but do not mediate channel dimerization. EMBO Journal 29,

structures of channel proteins, their regulatory factors, and the3924-3938 (2010)

conformational changes that accompany channel action as

36．Golgi Biogenesis, Function, and Defects in Diseases
Yanzhuang Wang, (Associate Professor, University of Michigan, USA)(2012.11.22)
Dr. Wang's current research focuses on the biogenesis,

central conduit for protein and lipid modification, processing,

function, and defects of the Golgi in diseases. The Golgi

trafficking and secretion. Proteins encoded by over one-thirdapparatus is a membrane-bound organelle that serves as aof the genes in the human genome, such as hormones (e.g.

555生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

insulin), neurotransmitters, growth factors, digestive enzymes,

Golgi structure formation and function. He found that stackantibodies and extracellular matrix proteins, all go through theformation directly involves the Golgi stacking proteins

Golgi, where they are processed, concentrated, sorted, and

GRASP65 and GRASP55, which play complementary andtransported to the correct location. A unique feature of thisessential

membrane organelle is the stack of the flattened cisternae, buttrans-oligomers that hold the Golgi membranes into stacks.

the molecular mechanism and biological significance of stack

Using GRASP65/55 as tools to manipulate Golgi stackformation remain elusive. Dr. Wang’s research aims toformation, he demonstrated that Golgi stacking functions as aunderstand how this unique stacked structure is formed, whyflux regulator to ensure accurate protein modifications. He

this structure is important for its function, and how a newalso discovered that monoubiquitination of Golgi membrane

Golgi is generated when the cell divides. In particular, Dr.

proteins during mitosis is essential for subsequent membrane

Wang is interested in studying the proteins that help “glue”

fusion and identified HACE1 and VCIP135 as thethe cisternae together to form a stack and the role of ubiquitin

ubiquitination and deubiquitinating enzymes whose activity isin regulation of Golgi membrane dynamics during the cellrequired for post-mitotic Golgi reassembly. Most recently, hecycle. In the last few years, he and his colleagues have

has gathered intriguing preliminary data concerning thedeveloped a unique multidisciplinary approach employing

structural and functional defects of the Golgi in cell culturebiochemistry, cell biology, electron microscopy, and more

and mouse models for cancer as well as cardiovascular andrecently proteomics, combined with a novel in vitro

Alzheimer’s diseases.

roles

by

forming

mitoticallyregulatedreconstitution assay, to provide a mechanistic explanation for

37．ウイルスベクター二重感染法によるマカクザル前肢巧緻運動神経回路の選択的な遮断
木下正治（生理学研究所・認知行動発達機構研究部門特任助教）(2012.11.26)

マカクザルにおける大脳皮質運動野から脊髄運動ニ

伝子発現制御を実現するために，ウイルスベクター2 重ューロンへ至る運動指令経路には，単シナプス性の直接

感染法および Tet-ON システムを用いた手法を開発した。

経路と介在ニューロンを経由した間接経路が存在する。

これにより頸髄中部に存在する PNs にのみ破傷風毒素

直接経路は進化的に新しく，この経路が手の巧緻運動に(eTeNT)を発現させた。ベクター注入から 1-2 ヶ月後にサ

本質的な役割を果たしていると考えられてきた

ルへ Dox の経口投与を開始して PNs の神経伝達を遮断し，(Lawrence & Kuypers, 1968)。我々の研究グループは直接

4 頭中 4 頭において前肢巧緻運動の障害を観察した。こ

経路の切断実験により，間接経路を構成している頸髄中の結果は PNs が前肢の運動制御に本質的な役割を果たし部の脊髄固有ニューロン (PNs) の役割を明らかにしてていることを示唆する。本研究で開発したウイルスベク

きた(Sasaki, et al., 2004)。本研究では PNs 選択的に遺伝子

ター二重感染法は，細胞種特異的プロモーターなどに依導入してその神経伝達を遮断することで，物理的切断を存せずに特定経路のニューロンに遺伝子導入を行い，そ伴わない健常時の PNs 経路の前肢巧緻運動における役割の機能を操作することを可能にするものであり，神経回を検証した。トランスジェニックの作成が事実上不可能

路機能の操作的研究に新しい道を開くものである。

なマカクザルにおいて，神経経路選択的かつ可逆的な遺Reference: Kinoshita, et al., Nature 487, 235-238 (2012)556

セミナー報告38．生体脳における大脳皮質抑制性神経細胞の移動制御メカニズムの解明
稲田浩之（生理学研究所

生体恒常発達機構研究部門）(2012.12.10)

脳の発達過程において，神経細胞は領域特異的，細胞向性の移動を見せたが，その移動速度には有意差が認め

種特異的な様式に従って移動することが知られている。

られた (VGAT-Venus＞GAD67-GFP) 。幼若期の GAD67-

多様な神経細胞が整然と移動・配列するメカニズムを解GFP マウスは大脳皮質 GABA 含有量が野生型に比べて明することは，神経回路形成機構を理解するために極め低いことが知られており，細胞外 GABA が多方向性移動て重要である。本研究では大脳皮質の抑制性神経細胞にを制御している可能性が考えられた。そこで薬理学的手焦点を当てて，その移動メカニズムを解明することを目法を用いて GABA(A)受容体の機能を阻害したところ，移的とした。大脳皮質抑制性神経細胞は終脳腹側の基底核

動速度は有意に減少した。また移動時期の細胞にグラミ

原基で分裂・産生され，胎生期から生後発達初期にかけ

シジン穿孔パッチクランプ法を用いて Cl－の平衡電位て接線方向の移動を経て皮質に到達する。本研究ではまを調べた所，細胞外 GABA は脱分極性に作用することがず，幼若期マウスの in vivo イメージング法を開発し，明らかとなった。Cl－トランスポーターである NKCC1

抑制性神経細胞が選択的に蛍光標識されているの機能を阻害し Cl－の平衡電位を過分極側にシフトさ

GAD67-GFP ノックインマウスと VGAT-Venus トランス

せたところ，移動速度は減少した。以上の結果からジェニックマウスを用いることで，抑制性神経細胞が皮GABA(A)受容体の活性化は膜の脱分極を誘導すること

質内に配置される過程を生体内で観察した。皮質辺縁帯で抑制性神経細胞の多方向性移動を促進していると考えにおける移動様式を解析した結果，どちらの系統も多方られる。

39．アメリカ議会図書館アーカイブズでの自然科学系の情報収集と科学資料の公開
智子ステイーン（アメリカ議会図書館アーカイブズ

自然科学担当）(2012.12.10)

スティーン智子博士は，修士課程では薬理学，博士課

インタビューをし，科学技術史も専門とされました。2001

程では集団遺伝学と科学技術社会論学を学ばれ，その後，年から米国議会図書館の科学技術部と日本の科学技術政

国立遺伝学研究所の太田朋子博士の下で集団遺伝学を学

策を専門とした職につき，所蔵の日本語資料，特に第 2び な が ら 太 田 博 士 の 学 術 的 伝 記 「 INTELLECTUAL

次大戦後の GHQ（連合国軍最高司令官総司令部）占領下

BIOGRAPHY」を執筆し，コーネル大学で博士号を取得に関する資料を研究されています。

されました。それから現在まで約 500 人以上の科学者に

40．知覚学習における注意と強化信号の役割
渡邊武郎（ブラウン大学

認知言語心理学部

神経科学部

視覚科学センター・教授）(2012.12.14)

生体は環境へ適応するために，脳内の情報処理過程をとのジレンマとよぶが，脳はこれら両極端な結果を生む

変化させる事により学習が成立する。その際に，脳内のことなく，環境に効果的に適応している。脳でこのジレ変化が弱すぎると効果的に環境に適応ができないが(too

ンマをどのように克服しているかは，神経科学におけるstable)，変化が強すぎると脳の情報処理の中核を破壊し重要な研究課題となっている。知覚経験によって，知覚てしまう恐れがある(too plastic)。これを安定性と可塑性

的な課題のパーフォーマンスが長期間にわたり向上する557

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

タイプの学習を特に知覚学習と呼ぶが，われわれのグルの無関連刺激よりも逆により強い信号になり，そのためープは脳がこの安定性と可塑性とのジレンマをどのように閾値下の知覚学習が成立する事がわかったに達成しているかを調べるために知覚学習を使った研究(Tsushima, Sasaki & Watanabe, 2006, Science; Tsushima etを行って来た。我々は，報酬の効果を注意の効果から分al, 2009, Current Biol)。以上の結果から，安定性と可塑性

離するために，注意の制御が効きにくい閾値下の刺激のとのジレンマを克服するために，報酬による強化信号と知覚学習を研究して来た。その結果，知覚学習は，課題

注意信号は共に知覚学習を制御するが，その役割は異なとの関連性(relevancy)とは無関係に，提示された刺激のっている事が示唆された。すなわち，報酬による強化信

特徴と報酬信号が適時的に相互作用することによって成号は，刺激提示とのタイミングが合えば，課題の関連性

立 す る 事 を 示 す 実 験 結 果 を 得 た (Watanabe, Nanez &に関わらず提示された刺激の信号を増大させるので，課Sasaki, Nature, 2001; Watanabe et al, 2002, Nature

題に関連する刺激の知覚学習だけでなく課題に無関連なNeuroscience; Seitz & Watanabe, 2003, Nature; Seitz, Kim &刺激の知覚学習をも導く。他方，注意信号は，検出可能

Watanabe, 2009, Neuron; Shibata et al, 2012, Science)。他方，

な限り，課題に関連した刺激を増大し無関連な刺激を抑刺激が課題と無関連な場合，注意によってその信号が抑制するので，課題に関連する刺激の学習だけを許してい制されると考えられるが，刺激が閾値下の場合は注意機

ると言えよう。

構がその刺激を検出，抑制できないため，より強い閾上

41．Signaling mechanisms underlying synaptic plasticity
Ryohei Yasuda (Scientific Director, Max Planck Florida Institute, USA)(2012.12.17)
In the central nervous system, most excitatory synapses

long-term potentiation (LTP). These signaling proteins havetiny (~0.1 femtoliter)

distinct spatiotemporal patterns: CaMKII, Cdc42 and Rab

protrusions emanating from the dendritic surface. Ca2+ influx

activations are restricted to the stimulated spines. In contrary,

into spines activates signaling networks composed of tens ofRas, Rac, RhoA, PKC and ERK activations spread out of thespecies of molecules to induce diverse forms of synaptic

stimulated spine and diffuse along the parent dendrite overplasticity, which is thought to underlie learning and memory.

5-50 µm. Further, we found that Ca2+ elevation in the spine,

To further our understanding of signaling mechanisms

which lasts only for ~0.1 s, is relayed in several different

underlying synaptic plasticity, we have developed a techniquestages. First, Ca2+ signals activates CaMKII, of which

to monitor signaling activity in single dendritic spines in

activity decays over ~10 s. Then, downstream small GTPaseslices using 2-photon fluorescence lifetime imaging (2pFLIM)

proteins relay this transient CaMKII signal into signals lastingin combination with new FRET sensors extensively optimized

10-30 min. This rich spatiotemporal regulation must play anfor 2pFLIM. Using this technique, we succeeded inessential role in coordinating cellular events occurring withinmonitoring activity of many signaling proteins, including

spines and the dendritic shaft to induce synapse-specificsmall GTPase proteins Ras, Rac, RhoA, Cdc42 and several

plasticity.

terminate on dendritic spines,

Rab proteins and kinases PKC, ERK and CaMKII, during558

セミナー報告42．大脳皮質視覚野における視覚反応性と神経回路の経験依存的発達
石川理子（生理学研究所・神経分化研究部門

JSPS 特別研究員）(2012.12.18)

大脳皮質視覚野の視覚機能は，生後の視覚経験に強く

多くの視覚野細胞において反応を引き起こす最適空間周依存して成熟することが知られている。これまでに我々

波数や方位選択性が低下していた。また，複数神経細胞

は，ラット大脳皮質一次視覚野スライス標本を用いた研の発火タイミングを調べたところ，コントロール群では，

究により，1) 大脳皮質視覚野内に，非常に微細なスケー

類似した視覚反応特性をもつ神経細胞間でのみ高い同期ルの特異的神経回路網が埋め込まれていること，2) 発達性が観察されたが，形態視遮断ラット群ではこのような期に形態視を遮断すると，この微小神経回路網の形成が傾向は観察されなかった。以上の結果から，一次視覚野阻害されることを見出している。微小神経回路網の消失

は，特異的微小神経回路網を形成することにより，類似が視覚情報処理に与える影響を明らかにするために，麻した視覚反応性を示す細胞集団の活動の同期性をあげ，

酔下のラットにおいて視覚野細胞からスパイク活動を細個々の神経細胞の視覚反応の多様性を保持していると考胞外記録し，個々の神経細胞の視覚反応特性や細胞間のえられる。本セミナーでは，上記の一次視覚野の結果に

活動同期性を調べた。正常な視覚体験を経たコントロー

加えて，2 次視覚野細胞からの記録結果も紹介し，視覚

ル群では，多様な視覚反応特性をもつ神経細胞が観察さ情報処理における領野内および領野間神経回路の機能的れたが，形態視遮断ラット群では，この多様性は減少し，役割について議論したい。

43．LGI1 の変異によって起きるてんかんの分子病態メカニズム
横井紀彦（生理学研究所・生体膜研究部門

日本学術振興会特別研究員）(2012.12.19)“てんかん”は罹患率 1%程度の頻度の高い神経疾患でスセンス変異体に着目した。アミノ酸変異による蛋白質

あり，激しいけいれんや意識消失，時には幻覚・幻聴な構造，および蛋白質-蛋白質相互作用への影響が，LGI1

どを伴う。てんかんは神経細胞および神経回路の異常なの生理的な機能に関与すると考えられるためである。

興奮により引き起こされると考えられているが，その病

我々は LGI1 の変異体を分泌不全型と分泌型に分類し，態，病因は不明な点も多い。LGI1 は神経分泌蛋白質であそれぞれを発現する 2 種類の LGI1 変異マウスを作成し，り，34 もの家族性変異体がヒトでてんかんを引き起こす。

生化学的，組織化学的に LGI1 変異体の機能欠損を調査

また，LGI1 は痙攣や記憶障害を伴う辺縁系脳炎を引き起した。その結果，野生型 LGI1 がシナプス間隙へ分泌さこす自己免疫抗体の主要な標的でもあり，LGI1 はヒトのれ，ADAM22，ADAM23 と結合するのに対し，分泌不全

脳機能に重要な役割を果たすと考えられる。これまでに，型は構造異常のために小胞体に留まり，最終的には分解

我々は LGI1 ノックアウトマウスが生後 3 週以内にてんされること，分泌型は ADAM22 との結合が選択的に阻かん発作の重積により全て死亡することを示し，LGI1

害されていることを見出した。以上の結果は LGI1 の変が膜蛋白質 ADAM22 および ADAM23 のリガンドとして異によって引き起こされるてんかんが，構造異常による機能し，AMPA 受容体機能を促進することを見出した。

分泌不全，タンパク間相互作用不全を原因とするコンフ(Fukata et al. Science 2006; Fukata, Lovero, Iwanaga,ォメーション病 (conformational disease) であること，まWatanabe, Yokoi, et al., PNAS, 2010) 。しかし，LGI1 の生

た，LGI1-ADAM22 タンパク質複合体を基点とした脳の理機能と，LGI1 変異体による分子病態は未だ明らかでは

興奮メカニズムの重要性を示すものであった。

なかった。そこで我々は，ヒトで報告された LGI1 のミ

559

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）44．高頻度逆行性遺伝子導入ベクターの開発と脳機能解析への応用
小林憲太（生理学研究所・ウイルスベクター開発室

准教授）(2013.1.17)

ウイルスベクターは，遺伝子導入を行うための非常には，げっ歯類と霊長類の中枢神経系において，軸索の末有用なツールである。中でも，レンチウイルスベクター

端より感染して細胞体へと逆行性に輸送されてから導入

は，1) 分裂細胞のみならず非分裂細胞にも遺伝子発現の遺伝子を発現する改良型レンチウイルスベクター（高頻誘導が可能，2) 導入遺伝子が染色体に組み込まれるため度逆行性遺伝子導入ベクター）の開発に成功した。この遺伝子発現が長期的に安定，3) エンベロープを置換した

高頻度逆行性遺伝子導入ベクターを利用することにより，シュードタイプのベクターを作製することによって宿主ある任意の神経領域に投射する特定神経路の解析が可能

域を変更出来る，などの利点を有する。脳機能は複雑なとなる。本セミナーでは，脳科学研究のために有用なツ神経回路網によって制御されており，その機能を解明すールとなりうる高頻度逆行性遺伝子導入ベクターについるには，特定の神経路が持つ役割を理解しなければならて解説すると共に，実際にこのベクターを in vivo で応用ない。そのためには，特定神経路に導入遺伝子を発現誘した研究例を紹介する。

導出来る新たな技術を開発する必要がある。最近，我々45．Robust representation of stable object values in the oculomotor basal ganglia
安田正治 (National Eye Institute, NIH, USA)
(2013.1.17)
We are surrounded by so many visual objects, yet we canwith a small reward (low valued object). The object-reward

find valuable ones quickly and effortlessly. Such an efficientassociation was fixed throughout the learning session. New

choice should require the memory of many objects' value.

object-reward associations were introduced across more thanAlso, the memory should be stably retained because you may

half a year, so that the two monkeys have experienced many

encounter valuable objects only occasionally. Where in the

reward-biased objects (n=696 and 648, respectively). We thenbrain does stably store the high capacity memory of visual

identified SNr neurons that project to the ipsilateral SC

objects? We hypothesized that a major output structure of(identified by antidromic activation) and examined theirbasal ganglia, substantia nigra pars reticulata (SNr) is a key

responses to the experienced fractal objects. After across-day

structure for the everyday choice mechanism. Anatomicallearning of object-reward association, SNr neurons graduallystudies suggest that the SNr may receive visual object

showed a response bias to many visual objects: an inhibition

information from the inferotemporal cortical areas through theand excitation, respectively, to high and low valued objects.

tail of the caudate nucleus. Furthermore, the SNr controls theThis neuronal bias remained intact even after >100 days

initiation of saccadic eye movements through its inhibitory

without further learning. In parallel with the neuronal bias, theconnections to the superior colliculus (SC). We first let twomonkeys tended to look at high valued objects. These resultsmonkeys experience many computer-generated fractal objects.

suggest that SNr neurons bias the gaze toward objects that

Importantly, half of objects were associated with a large

were consistently associated with high values in one's history.

reward (high valued object) and the other half were associated560

セミナー報告46．心不全誘導に関わるシグナル分子群とその心循環機能制御
西田基宏（九州大学大学院薬学研究院

創薬育薬産学官連携分野）(2013.1.23)

様々なストレスに対する心血管組織の形態変化（リモから心不全への移行において，一酸化窒素と活性酸素，デリング）は心循環恒常性を維持する上で重要な役割を

細胞内ヌクレオチドとの反応により生じる 2 次酸化物

果たしている。しかし，負荷が持続することで生じる不(8-nitro-cGMP) の形成が関与することも明らかにし，特適切なリモデリングは，かえって心血管機能を悪化させに活性酸素の生成に TRPC3 が関与することも最近見出る原因となる。我々は，心臓の興奮転写連関を担う Ca2+している。本セミナーでは，外的ストレスに対する心臓流入に着目し，ジアシルグリセロール感受性 transientの適応・不適応のシグナル変換機構を紹介し，その仲介

receptor potential canonical (TRPC)チャネル

分子である TRPC3/6 による心循環恒常性の維持機構に(TRPC3 とTRPC6 のヘテロ 4 量体）が心肥大誘発性の Ca2+流入をついて考察したい。

制御する分子実体であることを報告した。また，心肥大

47．ストレスと抑うつの神経生物学：ドパミン系とミクログリアの役割
古屋敷智之（京都大学大学院医学研究科

神経細胞薬理学分野）(2013.1.23)

社会や環境から受ける過度のストレスやその遷延化を活性化する内因性ダメージ関連分子群 DAMPs が脳内は，抑うつなどの情動変化を誘導し，精神疾患のリスクの多様な細胞種で誘導されることを見出した。さらに，因子となる。しかし，その分子・神経回路基盤は長らく

DAMPs 受容体である Toll-like receptor (TLR)はミクログ不明であった。我々は，マウスの反復ストレスによる抑リアに発現しており，反復ストレスによるミクログリア

うつ誘導に内側前頭前皮質ドパミン系の抑制が必須であ

応答と抑うつ誘導に必須であった。以上の結果は，反復ること，その過程にミクログリア由来の炎症関連分子プストレスにおける自然免疫関連分子を介したミクログリ

ロスタグランジン E2 が寄与することを示してきた。現

ア制御の役割を示唆する。本講演では，これら最新の知在，反復ストレスによる神経グリア相互作用の分子基盤見を紹介し，自然免疫関連分子によるミクログリア制御に迫るため，細胞種特異的な網羅的遺伝子発現解析を行がドパミン依存的な情動神経回路の機能変容を誘導するっている。その結果，反復ストレスにより，自然免疫系

メカニズムについて，その展望を議論したい。

48．Ion channels: amazing plasmalemmal gates of living cells
Ravshan Z. Sabirov (Laboratory of Molecular Physiology, Institute of Bioorganic Chemistry,
Academy of Sciences of Uzbekistan)(2013.1.23)
Physico-chemical fundamentals of ion channel structure

also pass some other charged molecular species, a featureand function are critically important for understanding theirlargely unexplored at present for most of ion channels. Our

integration into molecular ensembles to build up living cells

original nonelectrolyte partitioning method (NPM) revealed

and whole body, in health and disease. Plasmalemmal ion

unexpectedly wide pores of two types of volume-regulatedchannels conduct inorganic ions (Na+, K+, Ca2+ and Cl–)

anion channels, the maxi-anion and the volume-sensitiveand control excitability and contraction. However, they may

outwardly rectifying (VSOR) Cl– channel. We found that the561

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

maxi-anion channel provides a pathway for release of ATP inwide to take part in such events. The maxi-anion and VSOR

kidney, heart and brain to initiate tremendously important

Cl– channel proteins remain unidentified. The promising

downstream purinergic signaling. A narrower pore of VSOR

ways of their molecular identification, as well as futureCl–channel served as a path for release of excitatory

directions of channel reconstitution in physico-chemicallyglutamate, which mediates astrocyte-to-neuron signaling, anddefined systems, localization by smart-imaging-patch-clamp,

tripeptide glutathione, which is an important determinant forpharmacology, channel manipulations for nanobiology andcellular redox state and γ-glutamyl cycle. Thus, we proposed

nanomedicine, and channel integration to cellular and brain

a new concept of channel-mediated metaboergic (metabolite-

functions will be discussed.

mediated) cell-to-cell signaling. The CFTR pore was also

49．Metabolic Information Highways～個体レベルでの糖代謝・エネルギー代謝調節機構とその活用による治療法開発～
片桐秀樹（東北大学大学院医学系研究科，CREST)(2013.1.31)
血糖値や体重は，一つの臓器だけで決まるものではな

節機構・糖代謝調節機構として，多臓器生物での個体とく，個体全身の臓器が最適な状況を作るよう連携するシ

しての恒常性を保つための根本的な役割を担っている

ステムが必要である。我々は，世界に先駆けて，神経系(Circ Res 2007) とともに，その破綻やオーバードライブ

を介した仕組みがこの全身の臓器・組織間の協調的代謝が糖尿病・肥満・高血圧などの代謝疾患発症の機序に関調節機構として重要な役割を果たしていることを見出し与していることが明らかとなりつつある (Eur Heart J

た。具体的には，1) 脂肪組織から食欲を調節する求心性2012) 。さらに，これらの体に備わった全身での代謝調

神経シグナル (Cell Metab 2006) ，2) エネルギー蓄積状

節機構を制御することができれば，これらの代謝疾患を態に応じ，基礎代謝を調節する肝臓からの神経シグナル

克服することが可能となることが期待される。また，血(Science 2006) ，3) 肥満の際に膵細胞の増殖を惹起する管による臓器間ネットワークの制御も，健康長寿につな

肝臓からの神経シグナル (Science 2008) ，4) 過栄養に際がるアンチエイジング法となりうることも明らかとなりに適応熱産生を落とし栄養分の備蓄につなげる肝臓からつつある (Circulation 2012) 。本セミナーでは，臓器間ネの倹約神経シグナル (Cell Metab 2012) があげられる。こットワーク機構発見のいきさつからその重要性の証明，

れらの臓器間神経ネットワークは，体に備わった体重調

さらには，その可能性について論じてみたい。

50．低分子化合物のハイスループットスクリーニングを用いた概日時計機構の研究
廣田

毅（カリフォルニア大学サンディエゴ校

生物科学部門）(2013.2.1)

概日時計は脳や体の個々の細胞に備わり，行動やホル[1]。さらに 60 万種類を超える低分子化合物の中から，

モン分泌，代謝などに見られる約一日の周期のリズムを時計の周期を強力に延長させる 3 種類の化合物を見出し，制御する。ヒト培養細胞が示す概日リズムをルシフェラ

longdaysin，LH846，および KL001 と名付けた。Longdaysinーゼレポーターを用いてハイスループットで測定する系と LH846 はカゼインキナーゼ I の活性を阻害して時計タを構築し，概日時計を調節する因子の大規模な探索を実

ンパク質 PER の安定化を導くのに対し，KL001 は時計タ現した。ゲノムワイド RNAi スクリーニングから，時計

ンパク質 CRY に結合してユビキチン化を介した分解をの周期や振幅を調節する 200 以上の遺伝子を同定した阻害した。Longdaysin はマウス視交叉上核の組織培養や

562

セミナー報告

ゼブラフィッシュの個体においても顕著な周期延長効果

引用文献を示す一方 [2]，KL001 はマウス初代培養肝細胞におい[1] Zhang*, Liu*, Hirota*, et al. Cell, 139: 199-210 (2009)て糖新生を抑制した [3]。これらの化合物は概日時計の[2] Hirota, Lee, Lewis, et al. PLoS Biol., 8: e1000559(2010)

分子機構だけでなく，個体レベルの行動・生理リズムの[3] Hirota, Lee, St. John, et al. Science, 337: 1094-1097

研究にも新たな可能性をもたらすと期待できる。

(2012)

51．神経細胞内膜系の機能と制御機構
白根道子（九州大学

生体防御医学研究所

分子医科学分野）(2013.2.1)

細胞内膜系は，細胞内における複雑な生理機能を秩序

程における役割や，高次脳機能への関与を検討している。

立てて遂行するために重要な働きをしている。われわれ（2）細胞内膜系の機能障害による神経変性疾患の病態のは神経細胞における細胞内膜系の機能と制御機構に興味解明。プロトルーディン変異は遺伝性痙性対麻痺の発症をもっており，その個体における生理的な役割や，そのに関係しているが，小胞体の膜構造の異常が原因である不全が引き起こす病態の解明を目指している。具体的にことがわかってきた。またプロトルーディン結合タンパ

は以下の 2 点に焦点を当てている。（1）神経細胞内におク質の FKBP38 の機能喪失は，アポトーシス異常によりける小胞輸送の制御機構と神経機能への関与の解明。わ

神経管閉鎖不全を起こす。プロトルーディン-FKBP38 系

れわれが発見したプロトルーディン (protrudin) は，神経による神経内膜系の制御機構とその異常による病態の解細胞の極性輸送を制御する膜タンパク質で，軸索輸送や明は，神経系の生理と病理の統合的理解に繋がると期待

樹状突起輸送の制御に関わっている。この分子の発生過される。

52．神経成長円錐ガイダンスを駆動するシグナル伝達機構
戸島拓郎（理化学研究所脳科学総合研究センター神経成長機構研究チーム

科学技術振興機構さきがけ）(2013.2.1)

複雑かつ精緻な神経回路網を形成するために，伸長中

トーシスおよびエンドサイトーシスが誘引と反発をそれの神経軸索先端部に現れる成長円錐は，周辺環境に呈示

ぞれ駆動すること，等が明らかになった。本セミナーでされた多種多様な軸索ガイダンス因子を感知して自らのは，これら一連の研究成果を紹介し，神経回路の形成と移動方向を転換し（誘引／反発），遠隔の標的まで辿り再生を司る普遍的メカニズムの解明に向けての今後の研つく。我々はこれまでに，成長円錐の方向転換を制御す

究の方向性について議論させて頂きたい。

るシグナル伝達系およびその下流の駆動メカニズムを解析してきた。その結果，①ガイダンス因子受容に伴う局参照文献：

所 Ca2+上昇に応じた小胞体由来 Ca2+誘発性 Ca2+放出

1. Tojima et al, 2007. Nat Neurosci, 10:58-66.

(CICR) の有無により成長円錐の誘引／反発が切り替わ

2. Tojima et al, 2009. J Neurosci, 29:7886-7897.

ること，②cAMP と cGMP が拮抗的に CICR を調節する

3. Tojima et al, 2010. Neuron, 66:370-377.

こと，③Ca2+シグナル下流において非対称性エクソサイ

4. Tojima et al, 2011. Nat Rev Neurosci, 12:191-203.

563

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

53．刺激―報酬間の連合学習における眼窩前頭皮質の役割
小川正晃 (Postdoctoral Associate, Synthetic Neurobiology Group, MIT Media Lab,MIT (Edward Boyden 研究室））(2013.2.8)
世の中のほとんど全ての物事は不確実である。近年，より良く説明できた。この結果は，不確実な報酬条件付

不確実な報酬情報に動物がどう対処するのかは，神経生

け学習において，OFC がどう機能しうるのかのみならず，理学，神経経済学，動物心理学など様々なバックグラン

どう動物が行動するのかについても新しい視点を与える

ドを持つ脳科学者の注目を集めている，ホットな問題でものである。

ある。眼窩前頭皮質 (orbitofrontal cortex, OFC)は不確実な

上記の研究では，神経活動と想定された機能の間の相報酬条件での意思決定に関与する。感覚刺激を不確実な関関係は示されているものの，因果関係については不明

報酬と条件付けすると，その刺激提示に伴う OFC の活動である。刺激―報酬間の連合学習における OFC の因果的は，報酬の不確実性の度合いに応じて変化する。この活役割は，古典的な領域損傷実験によって良く調べられて動の解釈として，OFC が数学的に定義される不確実性のおり，種を超えて基本機能が保存されていることが知ら

パラメーター（分散，または「リスク」）そのものを表れている。しかし，古典的損傷実験では，神経回路特異

象する可能性が示唆されてきた。しかしながら，むしろ的，時間特異的な因果的役割には迫ることができない。

報酬不確実性を導入するための条件付けを動物がどう学

私の大学院時代の仕事は，足場蛋白として代謝型グルタ

習し，認知しているのかを反映している可能性があった。

ミン酸受容体の神経細胞内情報伝達を担う Tamalin の遺そこで我々は，ラットに，4 つの匂い刺激と 100％，67％，

伝子欠損マウスの行動レベルでの研究である。本セミナ

33％，0％の 4 つの異なる報酬確率を条件付けするシンプ

ーにおいては，この研究内容，および今後の方向性につルな課題を学習させた。大変興味深いことに，十分な学

いても紹介する。

習の後，ラットは 33％，67％，100％，0％の順に早く報酬を提示される場所に向かった。この行動パターンは既参考文献） 1) Ogawa, et al., (2007), Altered sensitivities to

存の強化学習モデルでは説明できず，連合学習におけるmorphine and cocaine in scaffold protein tamalin knockout

注意に関する新規モデルで説明できた。このラットのmice. Proceedings of the National Academy of Sciences of

OFC からシングルユニット記録実験を行ったところ，一the USA, 104:14789-14794.

見リスクと共変化するように見えた活動は，リスクその

2) Ogawa, et al., (2013), Risk-responsive orbitofrontal

ものよりは学習によって獲得されたサリエンスによってneurons track acquired salience. Neuron, 77: 251-258.

54．Koniocellular pathway ganglion cells in the primate retina.
Kumiko Percival (Sydney Eye Hospital The University of Sydney)(2013.2.14)
Abstract: Midget and parasol ganglion cells serve distinct

of wide-field ganglion cells, to see whether synaptic input

roles in the visual pathway of the retina, and together form adensity may play a role in shaping the possible functionallarge proportion of its output. Other components of the visualdifferences between these two morphologically contrasting

scene are processed by non-midget, non-parasol ganglion

ganglion cell types. We also investigated the contributions ofcells which project primarily to the koniocellular layers of thewide-field ganglion cells and their presynaptic partners

lateral geniculate nucleus. The functional characteristics of(bipolar cells) to visual signals within the fovea – a region ofmany of these koniocellular pathway ganglion cells, or

the retina specialised for transmitting high acuity visual“wide-field” types in primate retina remain poorly understood.

signals. Presumed bipolar cell inputs were found to be at

We investigated the density of synaptic inputs onto two types

approximately equal density in large sparse and broad thorny

564

セミナー報告

ganglion cells. Thus, any functional differences between these

1. Organisation of koniocellular-projecting ganglion cells

cell types are unlikely to arise from variation in synaptic

and diffuse bipolar cells in the primate fovea. Percival KA,

densities. Further, in our study of wide-field ganglion cells

Martin PR, Grünert U.

within the fovea, it was found that at least eight types ofwide-field ganglion cell types previously described in

Eur J Neurosci. 2013 Jan 13. doi: 10.1111/ejn.12117.
[Epub ahead of print]

peripheral retina are also present within 1mm of the fovea,
along with a subset of their presynaptic partners. Retinal

2. Synaptic inputs to two types of koniocellular pathway

pathways involving wide-field ganglion cells are therefore

ganglion cells in marmoset retina. Percival KA, Martin PR,

highly likely to contribute to foveal vision.

Grünert U.
J Comp Neurol. 2011 Aug 1;519(11):2135-53. doi:
10.1002/cne.22586.

Recent Publications:55．学習後の聴覚皮質活動の変化およびレーザー照射による皮質活動抑制
堀川順生（豊橋技術科学大学大学院情報・知能工学系，教授）(2013.2.20)
聴覚皮質に関連した最近の 2 つの研究結果について述

2. レーザー光を皮質に照射すると神経活動の抑制や増強が起きることがこれまでに報告されている。今回，べる。
1. 動物（モルモット）にノイズ様自然音に対する条件

近赤外 (NIR) および赤色 (RED) レーザー光を聴覚皮付け学習を行い，聴覚皮質活動の可塑的変化を光計測法

質に照射し，聴覚誘発電位を指標として，神経活動抑制を用いて計測した。条件付けを行わない動物群（コントの時間特性やレーザ強度および波長依存性について計測ロール群）と条件付け群で，条件付け音とその時間逆転した。レーザー強度と活動振幅との間には波長に依存し音（非条件付け音）に対する聴覚皮質の活動を比較する

た強い負の相関があるが，皮質の温度上昇との間にも波と，コントロール群では両者に対する活動が現れるのに長に依存しない強い負の相関が認められた。これらの結対して，条件付け群では時間的逆転音に対して活動が現果からレーザー照射による皮質活動抑制の機序についてれないという結果を得た。この神経機構について議論す

議論する。

る。

56．網膜組織培養法と網膜方向選択性神経節細胞
小泉

周（生理学研究所・広報展開推進室

機能協関研究部門

准教授）(2013.2.27)

我々は，世界に先駆けて，新世界ザル（マーモセット）タイプの多様な形態学的特徴をもった網膜神経節細胞がの網膜を，まるごと取り出し，短期培養する方法の確立

種々あることを発見しました。中でも，ウサギやネズミに成功しました。遺伝子銃を用いて培養網膜へ緑色蛍光といった下等な哺乳類網膜で発見されているものと同様

タンパク質 (GFP) を遺伝子導入したところ，古くから知の形態学的な特徴を全てもった動きの検知機能をもつとられているミジェット (midget) やパラソル (parasol) と考えられる方向選択性網膜神経節細胞を見つけだしましいった網膜神経節細胞以外にも，non-midget/non-parasol

た。PLoS One(2013)に発表しました。

565

生理学研究所年報

第 34 巻（Dec,2013）

57．Structural Determinants of TRPV Channel Activation and Desensitization
Rachelle Gaudet (Dept. of Molecular and Cellular Biology Harvard University)(2013.3.18)
My lab is broadly interested in the mechanisms of signaling

obtain structural and functional information on TRP channels.

and transport across cellular membranes. Much of our

One strategy is to divide and conquer: determine crystal

research centers on TRP channels and their role in sensory

structures of isolated domains of TRP channels. The results

perception. We focus on temperature-sensitive ion channels,canparticularlyarephysiological data to advance our understanding of TRP

challenging structural biology targets because they are large

channel function. It also provides valuable insights as we

multidomain eukaryotic membrane proteins and are nottackle the structure determination of whole TRP channels.

TRPV1

and

TRPA1.

TRP

channelsthencombinedwithgenetic,

biochemical

andnaturally abundant. We take complementary approaches to

58．Multitasking voltage-sensing domains as proton channels
Francesco Tombola(Assistant Professor) (Department of Physiology and Biophysics, University of California, Irvine, USA)
(2013.3.25)
Biological processes as diverse as neuronal signaling,muscle contraction, the immune response, and the heart beatstructural organization and function of the voltage-gatedproton channel Hv1 as a model for ion permeable VSDs.

depend on the proper function of proteins containing
voltage-sensing domains (VSDs). In recent years, our view on

Voltage-sensing domain of voltage-gated proton channel

these domains has changed dramatically. Once regarded as

Hv1 shares mechanism of block with pore domains. Neuron

simple modulators of pore domains in voltage-gated sodium,77(2) 274-286 (2013)

potassium, and calcium channels, they are now recognized as

The opening of the two pores of the Hv1 voltage-gatedstructural units that perform different tasks in different

proton channel is tuned by cooperativity. Nat. Struct. Mol.

proteins, as they control the activity of enzymatic domains in

Biol. 17(1), 44-50 (2010)

voltage-sensitive phosphatases, act as gated pores in

The voltage-gated proton channel Hv1 has two pores, eachvoltage-gated proton channels, and sense chemical signals incontrolled by one voltage sensor. Neuron 58(4), 546-556

thermosensitive(2008)

TRP

channels.

VSD

malfunction,or

The twisted ion-permeation pathway of a resting voltage-

misregulation, is the cause of neurological disorders, cardiac
arrhythmias, and cancer. In this talk I will focus on thesensing domain. Nature 445(7127), 546-549 (2007)59．ヒト脳における誘導運動知覚の神経相関竹村浩昌(2013.3.25)
我々の動きの知覚は，背景に存在する動きの情報によのことを「誘導運動 (induced motion; Duncker, 1929)」とって大きく変わることが知られている。日常生活でも，呼ぶ。誘導運動は，視覚系に入力された動きの情報を，空に浮かぶ月が，手前で動く雲と逆方向に動いて見える

空間的に近傍の動きの情報と対比させるメカニズムの現ような錯覚体験をすることがある。このような錯覚運動

れであると考えられ，そのようなメカニズムは動いてい566

セミナー報告るオブジェクトを背景から抽出する上で重要な役割を果の知覚速度が最大となる条件で，hMT+野は最大の応答たしていると考えられている。マカクザルを対象としたを示した。一方，中心刺激の物理運動と周辺刺激のもた

電気生理学的研究では，MT 野におけるニューロン活動

らす誘導運動が相殺して中心刺激が静止して見える条件の特性と誘導運動の間に類似性があることが指摘されてで，hMT+野は最小の応答を示した。この特性は V1 野な

きた。しかし，実際に主観的な誘導運動の知覚と，ヒトとの初期領野に比べ，hMT+野でより顕著であった。こ脳における神経活動がどのように関連しているのかは未

れらの結果は，hMT+野が誘導運動の生成に重要な役割

だに明らかになっていない。そこで本研究では，誘導運をもつことを示唆する。

動を知覚する際のヒト視覚皮質の活動を fMRI を用いて時間に余裕があれば，スタンフォード大学で現在行っ計測した。刺激周辺部には一定速度の運動刺激を，中心ている，拡散強調画像法 (Diffusion Weighted Imaging)を部には静止刺激または周辺と同方向・逆方向の様々な速用いた，ヒト視覚皮質における白質神経束の測定に関すさの刺激を呈示した。周辺刺激と逆方向に動き中心刺激るプロジェクトについても概要を発表したい。

60．Protein folding snapshots captured by cryo-EM
Dong-Hua Chen (National Center for Macromolecular Imaging, Baylor College of Medicine, Houston TX)(2013.3.27)
The GroEL/ES chaperonin system is required for theaccommodate the simultaneous binding of GroES and aassisted folding of many proteins. How these substrate

non-native substrate protein (RuBisCO). The collapsed

proteins are encapsulated within the GroEL-GroES cavity is

non-native RuBisCO binds to the lower segment of two apicalpoorly understood. Using symmetry-free, single-particle

domains, as well as the normally unstructured GroEL

electron cryo-microscopy, we have characterized a chemicallyC-terminal tails. A comparative structural analysis suggests

modified mutant of GroEL (EL43Py) that is trapped at athat the allosteric transitions leading to substrate protein

normally transient stage of substrate protein encapsulation.

release and folding involve concerted shifts of GroES and the

We show that the symmetric pattern of the GroEL subunits is

GroEL apical domains and C-terminal tails.

broken as the GroEL cis-ring apical domains reorient to567

大学院特別講義

大学院特別講義
１. 第 154 回（2012.4.18）
演者：大脳皮質機能研究系・脳形態解析研究部門

田渕克彦

准教授

演題：シナプス成熟と自閉症：シナプス接着因子の役割

２. 第 155 回（2012.5.16）
演者：大脳皮質機能研究系・大脳神経回路論研究部門
演題：大脳皮質の抑制性細胞

窪田芳之

准教授

―形態と機能―３. 第 156 回（2012.6.20）
演者：生体情報研究系・感覚認知情報研究部門

小松英彦

教授

演題：色と質感知覚の神経機構

４. 第 157 回（2012.9.26）
演者：発達生理学研究系・認知行動発達機構研究部門

西村幸男

准教授

演題：ブレインコンピューターインターフェイスによる機能再建

５. 第 158 回（2012.10.17）
演者：統合生理研究系・感覚運動調節研究部門

岡本秀彦

特任准教授

演題：ヒト聴覚信号処理

６. 第 159 回（2012.11.7）
演者：大脳皮質機能研究系・脳形態解析研究部門

重本隆一

教授

演題：学習によるシナプスの機能変化とと受容体動態

７. 第 160 回（2012.12.12）
演者：分子生理研究系・神経機能素子研究部門

立山充博

准教授

演題：G 蛋白質共役型受容体活性化過程の FRET 解析
８. 第 161 回（2013.1.30）
演者：神経生物学領域・脳生物学研究部門

山森哲雄

教授 （基礎生物学研究所）

演題：大脳新皮質構築の分子機構

９. 第 162 回（2013.2.20）
演者：発達生理学研究系・生体恒常機能発達機構研究部門

石橋

仁

准教授

演題：抑制性神経伝達のパッチクランプ法による解析

10. 第 163 回（2013.3.13）
演者：細胞器官研究系・生体膜研究部門

深田優子

准教授

演題：LGI1 変異によっておこるてんかんの分子病態の解明

571

生理学研究所年報
発
行
編 集 者
発 行 者

2013 年 12 月 25 日
柿 木 隆 介自然科学研究機構生理〒444-8585

印刷製本

第３４巻

学

研

究

所

岡崎市明大寺町字西郷中 38
電話〈0564〉55-7700
FAX〈0564〉52-7913
URL:http://www.nips.ac.jp/

株式会社 エニウェイ〒171-0014

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