はじめに生理学研究所年報第 33 巻をここに刊行し、平成 23 年 (2011) 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 35 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 8 年目（第 2 期の 2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。そして、多様な安全衛生管理業務を担うために、2011 年度から「安全衛生管理室」を設置しました。2011 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（総件数は史上最大の 169）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。2011 年度は、
「一
般共同研究」41 件、「計画共同研究」43 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」52 件、「研究会」23 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。更には、東日本大震災後ただちに被災地域研究者支援のための「共同利用研究特別プロジェクト」を立ち上げ、2011 年度には被災機関から研究者やモデル動物の受け入れの事業を計 9 件実施しました。
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 150 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」5 回開催や出前授業やその他講演会 47 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。2011 年秋の「一般公開」は生理研が担当し、2200 名以上の参加者を得て、好評のうちに終わることができました。
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 24 年 9 月 4 日
生理学研究所長

岡田泰伸

生理学研究所年報
〔

目

次

〕

職 員（2011 年度）......................................................................... ⅰ
研究活動報告分子生理研究系 ......................................................................... 12
細胞器官研究系 ......................................................................... 19
生体情報研究系 ......................................................................... 28
統合生理研究系 ......................................................................... 36
大脳皮質機能研究系 ...................................................................... 49
発達生理学研究系 ........................................................................ 62
個別研究・特別研究 ...................................................................... 73
行動・代謝分子解析センター ............................................................... 78
多次元共同脳科学推進センター ............................................................. 83
脳機能計測・支援センター ................................................................ 84
動物実験センター ........................................................................ 87
技術

課 ............................................................................. 90

研究発表
発

表

論

文 ........................................................................ 103

学

会

発

表 ........................................................................ 119

一般共同研究報告 .......................................................................... 143
計画共同研究報告 ......................................................................... 173
磁気共鳴装置共同利用実験報告 ............................................................. 199
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ......................................................... 223
生体磁気計測装置共同利用実験報告 ......................................................... 241
研究会報告 ............................................................................... 249
国際研究集会 ............................................................................. 507
特別プロジェクト ......................................................................... 517
各種シンポジウム
平成 23 年度生理研国際シンポジウム ......................................................... 525

トレーニングコース
第 22 回生理科学実験技術トレーニングコース .................................................. 531

セミナー報告 .............................................................................. 535
大学院特別講義 ............................................................................ 561

職員

職員（2011 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

日本学術振興会外国人特別研究員

KECELI, Batu（～2011.9.30）

一大 学 院 生藤井大

KECELI, Batu
（2011.10.1～）

技術支援員

浅

井

友理子

Wilaiwan Wisessmith（2011.4～）

授

久

保

義

弘

授

立

山

充

博

教

中

條

浩

生理研研究員祐

分子神経生理研究部門
教
准

教

助

授

池 中 一 裕大 学 院 生授等
誠 司（～2011.11.30）〃

田 中 謙 二（～2012.3.31）

技術支援員

伊

藤

磯

教

鳴 海 麻 衣（2011.4～）
子

特 任 助 教

吉 村

武

〃

前

田

ちづ子

NIPS リサーチフェロー

石 野 雄 吾（2011.10～）

〃

稲

葉

香

〃

小 西 乃理子（～2011.6.30）〃

塚 本 真由美（～2012.3.31）〃

田 口 理 恵（2011.11.16～2012.3.31）

研

究

員

稲 村 直 子（2011.9～）

大 学 院 生臼 井 紀 好〃清 水 崇 弘〃杉 尾 翔 太〃Salma Jasmine（～2011.8）

代

事務支援員

清

水

葉

月

技

官

小

池

崇

子

彦

ナノ形態生理研究部門准教授（併任） 村 田 和 義
細胞器官研究系

生体膜研究部門
教
准
助

教

授

深

田

正

紀

日本学術振興会特別研究員

横

井

紀

授

深

田

優

子

大 学 院 生

大

川

都史香

教

則 竹
淳
（～2011.6.30）

技術支援員

鈴

木

由

NIPS リサーチフェロー〃美渡 邊 聖 愛（2011.4.1～）

奥慎一郎（2011.10.1～）

機能協関研究部門／所長室
所

長

岡

田

准教授（併任） 小

泉

特任准教授

田

岡

泰

俊

伸

助

周
昭

教

久木田

文

夫

特 任 助 教

秋

田

天

平

NIPS リサーチフェロー

佐

藤

かお理

i

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

研

究

員

ISLAM, Md. Rafiqul（2011.12.16～2012.3.31）

所 長 秘 書

岡

安

友

美

技術支援員

重

本

久

実

技術支援員

安

井

〃

森

藤

〃 （併任） 林

尚

美
暁

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
大 学 院 生橘 髙 裕 貴（2011.4.1～）

〃

孫
武 平
（2011.10.1～）〃

内 田 邦 敏（2011.4.1～）

Gupta Rupali（2011.10.1～）

特別共同利用研究員

梅 村
徹（～2012.3.31）

渡 邊 成 樹（2011.10.1～）

技術支援員

常 松 友 美（2011.4.1～）

伊 藤 嘉 美（～2011.6.15）〃

福加 塩 麻紀子（2011.4.1～）〃

杉 浦 由 佳（～2011.5.27）

大 学 院 生

周

〃

高

〃
〃

教
准

教

助

授

富

授

山 中 章 弘（～2012.3.31）

教

鈴

木

特 任 助 教

齋

藤

〃
研

究

員

日本学術振興会特別研究員〃

生体情報研究系

永

真

喜

琴

郎
茂

田

阿由子

一

鳴

〃

齋

藤

くれあ

山

靖

規

〃

西

村

慶

田

淵

紗和子

新

宅

健

司

英

彦

子

事務支援員

伊 藤 嘉 美（2011.6.16～）

大 学 院 生

西

尾

亜希子

〃

岡

澤

剛

起

〃

波

間

智

行

一

技術支援員

太

田

知

宏

感覚認知情報研究部門
教
准

教

助

授

小

松

授

伊 藤
南
（～2012.3.31）

教

郷

田

特 任 助 教

横

井

功

〃

庭

木

由

紀

NIPS リサーチフェロー

安 川 涼 子（2011.4.1～）

〃

大久保

三

奈

特別訪問研究員

鯉

田

孝

和

勢

大

輔

研

究

員

橘

直

篤

導

神経シグナル研究部門
授

井

本

敬

二

NIPS リサーチフェロー

加

授

古

江

秀

昌

日本学術振興会特別研究員

教

佐

竹

伸一郎

東島（宍戸）恵美子（2011.4.1～）

〃

山

肩

葉

子

大 学 院 生特 任 助 教歌大介

箱 崎 敦 志（2011.10.1～）

教
准

教

助

ii

職員

大学院生（韓国， Hur Sung Wong
Seoul 国立大学） （～2011.10.31）
特別共同利用研究員

技 術 支援 員

田

中

美

穂

技術支援員

鈴

木

幸

子

一

〃

伊

木

志成子

藤

浩

子
子

舟 井 優 介（2011.4.1～2012.3.31）

神経分化研究部門
教
准

教

授

吉

村

由美子

授

東

島

眞

教

森

琢

磨

〃

伊

NIPS リサーチフェロー

足

澤

悦

子

〃

寺

澤

洋

〃

石

川

理

子

〃

石

神

久美子

木

村

有希子

事務支援員

比

賀

昌

佐

藤

千

恵

隆

介

特 任 助 教

松

本

幸

二

NIPS リサーチフェロー

大 鶴 直 史（2011.10.1～）

大 学 院 生岡
さ ち 子（～2011.9.30）

助

研

究

員

〃

統合生理研究系子

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

三

木

研

作

准

教

教

特 任 助 教木

望 月 秀 紀（2011.5.1～）〃

敦Keceli Sumru

〃

守

田

知

代

事 務 支援 員

加

藤

三津子

〃

和

坂

俊

昭

〃

廣

岡

裕

子

〃

仲

渡

江

美

〃

中

村

和

子

篤

大 学 院 生生体システム研究部門
教

授

南

部

助

教

畑

中

伸

彦

吉

寿

〃

金

〃

Dwi Wahyu Indriani（2011.4.1～）

〃

橘

〃

知

見

聡

美

特 任 助 教

佐

野

裕

美

〃

纐

纈

大

輔

高

良

沙

幸

一

幸

研

究

員

高 原 大 輔（～2012.3.31）
子

本

将

香

也

技術支援員

宮

奈

NIPS リサーチフェロー

江 頭 良 明（～2011.7）

日本学術振興会特別研究員

佐々木 拓 哉
（2011.4～）

計算神経科学研究部門
客 員 教 授
大脳皮質機能研究系

合

原

脳形態解析研究部門
教
准

教

助

〃

授

重

本

隆

一

授

田

渕

克

彦

教

深 澤 有 吾（～2011.8）
松

井

広

iii

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Wang, Wen（～2011.6）

技術支援員

澤

〃

山

Wajeeha Aziz〃〃

Laxmi Kumar Parajuli〃

日本学術振興会外国人特別研究員

栄

恵

田

幸

子

兵

藤

智栄美

〃

小

鹿

郁

Timotheus Budisantoso

〃

池

田

充

〃

Dwi Wahyu Indriati

〃

永

吉

美代子

〃

Chang Wen Hisn
（2011.4～）〃

赤 間 亜希子（2011.11～）

〃

別 府
薫
（2011.4～）

特別訪問研究員〃

Nur Farehan Mohamed Asgar（2011.10～）

Hassan Ahamed
Ahamed Mohammed（～2011.12）

NIPS リサーチフェロー

原 田 春 美（2012.4～）

日本学術振興会外国人特別研究員

Chao-Hua Huang（2012.1～）

技術支援員

犬

塚

小百合

大 学 院 生〃Sebnem Kesaf（2011.10～）〃

Matthew Julian Case（2011.10～）

子

大脳神経回路論研究部門
教

授

川

口

泰

雄

授

窪

田

芳

之

教

大

塚

岳

〃

森

島

美絵子

〃

小

島

滋

美

NIPS リサーチフェロー

植

田

禎

史

〃

渡

邊

美

香

研

苅 部 冬 紀（～2012.3.31）

〃

北

啓

子

〃

塩 津 千 尋（2012.3.31～）〃

服 部 宣 子（2012.3～）

准

教

助

究

員

〃

牛

丸

弥

香

〃

畠 中 由美子（2011.4～）

心理生理学研究部門
教授

外国人研究職員
助教

規弘Bosch Bayard Jorge Francisco（2011.9～2012.2）

北

田

宏

員

〃

大 塩 り つ（～2011.4）
小

池

耕

彦

章

宏

亮

大 学 院 生牧田田 中 悟 志（～2012.3.31）

〃

岡

本

悠

〃

吉

田

優美子

〃

川

道

拓

東

〃

菅

原

翔

〃

松

永

昌

宏

〃

島

田

浩

二

山 﨑 未 花（～2011.5）

〃

高

橋

陽

香

〃

荒 田 真実子（2011.4～2011.10）

員

邊

究

佐々木

究

田

研

日本学術振興会特別研究員

特 任 助 教

iv

藤

樹

〃

研

定

〃

吉

原

一

〃

岡

崎

俊太郎

文
技術支援員

竹

中

快

邦

子

子

職員

技術支援員

発達生理学研究系

岩

瀬

恵

特任専門員

木

村

玲

子

正

特別共同利用研究員

笹 田 周 作（2011.4.1～2011.9.30）

認知行動発達機構研究部門
教
准

教

助

授

伊

佐

授

西 村 幸 男（2011.4.1～）

教

吉

田

正

俊

特 任 助 教

木

下

正

治

Penphimon
Phongphanphanee（2011.4.1～2012.3.31）〃

研

澤 田 真 寛（2011.10.1～）

〃

酒 井
陽
（2011.10.19～）

技術支援員

高

橋

伸

〃

伊

佐

かおる

明

〃

丸

めぐみ

〃

加

藤

智

〃

大 塩 り つ（2011.5.1～）

〃

柴

田

あゆみ

〃

山

西

ユ

渡

典

〃

坂 谷 智 也（～2011.7.15）

新 家 さおり（2011.6.16～）〃

清 水 琴 未（2011.6.16～）

究

員

〃

山

〃

辺

秀

子
ミ

〃

加

藤

利佳子

〃

梅

田

達

也

〃

〃

笠 井 昌 俊（2011.4.1～）

嶋 田 弘 子（2011.8.1～）

〃

高

柳

礼

香

〃

高

田

和

子

〃

内 藤 知津江（2011.11～2012.3.31）〃

笹 田 周 作（2011.10.1～）

〃

今

津

杉

子

大 学 院 生加 藤 健 治（2011.4.1～）

事務支援員

久 保 奈 美（～2011.6.30）〃

高 桑 徳 宏（2011.4.1～）〃

柴 田 真 希（2011.6.25～）

生体恒常機能発達機構研究部門
教
准

教

授

鍋

倉

授

石

橋

特 任 助 教

中

畑

義

久

仁

〃

宮

本

愛喜子

技術支援員

大

場

多津子

東海林 麻 美（2011.12.16～）

之〃平 尾 顕 三（2011.10.1～）

市 橋 結 貴（2011.12.16～）

〃

蜂須賀

由香里

齋

永

藤

研

稲

田

〃

大 学 院 生

〃

江

員

一

金
善 光
（～2012.2.29）

NIPS リサーチフェロー
究

淳

圭
浩

大 学 院 生山 口 純 弥（～2012.3.31）〃

平 尾 顕 三（～2011.9.30）

事務支援員

藤

子

v

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

生殖・内分泌系発達機構研究部門
教

授

箕

越

靖

彦

NIPS リサーチフェロー

戸

田

助

教

岡

本

士

毅

技術支援員

永

谷

大 学 院 生

魏

博

技術支援員

野

昭

事務支援員

小 瀧 弘 子（2011.4.16～）

技術支援員

糸

知

得
恵

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

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）
毛

利

達

磨

個別研究（樫原グループ）
助

教

樫

原

康

村

智

美

特別研究（永山グループ）
特 任 教 授永研

香 山 容 子（～2011.11.30）

究

員

事務支援員

行動 ･ 代謝分子解析センター

山國

河 口 美 江（2011.4.16～2011.7.31）

遺伝子改変動物作製室
准

真

澄

貴

世

平

教

冨 田 江 一（～2011.6.30）〃

特 任 助 教冨 田 江 一（2011.7.1～）

派遣職員：技術支援員

山

内

奈央子

技術支援員

田

村

千

尋

彦

准教授（併任） 山

中

章

弘

技術支援員

大 吉 とみ枝（～2012.3.31）

特任専門員

木

特別共同利用研究員

林

川

授

助

教

山 内 恵 子（2011.5.16～）

後 藤 哲 平（2011.4.1～）

代謝生理解析室
教授（併任） 箕越靖

行動様式解析室
客 員 教 授

vi

宮

川

剛

准教授（併任） 木

村

透

特任准教授

雄

高

啓

三

瀬

環

職員

多次元共同脳科学推進センター

技術支援員

岩

月

美

緒

〃

今

井

篤

子

〃

石 川 美 香（2011.4.16～）

センター長（併） 池中

特 任 教 授

田

吉

一

裕

技術支援員

中木原 敦 子（2011.4.16～）

事務支援員

高

特別訪問研究員

林

事務支援員

土

松

香
愛

井

優

明

脳科学新領域開拓研究室
教授（併任） 井本

敬二

客 員 教 授

銅

谷

賢

治

〃

鍋

倉

淳

一

〃

高

橋

良

輔

客 員 教 授

宮

田

卓

樹

〃

持

田

澄

子

〃

西

田

眞

也

〃

桃

井

眞里子

〃

曽

良

一

郎

客員准教授

酒

井

邦

正

客 員 教 授

北

澤

茂
統

嘉

脳内情報抽出表現研究室
教授（併任） 伊佐

客 員 教 授

川

人

光

男

〃

佐

倉

〃

横

井

浩

史

〃

加

藤

篤

技術支援員

梶 谷 智 樹（2011.6.13～）〃

高 橋 陽 一（2011.8.15～）

天美

霊長類脳基盤研究開発室
教授（併任） 南

部

〃

山

森

哲

雄

客 員 教 授

高

田

昌

彦

〃

小

林

和

人

〃

笹

井

芳

樹

克

介

特 任 助 教

小

松

勇

介

〃

高

司

雅

史

技術支援員

平

山

由

香

〃

竹

田

悠

太

〃

研

究

員

畑

高 藤 充 絵（～2011.5.20）

ＮＢＲ事業推進室
教授（併任） 伊

佐

特任准教授

稲

垣

研

山

根

究

員

晴

正

研

究

員

浜

井

美

弥

久

事務支援員

岡

本

友

紀

客 員 助 教宮 崎 太 輔（2011.4.1～2011.9.30）

技術支援員

林

到

流動連携研究室
客 員 教 授脳機能計測・支援センター

最 上 秀 夫
（2011.4.1～2011.9.30）

形態情報解析室
准
助

教

授

村

田

和

義

教

古

家

園

子

めぐみ

vii

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

技術支援員

伊 藤 直 子（2012.3.1～2012.3.31）

生体機能情報解析室
教授（併任） 定

藤

准

本

教

授

逵

規

弘

技術支援員

村 井 理 絵（～2012.3.31）

准村 越 秀 治（2011.7～）

徹

多光子顕微鏡室教授（併任） 鍋

倉

淳

一

教

授

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（神経分化研究部門

併任）

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
動物実験センター

准

教

授

木

併任）

村

透

不

退

久

恵

坂 本
愛
（2011.5～）〃

権 藤 清 志（～2011.4.30）

浦

乃

〃

鈴

松 永 知 子（～2012.1.31）〃

塚 本 裕 子（2011.5～）

〃

水

野

みどり

〃

〃

井

上

久

原
佳 恵
（2011.11.6～）

〃

松

永

ゆう子

〃

古 山 真基子（2012.2～）

事務支援員
〃
技術支援員

川

裕

子

動物実験コーディネータ室特 任 教 授

佐

藤

浩

技術課

課

長

大河原

浩

班

長

市

修

研究系技術班

技術支援員

川

木

敏

文

事務 支援員

鈴

木

邦

子

係

小

池

崇

子

分子生理研究系技術係

viii

係

長

佐

治

俊

幸

係

員

山

本

友

美

員

職員

細胞器官研究系技術係
係

長

山

口

係

員

福

田

登

係

員

髙

橋

直

樹

係

員

石

原

博

美

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

課長補佐（班長） 小

原

正

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

長

加

藤

勝

己

多次元共同脳科学推進技術係
係長（併任） 加藤勝

己

特定技術職員

木

瀬

技術支援員

伊

藤

磯

〃

犬

塚

小百合

〃

水

野

みどり

〃

岩

瀬

恵

〃

高

田

和

環

技術支援員

子

松 永 知 子（～2012.1.31）

子ix

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

x

技術支援員

澤

栄

恵

技術支援員

〃

大

西

皆

子

〃

浅

井

〃

田

〃

三ツ井

康

〃

林

めぐみ

友理子

〃

鈴

木

由

美

中

美

穂

〃

大久保

三

奈

福

田

阿由子

〃

井

上

久

子

〃

大

場

多津子

〃

鈴

木

敏

文

〃

宮

本

香

奈

〃

〃

安

井

尚

美

内 藤 千津江（2011.11.1～）

〃

石

神

久美子

〃

原
佳 枝
（2011.11.16～）〃

古 山 真基子（2012.2.1～）

〃

永

谷

〃

村

井

理

絵

恵

〃

不

退

久

恵

〃

松

永

ゆう子

事務支援員

向

〃

松

〃

雄

和

子

事務支援員

澤

敬

子

〃

大和田

みゆき

浅

井

明

代

〃

浦

川

裕

〃

坂

本

愛

〃

高

松

香

〃

柴

田

利

江

〃

内

山

千保美

〃

小

澤

祐

子

〃

〃

芝

村

賞

子

澤 内 和 子（2011.6.1～2011.11.30）

長

尾

法

子
乃

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 ................................................................................ 12
概

要

スプライシングの違いによりオーファン代謝型受容体蛋白と分泌蛋白がつくられる Prrt3 の機能解明に向けた，
遺伝子破壊ヘテロマウスを用いた行動解析（山本友美，久保義弘，服部聡子，宮川 剛，中尾和貴，清成 寛）
ムスカリン受容体の活性化に対する膜電位の効果（立山充博，久保義弘）
Gq 蛋白質による受容体活性化構造安定化作用の解析（立山充博，久保義弘）
KCNE3 による KCNQ1 機能調節に重要なフェニルアラニン残基の機能解析（中條浩一，久保義弘）
タンデムコンストラクトによる KCNQ1-KCNE1 チャネルの活性化機構の解析（中條浩一，久保義弘）
全反射赤外分光法によるイオン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）
ATP 受容体チャネル P2X2 の活性化時の構造変化の Cys accessibility 解析（Batu Keceli，久保義弘）

分子神経生理研究部門 ................................................................................ 16
概要

グリア細胞の発生・分化（臼井紀好，池中一裕）
オリゴデンドロサイトの機能と病態（田中謙二，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，田中謙二，杉尾翔太，池中一裕）
神経幹細胞の生成と維持（等 誠司，石野雄吾，橋本弘和，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，等 誠司，小池崇子，伊藤磯子，池中一裕）

ナノ形態生理研究部門 ................................................................................ 18
概要細胞器官研究系
生体膜研究部門 ...................................................................................... 19
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）

3

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

新規パルミトイル化基質 Neurochondrin の同定と性状解析（奥慎一郎，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）
LGI ファミリー分子，LGI2 の生理機能の解明（深田優子，深田正紀，Hannes Lohi）
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，渡邊 修，深田正紀）

機能協関研究部門 .................................................................................... 21
概要低浸透圧条件下において脳内に分泌されるバソプレシンの役割の解明（佐藤かお理，岡田泰伸，沼田朋大，斉藤 健，上田陽一）「Ca2+ナノドメイン」を介する細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル (VSOR) 活性化機構の発見（秋田天平，岡田泰伸，Fedorovich Sergei V）
成熟哺乳類網膜組織培養法の確立と網膜神経回路の解析（森藤 暁，小泉 周）
CFTR アニオンチャネルのポアの ATP 水解/非水解依存性の構造変化（岡田泰伸，KRASILNIKOV Oleg V，SABIROV Ravshan Z）

神経細胞構築研究部門 ................................................................................ 23
概要

細胞体と軸索における脂質組成比較，及び軸索内における脂質分子勾配（梁 賢正，瀬藤光利）
灰白質と白質の境界部における脂質組成変化（由木 大，瀬藤光利）

細胞生理研究部門 .................................................................................... 24
概要

TRPM2 のインスリン分泌機構への関与の解析（内田邦敏，富永真琴）
TRPA1 活性化機構の解析（内田邦敏，富永真琴）
糖尿病神経症への TRPV1 関与の解析（Violeta Ristoiu，柴崎貢志，内田邦敏，周 一鳴，富永真琴）
カエル TRP 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，富永真琴）
食道上皮細胞 TRPV4 による機械・温度刺激受容と ATP 放出（三原 弘，Ammar Boudaka，富永真琴）
睡眠覚醒を調節する神経回路の動作原理解明（山中章弘，田淵紗和子，常松友美）
様々な細胞種に光遺伝学を適用できる遺伝子改変マウスの作製（常松友美，山中章弘）

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門 ................................................................................ 28
概要

下側頭葉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）
質感表現の神経メカニズムにおける初期視覚系の寄与の研究（伊藤 南）

4

研究活動報告

触覚経験が視覚的素材カテゴリー弁別に与える影響（横井 功，橘篤導，小松英彦，南本敬史）

fMRI によるサル視覚野における光沢応答領域と顔応答領域・物体応答領域との比較（岡澤剛起，郷田直一，小松英彦）
サル下側頭皮質の色選択性応答に対する輝度コントラスト変化の影響（波間智行，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，岡澤剛起，小松英彦，鯉田孝和，宮地重弘）

神経シグナル研究部門 ................................................................................ 30
概要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）
蛋白質リン酸化によるシナプス可塑性，学習・記憶の制御（山肩葉子，柳川右千夫，井本敬二）
ジストニア病態モデルマウス Atp1a3+/-のシナプス伝達特性（佐竹伸一郎，井本敬二，川上 潔，池田啓子）
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）
痛覚伝達の iv vivo 中枢性抑制機構の解明（古江秀昌，杉山大介，井本敬二，Pickering Anthony Edward）
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 .................................................................................... 33
概要

大脳皮質二次視覚野の経験依存的発達（石川理子，吉村由美子）
大脳皮質の選択的神経結合形成におけるクラスター型プロトカドヘリン群の関与（足澤悦子，吉村由美子，平山晃斉，八木 健）
神経回路網を解析するための糖タンパク質欠損狂犬病ウイルスベクターの開発（森 琢磨，吉村由美子）
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）

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門 ................................................................................ 36
概要

随意運動中における体性感覚誘発電位成分の短潜時成分・長潜時成分の関係性（中田大貴，坂本貴和子，湯本真人，柿木隆介）
伝記的情報の事前提示が顔刺激への脳磁場反応に与える影響（辻本悟史，横山武昌，野口泰基，喜多伸一，柿木隆介）
運動遂行時の視覚-体性感覚-運動統合（和坂俊昭，柿木隆介）
変化に関連した自動的反応としての聴覚 N1（西原真理，乾幸二，元村英史，大鶴直史，牛田享宏，柿木隆介）

強度変化に対する体性感覚野応答に先行刺激が与える影響（大鶴直史，乾幸二，山代幸哉，浦川智和，Sumru Keceli，柿木隆介）

体性感覚における時間統合窓（山代幸哉，乾幸二，大鶴直史，浦川智和，柿木隆介）

5

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

輪郭や内部のパーツが倒立した際の顔認知への影響（三木研作，竹島康行，渡邉昌子，本多結城子，柿木隆介）
携帯音楽プレーヤーが周波数特異性に与える影響（岡本秀彦，Teismann Henning，柿木隆介，Pantev Christo）
視覚認識における特徴統合の神経メカニズムに関する研究（野口泰基，下條信輔，柿木隆介，寳珠山稔）
音源位置変化に対する自動変化関連脳活動（秋山理沙，山代幸哉，乾 幸二，柿木隆介）
近赤外分光法による生後 7-8 ヶ月児の母親顔に対する脳活動（仲渡江美，大塚由美子，金沢 創，山口真美，本多結城子，柿木隆介）
ヒト聴覚皮質における変化関連応答（山代幸哉，乾幸二，大鶴直史，柿木隆介）

乳児における笑顔と怒り顔への異なるヘモグロビン血流量の反応 －近赤外分光法による検討－（仲渡江美，大塚由美子，金沢 創，山口真美，柿木隆介）
視覚誘発神経反応の注意変調の動的特性（木田哲夫，乾幸二，田中絵実，柿木隆介）

刺激の大きさが脳内視覚性運動情報処理に与える影響について：脳磁図による検討（浦川智和，金桶吉起，柿木隆介）
刺激の大きさおよびコヒーレンスが視覚性運動検出に与える影響（浦川智和，乾幸二，柿木隆介）

表情変化に対する誘発脳波の発達による変化（三木研作，渡邉昌子，照屋美加，竹島康行，浦川智和，平井真洋，本多結城子，柿木隆介）
視覚特徴統合における非線形特徴協働効果の神経機構（木田哲夫，田中絵実，竹島康之，柿木隆介）
速度情報を伴わないヒト脳での運動方向処理：ランダムドット仮現運動刺激による脳磁場研究（岡さち子，浦川智和，柿木隆介，金桶吉起）

生体システム研究部門 ................................................................................ 44
概要

運動課題遂行中のマカクサル運動野および体性感覚野のフラビンイメージング（畑中伸彦，高良沙幸，金子将也，南部 篤）
大脳基底核－視床－大脳皮質ループにおける運動制御機構（知見聡美，南部 篤，川口泰雄，木村 實）
光遺伝学を利用した大脳皮質－線条体経路の神経生理機能の解明（佐野裕美，知見聡美，南部篤，加藤成樹，小林憲太，小林和人）

光遺伝学を利用し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，南部 篤，田中謙二）
マーモセット大脳皮質 3a 野における神経生理学的および解剖学的解析（纐纈大輔，畑中伸彦，南部篤）

BMI 駆動型脳深部刺激療法の開発（高良沙幸，南部 篤，西村幸男）
大脳基底核出力核に置ける興奮性・抑制性の活動調節（金子将也，畑中伸彦，橘 吉寿，南部 篤）
視覚情報を運動発現に変換する神経回路の解明（高原大輔，南部 篤，星 英司，高田昌彦）

計算神経科学研究部門 ................................................................................ 47
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）

6

研究活動報告

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門 .................................................................................. 49
概

要

シナプスを取り巻く微細構造空間のシナプス伝達特性への影響（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）
シナプス-グリア複合環境の動的変化による情報伝達制御（松井 広）
細胞種選択的にチャネルロドプシン 2 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）

大脳神経回路論研究部門 .............................................................................. 53
概要大脳皮質 FS 細胞による錐体細胞抑制のドメイン限局性（窪田芳之，苅部冬紀，畑田小百合，北 啓子，川口泰雄）
皮質抑制性介在細胞サブネットワークへの興奮性シナプス入力（大塚 岳，川口泰雄）
前頭皮質 5 層錐体細胞と抑制性細胞の結合特性（森島美絵子，川口泰雄）
前頭皮質第 1 層 GABA 作働性細胞の形態分化と選択的分子発現（苅部冬紀，山口 登，川口泰雄）
前頭皮質と海馬傍領域をつなぐサブネットワークの多様性（平井康治，川口泰雄）

心理生理学研究部門 .................................................................................. 55
概

要

二台の MRI 同時計測による主導的および応答的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，島田浩二，吉原一文，佐々木章宏，定藤規弘）
触覚と視覚による素材識別に関する神経基盤（北田 亮，佐々木章弘，岡本悠子，荒田真美子，河内山隆紀，定藤規弘）
経頭蓋直流電気刺激による脳卒中片麻痺患者の下肢運動機能の改善（田中悟志，定藤規弘）
援助行動の動因に関する神経基盤（川道拓東，田邊宏樹，高橋陽香，定藤規弘）
評判の神経基盤（川道拓東，佐々木章宏，高橋陽香，田邊宏樹，定藤規弘）
前向き認知的再評価の神経基盤と主観的幸福感との関連（松永昌宏，川道拓東，吉原一文，吉田優美子，定藤規弘）
右下前頭回の「読唇効果」への影響（山﨑未花，田中悟志，菅原翔，定藤規弘）

恐怖刺激による末梢体温の変化に関連する脳内機序（吉原一文，田邊宏樹，川道拓東，小池耕彦，山﨑未花，定藤規弘）

7

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ゲームインタラクション中の頭部運動同期現象と自閉症傾向（岡崎俊太郎，大塩立華，安梅勅江，定藤規弘）
2 台の fMRI 同時計測による相互注視の神経基盤（小池耕彦，田邉宏樹，Jorge Bosch，岡崎俊太郎，佐々木章宏，島田浩二，吉原一文，定藤規弘）
動作表象に関わる脳内ネットワーク（佐々木章宏，河内山隆紀，杉浦元亮，田邊宏樹，定藤規弘）
音韻ループによって促進される外国語語彙学習時における右小脳と左紡錘状回の働き（牧田 快，山崎未花，田邊宏樹，河内山隆紀，小池耕彦，横川博一，吉田晴世，定藤規弘）
表情の相互模倣の神経基盤（岡本悠子，北田 亮，高橋陽香，八幡憲明，吉田優美子，河内山隆紀，田邊宏樹，定藤規弘）
予告効果における神経基盤：機能的 MRI 研究（吉田優美子，田邊宏樹，林正道，河内山隆紀，定藤規弘）

小学生における睡眠時間と技能定着の関係（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）
単語学習に対する共同注意の効果の検討（島田浩二，Hirotani Masako，岡崎俊太郎，田邊宏樹，定藤規弘）
涙を付加したことによる悲しみ評定の変化とその神経基盤（高橋陽香，北田 亮，佐々木章宏，川道拓東，定藤規弘）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................ 62
概要

第一次視覚野損傷ザルにおける express saccade（吉田正俊，高浦加奈，伊佐正）In vivo study of the ArchT-suppressing tecto-thalamo-strital pathways in rat（Penphimon Phongphanphanee，Tadashi Isa）
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）
遺伝子導入による経路選択的伝達遮断法を用いたサル脊髄固有ニューロン機能の解析（木下正治，伊佐 正）
サル運動野における脳活動信号を用いた電動義手の随意制御（渡辺秀典，伊佐 正，西村幸男）
第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードの制御に寄与する脳部位：PET による脳活動測定（加藤利佳子，吉田正俊，伊佐 正）
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）
神経活動依存的刺激による随意歩行機能再建（笹田周作，加藤健治，ステファン J グロイス，門脇 傑，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男）
ブレインマシーンインターフェース技術を用いた運動・体性感覚機能の同時再建（加藤健治，笹田周作，西村幸男）
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，尾上浩隆，伊佐正，西村幸男）

生体恒常機能発達機構研究部門 ........................................................................ 66
概要

in vivo 多光子顕微鏡を用いた大脳皮質神経細胞の微細構造の可視化（加藤 剛，Kim Sun Kwang，江藤 圭，宮本愛喜子，石川達也，鍋倉淳一）
幼若期大脳皮質における GABA ニューロンの移動とそのメカニズムの解明（稲田浩之，鍋倉淳一）

8

研究活動報告

in vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析（宮本愛喜子，江藤 圭，加藤 剛，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（山口純弥，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 ...................................................................... 69
概要

非放射性 2-デオキシグルコースを用いたグルコース利用速度測定法の開発（斉藤久美子，箕越靖彦）
DNA メチル化による転写調節因子 SF-1/AD4BP の視床下部腹内側核ニューロン特異的発現機構（岡本士毅，箕越靖彦，Marit Bakke，Ulrich Boehm，諸橋憲一郎）
視床下部弓状核 AgRP ニューロンにおける PDK1-FOXO1 の調節機構（岡本士毅，箕越靖彦，中江淳）

非 B リンパ球の発達に及ぼす飢餓の影響とレプチンの中枢作用が果たす役割（戸田知得，箕越靖彦，小川佳宏）
AMPKα2 サブユニットと AMPK キナーゼ CaMKK2 の X 線結晶解析（戸田知得，箕越靖彦，横山茂之）

環境適応機能発達研究部門 ............................................................................ 71
概

要

グレリンによる β 細胞 cAMP シグナルを介したグルコース誘発インスリン分泌抑制（出崎克也，Boldbaatar Damdindorj，矢田俊彦）
オキシトシンの末梢投与による抗肥満・抗メタボリックシンドローム効果（前島裕子，岩崎有作，Sedbazar Udval，矢田俊彦）

個別研究・特別研究
個別研究（村上グループ） ............................................................................ 73
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，王 平，魏 睦新）

個別研究（大橋グループ） ............................................................................ 74
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） ............................................................................ 75
概要

ウニ卵受精時の Ca2+増加，ミトコンドリアの活性化，一酸化窒素遊離，細胞内 ATP 変化（毛利達磨，広橋教貴，経塚啓一郎）

個別研究（樫原グループ） ............................................................................ 75
概要

生後ラット運動神経細胞のチャネル発現（樫原康博，野村智美）

9

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

特別研究（永山グループ） ............................................................................ 76
概要

電子顕微鏡用位相板開発（永山國昭）
位相板応用（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 ................................................................................ 78
概要

ラット人工多能性幹 (iPS) 細胞の樹立（平林真澄）
大脳皮質第一次視覚野上に存在する遠近感の認知に必須の機能ユニット「眼優位カラム」の形成メカニズムの解明に向けて（冨田江一，三宝 誠）

代謝生理解析室 ...................................................................................... 79
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）
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（和中明生，辰巳晃子，奥田洋明，佐野裕美，南部 篤）
慢性疼痛における大脳皮質感覚野内応答領域の探索（Kim Sun Kwan，江藤圭，鍋倉淳一）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）
視床下部オレキシン神経の代謝生理における役割について（山中章弘）

行動様式解析室 ...................................................................................... 81
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（高雄啓三，宮川 剛）
C57BL/6 亜系統マウスの行動特性解析（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 ..................................................................... 83
概要

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室 ...................................................................................... 84
概

要

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）

10

研究活動報告

消化管機能における小腸絨毛上皮下線維芽細胞の役割の解析（古家園子）

生体機能情報解析室 .................................................................................. 85
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 ...................................................................................... 85
概要

シナプス内キナーゼ分子の活性化可視化解析（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）

動物実験センター .................................................................................. 87
概

技術課
概

要

........................................................................................... 90

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脳機能計測・支援センター（1）形態情報解析室（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）③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）④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）

11

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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 計測や，一分子イメージング等

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の光生理学的手法，細胞生物学的研究手法により，その究」に取り組み，また，神経科学的興味から「各素子の分子機能調節と構造機能連関の解析を行った。また，外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部研究室との連携により，遺伝子改変マウスの作成も継体・スライスレベルでの研究」を進めている。

続して進めている。以下に，今年度行った研究課題とそ

今年度，これまでに引き続き，神経機能素子の遺伝子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，

スプライシングの違いによりオーファン代謝型受容体蛋白と分泌蛋白がつくられる Prrt3 の機能解明に向けた，遺伝子破壊ヘテロマウスを用いた行動解析
山本友美，久保義弘
服部聡子，宮川剛（藤田保健衛生大学総合医科学研究所システム医科学）
中尾和貴（理研 CDB，東大院医）
，清成

我々は，
スプライシングの違いにより同一遺伝子から，

寛（理研 CDB）

析を行った。

オーファン代謝型受容体 (Long-Prrt3) と，その N 末端のその結果，Barnes maze 試験において，空間記憶自体に細胞外部分のみからなる分泌蛋白 (Short-Prrt3) の両方がは異常はみられないが，その長期保持が，野生型に比しつくられる機能未知の新規分子 Prrt3 の解析に取り組んて有意に低下していることが明らかになった。さらに，でいる。機能に関する手がかりを得るために，昨年度，恐怖条件付け試験においても，恐怖条件付け自体には異B6 マウス由来の ES 細胞を用いて，Prrt3 遺伝子破壊 (KO)常は見られないが，その長期保持が，野生型に比して有マウスの作成を行った。KO ホモマウスは，同腹の仔に意に低下していることが明らかになった。

比して顕著に成長が遅れ，1 週間以内にほとんどすべて破壊された Prrt3 遺伝子座に挿入された LacZ 遺伝子は，が死亡したが，早い時点で KO ホモマウス以外の仔を除

海馬の錐体細胞と小脳のプルキンエ細胞に最も強い発現

いて飼育すると，まれに成体まで生育した。KO ヘテロが見られたことと併せて，今後，機能解明に向けたさら

マウスは順調に生育するため，今年度，週齢の揃った充なる解析を行う計画である。

分な個体数を確保し，KO ヘテロマウスの網羅的行動解12研究活動報告／分子生理研究系

ムスカリン受容体の活性化に対する膜電位の効果
立山充博，久保義弘

ムスカリン受容体 1 型 (M1R) は神経伝達物質の一種

m1R-i3-YFP/tail-CFP を発現している細胞に whole cell

アセチルコリンの代謝型受容体であり，Gq 蛋白質を介しpatch clamp を適用し，膜電位制御下での FRET 効率の変てシグナルを細胞内に伝達する。近年，M1R を介するシ化を記録した。リガンドがない場合，脱分極や過分極にグナル伝達が膜電位の影響を受けることが報告され，受よる FRET 効率の変化は認められなかった。この結果は，容体構造が膜電位により変化するという可能性が示され膜電位の変化は受容体を活性化しないという結果と矛盾た。そこで，我々は，M1R の活性状態をレポートするコ

しない。一方，リガンドによる FRET 減少は，脱分極にンストラクトを作製して，受容体活性化に対する膜電位より増大し過分極により減弱した。また，高時間分解能の影響について検討した。コンストラクトは，M1R の細FRET 解析から，リガンド結合による FRET 減少は脱分

胞内第 3 ループ (i3) と C 末端 (tail) にそれぞれ YFP と極時に促進されるが，リガンド除去による FRET 回復は

CFP という蛍光蛋白質を付加した (m1R-i3-YFP/tail-CFP)

膜電位の影響を受けないことが明らかとなった。以上のコンストラクトで，リガンドとの結合により蛍光共鳴エ結果から，M1R の活性化構造への移行が脱分極時に促進

ネルギー遷移 (FRET) 効率の減少を示した。この FRETされることが示唆された。

変化は受容体の活性化に対応すると考えられたことから，

Gq 蛋白質による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クトを作製し Gq 蛋白質と機能的に結合することを，先れ G タンパク質を介して細胞内へシグナルを伝達する。

ず，検討した。その結果，M3R と P2Y1R のコンストラ

これまでの放射性リガンドを用いた結合実験から，受容クトが Gq 蛋白質との機能的結合を示した。そこで，M3R体の活性型構造はリガンド結合により安定化するが，さと P2Y1R の各コンストラクトの C 末端に，さらに，蛍光らに G 蛋白質と結合することでより安定化すると考えら

蛋白質 CFP を付加し FRET 変化を観察した。両コンストれている。そこで，リガンド結合による各種 Gq 結合型

ラクトとも，リガンド投与による FRET 効率の減少を示

受容体の構造変化を蛍光共鳴エネルギー遷移 (FRET) 効

したが，Gq 蛋白質の共発現により M3R では FRET 減少

率変化として捉えることにより，活性化構造への Gq 蛋が増大し P2Y1R では変化しなかった。この結果は，Gq

白質の影響を検討した。受容体としてムスカリン受容体

蛋白質は M3R の活性化構造を安定化するが，P2Y1R の3 型 (M3R)，代謝型プリン受容体 1 型 (P2Y1R)，neurokinin

活性化構造には影響を与えないということを示唆するも受容体 1 型 (NK1R) を用い，それぞれの細胞内第 3 ルーのである。この差異の分子基盤について，今後解析を進

プ (i3) に YFP という蛍光蛋白質を付加したコンストラ

める計画である。

KCNE3 による KCNQ1 機能調節に重要なフェニルアラニン残基の機能解析
中條浩一，久保義弘

電位依存性カリウムチャネルの KCNQ1 チャネルは，腸などにおいて KCNE3 タンパク質と複合体を構成し，

13

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

電位依存性を失った常時開状態のカリウムチャネルを構ン 残 基 の 変 異 体 解 析 を 行 っ た 。 F127A/F130A ，成する。前年度までにヒト KCNQ1 チャネル S1 セグメン

F127L/F130L，F127V/F130V 等の二重変異体により，ト上に並ぶフェニルアラニン Phe127, Phe130 が，特にKCNE3 による機能修飾作用は完全に失われた。一方これ

KCNE3 による機能修飾に重要な働きを持つことを明ら

らの変異体は KCNE1 に対してはほとんど効果がなかっかにした。KCNE3 はこれらのフェニルアラニン残基と相た。KCNQ1 に対し，KCNE1 と KCNE3 が異なる領域を互作用することで，KCNQ1 チャネルを開状態に安定化標的とし，それによって機能が大きく異なっていることしていると考えられる。引き続きこれらフェニルアラニ

を明らかにすることができた。

タンデムコンストラクトによる KCNQ1-KCNE1 チャネルの活性化機構の解析
中條浩一，久保義弘

電位依存性カリウムチャネル KCNQ1 は，心臓においリーが 4 : 4 になる KCNE1-KCNQ1 (EQ) コンストラクトて 1 回膜貫通型のタンパク質 KCNE1 とイオンチャネル

は膜電位依存性が大きく脱分極側にシフトしており，非複合体を構成し，心筋の興奮性制御に寄与している。こ常に開きにくい。
一方 4: 2 になる KCNE1-KCNQ1-KCNQ1

れまでに我々は，各イオンチャネル複合体中に含まれる(EQQ) コンストラクトは野生型の KCNQ1 と KCNE1 に

KCNE1 サブユニットの数を直接数えることに成功し，そ近い性質を示した。また KCNE1 と KCNQ1 の間をつなの結果 4 量体の KCNQ1 チャネルに結合する KCNE1 サ

ぐリンカーを 18 アミノ酸から 300 アミノ酸の範囲で変化

ブユニットの数は 0-4 個とフレキシブルであること，させたところ，EQ，EQQ ともに活性化のキネティクス

KCNE1 の結合数は KCNQ1 と KCNE1 の相対発現密度にはリンカーが長くなるほど遅くなる傾向を示した。この依存することを示した。この相対発現密度依存的なスト

リンカー依存的なチャネルキネティクスの変化が，イキオメトリーの変化がチャネル機能に与える影響を，

KCNE1 と KCNQ1 間の相互作用の膜電位依存的変化に由KCNE1 と KCNQ1 を直鎖上につないだタンデムコンスト

来するものであるかどうか，引き続き検討していく予定

ラクトを作成することにより解析した。ストイキオメト

である。

全反射赤外分光法によるイオン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

本年度はこれまで中條が扱ってきた KCNQ1 について，

スペクトルの取得により解析する非常に鋭敏な方法で，GFP タグを用いた Fluorescence Detection Size Exclusion

ロドプシンを中心とした構造機能連関研究に大きな成

Chromatography (GFP-FSEC) を用いて，細胞膜におけるタ果を上げてきている。この方法をイオンチャネル，特にンパク質発現を検討した。残念ながら，KCNQ1 は細胞

哺乳類のイオンチャネルに適用し，イオンの透過機構や膜上での発現が非常に少なく，KCNE1 を共発現してもあ分子間相互作用などを明らかにすることを目指した。赤まり改善は見られなかった。今後 KCNQ1 を使用するこ外分光法は X 線結晶構造解析ほどのタンパク質量は必とは断念し，カリウムチャネルを中心に，X 線結晶構造

要としないが，それでも哺乳類培養細胞等である程度効解析などで実績のあるイオンチャネルから候補を探す予

率良く細胞膜上に発現することを確認する必要がある。

定である。

14

研究活動報告／分子生理研究系

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
我々は，これまでに，ATP 受容体チャネル P2X2 が，域に位置する D315 に，[ATP]- 応答関係に膜電位依存性

ATP の結合と膜電位の変化を複合的に感知し活性化すの異なる 2 コンポーネントを出現させる D315A 変異を，る受容体チャネルであることを明らかにしてきた。その

1，2，3 個導入した TCC を用いた実験においても，1 個の活性化の機構，特に，二つの情報が分子内をどのように変異では際だった変化がみられず，2 個の変異により，

流れ，どのように集約されるのか，また，3 量体の 3 個著しい変化が見られた。(3) 膜電位依存性を失いどの電のサブユニットのいくつがそのシグナルの流れに寄与す

位でも活性化するようになる膜貫通部位の変異 T339S を，るかは，興味深い課題である。この点にアプローチする

1，2，3 個導入した TCC を用いた実験においては，膜電位ためには，3 量体中に，数と位置を規定して変異を導入

依存的活性化が，導入した変異の数により段階的に変化することが必要である。そこで，Uracil Specific Excision

することが明らかになった。

Reagent を用いる USER 法により，ATP 結合部位の K308A

以上の結果から，3 量体に対する 2 分子の ATP の結合

変異，リンカー領域の D315A 変異，膜貫通部位の T339S

情報が，リンカー部位までは 2 個のサブユニットをその変異を数をコントロールして導入した tandem trimeric

まま流れ，膜貫通部位において 3 つのサブユニットに均

construct (TTC) を高効率に作成した。

等に拡散することが示唆された。今後，K308A と T339S(1) ATP 結合能を失う変異 K308A を，1，2，3 個導入しの 2 つの変異を，同一サブユニット上（シス）に導入した TCC を用いた実験により，ATP による活性化にも膜た TCC と，異なるサブユニット上（トランス）に導入し電位依存的活性化にも，2 個の ATP 結合部位が必要かつた TCC の性質を比較し，また，D315A と T339S につい充分であることが明らかになった。(2) ATP 結合部位とても同様の実験を行いうことにより，P2X2 分子内の活性チャネルポアの存在する膜貫通部位をつなぐリンカー領化シグナルの流れに関する結論を導く計画である。

ATP 受容体チャネル P2X2 の活性化時の構造変化の Cys accessibility 解析
Batu Keceli，久保義弘
P2X2 は，ATP の結合により活性化される受容体チャネと，それに近接する I67 に Cys 残基を導入することとしルに認識されてきたが，我々は，これまでに，P2X2 が，た。このコンストラクトでは，還元剤 DTT の投与によりATP 投与後の定常状態において膜電位を変化させた時電流が増加し，Cys 間に架橋する Cd2+の投与によって電に膜電位依存的ゲーティングを示すこと，すなわち，流が減少した。この変化は，D315C 変異のみ，I67C 変異

P2X2 が，ATP 結合と膜電位変化を統合的に感知し活性化

のみではみられなかったため，315C-67C 間でボンドが形することを見いだした。この機能解析の知見と合致する

成されて電流変化が起きていることが示された。さらに，

ような，ATP 結合と膜電位変化に依存する動的構造変化

前述の tandem trimeric construct (TTC) を用いた実験によの検出は興味深い課題である。そこで，我々は，構造変り，同一サブユニット上ではなく，隣同士のサブユニッ化を導入した Cys 残基の修飾の速さの差として捉える解トの 315C と 67C がボンドを形成していることが示され析を行った。まず，zebrafish P2X4 の結晶構造を元に作成た。ATP 存在下で，P2X2 が，活性化しやすい過分極電位，

した rat P2X2 のホモロジーモデルを元に，構造変化を検もしくは活性化しにくい脱分極電位に膜電位固定して出するのに至適の Cys 残基の導入位置を検証し，細胞外Cd2+を投与したところ，過分極では電流の変化が速く，

ATP 結合部位と膜貫通部位を結ぶリンカー領域の D315

脱分極では，電流の変化が遅かった。また，膜電位依存15

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

性を示さない T339S 変異体で同様の実験を行ったところ，
2+

Cd 投与による電流変化の速さは，膜電位依存性を示さなかった。以上より，P2X2 が膜電位に依存する構造変化を示すことが明らかになった。

分子神経生理研究部門【概要】
分子神経生理部門では哺乳類神経系の発生・分化，特ことも明らかとなってきた。そのため，他組織の分化研に神経上皮細胞（神経幹細胞）からどのようにして全く究とは異なり，細胞株や脳細胞の分散培養系を用いた研機能の異なる細胞種（神経細胞，アストロサイト，オリ

究ではその本質に迫るには限界がある。われわれは in

ゴデンドロサイトなど）が分化してくるのか，について

vitro で得られた結果を絶えず in vivo に戻して解析する研究を進めている。また，得られた新しい概念や技術はだけでなく，神経系の細胞系譜の解析や移動様式の解析

臨床研究への応用を視野に入れながら，病態の解析にもをも精力的に行っている。
近年，成人脳内にも神経幹細胞が存在し，神経細胞を再努力している。
脳神経系では他の組織とは異なり多様性が大である。

生する能力を有することが明らかとなった。この成人にお大げさに言えば，神経細胞は一つ一つが個性を持っておける神経幹細胞数の維持機構についても研究している。

り，そのそれぞれについて発生・分化様式を研究しなけ

糖蛋白質糖鎖解析法を開発し極めて微量な試料からのればならない程である。また，均一であると考えられて構造解析が可能となった。脳内において，新しい糖鎖構きたグリア細胞にも性質の異なる集団が数多く存在する造を発見し，その生理学的意義について検討している。

グリア細胞の発生・分化
臼井紀好，池中一裕

中枢神経系において，神経細胞の多様性は発生期に形の解明を試みている。グリア細胞において Olig2 がどの成されることが知られている。その一方でグリア細胞のような分子機構で発生・分化を制御するかは未だ不明な発生メカニズム，発生起源，及び発生期に規定付けられ点が多い。これらを解明するために yeast two hybrid 法やる機能的多様性については未だ不明な点が多い。

in vitro pull down 法により Olig2 結合蛋白質の解析を進め

本研究室ではグリア細胞の発生を規定する分子としてた。その結果，Olig2 のリン酸化状態により，オリゴデン

Olig2 転写因子に着目し，グリア細胞の発生・分化機構

ドロサイトの発生を制御していることが明らかとなった。

オリゴデンドロサイトの機能と病態
田中謙二，清水崇弘，Wilaiwan Wisessmith，池中一裕
脱髄疾患の慢性脱髄巣においては神経変性疾患と異な

本年度はその遺伝子発現を人為的に操作できるマウスをり，なぜ髄鞘再生が起きないかを知る必要がある。われ作製した。現在シスタチン F 発現がない時，また過剰発

われは髄鞘再生中には発現するが，再生抑制時にはその現している時に脱髄症状がどのように変化するのか検討

発現が停止するシスタチン F に着目して研究している。

している。

16

研究活動報告／分子生理研究系

アストロサイトの機能と病態
稲村直子，田中謙二，杉尾翔太，池中一裕

近年，グルタミン酸と ATP がアストロサイトから放出なった。また，アストロサイト系譜細胞に発現し，ヒト

され，シナプス伝達を調節することが提唱されているが，の白質ジストロフィー（MLC 病）の原因遺伝子の一つでそのメカニズムについては不明な点が多い。東京大学廣

ある MLC1 の機能解析を行った。Mlc1 過剰発現マウス

瀬謙造教授の開発したプローブを用いて培養アストロサを作成し解析するとヒト MLC 病に類似した表現系が認イトから放出されるグルタミン酸を可視化し，また名古められた。また北海道大学渡辺雅彦教授，生理学研究所

屋大学曽我部正博教授のグループと共同で，ルシフェリ

深田正紀教授との共同研究より，Na+/K+ ATPase αサブユ

ン発光を利用し，培養アストロサイトから放出されるニットが Mlc1 と結合することを明らかにした。
今後は，

ATP の可視化にも成功した。薬理学的実験から ATP 放

Mlc1 過剰発現により，Na+/K+ ATPase にどのような機能

出には複合したメカニズムが関わっていることがわかっ変化がおこるのかが課題となった。

た。今後は，ATP とグルタミン酸との同時測定が課題と神経幹細胞の生成と維持等

神経幹細胞は全ての神経細胞・グリア細胞の供給源で誠司，石野雄吾，橋本弘和，池中一裕

た。

あり，脳の構築に非常に重要であるにも関わらず，そのまた，神経幹細胞の増殖や分化に重要な遺伝子として生成の分子機構は不明な点が多い。本グループでは神経Bre1 を同定した。この遺伝子はヒストンにユビキチン化

幹細胞の誘導に Notch シグナルの活性が必須であること

を施すことで様々な遺伝子の発現をエピジェネティックを明らかにしてきたが，その活性化には glial cells missingに制御している。我々は，Bre1 の機能喪失により神経幹1/2 遺伝子が担っていることを示した。この遺伝子は，細胞の増殖や分化が抑制されることを，培養下の神経幹

Notch シグナルの下流で働く Hes5 遺伝子のプロモーター

細胞およびマウス発生期脳の神経幹細胞を用いて明らか

領域で，DNA メチル化を外すことによりエピジェネティにした。

ックに遺伝子発現制御を行なっていることを明らかにし

N 結合型糖鎖の構造決定と機能解析
吉村武，鳴海麻衣，等

誠司，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，細胞せて目的蛋白質に修飾されている N 結合型糖鎖を解析す

間相互作用やシグナル伝達に深く関わっている。これまる方法を確立した (Yoshimura et al., Anal Biochem, 2012)。

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この解析法を用いて，我々が見出した新規シアル酸化糖化することや，大脳皮質の発達過程において劇的に変化

鎖構造の詳細な解析を行った。脳内Ｎ結合型糖鎖解析過する新規シアル酸化糖鎖構造が存在することを明らかに程で Lewis X 糖鎖構造の合成に関わる新規フコシル基転した。本年度は，微量な試料からの N 結合型糖鎖の網羅

移酵素 FUT10 を見出した。そして，FUT10 が Lewis X 糖的解析方法を確立し，この手法と SDS-PAGE を組み合わ

鎖合成を制御し，神経細胞移動に関与することを明らか

17

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）にした。また，中枢神経系および末梢神経系髄鞘の糖鎖た。末梢神経障害に関わる髄鞘糖蛋白質 P0 の糖鎖に着の比較解析を行い，酸性糖鎖比率に大きな違いを見出し目し，その主要な糖鎖構造を明らかにした。

ナノ形態生理研究部門【概要】「構造と機能」という分子生物学のパラダイムは生物の温トモグラフィーの生物応用を行っている。二つ目は，機能が生体高分子，特に蛋白質の独自の構造によって支線形加速器を導入した加速電圧 500kV の Linac TEM によえられていることを明かにしてきた。本部門では細胞内る厚い生物試料の三次元観察である。本研究部門は，現

超微小形態を高分解能，高コントラストで観察する新し

在形態情報解析室の村田和義准教授が併任しており，前い電子顕微鏡の開発を背景に細胞の「構造と機能」を研述の最先端機器は，計画共同研究“先端電子顕微鏡の医究している。その一つは，位相差電子顕微鏡の開発とそ

学・生物学応用”で使用されている。詳細は，形態情報の応用である。蛋白質複合体やウイルスの電子線構造解

解析室の項を参照。

析，“複雑な”生物試料への Zernike 位相差法の応用，低18研究活動報告／細胞器官研究系

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は脳内の興奮性シナプ
ス伝達の大部分を司る。当部門では AMPA 受容体の動態や機能を制御する機構を以下の 2 点に着目して解明し，シナプス可塑性およびてんかんなどの脳神経疾患発症のメカニズムの理解を目指す。

ル化基質蛋白質の同定とその性状解析を進めている。
(2) てんかん関連蛋白質 LGI1 によるシナプス伝達制
御機構の解明およびてんかん病態機構の解明
我々はシナプス後部の足場蛋白質 PSD-95 の蛋白質複合体として同定したてんかん関連リガンド LGI1 の機能(1) パルミトイル化脂質修飾機構の全容解明に関して精力的に解析を進めている。これまでに分泌蛋

パルミトイル化修飾は，多くの蛋白質にみられる代表

白質 LGI1 の脳内受容体として ADAM22 と ADAM23 を的な翻訳後脂質修飾であり，外界刺激に応答してシナプ

見出し，LGI1 が ADAM22 との結合を介して AMPA 受容ス蛋白質のシナプス膜局在を制御し，シナプス伝達効率

体機能を増強することを見出している。一方，LGI1 欠損や細胞内情報伝達を調節する。我々は独自に発見したパ

マウスにおいて AMPA 受容体を介したシナプス伝達が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

減弱し，致死性てんかんが必発することを見出している。

AMPA 受容体の動態制御機構および新規のパルミトイ

以下に今年度行った研究課題とその内容の要約を記す。

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DHHC2 が細胞膜（シナプス膜）に直接挿入されること

部膜にアンカリングすることにより，興奮性シナプス伝を見出し，パルミトイル化酵素が細胞膜で局所的に特殊達を制御する。これまでに，パルミトイル化酵素 P-PAT

な膜マイクロドメイン PSD を形成するのに重要な役割(DHHC2, 3, 7, 15) サブファミリーのうち DHHC2 がポスを担っていることを明らかにした。さらに，パルミトイ

トシナプスおよび樹状突起に局在し，その局在が神経活

ル化 PSD-95 を特異的に認識する抗体の作製に成功し，動抑制時にポストシナプス膜近傍に移動し，PSD-95 のパ

初めて生細胞レベルでパルミトイル化 PSD-95 の動態を

ルミトイル化を促進することを見出した。今年度は可視化することに成功した。

新規パルミトイル化基質 Neurochondrin の同定と性状解析
奥慎一郎，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

これらの中で，シナプス可塑性や神経突起の伸長に重要蛋白質の膜局在を制御する。私共は CSS-Palm 2.0 というな 役 割 を 果 た す Neurochondrin に 着 目 し た 。 私 共 はパルミトイル化部位予測プログラムを利用して，in silico

Neurochondrin の責任酵素をパルミトイル化酵素ライブ

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ラリーからスクリーニングし同定した。さらに，

探索し，数多くの新規パルミトイル化基質を同定した。

Neurochondrin のパルミトイル化が Neurochondrin の細胞19

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

内局在や神経突起の伸長活性に重要な役割を果たすことを見出した。

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の結合能，iii) 細胞内局在等の観点から解析した。すで遺伝子として考えられている LGI1 という分子に着目しに，LGI1 変異体をいくつかのカテゴリーに分類することて研究を進めている。LGI1 がどのようにしてシナプス伝に成功している。また，変異体に特異的に結合する蛋白達を制御しているのか，そしてその変異が何故，てんか質の同定にも成功している。さらに，これら変異を有すんという病態を引き起こすのかを明らかにするために，る病態モデルマウス群の作製も終了している。これらの

LGI1 の変異体解析を進めている。側頭葉てんかん家系で解析を通じて LGI1 の作用機構と病態機構を明らかにす見られる LGI1 の変異体を網羅的に作成し，野生型 LGI1

る。

との機能の違いをLGI1の i) 分泌能，ii) ADAM 蛋白質とLGI ファミリー分子，LGI2 の生理機能の解明
深田優子，深田正紀，Hannes Lohi
LGI には LGI1-4 からなる遺伝子ファミリーが存在し，

ADAM22 という膜蛋白質であるこを明らかにした。LGI1

脊椎動物にのみ保存されている。我々は Finland（ヘルシと LGI2 は脳内の異なる領域で ADAM22 に結合して，脳ンキ大学）の Lohi 博士との共同研究により，イヌの遺伝の興奮性を広く制御する重要な蛋白質群であると考えら性てんかんの原因遺伝子として，LGI2 遺伝子を同定した。

れた。いったんこの LGI2 および LGI1 とその受容体

LGI2 は視床網様核に強く発現し，海馬に強く発現する

ADAM22 の結合が阻害されると，マウス，イヌ，ヒトにLGI1 や小脳に強く発現する LGI4 と異なるパターンを示

おいててんかんが引き起こされることを見出した (PLosすメンバーで，その機能はこれまで分かっていなかった。

Genet)。

さらに，私どもは LGI2 の脳内受容体が LGI1 と同様に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，渡邊修，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 抗体がどのような機序で病態を引き起こすのかに縁系脳炎の多くの患者血清中に抗 LGI1 抗体が存在する

関して検討を進めている。

20

研究活動報告／細胞器官研究系

機能協関研究部門【概要】
私達は容積調節や環境情報受容，網膜光受容など最も一般的で基本的な細胞活動のメカニズムを，膜機能分子

血性細胞死の分子メカニズム，特にイオンチャネルの関与とそのメカニズムを明らかにする。

の働きとして細胞生理学的に解明し，それらの異常と疾(3)「バソプレシンニューロンにおける体液浸透圧検病や細胞死との関係についても明らかにしようとしてい知・バソプレシン分泌調節メカニズムの解明」：特に，こる。主たる研究課題は次の通りである。

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（異常浸透圧環境下においても）その容積を(4)「バイオ分子センサーチャネルの分子メカニズムの正常に維持する能力を持つ。これに関与する容積調節性解明」：特に，アニオンチャネルや ATP 放出チャネルや膜機能分子，特に容積感受性外向整流性クロライドチャネ

TRP カチオンチャネルの容積センサー機能，メカノセン

ル (VSOR) やそのシグナルの分子同定を行い，その活性サー機能およびストレスセンサー機能の分子メカニズム

メカニズムと生理学的役割を解明する。

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」：特誘導メカニズム」：容積調節能の破綻は持続性の容積変化に網膜神経節細胞での視覚情報の統合処理について，網をもたらして細胞死を誘導する。多くの細胞のアポトー

膜組織培養法を活用したバイオ分子センサーの遺伝子操

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

低浸透圧条件下において脳内に分泌されるバソプレシンの役割の解明
佐藤かお理，岡田泰伸
沼田朋大（京都大学）
斉藤健，上田陽一（産業医科大学）

抗利尿ホルモンであるアルギニンバソプレシン (AVP)

ニューロンの細胞体・樹状突起の形質膜に発現する V2は，脳下垂体後葉から血中へ分泌される事が知られておレセプターを刺激し，アデニル酸シクラーゼ－cAMP シ

り，体液の浸透圧が減少（低浸透圧化）すると血中へのグ ナ ル を 介 して 容 積 感受 性外 向 整 流 性 Cl チ ャ ネ ル

分泌量が減少する事が知られている。近年，AVP は AVP(VSOR) の活性をさらに促進させる事，そしてそれによ

産生ニューロン（AVP ニューロン）の細胞体や樹状突起って低浸透圧刺激で膨張した細胞の容積を元に戻す働き

からも分泌される事が報告されたが，私達は，低浸透圧（調節性容積減少：RVD）を促進する事が明らかとなっ

条件下におけるその分泌量は血中への分泌量の変化とはた。このように，低浸透圧条件下において脳内に分泌さ異なり，増大するという驚くべき現象を発見し，その分れた AVP は，低浸透圧により膨張する細胞容積のネガテ

泌メカニズムは，低浸透圧刺激による皮質アクチンの脱ィブフィードバック作用の役割がある事が示唆された。

重合が引き金になっている事を明らかにした。更に，低これらの結果は次の論文に報告：Sceince Signal 4 (157) :浸透圧条件下において脳内に分泌された AVP は，AVP

ra5, 2011。

−

21

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

2+「Ca ナノドメイン」を介する細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル (VSOR) 活性化機構の発見
秋田天平，岡田泰伸
Fedorovich Sergei V (National Academy of Sciences of Belarus)
細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル (VSOR)

種々の刺激に応じてアストロサイトから放出されるは，あらゆる種類の細胞において細胞容積調節時の細胞

ATP のアストロサイト自身への作用によっても誘起さ

膜陰イオン（アニオン）透過性をもたらす主たるイオン

れることが判明し，それが例えばアストログリアの細胞チャネルである。かつて我々は，脳内の主要なグリア細膨張時の VSOR 活性化に寄与することも明らかとなった。

胞であるアストロサイトにおいて，炎症時初期に生成さこの Ca2+ナノドメインを介する VSOR 活性化機序は，細れるブラジキニンが作用すると VSOR が活性化されるこ胞の形態変化時の局所的な容積調節や，VSOR を通じてとを見出したが，今回我々はその VSOR 活性化が，細胞放出されるアミノ酸を介して行われる細胞間シグナル伝

2+

2+

内 Ca 濃度上昇をもたらす個々の Ca 透過型イオンチャ

達が細胞の一部分でも精密に行われるための基盤機序でネル開口部の極めて近傍，数十ナノメートル以内に形成あると考えられる。なお，本研究の一部は，松前国際友

2+2+される高 Ca 濃度領域「Ca ナノドメイン」内での，プ

好財団の研究者招聘プログラムに基づく国際的共同研究

ロテインキナーゼ C や活性酸素種生成酵素 NOX 等のを通じて行われた。これらの成果は次の論文に報告：J2+

Ca 依存性酵素系の活性化を通じて誘起されていること

Physiol 589: 3909-3927, 2011; Cell Physiol Biochem 28:

を新たに発見した。
さらに，同様な VSOR 活性化機序は，

1181-1190, 2011。

成熟哺乳類網膜組織培養法の確立と網膜神経回路の解析
森藤

暁，小泉

周

網膜は視覚情報処理を担う最初の神経組織であり，多伝子導入法も併用することにより，網膜神経回路を形成

くの異なる機能をもった神経細胞が複雑な神経回路をつする様々な神経細胞のシナプス結合を可視化することにくり，色や形・動きといった様々な視覚情報の特徴抽出も成功した。とくに興奮性シナプスの局在を PSD95-GFPを行っている。網膜のこうした複雑な神経回路を解析すの発現により可視化し，その理論的解析を行った。また，るためには，網膜の神経回路をありのまま残した組織の網膜内にバソプレシン (AVP) を放出するアマクリン細状態で生理学的解析をすすめる必要があるが，昨年度，胞が存在することを明らかにした。これらの結果は次の

我々はマウスやラットなどのげっ歯類成熟網膜を組織ご論文に報告：J Comp Neurol 519: 341-357, 2011; Mol Vis 17:と培養する手法を確立させた。今回，遺伝子銃による遺3254-3261, 2011。

CFTR アニオンチャネルのポアの ATP 水解／非水解依存性の構造変化
岡田泰伸
KRASILNIKOV Oleg V (Pernambuco University)
SABIROV Ravshan Z (Academy of Science, Uzbeskistan)−

消化管や気道の上皮細胞からの Cl 分泌に関与する−

PKA 賦活性・ATP 作動性 Cl チャネルとして知られる

22

CFTR の，イオンの通り道（ポア）の構造は不明でした。
今回，パッチクランプ単一チャネル記録法と非電解質排研究活動報告／細胞器官研究系

除法を，CFTR 強制発現 HEK293T 細胞に適用して，種々まで拡大することを発見した。即ち，ATP が水解されずの大きさの PEG の影響を観察することによって，ポアサに結合している状態と ATP が水解後に解離している状イズの計測を行った。その結果，CFTR チャネルポアの態との間の転換を繰り返しながら活動している CFTR チ

細胞内側入口の半径は 1.19 nm，外側入口の半径は 0.7 nm

ャネルは，ポアの細胞外側入口サイズを大きく変化させという非対称性を示すこと，更には CFTR への ATP の非ながら活動していることが明らかになった。この結果は

水解性結合によって開ロック状態を取った時には，内側次の論文に報告：J Physiol Sci 61: 267-278, 2011。

入口の大きさは不変だが，外側入口の半径が 0.93 nm に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，微小管に見られるユニークな翻データを元に統計学的手法（やバイオインフォマティク

訳後修飾による神経細胞極性の決定，微小領域の確立にスを融合させ，これまでにない新しい視点から神経細胞

ついてもひきつづき研究を行っている。

細胞体と軸索における脂質組成比較，及び軸索内における脂質分子勾配
梁

賢正（浜松医大），瀬藤光利

神経細胞は細胞体，樹状突起，軸索と三つの異なる部

な脂肪酸組成のホスファチジルコリンの軸索内分布を解位に分かれている。とりわけ軸索は，活動電位を伝搬さ析した 1)。興味深いことに，高度不飽和脂肪酸であるアせるなど他の二つの部位と大きく異なる。軸索と細胞体，ラキドン酸 (AA) を含むホスファチジルコリンの存在比

さらには軸索基部と遠位部で物質的組成が異なることがが，軸索基部から先端部にかけて増加していた。さらに，

容易に想像できる。これまでの研究はタンパク質の組成

この AA 含有ホスファチジルコリンの軸索内勾配はアクに関するものばかりであり，脂質組成やそれらの脂肪酸

チンフィラメントの動的不安定性に依存していることを組成に関するものは皆無であった。われわれは質量顕微見出した。今後，この分子メカニズムに迫っていきたい。

鏡を用いて，上頸神経節の細胞体と軸索を観察し，様々

1. Yang et al. J Biol Chem (2012) 287: 5290-5300.

灰白質と白質の境界部における脂質組成変化
由木大（ライオン），瀬藤光利

神経細胞の細胞体と軸索は，大脳において灰白質と白化することができる。一方で，灰白質と白質における脂質という明瞭に異なる部位を形成する。クリューバー・

質分子種の差異を詳細に解析した研究は少ない。われわ

バレラ染色など既存の手法によりその境界は容易に可視

れは質量顕微鏡を用いて，灰白質と白質における，また23

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

その境界における脂質分子種の組成変化を解析し，スル2)ヒドロキシル化・非ヒドロキシル化脂質の比率逆転はア。灰ルツハイマー病の脳においても保たれていた。今後，脂白質から白質に移行する部位で，ヒドロキシル化された質分子種の分布差や疾患脳におけるそれらの分布異常を脂肪酸とヒドロキシル化されていない脂肪酸を含むスル見いだしていきたい。

ファチドの修飾状態について興味深い知見を得た

ファチドの比率が逆転した。これらの皮髄境界における

2. Yuki et al. Neuroscience (2011) 193: 44-53.

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環境情報を他のシグナルに変換し，細胞質・核や周囲「細胞の生存応答」を解明するうえで極めて重要である。

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

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に対応しながら生存応答を行っている。細胞が存在する

サー蛋白質の構造機能解析，活性化制御機構の解析を通臓器・組織によって細胞が受け取る環境情報は異なり，して細胞感覚の分子メカニズムの解明を目指している。

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

特に，侵害刺激，温度刺激，機械刺激の受容機構についる。それらセンサー蛋白質は環境の変化に応じてダイナて TRP チャネルに焦点をあてて解析を進めている。セン

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サー蛋白質の進化解析によって，いかに生物が環境変化変化からよりよい生存応答を導く機能を有している。こに適応してきたかも解析している。

れらのセンサー蛋白質は種々の化学的，物理的情報を受また，本能機能を司る視床下部ペプチド作動性神経に容し，センサー間の相互作用を行い，多くは最終的に核注目し，遺伝子工学，電気生理学，組織化学，行動薬理への情報統合を行う。そして，それは細胞の，組織の，学および，光遺伝学を組み合わせた多角的解析によって，さらには個体の環境適応をもたらす。したがって，これ摂食行動や睡眠覚醒を制御する神経機構について明らか

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にする研究を行っている。

TRPM2 のインスリン分泌機構への関与の解析
内田邦敏，富永真琴

膵臓β細胞に発現する TRPM2 が体温下で活性化して胞で有意に小さかった。さらに，膵島からのグルコース

インスリン分泌に関わっていることを以前に報告した。

依存的インスリン分泌が TRPM2 欠損膵島で有意に少な

TRPM2 のインスリン分泌への関与を個体レベルで検討

く，また，インクレチンに対する応答も有意に減弱してするために，TRPM2 欠損マウスと野生型マウスの比較解いることが判明した。こうした結果から，膵臓β細胞に析を行った。TRPM2 欠損マウスにおいて野生型マウスと発現する TRPM2 は体温下で，グルコース取り込み，イ

比較してグルコース負荷によるインスリン分泌低下によンクレチン受容体活性化の両シグナルの下流で活性化しる耐糖能異常が観察された。単離膵臓β細胞でもグルてカルシウム流入をもたらし，インスリン分泌に関わっ

2+

コース負荷による細胞内 Ca 濃度上昇が TRPM2 欠損細24ているものと考えられた。

研究活動報告／細胞器官研究系

TRPA1 活性化機構の解析
内田邦敏，富永真琴

オリー ブオイルやサイ クロオキシ ゲナーゼ阻害剤

oleocanthal や ibuprofen が TRPA1 を特異的に活性化させibuprofen は喉に灼熱感をもたらすことが知られている。

ることが明らかになった。さらに，この TRPA1 の活性

ワサビ受容体 TRPA1 を培養細胞に発現させた系やマウ化にはこれまで明らかになっているシステイン残基の共ス感覚神経細胞の系でパッチクランプ法やカルシウムイ

有結合修飾が関与しないことが判明した。

メージング法を用いて，オリーブオイルの成分

糖尿病神経症への TRPV1 関与の解析
Violeta Ristoiu，柴崎貢志，内田邦敏，周一鳴，富永真琴

糖尿病神経症の初期は痛みを伴うことが知られているた細胞ではリン酸化 TRPV1 量が著しく増大した。このが，その分子メカニズムは十分には明らかになっていな

結果と一致して，HEK293 細胞やラット感覚神経細胞でい。低酸素，高グルコースで一晩培養するだけでラット

低酸素，高グルコースによる PKCεの強い形質膜への移後根神経節細胞のカプサイシン活性化電流が有意に大き行が観察され，PKCεの膜移行を阻害する薬剤によって低くなることが分かった。HEK293 細胞を用いた解析では，

酸素，
高グルコースによる TRPV1 の感作は抑制された。

低酸素，高グルコースでカプサイシン活性化電流の大きこれらの効果では低酸素が一義的な原因になっているこさに変化はないものの脱感作が有意に減弱することが観とが明らかになり，低酸素だけで PKCεの細胞膜移行が察された。これらの現象は，TRPV1 の感作によると考え観察された。こうした結果から，糖尿病性神経症におけられ，事実，TRPV1 の PKCεによるリン酸化の基質の変る痛みの増強に低酸素，高グルコースによる TRPV1 の異させた TRPV1 変異体では低酸素，高グルコースの効感作が関与しているものと考えられた。

果が観察されず，また，低酸素，高グルコースで培養しカエル TRP 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，富永真琴

温度感受性 TRP チャネルの進化解析によって TRPV3

たが，
哺乳類 TRPV3 を活性化させる camphor や eucalyptol

が両生類で出現することから，ニシツメガエル TRPV3はニシツメガエル TRPV3 を活性化しなかった。ニシツを遺伝子クローニングしてアフリカツメがル卵母細胞 2

メガエル TRPV3 mRNA は哺乳類 TRPV3 と同じように皮電極電位固定法で解析した。その結果，哺乳類では膚での発現が観察され，皮膚で侵害性冷刺激受容に関与

TRPV3 は温かい温度で活性化するが，ニシツメガエル

しているものと考えられた。進化の過程で TRPV3 は活

TRPV3 は約 17 度の低温刺激で活性化することが明らか

性化温度閾値を逆転させ，いくつかの化学物質感受性もとなった。2-APB 感受性は哺乳類 TRPV3 と同様であっ変化したものと考えられた。

25

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

食道上皮細胞 TRPV4 による機械・温度刺激受容と ATP 放出
三原弘，Ammar Boudaka，富永真琴

これまで，表皮ケラチノサイトと膀胱扁平上皮がそれ

ΤRPV4 活性化刺激（化学刺激・温度刺激）によって ATP

ぞれ温度あるいは機械刺激を感知して ATP を放出し，そ放出が観察され，その放出は小胞輸送の阻害剤で抑制さの情報を感覚神経に伝達していることを報告してきた。

れ，TRPV4 欠損食道上皮細胞では有意に小さかった。こ

マウス食道上皮に TRPV4 が強く発現し，
化学物質刺激，れらのことから，TRPV4 活性化によって流入した Ca2+

機械刺激，温度刺激によって活性化することを，パッチ

が VNUT を発現する小胞の細胞膜への fusion を促進させクランプ法とカルシウムイメージング法を用いて見いだて exocytosis によって ATP 放出がもたらされるものと推した。これらの応答は TRPV4 欠損食道上皮細胞では観定され，この現象は胃食道逆流症等の病態に関与するこ

察されなかった。また，小胞 ATP トランスポータ VNUTとが示唆された。

も食道上皮細胞に共発現していることが分かった。

睡眠覚醒を調節する神経回路の動作原理解明山中章弘，田淵紗和子，常松友美

我々は毎日数回睡眠覚醒を繰り返し，
また人生の約 1/3

経細胞はセロトニン，ノルアドレナリンなどのモノアミ

もの時間を睡眠に費やしているが，睡眠覚醒を調節する

ン神経伝達物質で強く抑制されることが報告されている。

メカニズムについては良く分かっていない。視床下部のそこで，これらのモノアミン神経細胞からの抑制性入力

オレキシンを産生する神経細胞（オレキシン神経）が脱が睡眠覚醒調節においてどのような役割を担っているの落すると，過眠症の一つであるナルコレプシーを発症すかについて明らかにするために，オレキシン神経細胞にることから，オレキシン神経は覚醒の維持において重要

おいて，セロトニン受容体発現量を可逆的に制御するマな役割を担っていることが分かってきている。オレキシ

ウスを作製した。オレキシン神経特異的にセロトニン 1A

ン神経は，脳のほとんどの領域に軸索を投射しているが，受容体を過剰発現させると，夜間の活動期において睡眠特に縫線核，青斑核，結節乳頭体核といったモノアミン

覚醒が分断化したが，昼間はほとんど影響が見られなか作動性神経の起始核に密に投射し，オレキシン受容体をった。このことから，縫線核セロトニン神経からオレキ

介してこれらの神経をいずれも強く活性化させる。一方，

シン神経細胞への抑制性入力は，夜間の活動期においてオレキシン神経の電気生理学的解析から，オレキシン神

機能していることが明らかとなった。

様々な細胞種に光遺伝学を適用できる遺伝子改変マウスの作製
常松友美，山中章弘

光遺伝学は，チャネルロドプシン2 (ChR2) やハロロド出来る。しかし，その適用の成功には光活性化膜電位変

プシン (Halo) などの光によって活性化され，膜電位を変換分子を十分量細胞膜に発現させる必要がある。そこで，化させる光活性化膜電位変換分子を特定の細胞に発現さ様々な細胞種にこれらの光活性化膜電位変換タンパク分

せ，光によって細胞機能の制御がする技術である。この子を発現誘導出来る遺伝子改変マウスの作製を行った。

手法を用いると高い時間精度で，特定の神経活動を制御

テトラサイクリン遺伝子発現誘導システムを応用し，

26

研究活動報告／細胞器官研究系

TetO と光活性化膜電位変換タンパク分子の配列をハウ

交配では，オレキシン神経特異的に光活性化膜電位変換

スキーピング遺伝子の遺伝子座にノックインしたマウス

タンパク分子の発現が認められた。さらにスライスパッを作製した。
様々な tTA マウスラインと交配させた結果，チクランプを用いた機能確認において，光活性化膜電位

光活性化膜電位変換タンパク分子を様々な細胞種におい変換タンパク分子が正しく機能することを確認した。今て十分量発現させることに成功した。視床下部のオレキ

後はこれらのマウスを用いて，神経活動操作と行動発現

シン神経特異的に tTA を発現する遺伝子改変マウスとの機序について解析を進める予定である。

27

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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

視知覚に関するこれらの問題を解明するために，大脳を研究対象としている。我々の視覚神経系は階層的に構皮質を中心とするニューロンの刺激選択性と特定の視覚

築された複雑な並列分散システムである。そこでは低次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あれて，生体にとって意味のある情報が取り出されて行動る光沢の表現，(2) サルの素材識別における視覚と触覚のに利用される精巧な仕組みがあると考えられる。また視統合，(3) 大脳皮質高次視覚野における色と輝度コントラ覚系で取り出された情報は，体性感覚や聴覚など他の感ストの関係，(4) 色相や彩度の表現様式と知覚との関係お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よび (5)L 錐体欠損のサルの色覚の特性，などについての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研究を行った。

る。

下側頭葉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，に変化しており，ニューロンの反応は光沢空間上で良く様々な光沢物体画像に対するサルの下側頭葉皮質ニュー説明できることが分かった。それぞれのニューロンの選ロンの反応を調べた。その結果，特定の光沢に選択性を

択性を定量的に調べるために，光沢空間上で最も感度の持つニューロンが存在する事が分かった。さらに光沢選

高い方向を求めたところ，チューニングの方向はニュー

択性ニューロンの知覚的な光沢と神経活動の関係を詳細

ロンによって様々であった。しかしその分布は一様ではに調べるために，知覚的な光沢が均一に変化する光沢空なく，チューニングを示すニューロンが存在しない方向

間上でパラメータを均等に変化させた刺激を作成し，こも見られた。これらの不均一性は光沢知覚と物理パラ

れらの光沢刺激に対する IT ニューロンの反応を記録しメータの関係を反映している可能性が考えられる。

た。その結果，光沢空間上でニューロンの反応が規則的

質感表現の神経メカニズムにおける初期視覚系の寄与の研究
伊藤

南

物体を認識する過程において，物体の輪郭の形状に加とを示すことが必要であると考えた。本年度は 4 種類のえて，面部分の表現が重要な手がかりとなる。その神経素材（金属，布，樹皮，ゲル状樹脂）の質感を手掛かり

メカニズムを明らかにするために，面が示す質感の表現とする弁別課題をサルに行わせ，心理物理学的手法によに初期視覚野がどのように寄与するのかに着目した。そりヒトと同等の質感の知覚を期待できるかどうかを明らこで，まずモデル動物が質感の情報を知覚し利用するこ

かにすることを計画した。(1) 小さく仕切られた棚状のえ

28

研究活動報告／生体情報研究系

さ箱に 4 種類の素材を貼り付け，仕切内の飼料を探して廃して素材による弁別へと誘導した。現在，樹皮，布の食べさせることで，日常的にこれらの素材に触れること

弁別成績は 90%を越しているが，まだ金属とゲル樹脂をを期待した。(2) 4 種類の素材をレバーに貼り付けて，触混同する傾向がある。サルは 4 択の弁別課題を学習した

感の手がかりを含む弁別課題をデザインしてサルを訓練

が，質感を手がかりとする弁別行動に汎化させるためにした。形状により弁別させた後，徐々に形状手がかりをさらに訓練を継続する必要がある。

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

我々は見ることによって対象の視覚的特徴だけでなく，つの素材カテゴリー（石，金属，布など）についてそれ

ひんやり感や重たさといった視覚以外の情報も得ること

ぞれ 4 種類の円柱形の実物体を用意した。コンピュータが出来る。視覚系以外の情報は過去の経験に由来し，視制御によって実物体を呈示できる刺激呈示装置を開発し，覚的な素材弁別にも影響を与えていると考えられる。触さらにサルを用いた予備実験において装置と課題の最適

覚経験が視覚的な素材弁別に与える影響とその神経基盤化を行った。また行動実験によって素材カテゴリーを測を調べるために，触覚経験課題とその前後での行動実験定するために素材弁別課題を設定し，触覚経験がない状と生理実験を計画し，その実験に着手した。触覚経験課

態での素材識別のカテゴリ性について調べている。

題では実物体刺激をサルに触らせ触覚経験を与える。9fMRI によるサル視覚野における光沢応答領域と顔応答領域・物体応答領域との比較
岡澤剛起，郷田直一，小松英彦

光沢やテクスチャなどの物体表面特性は，物体の素材

以外の画像への応答よりも高かった領域を同定したとこ

や状態を知る上で重要な手がかりである。そこで本研究ろ，下側頭皮質の後部 (PIT) と中心部 (CIT) に活動が見らでは，2 頭のマカクザルにおいて機能的核磁気共鳴画像

れた。これとは独立に顔・物体領域をそれぞれサルの顔

法 (fMRI) により表面光沢に応答する脳領域の同定を試

画像，物体画像を呈示することで同定し比較検討した結み，また従来，下側頭皮質にあることが知られている顔・果，顔・物体領域はいずれも光沢領域とオーバーラップ

物体応答領域との比較を行った。光沢応答領域の同定のはあるが活動のピークは異なる位置にあることが分かっため，光沢のある画像とない（マット）画像を作成した

た。これは光沢と顔・物体が下側頭皮質の異なる領域で他，それらの画像の局所的な位相をランダマイズしたス

処理されていることを示唆する。

クランブル画像を用意した。光沢画像への応答が，それサル下側頭皮質の色選択性応答に対する輝度コントラスト変化の影響
波間智行，小松英彦

色の見えは輝度コントラストにより影響を受けること

覚に深い関係があると考えられている視覚野の色選択性がある。色知覚のメカニズムを理解するためには，色知ニューロンで色情報と輝度情報がどのような関係にある

29

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

かを明らかにすることが重要である。本研究では，下側度コントラストと低輝度コントラストの色刺激に対する頭皮質 (IT) の色選択性ニューロンにおいて，色刺激の輝ニューロンの色選択性応答の変化を領野ごとに比較した度コントラスト変化がニューロンの色選択性にどのよう

結果，PITC は AITC に比べて輝度コントラストの影響がな影響を与えるかを検討した。背景よりも高輝度の色刺より強く見られた。特に，PITC では無彩色の刺激（白色激セットと低輝度の色刺激セットを用いて，サルの前部点）およびその周辺の低彩度色で輝度コントラスト変化

下側頭皮質色領域 (AITC) および後部下側頭皮質色領域の強い影響がみられた。

(PITC) から色選択性ニューロンの活動を記録した。高輝

2 色型色盲ザルの色覚特性の行動的研究
横井功，岡澤剛起，小松英彦，鯉田孝和（豊橋技術科学大学）
宮地重弘（京都大学霊長類研究所）

2 色型色盲ザルはヒトの 3 色型色覚のメカニズムを解

色弁別課題を行った。視覚刺激は複数のドットによって構成され正方形の外形を持つ。この視覚刺激を水平に 3明するための重要な生物資源である。
遺伝学的に同定された 2 色型色盲ザル（L 錐体欠損）

つ並べて液晶ディスプレイ上に呈示し，そのうちの 1 つの色覚特性を明らかにするために 2 種類の行動実験を行について環状の部分に含まれるドットの色を変化させった。2 種類の波長（592nm と 660nm）の LED を箱形のターゲット刺激とした。さまざまな色相のターゲット刺

視覚刺激呈示装置に入れ，前面に設けた穴（直径 8mm）

激を用いて実験を行った。2 色型色盲ザルでは混同色線

からディフューザーを介して照射した。様々な輝度の刺上の色相で検出率の低下が見られ，3 色型とは異なる傾激を呈示して検出閾値を測定した。3 色型正常ザルと比向を示した。これらの結果は 2 色型色盲ザルの色覚特性

べ 2 色型色盲ザルでは 660nm のときに検出閾値の上昇がを反映していると考えられる。

見られた。次に石原式検査表を模した視覚刺激を用いて神経シグナル研究部門【概要】
これまで電気生理的測定の対象を細胞からスライスへ，を取り入れるため，所内だけではなく海外のグループとスライスから in vivo へと拡げて来たが，今年度は脳幹青の共同研究も行った。責任病巣に関する論争が未だに続斑核からの in vivo パッチクランプ技術を確立する等，新いているジストニアの病態を明らかにするために，ジス

しい技術の開発が進められた。また optogenetics の技術

トニアモデルマウスの解析を共同研究で行った。

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，領域である黒質網様部から，その投射先である視床 VM

投射先の視床の活動を制御する機構について解明する事

核への投射が保存されるスライス標本を開発し，視床を目的としている。我々はこれまでに大脳基底核の出力

VM 核において黒質由来の抑制性入力の記録及び解析を30

研究活動報告／生体情報研究系

行ってきた。しかし記録された抑制性入力は先行研究か性カルシウムチャネル）を記録した。これらのデータとら期待されるシナプス強度よりも明らかに小さく，本入細胞膜の基本的パラメータを活用し，実際の VM 核神経力の情報伝達機構については先行研究で予測された機構

細胞と同様の応答を示す神経細胞モデルを構築し，黒質と異なる可能性が考えられ，更なる解析が必要となった。

網様部由来の抑制性入力が VM 核神経細胞に与える影響

2011 年度は神経活動のシミュレーションを行うためを検討した。その結果，大脳基底核由来の抑制性入力はに，VM 核神経細胞の細胞膜の性質について記録，解析

先行研究で考えられていた機構とは異なる仕組みで，視を行い，実際の VM 核神経細胞と同じ性質を示す神経細床 VM 核へ情報を伝達している事が予測された。現在，

胞モデルを構築した。まず VM 核神経細胞に発現しておこの予測を実際の脳で確認すべく，in vivo の実験系におり，細胞の活動特性に強い影響を持つイオンチャネル電いてシミュレーションの結果を検証する実験を開始して流（過分極活性型陽イオンチャネルと低閾値型電位依存いる。

蛋白質リン酸化によるシナプス可塑性，学習・記憶の制御
山肩葉子，柳川右千夫（群馬大学），井本敬二
Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ IIα

存性の学習・記憶には必ずしも必須ではないことがわか(CaMKIIα) は，特に海馬に多く発現する蛋白質リン酸化ってきた。本年度は，運動学習について検討したところ，酵素で，脳機能の調節に重要な役割を果たしている。我々

このマウスでは，まったく障害が認められず，CaMKIIαは，CaMKIIαのキナーゼ活性をなくした不活性型ノックのキナーゼ活性が，海馬依存性の学習・記憶に特化した

インマウス [CaMKIIα (K42R)] を用いて，CaMKIIαによ機能分子である可能性が示唆された。今後さらに，異なる蛋白質リン酸化が直接制御する脳機能について調べてるタイプの学習・記憶について検討を行い，その分子基いる。これまでに，海馬依存性のシナプス可塑性，学習・盤の違いを探る予定である。

記憶には，このキナーゼ活性が必須であるが，扁桃体依+/-ジストニア病態モデルマウス Atp1a3 のシナプス伝達特性
佐竹伸一郎，井本敬二
川上潔（自治医科大学分子病態治療研究センター）
池田啓子（兵庫医科大学医学部）

ナトリウムポンプα3 サブユニット (Na-K ATPase α 3)

行った。その結果，ヘテロ型マウスにおいて，分子層介は，ジストニアパーキンソニズム原因遺伝子の一つとし

在ニューロン（籠細胞，星状細胞）からプルキンエ細胞て知られている。また，これまでジストニアの責任病巣への抑制性伝達がシナプス前性機構により有意に促進しは大脳基底核であると考えられてきたが，近年は小脳のていることを発見した。一方，平行線維や登上線維を介関与を指摘する報告も増えてきている。こうした背景にしてプルキンエ細胞に入力する興奮性伝達には，野生型

基づき，α3 サブユニット遺伝子 (Atp1a3) の欠損がジスとヘテロ型の間で有意な変異は認められなかった。このトニアを引き起こす分子的基盤を明らかにするとともに抑制性シナプス特異的な表現型は，α3 サブユニットが籠小脳が担う役割を検討するため，Atp1a3 ヘテロノックア

細胞のシナプス前終末（pinceau 構造）に集積しているこ

ウトマウスと野生型マウスから小脳スライスを作製し，とと強く関連していると考えられた。こうして得られた

パッチクランプ法を適用してシナプス伝達特性の比較を

基礎データに基づき，引き続きジストニアの発症メカニ

31

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ズムを追究するとともに，今後は治療法の新規開発も視野に研究を発展させていきたいと考えている。

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

時に痒みは痛み以上に耐えがたい感覚であるにも関わ

約 30%の細胞でセロトニンにより振幅の大きな自発性のらず，痛みに比べ脊髄における痒みの情報の伝達やその興奮性シナプス後電流 (EPSC) の発生頻度が著明に増大調節機構については不明なことが多い。

した。この応答は数十分にわたって持続した。この結果

そこで，脊髄後角での痒み伝達と処理機構について行は行動薬理的実験で得られたものと一致した。更に，振動薬理学的解析及び電気生理学的解析を行った。近年，幅の大きな自発性 EPSC は，電位依存性 Na チャネルの動物の行動で痒みと痛みを識別する方法として cheek モ

阻害薬であるテトロドトキシンにより完全に抑制された。

デルが報告されている。そこで，ラットにおいてセロト

以上の結果から，皮膚へのセロトニン塗布によって痒みニン塗布にて痒み行動が誘発されるかどうかを検討した。

行動が誘発されること，末梢で発生した活動電位が脊髄

その結果，セロトニンの頬への塗布では，痒み行動を示の表層の細胞にシナプス入力し振幅の大きな EPSC の発す後肢による掻き動作が生じ，痛み行動である擦り動作

生頻度を著明に増加させることが明らかとなった。今後，は生じなかったことから，セロトニン塗布により痒み行

セロトニンに応答した細胞に入力する末梢神経の種類を動が誘発される事が明らかとなった。続いて，脊髄後角同定する研究を進め脊髄における痒みの伝達機構の詳細から in vivo パッチクランプ記録を行いセロトニン塗布を調べていきたい。

による痒み応答が記録できるかを検討した。その結果，痛覚伝達の iv vivo 中枢性抑制機構の解明
古江秀昌，杉山大介，井本敬二
Pickering Anthony Edward（ブリストル大学生理薬理学）
痛みの内因性抑制機構，特に詳細が不明の事の多い下き電流が発生し，シナプス入力はあまり寄与しないこと

行性痛覚抑制系の解析を行った。新規に開発した in vivoを明らかにした。また，青斑核からの記録や脊髄後角か

パッチクランプ法を用い，下行性抑制系の起始核の 1 つらの in vivo パッチクランプ法を組み合わせ，鎮痛薬や鎮である青斑核ノルアドレナリン神経から膜電位記録に加静薬が下行性抑制系に及ぼす影響を統合的に解析した。

え電位固定下に興奮性および抑制性シナプス電流の記録

また，レンチウィルスを用いてオプトジェネティクにノに成功した。青斑核ニューロンは皮膚への生理的な痛み

ルアドレナリン神経を特異的に活性化する手法の開発に刺激により，発火頻度を一過性に増大しその後頻度を低も着手した。

下する 2 相性の反応を示すが，その応答には緩徐な内向32

研究活動報告／生体情報研究系

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行動介入をしてコミュニケー

トして発表する準備を行っている。さらに，行動介入のションの促進や問題行動の低減を計ることは重要である原理となるフリーオペラントについてはあまり理論的モ

が，その方法や効果についてはまだ分からないことが多デルが作られていない。本年度はフリーオペラントの基い。本研究では発達障害のうち主に自閉症スペクトラム

礎となる齧歯類の報酬実験より得られたパターンを簡素の幼児に行動介入を導入して記録を取った。また，視覚な記述のプログラムで再現することができた。漠然と行

情報処理に基づいた教材を使い，効果の測定やビデオにうのではなく，理論的裏付けがある行動介入プログラム

よる分析を行った。現在，記録を集計してケースレポー

を組み立てることが可能になると考えている。

神経分化研究部門【概要】
吉村を中心とするグループは，大脳皮質で行われてい的解析手法をほぼ確立した。

る情報処理の基盤となる神経回路やその形成のメカニズ

また，東島らを中心とするグループは，ゼブラフィッ

ムを明らかにする目的で，大脳皮質の切片標本を用いた

シュを用い，脊髄・脳幹神経回路の形成機構および，回神経回路の機能解析，麻酔動物を用いた視覚生理実験，路の作動機構の解析を進めている。特定のクラスの神経

ウイルストレーサーによる形態学的解析を組み合わせて細胞を GFP 等の蛍光タンパク質により可視化し，それら研究を行っている。本年度は，大脳皮質二次視覚野の経

蛍光タンパク質陽性細胞の発生と機能を追求している。

験依存的発達，大脳皮質の選択的神経結合形成におけるまた，チャネルロドプシンやハロロドプシンなどの光遺クラスター型プロトカドヘリン群の関与についての研究

伝学的ツールを積極的に用いて運動系神経回路の機能解を進めるとともに，越シナプストレーサーによる形態学

析を進めている。

大脳皮質二次視覚野の経験依存的発達
石川理子，吉村由美子

大脳皮質視覚野ニューロンの選択的視覚反応性は，生後の視覚経験に強く依存して成熟することが知られていの最大発火頻度は両群において有意な差異は認められなかった。

る。これまでに，生後発達期の開眼直前に両眼の眼瞼を

今回は，上記のラットを用いて，視覚機能を行動学的縫合し，形の情報を遮断されたまま成熟したラットを用に解析した。Y 字型水迷路の前方に 2 つのモニターを設い，一次視覚野ニューロンの視覚反応特性を解析した。

置し，一方には縦縞正弦波の視覚刺激を，もう片方には

その結果，正常な視覚体験を経たコントロール動物では，一様な輝度の灰色画面を提示し，両者を弁別する課題をほとんどの細胞がバンドパス型の空間周波数特性を示し用いた。コントロール群では，トレーニング開始 2 日目

たが，眼瞼縫合したラットにおいては，ほとんどの細胞から正答率が上昇し，4 日目で学習曲線がプラトーに達が低い空間周波数の刺激にのみ反応するローパス型の反した。眼瞼縫合ラットにおいては，一次視覚野細胞に強応特性を示した。一方，それぞれの記録細胞に最適な方い反応を誘発した低空間周波数の視覚刺激を使用してト位と空間周波数の視覚刺激を用いると，一次視覚野細胞

レーニングを行ったが，6 日間のトレーニング後も弁別

33

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

課題はできなかった。

を示したが，平均発火頻度は一次視覚野の 25%程度にま弁別課題ができない可能性のひとつに，一次視覚野かで減弱していた。このような発火頻度の減弱はコント

ら高次視覚野への信号伝達が減弱していることが考えら

ロール動物では観察されなかった。以上の結果は，一次れる。そこで，麻酔下で，二次視覚野ニューロンから細視覚野から高次視覚野への皮質間信号伝達は生後の視覚

胞外記録を行い，その視覚反応を調べた。両眼遮蔽した体験に依存して発達すること，二次視覚野への情報伝達ラットを用いて解析した結果，個々の二次視覚野ニューが阻害されると行動レベルの視覚機能が低下することをロンは一次視覚野ニューロンと同様な程度の反応選択性示唆する。

大脳皮質の選択的神経結合形成におけるクラスター型プロトカドヘリン群の関与
足澤悦子，吉村由美子
平山晃斉（大阪大学），八木健（大阪大学）

大脳皮質におけるニューロン間の神経結合はランダム

ス形成が進んでいないと考えられる。そこで，大脳皮質に形成されているのではなく，特定の細胞集団を選択的

バレル野のスライス標本を作製し，その 2/3 層にある錐に結合し，微小神経回路網を形成していることが，我々体細胞よりホールセル記録を行い，ケージドグルタミンを含む複数の研究室から報告されている。しかしながら，酸による光スキャン刺激法で記録細胞へ興奮性入力して特異的な神経結合を規定する分子メカニズムについてはいる細胞の分布とシナプス結合強度を調べたところ，ノほとんど分かっていない。標的認識分子であるクラス

ックアウトマウスではシナプス結合を形成する細胞が全ター型プロトカドヘリン (cPcdh) には 57 種類のアイソフ層にわたり激減しており，シナプス反応が記録された場

ォームが存在し，個々のニューロンにランダムな組み合合もその振幅が小さいことが見出された。さらに結合特わせで発現して 4 量体を形成していることが知られてい異性を調べる目的で，4 層内にある 2 個のニューロンかる。cPcdh の多様な発現は CTCF (CCCTC binding factor) にら同時にホールセル記録を行い，細胞間のシナプス結合

より制御されており，CTCF を大脳皮質特異的にノックを詳細に解析した。光スキャン刺激法の結果と一致して，アウトしたマウスのニューロンでは，cPcdh 発現の多様

シナプス結合の検出確率はコントロールの約半分に低下

性が著しく低下していることが見出されている。昨年度していた。また，双方向性結合している割合がチャンスに引き続き，このマウスのバレル野神経回路を形態学的，レベルより低下していたことから，シナプス入力する相電気生理学的手法を用いて解析した。CTCF ノックアウ

手に選択的に入力を返すような特異性が障害されている

トマウスのバレル野では，2/3 層錐体細胞の樹状突起のと考えられる。以上の結果は，cPcdh の多様な発現は，長さや分岐数がコントロールに比べて有意に減少していシナプス結合形成とその特異性に重要であることを示唆た。またスパイン密度も減少していたことから，シナプする。

神経回路網を解析するための糖タンパク質欠損狂犬病ウイルスベクターの開発
森琢磨，吉村由美子

中枢神経系を構成する神経回路の機能構造を詳細に同できない。そこで，より低い細胞毒性の期待できるヒト

定する目的で，糖タンパク質欠損狂犬病ウイルスの作成

ワクチン株を基にしたウイルス粒子の作成を目指した。

方法を確立した。現在，広く使用されている動物ワクチ

その過程で，ウイルス粒子の形成に関わる糖タンパク質

ン株は細胞毒性があり，期間の短い急性実験にしか使用

細胞内領域を改変する事で，効率的なウイルスが作製で34

研究活動報告／生体情報研究系

きる事が明らかとなった。このことは，ゲノム内の変異

経細胞群，また特定の神経細胞に直接シナプス結合するが蓄積しやすい RNA ウイルスである狂犬病ウイルスに神経細胞群を，それぞれ可視化することに成功した。現おいて，糖タンパク質のわずかなアミノ酸変異がウイル

在，大脳半球の反対側に投射している 2/3 層錐体細胞がス粒子形成に重要である事を示唆している。作製されたどの領域にあるどのタイプのニューロンからシナプス入ウイルスベクターを用いて，特定の脳領域に投射する神力を受けているかについての解析を進めている。

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

解剖学的解析と並行して，チャネルロドプシンやハロるため，発生期の一部の神経細胞で発現する遺伝子を用

ロドプシンなどの光遺伝学ツールを用い，特定のクラス

い，BAC トランスジェニック法により，多くのトランスの神経細胞の活動を光により制御して，神経回路の機能

ジェニックフィッシュを作製した。各トランスジェニッ

解析を進めている。今年度は転写因子 Chx10 を発現する

クフィッシュに関して，蛍光タンパク質陽性細胞の解剖

細胞の解析を中心に研究を行った。Chx10 発現細胞にチ学的記載を体系的に進めている。今年度は特に，転写因ャネルロドプシンを発現する魚を作製し，様々な領域に

子 dbx1 を発現する神経前駆体細胞から由来する脊髄内

光照射を行った。その結果，後脳の後方部から脊髄の前神経細胞（以下，V0 ニューロン）に関する解析を行った。

方部にわたる領域において，光刺激により遊泳行動の誘

その結果，V0 ニューロンは，(1) すべて交叉型神経細胞発が可能であることが示された。特に後脳後半部は光刺であること，(2) 興奮性と抑制性の双方が存在すること，

激に最も強く反応した。また，カルシウムイメージング

および，(3) 興奮性 V0 ニューロンは少なくとも３種類にや電気生理学的解析により，後脳 Chx10 細胞が仮想遊泳

分類できることを明らかにした。また，複数のクラスの行動時に活動することを明らかにした。この結果は，後V0 ニューロンの分化に，前駆体レベルでの多様性形成機

脳後半部の Chx10 細胞群が遊泳行動の開始・維持に重要

構と，発生時間に依存した神経分化機構の双方が関与すな役割を果たしていることを示唆している。

ることを明らかにした。

35

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門【概要】
初めに 2011 年の人事異動を列挙する。4 月に仲渡江美が，体性感覚，痛覚，視覚，聴覚，高次脳機能（言語等）

さんと松本敦君がポスドクから特任助教に昇進した。5など広範囲の領域を研究しているのが本研究室の特長で月に望月秀紀君がハイデルベルグ大学より帰国し，特任あり，各研究者が自分の一番やりたいテーマを研究して助教となった。

いる。こういう場合，ややもすると研究室内がバラバラ

2011 年も他施設との共同研究が順調に進んでいる。国になってしまう可能性もあるが，皆互いに協力し合い情

内では中央大学文学部（山口教授），日本大学脳外科（片報を提供しあっており，教室の研究は各々順調に行われ山教授，山本教授），大阪大学脳外科（齋藤教授），三重ている。脳波と脳磁図を用いた研究が本研究室のメイン

大学精神科（元村英史先生），愛知県身障者コロニー（中テーマだが，最近はそれに加えて機能的磁気共鳴画像

村みほ先生），早稲田大学スポーツ科学学術院（中田大貴(fMRI)，近赤外線分光法 (NIRS)，経頭蓋磁気刺激 (TMS)先生），東京大学医学部（湯本真人先生，坂本貴和子先生），を用いた研究も行い成果をあげている。

神戸大学文学部（辻本悟史先生，野口泰基先生），愛知医2008 年度から，私が領域代表者として 5 年間の予定で科大学（西原真理先生，牛田享宏先生），名古屋大学医学スタートした，文部科学省新学術領域研究「学際的研究

部（寳珠山稔先生），また国外では，カナダ Rotmannによる顔認知メカニズムの解明」も順調に活動が進んでInstitute (Prof. Ross)，
イタリア Chieti 大学 (Prof. Romani)，いる。他に文部省科研費，厚生労働省，環境省などから

ドイツ Munster 大学 (Prof. Pantev)，ドイツ Haiderberg 大の研究費を含めて，多くの競争的外部資金を得ている。

学 (Prof. Treede) との共同研究を行っている。

研究員一同，より一層の努力を続けて質の高い研究を目

医学（神経内科，精神科，小児科など），歯学，工学，

指していきたいと思っている。

心理学，言語学，スポーツ科学など多様な分野の研究者

随意運動中における体性感覚誘発電位成分の短潜時成分・長潜時成分の関係性
中田大貴（早稲田大学スポーツ科学学術院），坂本貴和子（東京大学大学院医学系病態診断医学講座）
湯本真人（東京大学医学部），柿木隆介

一般的に，体性感覚誘発電位 (SEPs) の短潜時成分の振N60 成分，frontal N30 成分，vertex N140 成分のそれぞれ

幅は随意運動中に減少し，反対に長潜時成分の振幅は増の振幅の相関を検討した。その結果，frontal N30 成分の大するとされているが，本研究では随意運動中における振幅の変化率と，vertex N140 成分の振幅の変化率におい

SEPs の短潜時成分と長潜時成分の関係性について検討て，有意な正の相関を示した。これらの結果から，体性した。SEPs は 11 人の一般成人より，左手の正中神経刺感覚−運動に関する脳内神経ネットワークにおいて，随激を行って記録した。随意運動中の SEPs の振幅の変化

意運動に関連する神経活動は，frontal N30 成分と vertex

率を明らかにするため，①安静条件，②随意運動条件のN140 成分の発生に関わる神経活動に対し同様の影響を

2 条件を行い，N20 成分，P25 成分，N35 成分，P45 成分，与えることが示された。(NeuroReport 22: 1000-1004, 2011)36

研究活動報告／統合生理研究系

伝記的情報の事前提示が顔刺激への脳磁場反応に与える影響
辻本悟史（神戸大学），横山武昌（神戸大学）
野口泰基（神戸大学），喜多伸一（神戸大学），柿木隆介

ある人物の顔を記憶するとき，顔だけでなくその人物

顔刺激の提示後約 50-150 ms の期間に前頭葉付近で，に付随する伝記的情報（biographical information 例：「こ250-350 ms の期間に両側の後頭側頭葉付近で，統制条件の人は大学生だ」「数学を専攻している」）もセットにしよりも実験条件の方で強い活動を示す特徴的な脳磁場反て覚えた方が，後から顔を想起するのが容易になる。本

応が見られた。これらの結果は，伝記的情報の事前提示研究ではこの現象の背後にある神経メカニズムを，脳磁が前頭葉から腹側高次視覚野である後頭側頭葉へのトッ計を用いて調べた。伝記的情報を先行提示してから顔のプダウン信号を引き起こし，結果として提示された顔の写真を見せる実験条件と，伝記的情報の代わりに無意味

記憶（記銘）を促進していることを示唆する。(European

文字列を提示してから顔を見せる統制条件を用い，顔刺Journal of Neuroscience 34: 2043-2053, 2011)

激に対する視覚誘発反応を記録・比較した。その結果，運動遂行時の視覚-体性感覚-運動統合
和坂俊昭，柿木隆介

身体部位の運動の状態は，視覚や体性感覚情報のフように見えるときの体性感覚領域の活動を記録し，ミィードバックとして大脳へ伝わり運動情報と統合される。

ラーボックスがない正常な条件と比較した。視覚のフ本研究はそのメカニズムを解明することを目的として，

ィードバックが予測したものと異なるとき，二次体性感

運動遂行中に実際の運動とは異なる身体部位の視覚情報

覚野，頭頂葉，島の活動に変化がみられた。二次体性感が提示されたときの脳磁場反応を計測した。被験者には覚野における運動に関連する活動が視覚情報の影響を受

ミラーボックス内に両手を挿入させ，右手の鏡像が左手ける結果は，本研究における新たな知見であり，これらの位置に映るように調整させた。その後，左正中神経刺の領域が予期していた運動情報と実際の感覚フィードバ

激を無視しながら自発的な左拇指の屈曲伸展を行わせックの統合に関与することが明らかとなった。

（右手は安静），運動している左手が運動を行っていない(NeuroImage 59: 1501-1507, 2011)

変化に関連した自動的反応としての聴覚 N1
西原真理（愛知医科大学），乾幸二，元村英史（三重大学）

大鶴直史，牛田享宏（愛知医科大学），柿木隆介

先行研 究において，聴 覚刺激によ る大脳誘発電位

5-50db まで変化させた場合に同様の解析を行った。このN1/P2 には変化に依存する変化関連応答が含まれている

結果，N1/P2 は音圧変化に対して非常に敏感であり，音ことが示されてきた。そこで本研究では音圧変化に対す圧変化が大きくなるにしたがって，その振幅は変化の対る N1/P2 について On 反応と比較を試みた。実験は 1) 逸

数に比例して増大し，潜時は短縮することが分かった。

脱音を一定にし，先行するより小さな基準音を徐々に変

この挙動は 2) で行った On 反応とほぼ同様であった。ま化させた場合の N1/P2 振幅・潜時の記録，2) 逸脱音をた変化幅と On 反応の比較からは，この N1/P2 は物理的37

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

刺激量そのものには依存していないと考えられた。これ

明瞭な変化関連電位が含まれていると解釈が可能である。

らの結果とこれまでの所見を合わせると，On 反応はゼロ(Neuroscience Research 71:145-148, 2011)からの変化と捉えることができ，N1/P2 には少なくとも強度変化に対する体性感覚野応答に先行刺激が与える影響
幸二，山代幸哉，浦川智和，Sumru Keceli，柿木隆介

大鶴直史，乾触覚の強度変化に対する体性感覚野応答の挙動についた。結果，刺激強度変化に対して約 100ms 後に記録されて検討した。変化探知システムは，先行状態と現在の状

る第一次および第二次体性感覚野の応答は，先行刺激か態の比較が必要であり，感覚記憶と密接に関わっているらの変化量および先行刺激の持続時間に比例して振幅をと考えられる。すなわち，先行刺激からの変化量が大き増加させるという知見が得られた。これらの結果から，

いほど，または先行刺激の感覚記憶への蓄積時間が長い

この第一次および第二次体性感覚野の活動は，末梢からほど，変化探知システムの応答は大きくなると考えられの刺激依存型の反応ではなく，先行刺激との比較を反映る。そこで，先行刺激の強度および持続時間を変化させ，した変化関連応答であることが示唆された。(Neuroscience

突然の触覚刺激強度変化に対する応答を脳磁図で計測し182 : 115-124, 2011)

体性感覚における時間統合窓
山代幸哉，乾幸二，大鶴直史，浦川智和，柿木隆介

ヒトには時間的に連続する事象を統合する神経基盤が刺激の Offset から約 100 ミリ秒後に M100 が誘発され，必要である。聴覚・視覚系には 150-200ms 以内に呈示さその責任部位は第一次体性感覚野 (Primary somatosensory

れた音情報や視覚情報を 1 単位として処理する時間統合

cortex; SI) と第二次体性感覚野 (Secondary somatosensory

窓 (Temporal window of integration; TWI) が存在すること

cortex; SII) であった。また，この反応は ISI が 50 ミリ秒が報告されている。TWI は全ての感覚モダリティに共通を超えると顕著に減衰し，100 ミリ秒で完全に消失した。

する機能と推察される。本研究は異なる 4 種類の刺激間

このことから，SI および SII が体性感覚モダリティの時

間隔時間 (Inter-stimulus intervals; ISIs) のトレイン電気刺間統合機能に関与し，時間統合窓の長さは 50～75 ミリ秒

激の Offset を用い，体性感覚野の時間統合窓の長さとその間にあることが示唆された。(Clinical Neurophysiologyの責任部位について脳磁図を用いて検討した。その結果，122 (11): 2276-2281, 2011)

輪郭や内部のパーツが倒立した際の顔認知への影響
三木研作，竹島康行，渡邉昌子，本多結城子，柿木隆介

今回，正立顔と倒立顔，および両者の中間のような刺もの，(2) U&I：輪郭は正立しているが，内部のパーツが激を提示し，輪郭と内部のパーツを倒立させた際，顔認その相対的位置関係を変えずに倒立したもの，(3) I&I：

知に関連する脳活動がどう変わるかを検討した。以下の輪郭と内部が倒立したもの。それぞれの条件で誘発され条件を用いた。(1) U&U：輪郭も内部のパーツも正立のた脳磁場反応の活動部位は，静止顔認知時に活動する下38

研究活動報告／統合生理研究系

側頭部（紡錘状回に相当）であった。3 条件の間で，頂動いた際に誘発される脳活動が，輪郭や内部のパーツの点潜時を比較したところ，右半球では U&I 条件と I&I 条

向きによってどのように変化するかを検討した。その活件において，U&U 条件に比べ有意に延長していた。また，動部位は左右の後頭側頭部（MT/V5 野に相当）であった。

左半球では，U&I 条件において，そのほかの条件に比べ，その頂点潜時に条件間で有意差はなかった。しかし，そ有意に延長していた。このことから，右半球の静止顔認の活動の大きさは，右半球において，I&I 条件では他の知の処理には内部のパーツの向きが，左半球の静止顔認

条件に比べ有意に大きくなっていた。このことから，顔知の処理には輪郭と内部のパーツの相対的位置関係が関の動き認知の処理には輪郭の向きが重要であり，その情係しており，静止顔認知の際，左右半球の役割が異なる

報処理は主に右半球で行われている可能性が示唆された。

可能性が示唆された。次に，前述の刺激を用いて，目が(Brain Research 1383:230-241, 2011)

携帯音楽プレーヤーが周波数特異性に与える影響
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）
現在，技術の進歩により携帯音楽プレーヤーを用いて覚神経回路においては，抑制系の神経回路の方が興奮性

好きな時，好きな場所で音楽を楽しむことが可能となっの神経回路より，騒音による障害を引き起こしやすい。

た。しかしながら，大音量・長時間の携帯音楽プレーヤー

自覚症状がないまま，まず抑制系回路の障害により周波使用がヒト聴覚に与える影響はいまだ不明な点が多い。

数特異性（音の鮮明さ）が落ち，続いて興奮系の回路のこの実験では通常の聴覚検査で聴力低下が認められない障害により，聴力低下を引き起こす可能性がある。音に被験者を 2 つのグループ（携帯音楽プレーヤー使用群，注意を向ける必要がある聴力検査では，注意により音の非使用群）に分けて，音に注意を向けている時と向けて鮮明さを補完することが出来るのでこのような周波数特いない時の周波数特異性を脳磁計で調べた。その結果，異性の低下を判別できない。そのため，例え一般的に行音に注意を向けている状態では周波数特異性に有意な差われる聴力検査が正常であっても，携帯音楽プレーヤーは認められなかったが，音に注意を向けていない時では，の不適切な使用は聴覚にダメージを与える可能性があり，携帯音楽プレーヤーを長時間・大音量で使用していたグ

特に若い世代で注意が必要であると考える。(PLoS ONE

ループでは有意な周波数特異性の低下が認められた。聴

6:3, e17022, 2011)

視覚認識における特徴統合の神経メカニズムに関する研究
野口泰基（神戸大学），下條信輔（カリフォルニア工科大学）
柿木隆介，寳珠山稔（名古屋大学）

ある物体を視覚的に認識するには，その物体が持つ色やは，最近の研究で示された誤結合錯視 (misbinding illusion)

形・運動情報など種々の特徴を統合する必要がある。このを用いた。従来，この錯視は周辺視に対する中心視の優位

特徴統合の処理において，従来は対象の物体に注意を向け性から生じると考えられてきたが，本研究では同じ錯視がることが必要であるという説が主流であった (Feature

中心視野でも起こることを示した。これにより，誤結合錯

integration theory of attention)。本研究ではそのような注意視の本質的な原因が中心視の優位性ではなく，注意に依存

依存的メカニズムとは別に，注意を要しないもう一つの特しない新しい特徴統合の神経メカニズムにあることが示

徴統合メカニズムがあるという仮説を検証した。具体的にされた。(Psychological Science 22: 153-158, 2011)39

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

音源位置変化に対する自動変化関連脳活動
秋山理沙（ワシントン大学），山代幸哉，乾幸二，柿木隆介

先行研究で，オンセット応答，オフセット応答，変化

音源位置の変化を施すために，片耳にわずか 0.5 ミリ秒

応答（周波数）を観察した際，どの応答も変化までの時の無音を挿入した。結果は，音刺激のオンセットおよび間に対して同じ挙動を示した。従ってどれも感覚記憶に

音源位置変化に先行する無音の時間の長さが変化すると，基づく「変化」イベント応答であり，発生は共通してい変化応答の振幅もその時間に比例して変化することがわると考えられた。本研究では，周波数と音圧を一定にしかった。すなわち，突然の変化に対する応答は記憶痕跡

たままの音刺激が，呈示方法のみを変えた場合でも変化との照合によるものであることを示した。(Neuroscience

関連活動を惹起するか否かを，脳磁図を用いて検討した。

Letters 488(2):183-187, 2011)

近赤外分光法による生後７-８ヶ月児の母親顔に対する脳活動
仲渡江美，大塚由美子（東京女子医科大学）
金沢

創（日本女子大学）

山口真美（中央大学），本多結城子，柿木隆介

乳児が日常最も接している母親の顔と，未知の女性の

NIRS を用いた乳児の顔認知研究と同じく，顔処理にお顔を見ている際の左右両側頭部での脳血流量の変化を，ける右側頭部での活動の優位性が示された。また，母親

近赤外分光法 (Near infrared-spectroscopy；NIRS) を用いて顔を観察中のみ，言語を司る脳の領域である左側頭部で計測した。実験参加者は，一般的に人見知りが始まる時の活動が増加し，乳児が母親顔に対し言語コミュニケー

期の生後 7-8 ヶ月の乳児 15 名であった。その結果，未知ションをとろうとしている可能性が示された。今回の研の女性顔では右側頭部での脳血流量が増加，一方で，母究により，生後 7-8 ヶ月頃の乳児の脳では母親の顔と他親顔に対しては右側頭部とともに左側頭部でも，脳血流

人の顔に対し異なる反応を示すことが明らかになり，脳量の増加が認められた。未知顔でも母親顔でも，顔を見科学的に“人見知り”の始まりを説明することができる

ると右側頭部での活動が増加したことから，これまでのと考えられた。(Early Human Development 87(1), 1-7, 2011)

ヒト聴覚皮質における変化関連応答
山代幸哉，乾幸二，大鶴直史，柿木隆介

ヒトが生存していくためには感覚系に発生したあらゆ

義について脳磁図を用いて検討した。その結果，N1m のる変化を素早く察知し，適切な行動へのドライブを発生

反応は刺激の種類に関わらず，前事象が長ければ長いほさせる神経基盤が必要である。聴覚 N1m は刺激の Onset

ど大きくなることが示され，全ての刺激により誘発されのみならず，Offset によっても誘発され，刺激に対するる N1m のダイポール位置は左右の上側頭回付近であっ変化探知系を反映すると考えられる。本研究は N1m が感た。さらに，刺激の種類間で誘発される N1m 反応の振幅

覚記憶との照合により誘発される変化探知系であるか否

値には有意な相関が認められた。このことから，聴覚か，変化が起こるまでの前事象の長さと刺激の種類

N1m は感覚記憶との照合により誘発される変化関連応(Onset，Offset，Change) を変化させ，N1m の生理学的意

答であり，その活動の大きさは前事象の長さに依存する

40

研究活動報告／統合生理研究系

ことが示唆された。(Psychophysiology 48: 23-30, 2011)

乳児における笑顔と怒り顔への異なるヘモグロビン血流量の反応 ー近赤外分光法による検討ー
仲渡江美，大塚由美子（東京女子医科大学）
金沢

創（日本女子大学）

山口真美（中央大学），柿木隆介

非言語的コミュニケーションの中で重要な役割を果た

示終了後，急速に脳反応が低下した。2) 笑顔に対してはす 表 情 認 知 の 発 達 に つ い て ， 近 赤 外 分 光 法 (Near

左側頭部，怒り顔では右側頭部で脳反応の増加がみられ

infrared-spectroscopy；NIRS) を用い生後 6-7 ヶ月児の脳反た。すなわち，笑顔と怒り顔では，脳血流量の活動パター

応を計測した。顔以外の刺激として 5 枚の野菜の画像，

ン，活動位置がそれぞれ異なることが明らかになった。

顔刺激として 5 名の未知の女性の笑顔と怒り顔を提示しこれらの結果から，生後 6 ヶ月以降の乳児では，笑顔（ポた。計測位置は，成人での表情認識に関与する部位であジティブ表情）と怒り顔（ネガティブ表情）が左右異なる上側頭回 (STS) を中心とした左右両側頭部であった。

る半球で処理され，さらに表情によって処理過程が異な計測の結果，1) 笑顔では顔刺激の提示終了後でも脳反応ることが 示唆された。 (Neuroimage 54 (2), 1600-1606,の活動が継続していたのに対し，怒り顔では顔刺激の提2011)

視覚誘発神経反応の注意変調の動的特性
木田哲夫，乾幸二，田中絵実，柿木隆介

空間的注意により行動反応が促進するとともに神経活

M150ot 反応は視覚系内空間的注意と感覚系間注意によ動が増大することはよく知られている。私たちは先行研って増大するだけでなく，視覚刺激が入力される空間と究で視覚性空間的注意による体性感覚誘発脳磁場の増大

同じ場所に触覚性注意を向けたときにも増大した。一方を認め，空間的注意には視覚から触覚へと感覚系を超え

M180f 反応は視覚系内空間的注意と感覚系間注意によっる影響があることを明らかにした (Kida et al. 2007, Jて増大したが，触覚性空間的注意の影響を受けなかった。

Neurophysiol)。本研究では逆方向すなわち触覚から視覚信号源推定により，M150ot 反応は中後頭回 (MOG) と側への影響について視覚誘発脳磁場を用いて検証した。視頭頭頂接合部 (TPJ) から，M180f 反応は中前頭回 (MFG)

覚刺激と触覚刺激を右視野（右手）と左視野（左手）に約と下前頭回 (IFG) から生じると考えられた。これらの結1 秒間隔でランダム順に提示した。注意条件は右触覚注

果から，空間的注意における触覚から視覚への連関は後意，左触覚注意，右視覚注意，左視覚注意の 4 条件であ頭側頭部の脳磁場反応に反映されることが示唆された。

った。
視覚刺激後 150ms で後頭側頭部 (M150ot) に，
180ms(Journal of Neurophysiology 105:674-686, 2011)

で外側前頭部 (M180f) に脳磁場反応が認められた。

41

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

刺激の大きさが脳内視覚性運動情報処理に与える影響について：脳磁図による検討
浦川智和，金桶吉起，柿木隆介

心理実験により，刺激の大きさは視覚性運動知覚に影

×57.4 deg に達すると逆に延長し，U 字型変化が存在す響を与え，ある大きさに達すると物体の運動としてではることが明らかになった。更にこの結果が運動刺激によなく，観察者自身が運動しているように知覚されることるものか明確にするために，空間周波数，大きさおよびが報告されている。これらのことから刺激の大きさ増加

時間周波数をそろえた flicker 刺激を用いて検討すると，は，運動刺激検出に段階的に影響を与えると考えられ，

どの時間周波数条件でも刺激の大きさとともに単調に潜刺激提示後時間的に早い段階（潜時：150-200 ミリ秒付

時は短縮し，U 字型変化は認められなかった。これらの近）で hMT/V5+付近で生じる脳磁場反応は，刺激の大き結果から，視覚性運動刺激検出は刺激の大きさが 16.8×

さ増大とともに変わっていく可能性が考えられる。この22.4 deg 付近に達すると変化すると考えられ，刺激のことを検討するため，2.2×2.9-44.8×57.4 deg の 4 段階のdecetability と反応潜時の短縮が対応しているとすると，大きさと，2.9-23.5 deg/s の 4 段階のスピード条件のもと，

本研究の結果は，刺激の大きさが 16.8×22.4 deg 付近に正弦波状運動刺激を作成し検討した。結果，どのスピーおいて最適な視覚性運動刺激検出が脳内視覚情報処理にド条件においても大きさが 2.2×2.9 deg から 16.8×22.4

お い て 行 わ れ て い る 可 能 性 を 示 唆 す る 。 (Clinicaldeg に増大していくと反応潜時が短縮していくが，44.8

Neurophysiology 122(6): 1238-1245, 2011)

刺激の大きさおよびコヒーレンスが視覚性運動検出に与える影響
浦川智和，乾幸二，柿木隆介

視野全体に広がる一方向への視覚性運動刺激 (wideない刺激）を大きさ 19.9×28.1 deg および 50.2×75.1 deg

field coherent motion) は我々自身の運動を検出する上で(wide field) のそれぞれで作成した。実験の結果，頭頂付

重要な情報であり，その脳内での検出過程は，その他の近で刺激が wide field となると incoherent-coherent 間の差

視覚性運動刺激のそれとは異なると考えられる。このこが顕著になることが明らかになった。この結果から，wideとについて本研究では脳磁図を用いて検討した。視覚性

field coherent motion の検出には，頭頂付近の領野が関与

運動刺激は，coherent 刺激（運動方向が一方向に統一さすることが示唆された。(Neuroscience Letters 488: 294-298,

れた刺激）と incoherent 刺激（運動方向が統一されてい2011)

表情変化に対する誘発脳波の発達による変化
三木研作，渡邉昌子，照屋美加，竹島康行
浦川智和，平井真洋，本多結城子，柿木隆介

今回，7-10 才，11-14 才，成人（22-33 才）を被験者に顔へ変化する（負の表情の表出），(4) A-N：N-A を逆にして表情変化に誘発される脳波を計測し検討した。以下

したもの（負の表情の消失）。表情変化後，7-10 才では約の条件を用いた。(1) N-H：無表情の顔から喜んだ顔へ変

235 ミリ秒後，11-14 才では約 220 ミリ秒後，成人では，化する（正の表情の表出），(2) H-N：N-H を逆にしたも

約 170 ミリ秒後に明瞭な陰性波が，左側頭部の T5，T5' (T5の（正の表情の消失），(3) N-A：無表情の顔から怒ったより 2cm 下)電極ならびに右側頭部の T6，T6'（T6 より

42

研究活動報告／統合生理研究系

2cm 下）電極でみられた。この陰性波の頂点潜時と最大

いて，N-H 条件が H-A 条件，A-N 条件に比べ有意に大き振幅に関して，成人では，7-10 才，11-14 才に比べ有意くなっていた。成人では，右側頭部の T6，T6' 電極におに短くかつ小さくなっていた。またそれぞれの年齢でこいて N-H 条件が他の条件に比べ有意に大きくなっていの陰性波の各条件間に関して比較検討した。
7-10 才では，た。この結果から，表情変化を認知するパターンは，14

左右両側頭部の T5'，T6' 電極において，N-H 条件と N-A

才の時点では成人のパターンに達していない可能性が示

条件が他の条件に比べ，最大振幅が有意に大きくなって唆された。(Clinical Neurophysiology 122: 530-538, 2011)

いた。111-14 才では，左右両側頭部の T5'，T6' 電極にお視覚特徴統合における非線形特徴協働効果の神経機構
木田哲夫，田中絵実，竹島康之，柿木隆介

異なる視覚特徴次元の相互作用的な（非線形の）協働は単一定義刺激と比較して 2 重定義刺激の場合に増加し的な効果は特徴協働効果 (feature synergy) と呼ばれる。本たことに加え，加重効果の理論値より増加し，特徴協働

研究では脳波を用いて特徴協働効果の神経機構を検証し効果を示した。このとき，下側頭部において刺激提示後た。ディスプレイ上に 27×27 の配列で 729 個のガボール

130ms に始まる陰性波が記録された。この陰性波は，単パッチを提示した。これを用いて 2 種類の視覚刺激を作

一特徴次元における特徴コントラストの操作による弁別成した。ひとつは刺激全体が均一で，分離される部分が度の増減によっては変化しなかった。また，2 重定義刺無い刺激（標準刺激），もうひとつは，中央部の 9×9 の激の個々の特徴コントラストが単一の特徴次元において部分にあるガボールパッチの空間周波数もしくは傾きの

元々高かった場合には，特徴協働効果も陰性波も認めら

平均が，周辺部とは異なる刺激であった（標的刺激）。まれなかった。これらの結果から，視覚特徴協働効果にはた，標的刺激において空間周波数と傾きがともに周辺部

時間的に比較的速い段階から下側頭部における脳波反応とは異なる刺激も作成した（2 重定義刺激）。被験者は中が関与する可能性が示唆された。(NeuroImage 55: 669-680,

央部が周辺部と異なるか否かを弁別し，Yes/No 形式で答2011)えた。信号検出理論を用いて弁別度 d’を算出した。d’

速度情報を伴わないヒト脳での運動方向処理：ランダムドット仮現運動刺激による脳磁場研究
岡さち子，浦川智和，柿木隆介，金桶吉起

仮現運動はパラパラ漫画の様な不連続な視覚刺激であ報を持つ連続する視覚刺激への脳磁場反応を比較すると，り，速度情報がないにも関わらず滑らかな運動知覚を生仮現運動への IE の最大潜時は連続する視覚刺激へのそみ出す。我々は脳磁場計測においてヒト脳が仮現運動にれに比べ有意に長いということが分かった。先行研究と対しどの様な反応を示すのかを調べた。脳磁場の頂点潜の比較から，方向情報は仮現運動による脳磁場反応にも時と頂点磁場強度には仮現運動の方向ごとの有意差は見現れているがその方法が異なるということが判明した。

ら れ な か っ た が ， 相 互 情 報 エ ン ト ロ ピ ー mutual

仮現運動では脳における情報処理の過程が，連続する視information entropy (IE) が視覚刺激の約 36ms 後に有意に覚刺激とは異なるものであることが示唆された。(Open増加していることから，仮現運動に対する脳磁場反応にJournal of Molecular and Integrative Physiology, 1(2): 17-22,

は方向の情報が含まれていることが分かった。方向情報

2011)のみで速度情報を持たない仮現運動と，方向と速度の情

43

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,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運動課題遂行中のマカクサル運動野および体性感覚野のフラビンイメージング
畑中伸彦，高良沙幸，金子将也，南部篤

フラビン蛋白はミトコンドリアに存在する電子伝達系

活動を研究する上で重要な研究対象である。われわれは蛋白の一つで，神経活動の亢進に伴い還元型から酸化型

遅延期間付き上肢到達運動課題をトレーニングしたサルに変化する。この酸化型フラビン蛋白は青色励起光によの前頭葉に，一次体性感覚野から運動前野全体をカバーって緑色自家蛍光を発するため，神経活動の亢進をイする大型で透明度の高い観察用人工硬膜を設置しフラビ

メージングすることが出来る。これまでフラビンイメー

ン蛍光の記録を行った。その結果，運動前野は遅延期間

ジングは頭蓋骨，脳硬膜の薄いラットやマウスでなされ中から活動を開始しており，一次運動野では運動開始かてきたが，マカクサルで行われた実験は非常に少ない。

ら 800ms 程度遅れて上肢領域に限局した活動強度の上昇

マカクサルの発達した大脳皮質は，わたしたちヒトと同が観察された。今後は脳表に電極を置き，フラビンイメー

様に様々な機能を持つ脳領域に分化しており，ヒトの脳

ジングと皮質脳波記録との関係を明らかにする予定である。

大脳基底核－視床－大脳皮質ループにおける運動制御機構
知見聡美，南部篤，川口泰雄（大脳神経回路論）
木村實（玉川大学）

大脳基底核は，大脳皮質からの入力を受け，処理を行サルにおいて，大脳皮質運動野に投射する視床外側腹側った後の出力を，視床を介して大脳皮質に戻すループ回核 (VL) のニューロンを同定し，活動を記録した。大脳路を形成している。大脳基底核を介した情報伝達が，運皮質運動野に投射する VL ニューロンの多くは，自発発動制御において重要な役割を果たすことは広く知られて火頻度が低く 10 Hz 以下であることがわかった。大脳基いるが，運動制御機構の詳細は不明である。本研究では，

底核の出力部である淡蒼球内節に電気刺激を加えると，

大脳基底核の出力が，視床および大脳皮質の活動に対しこれらの VL ニューロンは，短潜時の抑制とそれに続くてどの様に作用するのかを明らかにするために，正常な興奮という 2 相性応答を示した。今後，運動課題遂行中

44

研究活動報告／統合生理研究系

における VL ニューロンの活動を記録し，大脳基底核－

たい。

視床－大脳皮質ループにおける運動制御機構明らかにし光遺伝学を利用した大脳皮質−線条体経路の神経生理機能の解明
佐野裕美，知見聡美，南部篤

加藤成樹，小林憲太，小林和人（福島県立医科大学）

大脳皮質運動野から大脳基底核への入力経路として大ターをマウス線条体に注入したところ，大脳皮質，視床

脳皮質−線条体経路と大脳皮質−視床下核経路が知られ

束傍核，黒質緻密部などに ChR2 の発現が認められたが，ている。従来の大脳皮質運動野への電気刺激では両者の発現量が低かった。そこで，テトラサイクリン遺伝子発経路が刺激を受けてしまう。そこで，逆行性の遺伝子導現誘導系を利用した RV-G レンチウイルスベクターをマ入が可能な狂犬病の糖タンパクを持つレンチウイルスベ

ウス線条体に注入したところ，大脳皮質，視床束傍核，

クター（RV-G レンチウイルスベクター）と光遺伝学を黒質緻密部などで ChR2 を発現するニューロンの数は少利用して，大脳皮質−線条体経路に光受容体を発現させ，なかったが，個々のニューロンでの発現量は非常に高か

光照射により選択的な興奮を誘導し，大脳皮質−線条体

った。更に，大脳皮質で光照射と神経活動を記録したと経路の神経生理機能を解明しようと試みた。チャネルロ

ころ，光照射に応じた興奮が認められ，大脳皮質−線条

ドプシン (ChR2) を搭載した RV-G レンチウイルスベク体経路の同定と特異的な興奮誘導に成功した。

光遺伝学を利用し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，南部篤

田中謙二（分子神経生理研究部門）

テトラサイクリン遺伝子発現誘導系を利用した遺伝子

線条体−淡蒼球投射ニューロンと線条体−黒質投射ニ

組換えマウスを用いて，線条体投射ニューロンに光受容ューロンの興奮が示唆された。更に，自由行動下で片側体を発現させ，光遺伝学により線条体投射ニューロンのの線条体に光照射すると，回転運動などの行動変化が認

神経活動を操作し，線条体投射ニューロンの神経生理機

められ，線条体投射ニューロンの興奮による行動変化が能を解明しようと試みた。線条体投射ニューロンにチャ観察できた。

ネルロドプシン (ChR2) を発現する遺伝子組換えマウス

一方で線条体−淡蒼球投射ニューロンに選択的に光受の線条体に光照射すると，光照射に応じた興奮の誘導が容体を発現させるため，テトラサイクリン遺伝子発現誘認められた。また，線条体に光照射したとき，線条体の導系を利用した遺伝子組換えマウスの作製を試みた。そ

投射先である淡蒼球外節や黒質網様部で神経活動を記録の結果，線条体−淡蒼球投射ニューロン特異的に光受容したところ，光照射に応じた抑制が認められ，抑制性の体を発現するマウスを得ることができた。

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生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

マーモセット大脳皮質 3a 野における神経生理学的および解剖学的解析
纐纈大輔，畑中伸彦，南部篤

覚醒下のマーモセットに対して，皮質内微小電気刺激

らの入力を受けていた。また視床との神経連絡では，VL(ICMS) と感覚刺激に対する細胞応答を記録することで，核（一次運動野に出力している）と VP 核（一次体性感

大脳皮質の運動関連領野と体性感覚関連領野の神経生理

覚野に出力している）から投射を受けていた。3a 野は神学的皮質マッピングを行った。そして，このマッピング

経生理学的にも四肢の深部刺激に対して応答するだけでをもとに 3a 野に神経トレーサーを注入し，運動－体性感はなく，ICMS によって筋肉の収縮を誘発し，運動野に

覚関連領野との投射関係を神経解剖学的に検索した。3a

似た特徴も併せ持つ。したがって，3a 野は感覚情報の入野は運動関連皮質（一次運動野，運動前野，補足運動野）

力だけではなく，運動情報と感覚情報の統合にも関与しと，体性感覚関連皮質（3b 野，1/2 野，二次感覚野）かていると考えられる。

BMI 駆動型脳深部刺激療法の開発
高良沙幸，南部篤

西村幸男（認知行動発達機構）

通常の脳深部刺激療法 (DBS) は常時一定の電気刺激

まず MPTP を投与によりパーキンソン病モデルサルをを行う方法で，パーキンソン病でみられる固縮や振戦と作製し，運動の開始や実行に関連する神経活動を大脳皮いった症状の抑制に効果がある。しかし長期間 DBS を行質運動野と視床下核 (STN) から記録した。神経活動の記

うと治療効果が減少することが報告されている。パーキ

録と電気刺激を同時に行うことができる電極を作製し，ンソン病の症状は運動開始や運動実行中に強く現れる傾STN から記録と DBS を同時に行った。また，DBS の効向があるので，運動の開始や実行に関係した神経活動を果を判定するため行動解析系の改良改善を行い，反応時

抽出し，それを電気刺激に変換して DBS を行うという，間，運動時間から到達運動課題遂行能力を測定した。そブレインマシーンインターフェイス (BMI) の考え方をの結果，運動関連の神経活動を用いた DBS により，パー使った方法を開発することを目的に，パーキンソン病モ

キンソン病モデルサルの上肢運動の回復がみられ，このデルサルで有効性を検討した。

方法が有効であることが分かった。

大脳基底核出力核に置ける興奮性・抑制性の活動調節
金子将也，畑中伸彦，橘

吉寿，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ンを抑制する。3) 大脳皮質－線条体－淡蒼球外節－視床り，その活動は大脳基底核－大脳皮質連関に大きく影響

下核－淡蒼球内節（間接路）が再び淡蒼球内節ニューロを与えると考えられる。その淡蒼球内節には時間的に異ンを興奮させる。淡蒼球内節ニューロンは拮抗する興奮なる 3 つの入力が大脳皮質よりもたらされる。1) 大脳皮性・抑制性入力によってどのように調節されているかを質－視床下核－淡蒼球内節（ハイパー直接路）は淡蒼球調べるために，運動課題遂行中のサル淡蒼球内節ニュー

内節ニューロンを短潜時で興奮させる。2) 大脳皮質－線

ロンにおいて，単一ユニット記録とグルタミン酸作動性

条体－淡蒼球内節（直接路）が続いて蒼球内節ニューロ

受容体，GABA 作動性受容体の神経遮断薬の微量注入を

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研究活動報告／統合生理研究系

併用し，興奮性・抑制性入力それぞれがどのように関わっているか検討している。

視覚情報を運動発現に変換する神経回路の解明
高原大輔，南部星

篤英司（東京都医学総合研究所）

高田昌彦（京都大学・霊長類研究所）

私たちは日常生活において，呈示された視覚物体を知

vlPFC へ順行性トレーサーを注入したところ，前頭前野

覚して，それに基づいて適切な運動を選択・実行してい背側部 (dPFC)，前頭皮質内側面 (dmFC)，運動前野腹側る。このような条件付き視覚運動変換課題には，前頭連部 (PMv) などにおいて，PMd へ投射する細胞の分布と合野のうち前頭前野腹外側部 (vlPFC) と運動前野背側

vlPFC 細胞の神経終末の分布に重なりがあることが明ら

部 (PMd) が必須であることが示されているが，これらかとなった。また，狂犬病ウイルスを越シナプス性逆向の間には直接投射が存在しないことが分かっている。そ性神経トレーサーとして用い PMd に注入したところ，注

こで，vlPFC と PMd の間には複数のシナプスを介した投

入後 3 日で 2 次ニューロンが vlPFC で観察された。これ射があるという仮説のもとに，解剖学的研究を実施した。

らのことから，vlPFC からの情報は，dPFC，dmFC，PMv

同一個体において，PMd へ逆行性トレーサーを注入し，を介して 2 シナプス性に PMd に至ると考えられた。

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・神経回路網のを行い，実験的に検証可能な予測を試みている。また

非線形ダイナミクスが，脳機能にいかに関わっているか

conductance injection (dynamic clamp) 法を用いた数理的を解明することを目指している。中でも記憶や注意など

方法と in vitro 生理学の融合や，in vivo データの非線形解の高次機能の発現に，多安定性，引き込み，カオス，遷析手法の開発なども行い，現実に即した数理モデル化の移ダイナミクスなど，非線形動力学系の豊かな特質がい方法を探求している。

かに活かされているかについて，数理モデルによる解析

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許したネットワークは，外部入力の変化に非常に敏感にっている。従来，一つの神経細胞は興奮性あるいは抑制

反応するなど興味深い性質が多数見られた。特に，前シ性のいずれか一種類のシナプス結合のみ持つというナプス制御を想定した結合強度の変化を与えることで，Dale 則に従うとされてきたが，近年これが破られる可能一つのネットワークが同期的なものからカオス的なもの性が示唆された (Ren et al., 2007)。我々は Dale 則の破れまで，豊富な活動パターンを示すことを明らかにした。

が神経細胞のネットワークのダイナミクスに与える影響

現在は，モデルに実際の脳内で見られる構造をより詳細

を数値実験により検証した。その結果，Dale 則の破れをに組み込み，前シナプス制御の効果が及ぶ範囲や持続時

47生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

間の違いによる影響を検証中である。

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て

蔵本モデルを拡張した蔵本・大同モデルにおいても同様いる可能性がある。我々は，同期現象を記述する可解モの性質の成立を示唆する結果を得た。さらに，振幅変数

デル（蔵本モデル，蔵本・大同モデル）を通し，異常なを持つより現実的なモデルにおいても同様の結果を得た。

同期状態を緩和するための知見を模索してきた。これまこれらの結果は，系の結合強度を安定的に下げる方法がで，蔵本モデルにおいて，系が同期を示しているとき，あれば，その減少が微小でも異常な同期状態の緩和には微小な結合強度の減少が異常な同期状態の緩和に大きな効果が高いことを示唆している。

効果があることが知られていた (Daido, 1990)。我々は，48

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微細構造空間のシナプス伝達特性への影響
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，このシとし，研究を行っている。

ナプスの微細環境を解析し，シナプス伝達に影響を与え

中枢神経系における主要な興奮性信号伝達機構としてる構造的要素（個々のシナプスの間の距離，AMPA 受容49

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

体の発現様式，シナプスに対するグリア細胞膜配置様式

ような研究を通して，伝達物質濃度推移の時空間特性を等）を明らかにした。これを元に，伝達物質の拡散およ

理解し，数ミクロン以内の狭い空間で，ミリ秒単位で制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，シナ受容体，NMDA 受容体それぞれに由来する成分が，生後プス伝達効率の最適化が必須である。聴覚系のシナプス

2 週間の段階では検出されることを確認したので，生後では特に，数百 Hz 以上の速度で送られてくる信号を正発達に伴い，各成分がどのように変化するのかを解析す

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

二次元的に広がる細胞間隙における伝達物質拡散，およスの成熟が迅速に行なわれる。我々は，聴覚伝導路に位

び，シナプス後膜上に分布する受容体応答をシミュレー

置する calyx of Held（前蝸牛核神経終末端）と MNTB（台ションし，電気生理学的に記録される応答と照らし合わ形体核）主要神経細胞が形成する巨大シナプスの発達過せることで，生後発達に伴う受容体分布変化の生理的意程に着目し，シナプス後膜における受容体配置，および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) が主要な役割を果た

放出されるグルタミン酸に対して，MNTB 主要細胞のしていると考えられているが，新規に得られた抗α1a 抗AMPA 受容体・NMDA 受容体が反応すると考えられてい体がレプリカ標識に適用できることを発見したので，こるが，まずは，これらの受容体配置をレプリカ標識法にれまで誰も見ることのできなかったシナプス前膜におけより解析した。レプリカ標識法による AMPA 受容体・

るα1a の二次元分布を可視化することに初めて成功した。

NMDA 受容体に対する標識は，主要細胞の細胞体 E-face

解析の結果，生後 1 週目では細胞膜に散在していたカル上に存在する膜内粒子 (IMP) のクラスターとその周辺にシウムチャネルが，生後 2 週目に開口放出部位（アクテ

認められた。生後 1 週間の時点では，受容体標識が認めィブゾーン）に局在する様子が明らかになった。シナプられる IMP クラスターにおける IMP の密度は低く，抗ス前細胞におけるカルシウムチャネルの局在変化の過程

AMPA 単独，
抗 NMDA 単独で標識されるクラスターと，は，シナプス後細胞における受容体の凝集過程とよく一両者に対する標識が混在するクラスターが観察された。

致しており，聴覚系における正確で素早いシナプス伝達

生後 3 週間では，クラスター内における IMP の凝集密度を実現するために，シナプス前後細胞が協調して構造のは上昇し，AMPA 受容体標識のみが認められ，NMDA 受

チューニングを行なっていることが解明された。

容体に対する標識はほとんど存在しなくなった。同様の

今後は，calyx of Held におけるカルシウムイメージン

発育段階のスライス標本で，MNTB 主要細胞から電気生

グデータと照らし合わせることで，カルシウムチャネル

理学的記録を行ったところ，ひとつひとつのシナプス小の局在と，チャネルを通してシナプス前細胞内に流入し胞の開口放出に対する応答 (mEPSC) が検出され，AMPA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50

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と結合することにより，シナプスの形成及び機能的成熟にを見出した。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 のノ成し，自閉症の病態と関連づけて解析を行っている。我々

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

おいて AMPA 受容体機能の減弱が認められたが，GABA

エステラーゼ様ドメイン内の 451 番目のアルギニンをシ受容体機能に変化は見られなかった。今後，これらの受ステインに置換した変異は，マウスにおいても自閉症特容体の局在を電顕レベルで解析すると同時に，Neurexin

有の社会行動の異常と，空間学習記憶能力の増強を引きとの相互作用を含めた分子メカニズムについても解析し起こすことを見出している。現在進行中の研究として，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

シナプス-グリア複合環境の動的変化による情報伝達制御
松井広

シナプス前終末部から放出された伝達物質は細胞外空リア細胞のほうに向けて異所性のシナプス小胞放出があ間を拡散し，その広がり方に従って，神経細胞間の情報

り，これがニューロン-グリア間の素早い情報伝達を担っ伝達の特性は決定される (Matsui and von Gersdorff, 2006)。

ていることを示してきた (Matsui and Jahr, 2006)。この情伝達物質の拡散を制御し，学習や記憶に重要とされるシ

報伝達によってグリア細胞の形態や機能が制御されていナプス辺縁の受容体の活性化を制御できる格好の位置に，る可能性を，二光子励起イメージングによって解析してグリア細胞が存在する。我々は，シナプス-グリア複合環

いる (Matsui, 2006)。グリア細胞によるシナプスの包囲率

境の動的変化が，伝達物質濃度の時空間特性にどう影響の相違が，シナプス伝達にどんな影響を与えるのかを，するのか調べている。これまで，シナプス前細胞からグ

電気生理学・電子顕微鏡法も組み合わせて解明する。

51

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

細胞種選択的にチャネルロドプシン 2 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（オプトジェ性化されるプロモータ（tetO プロモータ）下においてチ

ネティクス）的な研究ツールが注目され，これまで以上ャネルロドプシン分子を発現する遺伝子改変マウスの 2に，神経活動と動物の個体行動との因果関係が解析可能

つを掛け合わせることによって得られる。我々は，ニューになりつつある。本研究では，遺伝子ノックイン技術をロンだけでなくグリア細胞にも本発現システムを適用し，用いて，テトラサイクリン制御性の遺伝子発現システム

in vivo 条件下において，これらの細胞活動を操作するこを改良し，多様な細胞種選択的に，光感受性タンパク質とに成功した。本システムでは，細胞種選択的に多様なチャネルロドプシン 2（C128S 変異体）を高発現する遺機能分子を発現させることができるため，神経科学のみ

伝子改変マウスの作製に成功した。本マウスは，細胞種ならず，生命科学分野において，重要な実験ツールにな

選択的プロモータ下においてテトラサイクリン制御性因ると期待される。本研究は分子神経生理研究部門の田中子 (tTA) を発現する遺伝子改変マウスと，tTA により活謙二助教らとの共同研究として行われた。

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を正確に解析することは，電気生理学的にも解剖学的にャネルにより制御されている。中でも電位依存性カルシも困難であり，不明な点が多く残されている。我々はシ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

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入することによって，細胞の電気的な興奮と細胞内セカ

いる R 型カルシウムチャネル，alpha1E サブユニットのンドメッセンジャー系の両方を調節し，種々の神経細胞特異抗体を樹立し，マウス脳内の発現分布と共に海馬の現象に関与する重要な分子である。しかし，その分布CA1 錐体細胞の細胞膜上の分布を免疫電子顕微鏡法を52

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

用いて定量的に解析した。この結果，この電位依存性カ関を示すことが明らかになってきた。また，このスパイ

ルシウムチャネルが樹状突起や樹状突起スパインの細胞ンにおけるチャネルの発現数は樹状突起の発現密度とは膜上に非常に低密度で，散在的に発現していること，ま独立していることを見出している。

た，そのスパイン内の発現数はスパインの体積と正の相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。

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，それらが機能分の構築原理を解明することを目標としている。そのため担をすることで知覚，運動，思考といった我々の知的活に，多様な皮質領域や皮質下構造に投射する前頭皮質を動を支えている。大脳皮質がどのようにしてこのような構成する錐体細胞や GABA 作働性介在細胞のニューロ

複雑な情報処理をしているかは未だに大きな謎になってンタイプを，分子発現・生理的性質・軸索投射・樹状突

いる。この仕組みを知るためには，皮質内神経回路の構起形態など多方面から同定した上で，これらの神経細胞造と機能を明らかにする必要がある。新皮質回路を構成間のシナプス結合を電気生理学・形態学の技術を組み合するニューロンは形態的に極めて多様であることが知ら

わせて調べている。皮質振動現象におけるニューロンタ

れているが，この多様性を理解することが皮質機能の解

イプの発火様式や，皮質外シナプス入力パターンの解析

明には不可欠であると考えている。本部門では，皮質出も行っている。本年度は，第 1 層ニューロンの形態・分力がどのように作られるという観点から，皮質局所回路

子発現，FS 細胞による錐体細胞抑制のドメイン限局性，

53

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

皮質抑制性介在細胞局所サブネットワークへの興奮性シ特性，前頭皮質・海馬傍領域間の広域サブネットワーク

ナプス入力，前頭皮質 5 層錐体細胞と抑制性細胞の結合について解析を行った。

大脳皮質 FS 細胞による錐体細胞抑制のドメイン限局性窪田芳之，苅部冬紀，畑田小百合，北啓子，川口泰雄

錐体細胞への興奮性シナプスの殆どは樹状突起に作らら錐体細胞に IPSC が惹起された場合には，そのシナプれるのに対して，GABA 作動性入力は樹状突起だけでなスの中には細胞体，またはそこから 40 µm 以内に分布す

く，細胞体にも多く見られる。細胞体・樹状突起 GABAるものが含まれていた。一方，40 µm より離れたシナプ

入力の相互作用を理解するために，主要な GABA 細胞でスしか含まれていないペアーでは，細胞体記録では FS

ある FS バスケット細胞から錐体細胞への抑制性入力様細胞からの IPSC は検出できなかった。この観察は，錐式を，単一抑制性電流のホールセル記録と，そのシナプ

体細胞の細胞体は，そこから 40 µm より離れた GABA 作

ス構造の電子顕微鏡による定量化を組み合わせて解析し動性シナプスからは電位変化による抑制は受けないことた。カリウムを主にした内液で記録した場合，FS 細胞かを示唆している。

皮質抑制性介在細胞サブネットワークへの興奮性シナプス入力
大塚岳，川口泰雄大脳皮質の主要な抑制性介在細胞である Fast-Spiking

れた。次に，共通入力によって引き起こされる活動の FS(FS) 細胞は，互いに電気的に結合しサブネットワークを

細胞ネットワーク内の伝播について計算機シミュレーシ

形成していることが知られている。FS 細胞の活動がどのョンを併用して検討した。その結果，入力を受けた細胞ように制御されているのかを理解するために，錐体細胞の活動は近傍にある FS 細胞には，膜電位が脱分極時にの FS 細胞サブネットワークへの興奮性入力パタンにつは抑制性として，また過分極時には興奮性として作用しいて脳切片を用いて解析した。5 層内の錐体細胞から FSた。以上の結果から，FS 細胞ネットワークはネットワー

細胞ペアへの共通入力確率について比較した結果，電気クの状態に依存して，錐体細胞によって局所的に制御さ結合している FS 細胞ペアにおいて共通入力が多く見られていることが示唆された。

前頭皮質 5 層錐体細胞と抑制性細胞の結合特性
森島美絵子，川口泰雄

前頭皮質 5 層には投射先が異なる 2 種類の錐体細胞，

択的抑制があるかどうか不明である。この点を検討する

橋核投射細胞（CPn 細胞）と対側線条体投射細胞（CCS

ため，GABA 細胞の主要なサブタイプである FS 細胞と，細胞）がある。この二種類の錐体細胞では，シナプス結逆行性蛍光標識法により同定した錐体細胞サブタイプか合選択性と伝達特性が異なる。近年，新皮質 GABA 細胞

らの二細胞ホールセル記録法で，シナプス結合様式と伝が錐体細胞に対して，ランダムに抑制性シナプスを作る

達特性を調べた。FS 細胞から錐体細胞への抑制結合性確ことが報告されているが，投射サブタイプに依存した選率，及び，錐体細胞からの興奮細胞への結合確率は，CPn54研究活動報告／大脳皮質機能研究系

細胞と CCS 細胞の間で殆ど差が見られなかったが，短期の方が，CCS 細胞からのものに比べてより促通型であっ可塑性は，CPn 細胞からの FS 細胞への興奮性シナプス

た。

前頭皮質第 1 層 GABA 作働性細胞の形態分化と選択的分子発現苅部冬紀，山口登，川口泰雄新皮質第 1 層 GABA 細胞の多くがアルファアクチニン

必ずしも遅延型ではなかった。CR 陽性細胞は樹状突起2 (AAC)，またはカルレチニン (CR) を発現する。今回，を 1 層全体に伸ばし，軸策を 2 層にも伸ばすのに対して，免疫組織化学とホールセル記録により，ラット前頭皮質

AAC 単独陽性細胞では，細胞体のあるサブレイヤーに樹1 層細胞の分子発現と発火特性，形態について検討した。

状突起と軸策が限局し，軸策は水平方向に広がる傾向が他層の AAC 陽性細胞の多くがニューロペプチド Y を発見られた。これらのことから，1 層 AAC 細胞は異なる入現していたのに対して，1 層 AAC 陽性細胞ではその発現力源に対応して分化しており，1 層サブレイヤー選択的が見られず，
一部の細胞では AAC/CR が共発現していた。

に抑制をかけると考えられる。

AAC 陽性細胞は他層では遅延発火型であるが，1 層では前頭皮質と海馬傍領域をつなぐサブネットワークの多様性
平井康治，川口泰雄

本前頭皮質は，海馬傍領域の一つである嗅周皮質との結投射する細胞とでは，電気的性質や樹状突起・軸索形態

合を使って陳述記憶の形成・検索に関与する。この投射構が異なっていた。前頭皮質の中では，2/3 層嗅周皮質投成を理解するため，ラット前頭皮質から嗅周皮質へ投射す

射細胞からは，5 層の嗅周皮質と視床投射細胞へ同じよる錐体細胞の投射サブタイプを同定して，皮質内結合を解うなシナプス結合を作るのに対して，5 層からのバック析した。2/3 層上部からは主に嗅周皮質 35 野へ，5 層上結合は，嗅周皮質投射細胞同士の間で見られた。従って，部からは嗅周皮質 36 野へ投射していた。2/3 層の一部は各層の特定のニューロンサブタイプの間でレイヤー間相扁桃体へも投射し，5 層のものには対側線条体へも軸索互興奮結合が作られると考えられる。

を伸ばしていた。同じ 5 層上部にある嗅周皮質と視床へ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

解することを目指す。最近は，言語・非言語性のコミュを中心に，ヒトを対象とした実験的研究をすすめている。

ニケーションを含む人間の社会行動の神経基盤とその発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

達過程に重点をおいて研究を進めている。特に，生理研をとらえる脳機能イメーシング（機能的 MRI）と，時間

地階に導入された 3 テスラ MRI 2 台を用いて，社会的相分解能にすぐれた電気生理学的手法，更には眼球カメラ

互作用時の 2 個体同時脳機能計測というユニークな研究や motion capture による定量的行動計測手法を統合的にを推進して，社会能力の発達上極めて重要な共同注意のもちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に理神経基盤をあきらかにしつつある。

55

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

二台の MRI 同時計測による主導的および応答的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，島田浩二，吉原一文，佐々木章宏，定藤規弘

共同注意には，自己が視線などを用いて他者と同一のわるとされる前補足運動野〜前帯状回，前部島皮質，楔モノ等に対し注意を共有する主導的共同注意 (IJA) と，前部，右下頭頂小葉，右運動前野，右前頭前野背外側部

他者が発する視線などの情報を読み取り他者と注意の共に強い脳活動が見られた。一方，相手の視線を理解し同有を図る応答的共同注意 (RJA) があるが，その神経基盤

じモノを見る RJA では，視線処理に関わる上側頭溝，注の違いについては不明な点が多い。我々はオンラインで意関連領域である側頭−後頭葉領域，上頭頂小葉，前頭お互いの顔を見合うことができる二台の機能的 MRI 同

前野背外側部，小脳の活動が観察され，IJA と RJA では

時計測系を立ち上げ，IJA と RJA に関わる神経基盤の同その機能を担う神経基盤がかなり異なることが示唆され定を試みた。実験の結果，IJA において社会的意図に関た。

触覚と視覚による素材識別に関する神経基盤
北田亮，佐々木章弘，岡本悠子，荒田真美子，河内山隆紀（京都大学），定藤規弘

ヒトは触覚や視覚を用いて素材の質感を知覚できる。

題）と (2) 長方形の方位が視覚と触覚で同じかどうかを

しかし触覚と視覚から得られる素材の質感が脳でどのよ回答する課題（統制課題）を行った。その結果，視覚とうに結びつくのかについては不明である。そこで本研究

触覚刺激の異同に関わらず，統制課題に対して素材課題

では，視覚と触覚で得られた素材情報の統合に関わる神では，紡錘状回を含む腹側視覚経路の賦活が観察された。

経基盤を fMRI を用いて同定した。本実験のために，素視覚と触覚で素材が同じ条件に比べて，異なる条件では材の中央に異なる方位の長方形を接着した刺激表面を製紡錘状回ではなく内側上頭頂小葉が賦活した。この結果作した。被験者は視覚と触覚でこの刺激を知覚し，(1) 素は，多感覚領域である内側頭頂間溝が視覚と触覚刺激の材が視覚と触覚で同じかどうかを回答する課題（素材課

誤差検知に関与していることを示している。

経頭蓋直流電気刺激による脳卒中片麻痺患者の下肢運動機能の改善
田中悟志（名古屋工業大学），定藤規弘

頭蓋の外に置いた電極から微弱な電流によって電極直実験において示された。この結果は，大脳への電気刺激

下の神経細胞を刺激する経頭蓋直流電気刺激は，ヒトのを機能訓練と組み合わせることで脳卒中後のリハビリ

脳活動を安全に修飾することのできる手法として基礎研テーション効果を増強することの出来る可能性を示唆す

究や臨床応用に注目が集まっている。今回，8 名の慢性るものである。

期の脳卒中片麻痺患者において，下肢の一次運動野を本研究成果は，リハビリテーション分野でトップのイターゲットとして電気刺激を与えることで麻痺のある下

ンパクトファクターをもつ Neurorehabilitation & Neural

肢の筋力が一時的に向上することが二重盲検法を使った

Repair 誌に掲載された。

56

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

援助行動の動因に関する神経基盤
川道拓東，田邊宏樹，高橋陽香，定藤規弘

援助行動は，ヒトの社会的紐帯を醸成し，高度な社会の 2 人とボールを PC 上でパスするタスクを課し，一人を形成するために重要である。援助行動の動因には，そがパスから排斥される状況を実験的操作により作り出しの行動を行うことに起因したポジティブな感情である温た。結果として，排斥されたプレーヤへのパス増加とい情効果が重要な働きを行う。しかし，この動因がどのよう援助行動がみられると共に，援助をすることで報酬をうに援助行動につながるかは十分わかっていない。そこ

表象する線条体が有意に賦活した。この線条体の活動は，で，我々は，温情効果が共感を介して援助行動の動因と親密度に応じて異なる共感尺度と相関した。この結果は，なるという仮説をたて，二台の fMRI により検証を行っ援助行動が，共感を介した温情効果として線条体に表象た。本研究においては，恋愛関係にある被験者 2 人が他される，すなわち，動因であることを示す。

評判の神経基盤
川道拓東，佐々木章宏，高橋陽香，田邊宏樹，定藤規弘

ヒトが社会生活を円滑に行うためには，評判を適切に己が下した評価が重要となると仮説をたて，2 台の fMRI

処理することが重要である。評判の処理においては，評で計測した。この仮説を確認するために，親密度が自己判の表象とそれに伴う価値判断が行われることが示されの下した評価の有無につながることに着目して実験を実ている。しかしながら，評判の表象はどのように実現さ施した。結果として，評判の表象は内側前頭前野によっれているかは十分わかっていない。自己の評判の処理にてなされ，自己，パートナのときで同様に賦活すること

おいては，他者の形成した評価を推測し自己が下した評が示された。こうしたことから，評判の神経基盤におい価と照らし合わせることで，自己観が形成されることがて内側前頭前野が重要な役割を果たし，評判の処理にお提唱されている。ここから，評判の表象においては，自

いては，自己が下した評価が重要なことが示された。

前向き認知的再評価の神経基盤と主観的幸福感との関連
松永昌宏，川道拓東，吉原一文，吉田優美子，定藤規弘

認知的再評価は，直面した感情刺激の持つ，感情を喚

認知的再評価実施時には，吻側前部帯状回，左背外側前起する特徴を変化させるために，その刺激に対する解釈

頭前野，海馬傍回，小脳が活性化していることが示されを意図的に変化させる手法である。認知的再評価は不快た。これは，前向き認知的再評価には報酬予測関連の神感情を減少させることや，快感情を増大させることに用経回路が重要な役割を担うことを示唆するものである。

いることもできる。今回，我々は「直面した出来事は将また，主観的幸福感が高ければ高いほど前向き認知的再来必ず自分を成長させてくれる良いものである」という評価が得意であることも示された。幸福感が高い人々は，解釈をする，前向き認知的再評価の神経基盤を fMRI を

幸せな記憶をもとに報酬予測回路をよく活性化させるこ用いて明らかにすることを試みた。実験の結果，前向きとができるのではないかと考えられる。

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生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

右下前頭回の「読唇効果」への影響
山﨑未花，田中悟志（名古屋工業大学），菅原翔，定藤規弘

騒音環境下での会話中，相手の唇の動きを観察するこ

右下前頭回の「読唇効果」への関与を確認するため，経とにより音声理解が促進されるという現象はよく知られ

頭蓋直流刺激 (tDCS) を用いて予備実験を行った。本年度ている。昨年度我々は，音声と一致した口の動きが提示

は，刺激部位の検討，課題の試行回数の変更を行い，再されることにより，音声理解が促進される現象を「読唇度予備実験を行った。

効果」と定義して行った，機能的 MRI 実験結果をもとに，恐怖刺激による末梢体温の変化に関連する脳内機序吉原一文，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

恐怖刺激は交感神経を介して末梢体温を低下させる。

映像視聴時の恐怖感の評定と指先の体温の変化率とは，その脳内機序として，扁桃体を介して体温調整中枢に影時間差を持って相関していた。また，末梢体温調整に関響を与えると推察されているが，詳細な脳内機序は明ら連する脳部位として前帯状皮質や島皮質および前頭前皮かになっていない。そこで，本研究では被験者がホラー質が同定された。さらに，ホラー映像視聴時の扁桃体と映像および対照映像を視聴している時の脳活動を MRI

前帯状皮質や島皮質との機能的結合は，対照映像視聴時を用いて調べ，同時に指先の体温を測定した。MRI の撮のそれらと比較して増強した。これらの結果より，恐怖

像後は，映像を再度 3 秒毎に視聴し，最初に視聴した時刺激によって扁桃体と前帯状皮質や島皮質との結合が増に感じた恐怖感を評定してもらった。その結果，ホラー

強し，末梢体温を変化させていることが示唆された。

ゲームインタラクション中の頭部運動同期現象と自閉症傾向岡崎俊太郎，大塩立華，安梅勅江（筑波大学），定藤規弘

ヒトは他人に対して反射的かつ自動的な模倣行動を示

プレーヤーと非プレーヤーの頭部運動間に有意な同期がすことが知られている。この模倣行動は自閉症患者や自見られ，この同期と双方の自閉症傾向に有意な相関が見

閉傾向のある健常者で低減する。本研究では複数被験者られた。結果から，実際のコミュニケーション下では，の双方向コミュニケーション下における相互模倣が二人ターンに関わらず相互模倣が起こるため，この同期現象の自閉症傾向によってどのように修飾されるのかについは双方の自閉症傾向を反映しているものと考えられる。

て検討した。二人のプレーヤーが交互に切り替わる単純本研究の知見は一般的なコミュニケーション構築においなゲームを行っているときの（左右方向）頭部運動をモーて個々の社会能力がどのように寄与するかを知る上で重ションキャプチャを用いて定量的に分析した。その結果，

要な基礎的知見である。

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研究活動報告／大脳皮質機能研究系

2 台の fMRI 同時計測による相互注視の神経基盤
小池耕彦，田邉宏樹，Jorge Bosch岡崎俊太郎，佐々木章宏，島田浩二，吉原一文，定藤規弘

アイコンタクト（相互注視）は，社会的コミュニケー

協力して別の実験課題をおこない，別の日にふたたびみションの基盤となっている可能性がこれまでに明らかに

つめあい実験をおこなった。二日目には，高次視覚領域

なりつつある。我々は二台の MRI 装置を用いて，健常人

のみならず，運動前野においても二者間で脳活動が同期がアイコンタクトをしている最中の脳活動を同時計測し，していた。この結果は，二者間の関係性の変化が，脳活

その神経基盤について検討をおこなった。実験は二日間動の同期の変化として表れていることを示唆する。さらにわけておこなわれた。二者間での脳活動時系列データに条件を変えて解析したところ，この二者間での脳活動

初日，初対面の被験者間では，高次視覚領域においてのの同期は単純な表情模倣によるものではなく，二者間でみ二者間での脳活動の同期が見られた。被験者はその後，のループ状の情報伝達によることが明らかとなった。

動作表象に関わる脳内ネットワーク
佐々木章宏，河内山隆紀（国際電気通信技術研究所），杉浦元亮（東北大学），田邊宏樹，定藤規弘

自動模倣とは，動作のキネマティクスの自発的な模倣

る課題を行った。動作遂行時には PMv を含む運動関連領を指し，対人コミュニケーションに重要だと考えられて域の賦活が示され，他者動作の観察時には pSTS を含むいる。本研究では自動模倣の基盤となる動作表象が，後視覚領域の賦活が示された。また脳領域間結合解析から部上側頭溝 (pSTS) から運動前野 (PMv) への結合（逆モ

動作遂行時には PMv から pSTS への結合，他者動作の観デル）と PMv から pSTS への結合（順モデル）により表察時には pSTS から PMv への結合が増強することが示さ現されると仮説を立て，fMRI 実験により検証した。被験れた。これらの結果から手の動作は pSTS と PMv の結合者は他者による球の回転，または球が自動回転する動画

が順モデル，逆モデルとして働くことより表象されていを見ながら球回転の運動を行うまたは動画観察のみをすることが示唆された。

音韻ループによって促進される外国語語彙学習時における右小脳と左紡錘状回の働き
牧田快，山崎未花（福井大学），田邊宏樹，河内山隆紀（国際電気通信技術研究所）
小池耕彦，横川博一（神戸大学），吉田晴世（大阪教育大学），定藤規弘

外国語語彙習得は作業記憶の構成要素である音韻ルー

右小脳，左紡錘状回，右下側頭回に活動減弱が見られた。

プにより促進されることが知られている。しかしながら，これらの領域の内，右小脳と左紡錘状回では単語を想起

この時，どのような神経基盤が関与しているのかは明らする時に音韻ループ介在条件で覚えた単語を想起する時かでない。これを同定するため，我々は fMRI を用いての脳活動値が大きく，また学習成績と正の相関を示した。

実験を行った。課題は，音韻ループ介在条件或いは音韻

以上より，外国語語彙学習時に音韻ループでの一過性でループ妨害条件下で外国語音声と画像をペアで覚える学

脆い構音情報が右小脳でより耐久度の高いものに変換さ習課題と，音声から画像を思い出す，又は画像から音声れ，それが左紡錘状回で意味情報と統合，単語としてよを思い出す想起課題を行った。結果，学習が進むに伴いり強固な記憶に繋がったと結論付けられた。

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生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

表情の相互模倣の神経基盤
岡本悠子，北田亮，高橋陽香，八幡憲明（東京大学），吉田優美子

河内山隆紀（国際電気通信基礎技術研究所），田邊宏樹，定藤規弘

相互模倣（模倣・被模倣）を通した他者とのコミュニる神経基盤を検討した。被験者は表情表出を行い，同様

ケーションにおいて，自他の動作の比較を行い，その同のビデオを観察した。1) 動作の同一性及び，2) 自己と一性を検出することは重要な役割を果たす。これまでの他者の動作順序を操作し，2 x 2 の実験計画を作成した。

fMRI 研究において，手を用いたジェスチャーでは体部位

その結果，不一致条件と比較し一致条件で両側の EBAの処理を行う視覚領域である Extrastriate body area (EBA)が強く活動した。この結果は，表情の相互模倣時に自己で自他の動作の同一性を検出することが明らかになった。

の表情と他者の表情にかかわる情報が EBA 内で比較さしかし，表情の同一性を検出する領域については未だ明れ，両者の同一性の検出に関与する可能性を示唆するもらかになっていない。そこで本実験では fMRI を用い，のである。

表情の相互模倣時の自他の表情の同一性の検出にかかわ

予告効果における神経基盤：機能的 MRI 研究吉田優美子，田邊宏樹，林正道（ヘルシンキ大学），河内山隆紀（京都大学），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

葉，前補足運動野，左小脳，右運動前野，左運動前野かを提示すると，反応時間が早まることが知られている（予ら一次運動野にかけてが予告刺激の際に賦活することが告効果）。先行研究から，予告効果は注意の警戒状態を引

明らかとなった。Go 反応をする際の前補足運動野は，事き起こし，運動処理を増進することが明らかにされてい前に予告刺激が提示されなかった場合，された場合よりる一方で，ターゲットが現れるまでの時間予測を行って活動が強まることが明らかとなった。以上より，前補足

いることが示唆されている。そこで，機能的 MRI を用い

運動野は予告提示時の注意ネットワークと反応時の運動て，予告刺激と Go/NoGo 課題を組み合わせて実験を行っコントロールの両者に対して重要な役割を担っているこ

た。この結果，右側頭－頭頂部接合部 (TPJ)，右上頭頂小とが示唆された。

小学生における睡眠時間と技能定着の関係
菅原翔，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（国際医療福祉大学），岡崎俊太郎，小枝達也（鳥取大学），定藤規弘

睡眠は成人の技能定着において重要な役割を担ってい後の睡眠時間を記録した。翌日，参加者は前日練習した

る。しかし，子どもでの技能定着と睡眠との関連ついて

系列運動を再生するように求められた。結果として，再は未だ明らかにされていない。本研究では，25 名の小学生時の系列運動の成績は練習時に比べて有意に高くなっ生（女子 11 名，9。48 [M]±2。32 [SD] 歳）に協力を依頼

た (F1,22 = 56。12, P < 0。001)。さらに，オフラインでのし，子どもの技能学習後の睡眠時間がオフラインでの技技能改善率は練習後の睡眠時間と有意な正の相関関係に

能定着と関連するかを検討した。まず，参加者は系列手ある事が示された (â = 0。60, P < 。01)。これらの結果は，

指運動を練習した。その後，彼らの両親が子どもの練習

成人と同様に，子どもにおいても睡眠は技能定着と関連60

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

する事を示唆している。

単語学習に対する共同注意の効果の検討
島田浩二，Masako Hirotani (Carleton University)，岡崎俊太郎，田邊宏樹，定藤規弘
単語学習に対する共同注意（参与者が一緒に同じ方向

は学習進度を四肢強制選択の再認テストにより測定した。

の対象を見る）の効果は乳幼児を対象とした研究で明ら実験の結果，参加者 2 名が同じ方向の物体を見て単語をかにされてきたが，大人でもその効果が見られるのかは聞く共同注意条件では，異なる方向の物体を見て単語を未だ明らかでない。その効果を明らかにするため，学習聞く非-共同注意条件に比べて，再認テストの成績が 4 回とテストの繰り返し 5 回で構成される学習実験を実施し目と 5 回目の学習後半で有意に高かった。視覚物体に対た。学習場面では，参加者 2 名が共同注意を行いながらする注視時間に関して条件間の違いは認められなかった。

新規の単語音声と視覚物体を連合して覚える場面を設定

それらの結果は，共同注意が大人の単語学習に対して促した。学習中には眼球運動が計測された。テスト場面で進的な効果を持つことを示唆している。

涙を付加したことによる悲しみ評定の変化とその神経基盤
高橋陽香，北田亮，佐々木章宏，川道拓東，定藤規弘

感情の理解は，社会的に円滑なコミュニケーションをを観察し，悲しみの程度を評価した。その結果，悲しみ行う為に重要な役割を果たしている。社会的相互作用に表情は無表情より悲しいと，また涙有り表情は涙無し表

おいて他者の感情を理解する際には，顔から発信される

情より悲しいと評価された。脳活動測定の結果では，悲信号としての基本 6 感情と共に文脈が重要な役割を果た

しみの主効果で膝下野，涙の主効果で両側後部上側頭溝す。このような文脈要素の一つに涙が挙げられる。本研に活動が見られた。これらの結果は，涙はそれ自体に悲

究では涙を付加する事による悲しみ評定の変化とその神しみを増幅させる効果を持つのではなく，感情の受け手

経基盤を，機能的 MRI を用いて検討した。被験者は涙の側の他者理解を促進させる事により，表情をより悲しい見える顔画像，及びこれらの画像から涙を除去した画像と認知させる効果を持つ事を示唆している。

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生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門【概要】
平成 23 年度は，部門の人員構成については，数年ぶり

を中心とし，脳の表面に設置した皮質脳波電極から深部に博士後期課程に 1 名，前期課程に 1 名の入学者があっの脳活動を推定する手法の開発や感覚フィードバック

た。外国人研究者として，タイ国チュラロンコン大学の

BMI の開発，さらに人工神経接続という，脳や末梢の特Thongchai Sooksawate 博士（13 度目の来日）と英国 Sheffiled

定部位間を直接記録-刺激システムでつなぎ，障害された大学の Peter Redgrave 教授がそれぞれ 3 か月滞在した。

神経系の補綴を行う開発研究が進み始めた。また，対外

特に Redgrave 教授とは，同教授が発見した中脳上丘から的には，吉田助教と伊佐がプログラム委員と委員長を務

黒質ドパミン細胞への投射系の機能を解析するため，

め，第 15 回国際意識科学会 (ASSC) を 6 月に京都で開催

我々が長年研究してきた片側一次視覚野損傷という「盲した（大会長：松沢哲郎京都大学霊長類研究所教授）。東視」のモデルサルを用いて，障害視野に提示された手が日本大震災の影響で多くの外国からの参加者にキャンセ

かり刺激によって連合学習が起きるかどうかを調べた。

ルが出たが，それでも過去最大規模に近い形で開催する

研究プロジェクトとしては，脳科学研究戦略推進プログ

ことができた。また，脳科学研究戦略推進プログラム事

ラムが 4 年目を迎え，伊佐が拠点長を務める課題 C にお務局を運営し，プログラムの全体管理のサポートや内部

いてウィルスベクターによる 2 重遺伝子導入法を開発し，会議の主催，一般市民や専門家向けのアウトリーチ活動

霊長類で初めて特定経路の選択的・可逆的機能阻害に成としてシンポジウムやワークショップ，サイエンスカフ

功し，行動に影響を与えることができた。また，ブレイェを開催し，広報冊子の出版やウェブサイト運営業務なンマシンインタフェースの開発においては，西村准教授

どを行った。

第一次視覚野損傷ザルにおける express saccade
吉田正俊，高浦加奈，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を持つ express saccade が確認された。視覚標的を損傷と盲視動物モデルを用いて，視覚誘導性サッカードがどの反対側の視野に提示した場合にも，同等の潜時を持つサ経路によって情報処理されているかを検討した。このたッカードを見いだした。上丘からの単一神経細胞活動記

め，ギャップ課題を用いた。この課題では，周辺視野に録により，損傷と同側の上丘内でも，express saccade 時提示される視覚標的が，固視点消去後の 0 ms（ギャップに視覚運動変換を行っていることを示唆する活動が記録なし条件）または 50-150ms（ギャップ条件）後に点灯すされた。Express saccade はその短潜時の性質から，V1 をる。視覚標的を損傷と同側の視野に提示した場合にはギ介さずに皮質下の上丘内の回路で処理されているとする

ャップ条件で応答潜時 80-100ms 程度の狭い範囲に分布説が唱えられてきたが，本結果はこの説を支持している。

62

研究活動報告／発達生理学研究系

In vivo study of the ArchT-suppressing tecto-thalamo-strital pathways in rat
Penphimon Phongphanphanee, Tadashi Isa
Transiently silencing the activity of specific neurons is theperformed the preliminary test using optogenetic technique toideal strategy to investigate the brain function. Recently

suppress the thalamostriatal projection in anesthesized rat.

optogenetic approach using light to control the activity of

ArchT-containing vector was injected into the rat brain toneurons, that have been modified to express light-sensitivetransfect neurons in the parafascicular thalamic nucleus (Pf).

proteins, is the promising tool in the neuroscientific

The recording was perform 2-3 months after injection. The

investigation. In this study, we have tested the new strain of

suppression was tested at cell location in Pf and at theArchaerhodopsin (ArchT), a light-driven outward proton

terminals in striarum. We inserted the recording tungsten

pump that precisely suppresses the activity of the neuron

electrode attached with optic fiber into the Pf and striatum toexposed to yellowish green light, in the tecto-thalamo-stritalrecord the local field potential (LFP) responses evoked by SC

pathway. There are two parallel subcortical projections thatelectrical stimulation. Comparing the responses between theconvey the salient visual event from the superior colliculus

condition when the 561-nm light was ON (1-sec duration) and(SC) to striatum: tecto-thalamo-striatal and tecto-nigro-striatal

OFF, we found the partial suppression of the LFP by the light

projections. Both of them convey the short-latency visual

at both Pf and striatum. However, complete suppression of Pf

signal that is essential for corticostriatal plasticity. However,

could not achieve may be due to incomplete transfection of

it is still unknown which pathway is critical for thethe Pf neurons.

sensory-related

reinforcement

learning.

Therefore,

we

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−

正

について調べることを目指し，まずアデノ随伴ウイルス

黄色光により活性化され細胞内に陰イオン (Cl ) を輸送す

ベクターを用いてマカクザル大脳皮質一次運動野 (M1)

る。近年，遺伝子導入により NpHR を発現させたニューのニューロンに改変型 NpHR を導入し，その効果を調べ

ロンに光照射することで，スパイク活動を抑制できる過た。金属電極と光ファイバーを貼りあわせた optorode を

分極応答を起こすことが報告された。

用いて M1 ニューロン活動を記録しつつ光照射を行った

我々はサルの手指の精密把持運動をミリ秒オーダーで結果，運動に関連した M1 ニューロンのスパイク活動お阻害することにより生じると予想される，短期的な適応

よび一部の手指筋の筋電活動を抑制することができた。

遺伝子導入による経路選択的伝達遮断法を用いたサル脊髄固有ニューロン機能の解析
木下正治，伊佐正

マカクザルには大脳皮質一次運動野から脊髄運動ニも 2 つが存在する。従来は進化的に新しい直接経路が手

ューロンへの経路として直接経路と頸髄中部に存在するの巧緻運動に本質的な役割を果たしていると考えられて

脊髄介在ニューロン (PNs) を介した間接経路の少なくと

きた。

63

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

我々は手の巧緻運動における PNs の役割を明らかにす的に改変型破傷風毒素を可逆的に発現させ，手の巧緻運るため，京都大学のグループにより開発された高性能動に障害が現れることを示した。また PNs の信号伝達がTet-ON システム，改変型破傷風毒素および福島県立医科

遮断されていることを電気生理学的に証明した。これら

大学のグループにより開発された高頻度逆行性レンチウの結果から PNs が手の巧緻運動に重要な役割を果たして

イルスベクターを用い，経路選択的な遺伝子発現を可能いることが明らかになった。

とする 2 重感染法を開発した。マカクザルの PNs に選択

サル運動野における脳活動信号を用いた電動義手の随意制御
渡辺秀典，伊佐正，西村幸男

サルの脳活動によって制御された義手の動作成果に応の動作を成功としサルに報酬を与えた。この報酬条件にじてサルに報酬が与えられるシステムを構築し，サルによってサルは自身の上肢の動作に関係なく義手を動作を訓練を開始した。サル左脳運動野に 15 極の皮質下硬膜下させる脳活動を維持するように要求された。実験開始に電極を留置した。サルの上肢の到達把持運動中の 15 極かおける義手の動作成功率は 88.4%であった。また最終実らの信号をリアルタイム解読によってサルの腕の動作と験日（39 実験日経過）において，義手の動作成功率は同期して電動義手が動作した。システムの作動確認の後89.1%であった。実験経過中においては 9 実験日以降にに，義手が動作した場合のみにサルに報酬が与えられる

おいて成功率は急峻に減少した (62.5%) 後に，変動を伴報酬条件に変更し実験を開始した。実験において定位置

い実験最終日まで徐々に上昇した。本実験を通じてサル

におけるサル上肢の停止または解読機がサル上肢が定位が義手を随意制御できるように脳活動を変遷させる過程

置に配置されたと判断した信号の発生を試行開始とした。

を計測し，外部デバイス使用時の脳の可塑的変化についまたシステムは試行開始信号発生から 10 秒以内の義手て究明する。

第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードの制御に寄与する脳部位：PET による脳活動測定
加藤利佳子，吉田正俊，伊佐正

第一次視覚野 (V1) に損傷を受けると，障害視野に提示

結果，V1 損傷後には損傷側の上丘および視床枕においてされた視覚刺激が“見え”なくなる。しかし患者の中に視覚誘導性サッケードとの関連が見られ，損傷後の網膜は，その意識に上らない刺激に対し定位行動が可能なこ

視蓋経路の重要性が示された。また視覚野では，視床枕とが報告されてきた。この現象は“盲視”と呼ばれていを介して上丘より強固な入力を受ける V3 でのみ関連しる。しかし，皮質のどの視覚運動経路が寄与するかにつた活動が見られ，背側皮質視覚経路の重要性が増したこ

いては，ほとんど明らかではない。そこで我々は，“盲とが予想される。さらに，頭頂野では LIP 野，前頭野で視”のモデル動物として片側 V1 を除去したサルを用い，は dlPFC 野において関連が見られ，これらの領域の寄与

視覚誘導性サッケード中の脳活動を PET により調べた。

が示唆された。

64

研究活動報告／発達生理学研究系

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

スパイクソーティングにより抽出し，そのうち多くが受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

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

腕の運動軌跡を DRG ニューロン集団の発火パターンか

2 つのマルチ電極アレイをサルの C7/8 の DRG に挿入し，自発的な到達運動におけるニューロン応答を記録した。同時に，手/腕運動の立体運動軌跡をモーション・キ

ら高い精度で算出する事ができた。
また，上肢運動軌道から刺激パターンに変換するシステムの開発を行った。

ャプチャーシステムで取得した。14 個のユニット活動を

神経活動依存的刺激による随意歩行機能再建
笹田周作，加藤健治
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）
小宮山伴与志（千葉大学教育学部）
西村幸男

脊髄損傷による歩行機能の喪失は，腰髄にある下肢歩じる三角筋の筋電図活動量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。そこで本課

強度変調する刺激波形により，下肢歩行中枢がある腰髄

題では，上位中枢からの腰髄への下降性入力を代償するへ脊椎上磁気刺激を施すことによって達成した。人工神方法として，随意的な歩行様腕振り運動中に生じる上肢

経接続下では，腕振り運動により下肢の歩行様運動が生筋活動パターンに依存した腰髄への磁気刺激により上肢じ，上肢筋活動を随意制御する事により下肢歩行様運動

筋―腰髄間の人工神経接続を形成し，上肢筋による下肢の開始・停止，更にその歩調もまた変調可能であった。

歩行様運動の随意制御が可能か否かを検討した。

この成果は上肢筋―腰髄間の人工神経接続により上位中上肢筋―腰髄間の人工神経接続は，腕振り運動中に生枢からの下降性入力を代償できる可能性を示している。

ブレインマシーンインターフェース技術を用いた運動・体性感覚機能の同時再建
加藤健治，笹田周作，西村幸男

脳活動や筋電図などの生体信号を記録し，それを単純

経間の人工神経接続」を考案し，その人工神経接続によ変換させたものを電気刺激として生体に戻すことによっって筋活動が増幅されるのか，また，運動適応が可能かて人工的な神経接続を形成させ，生体がどのように適応どうか検討した。

していくのかその適応現象について解明することを目的とする。

15 名の健常成人において，人工神経接続直後，手首到達距離は増幅し，ターゲットから超えるものの，徐々に記録した筋活動から特定の運動単位を抽出し，その発その超過距離は減少し，接続 300 回後には，ターゲット

火頻度に応じた電気刺激を末梢神経に返す「筋－末梢神

内に収めることが可能であった。適応後，人工神経接続

65

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

を切断し，直後の筋活動を調べたところ，接続前に比べ験者は筋活動を減少させることによって適応し，運動制て明らかに減少していることがわかった。

御に積極的に人工神経接続を利用していること示唆して

これは，筋―末梢神経間の人工神経接続に対して，被いる。

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，尾上浩隆，伊佐正，西村幸男抑うつ症状は脳，脊髄損傷の患者においてよく見られ，

側線条体を薬理学的に一時的に不活性化し，手指の巧緻うつ症状によるモチベーションの減退は運動機能回復を性への影響を調べた。脊髄損傷後に巧緻運動の障害が軽妨げることは報告されている。しかしながら，その神経かったサルでは，手の巧緻運動に対して腹側線条体を不機序について未だ不明である。近年，我々は陽電子断層

活性化の影響が観られなかったが，回復の遅いサルでは撮影装置 (PET) によって脊髄損傷からの機能回復後に腹側線条体を不活性化により，手の巧緻性が大きく障害

モチベーションに関与していると考えられる腹側線条体された。この結果は，障害程度に依存して，腹側線条体の活動上昇が観られることを見いだした。腹側線条体のの活動が運動機能回復に貢献していることを示唆してい活動と運動機能回復との関連を明らかにするため，2 頭る。

のサルに対して脊髄損傷後のさまざまな時期において腹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の関与の解明を行っている。2) 細胞内イオン環境の変化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による GABA の興奮性から抑制性へのスイッチとそのベルで解明することを主な目標に研究をしている。そのた制御機構について細胞内 Cl イオンくみ出し分子 KCC2 のめ，3 つのサブテーマについて研究を進めている。1) 神

機能制御を中心に，神経栄養因子，環境/回路活動による経回路の可塑的変化を生体で観察するため，フェムト秒制御を検討している。3) 発達期における再編のメカニズ

パスルレーザーを用いた多光子励起法を利用して，マウ

ムとして，シナプスレベルにおいて，GABA とグリシン

ス大脳皮質細胞やシナプスの可視化技術の確立および技間の伝達物質のスイッチングのメカニズムを観察してい術向上をおこなった。その結果，マウス大脳皮質全層にる。人事として，本年 2 月に金善光特任助教が韓国慶ヒおける神経細胞・グリア細胞およびその微細構造を可視

大学に転出し，大学院生山口純弥が学位取得後企業へ就化することが可能となった。これらの技術を利用して，職した。

現在，神経回路の微細構造の長期変化の観察およびグリア

in vivo 多光子顕微鏡を用いた大脳皮質神経細胞の微細構造の可視化
加藤剛，Kim Sun Kwang，江藤圭，宮本愛喜子，石川達也，鍋倉淳一

神経回路の発達および脳障害の回復期における神経回の観察が不可欠である。そこで生体における神経回路の路の可塑性の研究を遂行するにあたり，究極的に生体で可視化のため，超短パルスレーザーによる多光子励起法

66

研究活動報告／発達生理学研究系

を神経細胞に蛍光蛋白が発現している遺伝子改変動物に着する観察システムを開発し，出生直後のマウスの大脳適用し，大脳皮質微細構造の可視化を行った。適切な光

皮質イメージングを行うことが可能となった。これらを路の構築・調整や，頭蓋骨に適用する特殊アダプターの用いて 1) ミクログリアとシナプス構造の監視機構，2)開発などを行い，マウスにおいて大脳皮質表面から 1 ミ

新生マウスにおける大脳皮質 GABA ニューロンの細胞

リの深部まで観察可能な技術を開発し，大脳皮質錐体細移動，3) 虚血動物におけるシナプスリモデリングを中心胞を全層にわたり，樹状突起，棘突起，軸索などの微細に観察を行っている。さらに，生体 2 光子励起観察法を

構造を観察することが可能となった。また，未熟期動物

用いて 5 件の共同研究を行った。

におけるイメージング行うため，幼若マウス頭蓋骨に装幼若期大脳皮質における GABA ニューロンの移動とそのメカニズムの解明
稲田浩之，鍋倉淳一

神経回路形成の機構を理解するには，まず生体内におした。その結果，各方向に移動する細胞数の割合は同程ける現象の正確な記述が必要である。しかしながら，成度であること，各方向に移動する細胞集団間で移動速度

体哺乳類を用いた 2 光子イメージング法は多数報告されは同程度であること，移動細胞は細胞内 C1 濃度が高く，ているのに対し，発達期の哺乳類を用いた例はほとんど

細胞外 GABA は移動細胞は脱分極して，移動速度を促進

報告がない。そこでまず昨年度開発した幼若期マウス頭

していることを 2 光子励起顕微鏡や電気生理学的手法を部固定法を VGAT-Venus トランスジェニックマウスに適持ちいて明らかにした。

用して，大脳皮質 GABA ニューロンの移動を生体で観察

in vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリアによる大脳皮質神経回路再編機構の解析
宮本愛喜子，江藤圭，加藤剛，鍋倉淳一近年マイクログリアが大脳皮質興奮性シナプスの可塑

いる Iba-1 eGFP マウスに適応することで，同一励起波長的変化において重要な役割を果たしている可能性が明ら

で錐体細胞及びマイクログリア細胞を個別に蛍光標識しかとなってきたが，この様なマイクログリアのシナプスた。このような 2 光子励起による特性の一つである同一

介入は神経活動や経験依存的であることが示唆されてい励起波長による多重染色性を生かした観察により，今後る。そこで，まず回路形成の臨界期前後におけるマイク

マイクログリアのシナプス介入における詳細な解析が出

ログリアの挙動様式を観察する目的にて，幼若期の大脳来る事が期待される。また電気生理学的手法及び 2 光子

皮質 2/3 層錐体細胞とマイクログリア細胞の 2 光子顕微顕微鏡法を用い，成体マウス大脳皮質錐体細胞の蛍光標鏡法による同時可視化を試みた。胎仔マウスの錐体細胞

識及び電流注入による活動電位の励起を施行し，神経活前駆細胞に対し in utero electroporation 法を用いて Ds red

動依存性のマイクログリア細胞の挙動変化の解析も進行

蛍光蛋白質を幼若期より恒久的に発現させることに成功中である。

した。本手法をマイクログリア細胞が GFP で標識されて67

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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

慢性疼痛時における大脳皮質神経回路の再編機構を 2感覚野細胞の活動の増強が観察された。これに伴い，疼痛

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 emotional center である前部帯状皮質 (Anterior Cingulate

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

Cortex，ACC) の活動が増強するが，体性感覚野の活動を痛覚過敏が持続する。痛覚過敏形成時には，大脳皮質錐薬理学的に抑制すると痛覚過敏の行動は抑制された。こ体細胞のシナプスの盛んな再編がおこり，その後ターン

れらから，慢性疼痛時における大脳皮質感覚野におけるオーバー率は傷害前の値に戻る。しかし，感覚過敏は長回路再編が慢性疼痛発症の一因である可能性が示唆され期にわたり持続する。その場合，傷害前に新生したシナる。さらに，大脳皮質神経回路再編時にはアストロサイ

プスの消失，傷害後に新生したシナプスの大きさの増大

トの活動が亢進していることが判明し，アストロサイトが観察された。また，慢性炎症性疼痛時には，大脳皮質によるシナプス再編の関与について検討を開始した。

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

ンにより KCC2 発現をコントロール可能な tetO マウスを質としての作用を獲得する。これは GABAA 受容体に内作成し，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化の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 トランスポーターであ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。

る KCC2 によって主に決定されている。ドキシサイクリ

伝達物質のスイッチングのメカニズムと細胞応答
山口純弥，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神経回路活動が上昇すると，共放出シナプスにおける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GABA 放出量が増加するが，グリシン放出は減少するこ

未熟期の GABA から成熟期のグリシンに単一終末部内とが明らかとなり，両伝達物質の放出が神経回路活動にで発達変化することを報告した。この伝達物質のスイッ依存して変化することが示唆された。また，通常ではグ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リシン伝達が行われていない海馬においても，シナプス

いるが，単一神経終末部から GABA とグリシンのどちら後膜にはグリシン受容体が存在し，シナプス前神経終末が放出されるかなど，その制御機構は十分には明らかに部からグリシンを放出させることによって，その受容体なっていなかった。本研究課題では，脊髄および海馬のが機能的に働いていることも明らかとなっていたので，培養ニューロンを用いて，GABA およびグリシンを放出

海馬ニューロンにおいて，シナプス前細胞内にグリシンする機構を解明することを目的としている。本年度は，を添加して GABA からグリシンへのスイッチングを検68

研究活動報告／発達生理学研究系

討した。その結果，どちらの伝達物質がシナプス小胞内とから，シナプス前神経終末部からの伝達物質の放出自に取り込まれるかは，細胞質における伝達物質の濃度に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

依存するが，GABA がよりシナプス小胞に取り込まれや唆された。現在，これらの現象のメカニズムや生理的意

すいことがわかった。一方，シナプス伝達にはシナプス

義について検討を進めている。伝達物質による受容体発直下に存在する受容体も重要であるが，グリシン受容体

現・局在制御について，グリシン受容体動態を Q ドット

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と，シナプス直下のグリシン受容体が著明に減少したこいる。

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。

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療法を明らかにしたいと考えている。本年度実施した主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たる研究課題は次の通りである。1) 非放射性 2-デオキシている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）とエ

グルコースを用いたグルコース利用速度測定法の開発，

ネルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節することに

2) DNA メチレーションによる転写因子 SF-1/AD4BP のよって生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを担う。

視床下部腹内側核ニューロン特異的発現機構，3) 視床下

しかし，近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿病，高部弓状核 AgRP ニューロンにおける PDK1-FOXO1 の調節

血圧など，生活習慣病の発症と密接に関連することが明機構，4) B リンパ球の発達に及ぼす飢餓の影響とレプチ

らかとなってきた。当部門では，視床下部における生体ンの中枢作用が果たす役割，5) AMPKα2 サブユニットとエネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明し，そのAMPK キナーゼ CaMKK2 の X 線結晶解析。

分子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の原因・治69

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

非放射性 2-デオキシグルコースを用いたグルコース利用速度測定法の開発
斉藤久美子，箕越靖彦

各組織・細胞でのグルコース利用速度は，ラジオアイソ

胞を採取する。細胞内の G6P をグルコース 6 リン酸脱水

トープ (RI) でラベルした 2-デオキシグルコース (2DG) が素酵素 (G6PDH) で完全に分解した後，細胞内に蓄積した用いられている。しかし，RI 法は特別な施設が必要であ2DG6P を高濃度の G6PDH で処理，生成する NADPH をり様々な制約がある。本研究では，非放射性 2DG を用い

酵素サイクリング法により比色定量 (420nm) する。本法にたグルコース利用速度測定法を開発した。微量の非放射より 5-80pmol の 2DG または 2DG6P が定量可能である。

性 2DG を実験動物あるいは培養細胞に投与し，組織，細1. Saito K, Analytical Biochem 412:9-17, 2011.

DNA メチル化による転写調節因子 SF-1/AD4BP の視床下部腹内側核ニューロン特異的発現機構
岡本士毅，箕越靖彦
Marit Bakke (Dep of Biomed, Univ of Bergen, Norway)
Ulrich Boehm (Inst for Neural Signal Transduct, Center for Mol Neurobiol, Hamburg, Germany)
諸橋憲一郎（九州大学大学院 医学研究院

分子生命科学系部門

性差生物学講座）

転 写 因 子 SF-1/Ad4BP (nuclear receptor steroidogenic

ル化が少なく，視床下部室傍核ではメチル化が多かった。

factor 1/adrenal 4 binding protein) は，視床下部，副腎，下同様に，下垂体ゴナドトロピン産生細胞，胎児副腎のエ

垂体，性腺などの発達に関わる重要な転写調節因子であンハンサー領域においても，各々の組織ではメチル化がる。現在，胎児副腎，下垂体ゴナドトロピン産生細胞，

少なく，他組織ではメチル化が多かった。この実験結果

視床下部腹内側核 VMH に選択的な発現調節に関わるエは，SF-1/Ad4BP の組織特異的発現機構に選択的エンハン

ンハンサーが同定されている。本研究は，これらのエンサー領域における DNA メチル化が関与することを示し

ハンサー活性に DNA メチル化が関与することを報告している。
1. Hoivik EA, Endocrinology 152:2100-2112, 2011.

た。VMH 選択的エンハンサーでは，VMH においてメチ

視床下部弓状核 AgRP ニューロンにおける PDK1-FOXO1 の調節機構
岡本士毅，箕越靖彦
中江淳（慶應義塾大学医学部腎臓内分泌代謝内科）

インスリンとレプチンは，視床下部において PI3 キの一つである転写調節因子 FOXO1 の役割を調べた。イ

ナーゼと PDK1 を共通のシグナルとして利用し，エネル

ンスリンは，PDK1 を介して FOXO1 を核外に出して不活

ギー代謝を調節している。しかし，摂食促進ニューロン化することで，その作用を発揮する。AgRP ニューロンである AgRP ニューロンにおいて，PDK1 がどのような特異的に PDK1 と FOXO1 を欠損したマウスでは，PDK1調節を行っているかは不明である。本研究では，AgRP

欠損マウスの表現型をほぼ回復した。さらに，視床下部

ニューロン選択的な PDK1 欠損マウスを作成して，エネ

AgRP ニューロンを介して摂食を促進する胃産生ホルモ

ルギー代謝に及ぼす効果を調べた。PDK1 欠損マウスは，

ングレリンの効果を調べた。その結果，PDK1 欠損マウ

摂食，体重共に低下した。次に，PDK1 の下流シグナル

スではグレリンによる摂食促進作用が消失したが，ダブ

70

研究活動報告／発達生理学研究系

ル欠損マウスではグレリンの作用が回復した。このことから，PDK1 と FOXO1 は，AgRP ニューロンのシグナル

らかとなった。
1. Cao Y, PLoS ONE 6:e18324, 2011.

分子として，エネルギー代謝の調節に関与することが明

非 B リンパ球の発達に及ぼす飢餓の影響とレプチンの中枢作用が果たす役割
戸田知得，箕越靖彦
小川佳宏（東京医科歯科大学

難治疾患研究所

分子代謝医学分野）

飢餓は，ヒト免疫機能を低下させ，感染症に罹患し易飢餓によって引き起こされる B リンパ球の発達異常を正くすることが知られている。レプチンは，脂肪組織にお常化することを見出した。飢餓によって引き起こされる

いて産生され，脳，とくに視床下部に働いてエネルギー

B リンパ球の発達異常は，NPY ニューロンの活性化とそ代謝を調節するホルモンであり，レプチンは，飢餓によれに伴う副腎皮質ホルモンの分泌増加による。レプチンって脂肪組織からの分泌が低下する。本研究では，飢餓は，NPY ニューロンの活性化を抑え，副腎皮質ホルモンによって，マウス骨髄において pro-B，
pre-B 及び immatureの分泌を低下させることによって，飢餓によって引き起

B リンパ球が低下し，成熟 B リンパ球が増加することをこされる B リンパ球の発達異常を正常化する。

明らかにした。さらに，レプチンを脳室内に投与すると，

1. Tanaka M, J Neurosci 31:8373-8380, 2011.

AMPKα2 サブユニットと AMPK キナーゼ CaMKK2 の X 線結晶解析
戸田知得，箕越靖彦
横山茂之（理研横浜研究所生命分子システム基盤研究領域）

AMPK は，細胞内のエネルギー飢餓，あるいはレプチ
ンなどのホルモンによって活性化し，エネルギー代謝を調節している。本研究において，AMPK の触媒サブユニットα2 と AMPK キナーゼである CaMKK2 の X 線解析にの結合様式を明らかにした。
1. Kukimoto-Niino M, J Biol Chem 286:22570-22579,
2011.
2. Handa N, Acta Cryst D67:480-487, 2011.

成功し，特異的阻害剤である Compound C と STO-609 と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) グレリンによるβ細中枢の摂食・代謝制御のメカニズムを明らかにすること

胞 cAMP シグナルを介したグルコース誘発インスリン分を目的としている。特にグレリンによるインスリン分泌泌抑制，および，2) オキシトシンの末梢投与による肥調節のβ細胞メカニズム，オキシトシンによる摂食・エ

満・メタボリックシンドローム改善効果である。

71

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

グレリンによるβ細胞 cAMP シグナルを介したグルコース誘発インスリン分泌抑制
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，[Ca2+]i 上昇を抑制した。細胞膜透過性 cAMP アナログの成長ホルモン放出に加え，インスリン分泌抑制作用を示

6-Phe-cAMP 存在下では，グレリンによるインスリン分すことが報告されている。我々はこれまでに，グレリン

泌抑制作用ならびに Kv チャネル電流活性化作用，[Ca2+]iが生理的にインスリン分泌を抑制制御することにより血抑制作用が消失した。以上より，グレリンによるインス

糖値調節を行っていることを明らかにしてきた。今回，リン分泌抑制機構には，β 細胞内 cAMP シグナルの抑制

グレリンによるインスリン分泌抑制機構を詳細に検討しを介した Kv チャネルの活性化と [Ca2+]i 低下が関与するた結果，グレリンはラット膵島のグルコース誘発 cAMP

ことを明らかにした 1。

産生とインスリン分泌を抑制し，β 細胞の電位依存性 K+

1. Dezaki, K. et al. Diabetes 60: 2315-2324, 2011.

(Kv) チ ャ ネ ル 電 流 を 増 強 し グ ル コ ー ス 刺 激 に よ る

オキシトシンの末梢投与による抗肥満・抗メタボリックシンドローム効果
前島裕子，岩崎有作，Sedbazar Udval，矢田俊彦
オキシトシン (Oxt) は分娩や泌乳を促進するホルモン

摂食量・体重・内臓脂肪量の低下，脂肪利用の亢進，脂として知られてきたが，近年ではその中枢作用として信肪肝・耐糖能障害の改善をもたらし，抗肥満・抗メタボ

頼・絆形成，摂食抑制作用が注目されている。本研究でリックシンドローム作用が観察された。一方，Oxt の長は Oxt の慢性投与の摂食・エネルギー代謝，糖代謝への期投与は DIO マウスの正常血圧レベルおよび自発運動

効果を明らかにし，Oxt による肥満治療基盤を確立する

量には影響を与えなかった。DIO マウスへの 17 日間のことを目的とした。

Oxt の連日皮下投与 (1600 µg/kg/day) も摂食量・体重を有

Oxt を末梢投与 (400 µ/kg) したマウスにおいて摂食抑制

意に減少させ，さらに投与終了後も 1 週間以上にわたりが見られ，摂食・エネルギー代謝中枢である視床下部弓

有意な体重増加量の低下が持続した。本研究により末梢状核と室傍核，延髄孤束核を含むいくつかの神経核にからの Oxt の長期投与は肥満・メタボリックシンドロー

c-FOS タンパク発現の増加が見られた。皮下埋め込み式

ムに対する有効な治療法となる可能性が考えられた 1。

浸透圧ポンプからの徐放による 13 日間の Oxt 投与 (1600µg/kg/day) は，高脂肪食誘発肥満 (DIO) マウスにおいて，

72

1. Maejima, Y. et al. Aging (Albany NY) 3: 1169-1177,
2011.

研究活動報告／個別研究・特別研究

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・基質輸送を共同で高速共焦点顕微鏡により 1 秒毎の唾液腺腺房 3D

主眼に研究している。ことに外分泌腺のモデルとして，像を撮像を開始した。2 月開催の唾液腺と外分泌に関す

水分分泌の多い唾液腺の機構を研究している。近年細胞るゴードンカンファレンスにて村上は co-chair をつとめ，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魏はポスター賞を受賞した。また南京医科大学との漢方

えての水分輸送量が多いことが判明し，傍細胞水輸送を薬による唾液分泌促進の研究も進めた。

重点的に研究している。東京歯科大学および日本大学と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）

タイト結合開放は刺激開始に同期せず 30 秒遅れる。
摘存成分もムスカリン受容体刺激で増加した。3. 動静脈静出ラット顎下腺を動脈より定流灌流し，1. 高速共焦点顕水圧差から組織圧の変化を推定した。ムスカリン受容体

微 鏡 に て 1 秒 毎 の 3D 画 像 を 撮 像 し ， 蛍 光 色 素

刺激により毛細血管床拡大が起こり，同一個体では，ムSulfo-rhodamin B が管腔に出現する時間経過，種々の自律

スカリン受容体刺激に用いたカルバコール用量に依存し神経受容体を個別に刺激した場合の管腔への色素出現とて血管抵抗が減少した。しかし個体差が大きく，実験群

細胞容積の時間変化を計測した。一方，灌流液から唾液間に統計的優位差なかった。4. ムスカリン受容体刺激にへシフトする蛍光色素量から傍細胞輸送を評価する高時より細胞内 Ca 濃度が上昇した場合，あるいは高浸透圧

間分解の測定法を開発した。2. 灌流速度を変え組織圧をにより細胞容積が収縮した場合の血管灌流ラット顎下腺変えた時の微少分泌速度変化を測定し傍細胞水輸送を検を切り出し，液体ヘリウムで急速凍結固定を行い，凍結討した。その結果，傍細胞輸送成分には圧依存性成分と割断レプリカを作成した。このレプリカを透過型電子顕

圧非依存性成分が存在し，前者は傍細胞水輸送のうち約微鏡で観察した。その結果，ムスカリン受容体刺激では30%，後者は約 70%と推定された。圧依存水分泌の水透タイト結合直下の細胞内骨格の格子間隔が減少していた。

過性はムスカリン受容体刺激で増加した。また，圧非依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，魏王平，魏漢方薬の唾液腺分泌増強作用機構の研究のため南京医睦新（南京医科大学第一付属病院

飛

中医内科）

科大学チームとラット血管灌流顎下腺を用いて実験した。

73

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

1. 唾液水分分泌と灌流圧の関係を検討した。そのため段階で十分量の漢方薬を準備し冷凍保存する必要がある。

に動静脈にそれぞれ圧 transducer を置き，分泌は電子天

3. 黄耆と玉竹には唾液分泌促進作用があることを観秤で測定した。ポンプの流速を上げ灌流流速を増加させ察していたが，灌流圧が及ぼす影響を検討した。その結灌流圧を高くすると，水分分泌は分泌刺激薬がない場合

果，黄耆と玉竹投与は還流圧を低下させた。これらの漢でもわずかに分泌され，分泌速度は圧に比例した。この方薬は顎下腺の微小循環系に作用し灌流圧を低下させた

圧依存性分泌は傍細胞経路を通過する分泌と示唆された。

が，血流を増加させ酸素供給を増加させている。この酸

2. 甘草の唾液分泌促進作用を 2006 年に観察したが，素供給増加はことに刺激持続期の唾液分泌速度を促進さ

今年度は観察できなかった。甘草の原産地の変更，収穫せることが示唆された。

時期の違いなどに起因すると考えられた。今後研究開始

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

岐選別に直結しており，細胞内膜系が位置情報を介してニズムをテーマに研究を行なっている。細胞内膜系では，シグナル伝達の動的な制御の場を提供していることが，膜の分裂・融合によってオルガネラを行き来するメンブ

はっきりと意識され始めたのである。精力的な研究が展

レントラフィックにより物質の輸送，分配が行われてい開されつつあるが，まだ多くのことがわかっていない。

る。分子は，その機能を発揮すべき細胞内外の正しい場

我々は，現在，発生過程の形態形成における平面細胞所に送り届けられる。この「古典的な」生理機能に加え，

極性 (PCP) 形成のシグナル制御に注目し，メンブレント

近年，メンブレントラフィックが，一見無関係な細胞間，ラフィックに代表される細胞内膜系の動態がシグナル伝

細胞内のシグナル伝達において，これまで考えられてき達においてはたす機能とその背後にあるメカニズムの研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。

究を進めている。

すなわち，細胞内分子の輸送選別が，シグナル伝達の分

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）

PCP シグナルは，内耳の有毛細胞が一貫した方向性を

質の候補を得た。これまでに，これらの制御分子のいく

示すように，組織全体のグローバルな極性を感知してつかについて細内局在を規定する配列や局在を変化させ個々の細胞の極性を生み出す役割を果たしている。我々る変異を同定することに成功し，細胞内局在と機能の相は，上皮系細胞でエンドソーム-ゴルジ細胞内膜系分子の，関を解析中である。一方，新たに，これらの制御分子のfluorescence localization-based retrovirus-mediated expression

作用が，PCP シグナル下流の細胞骨格制御と関連していcloning 法による探索をすすめた。得られた分子から，哺ることを示唆するデータを得ており，今後さらに解析を乳動物モデル細胞系とアフリカツメガエルの発生実験系

進める。

を利用し，PCP シグナルを制御する細胞内膜系タンパク74

研究活動報告／個別研究・特別研究

個別研究（毛利グループ）【概要】
性をもった生物の再生産の開始機構として受精というしく増加することが知られている。これまで私は，海産現象がある。その戦略は多様化されているように見える

無脊椎動物ウニ卵，哺乳類マウス卵を用いて卵内で Ca2+が，雄性配偶子（精子）が雌性配偶子（卵）を活性化さの変化が何によってどのように起こるのか調べてきた。

せるという現象は普遍的である。この精子が卵を活性化

哺乳類や鳥類についてはその引き金についてはある程度させる現象を広く受精と呼んでいる。しかしながら，そ

わかってきた。しかし，ウニ卵についてはまだ不明であの詳細な生理学的機構はほとんど解明されていない。つる。さらに卵内 Ca2+増加のシグナルに続いて引き起こさまり，どのように精子が卵に近づいてどのように活性化れる NO 遊離やミトコンドリアの活性化現象を見つけたのシグナルを卵に伝えるのか，そのシグナルは何なのか，が，これらの現象がどのように Ca2+増加と関係している

その後，卵内でどのような反応が引き起こされて発生ののか現在研究している。本年度は NO 遊離，ミトコンド

プログラムがどのように実行されているのかわかっていリア活性化と ATP 産生との関係を調べた。

2+ない。普遍的な現象として受精の時には卵内の Ca が著

2+

ウニ卵受精時の Ca 増加，ミトコンドリアの活性化，一酸化窒素遊離，細胞内 ATP 変化
毛利達磨，広橋教貴，経塚啓一郎

ウニ卵の受精時には一酸化窒素 (NO) 遊離が報告されングとして細胞内 Ca2+増加，ミトコンドリアの変化，NOている。この産生はミトコンドリア阻害剤 CN-によって遊離変化という時系列的な関係が明らかになった。さら強く抑制されることからミトコンドリアの関与が示唆さに，ミトコンドリアの活性化と ATP 産生変化との関係をれた。このことを明らかにする目的で, 受精時のミトコ探るため新規合成の FRET-ベース ATP プローブ (ATeam)

ンドリアの変化をミトコンドリア特異的電位依存性蛍光を注入して ATP の変化を測定したところ，増加が見られ色素を用いて同定した。この蛍光色素変化からミトコンた。この変化はミトコンドリアの活性化パターンに良くドリアは活性化しており，阻害剤存在下で抑制されたこ似ていた。現在この変化を解析検討中である。

とから上記仮説を強く支持した。また受精時のシグナリ

個別研究（樫原グループ）【概要】
運動神経細胞の発生，分化は，その支配標的器官であ経細胞で異なり，前者は後者に比べ長い。この遅筋運動る筋との結合に依存することは古くよりよく知られてい神経細胞の AHP の期間は，運動神経細胞と筋との結合をる。この依存性は，運動神経細胞から筋へ作用する因子

絶つと短くなり，筋と再支配すると正常に戻る。また運と筋から運動神経細胞へ作用する因子の相互作用によっ

動神経細胞の上位神経細胞からの入力を遮断しても遅筋て調節されていると考えられている。生後，骨格筋は，運動神経細胞のみ，その AHP の期間は短縮する。すなわ

速筋と遅筋に分化するが，これらに結合している運動神

ち，生後の運動神経細胞の AHP の期間は，運動神経細胞

経細胞の種々の電気的性質も変化することは，よく検討と筋の相互作用とともに上位神経細胞からの入力にも依されてきた。例えば，活動電位に続く後過分極 (AHP) の存する。我々は，この電気生理学的知見に基づいて，生期間が遅筋を支配する運動神経細胞と，速筋支配運動神

後動物の運動神経細胞の分化を運動神経細胞の AHP に75

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

関与するチャネル分子発現を手がかりに解析している。

生後ラット運動神経細胞のチャネル発現樫原康博，野村智美

成熟ラットの速筋である長趾伸筋を支配する運動神経支配を許した場合の運動神経細胞体での AHP 関連チャ細胞と遅筋であるヒラメ筋を支配する運動神経細胞で，ネル分子発現を比較し，これらの筋依存性を検討してい活動電位に続く後過分極 (AHP) に関与するチャネル発る。運動神経細胞の上位入力を遮断すると，長趾伸筋に現が異なるかを検討するために，あらかじめ筋から逆向比べ，ヒラメ筋は著しい形態変化を示すことを確認して性に標識した脊髄細胞体のチャネル分子の発現とそれぞいる。この結果と概要の知見と併せて，上位入力による

れの筋の神経終末に存在するチャネル分子を調べている。

運動神経細胞のチャネル発現制御についての検討を企画

さらに，運動神経細胞が筋との結合を絶たれた場合と再している。

特別研究（永山グループ）【概要】
四次元脳・生体分子統合イメージング法を生体分子側からボトムアップに推進する特別研究において，200kVと 500kV 電子顕微鏡システムの位相差法の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開発
永山國昭

1947 年の Boersch による提案以来未解決であった位相体が接合不良の一因と分かり，加熱に耐える炭素材料と板帯電防止に関する研究を継続した。2005 年と 2011 年

金属材料の接合法探索を行った。この結果長寿命化があに帯電防止対策のエポックがあった。2005 年対策は，帯る程度図られた。ハイクオリティの位相板を用いた生物

電原因となる汚れの完全除去は不可能という前提に立ち，応用として現在 200kV 電顕と 500kV 電顕を用いた研究を

残留汚れを位相板材料である炭素膜でラッピングし電気

形態解析室村田准教授と行っている。

的に封じ込めるものであった。この対策以後位相板は有位相板応用における実践的問題として蛋白質，ウイル

限の寿命ながら有効に性能を発揮し，多くの生物・医学

ス，金コロイドコントラストのシュミレーションを行い，応用例を生み出した。

定量性をどう確保するか計算機実験と理論解析の比較を

2 番目のエポックは 2011 年度に見出された電気的不接行った (Danev & Nagayama)。

合問題の解決である。位相板本体である非晶質炭素膜と開発された位相板を用いて 200kV 位相差電顕は安定的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に運転されているが，500kV 位相差電顕は生物応用への良問題が浮上し，この接合不良を種々の工夫で改善した。

予備的調整を行っており，次年度に本格的応用を始めた

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い。

76

研究活動報告／個別研究・特別研究

位相板応用
永山國昭

Baylor 医科大の Wah Chiu 教授，Yale 大の Fred Sinworth

グの研究を行った。リポリーム内外の電子顕微鏡像位相

教授との共同研究を遂行し，前者ではヘルペスウイルス

変化から膜電位を計測出来ることがわかった。位相差低の立体構造に関し，特にゲノムである DNA 出入り口の温トモグラフィーの応用として，カンガルーラット腎臓

新規構造の発見があった (Rochat et al.)。後者ではチャネ由来の細胞 PtK2 の立体像を再構成し，表面の膜蛋白質

ルを取り込んだリポリーム系を用いた膜電顕イメージンを同定できた (Fukuda & Nagayama)。

77

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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・精神は遺伝子改変動物（マウス，ラット）の作製技術を提供

活動に直結する。それ故，脳機能を研究する際には個体しつつ，遺伝子ターゲッティングによるノックアウトラ

レベルでの解析が必須となる。特に，分子生物学的技術

ットの作製，さらには，作製した遺伝子改変動物の脳研と発生工学的技術を駆使して作製する遺伝子改変動物を究への積極的応用を目指している。研究課題のうち下記利用することは非常に有益な解析手段といえる。現在，の 2 題について具体的に示す。内在遺伝子機能を封じた

特定の遺伝子を狙って破壊することが可能な動物種はマノックアウトラットを作製する新技術を開発するためにウスに限られ，他の動物ではコストが高く実用的ではな

取り組んだ，iPS 細胞の樹立に関する概要を紹介する。

い。ラットはマウスよりも大きいことから手術操作も容さらに，遺伝子改変マウスの脳研究への応用を目指して，易であり，生物・医学分野の生理学的な研究に用いられ，

大脳皮質第一次視覚野上に存在する遠近感の認知に必須

実験データなどの蓄積もあるためノックアウト (KO) ラの機能ユニット“眼優位カラム”の形成メカニズムの解ットの作製が切望されている。遺伝子改変動物作製室で明研究を進めたのでこれについても記載する。

ラット人工多能性幹 (iPS) 細胞の樹立
平林真澄

体細胞へ数種類の遺伝子を導入することでラットにお株を樹立した。これらはいずれも内胚葉, 中胚葉およびいても iPS 細胞株が樹立可能だが, 生殖系列への寄与は外胚葉を含むテラトーマを形成させたことから多分化能証明されていない。本実験ではまず，初期化因子 (Oct4,を持つことが確認され，4.5 日目胞胚腔内に継代 7～20

Klf4, Sox2) および Ubc プロモーター下で EGFP を全身発

代目の iPS 細胞を顕微注入することで EGFP 陽性のキメ

現するよう設計した DNA コンストラクトをレンチウイ

ラ個体が得られた。うち 4 ラインの iPS 細胞に由来する

ルスベクターによって繊維芽細胞へ導入し，分化誘導シ

キメラ個体は，後代検定により生殖系列に寄与できるこ

グナル伝達系の阻害剤（FGF レセプター，MEK 活性化，とがわかった。

GSK3）を添加した培養液を用いて計 7 ラインの iPS 細胞

大脳皮質第一次視覚野上に存在する遠近感の認知に必須の機能ユニット「眼優位カラム」の形成メカニズムの解明に向けて
冨田江一，三宝

誠

第一次視覚野において，同側眼から視覚入力を受ける

認知に重要な機能ユニットである。当教室では，世界に神経細胞群と反対側眼から入力を受ける神経細胞群は先駆けて発見した，発生期から発達期にかけて同側眼優別々にクラスターを形成しており，各々同側・反対側眼位カラムに特異的に発現しているシャペロン因子をフル

優位カラムと呼ばれる。この眼優位カラムは，遠近感の活用し，同側・反対側眼優位カラムの分離形成過程を解78

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

優位カラム形成の進行に伴いそのサイズやパターンがど明しようと研究推進している。
眼優位カラムの形成が始まる出生直後から発生期の途のように変化するか組織学的検討を行ったところ，眼優中までは，イメージング法など既存の方法では眼優位カ位カラムの総数はほとんど変化せずにそのサイズが大きラムを可視化できない。かわりに同側眼優位カラム特異

くなることが推測された。

的シャペロンの発現パターンを指標にして，この期間眼

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した脳領域活動と膜電位感受性色素を用いた回路活動のットの代謝，生理機能を詳しく解析し，標的遺伝子の機

イメージング（担当：生体恒常機能発達機構研究部門，

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

鍋倉教授），(4) 自由行動下における摂食行動，エネルギー

本年度より新たに開設された。計測する代謝・生理機能消費の計測（担当：生殖・内分泌系発達機構研究部門，と担当者は以下の通りである。(1) 運動系を中心とした，

箕越教授），(5) 自由行動下における体温，脈拍数，血圧

覚醒下での単一ニューロン活動など神経活動の計測（担の計測（担当：細胞生理研究部門，富永教授），(6) 自由当：生体システム研究部門，南部教授），(2) 自由行動下

行動下における脳波測定（担当：細胞生理研究部門，山における脳内特定部位での神経伝達物質の分泌計測（担中准教授）。当面はマウスの解析を中心に行う。

当：生殖・内分泌系発達機構研究部門，箕越教授），(3) フ

本年度より計画共同研究「マウス・ラットの代謝生理

ラビンおよびヘモグロビン由来の内因性シグナルを利用機能解析」を新設し，所外研究者の共同利用を開始した。

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ングの結果，TRP チャネルのサブタイプが推定された。

密さで生体の PCO2/pH 変動を一定の狭い生理的範囲に調生理学研究所の富永教授と共に，TRP チャネルにおいて，節している。この調節機構を担っている中枢化学受容細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

胞及びその化学受容器の分子実体は長い間謎であった。

にし，TRP チャネルが担う中枢性呼吸調節機構を解明す提案代表者は，これまでに脳幹・延髄由来のニューロン・

ることが本研究の目的である。推定されたサブタイプをグリア共培養細胞を用い，CO2/pH 負荷に対する細胞内応

含む，温度感受性 TRP チャネル欠損マウス群に対する高答を，Ca/pH のイメージング，perforated patch-clamp 法にCO2 負 荷 に よ る 換 気 応 答 の 変 化 を whole bodyより検討したところ，高 CO2 負荷によりグリア細胞がplethysmography 法にて野生型マウスと比較した。その結Ca 応答をすることを見出してきている。この Ca 応答を果，高 CO2 負荷による換気応答に有意な減弱が観察され引き起こす Ca チャネルの候補として，
薬理学的スクリーニ

る温度感受性 TRP チャネル欠損マウスを見出している。

79

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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
和中明生，辰巳晃子，奥田洋明（奈良県立医科大学医学部
佐野裕美，南部

和中らはオリゴデンドロサイト前駆細胞において発現

篤（生理学研究所

第二解剖学講座）

生体システム研究部門）と，などを見いだした。

する転写調節因子 Olig2 に着目し，成熟脳内におけるそこで，本共同研究ではこのアストロサイトによる神

Olig2 陽性細胞の動態を Olig2 プロモーター下に eGFP を

経機能調節の可能性を検証する目的で，FC 或いは等量の発現するダブルトランスジェニックマウスを用いて解析

生理食塩水を視床下核に微量注入したマウスにおける視を行ってきた。その結果，1) 視床下核において eGFP 陽

床下核及び大脳基底核回路を構成する淡蒼球，大脳皮質性のアストロサイトが集簇すること，2) マウスにランニ

運動野における神経活動を計測した。FC 注入群と対照群

ングホイールを用いた自発運動刺激を課すと，視床下核の間では予想されたような神経活動の有意な差は検出さでの eGFP 陽性アストロサイトは，対照群（運動なし）

れなかった。今後は，FC の用量・細胞特異性を検討すると比べて突起を多数伸ばした複雑な形態を呈すること，とともに，視床下核或いは淡蒼球内節におけるアストロ

3) アストロサイト特異的な細胞毒である Fluorocitrate

サイトを特異的にターゲットする薬剤或いは遺伝子操作(FC) を視床下核に微量注入したマウスでの自発運動量を用いて同様の解析を行う必要があると考えられた。

を計測したところ，対照と比べて有意に減少しているこ

慢性疼痛における大脳皮質感覚野内応答領域の探索
Kim Sun Kwan，江藤圭，鍋倉淳一下肢皮膚感覚刺激に応答する大脳皮質神経細胞の長期ナルによる領域の範囲が正常でほぼ一定であり，長期間連絡観察技術構築のため，大脳皮質体性感覚野におけるの繰り返し観察を行う脳内神経細胞の同定に有用である

下肢皮膚刺激に応答する部位の同定をフラビン蛍光によことが判明した。

る内因性シグナルを指標として行った。さらにこのシグ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，安静時消費量における RMR，EX，DIT の算出法を確立すると基礎代謝 (RMR)，運動 (EX) および食事（食餌誘導性非共に，摂食よってこれらのエネルギー消費量がどのようふるえ熱産生，DIT）によるエネルギー消費量が含まれに変化するかを調べた。また，褐色脂肪組織の熱産生蛋る。しかし，エネルギー消費量 (EE) に占める RMR，EX，白質である UCP1 のノックアウトマウス (UCP1-/-)，骨格

DIT の割合は未だに不明であり，摂食に伴いこれらの熱筋選択的に dominant negative AMPK を発現させ骨格筋

産生がどのように変化するかも明らかとなっていない。

AMPK の機能を選択的に阻害したマウス (DN-AMPK+/-)，

また，主要な熱産生組織として褐色脂肪組織 (BAT) と骨及 び 両 マ ウ ス を 交 配 し 得 ら れ た マ ウ ス (UCP1-/-,格筋が知られているが，これらの組織が RMR，EX，DIT

DN-AMPK+/-) を用いて，褐色脂肪組織と骨格筋での熱産にどう寄与するかも不明である。本研究では，エネルギー生の役割を調べた。その結果，UCP1-/-と DN-AMPK+/-

80

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

で は 食 事 に よ る 熱 産 生 影 響 は 無 か っ た が ， UCP1-/-,

褐色脂肪組織 UCP1 と骨格筋 AMPK が共に関与すること

DN-AMPK+/-において，EX と DIT の熱産生が低下してが明らかとなった。

いた。このことから，食事によって惹起される熱産生に，視床下部オレキシン神経の代謝生理における役割について
山中章弘

視床下部のオレキシン産生神経（オレキシン神経）は,

い体重増加が認められている。これらの知見は，オレキ

睡眠覚醒調節において特に覚醒の維持において重要な役

シン神経細胞が代謝生理調節においても重要な役割を担割を担っている。オレキシン神経を脱落させた動物は，っていることを示唆している。そこで，オレキシン神経

睡眠覚醒を頻繁に繰り返したり，突然脱力して動かなくの代謝生理における役割を明らかにするために，オレキなる発作（脱力発作）を呈する。これらはナルコレプシー

シン神経特異的かつ時期特異的に細胞死を誘導し，除去に特徴的な症状であり，実際にナルコレプシー患者の脳することが可能な遺伝子改変マウスを作製し，オレキシでは脳脊髄液中のオレキシン濃度が検出限界以下に低下

ン神経除去前後の睡眠覚醒パターンと代謝調節の変化をしており，また，オレキシン神経だけが何らかの原因で解析した。これらのマウスから脳波筋電図，自発行動量，脱落していた。ナルコレプシーでは，睡眠覚醒の異常だ

体重，摂食量，摂水量，代謝量を持続的に測定した。オ

けで無く，代謝生理においても異常が認められる。患者

レキシン神経特異的な脱落には tet-off システムを用いて，の BMI は有意に増加していることが知られており，また，

餌中のドキシサイクリンの有無によって，神経細胞死誘

オレキシン神経を欠損させた動物でも摂食量に依存しな導のタイミングを決定させた。

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 62 系統，3000 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。

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，宮川藤田保健衛生大学や京都大学などでの活動を合わせ，

剛

これまでに国内外 100 以上の研究室との共同研究で 16481

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

系統 10000 匹以上の遺伝子改変マウスについて網羅的行

各種遺伝子改変マウスの野生型コントロールとして使用

動データを取得している。個体ごとの生データはデータされた C57B/6 亜系統のマウスのデータ（1965 匹分）にベースに登録しており，これらを用いて各種行動の指標

ついてはデータベース http://www.mouse-phenotype.org/でとなる数値間にどのような関連性があるか，実験におけ公開している。さらに行動実験後の各個体の行動データ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

いてインフォマティックス的解析を行うことが出来る。

ス化を進めている。

現在，論文発表された 39 系統 3034 匹分のデータおよび

C57BL/6 亜系統マウスの行動特性解析
高雄啓三，宮川剛

遺伝子改変マウスのバックグラウンド系統として広くに近いにもかかわらず一部の行動では顕著な違いが見ら使われている C57BL/6 系統には，J，N，C の 3 つのよくれた。例えばオープンフィールドテストでは J が N，C知られた亜系統があるが，これら亜系統間の詳しい行動に比べて活動性高く，驚愕反応のプレパルス抑制は N が特性の違いは調べられてはいなかった。野生型コント

J，C に比べて高いことが明らかになった (Front. Behav.

ロ ー ル マ ウ ス の デ ー タ を 集 め た C57BL6 Subustrain

Neurosci. 2010, 4:29)。この論文は Frontiers in Neuroscience

Behavior Database を用いて C57BL6 の亜系統 J，N，C そ(2010, 5:10) で注目記事として紹介され，同雑誌ホーム

れぞれの行動特性を解析した。これらの亜系統は遺伝的ページのトップでも紹介された。

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，様の現象が見られており，iDG は精神疾患様の行動異常

Th2 細胞分化制御などの免疫反応に重要であるとされてに伴う一般的な現象である可能性が高い。さらに Shn-2

いるが，脳での機能については不明であった。Shn-2 の欠損マウスの脳の解析を進めたところ，パルバルブミン

脳における機能を調べるため Shn-2 欠損マウスについて

陽性細胞の減少，皮質の厚みの低下など，統合失調症の網羅的行動解析を行ったところ，活動量の亢進，顕著な

死後脳で見られる現象が多く見られた。その他，Shn-2

作業記憶障害，不安様行動の低下，プレパルス抑制の障欠損マウスの脳波は，ホームケージでの活動時に遅い周害など一連の顕著な精神疾患様の行動異常を示した。

波数成分である θ波が増強，早い周波数成分のβ波が減弱

Shn-2 欠損マウスの海馬について分子生物学的，電気生

していることが明らかになった。これらの現象も統合失理学的，組織学な解析を行ったところ，海馬歯状回が未調症患者で報告されている。このように Shn-2 欠損マウ

成熟な状態になっていること（未成熟歯状回：immature

スはきわめて妥当性の高い統合失調症モデルマウスであDentate Gyrus, iDG）が見出された。Shn-2 欠損マウスにり，統合失調症の病因・病態の解明，治療法の探索を行似た行動異常を示す他の精神疾患モデルマウスでも iDG

う上で非常に有用であると考えられる。

82

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，全国の異分野研究者が参加し，BMI と霊長類遺伝子導入技術開発のためのを行い，新たな脳科学研究の方向性について議論を行った。

基礎研究及び異分野をまたぐ若手脳科学研究者の育成を行うネットワーク機構を構築し，サバティカル研究者の〈ウイルスベクターによる霊長類脳内遺伝子導入技術の受け入れも行いながら，研究プロジェクトを推進すると共同研究〉

ともに人材養成を行う事業を推進している。

霊長類脳基盤研究開発プロジェクトでは，今年度より本センターは 2008 年 4 月に設置され，自然科学研究機

ウイルスベクターを用いてニホンザルの脳内に遺伝子導構（生理学研究所，基礎生物学研究所）の複数の教授が入を行う共同研究を開始し，京都大学霊長類研究所，福併任し運営を開始した。併任教授に加えてプログラムオ

島県立医科大学，自然科学研究機構基礎生物学研究所，

フィサーとして特任教授を置き，外部研究機関からも基自治医科大学との間で，特定の神経回路機能を操作し解礎的な脳科学及びその関連分野（臨床医学，工学，心理析する研究成果を上げた。

学，倫理学）を専門とする客員教授，客員准教授を選任し，外部の研究機関と連携した研究環境を整え運営され〈2011 多次元トレーニング&レクチャーている。

の神経回路の構造と機能〉

感覚情報処理また NBR 事業推進室は，霊長類のナショナルバイオ

脳の研究を進めるに当たり，脳の解剖学的知識は非常リソースの中核機関としての役割を担い，病原微生物学に重要だが，若手研究者や様々な分野から参入しようと的にも安全で，馴化の進んだ実験用動物としてのニホン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ザルを繁殖・育成し，国内の研究者に安定して供給するる機会がなく，モデル動物としてマウス，ラット，サル体制を構築している。

が多くの研究に用いられているが，異なるモデル動物間2009 年度には流動連携研究室を新設し，客員教授，客やヒトとの種間の解剖学的な比較について学習する機会

員准教授，客員助教を募集し，サバティカル的な制度をが殆どない。このような状況を踏まえて，感覚情報処理活用した長期滞在型共同研究の推進を図っている。

の神経回路を中心に異なる種間の脳の解剖学の講義・実習を実施した。また，解剖学の講義・実習と組み合わせ〈多次元ブレインストーミング〉
自然科学研究機構新分野創成センターブレインサイエて，感覚情報処理の機能に関する講義及び実験見学を実施した。

ンス研究分野との連携強化を進め，2 つのテーマでブレ
インストーミングを実施した。将来の脳科学研究の方向〈流動連携室の新設によるサバティカル事業の実施〉性について，全国の様々な専門家（52 名）から事前にイ

今年度は，客員准教授として浜松医科大学健康プロデンタビューを行い，そこで得られた情報にもとづいて，

ュース学部の最上秀夫准教授が，客員助教として北海道「機能分子ダイナミクスの定量的計測・操作技術」，「グリ

大学大学院医学研究科の宮崎太輔助教が，それぞれ 6 ヶアと脳の機能・病態」をテーマにブレインストーミング

月，12 ヶ月間滞在し，共同研究を実施した。

83

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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

これらの共同利用実験を支援するとともに，個々の課題

本室から構成される。超高圧電子顕微鏡室では，国内でを遂行するための付属装置の開発や電顕像からの効率的唯一の医学生物学専用超高圧電子顕微鏡 H-1250M（日立

な立体再構成法の研究を行っている。

製）を使用して，厚い試料の立体観察および三次元形態

一方，組織培養標本室では，通常用および P2 用の培解析を行っている。本装置は，生理研を代表する共同利

養細胞専用の培養機器と，各種の光学顕微鏡標本の作製

用実験機器の一つであり，毎年これを利用した研究課題の為のクライオスタットやミクロトーム，および各種のを全国から募集している。平成 23 年度は外国からの 4

光学顕微鏡を整備し，利用者に便宜を図っている。耐震課題を含む合計 19 課題が採択された実施された。また，工事の為に平成 23 年 8 月に 2 階から 5 階に移転し，24

本年度から先端電子顕微鏡計画共同研究を実施し，生理

年 6 月までの仮住まいであるが，ドラフトを移転し，培研の独自開発技術であるゼルニケ位相差電子顕微鏡法を

養機器一式，光学顕微鏡標本作製の為のクライオスタッ

中心として，無染色無固定の凍結試料による直接クライ

トやミクロトーム等も整備して引き続き利用者の便宜をオ観察とその三次元再構成も行っている。本研究室では，図っている。

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その結果，直径数ミクロンの膜断片を確認することがで基盤であるトライアド膜をできるだけ保存の良い状態できた。そして，この膜接合部にはカルシウム放出チャネ

抽出し，氷包埋してクライオ電子顕微鏡で直接観察する。

ル (RyR) と思われるスパイク上の構造物を多数確認す

そして，トモグラフィー解析によりトライアド膜タンパることができた。しかし，この筋小胞体膜上の RyR が T

ク質複合体全体の高分解能三次元構造解析を行う。

管膜上の DHPR と相互作用しているトライアドジャンク

ウサギ骨格筋から抽出したトライアド膜は，液体窒素

ションの位置を特定することはできなかった。今後は，で凍結して生理研に輸送し，融解後できるだけ早く氷包

抗体蛍光染色法を使ってこの場所を特定し，トライアド

埋して加速電圧 200kV のクライオ電子顕微鏡で観察した。

膜タンパク質複合体の三次元構造解析を行う予定である。

消化管機能における小腸絨毛上皮下線維芽細胞の役割の解析
古家園子

小腸絨毛には壁内神経の筋層間神経叢，粘膜下神経叢る。上皮細胞下で dye-permeable なギャップ結合でつながと外来性の神経線維（迷走神経，脊髄神経）が入力してった細胞網を形成している上皮下線維芽細胞は，機械的いる。食物や水による機械的，化学的刺激により内在性刺激に応答して ATP を放出するメカノセンサーである。

及び外在性知覚神経が興奮し，摂食反射が引き起こされまた，この細胞は NK1 受容体を発現し，サブスタンス

84

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

P/非サブスタンス P 含有神経とシナプス様構造を形成し割を明らかにするため，シナプス様構造を形成しているており，機械的刺激を内在性及び外来性知覚神経に伝達

知覚神経のタイプの同定を試みている。

していると考えられる。小腸絨毛上皮下線維芽細胞の役

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の研究が進められた。サルを検査対象として大脳皮質

慢性埋込電極を利用し，各種の認知運動課題を行う際や
睡眠中の大脳皮質フィールド電位を記録解析した。

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「注意」の中枢神経機序を解明する目的で，このことを裏付けする目的で，「予告付き反応時間運動課

サルの局所脳血流量を解析し，運動課題を行うサルの前題」を行う際のシータ波の解析を行い，想定される「注頭前野 9 野・前帯状野 32 野・海馬の脳血流量が想定され意」の変動とシータ波の増減が一致することを確認した。

る意欲の変化と一致した変動を示すことを見出した。まこれらの結果は，サルの前頭部のシータ波がヒトのた，大脳皮質フィールド電位における律動波を解析して，

Frontal midline theta rhythms のモデルとして使用可能な

自分のペースでレバー運動をするサルの前帯状野 32 野

ことを示唆している。現在，埋め込み電極による高い空と前頭前野 9 野のシータ波活動がサルの「注意集中」に間分解能を活かして，32 野と 9 野の間の情報の流れにつ相関して増減していると解釈可能な知見を得た。両部位いて解析を行っている。また視野を広げれば，このようのシータ波は高いコヒーレンスを示し，これらの部位がな律動波が注意以外にも脳の多様な情報処理課程におい

機能的に一体となって活動していることを示唆する。サ

て役立っている可能性があるため，覚醒や睡眠の各種状

ルにおけるこのシータ波活動は，ヒトの脳波で観察され態における大脳皮質フィールド電位の律動波を記録解析

る Frontal midline theta rhythms に相当すると考えられる。

している。

多光子顕微鏡室【概要】
2011 年 7 月に村越秀治が赴任し，2 光子蛍光顕微鏡をるようになった。最先端の光学技術に加え，新規蛍光タ用いた共同研究を行うと共に，新たに 2 光子蛍光寿命イ

ンパク質や光制御可能なタンパク質分子の開発も行ってメージング顕微鏡を構築した。これによって，細胞の形おり，これらの技術を電気生理学的手法などと組合せる態などの構造だけでなく，生きた細胞内で起こるシグナ

ことで，神経細胞およびグリア細胞の機能に関する研究

ル伝達や分子間相互作用をイメージングすることができを推進している。

85

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

シナプス内キナーゼ分子の活性化可視化解析
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グナル伝達過程を可視化し，シナプス可塑性の仕組みを

塑性は，シナプスの後端を形成するスパイン内の情報伝解明することを目標としている。本年度は，自作の 2 光達系によって制御されていると考えられる。しかしなが子蛍光寿命イメージング顕微鏡を構築し，HeLa 細胞を用ら，
“スパイン内でどの分子がどのように活性化している

いて顕微鏡の評価を行い，実際に細胞内で分子間相互作のか”といったことは調べる方法論がないためにこれま用にうよる FRET を観察できることを確かめた。現在は，で殆ど分かっていなかった。本研究では，2 光子蛍光寿

キナーゼ分子である ROCK, PAK, LIMK, MLC, Cofilin 等

命イメージング法を用いることで，海馬組織内の CA1の活性化を見るための FRET センサーを作製していると領域にある神経細胞樹状突起上のスパイン内で起こるシころである。

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。

86

研究活動報告／動物実験センター

動物実験センター【概要】
全般に至っていないが，使い捨てケージ・給水ビンなどの備

本年度取り組んだ課題は，次の 8 点であった：1. 明大品の整備に努めている。また，今後，施設利用方法の取寺地区地下 SPF 施設の安定稼働，2. マウス・ラットの緊り決めおよび施設内部の消毒法やドラフトの設置（ダク

急避難一時飼養保管施設および MRI 撮影時の霊長類のトレスも考慮に入れる）などを検討しなければならない。

一時的実験室の設置，3. 山手地区一時保管室の定期的消

3. 山手地区一時保管室の定期的消毒

毒，4. 明大寺地区地下入り口でのハイクロシャワー：エ

一時保管室は，一年に一回清浄化という考えで，全面

ミスタの設置，5. 明大寺地区地下の高圧蒸気滅菌器の更消毒を今年度も引き続き実施した。また，定期的モニタ

新，6. 東海地震対策，7. ニホンザルの血小板減少症によリングを他施設と同様に行うこととした。今年度は 2011

るサル導入・検疫業務への影響，8. 外部獲得資金による

年 10 月と 2012 年 1 月の二期に分けて作業を実施し，完負担金の徴収。

了した。消毒を行う前に利用者から希望を伺い，消毒の1 の課題は，問題点が現れ，安定稼働にならず，2 の課

スケジュールを組むことで進めている。しかし，本年度

題はなかなか歩みの遅い課題となってしまった。3，5，6

も後日動物実験の予定が急遽変わり，消毒作業が研究のは予定通りにほぼ達成できた課題と思われる。4，7，8

妨げになってしまうことが生じた。毎年のことながら，の課題は手を着けたが今後試行錯誤しながら，改善しな

利用者とのスケジュール調整に苦慮する。また，外部にければならない部分が多く，次年度以降に引き継ぐ案件

依頼する消毒費用の面なども次年度考えなければならなとなった。

い。ホルムアルデヒド薫蒸消毒ではなく，過酢酸を用い

以下に，各事項について説明する。
1. 明大寺地区地下 SPF 施設の稼働
本年度は明大寺地区地下 SPF 施設が本格的に稼働し，た水溶性消毒剤噴霧を適用し，効果と安全性が確認できたことは十分に評価できると思われた。今後消毒にかかる費用と時間を抑えるために，光触媒を応用した飼育室

3 研究部門が利用した。作業性や労務の負担に問題があの抗菌加工を採用してみたいと考える。

り，施設半分を閉めることになった。器具・機材の階上・4. 明大寺地区地下入り口でのハイクロシャワー：エミス

階下への移動を極力減らし，洗浄・消毒が地下だけで完タの設置結できる省力的で衛生的なシステムを構築するひとつの生理学研究所明大寺地区の耐震補強工事計画により，手段として，高圧蒸気滅菌器の更新を今年度末までに実作業ワーキンググループが立ち上がり，当初ハイクロシ施した。今後は，地下両施設を稼働できるようにする予ャワー：エミスタを山手地区移転部門の出入り口に設置定であるする考えで進んだ。しかし，計画が変わり，山手地区玄2. マウス・ラットの緊急避難一時飼養保管施設および関に設置する案も浮かんだが，適切な場所がなく，明大

MRI 撮影時の霊長類の一時的飼養保管施設の設置

寺地区地下動物実験センター入り口に置くことになった。

駐輪場の跡地に 2 階建ての建物を平成 22 年度末までにエミスタは生理学研究所から動物実験センターに移管さ増設した。一階を MRI 撮影時の霊長類の一時的実験室とれ，その後の管理運営およびその費用を任されることにし，二階はマウス・ラットの緊急避難一時飼養保管施設なった。2011 年 10 月 20 日に説明会を開き，エミスタのとした。2 階の飼養保管施設の目的はマウス・ラットに概要や使用ルールなどを利用者に伝えた。

感染症が発生した場合に用いる緊急避難用シェルターとエミスタは動物実験施設の衛生管理に役立てることがする。併せて，他の施設にどうしても導入できない実験

第一の目的の装置である。しかし，エミスタの通常使用

動物やグレーゾーンの実験動物を受け入れて実験に供すと異なることから，装置本来の効力が発揮できない点やる施設と考えている。通常の施設に搬入できない実験動

故障や不具合が発生するなどの問題が起こった。人，実物の受入希望が多く，この施設が短期間でなく，かなり

験動物，物品および死体などの動線，維持管理あるいは利用されそうである。未だ 1 階，2 階とも定常稼働段階

エミスタの使用そのものに種々の問題点が指摘され，改87

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

善できるものは改善しなければならないと思われる。実

ターでの検疫業務を年明けに再開することとした。2012

験動物の死体置き場（霊安室）や廃棄物の一時保管場所

年 1 月と 3 月に NBR ニホンザル導入を実施した。サルを確保したいと考える。

の死亡事故なども起きたが，NBR ニホンザル供給事業に

明大寺地区での動物実験者が山手地区に戻ることがでついては，今後も変わらず協力体制をとる所存である。

きるようにすることを第一義の使用目的とし，利用者に

8. 外部獲得資金による負担金の徴収

入浴・シャワー浴の負担をできるだけ軽減して研究が進「自然科学研究機構岡崎共通研究施設動物実験セン

められるように便宜を図りたい。山手地区 SPF 施設の防ターの使用に係わる経費の負担に関する規則」を改正し

疫・衛生管理を向上させるため，胚操作を担当する技術た。背景として，運営費交付金・寄附金による負担金の支援員を 2012 年 2 月より採用して，業務を進め，技術の支払いに無理が生じて来たため，外部獲得資金：科研費習得に傾注している。

などの適用が求められた。外部獲得資金の適用について

5. 明大寺地区地下の高圧蒸気滅菌器の更新は教授会，運営委員会および 3 所長会議にて，審議・承明大寺地区地下の老朽化した高圧蒸気滅菌器が法定点認の手続きをとって進めた。負担金の支払いを科研費で検で更新すべきことを指導された。そのため，両研究所行う場合は，各研究課題で用いた実験動物の管理費，飼に更新のための予算負担をお願いし，2011 年 12 月にこ料費および資材費に，その科研費を適用させることとしの高圧蒸気滅菌器の入札を実施した。本年度末に新しいた。これにより，運営費交付金および寄付金による実験

機種が地下に設置され，日々の滅菌作業に利用されるこ動物の負担金を，科研費を主とする外部獲得資金で徴収とになった。地下 SPF 施設における滅菌作業の効率化ができるように改めた。2011 年 10 月 31 日に上記規則の改図られるものと予想される。次年度から稼働を予定して正に関する説明会を開催し，動物実験センターから変更いる。

点を説明した。この経費の負担に関する規則の改正は

6. 東海地震対策

2011 年 4 月 1 日に遡って適用とした。

2011 年 3 月 11 日東日本大震災の教訓から，近い将来科研費を適用することによって，各研究者が実験ノー起こるであろうと予想される東海地震対策を計画的に実トに実験動物使用数（毎月）および搬入数と搬出数（毎施することにした。災害対策のマニュアルをモデル生物

日）を正確に記録する必要が生じた。また，外部飼育委

研究センターと共に整備した。実験動物の飼育ラックの託会社との契約金の変動に伴い，負担金は毎年変更され固定を山手地区 SPF 施設 8 室で行った。次年度で山手地ることになった。実際に運用してみると，実験動物の飼区における残りのラックをすべて固定する計画である。

養保管頭数の計測や負担金の徴収作業が複雑になり，事ラックの転倒防止により，作業者の事故や実験動物の逸務作業が増加したことや歳入金額の進捗状況がつかめな走を未然に防げるものと考える。

いことなどの問題が現れた。軌道に乗るまでには，しば7. ニホンザルの血小板減少症によるサル導入・検疫業務

らく時間がかかりそうである。

への影響

9. その他として，教育訓練

昨年，ニホンザルの血小板減少症が報告され，当セン

教育訓練 Part2 として，
「麻酔および疼痛管理」およびターもサル導入・検疫業務を一時見合わせた。2011 年 2「ヒトと動物の共通感染症」の教育訓練を行った。
「麻酔

月末日に導入を再開したが，導入したアカゲザルに血小および疼痛管理」は中型動物（イヌ，ネコ，サル），小型板減少症の病原体ウイルスと目される SRV-5 が検出さ動物（ウサギ，モルモット），両生類，魚類およびげっ歯

れ，4 頭の動物を安楽死し，検査に供した。このため，類（マウス，ラット）と動物種ごとに分けて実施した。

検疫業務が長引き，9 月 20 日までかかってしまった。途「ヒトと動物の共通感染症」はマウス・ラットおよびサル

中 NBR のニホンザルを受け入れる要望もあり，検疫業について教育訓練を実施した。また，サルの新入者研修

務に苦戦を強いられた。今年度は，検疫業務・臨床検査

も獣医学的立場より行った。今後テキストとして利用で業務の対応力を強化することを事業計画としたが，実行

きるように便宜を図る予定である。また，獣医麻酔外科

できなかった。

学会および日本実験動物学会が目指す「実験動物の麻酔

一方，供給される NBR のサルが高品質になり，中継基地が整備されて検疫出荷業務も向上したため，当セン

88のモニタリング指針」については，マウス・ラットの領域で参画した。

研究活動報告／動物実験センター

山手地区利用者講習会も例年通りほぼ毎月開催し，生学研究所の研究部門も一部，センター内に受け入れるこ

理学研究所耐震補強工事による引越で受講者数は 43 名とも要求され，飼育室を一つ実験室として提供することと増加した。

とした。また，霊長類遺伝子導入実験室で計画共同研究

10. 平成 24 年度以降の課題が始まることから，本実験室を動物実験センター内の施生理学研究所の耐震補強工事が第 2 期には，部門内で設のひとつとした。動物実験センターと同じ管理者と実飼養保管している動物（サル）をセンター内に受け入れ

験動物責任者を置き，外部からの研究者などの受入や管て預かる要請があり，サルの飼育施設に収容する。生理理面で協力体制を整えた。

89

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

技術課
大河原浩

【概要】
今年度，生理学研究所では昨年度より準備が進められていた安全衛生管理室が設置された。昨年度安全衛生管号）』にまとめた。
④自然科学研究機構技術研究会の参加

理室準備室として安全衛生に関わる業務を整備してきた

自然科学研究機構技術職員の業務の紹介と技術連携

市川修班長を配置した。また永山國昭教授の退職に伴いを目的に，第 6 回を国立天文台で開催した（平成 23 年 5位相差電子顕微鏡が形態情報解析室所属となったため，

月 26－27 日）。会では 30 演題の発表があり，詳細は『第小原正裕課長補佐を電子顕微鏡室（主に山手地区）に配

6 回自然科学研究機構技術研究会集録』としてまとめた。

置するとともに，形態情報解析室の位相差電子顕微鏡維⑤東海北陸地区技術職員研修等の受講と参加

持管理業務を付加した。一方，山田元係員には山手地区

東海北陸地区大学等の技術職員の技術交流と向上をにおける電子顕微鏡室業務を軽減し，形態情報解析室の目的に毎年当番校により行われている技術研修で，複合超高圧電子顕微鏡維持管理業務を付加した。これにより，

領域コース（核融合研，1 名）を受講した。東海・北陸

佐治俊幸係長の超高圧電子顕微鏡業務を解除した。

地区技術職員合同研修に係わる技術職員代表者会議（名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。
①生理科学実験技術トレーニングコースでの技術指導

古屋工業大，1 名）に参加し，今後の研修会開催について議論を進めていた。
また，国立大学法人動物実験施設協議会総会（金沢大，生理学研究所が毎年主催し，実施している生理科学実

1 名），安全保障貿易管理説明会（名古屋，1 名），サル疾験技術トレーニングコースで，『生理学実験のための電病ワークショップ（麻布大学，1 名），神経科学会（神奈

気回路・機械工作・プログラミング』をテーマに，『生川，1 名），生化学会（京都，1 名），天文学に関する技術

体アンプとバスチェンバーの作製』と『C 言語による PIC

シンポジウム（岐阜，1 名），簡易 SEM 性能評価（名古プログラミング』の 2 コースを企画し，それぞれ 3 名の屋，1 名）などに参加し，業務の研究支援力の強化を図

受講者を受け入れた。

った。

②生理学技術研究会の開催と表彰⑥放送大学利用による専門技術研修の受講

全国の大学等技術職員の技術連携と交流を目的に第研究の高度化と多様化に対応するため技術職員の研

34 回を，基礎生物学研究所・技術課と合同で平成 24 年 2修を推進している。
今回放送大学研修科目として 社会と

月 16 日－17 日の 2 日間にわたり開催した。会では，口

知的財産 '08（1 名），身近な統計 '07（1 名）の 2 科目を演発表が 23 題，ポスター発表が 49 題あり，研修講演と選び 2 名が受講した。

して『CLE ペプチドを介した根粒形成の遠距離制御機⑦科学研究費補助金（奨励研究）の採択

構』（川口正代司，基礎生物学研究所 共生システム研究業務を展開，推進していくための問題意識の養成，そ部門 教授）を行った。これらの報告は『生理学技術研究の解決のための計画および方法の企画能力の養成，さら会報告（第 34 号）』にまとめた。

にはその表現力と説明力の養成を通じて，業務上の技術

また今回初めて，長年にわたり優れた生理学実験技術を報告してきた発表者 2 名に対して生理学技術研究会功績賞を所長より表彰した。
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

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，下記の 1 課題の採択を得た。
(1) 佐治俊幸：生物学研究者のための機械工作逆引き
動画テキストの作製⑧業務報告会とデータベース化事業の促進，および表彰員の業務の社会的開示を推進するために奨励研究採択者

制度の整備による第 7 回の報告会（平成 24 年 2 月 17 日）を 10 演題

課員の出向先研究部門での業務成果は技術課業務報で行った。この報告は『生理学技術研究会報告（第 34

告会で報告され，情報の共有化が図られている。また，

90

研究活動報告／技術課

その成果は技術課主催の生理学技術研究会，出向先部門

策セミナー（名古屋，1 名）を受講した。

での学会発表により所外に発信されているが，より広く⑩岡崎 3 機関技術課長会と機構技術代表者会議の開催活用され，即時的に発信するために，優れた成果をデー

岡崎 3 研究所の動向の意見交換を，事務センターの総タベース化する事業を技術課が研究部門と進め，その一務課長，施設課長を交え毎月 1 回開催した。また核融合部を技術課ホームページで公開している。今年度も，そ科学研究所，国立天文台も交え毎月 1 回，相互訪問またの編集を技術班長による専任とし，その更新を進めた。

はテレビ会議による情報交換も行った。

こうした事業の推進のなかで，優れたデータベースには⑪職場体験の受入れ等

データベース賞として表彰授与を所長より行った。こう

広報展開推進室が推進する地域貢献活動を支援するした事業の推進により，研究者との連携を深め，業務のため，岡崎中学校生徒（5 中学校，16 名）の職場体験を活性化を進めた。

受入れ，電子顕微鏡室，ネットワーク管理室，機器研究⑨安全衛生技能講習等の受講と参加

試作室，動物実験センター，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☆ときめきサイエン研究所の安全衛生を課業務として充実するために，第7 回安全衛生情報交換会（核融合研，1 名），防火管理講スなどのアウトリーチ活動の支援も行った。

習会（岡崎，1 名），防災管理講習（岡崎，1 名），地震対施設の運営状況①統合生理研究系(1) 生体磁気計測装置
竹島康行
【概要】
2011 年度の生体磁気計測装置における研究成果につした。第 I 期耐震工事によるスペースの制限により，デー

いては，統合生理研究系 感覚運動調節研究部門の研究活

タサーバーと解析システムの一部を移設した。また，第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Ⅱ期耐震工事中には保守機材の搬入が困難となるため，ている。

計測装置本体の保守点検（ハードサイクル）を予定より早くおこなった。

生体磁気計測装置の稼動率を下表に示す。装置は計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

解析システムの OS（オペレーティングシステム）をステムの使用分は含んでいない。システム全体の保守は順次更新しており，データサーバーについても OS の更

二ヶ月毎の定期点検を基本として，修理や調整をおこな新を進めている。
旧生体磁気計測装置（BTi 社製）の解析システムは引っている。本年度は早急な対応が必要な事項は無かった

続きスタンドアローンでの運用とした。

が，経年劣化した解析システムのハードディスクを交換

2011 年度
年月

日数

休日

点検調整
使用日数
日数

生体磁気計測装置稼働率
稼働率(%)

使用者数（人）
延べ総数

備考

所外

2011 年 4 月

30

10

0

12

60

13

4

5月

31

12

3

12

75

15

13

6月

30

8

0

22

100

27

15

7月

31

11

0

21

105

29

6

8月

31

8

2

15

71

21

10

耐震工事対応，定期点検

9月

30

10

3

11

65

13

5

電源，HDD 障害対応，定期点検

10 月

31

11

0

14

70

16

9

11 月

30

10

2

12

67

14

5

HDD 障害対応，定期点検

定期点検

91

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

12 月

31

12

0

15

79

16

9

2012 年 1 月

31

12

2

12

71

12

8

2月

29

8

0

20

95

26

12

3月

31

10

4

16

94

25

11

366

122

16

182

79

227

107

定期点検
保守点検（ハードサイクル）*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 = 利用日数／（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脳機能計測・支援センター(1) 形態情報解析室
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，合よる鏡体分解，洗浄，組み立て，調整及び O リング交換，計 19 課題が採択され，一課題を除く課題が実施された。

調整，蛍光板損傷による蛍光板交換，冷却水循環用ホーこれらの共同実験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用

ス類の交換及び冷却水経路の洗浄，写真撮影用マイクロ実験報告の章に記述されている。超高圧電子顕微鏡の年

スイッチの交換，調整及びトランジスタ交換，調整作業，間の利用状況を表にまとめたので下記に示す。稼働率は，ビーム遮断用シャッター交換及び調整作業（2 回），ロー

利用日数と使用可能日数より求めている。なお，調整日

タリーポンプ交換作業，LaB6 フィラメント交換作業（2は，定期調整（含清掃）日と修理・改良等に要した日数回），高圧自動印加用マイクロモータ交換，調整作業（2を合わせた数である。本年度の主な超高圧電子顕微鏡の回），クライオ試料用トラップ取り付け作業，HV 共振点

改良・修理としては，真空漏れと思われる真空度変化に調整作業などが行われた。

2011 年度
年月

総日数

調整日

使用可能
日数

所内利用

所外利用

6

14

3

2

5

計

稼働率

備考

2011 年 4 月

30

10

5月

31

12

6

13

0

0

0

0%

6月

30

8

8

14

3

3

6

43%

修理 ４日

7月

31

11

9

11

1

10

11

100%

修理 ７日

8月

31

8

6

17

2

5

7

41%

36%

9月

30

10

11

9

2

3

5

56%

10 月

31

11

7

13

2

0

2

15%

11 月

30

10

6

14

0

3

3

21%

修理 ２日

12 月

31

12

4

15

2

13

15

100%

修理 ２日

2012 年 1 月

31

12

8

11

2

9

11

100%

修理 ４日

2月

29

8

5

16

0

16

16

100%

修理 ２日

3月

31

10

6

15

4

11

15

100%

366

122

82

162

21

75

96

59%

計

フィラメント点灯時間
使用フィルム枚数

92

休日

超高圧電顕月別稼働率

265.9 時間
2,502 枚修理 ３日

研究活動報告／技術課(2) 生体機能情報解析室
佐治俊幸，山本忍【概要】
平成 23 年度の主な装置利用および整備状況は次の通

平成 23 年度は，
生理研研究棟の耐震改修工事が開始さりである。11 月に冷却ファンの交換および 1 月に酸素濃れ，その工事に伴う計画停電およびネットワーク遮断が度計のセンサー交換を行い，建物の雨樋の修理も行った。

複数回行われた。

【機器利用率】

平成 23 年度リアルタイム装置月別稼働率
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

備考

2011 年 4 月

20

1

19

0

0

0

0%

5月

19

1

18

0

3

3

17%

6月

22

1

21

0

3

3

14%

7月

20

1

19

0

0

0

0%

電源不具合

8月

23

1

22

0

0

0

0%

停電

9月

20

3

17

0

4

4

24%

計画停電

10 月

20

3

17

0

2

2

12%

計画停電

11 月

20

1

19

0

0

0

0%

12 月

21

1

20

0

1

1

5%

停電

2012 年 1 月

20

1

19

0

0

0

0%

計画停電

2月

21

1

20

0

0

0

0%

計画停電
計画停電

3月
計

21

1

20

0

4

4

20%

247

16

232

0

17

17

7%

*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 22 年度に引き続き，多光子顕微鏡 2 台の点検およ

2 光子蛍光寿命イメージング顕微鏡 (2pFLIM) の製作がび保守（冷却水交換，湿度除去用シリカゲル交換，除振開始され，自作 2pFLIM のパーツとして，PMT の電源

台用コンプレーサ水抜き等）を生体恒常機能発達機構の（100V を 1200V に変換）
，ガルバノミラーのための±24V

2 光子顕微鏡グループと共に行った。6 月下旬より生理研

電源，レーザー強度をモニターするためのフォトダイ

実験棟の耐震工事の為，共通棟Ⅰ地階への移転が開始さ

オード等の製作が行われた。

れ，多光子顕微鏡室（511 号室，523 号室）から，防塵用ヘパフィルターのシステムが移転され，フィルター交換

ソフトウェア開発として，Image J マクロをベースにしたシナプス形態解析ソフトの開発等が行われた。

が行われた。多光子顕微鏡（1 号機）における月平均利

光学顕微鏡に関する勉強会（月 2 回程度）へ参加し，用時間は移転前（2010.4～2011.6）も移転後（2011.8～

パルスレーザーの発振光路や 2 光子顕微鏡の原理等をよ2012.3）も約 190 時間でほとんど変わらなかった。

り深めることができた。

7 月から 新しく准教授（村越秀治）が着任すると共に，

93生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）(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】
利用状況や他共通施設への新型共焦点顕微鏡導入などの

今年度の電子顕微鏡設置機器の稼働状況は以下の通り事情を考慮し，以後本機の利用を停止することとした。

である。
明大寺地区に設置されている透過型電子顕微鏡【活動】

JEM-1200EX は冷却水循環装置が故障し，水道水を用い

本年度も例年通り中学生を対象とし，走査型電子顕微

た緊急的な運用を行っている。走査型電子顕微鏡 S-800

鏡を用いた職場体験を実施した。

は高圧発生部に故障が生じ，修理を行ったものの既に部

明大寺電子顕微鏡室は，生理学研究所の耐震改修工事

品の供給がないため，10kV より高圧での利用は不可能のに伴い多くの部屋を供出した。これを機に，使用しなく状態となっている。

なった物品の整理を行い，受入れの準備を行った。
なお，本状況は 2012 年度も続く予定である。

山手地区の JEM-1010 は大きな故障も見られず正常に稼働している。新たに電子顕微鏡サンプルの 3 次元再構

【研究内容一覧表】

築が可能な 3D-SEM (ΣIGMA/VP) が導入され，試用を開

本年度，電子顕微鏡室を利用した研究者は生理学研究
所 30 人，基礎生物学研究所 8 人，機構外は 4 人の計 42始している。
他機器に関しては，長年不具合が連続してきた共焦点人であった。

顕微鏡 LSM-510 は，顕微鏡の制御装置が故障し修理に多額の費用が必要な状況となった。そこで，近年の本機の研究所，大学
生理学研究所

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。

研究部門
脳形態解析

研究内容
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

生体膜

てんかん関連分子の局在解析

分子神経生理小脳および脳室面の形態解析

形体情報解析室

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

94

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

神経分化

カイニン酸型受容体の海馬神経細胞上における発現解析

生体システム

大脳基底核の機能に関する研究における組織化学的解析のため

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

研究活動報告／技術課

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(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

作機械の使用方法を主体に実習するフライス盤コースの開発と改良，それに関わる技術指導，技術相談を室の（リキャップ台）と旋盤コース（小物入れ），CAD コース

役割とし，生理研・基生研の共通施設として運営されての 3 コースを開講した。参加希望者は，3 コース合わせいる。

生理研 9 名，基生研 15 名で，各コース共に半日の講習を新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものづ行った。また，生理学研究所では，山手地区に移転した

くり』が希薄になっている状況下，一方では，研究の多研究室のために，2005 年 4 月に工作室を開設し，利用者様化は室に新たな役割の模索が迫られている。そうしたのための安全及び利用講習会を，毎年機器研究試作室が認識のもと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械依頼を受けて実施している。

工作ニーズの新たな発掘と展開を目指すために，2000 年度から，医学・生物学の実験研究に使用される実験装置
や器具を題材にして，機械工作の基礎的知識を実習主体
で行う機械工作基礎講座を開講してきた。本年も汎用工

平成 23 年度
機器研究試作室

本年度は，一般工作室の旋盤にデジタル表示器を設置
し，ユーザーの利便性を高めた。
なお，機器研究試作室の平成 23 年度の利用状況は，以下の通りである。

機器研究試作室

利用報告

部門別のべ利用状況

感覚認知情報99

名

感覚運動調節65

名認知行動発達機構

41

名

テラベース

21

名

形態情報解析室

15

名多光子顕微鏡室

15

名

ナノ形態生理13名大脳神経回路論6

名

広報展開推進室5

名

生体恒常機能発達機構

3

名

生体システム

2

名

機能協関

1

名

NBR 事業推進室

1

名

心理生理学

1

名

形態形成

14

名

所長室付

8

名

脳生物学

6

名

生物進化

5

名

時空間制御

4

名

環境光生物

4

名

RI 実験センター

2名

統合神経生物2

名

個別研究（定塚）1

名共生システム

1

名

分子発生

1

名

生物機能情報分析室

1

名

95

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

機器研究試作室
月
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
合計

生理研
48
27
42
25
49
34
6
31
28
30
33
31
384

利用人数表

基生研
14
5
6
4
5
2
2
0
4
5
1
1
49

合計
62
32
48
29
54
36
8
31
32
35
34
32
433

延べ時間
97
24
87
41
98
53
11
54
51
85
49
53
703

機器研究試作室

利用機器表（件数）
NCフライス

月

フライス盤

ボール盤

横切盤

コンターマシン

旋盤

ベルトグラインダー

切断機

その他

4

25

27

20

18

0

8

7

9

6

5

11

7

5

8

0

4

1

3

6

6

19

10

9

11

0

8

3

8

7

7

11

11

5

6

2

7

4

5

1

8

30

23

18

14

4

6

3

0

10

9

15

9

3

6

0

10

2

3

9

10

4

0

2

3

0

0

2

0

2

11

21

9

2

13

0

6

1

1

3

12

17

10

4

12

5

6

4

2

5

1

17

12

3

12

0

4

1

2

2

2

13

8

7

9

5

4

1

2

5

3

18

10

4

7

10

4

0

2

5

合計

201

136

82

119

26

61

32

37

61

機器研究試作室

依頼製作品

LED ファイバー照明

光刺激用マウス固定器

脂質人工膜用チェンバー

行動解析用十字迷路

パッチクランプ用チェンバー

ショウジョウバエ卵回収箱

マウス用防音暗箱

脳スライス標本台

マーモセット

体重測定箱③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，生体情報プログラム開発などに分類することができる。また，こ解析システム（後述），情報サービス（e-mail，WWW 等），

れらを円滑に運用していくためには，
所内 LAN の管理，

96

研究活動報告／技術課

整備や情報セキュリティの維持も重要である。このよう

1000BASE-T ネットワークで，利便性の向上とセキュリな現状をふまえたうえで，岡崎情報ネットワーク管理室

ティの確保を両立している。今年度はバックボーン強化，とも連携しながら，施設整備を進めている。

ファイアウォール更新，ネットワークサーバー更新，特生体情報解析システムは，データ解析・可視化，信号処理，画像処理，数式演算，統計処理，電子回路設計な定施設の 10Gbit 化，構内全域での無線アクセスポイント配備などの増強を行った。

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

生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録者を備えている。ネットワーク認証により各部門施設の PC

が 485 名。WWW 登録者が 82 名。LAN の端末数が 2,340

上でこれらアプリケーションが供用できる。登録者は台。所外からのメール受信数と，所外へのメール発信数

120 名で，研究推進のための積極的な利用がある。

は共に 16,000 通／週であった。WWW は 20,000 台／週

岡崎情報ネットワークは，MAC アドレスベース，もしの端末から 60,000 ページ／週の閲覧があった。

く は Web 認 証 ベ ー ス の 動 的 VLAN 機 能 を 有 す る④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，老朽化した設備の更新として，明大寺地区
動物棟Ⅰの地下 SPF エリアの高圧蒸気滅菌器を始め，自1 名増員があり，トレーニングを行った。
【明大寺地区

陸生動物室】

家発電機，照明器具，館内放送設備，ネットワーク設備

平成 23 年度の飼育室利用部門数は，22 部門（生理研等の設備更新が行われた。更にセンター地下入口には，14 部門，基生研 4 部門，共通研究施設 1 部門，統合バイ

エアシャワーの設置を行った。また，山手地区では，飼オサイエンスセンター3 部門）であった。

育室内の耐震対策を順次進めている。

動物のべ飼育数は，昨年度と比べ，マウスは増加し，

明大寺の施設は，建設されてから 32 年あまりを経過しラットおよびイヌはほぼ同数，サルは減少した。サルはており，空調設備を始めとする設備の老朽化が著しく，

生理研耐震工事準備のため，導入数を一時的に制限した

また，研究内容の変遷とともに利用形態も大きく様変わことが減少した原因と考えられる。その他，平成 23 年りしているため，様々な設備の更新が必要と考えている。

度はスナネズミ，ハムスター，モルモットおよびウサギ

実験動物の授受に関し，年間でのべ 128 件の導入と 192の飼育を行った。

件の供与があった。平均すると毎週 6 件の授受が行われマウス，ラットの一般飼育室では，カテゴリーA, B のており，それに伴い授受の条件や書類内容の確認，利用病原微生物がいない飼育環境を目指しており，平成 20

者へのアドバイスに費やされる時間が増大している。

年 7 月以降，3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリングを各飼【受精卵凍結・クリーンアップ事業】

育室で行っているが，カテゴリーA, B に該当する病原微実施件数としては，明大寺および山手とも合わせて，受精卵凍結保存がのべ 38 件，クリーンアップ兼受精卵凍結保存 9 件，融解・移植 7 件を行った。

生物は検出されなかった。
マウス地下 SPF 室は，3 部門 2 飼育室の利用があったが，平成 23 年 9 月に 1 部門撤退したため，2 部門 1 飼育

行動実験用に，発生工学的手法を用いて生年月日をそ室の運用となった。平成 21 年 6 月以降，3 ヶ月に 1 度のろえたマウスを作製する依頼・相談が増加している。ま微生物モニタリングを行っているが，病原微生物は検出

た，生理研耐震工事のため，行動様式解析室が，山手にされなかった。

移動したことに伴い，導入動物は SPF 動物を求められ，センター内で齧歯類の感染症が発生した場合の避難用

一部凍結胚による導入を行った。今後，凍結胚によるマ飼育室として，緊急避難飼育室の整備を行い，平成 23

ウス導入件数が増える事が予想され，凍結事業が圧迫さ

年 1 月より稼働を開始した。しかし，センターに直接導れる事が懸念されたため，2 月から初期胚操作の人員の入できないと判断された動物を一時的に保管する飼育室97

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

としても使用することとなった。今後は，飼育室使用後

研 7 部門，基生研 1 部門，統合バイオサイエンスセンタの，より安全な消毒方法の検討，灌流固定用のドラフト

ー3 部門，共通研究施設 2 部門）であった。

設置の検討などを行う必要がある。
ウサギ，モルモット飼育室の稼働は，それぞれ 3 年，
4 年ぶりのため，飼育室の清掃消毒，流水洗浄装置の動作確認，給水ノズルの交換，給水ラインの交換工事などを行い，整備を行った。
ニホンザル NBRP において，ニホンザルで血小板減少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。各受講者はそれぞれ 43 名，26 名であった。
実験による一時的なマウス飼育数増加の要望により，
1 室 1 部門の枠を越えて期限を区切り，エキストラでの使用を 2 部門に対して許可した。

症が発生し，原因は SRV であることが特定されたこと

全 SPF 飼育室およびマウス一時保管室 1，マウス・ラを受け，SRV の全頭検査を実施した。検疫室に導入さット一時保管室 2 の病原微生物モニタリングが，3 ヶ月れたアカゲザルおよび，一般飼育室で飼育されていたアに 1 回のペースで実施され，異常は検出されなかった。

カゲザルで SRV 陽性個体が発見された。SRV 陽性個体

オートクレーブ配管からの漏れに対する修理が多かっは，早急に隔離し，安楽死を行った。当センターの霊長た。建物外壁より施設内部に雨水の浸入は一度補修を行

類は，主にニホンザルを実験に使用しているため，今後ったが改善にはいたらなかったため，引き続き原因の究の検疫には SRV 検査も取り入れることになった。また，

明と修理を依頼している。

1 年に 1 回程度の健康診断を進めていくことになった。
霊長類の一般飼育室において，糞線虫が検出された。
糞線虫対策を行い，駆虫を行っている。
主な工事については，生理研の耐震工事に伴い，地下
1F 入口にハイクロシャワーの設置工事。自家発電装置の更新工事。ウサギ･モルモット飼育室の稼働に伴う，給水配管の更新工事。ネットワーク更新工事。非常用放震災対策として，飼育室内の飼育ラック耐震固定工事を行い，ほぼ半分が終了した。
その他，職場体験の中学生 2 名を受け入れ，実習を行った。
【明大寺及び山手地区 水生動物室】
平成 23 年度の明大寺地区の利用状況は，生理研 1 部門，
基生研 3 部門となっている。

送が聞こえにくいことによる，スピーカーの増設および基生研の耐震補強工事に伴う水生動物室の改修工事や更新工事。動物棟Ⅱ省エネルギーのため人感センサー付

飼育水槽等の再設置は行われたが，飼育水槽周辺のポンき照明交換工事。経年劣化による動物棟Ⅰ地下の高圧蒸

プや水温調節ユニットなどは老朽化したものを再利用し気滅菌器の更新工事等を行った。特に高圧蒸気滅菌器は，ており，最近では修理・交換の頻度が増えてきている。

動物棟 I の 2F に設置されている 2 台と，今回更新された

平成 23 年度の山手地区の利用状況は，明大寺生理研

高圧蒸気滅菌器と同時期に導入された機器であるため，棟の耐震工事のため移転してきた 2 部門を加え，生理研

近い将来更新を行う必要が考えられた。

2 部門，基生研の 1 部門，統合バイオサイエンスセンタ

主なトラブルとしては，建物の老朽化による雨水の浸ー4 部門，が水槽を利用している。

入が数件あり，そのためにボイラーが着火しないトラブ

昨年，淡水の水質悪化のため，淡水高置水槽，海水高ルも起きた。空調機の排水ドレンの詰まりによる水漏れ。

置水槽の清掃を実施したが，一時的な改善しかみられな

オートクレーブタイマー故障。ボイラーの蒸気圧コント

かったため，淡水製造装置の活性炭交換作業を行った。

ロール不良。吸引ポンプ制御板取り替えなど，経年劣化

なお，水生動物の搬入数については，基生研の耐震補が主な原因と思われるトラブルが発生した。

強工事後および生理研の耐震補強工事中であることもあ【山手地区 動物実験センター分室】

り，正確な集計が取れていないため，集計表は割愛する。

平成 23 年度の陸生動物利用部門数は，13 部門（生理98研究活動報告／技術課

部門別・動物種別搬入数（平成 23 年度）

陸生動物
動物種
部門

明大寺地区
マウス

神経機能素子

62

生体膜

52

機能協関

17

分子神経生理

109

ラット

スナネズミ

ハムスター

山手地区

モルモット

ウサギ

サル

感覚認知情報

501

42

1,453

1

865

402

2,397

227

56

279

2

生体システム175

36

5認知行動発達

119

129

12

脳形態解析

21

7

7

大脳神経回路論
形態情報解析室

15

生体機能情報解析室

1

広報展開推進室

1

生殖内分泌系

771

生体恒常機能813

58

NBR 事業推進室

2

行動様式解析室

14

動物実験センター

80

統合神経生物学

1

脳生物学

349

細胞社会学

49

光脳回路

324

分子発生

105

14
4

2

2

381
104

39

2

615

神経分化

195

個別研究

21
100

3,162

312

63
100

遺伝子改変動物作製室
合計

ラット

10

神経シグナル

細胞生理

マウス

2

2

7

7

24

1,478

8

1,492

617

9,551

1,739

99

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 ............................................................................... 104
分子神経生理研究部門 ............................................................................... 104
ナノ形態生理研究部門 ............................................................................... 105
生体膜研究部門 ..................................................................................... 105
機能協関研究部門 ................................................................................... 105
細胞生理研究部門 ................................................................................... 106
感覚認知情報研究部門 ............................................................................... 107
神経シグナル研究部門 ............................................................................... 108
神経分化研究部門 ................................................................................... 108
感覚運動調節研究部門 ............................................................................... 109
生体システム研究部門 ............................................................................... 110
脳形態解析研究部門 ................................................................................. 111
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................. 111
心理生理学研究部門 ................................................................................. 112
認知行動発達機構研究部門 ........................................................................... 113
生体恒常機能発達機構研究部門 ....................................................................... 113
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ..................................................................... 114
個別研究（村上グループ） ........................................................................... 115
特別研究（永山グループ） ........................................................................... 116
遺伝子改変動物作製室 ............................................................................... 116
行動様式解析室 ..................................................................................... 117
形態情報解析室 ..................................................................................... 117
多光子顕微鏡室 ..................................................................................... 118
動物実験センター ................................................................................... 118

103

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

発

表

論

文

《神経機能素子研究部門》
1)

2)

英文原著論文

英文総説（査読あり）

1. Nakajo K, Nishino A, Okamura Y, Kubo Y (2011)

1. Nakajo K, Kubo Y (2011) Nano-environmental changes

KCNQ1 subdomains involved in KCNE modulation

by KCNE proteins modify KCNQ channel function.

revealed by an invertebrate KCNQ1 ortholog. J Gen

Channels 5:397-401.
3)

Physiol 138:521-535.
2. Tateyama M, Kubo Y (2011) The intra-molecular

研究関係著作

1. 久保義弘 (2011) 膜電位とイオンチャネル 総論。

activation mechanisms of the dimeric metabotropic“トランスポトソームの世界”（金井好克，竹島

glutamate receptor 1 differ depending on the type of G

森浩，泰生，久保義弘 編），京都廣川書店 pp 16-25.

2. 久保義弘 (2011) 膜電位とイオンチャネル－K+チャ

proteins. Neuropharmacol 61:832-841.
3. Kurogi M, Miyashita M, Emoto Y, Kubo Y, Saitoh O

ネル。“トランスポトソームの世界”（金井好克，竹(2011) Green tea polyphenol epigallocatechin gallate

島

activates TRPA1 in an intestinal enteroendocrine cell line,

33-42.

浩，森泰生，久保義弘 編），京都廣川書店 pp

STC-1. Chem Senses 37: 167-177.

《分子神経生理研究部門》
1)

5. Kamitani-Kawamoto A, Hamada M, Moriguchi T, Miyai

英文原著論文

1. Otani Y, Yamaguchi Y, Sato Y, Furuichi T, Ikenaka K,

M, Saji F, Hatamura I, Nishikawa K, Takayanagi H,

Kitani H, Baba H (2011) PLD4 is involved in

Hitoshi S, Ikenaka K, Hosoya T, Hotta Y, Takahashi S,

phagocytosis of microglia: expression and localization

Kataoka K (2011) MafB interacts with Gcm2 andchanges of PLD4 are correlated with activation state ofregulates parathyroid hormone expression and parathyroid

microglia. PLoS ONE 6:e27544.

development. J Bone Miner Res 26:2463-2472.

2. Kawamura N, Piao H, Minohara M, Matsushita T,

6. Hitoshi S, Ishino Y, Kumar A, Jasmine S, Tanaka KF,

Kusunoki S, Matsumoto H, Ikenaka K, Mizunoe Y, Kira

Kondo T, Kato S, Hosoya T, Hotta Y, Ikenaka K (2011)

JI (2011) Campylobacter jejuni DNA-binding protein

Mammalian Gcm genes induce Hes5 expression by

from starved cells in Guillain-Barre syndrome patients. J

active DNA demethylation and induce neural stem cells.

Neuroimmunol 240-241:74-78.

Nat Neurosci 14:957-964.

3. Gotoh H, Ueda T, Uno A, Ohuchi H, Ikenaka K, Ono K

7. Kajigaya H, Tanaka KF, Hayashi A, Suzuki A, Ishibashi(2011) Expression of myelin genes in the developing

T, Ikenaka K, Baba H (2011) Increased numbers ofchick retina. Gene Expr Patterns 11:471-475.

oligodendrocyte lineage cells in the optic nerves of

4. Kato S, Kuramochi M, Takasumi K, Kobayashi K, Inoue
KI, Takahara D, Hitoshi S, Ikenaka K, Shimada T,
Takada M, Kobayashi K (2011) Neuron-specific gene

Acad Ser B Phys Biol Sci 87:415-424.
8. Ma J, Tanaka KF, Shimizu T, Bernard CC, Kakita A,

vectorTakahashi H, Pfeiffer SE, Ikenaka K (2011) Microglial

pseudotyped with a novel type of fusion envelope

cystatin F expression is a sensitive indicator for ongoing

glycoprotein. Hum Gene Ther 22:1511-1523.

demyelination with concurrent remyelination. J Neurosci

transfer

104

cerebroside sulfotransferase knockout mice. Proc Jpn

through

retrogradeoflentiviral

研究発表／発表論文

Takebayashi H, Ikenaka K, Oppenheim R, Sun W (2011)

Res 89:639-649.

Evidence for the spontaneous production but massive

9. Yawata T, Maeda Y, Okiku M, Ishida E, Ikenaka K,
functional

programmed cell death of new neurons in the subcallosalcharacterization of glioma-specific promoters and theirzone of the postnatal mouse brain. Eur J Neurosci

application in suicide gene therapy. J Neurooncol

33:599-611.

ShimizuK(2011)

Identification

and12. Gotoh H, Ono K, Takebayashi H, Harada H, Nakamura

104:497-507.
10. Inamura N, Ono K, Takebayashi H, Zalc B, Ikenaka K

H, Ikenaka K (2011) Genetically-defined lineage tracing(2011) Olig2-lineage cells generate GABAergic neuronsof Nkx2.2-expressing cells in chick spinal cord. Dev

in the prethalamic nuclei, including the zona incerta,

Biol 349:504-511.

ventral lateral geniculate nucleus and reticular thalamic

2)

nucleus. Dev Neurosci 33:118-129.

1. 池中一裕，鳥居知宏，吉村

11. Kim WR, Chun SK, Kim TW, Kim H, Ono K,

研究関係著作武 (2011) 脳神経の発達と N 結合型糖鎖。生化学 83:212-215.

《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)

2. Levy AD, Devignot V, Fukata Y, Fukata M, Sobel A,

英文原著論文1. Seppala EH, Jokinen TS, Fukata M, Fukata Y, Webster

Chauvin S (2011) Subcellular Golgi localization ofMT, Karlsson EK, Kilpinen SK, Steffen F, Dietschi E,

Stathmin family proteins is promoted by a specific set of

Leeb T, Eklund R, Zhao X, Rilstone JJ, Lindblad-Toh K,

DHHC palmitoyl transferases. Mol Biol Cell 22 : 1930 -Minassian BA, Lohi H (2011) LGI2 Truncation causes a1942.

remitting focal epilepsy in dogs. PLoS Genet 7 : e1002194.

《機能協関研究部門》
1)

RZ (2011) Swelling-activated anion channels are

英文原著論文2+

1. Akita T, Fedorovich SV, Okada Y (2011) Ca

nanodomain-mediated component of swelling-induced

essential for volume regulation of mouse thymocytes. Int
J Mol Sci 12:9125-9137.

volume-sensitive outwardly rectifying anion current

4. Akita T, Okada Y (2011) Regulation of bradykinin-induced

triggered by autocrine action of ATP in mouse astrocytes.

activation of volume-sensitive outwardly rectifying anion

Cell Physiol Biochem 28:1181-1190.

channels by Ca2+nanodomains in mouse astrocytes. J

2. Moritoh S, Sato K, Okada Y, Koizumi A (2011)

Physiol (London) 589:3909-3927.

Endogenous ATP positive retinal cells in AVP-eGFP

5. Krasilnikov OV, Sabirov RZ, Okada Y (2011) ATP

transgenic rat identified by immunohistochemistry andhydrolysis-dependent asymmetry of the conformation of

RT-PCR. Mol Vis 17:3254-3261.

CFTR channel pore. J Physiol Sci 61:267-278.

3. Kurbannazarova RS, Bessonova SV, Okada Y, Sabirov

6. Sato K, Numata T, Saito T, Ueta Y, Okada Y (2011) V2

105生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

receptor-mediated autocrine role of somatodendritic

実験技術法”（岡田泰伸 編）
，吉岡書店，京都，pp

release of AVP in rat vasopressin neurons under

227-231.

hypo-osmotic conditions. Science Signal 4 (157):ra5.

3. サビロブ ラブシャン，岡田泰伸 (2011) パッチクラ7. Melanova NR, Kurbannazarova RSh, Merzlyak PG,

ンプ法によるチャネルポアサイズ計測法。
“最新パ

Okada Y, Tashmukhamedov BA, Sabirov RZ (2011)

ッチクランプ実験技術法”（岡田泰伸 編）
，吉岡書店，

Release of glutathione from thymocytes in normal

京都，pp 237-246.

conditions and under hypoosmotic stress. Proc Uzbek
Acad Sci No. 2:63-66 (in Russian).

4. 久木田文夫，老木成稔 (2011) 序論・イオンチャネ
ル。
“最新パッチクランプ実験技術法”（岡田泰伸 編），8. Koizumi A, Jakobs TC, Masland RH (2011) Regularmosaic of synaptic contacts among three retinal neurons.
J Comp Neurol 519:341-357.

吉岡書店，京都，pp 7-18.
5. サビロブ ラブシャン，森島 繁 (2011) パッチクランプ法の実験溶液。“最新パッチクランプ実験技術法”（岡田泰伸 編），吉岡書店，京都，pp 255-266.

2) 研究関係著作
1. 岡田泰伸（編）(2011)“最新パッチクランプ実験技

6. 岡田泰伸（監訳者）(2011)“ギャノング 生理学”（原書 23 版），丸善，東京。

術法”，吉岡書店，京都。
2. 岡田泰伸，挾間章博，小原正裕，秋田天平 (2011) パ

3) その他

ッチクランプ法総論。
“最新パッチクランプ実験技

1. 岡田泰伸 (2011) 随想：異分野連携による新しい電術法”（岡田泰伸 編）
，吉岡書店，京都，pp 19-32.

気科学研究の展開に期待する。電気学会誌 131, 401.

3. サビロブ ラブシャン，コルシェフ ユーリ，岡田泰

2. 岡田泰伸 (2011) Vision（巻頭言）：2 本足で立つ生理

伸 (2011) スマートパッチ法。
“最新パッチクランプ

学研究者と日本生理学会に。日本生理学雑誌 73, 1.

《細胞生理研究部門》
1)

between mammals and western clawed frogs. PLoS

英文原著論文1. Uchida K, Dezaki K, Damdindorj B, Inada H, Shiuchi T,
Mori Y, Yada T, Minokoshi Y, Tominaga M (2011)

5. Mihara H, Boudaka A, Sugiyama T, Moriyama Y,

Lack of TRPM2 impaired insulin secretion and glucose

Tominaga M (2011) Transient Receptor Potential

metabolisms in mice. Diabetes 60:119-126.

Vanilloid 4 (TRPV4)-dependent calcium influx and ATP

2. Peyrot des Gachons C, Uchida K, Bryant B, Shima A,
Sperry J, Dankulich-Nagrudny L, Tominaga M, Smith III

release in mouse esophageal keratinocytes.

J Physiol

589.14:3471-3482.

A, Beauchamp G, Breslin P (2011) Unusual pungency

6. Mori T, Saito K, Ohki Y, Arakawa H, Tominaga M,

from extra-virgin olive oil is due to restricted spatial

Tokuyama K (2011) Lack of transient receptor potential

expression

vanilloid-1 enhances Th2-biased immune response of theofoleocanthal'sreceptor.

J

Neurosci

31:999-1009.
3. Ristoiu V, Shibasaki K, Uchida K, Zhou Y, Thi Ton B-H,
Flonta M-L, Tominaga M (2011) Hypoxia-induced

airwaysinmice

receiving

intranasal,

but

not

intraperitoneal, sensitization. Int Arch Allergy Immunol
156:305-312.

sensitization of transient receptor potential vanilloid 1

7. Tsunematsu T, Kilduff TS, Boyden ES, Takahashi S,

involves activation of hypoxia-inducible factor-1α andTominaga M, Yamanaka A (2011) Acute optogenetic

PKC. Pain 152:936-945.

silencing

4. Saito S, Fukuta N, Shingai R, Tominaga M (2011)

106

Genet 7 (4):e1002041.

oforexin/hypocretin

neurons

inducesslow-wave sleep in mice. J Neurosci 31:10529-10539.

Evolution of vertebrate transient receptor potential

8. Asrar S, Kaneko K, Takao K, Negandhi J, Matsui M,

vanilloid 3 channels: opposite temperature sensitivity

Shibasaki K, Miyakawa T, Harrison RV, Jia Z, Salter

研究発表／発表論文

MW,

Tominaga

M,

Fukumi-Tominaga

T

RT-PCR/マイクロアレイ法。
“最新パッチクランプ実(2011)

DIP/WISH deficiency enhances synaptic function and

験技術法”（岡田泰伸 編）
，吉岡書店，pp 222-226.

performance in the Barnes maze. Molecular Brain 47:39.

6. 富永真琴 (2011) 細胞内アルカリ化と痛み。医学のあゆみ 236:219-220.

9. Kageyama-Yahara N, Wang X, Katagiri T, Wang P,
Yamamoto T, Tominaga M, Kadowaki M (2011)

7. 富永真琴 (2011) 痛みに関するカプサイシン受容体

Suppression of phospholipase C1 phosphorylation by

TRPV1－最近の展開－。ペインクリニック 32:399-

cinnamaldehyde inhibits antigen-induced extracellular404.

calcium influx and degranulation in mucosal mast cells.

8. 三原

る分子センサー。Medical Bio (8):68-71.

Biochem Biophys Res Commun 416:283-2858.
10. Hirashima N, Tsunematsu T, Ichiki K, Tanaka H, Kilduff

9. 富永真琴 (2011) TRPV チャネルと疾患。細胞 3(11):16 (424)-19 (427).

TS, Yamanaka A (2011) Neuropeptide B induces slow

10. 富永真琴 (2011) 温度受容のしくみ。理科通信サイ

wave sleep in mice. Sleep 34:31-37.
2)

エンスネット 42 号:2-5.

その他

1. Uchida K, Tominaga M (2011) TRPM2 modulates

11. 富永真琴 (2011) 温度受容の分子機構。医学のあゆ

insulin secretion in pancreatic -cells. Islets 3:209-211.
2. Uchida弘，富永真琴 (2011) 消化管の動きを調節す

K,

TominagaM(2011)

Therole

み 239:915-916.
of

12. 三原弘，富永真琴 (2011) 消化器疾患の知覚受容

thermosensitive TRP channels in insulin secretion.

機構の研究の進歩－TRPV チャネルについて何がわ

Endocr J 58 (12):1021-1028.

かっているか－。分子消化器病 8 (4):304-309.

3. 林

誠二，富永真琴 (2011) パッチクランプバイオ

13. 富永真琴 (2011) TRP チャネルと感覚－痛みと温度センサー法による ATP 放出計測。
“最新パッチクラ
ンプ実験技術法”（岡田泰伸 編）
，吉岡書店，pp

感覚に焦点をあてて－。顕微鏡 46:222-226.
14. 齋藤196-202.

茂 (2011) 脊椎動物の温度感受性 transient

receptor potential (TRP) チャネルの多様性と機能進

4. 富永真琴，内田邦敏 (2011) パッチクランプバイオ
センサー法による温度受容解析。
“最新パッチクラン化。比較生理生化学 28:259-266.
15.山中章弘 (2011) 覚醒を維持する神経ネットワーク。

プ実験技術法”（岡田泰伸 編），吉岡書店，pp 203-209.

遺伝 65:92-99.

5. 山 中 章 弘 (2011) パ ッ チ ク ラ ン プ と 単 一 細 胞《感覚認知情報研究部門》
1)

2)

英文原著論文1. Hiramatsu C, Goda N and Komatsu H (2011)
Transformation

fromimage-basedto

1. Komatsu H (2011) Bridging gaps at V1: Neural
responses for filling-in and completion at the blind spot.

perceptual

Chinese J Psychol 53:413-420.

representation of materials along the human ventral
visual pathway. Neuroimage 57:482-494.

英文総説（査読あり）

3)

研究関係著作2. Okazawa G, Koida K and Komatsu H (2011) Categorical

1. 小松英彦 (2011) 外側膝状体および大脳皮質。
“新編

properties of the color term “GOLD”. J Vision 11 (8):4,

色彩科学ハンドブック，第 3 版”第 8 章 3.4（日本色1-19.

彩学会 編），東京大学出版会，pp 363-366.

3. Ito M and Goda N (2011) Mechanisms underlying the

2. 小松英彦，郷田直一 (2011) 色覚の諸現象の生理学

representation of angles embedded within contour stimuli的基礎。
“新編色彩科学ハンドブック，第 3 版”第 8in area V2 of macaque monkeys. Eur J Neurosci

章 3.5（日本色彩学会 編），東京大学出版会，pp33:130-142.

367-371.

107

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

3. 郷田直一 (2011) 非侵襲的脳活動計測。
“新編色彩科4. 郷田直一 (2011) 色彩知覚に与える空間的影響。
“新学ハンドブック，第 3 版”第 8 章 2.4（日本色彩学会

編色彩科学ハンドブック，第 3 版”第 9 章 2.2（日本編），東京大学出版会，pp 350-354.

色彩学会編），東京大学出版会，
pp 464-467.

《神経シグナル研究部門》
1)

竹島

英文原著論文1. Nagumo Y, Takeuchi Y, Imoto K, Miyata M (2011)

浩，森泰生，久保義弘 編），京都廣川書店，

京都，pp 200-205.

Synapse- and subtype-specific modulation of synaptic

5. 佐竹伸一郎 (2011) 神経伝達物質の細胞膜型トラン

transmission by nicotinic acetylcholine receptor in the

スポーター。
“トランスポートソームの世界：膜輸送

ventrobasal thalamus. Neurosci Res 69:203-213.

研究の源流から未来へ”（金井好克，竹島浩，森泰

2. Lu J, Katano T, Uta D, Furue H, Ito S (2011) Rapid

生，久保義弘 編），京都廣川書店，京都，pp 214-225.

S-nitrosylation of actin by NO-generating donors and in

6. 佐竹伸一郎，小西史朗，井本敬二 (2011) ニューロ

2)

inflammatory pain model mice. Mol Pain 7:101.

ン型グルタミン酸トランスポーターが制御する異種研究関係著作

シナプス間クロストーク。脳 21 14:320-325.

1. 古江秀昌 (2011) In vivo ブラインドパッチ法。“最新7. 杉山大介，井本敬二，川真田樹人，古江秀昌 (2011)

パッチクランプ実験技術法”（岡田泰伸 編），吉岡書

下行性ノルアドレナリン神経による痛覚シナプス伝店，京都，pp 115-120.

達の調節機構－青斑核からの in vivo パッチクランプ

2. 山肩葉子，井本敬二 (2011) 長期記憶の分子機構。

法－。Pain Res 26:1-9.
8. 歌

Clinical Neuroscience 29:777-781.

大介，古江秀昌，井本敬二，吉村

恵 (2011)

3. 宍戸恵美子 (2011)“教えて，のばす! 発達障害をかActivation of TRPA1 on excitatory synaptic transmission

かえた子ども”（平岩幹男 監修），少年写真新聞社，

in substantia gelatinosa of the adult rat spinal cord. 脊髄東京。

機能診断学 33:24-29.
弘志，佐竹伸一郎 (2011) 神経伝達9. 宍戸恵美子 (2011) 自閉症療育をめぐって－自閉症

物質とトランスポーター総論。
“トランスポートソーとその療育－。
“子育て支援ハンドブック”。日本小児ムの世界：膜輸送研究の源流から未来へ”（金井好克，

科連絡協議会。

4. 森山芳則，表《神経分化研究部門》
1)

3. Muto A, Ohkura M, Kotani T, Higashijima S, Nakai J,

英文原著論文1. Kinkhabwara A, Riley M, Koyama M, Monen J, Satou C,

Kawakami K (2011) Genetic visualization with an

Kimura Y, Higashijima S, Fetcho J R (2011) A structural

improved GCaMP reveals spatiotemporal activation ofand functional ground plan for neurons in the hindbrain

the spinal motor neurons in zebrafish. Proc Natl Acad Sci

of zebrafish. Proc Natl Acad Sci USA 108:1164-1169.

USA 108:5425-5430.

2. Wibowo I, Pinto-Teixeir F, Satou C, Higashijima S,
Lopez-Schier H (2011) Compartmentalized

108

4. Koyama M, Kinkhabwala A, Satou C, Higashijima S,

Notch

Fetcho JR (2011) Mapping a sensory-motor network

signaling sustains epithelialmirror symmetry. Development

onto a structural and functional ground plan in the

138 : 1143-1152.

hindbrain. Proc Natl Acad Sci USA 108:1170-1175.

研究発表／発表論文《感覚運動調節研究部門》
1)

MEG study. Brain Res 1383:230-241.

英文原著論文

1. Kobayashi M, Otsuka Y, Nakato E, Kanazawa S,

11. Okamoto H, Teismann H, Kakigi R, Pantev C (2011)

Yamaguchi MK, Kakigi R (2011) Do infants represent

Broadened population-level frequency tuning in humanthe face in a viewpoint-invariant manner? Neural

auditory cortex of portable music player users. PLoS

adaptation

ONE 6 (3):e17022.

study

as

measuredbynear-infrared

spectroscopy. Front Hum Neurosci 5:Art153, 1-12.

12. Noguchi Y, Shimojo S, Kakigi R, Hoshiyama M (2011)

2. Nakata H, Sakamoto K, Yumoto M, Kakigi R (2011) The

An integration of color and motion information in visual

relationship in gating effects between short- andscene analyses. Psychol Sci 22:153-158.
13. Akiyama LF, Yamashiro K, Inui K, Kakigi R (2011)

long-latency SEPs. NeuroReport 22:1000-1004.
3. Tsujimoto S, Yokoyama T, Noguchi Y, Kita S, Kakigi R

Automatic cortical responses to sound movement: a(2011) Modulation of neuromagnetic responses to facemagnetoencephalography study. Neurosci Lett 488:183-

stimuli by preceding biographical information. Eur J

187.
14. Nakato E, Otsuka Y, Kanazawa S, Yamaguchi MK,

Neurosci 34:2043-2053.
4. Teismann H., Okamoto H, Pantev C (2011) Short andHondaY, Kakigi R (2011) I know this face: Neuralintense tailor-made notched music training against

activity during the mother' face perception in 7- totinnitus: The tinnitus frequency matters. PLoS ONE 6

8-month-old infants as investigated by near-infrared(9):e24685.

spectroscopy. Early Hum Dev 87:1-7.

5. Wasaka T, Kakigi R (2011) Conflict caused by visual

15. Yamashiro K, Inui K, Otsuru N, Kakigi R (2011)

feedback modulates activation in somatosensory areas

Change-related responses in the human auditory cortex:

during movement execution. Neuroimage 59:1501-1507.

An MEG study. Psychophysiology 48:23-30.

6. Nishihara M, Inui K, Motomura E, Otsuru N, Ushida T,

16. Nakato E, Otsuka Y, Kanazawa S, Yamaguchi MK,

Kakigi R (2011) Auditory N1 as a change-related

Kakigi R (2011) Distinct differences in the pattern ofautomatic response. Neurosci Res 71:145-148.

hemodynamic response to happy and angry facial

7. Takahashi K, Taguchi T, Tanaka S, Sadato N, Qiu, Y,
KakigiR,

MizumuraK(2011)

Painfulmuscleexpressions in infants -A near-infrared spectroscopic
study-. Neuroimage 54:1600-1606.

stimulation preferentially activates emotion-related brain

17. Kida T, Inui K, Tanaka E, Kakigi R (2011) Dynamics ofregions compared to painful skin stimulation. Neurosci

within-, inter- and cross-modal attentional modulation. J

Res 70:285-293.

Neurophysiol 105:674-686.

8. Otsuru N, Inui K, Yamashiro K, Urakawa T, Keceli S,

18. Urakawa T, Kaneoke Y, Kakigi R (2011) Optimum

Kakigi R (2011) Effects of prior sustained tactile

stimulus size for the human brain to respond to motion:

stimulation on the somatosensory response to the sudden

A magnetoencephalographic study. Clin Neurophysiol

change of intensity in humans: An MEG study.

122 :1238-1245.
19.Urakawa T, Inui K, Kakigi R (2011) Effects of stimulus

Neuroscience 182:115-124.
9. Yamashiro K, Inui K, Otsuru N, Urakawa T, Kakigi R(2011)

Temporalsomatosensory

windowmodality:of

integration

an

MEG

in

study.

field size and coherence of visual motion on corticaltheresponses in humans: an MEG study. Neurosci LettClin

488:294-298.

Neurophysiol 122 :2276-2281.

20. Miki K, Watanabe S, Teruya M, Takeshima Y, Urakawa

10. Miki K, Takeshima Y, Watanabe S, Honda Y, Kakigi R

T, Hirai M, Honda Y, Kakigi R (2011) The development(2011) Effects of inverting contour and features onof the perception of facial emotional change examined

processing for static and dynamic face perception: anusing ERPs. Clin Neurophysiol 122:530-538.

109

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

21. Kida T, Tanaka E, Takeshima Y, Kakigi R (2011) Neuralrepresentationoffeaturesynergy.

1. 柿木隆介 (2011) 今日までそして明日から（日本生
体 磁 気 学 会 会 長 と し て ） 巻 頭 言 。 低 温 工 学 46

Neuroimage(11):607.

55:669-680.
22. Oka S, Urakawa T, Kakigi R, Kaneoke Y (2011)

能

human brain: A Magnetoencephalographic study using

部会研究集会 平成 23 年度報告書（脳・アレルギー

random dots apparent motion stimulus. Open J Mol

講演録）pp 47-52.
3. 柿木隆介 (2011) やっぱり「噛む」のはいいことだ
青淵（せいえん）財団法人

研究関係著作

4. 柿木隆介 (2011) 脳の右側奥に顔を認知する場所が機構。神経研究の進歩 63:987-994.
2. 柿木隆介 (2011) 瞑想すると痛みを感じないのは何

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1. 柿木隆介，望月秀紀 (2011) 痛みと痒みの脳内認知3)

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2)

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その他《生体システム研究部門》
1)

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5. Yumoto N, Lu X, Henry TR, Miyachi S, Nambu A,

110

英文総説（査読あり）

3)

研究関係著作1. 南部

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2. 南部

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3. 南 部篤 (2011) 大 脳 基 底 核 に お け る 可 塑 性 。

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研究発表会／発表論文

4. 南部

篤 (2011) 気になる脳部位

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《脳形態解析研究部門》
1)function of SK2 channels, Nat Neurosci, 14: 744-749．

英文原著論文1. Chan CS, Glajch KE, Gertler TS, Guzman JN, Mercer JN,

4. Etherton M, Fldy C, Sharma M, Tabuchi K, Liu X,

Lewis AS, Goldberg AB, Tkatch T, Shigemoto R,

ShamlooM,

MalenkaRC,

Südhofneuroligin-3

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TC

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2. Szabadits E, Cserép C, Szőnyi A, Fukazawa Y,(2011) An autism-associated point mutation in the

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Shigemoto R, Maylie J, Adelman JP, Luján R. (2011)

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《大脳神経回路論研究部門》
1)

Mochizuki A, Schertel A, Kawaguchi Y (2011)

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5. Chen JL, Lin WC, Cha JW, So PT, Kubota Y, Nedivi E(2011) Structural basis for the role of inhibition in

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4. Kubota Y, Karube F, Nomura M, Gulledge AT,

111

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）《心理生理学研究部門》
1)

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session

5. Matsunaga M, Isowa T, Yamakawa K, Tsuboi H,oftranscranial

direct-current

stimulation

Kawanishi Y, Kaneko H, Kasugai K, Yoneda M, Ohira H

transiently increases knee extensor force in patients with(2011) Association between perceived happiness levels

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8. Sugiura M, Mano Y, Sasaki A, Sadato N (2011) Beyond

112

motor

2)

その他

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宏，坪井宏仁，川西陽子 (2011) 主《認知行動発達機構研究部門》
1)

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of

viral

vector-expressed

B,

Pettersson

L-G,

研究関係著作

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2)

NishimuraY,

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1)

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113

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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英文総説（査読あり）

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Y,

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behavior.

J

Neurosci
3)

31:7631-7636.

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1)

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2. Saito K, Lee S, Shiuchi T, Toda C, Kamijo M,

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114

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Itoh H, Noda T, Kasuga M, Nakae J (2011) PDK1-Foxo1

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“Annual Review 2011 糖尿病・代Tomabechi Y, Terada T, Shirouzu M, Suzuki A, Lee S,

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裕，石橋

俊，編）
，

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1)

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of

human

115

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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英文総説（査読あり）

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microscopy

and

of

biologicalphase-plate
applications.

electron
J

ElectrMicroscopy 60 (supplement 1) :S43-S62.

Nagasaki Y, Danev R, Nagayama K, Kaji N, Kikuchi H,
Baba Y, Harashima H (2011) Systemic delivery of

3)siRNA to tumors using a lipid nanoparticle containing a

1. 永山國昭 (2011) 生物物理学の 50 年とこれから・生

tumor-specificcleavable

PEG-lipid.

その他

物物理 51:46-47.

Biomaterials

2. 永山國昭 (2011) タンパク質と新しい水和理論。化

32:4306-4316.

学と工業 64:542-543.

4. Danev R, Nagayama K (2011) Optimizing the phase shift
and the cut-on periodicity of phase plates for TEM.

3. 永山國昭 (2011) 電子顕微鏡による 1 分子 DNA シー
ケンサー。現代化学 2011 年 11 月号 36-37.

Ultramicroscopy 111:1305-1315.
5. Nagatani Y, Nagayama K (2011) Complex observation

4. 永山國昭 (2011) 電子顕微鏡による生物物質の三次元イメージング。高分子 50:813-815.

in electron microscopy VII: Iterative phase retrieval for《遺伝子改変動物作製室》
1)

英文原著論文3. Hamanaka S, Yamaguchi T, Kobayashi T, Kato-Itoh M,

1. Hara H, Abdalla H, Morita H, Kuwayama M,

Yamazaki S, Sato H, Umino A, Wakiyama Y, Arai M,

Hirabayashi M, Hochi S (2011) Procedure for bovine

Sanbo M, Hirabayashi M, Nakauchi H (2011) Generation

ICSI, not sperm freeze-drying, impairs the function ofof germline-competent rat induced pluripotent stem cells.

the microtubule-organizing center. J Reprod Dev

PLoS ONE 6:e22008.

57:428-432.

4. Yokota S, Hirayama T, Hirano K, Kaneko R, Toyoda S,

2. Kanatsu-Shinohara M, Kato-Itoh M, Ikawa M, Takehashi

Kawamura Y, Hirabayashi M, Hirabayashi T, Yagi T

M, Sanbo M, Okada Y, Tanaka T, Morimoto H,(2011) Identification of the cluster control region for

Hirabayashi M, Shinohara T (2011) Homologous

therecombination in rat germline stem cells. Biol Reprod

Protocadherin - γ cluster. J Biol Chem 286:31885-31895.

85:208-217.

116

2)

Protocadherin-β

英文総説（査読あり）

genes

locatedbeyondthe

研究発表／発表論文

1. Hirabayashi M, Hochi S (2011) Embryonic stem (ES)“Methodological Advances in the Culture, Manipulation

cells and induced-pluripotent stem (iPS) cells in ratsand Utilization of Embryonic Stem Cells for Basic andReprod Med Biol 10:231-238.

Practical Applications” (Ed. Atwood CA), InTech,

2. Hochi S, Abdalla H, Hirabayashi M (2011) Challenging
endeavour for preservation of freeze-dried mammalian
3)

Rijeka. pp 397-410.
2. HochiS

AbdallaH,

HirabayashiM(2011)

spermatozoa. J Reprod Dev 57:557-563.

Intracytoplasmic sperm injection in cattle. “In Vitro

研究関係著作

Fertilization” (Ed. Steiger SP), Nova Science Publishers,

1. Hirabayashi M, Hochi S (2011) Rat embryonic stem

Hauppauge, pp 35-63.

cells: establishment and their use for transgeniesis.

《行動様式解析室》
1)

P301S mutant human tau transgenic mice manifest early

英文原著論文1. Yamada M, Ihara M, Okamoto Y, Maki T, Washida K,

symptoms of human tauopathies with dementia andKitamura A, Hase Y, Ito H, Takao K, Miyakawa T,

altered sensorimotor gating. PLoS ONE 6 (6):e21050.

Kalaria RN, Tomimoto H, Takahashi R (2011) The

4. Asrar S, Kaneko K, Takao K, Negandhi J, Matsui M,

influence of chronic cerebral hypoperfusion on cognitive

Shibasaki K, Miyakawa T, Harrison RV, Jia Z, SalterfunctionMW,andamyloidβ

metabolism

in

APP

overexpressing mice. PLoS ONE 6(1):e16567.
2. Yao I, Takao K, Miyakawa T, Ito S, Setou M (2011)

Tominaga

M,

Fukumi-TominagaT(2011)

DIP/WISH deficiency enhances synaptic function andperformance in the barnes maze. Molecular Brain 4:39.

Synaptic E3 ligase SCRAPPER in contextual fear

5. Koshimizu H, Fukui Y, Takao K, Ohira K, Tanda K,

conditioning: extensive behavioral phenotyping of

Nakanishi K, Toyama K, Oshima M, Taketo M,

Scrapper heterozygote and overexpressing mutant mice.

Miyakawa T (2011) Adenomatous polyposis coli

PloS ONE 6(2):e17317.

heterozygous knockout mice display hypoactivity and3. Takeuchi H, Iba M, Inoue H, Higuchi M, Takao K,
Tsukita K, Karatsu Y, Iwamoto Y, Miyakawa T, Suhara

age-dependent working memory deficits. Front Behav
Neurosci 5:85.

T, Trojanowski JQ, Lee VM-Y, Takahashi R (2011)《形態情報解析室》
1)

英文原著論文1. Rochat RH, Liu X, Murata K, Nagayama K, Rixon FJ,
Chiu W (2011) Seeing the portal in herpes simplex virus
2)

1. 村田和義，重本隆一 (2011) 医学・生物学用超高圧
電子顕微鏡。顕微鏡 46 (3):170-174.
2. 村田和義 (2011) 特集分子イメージングの最先端

type 1 B capsids. J Virol 85:1871-1874.

電子顕微鏡による生体分子イメージングの現在。最研究関係著作

新医学 66 (10):107-114.

117

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）《多光子顕微鏡室》
1)

during plasticity of dendritic spines．Trends in Neurosci.

英文総説（査読あり）

1. Murakoshi H, Yasuda R (2012) Postsynaptic signaling

35：135-143.

《動物実験センター》
1)

2)

英文原著論文1. Kimura T (2011) Eosinophilic myositis resulted from

1. 木村

透，廣江

猛 (2010) 高圧蒸気滅菌工程の確

Sarcocystis vinfection in prime marbled beef of Japanese

認における化学的インジケータ Class 5 の有用性。日black cattle. Vet World 4:500-502.

比較医会誌 18:22-26.

2. Kimura T (2011) Hairless descendants of Mexican
hairless dogs: An experimental model for studying
hypertrophic scars. J Cutan Med Surg 15:329-339.
3. Kimura T (2011) The effects of chitosan and chitin
wound gressings in hairless dogs. Human Vet Med
4. Kimura

3)

その他

1. 木村

透 (2011)「獣医療技術専門職（動物看護師等）の現状と公的資格（免許）化を目指して」編集後記。
アニテックス 23 (1):42.
2. 木村

透 (2011)「空間正常」特集にあたって。アニ

テックス 23 (3):3-4.

3:66-75.
T

Successfultreatmentfor

idiopathic

thrombocytopenic purpura in a Japanese monkey. Scand
J Lab Anim Sci 39 (1) (in press).
5. Kimura T Effective decontamination of laboratory
animal rooms with vaporized hydrogen peroxide andperacetic acid. Scand J Lab Anim Sci 39 (1) (in press).

118

和文原著

3. 木村

透 (2011)「神経病の比較病理学」編集後記。

アニテックス 23 (4):342.
4. 木村

透 (2011)「水の機能性」特集にあたって。ア

ニテックス 23 (6):3-4.
5．木村

透 (2011)「水の機能性」編集後記。アニテッ

クス 23 (6):34.

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 ............................................................................... 120
分子神経生理研究部門 ............................................................................... 120
ナノ形態生理研究部門 ............................................................................... 121
生体膜研究部門 ..................................................................................... 122
機能協関研究部門 ................................................................................... 122
細胞生理研究部門 ................................................................................... 123
感覚認知情報研究部門 ............................................................................... 125
神経シグナル研究部門 ............................................................................... 126
神経分化研究部門 ................................................................................... 127
感覚運動調節研究部門 ............................................................................... 128
生体システム研究部門 ............................................................................... 129
脳形態解析研究部門 ................................................................................. 130
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................. 131
心理生理学研究部門 ................................................................................. 132
認知行動発達機構研究部門 ........................................................................... 134
生体恒常機能発達機構研究部門 ....................................................................... 136
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ..................................................................... 137
個別研究（村上グループ） ........................................................................... 138
個別研究（毛利グループ） ........................................................................... 138
特別研究（永山グループ） ........................................................................... 139
遺伝子改変動物作製室 ............................................................................... 139
行動様式解析室 ..................................................................................... 140
形態情報解析室 ..................................................................................... 141
多光子顕微鏡室 ..................................................................................... 141
動物実験センター ................................................................................... 141

119

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

学

会

発

表

《神経機能素子研究部門》
1. 中 條 浩 一 ， Ulbrich MH ， 久 保 義 弘 ， Isacoff EY

induced structural rearrangements of G protein coupled(2011.3.29) Density-dependent changes of the stoichiometry

receptors revealed by FRET analysis 第 84 回日本薬理and fucntion of KCNQ1-KCNE1 ion channel complex. シ

学会年会（横浜）

ンポジウム「生体膜上の脂質および蛋白の局在と機

6. 中條浩一，Maximilian H Ulbrich，久保義弘，Ehud Y

能のダイナミクス」第 88 回日本生理学会大会・第Isacoff (2011.9.15) Density-dependent changes of the

116 回日本解剖学会総会全国学術集会・合同大会（横stoichiometry of KCNQ1-KCNE1 ion channel complex

浜）revealed by direct subunit counting using single molecule

2. 藤井大祐，久保義弘 (2011.3.28) Identification of thecritical region for the slow deactivation of kv1.2 in high+imaging 第 34 回日本神経科学大会（横浜）7. 立山充博，久保義弘 (2011.9.17) FRET analyses of theexternal K solution. 第 88 回日本生理学会大会・第interaction between m1 muscarinic receptor and Gq

116 回日本解剖学会総会全国学術集会・合同大会（横proteins. 第 34 回日本神経科学大会 （横浜）
8. Keceli B, Kubo Y (2011.9.17). Analyses of the signal

浜）
3. Keceli B, Yamamoto T, Kubo Y (2011.3.28) Analyses offlow and subunits’ contribution in the P2X2 trimer upon

the signal flow in the P2X2 trimer upon voltage andvoltage- and [ATP]-dependent activation by three[ATP] dependent activation by three tandem repeat

tandem repeat constructs. 第 34 回日本神経科学大会

constructs. 第 88 回日本生理学会大会・第 116 回日本（横浜）

解剖学会総会全国学術集会・合同大会（横浜）9. 立山充博，久保義弘 (2011.9.22) The intra- molecular

4. 柳（石原）圭子，村田祐造，山本友美，市島久仁彦，

activation mechanisms of the dimeric metabotropic

福留健司，塩谷孝夫，増子貞彦，久保義弘 (2011.3.28)

glutamate receptor1 differ depending on the type of theRole of the pH-sensitive strong inward rectifer Kir2.3 incoupled G-protein. シ ン ポ ジ ウ ム 「 Structure andthe heart. 第 88 回日本生理学会大会・第 116 回日本

function of GPCR signaling system」第 84 回日本生化解剖学会総会全国学術集会・合同大会（横浜）学大会（京都）

5. 立山充博，松下真一，久保義弘 (2011.3.22) Ligand-《分子神経生理研究部門》
1. 田中謙二，池中一裕 (2011.3.28) オプトジェネティ

glial cells missing genes induce HES5 expression by

クスを成功させるための遺伝子改変技術。第 88 回日

active DNA demethylation in early mouse embryos.

本生理学会大会／第 116 回日本解剖学会総会・全国学

ISSCR 9th Annual Meeting（カナダ）（ポスター）
4. 松 本 卓 巳 ， 吉 村

術総会 合同大会（横浜）2. 小野勝彦，上田貴之，後藤仁志，宇野葵，池中一裕 (2011.3.28) ニワトリ胚網膜におけるミエリンタ
ンパク遺伝子の発現.第 88 回日本生理学会大会／第武，池中一裕，辻崇一(2011.7.11-13) ST6Gal-I N-glycan の役割の解析。第 30回日本糖質学会年会（長岡）5. 小 池 崇 子 ， 吉 村武，山田元，池中一裕

116 回日本解剖学会総会・全国学術総会 合同大会

(2011.7.11-13) 微量サンプルからの N 結合型糖鎖構（横浜）

造解析法。第 30 回日本糖質学会年会（長岡）3. Hitoshi S, Ishino Y, Ikenaka K (2011.6.16) Mammalian

120

6. 吉村

武，鳴海麻衣，矢木宏和，北村邦男，Jan Sedzik，

研究発表／学会発表

加藤晃一，池中一裕 (2011.7.11-13) 末梢神経髄鞘の主要構成蛋白質 myelin protein zero の糖鎖構造。第30 回日本糖質学会年会（長岡）回日本神経化学会（石川）大会（加賀）15. 鳴海麻衣，吉村武，鳥居知宏，池中一裕 (2011.9.27)

マウス脳内における新規シアル酸化糖鎖の解析。第7. Inamura N, Lee HE, Tanaka KF, Furuya K, Sokabe M,

54 回日本神経化学会（石川）大会（加賀）Ikenaka K (2011.8.29) Mechanisms underlying ATP

16. Shimizu T, Tanaka KF, Ma J, Ikenaka K (2011.9.26)

rdRelease From Cultured Astrocyte. ISN-ESN 2011 23

Exploring the role of cystatin F in demyelination disease.

Biennial Meeting (Greece)

第 54 回日本神経化学会（石川）大会（加賀）8. Sugio S, Tanaka KF, Watanabe M, Ikenaka K(2011.8.29) The Role of Bergmann Glia in CerebellarrdDevelopment. ISN-ESN 2011 23

Biennial Meeting

17. 成瀬雅衣，石野雄吾，Akhilesh Kumar，小野勝彦，
竹林浩秀，山口正洋，池中一裕，等

誠司 (2011.9.16)大脳皮質オリゴデンドロサイトの発生時期・期限の解析。第 34 回日本神経科学大会（横浜）(Greece)
9. Usui N, Watanabe K, Ono K, Tamamaki N, Ikenaka K,

18. 稲村直子，木村俊哉，多田智史，倉橋崇，柳川右Takebayashi H (2011.8.30) Role of Motoneuron-Derived

千夫，池中一裕，村上富士夫 (2011.9.16) 内在性要NT-3 on Sensory Neuron Development. ISN-ESN 2011

因と環境が大脳皮質抑制性ニューロンの移動の停止

rdを調節する。第 34 回日本神経科学大会（横浜）23 Biennial Meeting (Greece)
10. Ikenaka K, Shimizu T, Jianmei M, Tanaka KF

19. 臼井紀好，渡辺啓介，小野勝彦，冨田江一，玉巻伸(2011.8.30) Role of Cystatin F in Demyelinating章，池中一裕，竹林浩秀 (2011.9.15) 感覚神経発生

rdにおける運動ニューロン由来 NT-3 の役割。第 34 回

Diseases. ISN-ESN 2011 23 Biennial Meeting (Greece)
11. Yoshimura T, Narumi M, Yagi H, Kitamura K, Sedzik J,

日本神経科学大会（横浜）Kato K, Ikenaka K (2011.8.30) Structure Determination

20. 小野勝彦，Carlos M Parras，竹林浩秀，嶋村健児，後of N-Glycans on A Few Pmol Glycoprotein and Its

藤仁志，池中一裕 (2011.9.15) Olig2 は間脳の軸索ガ

Application to the Structural Analysis of N-Glycans on

イダンス分子の発現調節を通して神経回路形成を制rd

PO. ISN-ESN 2011 23 Biennial Meeting (Greece)

御する。第 34 回日本神経科学大会（横浜）誠司，石野雄吾，池中一裕 (2001.9.28) Glial cells

21. 後藤仁志，小野勝彦，竹林浩秀，仲村春和，原田英missing 遺伝子による Hes5 遺伝子プロモーターの脱斉，池中一裕 (2011.9.17) ニワトリ発生期脊髄におメチル化を介する神経細胞の誘導。第 54 回日本神経ける Nkx2.2 発現前駆細胞から発生する体性運動神化学会（石川）大会（加賀）経。第 34 回日本神経科学大会（横浜）12. 等

13. ウィゼスミス ウィライワン，清水崇弘，田中謙二，

22. 小池崇子，吉村武，山田元，鳥居知宏，池中一池中一裕 (2011.9.26) マウスにおける Cathepsin C

裕 (2011.9.22) 微量サンプルからの N 型結合糖鎖構

遺伝子の操作。第 54 回日本神経化学会（石川）大会

造解析法。第 84 回日本生化学会大会（京都）23. 鳴海麻衣，吉村（加賀）
14. 杉尾翔太，田中謙二，渡辺雅彦，池中一裕 (2011.9.27)
小脳発生におけるバーグマングリアの役割。第 54

武，鳥居知宏，池中一裕 (2011.9.22)

マウス脳内に発現する新規シアル酸化 N-結合型糖鎖の解析。第 84 回日本生化学会大会（京都）《ナノ形態生理研究部門》
形態情報解析室の項を参照

121

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）《生体膜研究部門》
1. Fukata M (2011.6.28) Dynamic protein palmitoylation insynaptic transmission. The 30th NAITO conference（札Annual Meeting Neuroscience 2011 SFN (Washington
DC, USA)8. Fukata Y, Dimitrov A, Noritake J, Vielemeyer O, Perez

幌）2. 深田正紀 (2011.8.22) てんかん関連蛋白質複合体のF, Fukata M (2011.11.13) Visualization of endogenous

抗体作製・発現解析支援。包括型脳科学研究推進支

palmitoylated PSD-95 reveals local palmitoyltransferase-

援ネットワーク第 2 回夏のワークショップ（神戸）induced nucleation of postsynaptic assembly. 41st

3. 深田正紀 (2011.9.10) 脂質修飾による蛋白質の構造

Annual Meeting Neuroscience 2011 SFN (Washington

変化を認識するバイオセンサー。俯瞰ワークショッ

DC, USA)9. Yokoi N, Fukata M, Fukata Y (2011.11.16) Molecular

プ「構造生命科学」（東京）
4. 深田正紀，深田優子 (2011.9.17) ヒト側頭葉てんか

and Cellular characterization of epilepsy-related LGI1

ん関連蛋白質 LGI1 の機能解析。第 23 回日本神経免

mutations. 41st Annual Meeting Neuroscience 2011 SFN

疫学会学術集会（東京）(Washington DC, USA)淳，Vielemeyer O, Perez

10. Fukata M, Dimitrov A, Noritake J, Vielemeyer O, Perez

F，深田優子 (2011.9.23) 構造特異的バイオセンサー

F, Fukata Y (2011.12.4) Local palmitoyltransferase

によるパルミトイル化 PSD-95 の動態可視化。第 84

activity induces nucleation of postsynaptic protein

回日本生化学会大会（京都）assembly. 51st Annual Meeting The American Society

5. 深田正紀，Dimitrov A, 則竹

6. 深田正紀 (2011.10.7) 新規てんかんモデル動物の紹

for Cell Biology (Denver, CO, USA)
11. Fukata Y, Yokoi N, Ohkawa T, Fukata M (2011.12.5)

介 LGI1。第 45 回日本てんかん学会（新潟）7. Fukata M, Watanabe O, Ohkawa T, Yokoi N, Fukata Y

Molecular

dissectionofepilepsy-related

neuronal(2011.11.13) Systematic identification of autoantigens

secreted protein, LGI1. 51st Annual Meeting The

for

American Society for Cell Biology (Denver, CO, USA)immune-mediatedneurologicaldisorders.

41st《機能協関研究部門》−

1. Sato K, Numata T, Saito T, Ueta Y, Okada Y (2011.9.6)

identity of acid-sensitive outwardly rectifying Cl

Volume-regulatory autocrine action of vasopressinchannel (ASOR) is different from the short N-terminal

released from somato and dendrites in vasopressin

isoform of ClC-3. 7th Congress of the Federation of The

neurons is mediated by the V2 receptor and cAMP.

Asia and Oceanian Physiological Societies (FAOPS

Hydration & Cell Volume Regulation: Cell Volume2011) (Taipei, Taiwan)

Regulation Meeting 2011 (Tübingen, Germany)2+

5. Numata T, Sato K, Schmitz C, Hermosura MC, Perraud

2. Akita T, Okada Y (2011.9.4) Ca nanodomain-mediated

A-L, Mori Y, Okada Y (2011.9.13) TRPM7 is an

Regulation of volume-sensitive outwardly rectifying

essential regulator for the volume-sensitive outwardly(VSOR) anion channels in mouse astrocytes. Hydration

rectifying anion channel (VSOR) activity. 7th Congress& Cell Volume Regulation: Cell Volume Regulationof

Meeting 2011 (Tübingen, Germany)

Physiological Societies (FAOPS 2011) (Taipei, Taiwan)

3. 岡田泰伸 (2011.9.9) 生体内でクロールイオンはどんな働きをしているか？

ソルト・サイエンス・シ

ンポジウム 2011（東京）
4. Sato K, Okada T, Okada Y (2011.9.13) The molecular

122

the

Federation

of

The

Asia

and

Oceanian

6. Okada T, Sato K, Okada Y (2011.9.13) Cloning andcharacterization of murine ClC-3 isoform d. 7th
Congress of the Federation of The Asia and OceanianPhysiological Societies (FAOPS 2011) (Taipei, Taiwan)

研究発表／学会発表

7. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Sabirov RZ, Okada Y(2011.9.13) Maxi-anion channel and the pannexin

necrotic cardiomyocyte injury in vitro. 第 89 回日本生理学会大会（松本）hemi-channel constitutes separate pathways involved in

13. Ando-Akatsuka Y, Okada Y (2012.3.30) Changes in the

hypo-osmotic ATP release in murine L929 fibrosarcoma

intracellular localization of ACTN4 and ABCF2 after

cells via their different molecular entities. 7th Congress

apoptotic stimulation. 第 89 回日本生理学会大会（松本）

Oceanian

14. Akita T, Fedorovich S, Okada Y (2012.3.29) Ca2+

Physiological Societies (FAOPS 2011) (Taipei, Taiwan)

nanodomain-mediated component of swelling-induced

8. Akita T, Fedorovich SV, Okada Y (2011.9.13)

volume-sensitive outwardly rectifying (VSOR) anion

of

the

Federation

2+

Ca -mediated

of

The

augmentation

Asia

of

and

volume-sensitive

outwardly rectifying (VSOR) anion channel activity

channel activity in mouse astrocytes. 第 89 回日本生理学会大会（松本）

triggered by autocrine action of ATP in mouse astrocytes.

15. Okada T, Islam MR, Merzlyak P, Sabirov RZ, Okada Y

7th Congress of the Federation of The Asia and Oceanian(2012.3.29) Attempts to identify the gene encoding

Physiological Societies (FAOPS 2011) (Taipei, Taiwan)

Maxi-anion channel. 第 89 回日本生理学会大会（松本）9. Moritoh S, Tanaka FK, Jouhou H, Ikenaka K, Koizumi A

16. Sato K, Numata T, Lee E, Okada Y (2012.3.29)(2011.9.12) Manipulating gene expression in organotypic

Exploration of the molecular identity of acid-sensitive

tissue culture of adult rodent retina. 7th Congress of theoutwardly rectifying Cl− channel (ASOR). 第 89 回日本

Federation of The Asia and Oceanian Physiological

生理学会大会（松本）Societies (FAOPS 2011) (Taipei, Taiwan)

17. Islam MR, Uramoto H, Okada T, Sabirov RZ, Okada Y

10. 秋田天平，Fedorovich SV，岡田泰伸 (2011.11.2) ア(2012.3.29) Maxi-anion channel serving as an ATP

ストログリアにおける自己放出された ATP による

releasing pathway is distinct from connexin 43

細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル

hemi-channel in murine L929 fibrosarcoma cells. 第 89

2+

（VSOR）の Ca 依存的な活性化。第 58 回中部日本

18. Okada Y (2012.3.31) Physiological research in an

生理学会（福井）
11. 小 泉周，森藤回日本生理学会大会（松本）暁，佐藤かお理，岡田泰伸

integrative and law-of-causality manner. 第 89 回日本生(2011.11.2) ラット網膜における内在性 AVP（バソプ

理学会大会

レシン）産生細胞の発見。第 58 回中部日本生理学会の今日的役割：多分野の交流と連携を訪ねて」（松本）

シンポジウム「生理学・生理学会大会

19. Ohbuchi T, Sato K, Okada Y, Suzuki H, Ueta Y（福井）
12. Uramoto H, Okada T, Okada Y (2012.3.30) Molecularbiological and pharmacological evidence for a protective(2012.3.30) Acid-sensing ion channels in body fluid
homeostasis. 第 89 回日本生理学会大会（松本）role of cardiac CFTR in hypoxia/reoxygenation-induced《細胞生理研究部門》
1. Yamanaka A, Tsunematsu T (2011.2.7) An artificial

コ）

control of sleep/wakefulness state using optogenetics in

3. Tominaga M (2011.3.22) ATP-mediated information

mice. 2nd International Symposium on Photonic

transmission downstream of TRP channel activation．第Bioimaging（ニセコ）

84 回日本薬理学会年会（横浜）2. Tsunematsu T, Kilduff TS, Boyden ES, Tominaga M,

4. Ogawa H, Takahashi K, Saito S, Tominaga M, Ohta T

Yamanaka A (2011.2.7) Optogenetic silencing of orexin(2011.3.23) Change in intracellular Ca2+ concentrationneurons induces slow wave sleep in mice. 2nd

induced by hydrogen sulfide in mouse sensory neurons．

International Symposium on Photonic Bioimaging（ニセ第 84 回日本薬理学会年会（横浜）123

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

5. Tabuchi S, Tsunematsu T, Sugio S, Tanaka K, Tominaga

17. Tominaga M (2011.5.16) Nociceptive mechanisms

M, Yamanaka A (2011.3.23) Reversible gene expression

involving TRPV1 and TRPA1. The 4th Asian Pain

control of serotonin receptor 1a in orexin neurons enable

Symposium (Shanghai, China)

to regulate sleep/wakefulness pattern．第 84 回日本薬理18. Saito S, Fukuta N, Shingai R, Tominaga M (2011.6.2)
Evolution of Thermosensor TRPV3 Channels: Opposite

学会年会（横浜）
6. 富永真琴 (2011.3.28) 感覚器官としての上皮－上皮Temperature Sensitivity between Mammals and Westernに発現する TRP チャネルの機能－。第 88 回日本生

Clawed Frogs. 8th International Congress of Comparative

理学大会（横浜）

Physiology and Biochemistry (Nagoya, Japan)

7. 三原弘，富永真琴 (2011.3.28) 消化管機能と TRPV

チャネル。第 88 回日本生理学会大会（横浜）8. 齋藤

19. 山中章弘 (2011.6.29) オプトジェネティクスを用いた睡眠覚醒制御

茂，福田直美，新貝鉚蔵 (2011.3.28) 浸透圧

第 63 回日本細胞生物学会大会（札幌）刺激により活性化されるニシツメガエル TRPV4 チ

20. 鈴木喜郎 (2011.7.1) 胎仔骨石灰化のための母子間

ャネルの比較解析。第 88 回日本生理学会大会（横浜）マグネシウム輸送に関与する分子の探索。第 22 回日

9. 藤田郁尚，高石雅之，内田邦敏，富永真琴 (2011.3.28)
化学刺激は TRPA1 の活性化を介して痛みを引き起こす。第 88 回日本生理学会大会（横浜）

本微量元素学会学術集会（京都）21. 富永真琴 (2011.7.21) TRP チャネルの侵害刺激受容と鎮痛薬開発標的の可能性。日本ペインクリニック

10. 高石雅之，藤田郁尚，山本学志，澤田真希，畑井千

学会第 45 回大会（松山）裕，清水真由美，辻野義雄，内田邦敏，富永真琴

22. 新宅健司，富永真琴 (2011.7.23) 辛くないトウガラ(2011.3.28) 新たな TRPA1 活性抑制剤の発見。第 88

シ成分カプシエイトによる TRPA1 の活性化。第 33回日本生理学会大会（横浜）回日本疼痛学会（松山）11. 加 塩 麻 紀子 ， 曽我 部 隆彰 ，森泰 生， 富 永真 琴

23. Saito M, Ohkita M, Sokabe T, Kadowaki T, Ohta T,(2011.3.28) 過酸化水素による TRPM2 チャネル温度

Tominaga M (2011.7.28) Diversification and functional

感受性の増大。第 88 回日本生理学会大会（横浜）evolution of thermosensitive TRP channels. 日本進化学

12. 常松友美，富永真琴，山中章弘 (2011.3.28) 覚醒維
持におけるオレキシンニューロン活動の生理的役割。
第 88 回日本生理学会大会（横浜）24. Saito S, Fukuta N, Shingai R, Tominaga M (2011.7.28)
Functional

13.内田邦敏，出崎克也，Boldbaatar Damdindorj，稲田
志内哲也，森会第 13 回大会（京都）仁，EvolutionofThermosensor

TRPV3

Channels: Opposite Temperature Sensitivity Between

泰生，矢田俊彦，箕越靖彦，富永真

Mammals And Western Clawed Frogs. 2011 Annual2+

Meeting of Society for Molecular Biology and Evolution

琴 (2011.3.29) TRPM2 は細胞内 Ca

濃度変化依存的及び非依存的にインスリン分泌を促進する。第 88(Kyoto, Japan)
25. Suzuki Y (2011.7.31) Roles of TRP channels for

回日本生理学会大会（横浜）14. 鈴 木 喜 郎 ， へ デ ィ ガ ー マ テ ィ ア ス ， 富 永 真 琴

maternal-fetal mineral transport. International Joint(2011.3.29) 母子間ミネラル輸送における TRP チャ

Meeting of Cellular and Molecular Physiology in

ネルの役割。第 88 回日本生理学会大会（横浜）Epithelia (Tokyo, Japan)

15. 高山靖規，常松友美，杉尾翔太，田中謙二，山中章

26. 加塩麻紀子，曽我部隆彰，富永真琴 (2011.8.2) 温度弘，富永真琴 (2011.3.29) マウスにおける交感神経

感受性 TRPM2 の免疫機能への寄与。第 13 回免疫サ系を介した熱産生は新規ペプチド QRFP によって促

マースクール（蔵王）進される。第 88 回日本生理学会大会（横浜）16. 新宅健司，内田邦敏，高谷靖規，周一鳴，加塩麻紀子，鈴木喜郎，富永真琴 (2011.3.30) 辛くないト
ウガラシの成分カプシエイトによる TRPA1 の活性化。第 88 回日本生理学会大会（横浜）124

27. Tominaga M (2011.8.3) TRPM2 sensitization. The 6thInternational Conference of Neurons and Brain Diseases（富山）
28. 富永真琴 (2011.9.9) 哺乳類の温度受容の分子機構。
日本ハイパーサーミア学会第 28 回大会（名古屋）

研究発表／学会発表

29. Tominaga M (2011.9.12) Physiological significance ofthermosensitive TRP channels. 7th FAOPS Congress

the activity of orexin neurons controls sleep/wakefulness
state in mice. World sleep2011（京都）
40. Tabuchi S, Tsunematsu T, Sugio S, Tanaka K, Tominaga(Taipei, Taiwan)
30. 富永真琴 (2011.9.15) 感覚神経・運動神経に発現す

M, Yamanaka A. (2011.10.19) Physiological significanceる TRP チャネルの機能。第 34 回日本神経科学大会of serotonergic inhibitory inputs to orexin neurons.

（横浜）

World sleep2011（京都）31. 田淵紗和子，常松友美，杉尾翔太，田中謙二，富永

41. Tominaga M (2011.10.23) Nociception and TRP

真琴，山中章弘 (2011.9.15) オレキシン神経特異的

channels. International Congress of Pain (Shenzhen,

なセロトニン受容体 1A の可逆的発現制御を用いた

China)

セロトニン神経からオレキシン神経への抑制性入力の生理的役割。第 34 回日本神経科学大会（横浜）42. 富永真琴 (2011.10.29)TRP チャネルと痒み・痛み。
第 21 回国際痒みシンポジウム（大阪）32. 高石雅之，藤田郁尚，山本学志，澤田真希，畑井千

43. Yamanaka A (2011.10.29) Sleep/wakefulness control

裕，清水真由美，辻野義雄，内田邦敏，富永真琴

using optogenetics in mice. 第 8 回日独先端科学シン(2011.9.17) 複数のアゴニストによる hTRPA1 活性にポジウム（東京）

対する 1,8-シネオールの抑制効果。第 34 回日本神経44. Tominaga M (2011.11.2) Structure and function ofthermosensitive TRP channels. 17th International Biophysics

科学大会（横浜）
33. 内田邦敏，小松朋子，藤田郁尚，富永真琴 (2011.9.17)

Congress (Beijing, China)

第一級アルコールによる炭素数依存的な TRPA1 チ

45. 富永真琴 (2011.11.10) 温度感受性 TRP チャネルとャネル活性化機構。第 34 回日本神経科学大会（横浜）炎症。第 61 回日本アレルギー学会秋季学術大会（東34. 富永真琴 (2011.9.21) 感覚神経および味神経における TRP チャネルによるプロトンセンシング。第 84

京）
46. Tabuchi S, Tsunematsu T, Sugio S, Tanaka K, Tominaga
M, Yamanaka A. (2011.11.14) Physiological significance回日本生化学会大会（京都）35. Yamanaka A (2011.10.6) Optogenetics reveals physiologicalof serotonergic inhibitory inputs to orexin/hypocretinrole of orexin neurons in sleep/wakefulness regulation. 第neurons

23 回韓国分子細胞生物学会年会 (Seoul, Korea)

Neuroscience 2011 (Washington DC, USA)36. 常松友美，富永真琴，山中章弘 (2011.10.16) The

on

the

regulationofsleep/wakefulness.

47. 富永真琴 (2011.11.19) TRP チャネルによる侵害刺激

transcriptome profiling of orexin/hypocretin neurons受容機構。第 4 回日本運動器疼痛学会（大阪）

using microarray.日本睡眠学会第 36 回定期学術集会

48. Yamanaka A (2011.12.13) Control of instinct behavior
by manipulating the activity of hypothalamic neurons（京都）
37. Tabuchi S, Tsunematsu T, Fukazawa Y, Tominaga M,
Yamanaka A. (2011.10.16) Positive regulation between
orexin/hypocretin neurons. 日本睡眠学会 会第 36 回定using optogenetics 第 34 回日本分子生物学会年会（横浜）49. Takaishi M, Fujita F, Yamamoto S, sawada M, hatai C,
Shimizu M, Tsujino Y, Uchida K, Tominaga M

期学術集会（京都）
38. Yamanaka A (2011.10.19) Optogenetical approach to(2011.12.14) 1,8-cineole causes comfortable coolingstudy regulatory mechanisms of sleep/wakefulness.

sensation by concomitant application with menthol. 世World sleep2011（京都）界化粧品学会 2011 (Bangkok, Thailand)

39. Tsunematsu T (2011.10.19) Optogenetic manipulation of《感覚認知情報研究部門》
1. Goda N，Hiramatsu C, Komatsu H (2011.6.2-3) Neuralrepresentation of material categories in human visual125

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

cortex ． Perception of material properties workshop

日本神経科学大会（横浜）9. 西尾亜希子，郷田直一，小松英彦 (2011.9.16) サル(Ebsdorfergrund, Germany)
2. Komatsu H, Nishio A, Goda N (2011.6.4) Neural codingof glossiness in the macaque visual cortex. Perception ofmaterial properties workshop (Ebsdorfergrund, Germany)

下側頭皮質における光沢知覚空間の表現。第 34 回
日本神経科学大会（横浜）10. 中 園 貴 之 ， 伊 藤

南，浅川晋宏，大澤五住

3. Hiramatsu C, Goda N, Komatsu H (2011.6.11)(2011.9.16) V2 細胞の刺激位置，空間周波数の組み

Image-based and perceptual representation of materials.

合わせに対する応答特性。第 34 回日本神経科学大The 15th Annual Meeting of the ASSC（京都）会（横浜）4. Koida K, Yokoi I, Okazawa G, Goda N, Hiramatsu C,

南 ＊，浅川晋宏 (2011.9.16) サル第二次視覚11. 伊藤Mikami A, Kanthi AW, Miyachi S, Togawa M, Takagi

野における輪郭線中の折れ曲がり刺激の表現と半M,直線成分の空間的位置関係。第 34 回日本神経科学

Komatsu

performanceH,of(2011.7.2)
geneticallyColor

discrimination

identified

dichromatic

macaques. The 21 st symposium of the International
colour vision society (Kongsberg, Norway)
5. 伊藤

12. 岡澤剛起，郷田直一，小松英彦 (2011.9.17) サル視
覚野における物体表面光沢への選択的活動：fMRI

南，浅川晋宏 (2011.8.29) 第二次視覚野における輪郭線表現の頑健さ。視覚科学フォーラム第 15研究。第 34 回日本神経科学大会（横浜）13. Okazawa G, Goda N, Komatsu H (2011.11.14) Corticalregions activated by surface gloss in the macaque visual

回研究会（豊中）
6. 西尾亜希子，郷田直一，小松英彦 (2011.8.29) サル
下側頭皮質細胞の光沢選択性とその性質。視覚科学
フォーラム第 15 回研究会（豊中）7. 中 園 貴 之 ， 伊 藤

大会（横浜）

cortex localized using fMRI. Society for Neuroscience
41th Annual Meeting (Washington D.C., USA)
14. Nishio A, Goda N, Komatsu H (2011.11.14) Neural

南，浅川晋宏，大澤五住

selectivity and representation of gloss in the monkey(2011.8.30) V2 細胞の刺激位置を考慮した空間周波

inferior temporal cortex. Society for Neuroscience 41th

数の組み合わせに対する応答特性。視覚科学フォAnnual Meeting (Washington D.C., USA)ーラム第 15 回研究会（豊中）15. Komatsu H, Nishio A, Goda N (2011.11.14) Relationship

8. Koida K, Yokoi I, Okazawa G, Goda N, Hiramatsu C,

between neuronal activities in the macaque inferior

Mikami A, Kanthi AW, Miyachi S, Togawa M, Takagi M,

temporal cortex and perceptual gloss space. Society for

Komatsu H (2011.9.16) Behavioral test of dichromatism

Neuroscience 41th Annual Meeting (Washington D.C.,

in genetically identied dichromatic macaques. 第 34 回

USA)

《神経シグナル研究部門》
1. 歌大介，古江秀昌，井本敬二，吉村

恵 (2011.2.5)

TRPA1 受容体活性化によるラット脊髄後角膠様質細胞に対するシナプス伝達の作用解析。第 33 回脊髄4. Yamagata Y (2011.5.14) The role of kinase activity ofproteinkinase

IIα

in

Furue

hippocampus- and amygdala-dependent memory. The

H (2011.3.28) In vivo patch-clamp recording analysis of

13th Annual Meeting of the International Behavioural andsynaptic transmission in the spinal dorsal horn evoked by

Neural Genetics Society (IBANGS) (Rome, Italy)

cutaneous application of a pruritogen serotonin. 第 88 回
日本生理学会大会（震災の為紙面開催）
3. 宍戸恵美子，井本敬二 (2011.5.7) 発達障害における

126

（各務原）
Ca2+/calmodulin-dependent

機能診断研究会（東京）
2. Uta D, Gotoh Y, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K,

早期行動介入。第 11 回日本赤ちゃん学会学術集会

5. 歌

大介，井本敬二，古江秀昌 (2011.5.28) TRPA1発現線維が入力する脊髄膠様質細胞の形態学的特徴。
第 13 回ブレインサイエンス研究会（熊本県 阿蘇村）

研究発表／学会発表

6. Hur SW, Sugiyama D, Kawamata M, Kim SJ, Imoto K,
Furue H (2011.5.28) In vivo patch-clamp analysis of

制における多様性。日本動物学会第 82 回大会（旭川）
14. 歌

大介 (2011.9.24) In vivo パッチクランプ法を用

synaptic responses evoked in the rat locus coeruleus

いた痛覚シナプス伝達の解析。第 7 回若手の会セル

neurons. 第 13 回ブレインサイエンス研究会（熊本県

センサー研究の未来予想図（岡崎）
15.謝

阿蘇村）

篤傑，歌

大介，服部 剛，笠原憲一，吉村恵

7. Yoshimura M, Duxie Xie, Uta D (2011.9.15) Functional(2011.10.15) Naftoidil の脊髄膠様質細胞に対する作

role of the TRPV1 receptor expressed at the terminals of

用の電気生理学的解析。第 62 回西日本生理学会（佐primary afferent C fibers in the spinal dorsal horn. 第 34

賀）
16. Kase D, Imoto K (2011.11.12) Inhibitory synaptic

回日本神経科学大会（横浜）8. Kase D, Imoto K (2011.9.15) GABAergic inhibitory
synaptictransmission

from substantia nigra pars

reticulata in murine ventral medial thalamus. 第 34 回日

transmission from substantia nigra pars reticulata in themurine ventral medial thalamus. Neuroscience 2011
(Washington DC, USA)
17.Yoshimura M, Xie D, Uta D, Hachisuka J, Furue H

本神経科学大会（横浜）9. Yamagata, Y., Yanagawa, Y, Imoto, K (2011.9.15)
2+(2011.11.14) Sensitization of TRPV1 receptors expressed

Contribution of kinase activity of Ca /calmodulin -at the central end of C afferents following inflammation.

dependent protein kinase IIα to hippocampus- andNeuroscience 2011 (Washington DC, USA)

amygdala-dependent memory formation. 第 34 回日本

H (2011.11.16) Systemic injection of alpha-2 adrenergic

神経科学大会（横浜）10. Shishido E, Imoto K (2011.9.16) Motivation-basedmodelingoflearning

18. Funai Y, Nishikawa K, Mori T, Asada A, Imoto K, Furue

behaviorwithscheduled

reinforcement．第 34 回日本神経科学大会（横浜）agonist enhances inhibitory synaptic transmission in the
rat superficial dorsal horn in vivo. Neuroscience 2011
(Washington DC, USA)

11. Uta D, Gotoh Y, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K, Furue H

19. Sugiyama D, Imoto K, Pickering AE, Kawamata M,(2011.9.17) In vivo patch-clamp recording analysis of a

Furue H (2011.11.16) In vivo whole-cell patch-clamp

pruritogensynaptic

analysis of synaptic responses evoked in locus coeruleus

transmission in substantia gelatinosa neurons. 第 34 回日neurons in the rat brainstem. Neuroscience 2011

本神経科学大会（横浜）(Washington DC, USA)

serotonin-induced

itchingon

12. Satake S, Imoto K (2011.9.17) Diversity in the

20.Uta D, Gotoh Y, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K, Furue H

presynaptic potentiation of excitatory neurotransmission(2011.11.16)

from granule cells to molecular-layer interneurons in rat

pruriceptive and nociceptive synaptic transmission in the

cerebellar cortex. 第 34 回日本神経科学大会（横浜）

adult rat spinal dorsal horn. Neuroscience 201113. 佐竹伸一郎，井本敬二 (2011.9.22) ラット小脳皮質

In

vivo

patch-clamp

analysisof(Washington DC, USA)において Gi/o 共役型受容体が仲介するシナプス前抑《神経分化研究部門》
1. 石川理子，吉村由美子 (2011.8.20) 大脳皮質視覚野

regulation of cell differentiation contribute to theの視覚反応と神経回路の経験依存的発達・第 2 回生

generation of neuronal diversity in spinal V0 neurons.

理学研究所・名古屋大学医学部合同シンポジウム

第 17 回小型魚類研究会（三島）3. Higashijima S, Kimura Y, Satou C (2011.9.15)（名古屋）
2. SatouC,

KimuraY,

HigashijimaS(2011.9.8)

Functional analysis of locomotor circuits in the spinal

Heterogeneities in p0 progenitors and the temporal

cord and brainstem in zebrafish. 第 34 回日本神経科学

127

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

運動計神経回路の発生と機能。加齢研シンポジウ

大会（横浜）
4. Satou C, Kimura Y, Higashijima S (2011.9.16)

ム－発生生物学の適応放散－（仙台市）

Heterogeneities in p0 progenitors and the temporal

7. Satou C, Kimura Y, Higashijima S (2011.11.13)

regulation of cell differentiation contribute to theHeterogeneities in p0 progenitors and the temporal

generation of neuronal diversity in spinal V0 neurons.

regulation of cell differentiation contribute to the

第 34 回日本神経科学大会（横浜）generation of neuronal diversity in spinal V0 neurons.

5. Ishikawa A, Komatsu Y, Yoshimura Y (2011.9.17)

Neuroscience 2011 (Washington, DC)

Experience-dependent maturation of visual responsiveness8. Higashijima S, Kimura Y, Satou C (2011.12.13)

and fine-scale networks in visual cortex. 第 34 回日本神

Functional analysis of locomotor circuits in the spinal

経科学大会（横浜）

cord and brainstem in zebrafish. 第 34 回日本分子生物

6. 東島眞一 (2011.10.21) ゼブラフィッシュ脊髄・脳幹学会年会（横浜）《感覚運動調節研究部門》
1. Okamoto H (2011.12.3) Auditory processing in the brain.
Germany-Japan

Round

Table

2011

(Heidelberg,

Germany)

報が体性感覚－運動統合に与える影響
本臨床神経生理学会

第 41 回日

静岡県コンベンションアーツ

センター（静岡）

2. Mochizuki H (2011.12.3) Perception mechanism of

8. 岡本秀彦，Henning Teismann, Christo Pantev，柿木隆

itching. Germany-Japan Round Table 2011 (Heidelberg,

介 (2011.11.12) 携帯音楽プレーヤー使用によるヒ

Germany)

ト聴覚野における周波数特異性の低下

3. Nakato E, Kanazawa S, Yamaguchi MK, Kakigi R(2011.8.29) A near-infrared spectroscopy study on themother's face perception in infants. 34th European

本臨床神経生理学会

第 41 回日

静岡県コンベンションアーツ

センター（静岡）
9. 柿木隆介 (2011.11.11) 痛みと痒みの脳内認知機構
第 41 回日本臨床神経生理学会

Conference on Visual Perception (ECVP2011) (Toulouse,

教育講演

France)コンベンションアーツセンター（静岡）静岡県

4. Nakato E, Ichikawa H, Kanazawa S, Kanazawa S,

10. 三木研作，竹島康行，渡邉昌子，本多結城子，柿木Yamaguchi MK, Kakigi R (2011.5.10) A longitudinal

隆介 (2011.11.11) 輪郭や内部が塔律した際の顔のstudy on infants’ face perception by nearinfrared

動き認知過程への影響

spectroscopy. Vision Science 11th Annual Meeting (VSS

学会

静岡県コンベンションアーツセンター（静岡）11. 柿木隆介 (2011.10.22) 脳は不思議がいっぱい！！公2011), Naples Florida, USA
5. Morita T, Kosaka H, Saito ND, Isihtobi M, Munesue T,

開講演

第 50 回中部医学検査学会（名古屋）

Itakura S, Omori M, Okazawa H, Wada Y, Kakigi R,

12. 守田知代，田邊宏樹，佐々木章宏，島田浩二，柿木Sadato N (2011.6.7) Self-conscious emotion associated隆介，定藤規弘 (2011.10.6) 他者の存在が自己顔認with self-evaluative process in individuals with autism

知に与える影響：dual MRI を用いた検討

spectrum disorders: An fMRI study. The 15th annual究会 社会神経科学研究会（岡崎）meeting of the ASSC Satellite symposium, Kyoto, Japan

生理研研

13. 三木研作，竹島康行，渡邉昌子，本多結城子，柿木創，山口真美，柿木隆介 (2011.12.4)

隆介 (2011.9.23) 輪郭や内部が倒立した際の顔の動

乳 児 に おけ る 母親 顔 知覚 時の 脳 血 流量 の 変化 －き認知過程への影響 第 16 回日本顔学会（フォーラ

NIRS を用いた検討 2－

ム顔学 2011）（新潟）

6. 仲渡江美，金沢

第 30 回日本基礎心理学会

慶応義塾大学（横浜）7. 和坂俊昭，柿木隆介 (2011.11.12) 身体部位の視覚情128第 41 回日本臨床神経生理14. 三木研作，渡邉昌子，照屋美加，竹島康行，浦川智和，平井真洋，本多結城子，柿木隆介 (2011.9.22) The

研究発表／学会発表

development of the perception of facial emotional change
examined using ERPs. 表情変化に対する誘発脳波の15. 岡本秀彦，柿木隆介 (2011.9.22) 携帯音楽プレーヤーの光と影

A light and a dark side of portable music

players.

第 26 回 生 体 ・ 生 理 工 学 シ ン ポ ジ ウ ム
創，山口真美 (2011.9.15)

近赤外分光法による乳児の顔認知に関する縦断的日本心理学会第 75 回大会

日本大学文理学の笑顔と怒り顔に対する脳反応計測第 26 回日本

生体磁気学会（福岡）24. Sumru Keceli, Koji Inui, Hidehiko Okamoto, Ryusuke
auditory sustained magnetic fields. 第 26 回日本生体磁気学会（福岡）
25. 岡本秀彦，Henning Teismann，Christo Pantev，柿木隆介 (2011.6.3) 聴覚における側方抑制とその臨床応部（東京）17. 岡本秀彦，Henning Teismann，Christo Pantev，柿木隆介 (2011.8.20) 携帯音楽プレーヤーが周波数特異性に与える影響創，山口真美，柿木Kakigi (2011.6.4) The effect of repetition rate on(BPES2011)（草津）研究23. 仲渡江美，大塚由美子，金沢隆介 (2011.6.4) 近赤外分光法 (NIRS) による乳児発達による変化 (BPES2011)（草津）

16. 仲渡江美，市川寛子，金沢岡）

第 2 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（名古屋）
18. 和坂俊昭，柿木隆介 (2011.8.20) 運動制御における用第 26 回日本生体磁気学会（福岡）26. 山代幸哉，乾幸二，大鶴直史，浦川智一，柿木隆

介 (2011.6.3) 体性感覚における時間統合窓

脳磁図による検討第 26 回日本生体磁気学会（福岡）27. 大鶴直史，乾幸二，山代幸哉，浦川智和，Sumru

視覚-体性感覚-運動統合の解明 第 2 回名古屋大学

Keceli， 柿木隆介 (2011.6.3) 強度変化に対する体性医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム（名感覚野応答における先行刺激の影響

古屋）

生体磁気学会（福岡）19. 柿木隆介 (2011.8.4) 脳が感じる：痛みとかゆみの脳28. 鈴木雅也，長江泉希，乾第 26 回日本

幸二，柿木隆介 (2011.6.3)

機能（シンポジウム）第 49 回全国大学保健管理協会

屈折誤差のあるレンズ負荷時の MEG による V1 活動

関東甲信越地方部会研究集会（東京）の解析

第 26 回日本生体磁気学会（福岡）20. 柿木隆介 (2011.7.22) ヒトの脳内痛覚認知機構の解29. 三木研作，竹島康行，渡邉昌子，本多結城子，柿木明（シンポジウム）日本ペインクリニック学会第 45

隆介 (2011.6.3) 輪郭や内部が倒立した際の顔の動

回大会・第 33 回日本疼痛学会（愛媛ペイン 2011）

き認知過程への影響

（松山）

（福岡）

21. 和坂俊昭，柿木隆介 (2011.6.17) 運動の視覚情報が体性感覚-運動統合に与える影響

第 5 回 Motor

Control 研究会（岡崎）30. 柿木隆介 (2011.5.19) 神経イメージ手法を用いた顔認知機構の解明第 52 回日本神経学会学術大会（名古屋）

22. 岡本秀彦，Henning Teismann，Christo Pantev，柿木隆介 (2011.6.4) ヒト聴覚野における周波数特異性に対する注意の効果

第 26 回日本生体磁気学会

第 26 回日本生体磁気学会（福31. 柿木隆介 (2011.1.29)「痛みと痒みの脳内認知機構」
について

高知商工会館

高知いたみの研究会（高知）《生体システム研究部門》
1. 南部

篤 (2011.1.7) 大脳皮質－大脳基底核ループ

3. 南部

篤 (2011.2.27) モデルマウスから神経活動をの機能と病態：今後の研究戦略。生理学研究所研究

記録することによりジストニアの発症機構を解析す

会「行動制御における脳領域間の機能連関」（岡崎）る。難病・希少疾患を理解し克服する（東京）2. 高 良 沙 幸 (2011.2.25) Movement-related activity ofstriatal interneurons receiving inputs from cortical motor
areas. 第三回NAGOYAグローバルリトリート（大府）

4. 畑中伸彦 (2011.3.12) 脳と口の不思議な関係。せいりけん市民講座（岡崎）5. Nambu A, Chiken S, Shashidharan P, Nishibayashi H,

129

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Ogura M, Kakishita K, Tanaka S, Tachibana Y, Kita H,

11. 南部篤 (2011.9.2) 大脳皮質－大脳基底核ループ

Itakura T (2011.5.12) What electrophysiology teaches usと大脳基底核疾患。第 11 回秋田県神経変性疾患研究

about the pathophysiology of dystonia. The International会（秋田）Behavioral and Neural Genetics Society (IBANGS)

12. 畑中伸彦，金子将也，高良沙幸，高田昌彦，南部篤(2011.9.15) 運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球(Rome, Italy)
6. Chiken S, Ohta C, Sato A, Sasaoka T, Katsuki M,
Kurokawa M, Nambu A (2011.6.2) Dopamine D1
receptor modulates neurotransmission through the basal

ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節。第 34 回日本神経科学大会（横浜）13. 知見聡美，一瀬千穂，一瀬宏，近藤一直，南部

篤

ganglia. 8th International Congress of Comparative(2011.9.15) ドーパ反応性ジストニアモデルマウス

Physiology and Biochemistry (Nagoya)における大脳基底核ニューロンの活動。第 34 回日本

7. 畑中伸彦 (2011.6.17) 開口筋・閉口筋を支配する神経ネットワーク：狂犬病ウイルスを用いた逆行性 多神経科学学会（横浜）14. 佐野裕美，知見聡美，小林和人，南部篤 (2011.9.15)

シナプス解析。Motor Control 研究会。シンポジウム

線条体－淡蒼球投射ニューロンは淡蒼球外節および

2「咀嚼機能研究の最前線」（岡崎）

黒質網様部の応答パターンを介して運動を制御する。

8. 知見聡美，南部篤 (2011.7.3) 淡蒼球脳深部刺激療法の作用機序の検討。第 26 回日本大脳基底核研究会

第 34 回日本神経科学大会（横浜）15. 纐 纈 大 輔 ， 畑 中 伸 彦 ， 伊 佐

正，南部

篤

(2011.9.16) 覚醒下マーモセットにおける運動関連（箱根）
9. 畑中伸彦，高良沙幸，金子将也，南部篤 (2011.8.20)領域の神経生理学的解析。第 34 回日本神経科学学

運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活会（横浜）動のグルタミン酸および GABA 作動性調節。名古屋

16. 知見聡美，南部篤 (2011.11.1) 淡蒼球脳深部刺激

大学医学研究科・生理学研究所合同シンポジウム（名療法の作用機序の検討。第 58 回中部日本生理学会

古屋）

（福井）

10. 佐野裕美，知見聡美，加藤成樹，小林憲太，小林和

17. 佐野裕美，知見聡美，小林和人，南部篤 (2011. 11.

篤 (2011.8.22) 大脳基底核の生理機能解

1) 線条体－淡蒼球投射ニューロンが制御する運動

明への光遺伝学の応用。包括型脳科学研究推進支援

調節機構の解明。第 58 回中部日本生理学会（福井）人，南部ネットワーク 夏のワークショップ（神戸）《脳形態解析研究部門》
1. 重本隆一，(2011.03.30) 凍結割断レプリカ免疫標識

5. 佐々木拓哉 (2011.06.18) アストロサイトによる神法によるシナプス分子の微細局在解析。第 88 回日本経回路活動の制御。生理学研究所研究会「グリア細生理学会大会・第 116 回日本解剖学会総会・合同大胞機能から迫る脳機能解明（岡崎）会（横浜）2. 深澤有吾 (2011.05.16) 定量的分子局在解析と計算論的手法によるシナプス構造－機能連関の解析。日
本顕微鏡学会 第 67 回学術講演会（福岡）3. 釜澤尚美，(2011.05.16) SBFSEM の神経科学研究への応用。日本顕微鏡学会（福岡）4. 村田和義，重本隆一 (2011.05.17) 医学・生物学専用
超高圧電子顕微鏡にできること。第 67 回日本顕微鏡学会（福岡）130

6. 松井

広 (2011.06.18) 脳回路光摂動法による記憶メカニズムの解明。生理学研究所研究会「グリア細胞機能から迫る脳機能解明（岡崎）7. Aziz W, Wang W, Fukazawa Y, Shigemoto R(2011.07.15) Structural correlate of long-term motor
memory formation in cerebeller cortex of mice. 8th IBRO
world congress of neuroscience (Florence, Italy）
8. Shigemoto R, Armed H, Kawakami H, Fukazawa Y,(2011.07.16) Right hemisphere dominance of dentate

研究発表／学会発表

granule cell activation after exploration of novelth

13. Parajuli LK, Fukazawa Y, Shigemoto R (2011.09.17)

environment in wild-type and iv mutant mice. 8 IBRO

Presynaptic localization of R-type calcium channel in theworld congress of neuroscience (Florence, Italy)interpeduncular nucleus. 第 33 回日本神経科学大会

9. 松井

広 (2011.08.22) 光操作法による初期視覚回

路特性の抽出と書き換えに伴う構造変化の解析。新（横浜）
14. 松井広 (2011.09.29) 光による記憶操作の可能性。

学術領域「メゾスコピック神経回路から探る脳の情生理学研究所研究会「神経活動の光操作（行動制御

報処理基盤」領域会議（神戸）

への応用）
」
（岡崎）

10. Ahmed H, Kawakami R, Fukazawa Y, Shigemoto R

15. Parajuli L, Kulik A, 重本隆一，深澤有吾 (2011.10.14)(2011.09.15) Right-hemispheric dominance of dentate

R 型電位依存性カルシウムチャネル (Cav2.3) のマ

granular cell c-fos expression after spatial exploration in

ウス脳内微細局在。第 71 回日本解剖学会中部支部学

split-brain mice. 第 33 回日本神経科学大会（横浜）術集会（名古屋）

11. Kurita H, Fukazawa Y, Ageta-Ishihara N, Shigemoto R,

16. 松井広 (2011.10.26) 光操作法による初期視覚回

Kinoshita M (2011.09.15) Ultrastructural localization

路特性の抽出と書き換えに伴う構造変化の解析．新analysis of septins in mammalian nervous system. 第 33

学術領域「メゾスコピック神経回路から探る脳の情回日本神経科学大会（横浜）報処理基盤」領域会議（熱海）12. Kuki T, Matuzaka Y, Fukazawa Y, Yawo H, Muchiake

17. Ko Matsui（2011.11.13）Physiological impact of limited

H (2011.09.16) Analysis of functional connectivity

transmitter diffusion at a multisynapse contact. Society

among cortical layers during optogenetically induced

for Neuroscience (Washington DC, USA）

perturbations. 第 33 回日本神経科学大会（横浜）《大脳神経回路論研究部門》
1. Yasuo Kawaguchi (2011.1.29) Neocortical neuron types

Yasuo Kawaguchi (2011.9.16) Distribution patterns ofand local connectivity. Japan-Australia-New Zealandcorticocortical and thalamocortical excitatory inputs onto

“Building a Functional Brain”Symposium (Auckland,

neocortical neurons in rat frontal cortex．Neuro2011（横New Zealand)浜）

2. 牛丸弥香 (2011.2.25) Thalamocortical activities in the

7. Takeshi

Otsuka,Yasuo

Kawaguchi(2011.9.16)

slow wave．第 3 回 NAGOYA グローバルリトリート

Excitatory input patterns to electrically coupled fast

（愛知 知多郡）

spiking cells in cortical circuits． Neuro2011（横浜）

3. 窪田芳之 (2011.3) 大脳皮質錐体細胞へのシナプス

8. Yumiko

Hatanaka,

YamauchiKenta(2011.9.16)

入力分布。第 88 回日本生理学会，第 116 回日本解剖

Excitatory cortical neurons with multipolar shape

学会（誌上発表）

establish neuronal polarity by forming a tangentially

4. Andreas

Schertel,

Yoshiyuki

Kubota(2011.8.10)

oriented axon in the intermediate zone. Neuro2011（横浜）

Following the path of microtubules in bifurcated

9. Yoshiyuki Kubota, Andreas. Schertel, Yasuo Kawaguchi

dendrites: Using FIB/SEM microscopy for ultrastructural(2011.11.13) Microtubule distribution in bifurcatedvolume reconstruction of cortical tissue．Microscopy &dendrites．2011 Annual Meeting Society For Neuroscience

Microanalysis 2011 Meeting (Nashville, USA)

(Washington DC, USA)5. 森島美絵子 (2011.8.20) 前頭皮質における大脳皮質

10. Yoshifumi

Ueta,

Yasuo

Kawaguchi(2011.11.16)

局所回路の解明。第 2 回名古屋大学医学部研究科・

Laminar specification of corticocortical and corticospinal

生理学研究所合同シンポジウム（名古屋）

neurons in rat motor cortical areas．2011 Annual Meeting

6. Naoki Shigematsu, Yoshiyuki Kubota, Takaichi Fukuda,

Society For Neuroscience (Washington DC, USA)131

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

11. Yoshiyuki Kubota, Fuyuki Karube, Masaki Nomura,dendritic trees in four cortical interneuron subtypes．生理

Allan T. Gulledge, Atsushi Mochizuki, Andreas Schertel,

研 国 際 シ ン ポ ジ ウ ム “ Cutting edge in synapse

Yasuo Kawaguchi1 (2011.12.8) Conserved properties ofresearch”（岡崎）《心理生理学研究部門》
1. Sadato N (2011.1.16) The Neural Basis of Social

Symposium of Animal Global Health (Obihiro, Japan)

Reward and Decision-Making.Procedings of The First11. 定藤規弘 (2011.6.3) 社会能力の発達過程：脳機能画International

SocietyforSocialNeuroscience

Symposium (Shanghai, China).

像法によるアプローチ。第 26 回日本生体磁気学会（福岡）

2. 大 塩 立 華 ， 岡 崎 俊 太 郎 ， 田 邊 宏 樹 ， 定 藤 規 弘

12. Sasaki AT, Kochiyama T, Sugiura M, Tanabe HC,(2011.2.5) 社会性をつかさどる行動特性・神経基盤

Sadato N (2011.6.11) Neural networks for actionの解明。第 3 回脳プロ公開シンポジウム「未来を拓representation. The 15th annual meeting of the

く脳科学研究」（東京）

Association for the Scientific Study of Conciousness

3. 定藤規弘 (2011.2.5) 心のふれあいと脳科学。第 3 回
脳プロ公開シンポジウム「未来を拓く脳科学研究」(Kyoto, Japan)
13. Hiroki C. Tanabe, Tomoko Sakai, Yusuke Morito, andNorihiro Sadato (2011.6.11) Neural correlates of（東京）
4. 定藤規弘 (2011.2.10) MRI を用いた脳機能イメージ

subjective colors with Benham’ stop: a functional MRI

ング研究。自然科学研究機構岡崎統合バイオサイン

study. The 15th annual meeting of the ASSC (Kyoto,

スセンター10 周年記念シンポジウム（岡崎）Japan)

5. 定藤規弘 (2011.2.19) 社会性の脳神経基盤解明を目

14. Tanaka S, Takeda K, Otaka Y, Kita K, Osu R, Honda M,

指して。日本学術会議・心の先端研究と心理学専門

Sadato N, Hanakawa T, Watanabe K (2011.6.22)

教育分科会主催公開シンポジウム（京都）Non-invasive cortical stimulation enhances lower limb

6. 北田

亮 (2011.3.5)「触覚による顔認知の神経基盤」。

日本認知科学会研究分科会「パターン認識と知覚モ

function in chronic stroke patients. 14th European
Congress on Clinical Neurophysiology (Rome, Italy)
15. Kawamichi H, Tanabe HC, Takahashi HK, Shimada K,

デル」研究会（東京）7. 川道拓東 (2011.4.24) 模倣行為と動機付けの連関に

Sadato N (2011.6.27) Directed altruism induced by

おける神経基盤の解明。ネアンデルタールとサピエ“warm-glow” through empathy : an fMRI study 17th

ンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証的

Annual Meeting of the Organization on Human Brain

研究

Mapping (Quebec, Canada)

第 3 回研究大会（東京）8. 田邊宏樹，定藤規弘 (2011.4.24) 現代人脳機能地図

16. Tanabe HC, Kosaka H, Saito DN, Munesue t, Okazawa

生成：共同注意の神経基盤と社会的文脈における学

H, wada Y, Sadato N (2011.6.27) Joint attention between

習の関係。ネアンデルタールとサピエンス交替劇のindividuals with normal and autism spectrum disorders

真相：学習能力の進化に基づく実証的研究 第 3 回研using dual fMRI. 17th Aunnual Meeting of the究大会（東京）Organization on Human Brain Mapping (Quebec,

9. 吉原一文 (2011.5.14) シンポジウム：アレルギー疾心療内科におけるアレルギー疾患

17. Hayashi MJ, Kanai R, Walsh V (2011.7.17) Parietalの病態評価およびその治療ストラテジー。第 23 回日

cortex mediates the interaction between numerosity and本アレルギー学会春季臨床大会（千葉）time. 8th IBRO World Congress of Neuroscience

患の心理的側面10. Sadato N (2011.5.31) The Neural Basis of Social Reward
and

132

Canada)Decision-Making.

3rd

GCOE

International(Florence, Italy)
18. H. KAWAMICHI, R. KITADA, K. YOSHIHARA, H.K.

研究発表／学会発表

TAKAHASHI & N. SADATO (2011.7.17) Activation of

27. 北田亮 (2011.9.15) fMRI による触覚研究－触覚コ

the reward system by joining hands with familiar person:

ミュニケーションを例として－。日本心理学会（東an fMRI study. 8th IBRO World Congress of京）
28. 田中智子，高野祐治，田中悟志，花川Neuroscience (Florence, Italy)
19. 田邊宏樹，定藤規弘 (2011.8.13) 二台の機能的 MRI行，小林和人，本田隆，廣中直

学 (2011.9.15) 経頭蓋直流電同時計測による見つめ合い (mutual gaze) および共気刺激の線条体細胞外ドパミン濃度に対する遠隔影

同注意 (joint attention) の神経基盤と二個体間の機響。第 34 回日本神経科学大会（横浜）

能的結合。第二回名古屋大学・生理学研究所合同シ

樹 (2011.9.15) 日本人における主観的幸福感・内側

ンポジウム（名古屋）
20. 北田29. 松永昌宏，磯和勅子，山川香織，定藤規弘，大平英亮 (2011.8.22) 触覚による顔認知の神経基

盤－晴眼者と視覚障害者の比較。2011 年包括脳夏の前頭前野活動・炎症性サイトカイン・主観的社会階層の関連。第 34 回日本神経科学大会（横浜）30. Tanabe

ワークショップ（神戸）HC(2011.9.16)

Neuralsubstrates

and

21. Yoshihara K (2011.8.27) Symposium: A Psychosomaticinter-individual functional connectivity during mutualApproach to Chronic Fatigue Syndrome. The 21st World

gaze and joint attention using dual functional MRI. 第 34

Congress on Psychosomatic Medicine (Seoul, Korea)

回日本神経科学大会（横浜）22. 岡本悠子，小坂浩隆，北田亮，田邊宏樹，棟居俊

31. 堺

浩之，高原美和，本城尚美，今西貴之，土居俊

正道，齋藤大輔，河内山隆紀，一，定藤規弘，内山祐司 (2011.9.17) 前補足運動野

谷中久和，大森晶夫，和田有司，岡沢秀彦，定藤規の灰白質体積は高齢ドライバの事故リスク要因とし

弘 (2011.9.1) 自閉症スペクトラムにおける EBA のての実行機能の個人差を予測する。第 34 回日本神経機能低下－相互模倣時の自他の動作の比較に関わる

科学大会（横浜）

夫，石飛

信，林

神経基盤。第 13 回日本ヒト脳機能マッピング学会

32. 川道拓東，田邊宏樹，高橋陽香，定藤規弘 (2011.9.17)
温情効果を介して向社会行動の動因となる共感に親（京都）
23. 佐々木章宏，河内山隆紀，杉浦元亮，田邊宏樹，定藤規弘 (2011.9.1) 視覚運動的な動作表象を担う脳密さが与える影響。第 34 回日本神経科学大会（横浜）33. 菅原翔，田中悟志，岡崎俊太郎，渡邊克巳，定藤

内ネットワーク，第 13 回日本ヒト脳機能マッピング

規弘 (2011.9.17) 社会的報酬は運動記憶の固定化を学会（京都）

促進する。第 34 回日本神経科学大会（横浜）24. 田中悟志，関啓子，花川巳，定藤規弘，本田

隆，西澤

円，渡邊克

学 (2011.9.1) 右半球の損傷に

右大脳半球の損傷により珠算式暗算が障害された一34. 北田亮 (2011.10.8) 脳機能イメージング研究から分かること。静岡理工科大学公開講座（静岡）35. 内山祐司，市川奈穂，定藤規弘，堺浩之，寺嶌立徳，脇田敏裕 (2011.10.13) 居眠り反応遅れ

例：機能的 MRI を用いた長期的研究。第 13 回日本太，辛脳機能マッピング学会（京都）と視床・脳幹における脳活動の関係。自動車技術会

25. 吉田優美子，田邊宏樹，林正道，河内山隆紀，定藤2011 年秋季大会（札幌）規弘 (2011.9.1) 予告効果における補足運動前野を

36. Sadato N (2011.10.18) How the blind “see” Braille and中心とするネットワーク：機能的 MRI 研究。第 13

the deaf “hear” sign : Lessons from fMRI on the回日本ヒト脳機能マッピング学会（京都）cross-modal plasticity, integration, and learning. 12th

26. 岡本悠子，小坂浩隆，北田
夫，石飛

信，林

亮，田邊宏樹，棟居俊

正道，齋藤大輔，谷中久和，河International Multisensory Research Forum (Fukuoka,
Japan)

内山隆紀，大森昌夫，和田有司，岡沢秀彦，定藤規

37. Kitada R, Okamoto Y, Sasaki A, Kochiyama T,

弘 (2011.9.15) 自 閉 症 ス ペ ク ト ラ ム に お け る

Miyashita M, Lederman SJ, Sadato N（2011.10.19）Brain

Extrastriate body area (EBA) の機能低下－相互模倣

network involved in the recognition of facial expressions

時の自他の動作の比較にかかわる神経基盤。第 34of emotion in the early blind ． 12th International

回日本神経科学大会（横浜）Multisensory Research Forum (Fukuoka, Japan)

133

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

亮，吉原一文，佐々木章宏，高橋

45. Makita K, Yokokawa H, Tanabe HC, Yoshida H, Murase

陽香，定藤規弘 (2011.10.24) fMRI を用いた手つなぎ

M, Sadato N (2011.11.14) The role of the right

時の脳活動計測。第 16 回認知神経科学会学術集会

cerebellum during foreign language vocabulary learning（福岡）

enhanced by the phonological loop: an fMRI study. The

38. 川道拓東，北田

39. 定藤規弘 (2011.11.1) 社会能力の発達過程：脳機能画像法によるアプローチ。第 58 回中部日本生理学会

41th Annual Meeting of the Society for Neuroscience(Washington DC, USA)
46.Tanaka T, Takano Y, Tanaka S,Hanakawa T, Hironaka N,（福井）
40. 田邊宏樹，定藤規弘 (2011.11.6) 社会的文脈におけ

Kobayashi K, Honda M (2011.11.14) Long-term effectる学習－社会的認知能力と創造性－。第 65 回日本人of the transcranial direct current stimulation on the類学会大会（沖縄）

extracellular dopamine levels in the striatum. The 41th

41. 數田俊成，武田湖太郎，田中悟志，大須理英子，大高洋平，新城吾郎，近藤国嗣，松浦大輔，上垣内梨

Annual Meeting of the Society for Neuroscience(Washington DC, USA)恵，川上路華，倉片治郎，里宇明元 (2011.11.11) 経

47. Sugawara S, Tanaka S, Okazaki S, Watanabe K, Sadato

頭蓋直流電気刺激が聴覚言語性短期記憶に及ぼす影N (2011.11.16) Social praise enhances the off-line

響。第 4１回日本臨床神経生理学会（静岡）improvement of the procedural motor skill. The 41th

42. 立本将士，山口智史，田中悟志，大高洋平，大須理英子，近藤国嗣，定藤規弘 (2011.11.12) 電極の貼付

Annual Meeting of the Society for Neuroscience(Washington DC, USA)

位置の違いが経頭蓋直流電気刺激による下肢運動皮48. 吉原一文 (2011.11.26) アレルギー疾患における心質興奮性に及ぼす影響。第 41 回日本臨床神経生理学

身相関の評価および治療の実践。第 16 回日本心療内会（静岡）科学会総会・学術大会（東京）43. Kasahara K, Tanaka S, Hanakawa T, Senoo A, Honda M

49. 川道拓東 (2011.12.10) 模倣行為と動機付けの連関(2011.11.14) Effects of bihemispherictranscranial directにおける神経基盤の解明。ネアンデルタールとサピ

current stimulation (tDCS) over the parietal cortex on a

エンス交替劇の真相：学習能力の進化に基づく実証

calculation task. The 41th Annual Meeting of the Society

的研究

for Neuroscience (Washington DC, USA)
44. Kawamichi H, Sasaki AT, Takahashi HK, Tanabe HC,

第 4 回研究大会（岡崎）50. 田邊宏樹 (2011.12.10) 現代人脳機能地図作成：社会的認知能力の萌芽としての共同注意－その神経基Sadato N. (2011.11.14) Empathy for social positive

盤を探る－。ネアンデルタールとサピエンス交替劇

emotion activates cognitive empathy network. The 41thの真相：学習能力の進化に基づく実証的研究

Annual Meeting of the Society for Neuroscience回研究大会（岡崎）第 4(Washington DC, USA)

《認知行動発達機構研究部門》
1. 伊佐

正 (2011.2.5) 神経回路をひも解く技術革命。

第 3 回脳プロ公開シンポジウム（東京）2. 伊佐

正 (2011.5.28) 脊髄損傷・視覚野損傷後の機能代償機構－霊長類モデルでの実験的検証－。第 46回日本理学療法学術大会（宮崎）3. 西村幸男 (2011.5.19) Brain-machine-interface はどこまで可能か？
屋）

134

第 52 回日本神経学会学術大会（名古4. Masatoshi Yoshida, Kana Takaura, Tadashi Isa (2011.6.12)
Neural correlate of blindsight generated in the superior
colliculus．ASSC15（京都）5. 吉田正俊 (2011.6.13) Neural information processing inthe superior colliculus of blindsight monkey．SSC15
Satelite Symposium“Neurophysiology of Attention andAwareness”（京都）
6. Rikako Kato, Kana Takaura, Takuro Ikeda, Masatoshi

研究発表／学会発表

Yoshida， Tadashi Isa (2011.6.12) Retino-tectal pathway

第 2 回名古屋大学医学研究科－生理学研究所合同シis essential for visually guided saccades after V1 lesion: an

ンポジウム（名古屋）

implication for neural network of ‘blindsight’．ASSC15

18. 木下正治，松井亮介，加藤成樹，笠原洋紀，伊佐かおる，西村幸男，渡辺

（京都）

大，小林

和，伊佐

正

Isa

(2011.8.20) 遺伝子導入を用いた経路選択的なサル(2011.6.12) Spatial working memory in the monkeys

脊髄固有ニューロン活動の遮断による到達把持運動

with unilateral lesion of V1．ASSC15（京都）の阻害。第 2 回名古屋大学医学研究科－生理学研究

7. Kana

Takaura,Masatoshi

Yoshida,Tadashi

8. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，川人光男，西村幸
男，南部

篤，伊佐

正 (2011.6.17) サル一次運動

所合同シンポジウム（名古屋）
19. 伊佐正 (2011.9.17) マカクザル運動関連皮質領野

野における ECoG による運動関連皮質内神経活動のにおける遺伝子発現のマイクロアレイ法による網羅推定。第 5 回 Motor Control 研究会（岡崎）的解析。第 34 回日本神経科学大会（横浜）9. 梅田達也，佐藤雅昭，川人光男，伊佐正 (2011.6.17)

20. 木下正治，松井亮介，加藤茂樹，笠原洋紀，伊佐かExtraction of appropriate sensory receptor ensembles

おる，西村幸男，渡辺

encoding forelimb joint kinematics in monkeys. 第 5 回(2011.9.17) マカクザル脊髄固有ニュ－ロン活動のMotor Control 研究会（岡崎）

経路選択的な遮断による到達－把持運動の阻害。第10. 加藤利佳子，高浦加奈，池田琢朗，吉田正俊，伊佐正 (2011.6.17) 第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サ大，小林和人，伊佐正

34 回日本神経科学大会（横浜）21. 吉田正俊，伊佐正 (2011.9.15) エクスプレスサッッケードにおける網膜視蓋経路の役割 第 5 回 Motor

カ―ドには第一次視覚野は必須ではない。第 34 回日

Control 研究会（岡崎）本神経科学大会（横浜）11. 西村幸男 (2011.7.2) 人工神経接続によるニュ－ロ

22. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，川人光男，西村幸
男，南部Conference（東京）野における ECoG による運動関連皮質内神経活動の12. M. Yoshida, K. Takaura & T. Isa (2011.7.15) Neuralcorrelate of blindsight in the superior colliculus． IBRO
2011（フィレンツエ，イタリア）

篤，伊佐正 (2011.9.15) サル一次運動

リハビリテーションの可能性。Neurorehabilitation

再構成。第 34 回日本神経科学大会（横浜）23. 坂谷智也，渡邉秀典，西村幸男，南部篤，長谷川

功 ， 鈴 木隆 文 ，佐 藤 雅昭 ，川 人 光 男， 伊 佐正

13. 西村幸男 (2011.7.15) 人工神経接続によるブレイン(2011.9.15) 自発活動を用いた高密度皮質表面脳波

コンピューターインタフェイス。名工大－自然科学からの皮質深部 LFP 推定。第 34 回日本神経科学大研究機構第一回合同講演会（名古屋）会（横浜）正 (2011.8.4) Dissecting the superior colliculus

24. 西村幸男 (2011.9.16) Primate corticospinal connections

on the dish. Gordon Research Conference “Eyecan be strengthened by an artificial corticospinal

movement” (USA)connection during free behavior．第 34 回日本神経科学

14. 伊佐15. 伊佐正 (2011.8.20) 神経回路をひも解く技術革

命－経路選択的・可逆的神経伝達遮断法による手指大会（横浜）
25. 梅田達也，佐藤雅昭，川人光男，伊佐正 (2011.9.16)

巧緻運動制御系の解析。第 2 回名古屋大学医学研究

上肢運動軌跡をコードするサル後根神経節活動の科－生理学研究所合同シンポジウム（名古屋）

解析。第 34 回日本神経科学大会（横浜）16. 西村幸男 (2011.8.20) 人工皮質脊髄路による運動機

26. 木下正治，伊佐正 (2011.9.29) 大型動物（霊長類）

能再建。第 2 回名古屋大学医学研究科－生理学研究の行動の制御を可能にする optogenetics の実現に向所合同シンポジウム（名古屋）

けて。第 3 回光操作研究会（岡崎）17. Tatsuya Umeda, Masahito Takahashi, Anusara Vattanajun,

27. 伊佐正 (2011.10.15) 遺伝子導入法を駆使した新Kaoru Isa, Tadashi Isa (2011.8.20) Development of the

しい脳科学研究法の開発と応用。脳プロ公開シンポ

ipsilateral corticospinal pathways forcompensation of

ジウム in KANSAI（大阪）forelimb movements after the neonatal hemidecortication.

28. 伊 佐正 (2011.10.30) Structure and function of135生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）“unconscious” visuo-motor system．第 17 回国際生物物

野における皮質脳波による運動関連皮質内神経活動

理学会シンポジウム（北京，中国）の推定。第 58 回中部日本生理学会（福井）29. 西村幸男 (2011.11.3) 人工神経接続による運動機能

31. 吉田正俊 (2011.11.14) Express saccade without V1.

再建。第 48 回日本リハビリテーション学会（千葉）Annual meeting of the Society for Neuroscience

30. 渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，川人光男，西村幸
男，南部

篤，伊佐

(Washignton DC, USA)正 (2011.11.1) サル一次運動《生体恒常機能発達機構研究部門》
1. 渡部美穂，鍋倉淳一 (2011.1.29) 発達/傷害によるカ
リウム-クロライド共役担体 (KCC2) の機能制御。第1 回放射線神経生物学研究集会（群馬）disease（富山）
9. Akiko Miyamoto, Ruotian Jiang, Maurice Goeldner,
Mogens Nielsen, Thomas Grutter, Junichi Nabekura,

2. 鍋倉淳一 (2011.3) 脳障害における神経回路再編のHitoshi Ishibashi (2011.9.13) Potentiation of phasic and生体内イメージング 第 28 回日本医学会総会（Webtonic GABAA response by flavonoid derivatives, The 7th

発表（大会中止のため））

FAOPS Congress (Taipei, Taiwan)

3. Hirao

K,

Ishibashi

H,

NabekuraJ(2011.3)

10. Yoshihisa Nakahata, Hitoshi Ishibashi, Kei Eto, Junichi

Developmental change of synaptic input modulation in

Nabekuramouse lateral superior olive neurons. 第 88 回日本生理excitation of locus coeruleus noradrenergic neurons by

学会大会（紙上開催）

thyrotropin - releasing hormone. The 7th FAOPS

4. Miyamoto A, Jiang R, Goeldner M, Nielsen M,(2011.9.13)

TASK

channel-mediatedCongress (Taipei, taiwan)

Nabekura J, Ishibashi H (2011.3) Enhancement of

11. 渡 部 美 穂 ， 加 藤 昌 克 ， 佐 久 間 康 夫 ， 鍋 倉 淳 一

synaptic and extrasynaptic GABAA receptor function by(2011.9.16) GnRH ニューロンにおける興奮性 GABA

flavonoid-derived retrochalcones 第 88 回日本生理学会

作用の役割。第 34 回日本神経科学大会（横浜）大会 第 116 回日本解剖学会総会・全国学術集会合同

12. 江藤圭，和氣弘明，石橋仁，渡部美穂，鍋倉淳

一 (2011.9.16) 一次体性感覚野と前帯状回の皮質間大会（紙上開催）
5. Kei Eto (2011.3.9) In vivo imaging of the activities ofastrocytes and neurons in the primary somatosensory
cortex under inflammatory chronic pain conditions.

リモデリングにより慢性疼痛行動か亢進する。第34 回日本神経科学大会（横浜）13. 石橋仁，江藤圭，金善光，鍋倉淳一 (2011.9.17)

Gordon Research Conference; Glia Biology: Functional

TRH の慢性疼痛に対する作用とその機序。Taltirelin,

Interactions among Glia & Neurons (Ventura, U. S.)a thyrotropin-releasing hormone analog, alleviates

6. Nabekura J (2011.6.8) Microglia Surveillenance of

mechanical allodynia through descending pain inhibitory

Synapses. Interaction of the immune and neuroendocrine

systems in a mouse model of inflammatory chronic pain.

systems in health and disease (St. Petersburg, Russia)

第 34 回日本神経科学大会（Neuroscience 2011）（横浜）

7. Nabekura J (2011.8.1) Microglia Surveillenance of

14. Nabekura J (2011.10.8) Remodeling of Neuronal Circuits

Synapses and fate of damaged synapse. 第 11 回中国神in vivo. The 59th Annual Meeting of Japanese

経科学会（鄭州，中国）

Association for Dental Research（広島）

8. Kei Eto (2011.8.3) Enhanced activity of mouse layer 2/3

15. Inada H, Watanabe M, Uchida T, Ishibashi H, Wake H,

inhibitory neurons in the primary somatosensory cortex

Nemoto T, Yanagawa Y, Fukuda A, Nabekura J

in

136

chronic

inflammatory

pain.

th

6

international(2011.11.15) GABA regulates the multidirectional

conference of Neurons and Brain Disease in Toyama,tangential migration of GABAergic interneurons in

Annual meeting of association for Neurons and brain

living neonatal mice. 第 41 回 北 米 神 経 科 学 会

研究発表／学会発表(Washington, DC)

大学 生命科学リトリート（掛川）16. 渡部美穂，鍋倉淳一 (2011.11.25) 細胞内クロライド−+

20. 渡部美穂 (2011.12.4) GnRH ニューロンの機能制御。

調節分子 K -Cl 共役担体 (KCC2) のリン酸化によ第 17 回「性と生殖」公開シンポジウム

る機能制御。浜松医科大学セミナー（浜松）ンと本能行動（東京）

17. 中畑義久 (2011.12.1) 神経伝達物質の変化に伴うグ

21. 平尾顕三，石橋

エストロゲ

仁，鍋倉淳一 (2011.12.5) 脳幹外

リシン受容体の局在と機能的変化。総合研究大学院

側上オリーブ核におけるノルアドレナリン機能の発

大学 第 8 回生命科学リトリート（掛川）達変化。生理学研究所研究会「シナプス伝達の概念

18. 石川達也 (2011.12.1) 局所薬剤投与による活動依存的なスパイン運動性の変化。総合研究大学院大学

志向型研究」（岡崎）
22. Watanabe M, Kato M, Sakuma Y, Nabekura J(2011.12.7) The role of excitatory action of GABA in

生命科学リトリート（掛川）19. 宮本愛喜子 (2011.12.1) ミクログリアの神経回路再adult GnRH neurons. 第 2 回国際放射線神経生物学会

編における役割の解明。Role of microglia in neural

大会 The second meeting of International Society forcircuit formation and reorganization. 総合研究大学院

Radiation Neurobiology（前橋）《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1. 岡本士毅 (2011.1.22) 肥満マウスの食餌嗜好性に及Japan (Yokohama)

ぼす視床下部室傍核 AMP キナーゼの調節作用。日6. Inagaki-Ohara K, Yoshimura A, Matsuzaki G, Kato S,

本病態生理学会 第 2 回サテライトセミナー（神戸）Minokoshi Y (2011.3.28) Requirement of leptin/leptin

T (2011.3.28) Regulatory

receptor signaling for the development of gastric cancer

mechanism of hypothalamic orexin in energy metabolism

induced by SOCS3 loss in mice. The 88th Annualin skeletal muscle. The 88th Annual Meeting of the

Meeting

Physiological Society of Japan (Yokohama)(Yokohama)

2. Minokoshi Y,

ShiuchiofthePhysiologicalSocietyofJapan

3. Tang L, Shiuchi T, Toda C, Okamoto S, Minokoshi Y

7. 箕越靖彦 (2011.5.25) 視床下部 AMP キナーゼによ(2011.3.28) Intracerebroventricular administration of

る摂食調節機構。日本分子生物学会第 10 回春季シンAgouti-related

ポジウム（金沢）

peptideincreases

proinflammatory

cytokine expression in epididymal white adipose tissue.
th

8. 箕越靖彦 (2011.6.10) 視床下部 AMPK によるエネル

The 88 Annual Meeting of the Physiological Society of

ギー代謝調節機構。第 30 回成長ホルモン成長因子セJapan (Yokohama)

ミナー（東京）4. Horio S, Kitaike S, Shiuchi T, Minokoshi Y, Sanbo M,

9. Minokoshi Y, Shiuchi T (2011.8.14) Hypothalamic andHirabayashi T, Yagi T, Kai N, Kobayashi K, Ueyama T,

sympathetic control of muscle metabolism. FASEBFukui H (2011.3.28) Selective ablation of histamine H1

Summer Research Conferences Glucose transporters,

receptor-expressing neurons in the hypothalamus tosignaling, and Diabetes” (Colorado, USA)thstudy their role in the regulation of food intake. The 88

10. 箕越靖彦 (2011.9.8) 食から肥満とやせのなぞを探Annual Meeting of the Physiological Society of Japanる。～摂食と代謝調節の脳内機構～。第 58 回日本栄(Yokohama)

養改善学会学術総会，教育講演（広島）

5. Uchida K, Dezaki K, Boldbaatar D, Nadav H, Shiuchi T,

11. 岡本士毅，箕越靖彦 (2011.9) 食餌嗜好性に及ぼす視Mori Y, Yada T, Minokoshi Y, Tominaga M (2011.3.28)

床下部室傍核 CRH ニューロンの AMP キナーゼ調節

Involvement of TRPM2 in insulin secretion via作用。第 32 回日本肥満学会，シンポジウム「摂食・2+

intracellular Ca -dependent and -independent mechanisms.
th

The 88 Annual Meeting of the Physiological Society ofエネルギー代謝調節」（淡路）
12. 戸田知得，箕越靖彦 (2011.9.23) レプチンによる末137

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

梢組織での糖代謝調節に関わる視床下部腹内側核の浩志，石井理絵，米川博通，箕越靖彦，原シグナル伝達機構。第 32 回日本肥満学会（淡路）(2011.9.23) CXC ケモカイン CXCL14 を介した摂食調

13. 堀尾修平，志内哲也，箕越靖彦，小林和人，上山敬司 (2011.9.23) マウス視床下部室傍核のヒスタミン

孝彦

節機構の解析。第 32 回日本肥満学会（淡路）15. 箕越靖彦 (2011.10.29 及び 2011.11.12) メタボリック

H1 受容体発現ニューロンの選択的死滅による摂食

シンドロームはなぜ起こる？

亢進。第 32 回日本肥満学会（淡路）す脳とからだの不思議な関係～。第 31 回コスモ・バ

14. 種子島幸祐，岡本士毅，中山由起，多屋長治，設楽～分子から解き明か

イオプロダクトセミナー（東京及び大阪）《個別研究（村上グループ）》
1. Wei F (2011.2.7) Salivary fluid secretion induced by

5. Murakami M, Wei F (2011.9.12) Driving force ofChinese herb, Danshen. Gordon Research Conference

paracellular fluid transport by the salivary gland of rat.

Salivary Gland and Exocrine Biology (Galveston, USA)The 7th Congress of FAOPS 2011 TAIWAN (Taipei,

2. Murakami M, Wei F (2011.3.30) Linear relation of

Taiwan)hydrostatic pressure with fluorescent dye secretion and6. Wei F，Murakami M (2011.9.12) Salivary fluid secretion

partially with fluid secretion in the isolated perfused

induced by chinese herb, Danshen．The 7th Congress ofsubmandibular salivary gland．88th annual meeting of

FAOPS 2011 TAIWAN (Taipei, Taiwan)

the Physiological Society of Japan (In: J Physiol Scis

7. Murakami M (2011.9.16) Assessment of paracellulartransport by isolated, perfused mandibular salivary gland.

61Suppl: S262)
3. Wei F, Murakami M (2011.3.30) Salivary fluid secretioninduced by Chinese herb, Danshen. 88th annual meetingof the Physiological Society of Japan. (In: J Physiol Scis
61-Suppl: S210)

Symposium on Epithelial Receptors, Signaling andSecretion (Manchester, UK)
8. 村上政隆，魏飛 (2011.12.3) 静水圧依存性水分泌に及ぼすムスカリン/βアドレナリン受容体刺激の4. Seo Y, Satoh K, Watanabe K, Morita H, Takamata A,
Ogino T, Murakami M (2011.3.30) A low affinity

影響。第 56 回日本唾液腺学会学術大会（東京）
9. 魏飛，村上政隆 (2011.12.3) 漢方薬丹参の唾液分

manganese chelate for manganese ion enhanced MRI．

泌促進機構。第 56 回日本唾液腺学会学術大会（東88th annual meeting of the Physiological Society of

京）Japan (In J Physiol Scis 61-Suppl: S273)《個別研究（毛利グループ）》
1. Mohri T, Hirohashi N, (2011.9.10) Spatio-temporalchangesinintracellular

ATP

and

mitochondrial
th回日本生理解剖合同学会（誌上）

activation during sea urchin fertilization. The 65 annual

3. 毛利達磨 (2011.9.21) 新規 ATP プローブによるウニ

meeting of the Society of General Physiologists (Woods

卵受精時の細胞内 ATP 変化測定。第 82 回日本動物

Hole, MA USA)学会（旭川）

2. 毛利達磨，経塚啓一郎，(2011.3.30) ウニ卵受精時の138

一酸化窒素産生とミトコンドリアの活性化。第 88

研究発表／学会発表《特別研究（永山グループ）》
1. Yi Chen, Hideki Shigematsu, Kuniaki Nagayama, Fred J.
Sigworth (2012. 2) Measuring Membrane Potentials with

分裂と細胞内構造の変動。平成 23 年度生理学研究
所研究会（愛知）
4. 山田博之，Apoorva Bhatt, William R. Jacobs, Jr. , 藤原

Cryo-EM. The Biophysical Society Meeting (USA)
2. 関由起子，萩原小百合，村田和義，永山國昭，金子康

永年，前田伸司，御手洗聡，新田浩二，Radostin Danev,

子 (2011.9.18） 桿状シアノバクテリアの細胞分裂と

永山國昭 (2011.5） 抗酸性を消失した kasB KO 結核

細胞内構造の観察。日本植物学会第 75 回大会（東京）

菌 cell envelope の急速凍結法および Cryo-TEM によ3. 関由起子，萩原小百合，村田和義，永山國昭，金る観察。日本顕微鏡学会第 67 回学術講演会（福岡）子康子 (2011.11.30) 桿状シアノバクテリアの細胞《遺伝子改変動物作製室》
誠，8.25) 性腺刺激ホルモン放出ホルモンパルス発生機

冨田江一，平林真澄，岡村裕昭，束村博子，前多敬

構における弓状核キスペプチンニューロンの役割。

一郎，上野山賀久 (2011.4.23) 緑色蛍光タンパク第 26 回日本下垂体研究会学術集会（倉敷）1. 後藤哲平，深沼達也，安部仁美，冨川順子，三宝(GFP) によるキスペプチンニューロン可視化マウス

7. 平林真澄，田村千尋，三宝誠，後藤哲平，加藤めぐみ，小林俊寛，中内啓光，保地眞一 (2011.9.13) 4の作出。第 84 回日本内分泌学会（神戸）誠，加藤めぐみ，小林俊寛，中内倍体胚盤胞期胚に注入したラット ES 細胞の産仔発

啓光，保地眞一，平林真澄 (2011.5.25) 4 倍体胚補完

生能について。第 104 回日本繁殖生物学会（盛岡）による ES/iPS 細胞のみに由来するラット産仔作製

8. 臼井紀好，渡辺啓介，小野勝彦，冨田江一，玉巻伸

2. 田村千尋，三宝章，池中一裕，竹林浩秀 (2011. 9. 15) 感覚神経発生の試み。第 58 回日本実験動物学会（東京）
3. 原

弘真，森田

大，桑山正成，平林真澄，保地眞

一 (2011.5.22) 顕微授精，精子凍結乾燥，卵子ガラ

における運動ニューロン由来 NT-3 の役割。第 34 回
日本神経科学大会（横浜）ス化の各行程がウシ微小管形成中心の機能発現に及9. 後藤哲平，冨川順子，深沼達也，安部仁美，高瀬健志，ぼす影響。第 52 回日本哺乳動物卵子学会（大田原）今村拓也，三宝誠，冨田江一，平林真澄，束村博子，

4. Kobayashi T, Kato-Itoh M, Yamaguchi T, Hamanaka S,

前多敬一郎，上野山賀久 (2011. 9. 16) Kiss1 遺伝子下

Hirabayashi M, Nakauchi M (2011.7.15) Generation of

流領域が前腹側室周囲核のキスペプチン発現に必須

Rat Embryo in Mouse by Tetraploid Complementationである。第 104 回日本繁殖生物学会大会（盛岡）

Using Pluripotent Stem Cells. The 9th Annual Meeting

10. Goto T, Tomikawa J, Fukanuma T, Abe H, Takase K,

of International Society for Stem Cell Research (Toronto,

Imamura T, Sanbo M, Tomita K, Hirabayashi M,

Canada)Tsukamura H, Maeda K, Uenoyama Y (2011.10.10)
誠，Transgenic mice expressing GFP in two populations of

冨田江一，平林真澄，今村拓也，冨川順子，上野山

kisspeptin neurons in the hypothalamus. The 2nd

賀久，束村博子，前多敬一郎 (2011. 8. 25) トランス

Meeting of World Congress on Reproductive Biology

ジェニックマウスを用いたキスペプチンニューロン(Cairns, Australia)

5. 安部仁美，後藤哲平，深沼達也，高瀬健治，三宝の機能解析。第 26 回日本下垂体研究会学術集会（倉輔，河村佳見，平林真澄，平林敬浩，足澤悦子，Niels

敷）
6. 中村

11. 平山晃斉，横田慎一，平野敬三，金子涼輔，豊田峻

翔，柳原

也，三宝

萌，平嶋

昂，後藤哲平，深沼達

誠，冨田江一，平林真澄，今村拓也，冨川順子，上野山賀久，束村博子，前多敬一郎 (2011.

Galjart，吉村由美子，八木健 (2011.12.13) Gene

regulation of the clustered Protocadherin and its
disruption 第 34 回日本分子生物学会（横浜）139

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）《行動様式解析室》
1. 森下裕貴，吉岡靖雄，高雄啓三，山下浩平，東阪和馬，慧燕，小椋健正，長野一也，阿部康9. Watanabe Y, Tsujimura A, Takao K, Miyakawa T,

弘，鎌田春彦，角田慎一，鍋師裕美，伊藤徳夫，吉Tanaka M (2011.9.14~17) Behavior analysis of relaxin-3

藤村真穂，潘

川友章，宮川剛，堤康央 (2011.7.11~13) 非晶質

ナノシリカの胎仔期曝露による次世代影響の基礎的

deficient mice. 第 34 回日本神経科学大会（横浜）10. Takao K (2011.9.19~20) Deficiency of Schnurri-2検討。第 38 回日本トキシコロジー学会学術年会（横confers浜）

inflammatory-like

2. Takao K, Kobayashi K, Hagihara H, Ohira K, Toyama K,

schizophrenia-related

phenotypes

phenomenon

in

and

the

brain.

KSBNS-MCCS-Asia Conference (Seoul, Korea)

Shoji H, Nakamura H, Furuya S, Takagi T, Ishii S,

11. Takeuchi H, Inoue H, Higuchi M, Takao K, Tsukita K,

Miyakawa T (2011.8.3~5) Mice lacking Schnurri-2 show

Karatsu Y, Iwamoto Y, Miyakawa T, Suhara T,

schizophrenia-related phenotypes and inflammatory-like

Takahashi R (2011. 9.26~28) P301S Mutant Human Tau

responses in the brain. The 6th International Conference

Transgenic Mice Show Early Symptoms of Humanof Neurons and Brain Disease (ICNBD)（富山）

Tauopathies with Dementia and Altered Sensorimotor

3. Morisita Y, Yoshioka Y, Takao K, Yamashita K,
Yoshikawa T, Itoh N, Miyakawa T, Tsutsumi Y

Gating. 第 54 回日本神経化学会大会（石川）12. 渡邉彰大，小河匡，高雄啓三，友永省三，平林義

剛，古屋茂樹 (2011.11.4) 脳内 L-Ser 合成(2011.8.28~31) Postnatal effects of prenatal treatment of雄，宮川amorphous nanosilica. The 47th Congress of the不全が惹起する不安関連情動行動障害。日本アミノ

European Societies of Toxicology (Paris, France)

酸学会第 5 回学術大会（名古屋）

4. 辻川剛，二宮治明，眞崎知

13. Yao I, Takao K, Miyakawa T, Ito S, Setou M

彰 (2011.9.21~24) Involvement of MAGI1(2011.11.12~16) Synaptic E3 ligase SCRAPPER is幸，高雄啓三，宮川生，垣塚

c-fosin schizophrenia like behavioral abnormality. 第 84

crucial

回生化学会大会（京都）formation. Neuroscience 2011 (Washington DC, USA)

5. Yao I, Takao K, Miyakawa T, Ito S, Setou M(2011.9.21~24)

F-box

protein

SCRAPPER

andforhippocampus-dependent

fear

memory14. Takeuchi H, Iba M, Inoue H, Higuchi M, Takao K,
Tsukita K, Karatsu Y. Iwamoto Y, Miyakawa T, Suhara

hippocampus-dependent fear memory formation. 第 84

T,回日本生化学会大会（京都）(2011.11.12~16) P301S mutant human tau transgenic

6. Takao K, Hagihara H, Kobayashi K, Ohira K, Toyama K,

Trojanowski

J.Q,

Lee

V.M,

Takahashi

withlacking Schnurri-2 displayed cortical abnormalities

Neuroscience 2011 (Washington DC, USA)（横浜）
7. Kobayashi M, Miyake M, Motomiya M, Takao K, Koda

dementia

alteredsensorimotor

gating.

Ishii S, Miyakawa T (2011.11.12~16) Mice lacking
Schnurri-2 displayed cortical abnormalities related toschizophrenia.

BDNF expression in hippocampus of BRINP1-KO mice.

USA)

8. Nakamura H, Takao K, Toyama K, Takagi T, Ishii S,

and

15. Takao K, Hagihara H, Ohira K, Toyama K, Takagi T,

T, Miyakawa T, Matsuoka I (2011.9.14~17) Alteration of
第 34 回日本神経科学大会（横浜）Rmice manifest early symptoms of human tauopathies

Takagi T, Ishii S, Miyakawa T (2011.9.14~17) Mice
related to schizophrenia. 第 34 回日本神経科学大会

140

浜）

Neuroscience2011(Washington

DC

16. 竹内啓喜，井上治久，樋口真人，高雄啓三，月田香代子，唐津歓子，岩本由美子，宮川剛，須原哲也，

Miyakawa T (2011.9.14~17) Gene expression analysis of

高橋良輔 (2011.12.13~16) Early symptoms of humanhippocampi from alpha-CaMKII heterozygous knockouttauopathies with dementia and altered sensorimotor(KO) mice and Schnurri-2 KO mice using publicgating of P301S mutant human tau transgenic mice. 第microarray databases. 第 34 回日本神経科学大会（横34 回日本分子生物学会年会（横浜）研究発表／学会発表《形態情報解析室》
1. 村田和義 (2011.2.18) ゼルニケ位相差低温電顕による生体分子の構造解析。大阪大学超高圧電子顕微鏡（滋賀）
6. 村田和義 (2011.9.29) Zernike 位相差電子顕微鏡の原理と生物応用。日本顕微鏡学会第 55 回シンポジウムセンターセミナー（大阪）
2. 村田和義 (2011.2.28) 60 年を要した位相差電子顕微鏡の開発と生物応用の現状。日本学術振興会 169 委
員会第 34 回研究会（東京）（高松）
7. 村田和義 (2011.11) 超高圧電子顕微鏡の医学・生物学応用。第１回名古屋大学反応科学超高圧電子顕微

3. Kazuyoshi Murata (2011.3.15) Phase Plate Electron

鏡ワークショップ（名古屋）

Microscopy for Structural Determination at nano- and8. 村田和義 (2011.12.16) Zernike 位相差電子顕微鏡のsubnanometer resolutions．International Symposiumon

原理と生物応用。日本顕微鏡学会平成 23 年度「マテEncounters and Leaps in Science (Nagoya)

リアル電子線トモグラフィ研究部会」講演会（東京）4. 村田和義，重本隆一 (2011.5.16) 医学・生物学専用

9. 古家喜四夫，古家園子，曽我部正博：Localization of

超高圧電子顕微鏡にできること。日本顕微鏡学会第NK1 receptors and roles of substance-P in subepithelial

67 回学術講演会（福岡）

fibroblasts of rat intestinal villi 第 88 回日本生理学会

5. 村田和義 (2011.6.19) 超高圧電子顕微鏡のミクロ生

大会生理学会 (2011.3.30)（横浜）

物研究への応用。第 2 回西日本原生生物コロキウム《多光子顕微鏡室》
1. 村越秀治 (2011.9.16) Imaging Rho GTPases activation

2. 村越秀治，安田涼平 (2012.3.29) 海馬神経細胞上のin single dendritic spines by 2-photon fluorescence

スパイン内での Rho GTPase 活性化イメージング。

lifetime imaging microscopy．第 49 回日本生物物理学

第 89 回日本生理学会（長野）

会（姫路）《動物実験センター》
1. 木村 透 (2011.5.26) ワークショップⅡ「動物の麻酔モニタリング指針－実験動物の麻酔について考察する」
齧歯類の麻酔モニタリング指針。第 58 回日本実験動物学会総会（東京）
2. 木村 透，窪田美津子 (2011.5.25) 気化過酸化水素

物室の効果的除染。第 58 回日本実験動物学会総会
（東京）
3. 木村

透 (2011.9.19) 血中の乳酸およびピルビン酸値に基づくサルの急性胃拡張症の診断。第 150 回日
本獣医学会学術集会（大阪）（過酸化水素ガス）および過酢酸ミストを用いた実験動141一般共同研究報告

一般共同研究報告
〔

目

次

〕

１．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２．腸内の味覚成分を化学受容する仕組みの解明（齊藤崇ほか） ... 147

修ほか）........................................ 147

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） .......................................................................... 148
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（辻崇一ほか） .......................................................................... 149

５．グリア細胞の発生・再生過程の解析と，その脳高次機能における役割の探索（竹林浩秀ほか） ............ 149
６．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） ................................. 150
７．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） ...... 151
８．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） ............................ 151−

９．新規 Cl チャネルファミリーTMEM16 の機能解析（清水貴浩ほか） ................................... 152
10．アレルギー鼻炎における TRP チャネルの分子病態生理学的役割の検討（門脇真ほか） ................. 152

11．フィブリノーゲンに対する膵 β 細胞応答（最上秀夫ほか） ........................................... 153
12．細胞死刺激に対する感受性と細胞周期との関連性について（酒巻和弘ほか） ............................ 154
13．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） ....................... 154
14．質感認知の神経ネットワーク基盤の研究（一戸紀孝ほか）............................................ 155
15．掻痒シナプス伝達機序の in vivo パッチクランプ解析（倉石泰ほか） ................................. 155

16．うつ病モデルラットにおける痛覚変容のメカニズムに関する研究－脊髄 in vivo パッチクランプ記録法を用いた集学的アプローチ－（神野尚三ほか） ................... 156
17．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）...................................... 157
18．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） .... 157
19．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） .......... 158
20．電気生理学的手法を用いた大脳皮質神経ネットワークの効率的な解析に向けた試験的研究（星英司ほか） .......................................................................... 158

21．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）.................................. 159
22．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（井上謙一ほか） ........................ 159
23．情動関連神経回路における慢性痛誘発シナプス可塑性固定化機構の解明（加藤総夫） .................... 160
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） ...................... 160
25．ラット前頭皮質における錐体細胞投射サブタイプの同定及び結合特異性の解析（平井康治ほか） .......... 161
26．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） ................................ 161
27．中脳上丘での視覚情報処理機構の解析（金田勝幸ほか）.............................................. 162
28．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） .................... 163
29．局所脳梗塞後の健常側神経回路の再構築（高鶴裕介ほか）............................................ 163
30．二光子励起型 NO ドナー化合物による時間空間選択的な NO 投与法の開発（中川秀彦ほか） .............. 164
31．摂食・代謝中枢ニューロンにおけるシグナル伝達機構と摂食行動連関（前島裕子ほか） .................. 164
32．高スループット化電子線トモグラフィー法の生物試料のためのセグメンテーション法の開発（馬場則男ほか） .......................................................................... 165
33．電子顕微鏡トモグラフィーによる核内クロマチン高次構造の解析（加藤幹男ほか） ...................... 166
34．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）........................................ 166
35．左旋性光学異性体局所麻酔薬の作用機序に関する研究（川真田樹人ほか） .............................. 167
36．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）...................................... 167

145

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

37．随意運動発言を司る神経機構の研究（美馬達哉ほか）................................................ 168
38．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） ........................ 168
39．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） .............................. 169
40．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（牛場潤一ほか） ........ 170
41．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） ...................... 171

146

一般共同研究報告

1．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）

吉村グループは前年度の研究で，マウスの脳で発現すでは，ゲート電流は記録されなかった。一方，細胞内酵

る光受容タンパク質「オプシン 5」を単離し，ツメガエ

素領域の特性を比較したところ，ホヤ，ヒト，ゼブラルの卵母細胞を用いて機能を解析したところ，オプシン

フィッシュでは，基質であるイノシトールリン脂質につ5 は短波長光に応答する光受容器であることが明らかにいてほぼ同様の基質特異性を示し，これまでホヤの VSPなった。今年度は，生体における役割を明らかにするこで知られていた PIP3，PI (4,5) P2 を脱リン酸化したが，とを目的とした。まずオプシン 5 の局在を明らかにする

トリの VSP では PI (4,5) P2 に対する脱リン酸化が著明にために，in situ ハイブリダイゼーション法により解析し減弱していた。発現量や，電位センサー機能の相違の効たところ，網膜の神経節細胞と脳の視索前野に発現が観果を除外する目的で，電位センサー領域をホヤのものに察された。
次にオプシン 5 遺伝子座に EGFP をレポーター

固定したキメラを作成し，酵素機能を，トリとヒトとホとしてノックインしたオプシン 5 ノックアウトマウスをヤの間で比較した。その結果，トリ VSP の酵素は，PI (4,5)

作製した。このマウスでは mRNA の発現が観察された視P2 に対して活性が弱いことが確認された。そこで，培養索前野に EGFP が発現していることが確認できた。現在

線維芽細胞にトリ VSP を強制発現させた。顕著な突起伸

EGFP 陽性細胞においてスライスパッチクランプ解析を張を認め，S4 の変異体で，電位依存性を過分極側へシフ行っている。またオプシン 5 の欠損が概日リズムの光同トさせたものでは，さらに突起伸張が促進された。PTEN

調に及ぼす影響についても検討している。

との共発現では，トリ VSP による突起伸張効果は減弱しまた，岡村グループは電位センサー蛋白の VSP についたことから，細胞内に PI (3,4) P2 が増加することによりて，動物種間での分子機能の比較を行った。トリ，ゼブ

細胞骨格系を変化させた結果として細胞形態が変化した

ラフィッシュ，ホヤ，ヒトのオルソログ間で，HEK293Tと考えられた。一方，ホヤ VSP では，このような突起伸細胞への強制発現系を用いて，whole cell patch 記録を張効果は見られたものの，その程度は，トリ VSP の場合行ったところ，ゲート電流の電位依存性の閾値が，ホヤ，ほど顕著ではなかった。

ゼブラフィッシュ，トリの順番で高くなっており，ヒト

2．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，宮田睦月（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）

動物の消化管には食物成分を識別する化学受容の系がみ成分の茶カテキンにも応答する能力があることが判明存在するが，その分子機構の詳細は殆ど明らかにされてした。今年度は，更に以下の研究を進めた。

いない。一方，近年になり味覚と腸内成分センシングの【甘味応答】舌の甘味受容には，T1R ファミリーの T1R2

類似性が主張されるようになり，我々は小腸内分泌細胞と T1R3 の二量体が受容体として働く。一方，甘味に応

株 STC-1 を用いて味覚センサー系の探索を行った。 結果，答する小腸細胞 STC-1 の T1R ファミリーの発現を解析しこの細胞は味覚の 5 基本味の全てに反応し，さらには渋た結果，T1R3 のみが検出された。即ち，STC-1 細胞には147

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

舌とは別の甘味受容系が存在することが示唆される。そさらに魚類のゼブラフィッシュでどの程度 TRPA1 のカ

こで，STC-1 細胞に舌と全く同じ T1R3 が発現している

テキン応答性があるのか解析した。結果，ヒトの方がマのか，さらには STC-1 細胞の甘味応答にこの T1R3 が実

ウスに比べ茶カテキンの特に EGCG への感受性が高いこ際に使われているのかどうか T1R3 の Knock Down 実験と，更にゼブラフィッシュの二種の TRPA1a と b はどちで検討した。結果，STC-1 細胞に発現しているのは，既らもカテキン応答性が全くないことが判明し，生物種特知の T1R3 ではなく N 端 170 アミノ酸を欠失したバリア

異的な応答であることが分かってきた。また，茶カテキ

ントであることが判明した。また，shRNA 発現ベクター

ンは時間経過と共に渋味が増すことが知られている。その導入によりこの T1R3 バリアントの発現を抑えると，

こで，TRPA1 の活性化能が時間経過と共にどう変化する

やはり甘味応答は消失した。以上のことから，小腸細胞か検討を行った。すると，溶解してすぐの EGCG は，極STC-1 には N 端欠失 T1R3 を使った特殊な甘味応答の仕めて活性が低く，溶解後 2 時間以降に顕著に TRPA1 を組みが存在することが明らかになった。

活性化するようになること，更に酸化防止剤であるアス【渋味応答】現在，味覚成分の渋味の受容体はまだ特定さコルビン酸を添加しておくとこの変化は起こらないことれていない。一方，我々は，マウス小腸細胞の STC-1 がが判明した。即ち，TRPA1 を活性化するのは EGCG その

2+

茶カテキンに Ca 応答する事を見つけ出し，そのカテキものではなく，その酸化産物であることが分かってきた。

ン応答を担う因子が TRPA1 チャネルであることを昨年

現在，その分子的実体を捉える検討を行っている。

報告した。本年はまず，実際にお茶を飲むヒト，マウス，

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）

中枢神経系には神経細胞だけでなく，神経細胞の数倍なリアルタイムイメージング技術を必要とする。

のグリア細胞が存在する。特に，数的優位を呈するアス

生理学研究所（池中一裕教授の研究室）には，上記の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

イメージングを可能とする超高感度画像取得システムがら，神経細胞と機能連関していると想定され，近年の研生理学研究所共同利用機器として導入され，ルシフェリ

究で，アストロサイトも積極的に神経情報伝達に貢献す

ン・ルシフェラーゼによる化学発光を基盤とした細胞かることがわかってきた。しかしながら，グリア細胞を用らのリアルタイム ATP イメージングが行われている。

いた研究の進展は，神経研究に比べるとまだまだ発達段

今回，我々は，マウス海馬スライス標本からの ATP 放階にあり，グリア細胞の機能解析・分子レベルの研究の出リアルタイムイメージングを試みた。昨年度，柴崎は，推進が急務である。そして，神経細胞とグリア細胞の研

生理学研究所一般共同利用研究の課題で， 2 種類の究成果が融合してこそ，脳機能を制御する分子メカニズ

TRPV4 特異的なリガンドを投与したところ，おおよそ 1

ムの実体を明らかとすることが出来る。

割程度のアストロサイトから ATP 放出が起こることを

近年，アストロサイトが放出する重要なグリオトラン

観察している。今回，これらアストロサイトが海馬のどスミッターとして ATP とグルタミン酸の 2 種類が同定さの部位に分布し，ATP を放出するのかを測定した。関野

れた。これらグリオトランスミッターがニューロン機能は，海馬スライス標本にグルタミン酸を投与した際に特の調節を行っているのは間違いないが，どのようなアス定細胞から ATP 放出が認められることを見いだした。こトロサイトが ATP とグルタミン酸を放出するのか？あの ATP 放出は NMDA 受容体阻害剤に投与により減弱し

るいは，どのようなタイムコースで放出が行われるのかたため，NMDA 受容体の活性化を引き金にしていることは全く不明である。この謎を解き明かすためには，特殊が示唆された。この ATP 放出は TRPV4KO アストロサイ

148一般共同研究報告

トで次年度は，ATP 放出に関わる詳細な分子メカニズム的意義を解き明かしていく予定である。

を調べ，海馬における ATP 放出機構の解明とその生理学

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
辻崇一 1，正木

勉 2，松本卓巳 1，出口章広 3，山中龍也 4（1 東海大学糖鎖科学研究所，2 東海大学大学院工学系研究科，
3

香川大学・医学部，4 京都府立医科大学・医学部）【はじめに】糖鎖は主に細胞表層に局在する糖タンパク質

るのかをまず明らかにし，本研究の基盤整備を進める。

や脂質などに結合し，細胞間相互作用をはじめとして【研究結果・考察】マウス C57BL6 の神経系発生分化過程

様々な役割を演じている。神経系の発生分化過程や病変で発現時期が限定されていることが明らかになったシアに伴い，これら糖鎖の組成はダイナミックに変動するこル酸転移酵素メンバーについて，発現部位の特定をすすとを示す状況証拠は多いが，その実態をまだ把握できてめた。今年度は ST3Gal-I と-II について解析を進めた。両いないのが現状である。そこで，糖鎖分析と糖鎖関連遺酵素は基本的な受容体糖鎖特異性は良く似ているが，In伝子群の発現解析を通じて発生分化過程の糖鎖変化を網

vitro しかも界面活性剤存在下で見る限り-I は糖タンパク

羅的に把握すること，さらにこれらの知見を基に，様々

質，-II は糖脂質をそれぞれ良い基質にするように見える。

な病気と糖鎖変化の関連を解析することも本研究の主た

しかし，細胞あるいは組織・個体レベルで見ていくと特る目的とする。神経系の発生分化過程に参画する糖鎖関異性の差よりも，どちらかというと発現する時期・部位

連遺伝子は少なくとも 200 前後はあると考えられるが，による差の方がより顕著であるらしいことが明らかに

本共同研究ではまず手始めとしてシアル酸転移酵素ファなってきた。マウスの mRNA 発現で見る限り，特に心臓ミリーに焦点を絞って解析をする。それは，糖鎖の中でを中心とする循環器系では ST3Gal-I はユビキタス型の発も非還元末端にシアル酸を持つ糖鎖が神経系機能や発生現をしているが，-II は胎児期には発現がみられるものの，分化過程で様々な役割・機能を発現していると考えられ

生後その発現はほぼ完全に抑えられている。一方，マウているからである。同酵素ファミリーは少なくとも 20スの心臓は胎児期，生後いずれもシアル酸を持つ糖脂質種のメンバーからなるが，中には神経系発生分化過程で（ガングリオシド）が存在している。従って，-I，-II は基時空間特異的な発現をするものがあることが明らかに

質特異性よりはもっと大きな何らかの役割分担がなされなっている。その実態を詳細に把握するために，個々のているものと考えられるに至った。

遺伝子が何時何処で発現し，あるいはシャットダウンす5．グリア細胞の発生・再生過程の解析と，その脳高次機能における役割の探索
竹林浩秀，渡辺啓介（新潟大学・医学部）
小野勝彦， 後藤仁志（京都府立医科大学）
鹿川哲史（東京医科歯科大学・難治疾患研究所）
池中一裕（生理学研究所・分子神経生理部門）

グリア細胞は，従来，ニューロンのすき間を埋める補シナプスの数の制御やシナプス伝達効率の制御を行うな

助的な細胞と考えられてきた。しかし近年の研究により，ど，神経活動の制御に積極的に関わっていることが知ら149

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

れてきている。さらには，神経発生過程において特定のラー細胞がミエリン形成を担うという考えがあったが，領域由来のグリア細胞が特異的な機能を持つ可能性も指

ミューラー細胞ではミエリン蛋白遺伝子の発現は見られ摘されてきており，グリア細胞の発生機序，および再生なかった。

過程を明らかにする事は，益々重要性を増している。

オリゴデンドロサイトの発生に必須の転写因子である

哺乳類の網膜には，中枢性のミエリン形成グリア細胞

Olig2 の遺伝子座にタモキシフェン誘導性 Cre 遺伝子をであるオリゴデンドロサイトは存在しないが，鳥類の網挿入した Olig2-CreER ノックインマウスを用いて，発生膜には存在することが知られている。3 つミエリン関連期の間脳における細胞系譜追跡実験をおこなった。胎生

遺伝子 (proteolipid protein, PLP; myelin basic protein, MBP;

10 日の早い時期の細胞系譜追跡実験により，抑制性

cyclic nucleotide phosphodiesterase, CNP) の発現を in situ

ニューロンがほとんどを占める prethalamic nuclei (zonahybridization にて検出することにより，ニワトリ胚の網incerta, ZI; ventral lateral geniculate nucleus, vLG; reticular膜におけるオリゴデンドロサイトの発生過程を詳細に観

thalamic nucleus, RT) の GABA ニューロンが胎生 Olig2 陽察した。後期ニワトリ胚（14 日）でこれらの発現が始ま性細胞から産み出される事を明らかにした (Inamura et

ること，そして，ほとんどのオリゴデンドロサイトマー

al., Dev Neurosci 2011)。

カー発現細胞が網膜の内側の視神経線維層と神経節細胞

現在は，グリア細胞が脳の高次機能に与える影響を調層に存在することを明らかにした (Gotoh et al., Gene

べるために，特定のグリア細胞で遺伝子発現を制御する

Expr Patterns 2011)。従来より，ニワトリ胚網膜ではミュー実験系の確立を視野に入れて研究を進めている。

6．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（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判明した。

を空間的・経時的に測定し解析する事を目標として実験

深海性海洋生物は，その生息環境が特殊な環境であり，を行った。その中で，新規 Mn 造影剤，および，深海性

その生理機能制御系を明らかにすることにより，陸生動

無脊椎動物についての研究成果を報告する。

物の生理機能制御系の理解を深化するモデル系として期マンガン造影脳機能画像法 (MEMRI) は高い検出感度2+を持つが，造影に Mn イオンを用いるため，循環器系や2+待できる。全く新規の研究対象であり，本年度は，三次
元 MRI 計測および fMRI 計測に必要な MRI 測定技術の開脳神経活動の抑制が問題となる。Mn イオン濃度を抑制発を行った。まず，固定標本を用い，シロウリガイ，ホするために，低安定度定数の Mn キレートの利用を考え

ネクイハナムシ，ハオリムシなどを T1 強調三次元画像法

た。Mn-citrate (pKa’ =4.0)，Mn-HIDA (pKa’ = 5.0) を候補により測定し，組織学的知見と比較検討した。生体につとし，1) ラット循環機能への影響，2) 静脈投与後の脳

いては，パイロット実験として，ハマグリを 72 mm 径プ

実質への取り込み速度，3) 視床下部視索上核（直径 300

ローブに設置し，Biospec 4.7 T MRI により測定した。人um）の神経活動の検出感度について，従来用いてきた工海水はイオン強度が 0.6 と高いため，哺乳動物測定用

MnCl2 と Mn-bicine (pKa’ = 2.9) と比較検討した。Mn-citrate（イオン強度 0.15）に調整されたプローブには負荷が大きと Mn-HIDA は循環系・自律神経系への影響が小さく，く，貝周囲に人工海水を充満した状態では周波数同調で脳実質への取り込み速度や MEMRI の検出感度も同程度きなかった。ハマグリは空気暴露にたいして耐性が高いであり，新たな MEMRI 造影剤として利用できることがので，貝を空気中に置き測定を行った。T2 強調 SE 画像

150

一般共同研究報告

では，閉殻筋や中腸腺，消化管等が描出でき，良好な組管腔が T1 強調画像でコントラストよく造影できること

織内コントラストが得られた。一方，T1 強調 GE 画像法がわかった。今後，プローブの調整範囲限界にあわせたは，GdDTPA 造影剤を用いると，殻内の人工海水や消化灌流システムを作成し，深海性生物の生体測定に挑む。

7．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，橋本貞充 3，成田貴則 1，佐藤慶太郎 4，瀬尾芳輝 4，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，
3

東京歯科大学・生物学講座，4 獨協医科大学・生理学講座，5 自然科学研究機構・生理学研究所）

細胞骨格構成タンパク質であるアクチンは様々な細胞である一本鎖 DNA の変化の検討では，Jasplakinolide 処

機能に関わっている。単量体アクチンは集合してフィラ

理細胞において抗体陽性反応が促進された。またメント状の F-アクチンを形成するが，Jasplakinolide は F-

Jasplakinolide 処理細胞より抽出した DNA においてはア

アクチン安定化剤として知られている。唾液腺腺房細胞

ガロースゲル電気泳動法により断片化が確認された。アにおいては，ムスカリン性受容体刺激はイオンおよび水

ポトーシスにはカスパーゼの活性化が必要であることか分泌を促進し，またβ受容体刺激はタンパク質分泌を促ら，カスパーゼ阻害剤の存在下で Jasplakinolide 処理を行進するが，遊離ラット耳下腺腺房細胞を Jasplakinolide 処

うと，アポトーシスの特徴である細胞萎縮や細胞膜の突+理すると，ムスカリン性アゴニストによる K 分泌やβア出が抑制された。スペクトリンファミリーの 1 つである

ゴニストによるアミラーゼ分泌が抑制された。phalloidin

フォドリンはアポトーシスの過程に関与することから，染色による F-アクチンの局在の検討では，無処理の細胞特異抗体を用いてイムノブロット法により検討を行ったでの細胞表層と腺腔側の局在が Jasplakinolide 処理細胞でところ，未処理の細胞で認められた 250 kDa のフォドリは認められないことから，Jasplakinolide の効果は F-アクンの 120 kDa への分解が Jasplakinolide 処理で促進されチンに対する以外にあると考えた。Jasplakinolide 処理細た。これらの結果から，Jasplakinolide はラット耳下腺腺胞の形態観察では，細胞の萎縮と細胞膜の突出というア房細胞にアポトーシスを引き起こし，唾液分泌機能低下

ポトーシス様の変化が認められ，電子顕微鏡によるをもたらすことが明らかとなった。唾液分泌機能低下をJasplakinolide 処理細胞の観察においても，核の凝集，核主訴とするシェーグレン症候群において唾液腺細胞のアの断片化，細胞表面に泡状突起というアポトーシス様のポトーシスの関与があることから，病態機序解明に貢献

形態変化が認められた。抗体を用いたアポトーシス DNA

できるモデル系と考えられる。

8．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必須の分泌蛋白質である。これまでに申請者はリーリンが構を解明し，リーリンによる層構造形成制御機構の全貌を理解することを目指した。

細胞外で特異的な分解を受け，これにより完全に機能を私どもは大脳皮質神経細胞の培養上清からリーリン分失うことを証明している。本研究では，リーリン分解反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応を触媒する酵素の同定および，その酵素の活性制御機て，標的プロテアーゼの部分精製に成功した。そして，

151

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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

脳における分布を解析している。

出した。生理学研究所，生体膜研究部門（深田博士）とさらに，リーリンはシナプス可塑性にも関与しているの共同研究にて，候補蛋白質を網羅的に質量分析法にてことが報告されているので，生体膜研究部門において解同定した。同定した蛋白質の中には新規の分泌型プロテ析している分子群との相互作用に関しても引き続き検討

アーゼが存在しており，現在その候補蛋白質の解析を精していく予定である。

力的に進めている。また，候補蛋白質の神経細胞内や大9．新規 Cl−チャネルファミリーTMEM16 の機能解析
清水貴浩，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部）
佐藤かお里，岡田泰伸（生理学研究所）

Transmembrane protein 16 (TMEM16) は，近年機能が同−

トーシス誘導剤であるスタウロスポリンを処理すると，−定された新規 Cl チャネルファミリーであり，そのファ

アポトーシス誘導に寄与する外向整流性 Cl チャネルのミリーに属する TMEM16A と 16B は細胞内 Ca2+濃度の増活性化が観測された。
一方で，HEK293T 細胞の TMEM16F−

2+

加により賦活化される Ca 依存性 Cl チャネル (CaCC)

を siRNA 処理によりノックダウンしても，スタウロスポとして機能することが報告されている。昨年度までに，リン処理により生じる Cl チャネル電流に変化はなかっ

私達は TMEM16 ファミリーの一員である TMEM16F もた。また，TMEM16F を発現している HeLa 細胞においてCaCC として機能することを明らかにしている。しかしスタウロスポリンにより生じるアポトーシス性容積減少ながら，最近他のグループが，TMEM16F がアポトーシ(AVD) をコールターカウンター法により測定したとこ−−

ス刺激時に活性化する外向整流性 Cl チャネルとして機ろ，スタウロスポリン処理後に誘導される AVD は，能すると報告した。したがって本年度は，TMEM16F が

TMEM16F をノックダウンしてもコントロール細胞と同ミトコンドリア系のアポトーシス誘導メカニズムに寄与

様に観測された。これらの結果から，TMEM16F はアポしているのかについて検討した。TMEM16F を内在的にトーシス刺激時に活性化する外向整流性 Cl チャネルと発現している HEK293T 細胞に，ミトコンドリア系アポ

しては機能していないことが結論された。

−

10．アレルギー鼻炎における 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，王

暁宇，李

在敏（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）

近年，温度感受性 TRP チャネルの免疫細胞における発したところ，TRPV2，V4，A1，M2 及び M4 の遺伝子発

現とその作用が明らかになりつつある。本一般共同研究

現が認められた。そこで，免疫系との関連が注目され始では，生理学研究所の富永真琴教授と共に，マスト細胞

めた TRPM2 チャネルのマスト細胞の活性化への関与をに発現する温度感受性 TRP チャネルの生理学的機能と検討するため，BMMC でのパッチクランプ法を用いた

その病態生理学的意義を検討し，さらにアレルギー性疾TRPM2 チャネル電流の測定及び抗原刺激脱顆粒反応に患の新たな治療薬の創薬ターゲットとしての有用性を検より放出されたβ-hexosaminidase の酵素活性の測定を討することを目的とした。

行った。さらに，マスト細胞の抗原刺激脱顆粒反応に必

そこで，まずマウスの骨髄細胞由来マスト細胞

要な細胞内カルシウム濃度上昇を Ca-imaging 法を用い

(BMMC) を作製して TRP チャネルの遺伝子発現を検討て測定した。

152

一般共同研究報告

TRPM2 チ ャ ネ ル 欠 損 マ ウ ス よ り 得 た BMMC

抗原刺激脱顆粒反応を有意に抑制した。

(TRPM2KO-BMMC) と野生型 BMMC (wild-BMMC) とのそこで，TRPM2 チャネルの活性化の病態生理学的意義

比較検討では，wild-BMMC で認められた TRPM2 チャネを明らかにするため，マスト細胞が原因細胞としてそのル電流が TRPM2KO-BMMC では殆ど観察することはで発症や病態形成に関わるマウス食物アレルギー病態モデきなかった。また，抗原刺激によるマスト細胞の活性化

ルで，TRPM2 チャネル阻害剤の効果を検討した。その結に伴う細胞外カルシウムの流入による細胞内カルシウム

果，econazole および flufenamic acid はいずれも食物アレ

濃度上昇は TRPM2KO-BMMC で有意に低かった。さらルギーの発症を抑制した。

に，抗原刺激脱顆粒反応は TRPM2KO-BMMC で有意に

以上より，抗原刺激時には TRPM2 チャネルを介した細胞外カルシウムの流入が惹起され，細胞内カルシウム低かった。
化学構造の異なる 3 種類の TRPM2 チャネル阻害剤で濃度が上昇してマスト細胞が活性化すると考えられる。

ある econazole，flufenamic acid 及び 2-APB を用いた検討

さらに，この TRPM2 チャネルによる細胞外カルシウム

では，いずれの阻害剤も TRPM2 チャネル電流，細胞外の流入は，アレルギーの発症や病態形成にも関与していカルシウムの流入による細胞内カルシウム濃度上昇及びることが明らかになった。

11．フィブリノーゲンに対する膵β細胞応答
最上秀夫（浜松大学）
富永真琴，加塩麻紀子（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

膵島移植は，経皮経肝的に膵臓から単離した膵島を門象の分子メカニズムを解明するために，膵臓β細胞に強脈内に注入し，患者の門脈支流からの血流を受けて膵島く発現して機械刺激感受性を有する TRPM2 イオンチャを機能させる方法である。手技的には単純であるが，移ネルが関与するとの仮説をたてて実験を行った。

植直後に 70%の膵島破壊（細胞死）が惹起されることよ

1) TRPM2 ノックダウン INS-1 細胞を作成して，電気生

り成績は芳しくなく未だに臨床応用は試験段階のままで理学的に ADPR による反応の低下と電位依存性 Ca2+チャある。しかも，その詳細な機構は不明で破壊防止策の手ネルの機能が保持されていることを確認した。このノッ段は見いだされていない。一方，血液凝固系のうち血小クダウン細胞に対するフィブリノーゲンの反応は明らか板を含まない最小系（フィブリン網形成に必要なトロンに低下しており，過酸化酸素 (H2O2) による反応も低下し

ビン，フィブリノーゲンの要素だけの系）でも膵島移植ていることを確認した。TRPM2 ノックダウン細胞においモデル細胞であるインスリン産生株化細胞群の細胞死をて全血投与したときの PS 表出を確認中である。2) 原子

惹起するという事実が見いだされている。このことは，間力顕微鏡を用いて，INS 細胞のカルシウムシグナル反産生されるフィブリン網による収縮力または伸展力が膵応が惹起されることを確認した。3) 電子顕微鏡による

島細胞群の細胞死を惹起することを示唆している。即ち，フィブリン網と細胞内骨格の分子構造するために，血小外部からの力学的変化が細胞膜上にあるインテグリン活

板とフィブリノーゲン結合サンプルを用いて作成した金性あるいはイオンチャネル活性の上昇を介して情報変換

コロイド標識フィブリン抗体の有効性を確認中である。

し細胞内に伝達され細胞死に至ると考えられる。この現153

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）12．細胞死刺激に対する感受性と細胞周期との関連性について
酒巻和弘（京都大学大学院生命科学研究科）
富永真琴（生理学研究所細胞生理研究部門）【目的】細胞死の一種アポトーシスの過程では，細胞死のを用いて統計的に解析する。(2) カスパーゼ標的分子と刺激を受けた細胞が収縮や小胞形成などの形態変化を起細胞形態の変動との関連性について。K2P チャネル-タン

こしながら最終的にアポトーシス小体を形成して死に至パク質は，アポトーシス実行因子のカスパーゼによってることが知られている。ヒトやマウスなどの培養細胞を認識・切断される配列を有していることから，細胞死の用いたこれまでの研究から，細胞死刺激に対する感受性過程において機能が変化することが考えられた。野生型が同じ細胞集団中の個々の細胞で異なることが知られてとカスパーゼによって切断をされない変異型をそれぞれいる。この感受性の違いは細胞周期に依存している可能細胞に発現させて，抗 Fas 抗体で細胞死刺激した際に見性が考えられた。本研究では，細胞周期を特定できる細られる細胞の形態的変化を In cell analyzer を用いて解析

胞株を用いて，外因性アポトーシス刺激に対する細胞のする。

感受性を調べることにより，細胞死と細胞周期との関係【成果・考察】抗 Fas 抗体によるアポトーシス刺激に対し，を明らかにする。またカスパーゼ標的分子の可能性が高Fucci2 細胞ではいずれの細胞周期でも細胞死が観察され

い K2P チャネル-タンパク質に着目し，この分子の発現た。これは，特定の細胞周期に限定されないことを示唆

量とアポトーシス刺激に対する細胞の形態変化の関係をする。また，野生型の K2P チャネルを過剰発現した細胞検証する。

は，親株あるいは非切断型 K2P チャネルを発現する細胞【方法】(1) 細胞死刺激に対する細胞周期依存性の検討。

に比べ，アポトーシス刺激により細胞収縮の促進化が認

細胞周期を特定できる Fucci2 細胞を用いて，アゴニスめられた。アポトーシスの際，K2P チャネルの構造変化

ティック抗 Fas 抗体などの外因性アポトーシス刺激因子が起こり，それが引き金となって細胞収縮が誘導されたに対する反応を細胞の形態変化を指標として，周期特異可能性を強く示唆する。

的な感受性あるいは耐性の有無について In cell analyzer

13．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

亢進と共に，覚醒量が増加し，NREM 睡眠量，REM 睡ファン受容体 GPR103 の内因性リガンドとして新規に同眠量の減少が認められた。この時，覚醒エピソードの平定された神経ペプチドである。QRFP は中枢神経系にお均持続時間は大きく延長し，導入回数は減少した。逆に，

いて視床下部に強く発現し，摂食促進および自発運動亢

NREM 睡眠，REM 睡眠エピソードの平均持続時間と導進作用を示すことから，睡眠・覚醒調節系への関与が示

入回数は共に減少した。このことから，QRPF には覚醒

唆される。そこで本研究では睡眠・覚醒調節における系を増強する作用を有することが明らかとなった。2)

QRFP の役割を解明することを目的とし，マウスを用い

QRPF 欠損マウスについて，網羅的睡眠表現型解析（睡て外因性に QRFP を与えた場合と，QRFP を欠損させた

眠の概日リズム，睡眠・覚醒量，睡眠・覚醒のエピソー

場合の睡眠・覚醒について解析した。今年度に得られたド解析）を以下の 3 条件において実施し，結果を野生型

実験結果の要点は下記のようにまとめられる。1) 野生型

マウスと比較した。i) 通常状態においては QRPF 欠損マ

マウスに QRPF を側脳室内投与することで自発運動量のウスと野生型マウスで顕著な相違を認めなかった。ii) 6154

一般共同研究報告

時間断眠実験を実施し，断眠処置後のリバウンド睡眠をた。このことから，QRPF がストレス応答経路に影響を解析したところ，QRPF 欠損マウスと野生型マウスで顕与えている可能性が考えられた。今後は，QRPF のスト

著な相違を認めなかった。iii) 生理的食塩水の腹腔内投レス応答経路を介した覚醒系増強作用に注目して研究を与を施し，物理的なストレスを与えると，QRPF 欠損マ

進めていきたいと考えている。

ウスは野生型マウスよりも有意に覚醒時間の延長を認め

14．質感認知の神経ネットワーク基盤の研究
一戸紀孝，鈴木（国立精神・神経医療研究センター
谷航，宮川尚久，坂野

神経研究所

拓

微細構造研究部）

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

小松らは，これまで視覚研究の中で欠落していた質感の研究において近年目覚ましい研究の発展・発表を行っ

感覚認知情報研究部門）録も可能とし，質感情報形成のメカニズムに迫れる可能性があるからである。

ている。視覚系の研究が形態の研究に，集中している中本年度は，一戸研と小松研で協力して作成した質感視で，この方向性はユニークで画期的な研究である。しか覚刺激（3 つの形態と 8 つの質感，色の異なった 3 つのし，質感は，必ずしもはっきりと定義し難いものである

刺激）を用い，マーモセットの上側頭溝の後端からの，ことや，その物理学的モデルの提案も遅れている困難な多点電極記録を試みた。2 頭の動物を用いたが，特に上フロンティア領域である。小松らのグループは，この新側頭溝の溝の深い領域においては，ANOVA により質感

しい視覚系の研究領野を確実な定義とマカクの電気生理

のみに主効果がある細胞が多くみられ，かつそれらが反学的研究およびマカクとヒトの fMRI を用いて，新しい応する刺激は強い光沢を持つという特徴がみられた（例

道を開いて来た。

えば，ガラス，メタル），それより腹側の細胞群は，やは

本共同利用の代表者の一戸のグループは主として，新り質感にのみ主効果がある細胞が，上記ほどではないが世界ザルであるマーモセットを用いて，電気生理学的研

存在し，しかも明度の低い質感（例えば，レザー，毛）

究を行って来た。マーモセットを用いるメリットは，霊に特異的に反応する傾向が見られた。今後，例数を増や長類でありながら溝が少なく，存在してもかなり浅く表すと同時に領域を広げて，上側頭溝周囲において質感の面からの電極刺入が可能であるからである。また，マーマップを作っていきたいと考えている。また，そのマッ

モセットは一戸グループの開発した，表面からの線維連プが出来たら，トレーサーにより，情報の入ってくる領絡可視化法に向いており，例えば質感に反応する部位が野を同定し，それらの領域ととも同時に記録して，質感上側頭溝にあった際に，そこに投射する V2, V3, V4，TEO,の情報変換のメカニズムに迫りたいと考えている。

MT, MST, IT 等を可視化し，それらの領域からの同時記

15．掻痒シナプス伝達機序の in vivo パッチクランプ解析
倉石泰，安東嗣修（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学）
歌

脊髄における痒み伝達機序の解明に向け，行動薬理学的解析に加え，in vivo パッチクランプ法による解析を試大介，古江秀昌，井本敬二（神経シグナル）

みた。
【結果】ラットに serotonin (5-HT) を後肢足甲に塗布する

155

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）と塗布後 10～15 分をピークとして噛み動作（biting，痒

り痒み反応を誘発する 5-HT を用いた。また，5-HT は痛み関連反応）が観察され，5-HT 塗布後 40 分後までには覚増強作用も有することが知られているため，5-HT 溶液

消失した。一方，舐め動作（licking，痛み関連反応）は，の皮膚への塗布が痒みを生じ痛みは生じないか検討した。

ほとんど観察されなかった。また，5-HT をマウスの頬に

5-HT の塗布により，痒み関連動作である噛み動作が誘発

塗布すると塗布後 5～10 分をピークとして後肢による掻され，痛み関連動作である舐め動作はほとんど起らなき動作（scratching，痒み関連反応）が観察され，塗布後かった。近年，動物の行動で痒みと痛みを識別する方法

40 分後までには消失した。一方，前肢による擦り反応

として cheek モデルが報告されている (Shimada and（wiping，痛み関連反応）は，ほとんど観察されなかった。

LaMotte: Pain, 2008)。頬への起痒物質の注射では後肢にIn vivo パッチクランプ法を用い-70mV の電位固定下に脊よる掻き動作を示し，発痛物質の注射では前肢による擦髄後角から記録し，皮膚への 5-HT 塗布により誘起されり反応を示す。5-HT の頬への塗布では，後肢による掻きるシナプス応答の詳細な解析を行った。
その結果，約 30%動作が生じ，擦り反応は生じなかった。これらの結果をの脊髄後角細胞において振幅の大きな自発性興奮性シナ

勘案すると，5-HT 塗布は，ラットに痒み刺激を与えるがプス後電流 (EPSC) の発生頻度が著明に増大し，その応

痛み刺激はほとんど与えないと考えられる。In vivo パッ

答は数 10 分以上にわたり持続した。

チクランプ法で得られた脊髄後角細胞での EPSC の持続【考察】Histamine は内因性痒み因子としてよく知られて時間が痒み反応の持続時間を一致したことから，今回得いるが，ラットでは痒み反応惹起作用は非常に弱い。そられた EPSC は痒みに起因したものと考えられる。

こで本研究では，マウスとラットにおいて皮内注射によ16．うつ病モデルラットにおける痛覚変容のメカニズムに関する研究－脊髄 in vivo パッチクランプ記録法を用いた集学的アプローチ－
神野尚三（九州大学 大学院医学研究院

基礎医学部門形態機能形成学分野）

古江秀昌，井本敬二（神経シグナル）

感覚情報の入り口である脊髄後角には，末梢からの軸

よび 5HT1DR が下行性の神経終末に発現していることを索終末に加えて，視床への上行性投射ニューロン，抑制

同定した。(3) 5HT1AR および 5HT1DR を発現している

性介在ニューロンや，セロトニンなど下行性の神経終末

下行性軸索終末と，TRPV1 陽性線維との間には，シナプなどが分布し，複雑な神経回路網を形成している。昨年

スは認められなかった。(4) 新規に導入した抗体を用い度までの予備的な研究に引き続いて，今年度は脊髄後角て，免疫染色による脊髄後角 GABA ニューロンの同定ににおける神経回路網について，免疫蛍光多重染色を用い，初めて成功した。(5) TRPV1 陽性 C 線維の軸索終末には，痛覚変容に重要な役割を果たす各種受容体分布の詳細な

脊髄後角の GABA 陽性ニューロンの樹状突起にシナプ解析に取り組んだ。主な研究成果は以下の通りである。

ス を 形 成 し て い る も の が 存 在 し た 。 (6) 脊 髄 後 角 の(1) 新規に導入した抗体によって，カプサイシン受容

GABA ニューロンの細胞体にシナプス形成している体 Transient receptor potential cation channel subfamily V

TRPV1 陽性軸索終末も少量ながら認められた。

member 1 (TRPV1) は脊髄後角第二層を走行する C 線維

これらの知見は，脊髄における痛覚伝達に関わる神経に発現しており，側索表層の背側部，および後索深層の回路について新たな基盤的な知見を与えるものである。

正中側まで広がっていることを見出した。(2) 5HT1AR お

156

一般共同研究報告

17．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（名古屋大学環境医学研究所）
吉村由美子

大脳皮質の単一ニューロンからの興奮性入力は比較的

切片標本上にある 2/3 層錐体細胞からホールセル記録を弱く，複数のニューロンからの入力がシナプス後細胞の行い，光照射に伴い誘発される IPSC を EPSC の反転電位

細胞体・樹状突起に同期して収束すると，活動電位が発に膜電位固定して測定した。これまでに，我々は，錐体生し，次のニューロンに信号が伝達される。しかしなが細胞間抑制を担うグルタミン酸受容体は主にカイニン酸

ら，これまでに我々は，大脳皮質切片標本上の近接する型受容体であることを見出している。そこで，AMPA 受

2 個の 2/3 層錐体細胞からホールセル記録を行い，一方の容体の阻害薬投与により，抑制性細胞の樹状突起・細胞

錐体細胞に活動電位を発生させると，他方の細胞に抑制

体への興奮性入力を遮断した状態で光刺激したところ，性シナプス後電流 (IPSC) が誘発されることを見出した。

なおも IPSC が記録された。

この錐体細胞間抑制は，錐体細胞が抑制性細胞の樹状突

次に，外液の Ca2+を Sr2+に置き換えるとシナプス前終起・細胞体を介さずに，その軸索終末を直接活性化し，末からのグルタミン酸放出が非同期することが知られてGABA を放出させて生じていることを示唆する結果を報いるので，これを利用して，スパイク閾値に達する脱分告した。一方，Scanziani らは，光感受性陽イオンチャネ

極が生じにくい条件で光刺激を行ったところ，非同期しルであるチャネルロドプシン 2 (ChR2) を発現したマウス

た IPSC が錐体細胞に誘発された。併せて記録した錐体を用いて解析した結果，錐体細胞間にみられる抑制は抑細胞の近傍にある複数の非錐体細胞から細胞外記録をし制性細胞の樹状突起・細胞体を介している可能性を報告

たが，Sr2+ ACSF では光照射に伴い発火した細胞はほとしており，抑制性軸索終末を直接活性化することによるんどなく (16/17)，その後細胞内記録にして膜電位を計測

抑制の存在は必ずしも支持されていない。

しても弱い脱分極しか観察されなかった。

そこで我々は，子宮内エレクトロポレーション法を用いて ChR2 を大脳皮質 2/3 層錐体細胞に発現させたマウ

以上の結果は，大脳皮質には抑制性細胞の発火を伴わずに働く抑制が存在することを支持する。

スを用いて解析した。このマウスから作製した大脳皮質

18．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神経分化研究部門）

本研究では，脊椎動物の感覚運動モデルとしてゼブラ

Kohashi et al., J Neurosci 2012)。本研究では，聴覚誘導性

フィッシュの逃避運動を対象として，神経回路の形態学

逃避運動の獲得時期における，第 VIII 神経の M 細胞へ的発達や機能的成熟を調べることを目的とした。これまの求心回路および聴神経-M 細胞間のギャップ結合の形

でに我々は，ゼブラフィッシュの最も速い逃避運動が，成過程を形態学的・分子生物学的に調べた。

発達初期（遅くとも受精後 2 日）から後脳に左右 1 対存

M 細胞に緑色蛍光タンパクを発現する遺伝子組み換え

在するマウスナー (M) 細胞によって駆動されることと，

ゼブラフィッシュを用いて，聴覚を受容する内耳の耳石

発達初期には触覚入力が，受精後 3 日以降では聴覚入力器官（球形嚢）へ蛍光トレーサーDiI を微量注入し聴神が M 細胞による逃避運動を誘導する主要入力であるこ経をラベルすると，後脳第 4 分節に存在する M 細胞の側とを見出している (Kohashi and Oda, J Neurosci 2008;

方樹状突起へ結合が観察された。キンギョ成魚では球形

157

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

嚢からの聴神経は M 細胞の側方樹状突起の先端部からによって聴神経-M 細胞結合部に点状の染色像を見出し

近位部まで広範囲を支配する (Nakayama and Oda, J.

た。成魚では直径 5-10µm のパッチ状の染色像が観察さ

Neurosci. 2004; Szabo et al., 2007) のに対して，ゼブラれることと比較するとギャップ結合も発達に伴ってそのフィッシュ仔魚（受精後 5 日）では投射領域は樹状突起形態を大きく変化させることが示唆された。

先端部に限られていた。したがって，聴神経の投射はこ

この求心繊維の投射様式およびシナプス構造の発達はの時期でも未成熟であり，その後の発達に伴って樹状突神経回路の機能発達に重要な役割を果たすと考えられる。

起の遠位部から近位部へと広がることが示唆された。

M 細胞は巨大な細胞体および樹状突起は発達に伴って増聴神経と M 細胞の間のギャップ結合の形成過程につ加し著しく入力抵抗が減少するため，活動電位の閾値にいては，ギャップ結合の構成分子 connexin35.1 および達するには強力なシナプス入力が必要になる。聴神経はconnexin34.1 の存在を in situ hybridization 法で調べ，仔魚

シナプス後部の M 細胞の形態学的・機能的発達に伴っての M 細胞に発現することを明らかにした。さらに抗投射領域およびシナプス構造を発達させ，逃避運動を駆connexin35/36 抗体 (Pereda et al., 2003) を用いた免疫染色

動する M 細胞の活動を制御することが示唆された。

19．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，呼吸といった生命活動に至るまで，生物の行動に広く影響(3) (1) のエンハンサーを用いて，Gal4 をセロトニン作
動性神経特異的に発現させた系統の作出に成功した。

を与えることが知られているが，運動や行動におけるセ

現在，(2) で得られた系統を利用し，縫線核に存在する

ロトニン作動性神経の役割については未知な点が多い。

セロトニン作動性神経の形態学的および電気生理学的な本研究ではゼブラフィッシュをモデルとして，セロトニ

解析を行っている。また，(3) で得られた系統と Gal4-UAS

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

システムを用いて，チャネルロドプシンやハロロドプシの解明を目的とした。本共同研究を通じて以下の 3 点のンといった光遺伝学的ツールをセロトニン作動性神経特成果が得られた。

異的に発現させた系統の作出を予定している。今後これ(1) ゼブラフィッシュセロトニン作動性神経特異的ならの系統を用いて，非侵襲的かつ人為的にセロトニン作
動性神経の活動を制御し，その際のゼブラフィッシュのエンハンサーの同定に成功した。
(2) (1) のエンハンサーを用いてセロトニン作動性神経

行動変化を解析する。以上の多面的な解析により，セロに GFP を発現させた系統の作出に成功し，セロトニン作動

トニン作動性神経回路の運動や行動における役割の解明

性神経の発生過程を生きたまま観察することに成功した。

を目指す。

20．電気生理学的手法を用いた大脳皮質神経ネットワークの効率的な解析に向けた試験的研究
星英司（東京都医学総合研究所

知見聡美，南部篤（生理学研究所

前頭葉機能プロジェクト）
生体システム研究部門）

大脳皮質に存在する複雑な神経ネットワークが担う機は，入出力関係を同定しながら複数の細胞活動特性を同能については未知の部分が多く，これを解明するために時に調べる必要がある。本共同研究は，こうした解析手

158一般共同研究報告

法の発展に向けて，電気生理学的手法を用いて効率的か

関解析法を用いて神経細胞間の情報伝達の流れを解析しつ低侵襲的に皮質領域間ならびに皮質領域内の入出力関たところ，対側の電気刺激がトリガーとなって脳局所の係を同定する手法を開発することを目的として行われた。

神経回路網に活動の伝搬が起こることが明らかとなった。

脳局所の多点同時記録法と対側半球の電気刺激法を組みこうした結果は，本実験システムが極めて有用な研究合わせたシステムを構築し，電気刺激のタイミングと合ツールとなることを示しており，今後，これを用いて神わせて複数の神経細胞活動の同時記録を行った。相互相経ネットワークの解析を行なっていきたい。

21．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，南部篤（生理学研究所

脳神経外科教室）

生体システム研究部門）

大脳皮質－大脳基底核－視床－大脳皮質の並列回路によび持続時間は，早期興奮・後期興奮ともに，辺縁皮質，

おける辺縁系ループについて調べることを目的に，辺縁

補足運動野，一次運動野の順に長くなる傾向がみられた。

皮質刺激に対する視床下核 (STN) ニューロン応答につ一次運動野の刺激に応答するニューロンは STN の外側部に，補足運動野の刺激に応答するニューロンは中央いて検討した。
ニホンザル (n=2) の辺縁皮質（32 野），一次運動野（上肢領域，下肢領域，および顔面領域），補足運動野（上肢領域，顔面領域）に刺激電極を埋め込み，覚醒下に STN

部に，辺縁皮質刺激に応答するニューロンは最内側部に位置していた。
一次運動野および補足運動野の皮質刺激に対する STN
ニューロンの応答パターンは，早期興奮は皮質からの直ニューロンの細胞外ユニット記録を行った。
STN ニューロンは，辺縁皮質，一次運動野，補足運動

接入力，後期興奮は皮質－線条体－淡蒼球外節を介した野のそれぞれの刺激に応じるニューロンに大別された。

脱抑制，すなわち間接路の一部であることが既に明らか

各群の自発発射パターン，平均発射頻度に有意差は認めとなっている。辺縁皮質刺激においても同様の機序が示られなかった。皮質刺激に対する応答は各群において早唆される。

期興奮・後期興奮の二相性パターンが観察され，潜時お22．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
井上謙一，高田昌彦（京都大学霊長類研究所
纐纈大輔，南部

大脳基底核を巡る神経回路の構築を詳細に検討するた

篤（生理学研究所

統合脳システム分野）
生体システム研究部門）れると期待される。

め，イムノトキシン神経路標的法と電気生理学的手法を

このようなモデルザルを用いて，イムノトキシン注入

組み合わせて解析を行った。マカクザルの視床下核にヒ前後で大脳皮質運動野の電気刺激に対する淡蒼球内節

トインターロイキンタイプ 2 受容体遺伝子を組み込んだニューロンの応答を調べた。イムノトキシン注入前には，

逆行性レンチウイルスベクターを注入した。ヒトイン運動野刺激に対して淡蒼球内節ニューロンは，早い興奮，

ターロイキンタイプ 2 受容体が大脳皮質に逆行性に発現抑制，遅い興奮の 3 相性の応答を示した。それに対して，すると思われる約 2 週間後に，イムノトキシンを大脳皮

イムノトキシン注入後は，早い興奮が減弱し，抑制，遅質運動野に注入した。その結果，大脳皮質から視床下核

い興奮はほとんど変化しなかった。

への直接投射（ハイパー直接路）のみが選択的に除去さこれらのことから，大脳皮質から視床下核への投射（ハ159

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

イパー直接路）は，大脳皮質から大脳基底核の出力核でた。

ある淡蒼球内節へ早い興奮を伝達していることがわかっ

23．情動関連神経回路における慢性痛誘発シナプス可塑性固定化機構の解明
加藤総夫（東京慈恵会医科大学

医学部）

脊髄後角浅層ニューロンの最も主要な投射標的が橋腕ルにおいては，SNL モデルと異なり，左右両側の扁桃体傍核である事実，および，腕傍核ニューロンが扁桃体中でシナプス増強が認められた。この増強は，paired-pulse

心核に投射する事実が明らかになり，この脊髄－腕傍核

ratio の減少を伴っていた。一方，やはり SNL モデルとは－扁桃体路が，侵害刺激によって生じる警告信号として異なり，外側基底核－中心核伝達（BLA-CeC 伝達）の増の負情動の成立に関与する系である可能性が注目される

強を生じなかった。SNL モデルでは，末梢神経障害の改に至っている。この数年で，関節炎痛，大腸炎痛，神経善１週間後の疼痛行動消失時も LPB-CeC 伝達の増強が障害性疼痛，筋痛，ホルマリン誘発炎症痛などさまざま持続したが，STZ モデルにおいては 1 週間の insulin 投与

な疼痛モデルでこの経路のシナプス可塑性が証明されて後に疼痛行動は消失し，LPB-CeC 伝達増強も見られなくきた。

なった。この差異は，STZ モデルが BLA-CeC 伝達増強

我々は，脊髄神経結紮神経障害性疼痛モデル（SNL モ

を伴わないためなのか，insulin にシナプス伝達増強を解デル）で，腕傍核－扁桃体中心核シナプス伝達（LPB-CeC

消する効果があるのか，可能性を検索中である。STZ モ

伝達）が増強する事実を報告している。その増強が，シデルは全身性に疼痛行動閾値低下を示すため，恐怖条件

ナプス構造の変化，放出機構の変化，および，シナプス付け評価が可能であり，文脈刺激による恐怖条件付けに後受容体密度の変化を伴う事実をこれまでにこの共同研

対し，刺激－学習閾値の低下および刺激－学習曲線の急究により明らかにした。本年度，投稿に必要となる追加

峻化が認められた。STZ モデルにおいては電気ショック実験を行い，現在，投稿準備中である。

感受性が高まるとともに情動性連合学習が強化されていさらに本年度は，ストレプトゾシン誘発糖尿病性神経る可能性がある。今後，SNL モデルと STZ モデルのシナ障害疼痛モデル（STZ モデル）における LPB-CeC 伝達の

プス微細形態の変化の解析も共同研究として進めたい。

増強を詳細に解析し，SNL モデルと比較した。STZ モデ

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）

抑制性ニューロンは中枢神経系に散在し，少数であり，の蛍光分子が発現するトランスジェニックラット

形態も多様なので，in vivo あるいは in vitro で正確に同定（VGAT-Venus ラット）を用いて蛍光顕微鏡下で抑制性するのは容易でない。一方，舌下神経前位核 (PHN) は視ニューロンを同定し，そのニューロンの特性をホールセ線制御に関与し，その機能には抑制性ニューロンの働き

ル記録と RT-PCR 法により調べた。蛍光を発するニューが重要であることが知られている。PHN においても抑制

ロンとしないニューロンのスパイク後過分極性ニューロンは散在し，形態学的，解剖学的に他のニュー(afterhyperpolarization, AHP) と発火パターンについて調ロンを区別することができないため，これまで抑制性

べたところ，蛍光を発するニューロンでは一相性の AHP，ニューロンの解析がほとんど行われてこなかった。そこスパイクの生成が遅れる発火パターンや発振を示す発火で本研究では，抑制性ニューロンに Venus という黄緑色

パターンが占める割合が高く，一方，蛍光を発しない

160

一般共同研究報告

ニューロンでは二相性の AHP と発火頻度の低いパター

ター2 のプローブを用いて行った in situ hybridization 解析

ンが多く観察された。PHN には GABA 作動性ニューロ

によっても確認された。GABA 作動性ニューロンとンのみならずグリシン作動性ニューロンの存在が知られGABA とグリシン両方を持つニューロンとの膜特性の違ていることから，ホールセル記録後 RT-PCR 解析を行っ

いを検討したところ，「初めのスパイク間隔が後のスパたところ，PHN の抑制性ニューロンは GABA 作動性か

イク間隔より広い特徴を持つ」発火パターンを示す

GABA とグリシン両方を持つタイプがほとんどで，グリニューロンのほとんどは GABA とグリシン両方を持つ

シン作動性ニューロンが少ないことが初めて明らかにニューロンであることが明らかになった。

なった。この結果は，GAD67 とグリシントランスポー

25．ラット前頭皮質における錐体細胞投射サブタイプの同定及び結合特異性の解析
平井康治（京都大学医学研究科）
重松直樹（熊本大学大学院生命科学研究部）
川口泰雄，窪田芳之（自然科学研究機構生理学研究所）

大脳皮質の興奮性細胞である錐体細胞は，他皮質領

れぞれ部分的に重なることがわかったが，これに対応し野・皮質下構造への投射様式が異なるサブタイプから成て，それぞれで発火特性にも共通の特徴が見られた。2/3

り，それらの間で電気的特性や樹状突起形態も分化して層 PRC 投射細胞と 5 層 PRC 投射細胞・CTh 細胞間の層いる。錐体細胞投射サブタイプ間の結合則を明らかにす

間結合を 2 細胞からの同時パッチクランプで調べると，ることは，皮質ニューロン分化と回路機能を繋ぐ一つの2/3 層 PRC 投射細胞から 5 層の両サブタイプへ興奮性結方向である。皮質間と皮質下投射系の局所回路内におけ合が見られたのに対し，2/3 層 PRC 投射細胞への逆方向

る分化・相互作用を理解するために，ラット前頭皮質の結合は 5 層 PRC 投射細胞からしか検出できなかった。52/3 層及び 5 層にある嗅周囲皮質投射細胞（PRC 投射細層 PRC 投射細胞と CTh 細胞の皮質浅層での軸索分布を胞），5 層の視床投射細胞（CTh 細胞）の電気的・形態的

定量解析すると，深さ方向の依存性が異なっていた。従っ

性質を比較解析した上で，これらの層間結合の特異性をて，5 層から 2/3 層への結合は，5 層起始細胞のタイプ毎調べた。細胞体電流注入に対する発火応答と樹状突起形に分化していると思われる。これらの結果から，前頭皮態が，これら 3 つのグループで定量的に異なっていた。

質層間結合も投射サブタイプ特異的であり，特に 5 層か

逆行性標識実験から，5 層 CTh 細胞群が橋核投射細胞群

ら 2/3 層のフィードバック結合は 2/3 層から 5 層へのフォと，5 層 PRC 投射細胞群が対側線条体投射細胞群と，そ

ワド結合より選択的である可能性が考えられた。

26．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 1，梅田達也 2，伊佐正 2，畑中伸彦 3，知見知美 3，南部篤3

（1 旭川医科大学・脳機能医工学研究センター，2 生理研・発達生理学研究系，
3

生理研・統合生理研究系）

手指の巧緻運動の制御には対側の大脳皮質一次運動野知られており，同側の一次運動野から脊髄への下行系もから下行する外側皮質脊髄路が重要な役割を担っている。

巧緻運動の制御に関わる可能性が指摘されている。しか一方，脳卒中や脊髄損傷に伴う運動麻痺からの回復過程

し，大脳皮質一次運動野から同側肢の運動ニューロンににおいて麻痺側肢と同側の一次運動野が活動することが至る興奮性下行路は未だ同定されていない。

161

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

我々はサルを用いた神経生理学的研究において，抑制

ストリキニン投与後，同側の motor nucleus にも興奮性電性神経伝達物質の一つであるグリシンの受容体拮抗薬で場電位が誘発された。α運動細胞から細胞内電位を記録あるストリキニンを systemic に投与し，運動細胞に対すすることにより，この興奮性電場電位が多シナプス性

るシナプス後抑制を除去することにより，一次運動野か

EPSP によって誘発されていることが明らかとなった。次ら対側運動ニューロンへの多シナプス性経路が存在するに，この興奮性作用が同側または反対側の腹側索を下行ことを証明してきた。そこで本研究では，同様のパラダ

する網様体脊髄路ニューロンによって媒介されているか

イムに基づき，運動ニューロンの細胞外および細胞内記

否かを検討した。上部頸髄レベルで同側の網様体脊髄路

録を用いて同側皮質から上肢運動ニューロンへの投射をを切断すると，ストリキニン存在下において錐体刺激に媒介する興奮性下行路の同定を試みた。

よる多シナプス性 EPSP が誘発されたが，対側の腹側索

延髄錐体に微小電気刺激を加えると，対側前肢筋を支切断を加えると，この EPSP は消失した。以上の成績は，配する運動ニューロンプール (motor nucleus) には単シナ

サルの前肢運動ニューロンが，同側の一次運動野から網プス性の興奮性電場電位が誘発されるが，同側の motor様体脊髄路ニューロンを介して，潜在的な興奮性作用をnucleus には，興奮性電場電位は誘発されない。しかし，受け取っていることを示唆する。

27．中脳上丘での視覚情報処理機構の解析
金田勝幸（北海道大学大学院
伊佐

中脳の上丘浅層は網膜と皮質視覚野から視覚情報入力
を受けているが，皮質視覚野損傷後の上丘においてどの正（生理学研究所

薬学研究院）

認知行動発達機構研究部門）

丘ニューロンにおいて一過性に周辺抑制が増強されることが明らかとなった。

ような可塑的変化が誘導されるのかについては不明な点

次に，この一過性の周辺抑制のメカニズムを明らかにが多い。そこで本研究では，この点をシナプス・細胞・するため，スライス標本を用いたホールセル記録法によ

回路レベルで明らかにすることを試みた。

り興奮性および抑制性シナプス入力の変化を検討した。

まず，細胞および回路レベルにおける変化を明らかに

その結果，皮質視覚野損傷約 1 週間後のスライスにおいする目的で，インビボマウス個体における上丘ニューロて細胞種依存的な変化が観察された。すなわち，興奮性ンの周辺抑制の程度の変化を検討した。周辺抑制とは小ニューロンにおいては EPSC の増大傾向と IPSC の有意なさな視覚刺激に対して強く応答し，刺激サイズが大きく増大のため，興奮と抑制のバランスは抑制の方向にシフなると抑制性入力のために弱い応答を示すようになる現トしていた。一方，抑制性ニューロンにおいては EPSC

象であり，細胞と回路レベルでの変化を調べる上で重要の有意な増大と IPSC の減少傾向が認められ，興奮-抑制

な指標となる。皮質視覚野を吸引除去したマウスの視覚のバランスは興奮の方向にシフトしていた。興奮-抑制バ

刺激に対する上丘ニューロンの応答を細胞外記録によりランスは細胞の発火活動の制御においてきわめて重要で調べたところ，損傷約 1 週間後のマウスにおいて，周辺あることから，このようなシナプスレベルでの可塑的変抑制が増強されていることが分かった。また，この周辺化がインビボで観察された一過性の周辺抑制の増大のメ抑制の増強は損傷から約 1 ヶ月後には部分的に回復する

カニズムになっている可能性が考えられた。

ことも分かった。したがって，皮質視覚野損傷により上162

一般共同研究報告

28．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
大塚裕之（千葉大学大学院

教育学研究科）
医学薬学府）

鈴木伸弥（東京学芸大学大学院連合学校教育学研究科）

本申請では日常生活下で非侵襲的に記録された生体情

激を同側肢の足底を支配する皮膚神経へ与える事により，報に依存した電気刺激を末梢神経に施すことによって，脳人工的な皮膚感覚入力を誘発し，その皮膚感覚入力が歩梗塞や脊髄損傷患者への運動・感覚麻痺の回復のための行運動のパターン形成に与える影響を検討した。膝関節

ニューロリハビリテーション法の開発を目的としている。

屈曲時に電気刺激強度が最大になる場合には，すべての歩行運動中のリズミカルで協調的な下肢運動の制御は被験者において共通に股関節屈曲運動が増幅された。一脊髄上位機構からの下降性入力だけでなく，運動によっ方，膝伸展時に電気刺激強度が最大になる場合には被験て生じる体性感覚情報も歩行運動パターン形成に寄与し者間で共通した傾向が観られなかった。今後は，股関節ていると考えられている。しかし，体性感覚情報が歩行や角速度などことなる生体情報に依存した刺激による歩中の運動位相に対して，如何に歩行運動パターン形成に

行運動パターンへの影響を検討することにより，歩行運

貢献しているか不明である。そこで，健常成人被験者を動生成機構の解明を目指す。

対象に，歩行運動中の膝関節角度変化に依存した電気刺29．局所脳梗塞後の健常側神経回路の再構築
高鶴裕介（群馬大学大学院・医学系研究科・応用生理学分野）
江藤圭，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）

高齢社会を迎え，脳梗塞の発症予防もさることながら，て確認できた。また，グリア細胞がシナプス伝達の過程

障害からの機能回復が臨床上大変重要な課題となってきで行っているグルタミン酸回収を阻害すると，脳梗塞後ている。特に，健常側を用いた機能回復は臨床上比較的の機能回復が起こらないことが，群馬大学で並行してよく知られている現象であるにもかかわらず，そのメカ行った実験で明らかになった。さらに，この時期ではグ

ニズムについてはわかっていないことが多い。

ルタミン酸の放出が過剰であるが，グリア細胞の働きに

これまでの研究で，マウスの局所脳梗塞モデル（体性よって適切な濃度に抑制されていることがわかった。以

感覚野障害）において，障害発生後 1 週間目での特異的上より，グリア細胞によるグルタミン酸濃度の調整機能

なシナプス可塑性の亢進とそれを契機とした神経回路再が，脳梗塞後の機能回復に極めて重要であることが示唆

編・過剰興奮鎮静，および機能回復が起こることが分かっされた（以上，論文投稿中）。

ている (Takatsuru et al., J. Neurosci., 2009)。この現象は視一連の研究から，脳梗塞後の機能回復に健常側のグリ覚野障害でも 1 週間目で起こっていることが確認されてア細胞の役割が重要であることが示唆された。しかしないる (Takatsur et al., Neurosci., Lett., 2011)ことから，脳梗

がら今現在，急性期にグルタミン酸回収を促進する有効塞後の機能回復過程において，ある程度の普遍性を持っな薬剤は臨床上存在していない。さらなる追加研究が必た現象であることがわかっている。

要であるが，今後，グリア細胞をターゲットとした脳梗

昨年度に引き続き行われた今年度の共同研究では，健塞後の機能回復を促す薬剤の開発が有効である可能性が常側の機能回復過程で時期特異的（脳梗塞発症後 1 週間示唆されている。ゆえに，今回の共同研究の成果は，こ目）にグリア細胞（アストロサイト）の機能亢進が起これまで脳梗塞後の十分な機能回復が得られなかった患者

ることが，In vivo Ca imaging の手法を用いた研究によっ群に対する新たな治療法（健常側のグリア細胞の働きを促

163

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

す治療法）の確立を促すことにつながると考えられえる。

30．二光子励起型 NO ドナー化合物による時間空間選択的な NO 投与法の開発
中川秀彦，菱川和宏（名古屋市立大学大学院薬学研究科）

一酸化窒素 (NO) は様々な生理作用・病態生理作用にに NO 蛍 光 プ ロ ー ブ の プ ロ ド ラ ッ グ 体 で あ る

関与することが示唆されている生理活性分子であり，生DAF-FM-DA を投与して一定時間インキュベートした。

体内では合成酵素 (NOS) により生合成され，その生成は細胞培養液を PBS に置換し，多光子蛍光顕微鏡システム

高度に制御されている。NO の細胞内・組織内での生理のパルスレーザー装置を使用して，735 nm のパルスレー作用や病態への関与メカニズムを精査するために，二光ザーを照射した。その結果，Region-Of-Interest (ROI) を任

子励起の高い生体組織透過性および励起位置選択性と，意の正方形領域に設定した場合，1 細胞に設定した場合，二光子励起 NO 化合物を組み合わせて，高い時間空間分

細胞内の 1 領域に照射した場合，いずれの場合も照射し解能をもった NO 投与法を開発することを目的として研た領域のみで NO 生成を示す傾向増大が観察され，開発究を行った。

化合物が培養細胞系で利用可能な多光子（二光子）励起

これまでに独自に開発した光作動型 NO ドナーを，培型 NO ドナー化合物であることが確認された。

養細胞（ヒト大腸がん由来 HCT116 細胞）に投与し，位さらにパルスレーザーの特性を利用し，in vivo で位置選択的なパスルレーザー照射により NO 放出を誘起し置・時間選択的に化合物を二光子励起し NO 放出する実た。生成する NO について NO 選択的蛍光プローブによ験を行った。マウス脳に Flu-DNB 投与し，多光子顕微鏡

り放出位置，範囲等を計測した。また，開発化合物の動装置を用いて，パルスレーザー照射及び多光子蛍光観察

物体内での NO 放出作用を検討するため，マウス脳内で，を行ったところ，光照射に応じて，NO 依存性の脳内血

パルスレーザー照射による位置・時間選択的な NO 放出

管拡張作用を誘起することに成功した。また，NO 依存実験を行った。脳内でパルスレーザー依存的に放出され的にミクログリア遊走を誘導することに成功した。これ

た NO の作用を，NO によるミクログリア樹状突起の遊らの結果から，パルスレーザーの特性と二光子励起型

走作用および，脳内血管の NO による拡張作用を観測す

NO ドナー化合物の組合せにより高時間空間分解能 NO

ることで行った。

投与法を開発できた。

HCT116 細胞に開発化合物 Flu-DNB で前処理し，さら31．摂食・代謝中枢ニューロンにおけるシグナル伝達機構と摂食行動連関
前島裕子，矢田俊彦，中田正範，Sedbar Udval，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，岡本士毅（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

摂食の一次中枢である視床下部弓状核における AMPて Ca2+標識による蛍光イメージングを用いて調べたとこ

キナーゼ (AMPK) の役割の解明は進んでいるのに比して，ろ，AMPK 活性化剤である AICAR に応答する細胞種の二次中枢である視床下部室傍核 (PVN) の AMPK の役割

約 50%が副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン (CRH)の解明は相対的に進んでいない。そこで，PVN におけるニューロンであり，CRH ニューロンにおける AMPK シ

数種のニューロンの活性調節およびそのシグナル伝達機

グナルが重要であることが明らかになった。また，CRH

構を成熟ラットの PVN より単離したニューロンにおい

ニューロンにおける AICAR 誘導性の細胞内 Ca2+ ([Ca2+]i)

164一般共同研究報告

増加が，CPT-1 阻害剤および Nitrendipine，omega-conotoxinの阻害剤である Etomoxir によっては Palmitoy Carnitine にによりブロックされることから，AMPK 活性化によるよる[Ca2+]i 増加は抑制されなかった。本研究より AMPK

[Ca2+]i 増加は CPT-1 および L 型，N 型 Ca2+チャネルを介による[Ca2+]i 増加つまりニューロンの活性化には少なくしていることが明らかになった。次に AMPK 活性化によともミトコンドリア内のシグナル伝達系および L，N 型

2+

る[Ca ]i の増加の機序をさらに詳細に明らかにするための両 Ca2+チャネルを介していることが明らかになった。

に，CPT-1 の下流の産物である Palmitoy Carnitine を PVN

PVN CRH ニューロンにおける AMPK のシグナルが摂食

2+

CRH ニューロンに作用させると[Ca ]i が増加した。さら行動やエネルギー代謝調節などの全身機能に如何に関与に Carnitine を Acyl-carnitine に変換する酵素である CPT-1

するかは今後の課題である。

32．高スループット化電子線トモグラフィー法の生物試料のためのセグメンテーション法の開発
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）

田村豪主，永山國昭，村田和義（生理学研究所）

本課題では，生物試料によく見られる連続した膜状のだけでは，背景と試料の分離が難しいことがわかった。

構造体を電子線トモグラフィーにより立体再構築し，な

これを解決するためには，何か他のセグメンテーション

るべく人為的誤差が入らないような手法でセグメンテー

手法との組み合わせを考えるか，分離せず背景ともに再ションすることを目標とする。ここでまず問題となるの構成する新たなアルゴリズムを組み込むことも考える必が，電子線トモグラフィーに特有の試料傾斜角の制限に要がある。これは，金属材料では，試料と背景のコント

よる情報欠損問題，所謂「Missing Wedge」や，特に高傾

ラスト差が大きく，その分離が容易であるが，生物試料，

斜画像で問題になる物体の重なりによる像のボケである。

特に無染色の氷包埋試料では，試料と背景の氷とのコン

現状の電子線トモグラフィーでは，これらの問題によりトラスト差が極めて小さいためである。また，今回用い膜の形態の歪みや形状の一部に欠損が起こり，正しくセた位相差電子顕微鏡像の場合には，像によって異なるフグメンテーションすることが難しくなっている。本年度

リンジの影響があり，フィルタリングなどの前処理が必は，まず手始めとして，これらの問題解決を図るための要であることも分かった。

三次元再構成ソフトウエアの生物試料への最適化を検討した。

今後の計画としては，試料傾斜による像の重なり問題について，解析アルゴリズムに変更を加えることにより申請者が開発した三次元再構成ソフトウエアは，非線背景と試料の分離を容易にする。現在のソフトウエアは

形離散再構成法による反復解析をその解法とする。金属

試料と背景の分離を 2 階調に制限しているが，これをよ

材料試料においては，特に前述の 2 つの問題に対して，り多くの階調に対応できるように改良を加える。そして，

その有効性が明らかになっている。今回は，この解析手

さらに多様な生物試料のトモグラフィー傾斜シリーズ画

法の生物試料への適用を試みた。テスト用の生物画像サ像を用いて動作確認を行い，このようにして得られた最ンプルとして，氷包埋されたウィルスとリボソームの連

適なトモグラムを用いて自動セグメンテーションソフト

続傾斜像シリーズを用いた。その結果，生物試料の場合

ウエアの開発を進める予定である。

には，金属材料のように単純にひとつの閾値を設定する

165

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

33．電子顕微鏡トモグラフィーによる核内クロマチン高次構造の解析
加藤幹男（大阪府立大学大学院理学系研究科）
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）

これまでに単離微小核から得たクロマチンの位相差ク

同染色体末端に重金属が標識されていることが認められライオ電子顕微鏡観察の結果から，個々のヌクレオソー

た。但し，蛍光観察では判断できなかった染色体サンプ

ムの判別は可能となっていたが，それぞれの構造形成領

ルの変性の可能性があること，JEM-1010 における電子線域とゲノム情報における DNA 配列との対応付けは困難の透過度が染色体内部の構造を観察するに十分でない等であった。そこで本年度は，特異的 DNA 配列の存在部が課題として見出された。今後，クライオグリッドによ域を同定するために，分裂期染色体のテロメア構造の解る超高圧電子顕微鏡観察を行う予定である。

析と，短い二重鎖 DNA をモデル分子とする標識法につまた，短い二重鎖 DNA（130 塩基対程度）を標的とし，ビオチン化オリゴ DNA をハイブリダイズさせた分子を，いて検討した。
テロメアは染色体の末端領域の部位であり，T ループ

ストレプトアビジンと結合後に酢酸ウラン染色を施し，と呼ばれる構造を形成していることが知られている。TJEM-1010 を用いて観察した。その結果，標的二重鎖分子

ループを形成することで，DNA 修復機構による染色体融の構造を保持したままビオチン化オリゴ DNA を結合し合を防いでおり，ゲノムの安定的保持において重要な役た分子を検出することができたことから，オリゴ DNA

割を果たしている。そこで，染色体のテロメア配列のを鎖置換によって標的部位に侵入させることで，特定配DNA を金クラスターで標識後，電子顕微鏡で観察し，染列の標識検出が可能になると期待された。今後は，重金

色体内におけるテロメアの高次構造を明らかにしようと属標識したオリゴ DNA 分子を用いて，単離クロマチン試みた。臼井らは，蛍光/金クラスター同時標識プローブ

を穏やかな変成条件において標識することで，よりネイを開発し，蛍光顕微鏡にてテロメア領域のプローブによ

ティブに近いクロマチン高次構造を維持した標識法につるラベル化を確認した相同染色体を，加速電圧を 80kV

いて検証し，高次構造形成と配列情報を対応づけていく。

に設定した JEM-1010 を用いて観察した。その結果，相34．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，宮川剛（生理学研究所

発達医科学教室）
行動様式解析室）【目的】Cyclin-dependent kinase-like 5 (CDKL5) は，West

同研究によって Cdkl5 KO マウスの網羅的行動解析を行症候群と非定型 Rett 症候群という，てんかんを伴う発達い，不安様行動の亢進，うつ様行動の亢進，社会的行動障害の原因遺伝子として近年同定された，Xp22 に位置すの変化，恐怖条件付けにおける般化の亢進，24 時間活動る遺伝子であるが，その生体内分子機能と loss-of-function

性の変化，と言った行動異常パターンを同定した。本年による病態機序はほとんど分かっていない。当研究室で度は，引き続き行動様式解析室との共同研究によって，は，CDKL5 遺伝子変異による病態機序解明のため，Cdkl5

更に本マウスの記憶・学習機能の評価を目的とした行動

ノックアウト (KO) マウスを作製し表現型解析を行って解析実験を行った。

いる。平成 22 年度，生理学研究所行動様式解析室との共【方法】C57BL/6N バックグラウンドの Cdkl5 KO 雄マウ

166一般共同研究報告

ス及び同腹仔の野生型雄マウスを各 20 匹用意し，バーン

エラー頻度が高いことが同定された。

ズ迷路試験を行った。

【考察】Cdkl5 KO マウスにおいて，学習の遅延，長期記【結果】バーンズ迷路試験では，12 回のトレーニング後憶の障害という異常が認められ，CDKL5 が安定した情動に最初のプローブテストを行ったが，KO マウスではに加えて，記憶学習機能に重要な役割を果たすことが，ターゲットの位置を記憶することが出来なかった。その初めて明らかとなった。今後，本マウスにおいて T 字型

ため更に 21 回まで過学習を行ったところ，KO マウスで迷路，Y 字型迷路等の試験により作業記憶等の評価を行ターゲットの位置をコントロールマウスと同程度に記憶い，認知機能の詳細な解析を行う予定である。更にこれ可能なことを確認した。最後のプローブテストの 30 日後

らの行動異常の基礎メカニズムの解明を，薬物投与に対に，再度プローブテストを行い，長期記憶保持の検査をする反応の解析，海馬 LTP 等の電気生理学的検査，細胞行ったところ，KO マウスでは，コントロールマウスに

生物学的検査等を組み合わせて，進めていく予定である。

比べ有意にターゲット位置に到達する時間・距離が長く，35．左旋性光学異性体局所麻酔薬の作用機序に関する研究
川真田樹人，坂本明之（信州大学医学部麻酔蘇生学講座）
古江秀昌，歌大介，井本敬二（神経シグナル）

局所麻酔薬が痛みと非侵害性のその他の感覚を如何にナプス後電流が誘起され，伝導速度からそのシナプス入して分離遮断するか，光学異性体に着目して脊髄感覚シ

力は触情報などを伝える Aβ線維であった。右旋性の局所

ナプス伝達に対する抑制機構を電気生理学的に調べた。

麻酔薬である R 体ブピバカインを投与すると，これら 3末梢から感覚情報を伝える一次求心性線維の後根を付し

種の興奮性シナプス後電流は区別なく抑制された。一方，

た脊髄スライス標本を作製し，痛みの伝達や調節に重要

興味深いことに，左旋性の光学異性体である同濃度のレな役割を果たす脊髄後角表層（I-II 層）および後角深層

ボブピバカインは，同様に表層ニューロンに誘起される（III-IV 層）からパッチクランプ記録を行い，後根誘起のAδおよび C 線維を介した興奮性シナプス後電流を抑制

シナプス応答に対する麻酔薬の抑制作用を解析した。

したが，深層ニューロンにおける Aβ線維誘起の興奮性シ【結果および考察】後根を刺激すると，潜時の長い単シナ

ナプス後電流はほとんど抑制しなかった。以上の基礎研

プス性の興奮性シナプス後電流が脊髄表層のニューロン究により，左旋性のレボブピバカインは，Aβ線維を介すに誘起された。潜時や刺激強度から脊髄表層ニューロン

る非侵害性の触覚伝達の抑制は弱く，Aδおよび C 線維をにシナプス入力する線維を同定すると，脊髄表層の介した痛みの伝達を有効に抑制することが示唆された。

ニューロンは主に痛みを伝える Aδ線維や C 線維からのまた，臨床研究においても同様の傾向が得られ，左旋性

単シナプス入力を受けた。一方，脊髄深層のニューロンの局所麻酔薬であるレボブピバカインが痛みを有効に抑から記録を行うと，潜時の短い単シナプス性の興奮性シ制した。

36．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）
古江秀昌，井本敬二（神経シグナル）【背景と目的】消化管運動は，消化管内在神経系および中での研究により，脊髄（腰仙髄部）にグレリンを投与す

枢神経系の両者によって厳密に制御されている。これまると，大腸運動が活発になることが明らかになった。ま167

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

た，中枢神経系におけるグレリンの作用経路にドパミン

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。

が関与すると言われているが，近年，ドパミンによる大グレリンを適用したところ，膜電流の顕著な変化は確認

腸運動制御が注目されている。本研究では，脊髄内に，できなかった。一方，ドパミンの適用により，外向き電グレリンあるいはドパミンに応答する神経細胞が存在す

流を発生する神経と内向き電流を発生する神経の 2 種類

ることを証明し，大腸運動の亢進をもたらす神経回路をが確認された。

解明することを目的とした。

【考察】本研究では，グレリンに応答する神経細胞が脊髄【材料と方法】神経シグナル研究部門で保有，管理されて内に存在することは確認できなかった。今後の研究では，いるスライサー及び脊髄スライスパッチクランプ用セッ

スライス標本を作製する部位や，パッチ電極を挿入する

トを利用した。ラット腰仙部の脊髄スライス標本を作製

位置を変えるなどする必要があると考えられる。一方，し，下部消化管を支配する副交感神経核からパッチクラ本研究の結果から，腰仙部副交感神経核にはドパミン感

ンプ記録を行った。脊髄標本にグレリンを作用させた場

受性ニューロンが存在していることが明らかとなった。

合に活動が亢進する神経細胞が存在するか検討した。また，

これは，ドパミンは脊髄排便中枢の副交感神経核ニュードパミンについても，グレリンと同様に検討を行った。

ロンに作用し，大腸運動を制御している可能性があるこ【結果】パッチクランプ法により腰仙部副交感神経核とを示唆している。

37．随意運動発言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）
豊田浩士（理化学研究所）
逵本徹

随意運動発現の中枢神経機構を解明する目的で，ニホの DTF については，感覚野から運動野への向きが，運動

ンザルの大脳皮質フィールド電位を記録解析してきた。

野から感覚野への向きよりも大きかった。これらの結果

その一環として，上肢の運動中の一次体性感覚野と一次は，上肢運動中にはベータ周波数領域の神経活動を介し

運動野のフィールド電位と上肢筋電図の関係を，多変量て感覚野が運動野の活動を支配し，さらに運動野が筋活

自己回帰モデルを用いて解析した。その結果，これらの動を支配している可能性を示唆している。この神経活動

間 の 情 報 伝 達 を 示 す 有 向 伝 達 関 数 （ directed transfer

は運動のフィードバックに関与している可能性がある。

function，略して DTF）がベータ周波数領域 (14-30 Hz) で

しかし，運動制御がベータ周波数領域だけで行われてい非対称性であることを見いだした。皮質筋電図間の DTFるとも考えにくい。そこでベータ周波数での神経活動とは，皮質から筋電図への方向が逆方向よりも優位で，中それ以外の神経活動の相関を明らかにし，運動制御の中心溝の前壁（運動野）で一番大きい。また，皮質皮質間

枢神経機構を解明する手掛かりを得たいと考えている。

38．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，熊本賢三，外村宗達（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

ラットの顔面洞毛部には多様な皮膚神経終末が密に分168大介，井本敬二（神経シグナル）

布している (Ebara et al., JCN, 2002, Rice et al., JCN, 1996)。

一般共同研究報告

感覚反応特性とその末梢および中枢端の構造の一致は古のラット（3 週齢）を断頭後，脳幹を温存して大脳を除くからの素朴な謎であるが，未だ十分な解明はなされて去し，両側の三叉神経節を露出し，頭蓋底をチャンバー

いない。本研究では単一神経細胞内記録標識システムとに見立てて導出孔を開け，32℃で Krebs 液を灌流させた。

共焦点レーザ顕微鏡システムを用いて，成熟ラットヒゲ

神経節表面の硬膜を除去し，20-100MΩのガラス電極をの三叉神経系一次感覚ニューロンの生理学的かつ形態学用いて，神経節細胞内記録および標識を行った。
その結果，(1) 神経細胞内電位を，灌流直後から約 8的特性の同時解明を目指している。
技術的に困難を伴う実験・解析を多く含み，目下，古時間，観察記録できること，(2) ごく希に眼窩周辺やヒ

江秀昌氏（神経シグナル研究部門）らの協力を得て研究

ゲに受容野を認める活動電位が記録できること，(3)を進めている。H24 年度になり，ようやく in vivo で標識

neurobiotin を用いた神経標識は，約 15mm 末梢まで可視

一次感覚ニューロンの末梢から中枢までの一連を可視化化できること，(4) 衛星細胞が標識される場合もあるこ出来るに至った。ここでは，そこに至るまでの H23 年度と，などが明らかとなった（図 1）。

の経過として，その間に試行錯誤して開発した三叉神経系 ex-vivo の研究成果について記す。

しかし，ヒゲ皮膚の組織を新鮮に維持するため頚動脈を確保して同時灌流も試みたが，標識軸索は末梢の感覚

麻酔下のラットの三叉神経節を可視下に置き，in vivo

神経終末まで到達しなかった。本研究における ex vivo

で単一神経細胞記録のための外科的手術を確立していた系の遂行を一旦中止し，再び，in vivo 系に切り替えた。

が，手技的困難を見極め，ex vivo 系を開発した。麻酔下

39．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，宮川剛（生理学研究所

分子神経生物学）
行動様式解析室）神経回路網の基盤はシナプスであり，その破綻は精神同定され，自閉症家系においても変異が報告されている。

疾患の発症に関与していると考えられている。IL1RAPL1

我々の研究室では，培養神経細胞を用いた実験により，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

IL1RAPL1 が興奮性シナプスの形成能を有していること

169生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）を見出している。また，IL1RAPL1 遺伝子欠損マウスの行動テストバッテリーを実施した。平成 23 年度は，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 遺伝子欠損マウスは野生型マウスに比べ，活察しており，IL1RAPL1 遺伝子欠損マウスの脳高次機能

動量や社会性が上がっており，不安様行動が減少するとに異常が起こっていることが予測される。IL1RAPL1 遺いう結果を得た。

伝子欠損マウスが示す表現型を詳細に解析し，精神遅滞

今後は，八方向放射状迷路等の記憶・学習を見るテスや自閉症の病態解明に有用なモデルマウスとなりえるのトを行い，参照記憶や作業記憶に障害が起きているか，かどうかを検証するため，本共同研究において網羅的な

さらに固執傾向を示すかどうかを見ていく予定である。

40．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
牛場潤一（慶應義塾大学理工学部生命情報学科）
宮崎裕大，吉原也真人（慶應義塾大学大学院理工学研究科）
関口智史（慶應義塾大学理工学部）
西村幸男，伊佐正（生理学研究所

認知行動発達機構研究部門）

再生医療や遺伝子治療の研究に利用されはじめたマー質脊髄路の伝導速度を算出した結果，25.4±0.8 m/s (N =モセットを対象に，皮質脊髄路と運動ニューロン間の神

5) となった。また，錐体路電気刺激時における個々の脊経回路とその性質を調べ，ヒトの神経損傷後の機能回復

髄運動ニューロンの応答をガラス管微小電極にて記録しのメカニズムを理解する上で基盤となる機能解剖学的なた結果，複数回の電気刺激を加えたときのみ，脊髄介在知見を得ることを目的とした。

ニューロンを介する二シナプス以上の投射構造を示す潜

まず，ラットおよびマカクサルに対して確立した実験

時の遅い興奮性シナプス後電位が観測された。

プロトコルを基に，マーモセットの体躯構造や体重にあ

実験終了後，ペントバルビタールの大量投与後，パラ

わせて動物固定台や麻酔薬投与量を決定し，その有用性

フォルムアルデヒドの潅流を行い，脳・脊髄を取り出しを確認した。具体的には，キシラジン 100 mg/kg にて鎮た後，切片標本を作製して，記録電極位置の確認をおこ

静，ケタミン 60 mg/kg 麻酔下にて気道確保，動脈，静脈なった。

を確保し，血圧を呼気中 CO2 濃度，直腸温をモニターし以上の実験から，マーモセットの皮質脊髄路に単シナた。術中はα-クロラロース 60 mg/kg で麻酔した。次に，

プス投射は確認されず，脊髄介在ニューロンを介した二頚椎 C3-C7 髄節および大脳皮質前頭上の頭蓋骨を除去し，シナプス以上の投射構造を有していることが示された。

脊髄を露出した。上肢の末梢神経を電気刺激する電極をまた，脊髄伝導速度はラットよりも早く，マカクサルよ

装着した後，臭化パンクロニウム 0.2 mg/kg にて非動化

りも遅い範囲であり，比較生物学的にも極めて妥当な結し，人工呼吸下で，皮質，延髄レベルで錐体路あるいは果であった。今後は，トレーサーを用いた皮質脊髄路の末梢神経への電気刺激に対する脊髄運動ニューロンや介構造解析による結果などを整合して，マーモセットにお在ニューロンの応答をガラス管微小電極にて記録した。

ける皮質脊髄路と運動ニューロン間の神経回路特性を確

つぎに，錐体路刺激時における神経応答を，頸椎 C3-C7

定させ，再生医療や遺伝子治療のメカニズム理解に資す

髄節で記録し，活動電位の潜時と伝導距離の関係から皮170ることとしたい。

一般共同研究報告

41．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

前肢領域が観察され，術後 24 日目には同領域がやや拡大

なリハビリテーション方策として，CI 療法に代表されるしていた。一方，麻痺肢集中使用群 (n=6) では，術後 10麻痺側上肢の集中的使用が注目されているが，その詳細

日目から尾側および吻側運動野において自然回復群に比な作用機序は明らかになっていない。本研究では，内包して広範な前肢領域の出現が確認され，術後 24 日目には出血モデルラットを用いて麻痺側前肢の集中使用が大脳領域の更なる拡大が認められた。前肢運動機能の評価で

皮質運動野の体部位再現に及ぼす変化について経時的には，自然回復群と比べ集中使用群では有意な機能改善が解析した。

認められた。さらに，出現した尾側・吻側前肢領域に方法として，Wistar 系雄ラットの運動野の前肢領域部

muscimol (1µM, 1µl) を投与すると，改善した運動機能がに皮質内微小電流刺激用のチャンバーを取付けた。7 日

低下することが確認されたのでこれらの領域が機能回復

後に同側内包部に collagenase (type IV, 15 U/ml, 1.4µl) をに貢献していることが明らかになった。

注入し内包出血モデルを作成した。出血後 1-8 日目に非以上の結果より，内包出血後の麻痺肢集中使用は運動麻痺肢を拘束し麻痺肢のみ使用を可能にした。出血後 12野前肢領域を拡大し，運動機能回復を促進することが示日および 26 日目に運動機能評価（リーチ・ステップ機能）唆された。現在は拡大した領域に神経トレーサーを注入を行った。出血の 5 日前および 1, 10, 24 日後に皮質内微し，解剖学的な神経回路の変化の解析を行なっている。

小電流刺激法にて出血側運動野のマッピングを行った。

今後も麻痺側上肢の使用と中枢神経系の可塑的変化につその結果，内包出血 1 日後には重篤な運動麻痺が生じ，いて経時的かつ多面的な解析を行い，より有効なリハビ

運動野の前肢領域において皮質内微小刺激に反応する部

リテーション法の開発に繋がる知見を見出すべく研究を分は観察されなかった。自然回復群 (n=5) では，術後 10行う所存である。

日目に尾側運動野の比較的狭い範囲にて刺激に反応する

171

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

１．TRPM7 と容積感受性クロライドチャネルの機能的相互作用とその分子同定（沼田朋大ほか） ............. 176
２．膵島インスリン分泌における TRP チャネルの機能解析（出崎克也ほか） ............................... 176
３．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） ..... 177
４．筋機械痛覚過敏における TRP チャネルの役割（水村和枝ほか） ....................................... 178
５．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） ..................................... 178

６．温度感受性 TRP チャネルの活性化機構の解析と機能的役割―変温動物における TRPV1 の機能―（太田利男ほか） ............................................ 179
７．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） .. 179
８．朝食の欠食が顔認知機能に及ぼす影響の検討（澤井明香ほか） ........................................ 180
９．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（和中明生ほか） ........................ 180
10．樹状突起依存的なシナプスとグルタミン酸受容体の可塑性変化に関する機能形態学的解析（川上良介） .... 181
11．運動学習記憶痕跡に関連するシナプス微小形態変化（工藤もゑこほか） ................................ 181
12．依存性薬物摂取に伴う側坐核の可塑性変化における MHC 抗原クラス I 分子の役割（中原大一郎） ......... 182
13．脳の左右差が生じるしくみとその役割の解明（伊藤功）............................................ 183

14．多光子励起法を用いた生体脳におけるドレブリンの可視化とその神経活動依存的局在変化の解析（渡部美穂ほか） .......................................................................... 183
15．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） ........................................ 184
16．再生・新生した腸管神経細胞機能の in vivo 可視化解析および神経新生機構の解析（高木 都ほか） ....... 184
17．多光子励起顕微鏡を用いた骨リモデリングのインビボ光イメージング（今村健志ほか） .................. 185
18．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） ................ 186
19．光活性化型チャンネルを用いた塩分摂取行動の制御機構に関する研究（檜山武史ほか） .................. 186
20．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） .. 187
21．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） .......................................................................... 188
22．CNR/プロトカドヘリン遺伝子ジーンターゲティングマウスの作製と機能解析（八木健ほか） ........... 188

23．滑脳症モデルマウスを用いたカルパイン阻害剤有効性の検証（広常真治ほか） .......................... 189
24．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） ...... 190
25．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） ........ 190
26．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） .............................. 191
27．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） ................ 192
28．Emx1-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） ............................ 192
29．先端電子顕微鏡による細胞内膜構造の形成・輸送機構の解明（金子康子ほか） .......................... 193
30．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） .......................................... 193
31．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） ...................... 194
32．骨格筋トライアドジャンクションの三次元構造解析（國安明彦ほか） .................................. 195
33．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） .................................. 196
34．ATF5 ノックアウトマウスの行動解析（梅村真理子ほか） ............................................ 197
35．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） .... 197

175

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

1．TRPM7 と容積感受性クロライドチャネルの機能的相互作用とその分子同定
沼田朋大，森泰生（京都大学

工学研究科）

佐藤かお理，岡田泰伸（生理学研究所）

細胞は，たとえ異常な浸透圧条件下においても自らいた実験から同定を行った。はじめに内在的に HICC をの細胞容積を調節することにより生命活動を維持して発現している HeLa 細胞において TRPM2 をノックダウン

いる。低浸透圧液暴露による細胞膨張後の細胞容積調させた細胞を用いて高浸透圧刺激で活性化する HICC 電

節過程，すなわち調節性容積減少 (Regulatory Volume

流をパッチクランプ法で確認した。その結果，HICC 電

Decrease: RVD) の過程には，細胞容積増大をセンスして流が大きく抑制されることを見出した。次に HICC の分開口する TRPM7 (Transient Receptor Potential Melastatin 7)

子実体を明らかにするため HeLa 細胞における TRPM2−

および容積感受性外向整流性 Cl チャネル (VSOR) が大をクローニングした結果，TRPM2 チャネルの C 末端細きな役割を担っている。一方で高浸透圧液暴露による胞 質 Nudix 領 域 一 部 欠 失 ス プ ラ イ ス バ リ ア ン ト

細胞縮小後の細胞容積調節過程である調節性容積増(TRPM2∆C) がその分子実体であることを発見した。さ大 (Regulatory Volume Increase: RVI) の過程には，高浸らにその活性化機構として HIV 感染や癌，II 型糖尿病，

透圧刺激活性化非選択的カチオンチャネル

オキシトシン分泌などに関与する分子である CD38（サ(Hypertonicity-Induced Cation Channel: HICC) の活性化がイクリック ADP リボースヒドロラーゼ）と相互作用し，大きな役割を担っているがその分子同定はされていなか

協調して活性化することを見出した。最後に HICC の生った。このことから細胞容積調節機構を体系的に理解す理的役割として siRNA を用いた実験から RVI および細胞るために細胞容積調節の起点として機能する HICC の分増殖に関与することが分かった。前年度までの研究で子同定が急務であると考え，その分子実体に迫った。今TRPM7 と VSOR の機能的相互作用が RVD に，今回の研回，我々は HICC の薬理学的，電気生理学的性質から

究で TRPM2 と CD38 の分子的相互作用が RVI に重要でTRPM2 チャネルが HICC の分子実体と考え，siRNA を用あることが明らかとなった。

2．膵島インスリン分泌における TRP チャネルの機能解析
出崎克也，Damdindorj Boldbaatar（自治医科大学医学部）
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）

生体の血中グルコース濃度は，血糖調節ホルモンによ討した。RT-PCR 法により mRNA 発現を検討した結果，って厳密にコントロールされており，唯一の血糖低下ホ

野生型マウス膵島では TRPM2 を含む複数の TRP 群のルモンであるインスリンは血中グルコース濃度に応じてmRNA が検出された。野生型細胞では，グルコース濃膵細胞から分泌される。近年，膵細胞において新規度を 2.8 mM から 8.3-22.4 mM に増加させると大きな細胞カルシウム透過性チャネル（TRP チャネル）がグルコー

内 Ca2+濃度の増加と Ca2+オシレーションが観察された。

スおよびホルモン情報を統合するキー分子として機能しTRPM2-KO細胞では，16.8 mM または 22.4 mM グルコーている可能性が報告されている。TRPM2 は，膵細胞にス刺激による細胞内 Ca2+濃度増加は低下しており，早期発現してインスリン分泌に関与することが推察されていの大きな増加とその後の Ca2+オシレーションは，いずれるが，その分子機構や個体レベルでのインスリン分泌へも KO マウス細胞で有意に低下していた。一方，低グの関与は明らかではない。そこで，TRPM2-KO マウス

ルコース濃度 (2.8 mM) での基礎的な細胞内 Ca2+濃度やから単離した単一細胞の細胞内 Ca2+動態を蛍光指示薬

ATP 感受性 K+チャネルブロッカーの Tolbutamide による

fura-2 を用いた蛍光画像解析により野生型マウスと比較検細胞内 Ca2+濃度増加に差はみられなかった。また，イン176

計画共同研究報告

クレチンホルモンの Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) によTRPM2 が強く関与しており，細胞 TRPM2 チャネルに

2+

る細胞内 Ca 濃度増加は，KO マウスでは大きく低下しよるインスリン分泌を介した全身糖代謝調節が示唆されていた。さらに，TRPM2-KO マウスにグルコース負荷る。

試験を行った結果，インスリン分泌の低下と耐糖能の悪

今後は，TRPM2 によるインスリン分泌制御の詳細な化が観察された。以上より，グルコースおよび GLP-1 に分子メカニズムおよび糖尿病態における TRPM2 の病態

2+よ る 膵  細 胞 内 Ca 濃 度 増 加 や イ ン ス リ ン 分 泌 に生理学的役割について検討を進めていく予定である。

3．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，鈴木庸弘，山脇秀元（富山大学医学薬学研究部）

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）

申請者らは，小腸の TRPV2 が消化管弛緩運動に関わ害である。マウス胃の抑制性運動神経に TRPV2 が発現，っていること，食道の TRPV4 が ATP 遊離を介して機械

TRPV2 刺激下での単離胃の伸展圧反応を圧トランスデ刺激センサーとして機能していることを明らかにしてきューサーを用いて検討した。TRPV2 刺激により単離胃た。本研究では消化管に発現する TRPV2，TRPV4 の分の適応性弛緩が促進された。TRPV2 活性化剤を同時に布と伸展刺激時の機能解析を行い，機能性胃腸疾患病態

胃内に投与すると，対照群に比較して胃排出能が有意にとの関連を検討し，新規治療標的薬開発への道を切り拓促進された。胃の抑制性運動神経に発現する TRPV2 のくことを目的とする。

活性化が適応性弛緩を促し，胃内容物の排泄促進に働く【検討 1】臨床研究から十二指腸液逆流が非びらん性食道可能性が示唆された。

逆流症の病態の一因であることが明らかにされている。

【検討 3】胃上皮における TRPV4 の発現・機能と H. pylori

この病態では第一選択治療薬であるプロトンポンプ阻害

菌感染の関連を検討した。マウス胃，ヒト胃生検標本に薬の効果も乏しく，食道過敏性が示唆されている。そこ

おいて TRPV4 の発現が確認された。マウス胃上皮細胞で十二指腸液に含まれるトリプシンが G 蛋白共役型受容では TRPV4 活性化による細胞内 Ca 濃度上昇，内向き電体である PAR-2 活性化を介して，食道上皮 TRPV4 の感流が観察された。TRPV4 欠損マウスの胃排出能は低下

受性を亢進させるかを検討した。マウス食道上皮にしていた。ピロリ菌感染ヒト胃では TRPV4 発現は低下

PAR-2 が発現，トリプシンあるいは PAR-2-活性化ペプ

し，胃排出能等の機能異常に関与している可能性が示唆

チド前処置で，食道上皮の Ca イオン流入および ATP 放された。

出が有意に増加した。食道に逆流したトリプシンにより，これらの結果から，機能性胃腸疾患における TRPV2，

食道上皮 TRPV4 の感受性が亢進，食道過敏性の一因とTRPV4 の関連が示唆され，これらが機能性疾患の新規なる可能性が推定される。

治療標的分子の候補となり得ることが推測される。

【検討 2】機能性ジスペプシアの特徴は胃の適応性弛緩障

177

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

4．筋機械痛覚過敏における TRP チャネルの役割
水村和枝（中部大学）
片野坂公明，太田大樹（名古屋大学環境医学研究所）
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）

温度センサーとして見つかってきた TRPV1,V4 が，機害受容器上にあって NGF によって感作され，筋機械痛

械痛覚過敏にかかわっているとの報告があり，水村らも覚過敏にかかわっているのに対し，TRPV4 はこの経路

また伸張性収縮負荷による遅発性筋痛の機械痛覚過敏にには関 わっていないと考えられる。さらに COX-2－

TRPV1,V4 が関与していることを明らかにしてきた。遅GDNF 系路への関与についても調べた。伸張性収縮負荷

発性筋痛は，運動中に遊離される Arg-ブラジキニン (rat)

後の GDNFmRNA 発現増大は TRPV1KO では野生型同様が B2 受容体を活性化して筋における NGF 産生を高め，見られたのに対し，V4KO では有意な変化ではなかった。

この NGF が筋細径線維受容器を感作して痛覚過敏を起GDNF による筋機械痛覚過敏は，V1,V4 両 KO で見られこす経路と，運動中に活性化された COX-2 を介して産なかった。これらの結果より，TRPV1 は侵害受容器上生された PG によって筋における GDNF 産生が産生され，にあって GDNF によって感作され，筋機械痛覚過敏にか

筋細径線維受容器を感作して機械痛覚過敏を起こす経路

かわっていると考えられる。この結果は GDNF による機との 2 経路がある。本年度は，これらの TRPs が遅発性械痛覚過敏が capsazepin では減弱しないというラットの筋痛の発生過程のどのレベルで関与しているかを調べた。

実験結果と食い違う。種差の可能性がある。一方，

NGF による痛覚過敏は TRPV1 ノックアウト (KO) マウス

TRPV4 は侵害受容器上にあって GDNF によって感作さでは殆ど見られなかったが，TRPV4KO では野生型と同れ，筋機械痛覚過敏にかかわっているばかりでなく，様な筋機械痛覚過敏が見られた。一方，伸張性収縮負荷

GDNF 産生経路にも関わっていると考えられる。GDNF

後に見られる筋に NGFmRNA 発現増大は，どちらの KO

産生経路のどこに TRPV4 が関与しているかについてはマウスでも見られた。これらの結果より，TRPV1 は侵今後の研究課題である。

5．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。推定

提案代表者は，これまでに脳幹・延髄由来のニューロ

されたサブタイプを含む，温度感受性 TRP チャネル欠

ン・グリア共培養細胞を用い，CO2/pH 負荷に対する細損マウス群に対する高 CO2 負荷による換気応答の変化を

胞 内 応 答 を ， Ca/pH の イ メ ー ジ ン グ ， perforated

whole body plethysmography 法にて野生型マウスと比較しpatch-clamp 法により検討したところ，高 CO2 負荷によりた。その結果，高 CO2 負荷による換気応答に有意な減弱

グリア細胞が Ca 応答をすることを見出してきている。

が観察される温度感受性 TRP チャネル欠損マウスを見

この Ca 応答を引き起こす Ca チャネルの候補として，薬出している。

理学的スクリーニングの結果，TRP チャネルのサブタイ

178

計画共同研究報告

6．温度感受性 TRP チャネルの活性化機構の解析と機能的役割
ー変温動物における TRPV1 の機能ー
太田利男，高橋賢次，大北真嗣（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）

温度感受性 TRP チャネルの一つである TRPV1 はこれ

capsaicin 及び熱により疼痛行動が生じた。これらの実験まで哺乳類や鳥類などの恒温動物において遺伝子クローにおける capsaicin 反応閾値はほぼ一致していたが，そのニングがなされ，その機能解析が行われてきた。しかし，感受性は，多くの哺乳類 TRPV1 と比べて著しく低下し変温動物である両生類での機能は不明であった。そこで，ていた。xtTRPV1 と哺乳類 TRPV1 とのアミノ酸比較を提案代表者は生理学研究所の富永教授，齋藤特任助教ら

行い，xtTRPV1 遺伝子変異体を作成した。これらの変異と共に，ニシツメガエル (Xenopus tropicalis) TRPV1 遺伝体を用いた機能解析により，xtTRPV1 における capsaicin

子 (xtTRPV1) をクローニングし，その発現・機能解析

感受性の低下の原因は，2 つのアミノ酸置換 (Tyrosineを細胞内 Ca イメージング法及び膜電流測定法により行

523, Alanine 561) であることが示された。

った。合わせてニシツメガエル知覚神経細胞における内因性 TRPV1 と比較した。

以上の成績から，ニシツメガエル TRPV1 は哺乳類と同様にポリモーダル受容体として機能していることが明xtTRPV1 のアミノ酸配列は他の脊椎動物 TRPV1 オル

らかになった。また，第 3 及び第 4 膜貫通領域の 2 つのソログと約 60%の相同性を示した。xtTRPV1 を発現させアミノ酸が capsaicin 認識部位として機能していることがた HeLa 細胞及び Xenopus oocyte において capsaicin，酸示された。これらのことから，陸生脊椎動物の祖先種で及び熱刺激によりチャネル活性が生じた。ニシツメガエ

ある両生類において TRPV1 が侵害受容センサーとして

ルより分離した知覚神経細胞においても，これらの刺激働いていること，更にその機能は進化の過程で維持されにより活性が見られた。個体を用いた行動実験において，ていることが示唆された。

7．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）

これまで大塚はラットで褐色脂肪組織の代謝が約 100ている。それゆえオレキシン含有神経が‘超日リズム’

分間隔いわゆる‘超日リズム’で増減すること、これにの制御に関与している可能性がある。この可能性を探る

同期して体温、脳の温度，血圧，心拍などの自律神経系

ためには正常マウスでオレキシン神経活動を制御する技

パラメータや行動，そして脳の覚醒状態が変化すること術が鍵となる。そこで山中章弘准教授が開発した光刺激を明らかにし，この‘超日リズム’が内因性基礎リズム

でオレキシン神経特異的にその活動を制御できるオレキであると提唱してきた。概日リズム調節に重要な脳内ニシン神経−光操作システムを用いて‘超日リズム’の形

ューロン群を破壊した後，この‘超日リズム’はより顕成でのオレキシンの役割を明らかにすることを目指すた

著になることから，この‘超日リズム’は概日リズムとめに本研究を提案した。オレキシン神経特異的に光受容は別の機構で作られるより基本的で重要な内因性リズムタンパク（チャネルロドプシンあるいはアーキオロドプと考えられる。覚醒・睡眠制御系で重要な役割を持つ脳シン）を発現した遺伝子改変マウスを用い，体温，心拍内神経伝達物質であるオレキシンを先天的に欠損したマ

数，行動，摂食を計測した。光刺激でオレキシン神経のウスで体温を計測すると体温の‘超日リズム’が減弱し活動を特異的に亢進あるいは抑制させたところ種々の生179

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

理パラメータに同期して見られる‘超日リズム’が乱れ

神経⇔光操作システムを用いた本研究をさらに推進させた。このことはオレキシン含有神経が‘超日リズム’のるとともに，次年度はこの光操作システムを睡眠覚醒制形成に関与していることを示唆する。すなわち本研究に御系にかかわる他の脳内神経化学系に応用し‘超日リズ

より‘超日リズム’研究でオレキシン神経に注目するとム’の計画共同研究を継続したいと考えている。

いうアプローチの有効性が得られた。今後はオレキシン

8．朝食の欠食が顔認知機能に及ぼす影響の検討
澤井明香（千葉県立保健医療大学）
仲渡江美，竹島康行，柿木隆介（生理学研究所）【背景】ヒトの顔や表情の適切な認知はコミュニケーショ

課題遂行数が有意に低下した。顔再認はさらに正解率もンに重要であるが，自閉症や非行少年での認知の問題を有意に低下した。

指摘するものもある。朝食の欠食者が増加しており，補

小学生に顔再認および顔表情試験を実施すると，怒り導された非行少年の朝食欠食率の高さを指摘する報告も顔や恐怖顔は欠食時も課題の回答数は維持されたが，幸ある。申請者は，これまでに欠食が暗算時の脳血流や自福顔や平静顔では有意に低下した。顔表情から受ける印

律神経活性に影響を及ぼすことを示している。

象を主観的に点数をつけると，怒り顔，笑顔で評価点の【目的】欠食と顔認知機能の関係を多チャンネルの近赤外平均値が低下したが，平静顔はかわらなかった。

光脳機能計測装置 (NIRS) にて検討する。

朝食の常食習慣を持つ大学生に摂取日と欠食日に暗算【方法】実験に先立ち予備的調査として，朝食摂取日と欠と顔再認を実施し，心電計にて自律神経活動を，2 極の食日の両日に対象者（大学生 35 名，小学生 80 名）に顔NIRS にて前頭部および側頭部血流を測定し，欠食日は認知（再認・表情）・ストループ，暗算を実施し，課題の暗算も顔再認も交感神経活性の上昇差が有意に上昇した。

成績を比較した。

脳血流は，欠食日の安静時の左前頭部酸素化ヘモグロビ

また，多極の NIRS を用いた場合の測定に適する課題

ン (Hb) および還元 Hb の平均値が低値を示した。暗算にの選定を行った。NIRS の調整をおこなったところ，経よる上昇差は，酸素化 Hb は変わらず，還元 Hb は欠食日

年劣化による動作不良により目的の計測を遂行するのはで平均値が低値を示した。顔再認は左右測頭部の還元困難であったが，翌年度（平成 24 年度）に後継機種のHb の平均値が低値を示した。

NIRS が所内に納入されるとの情報を得たため，本年度以上より認知課題の成績と自律神経活性，脳血流は欠は生理研の測定を延期し，2 極の NIRS による前頭部中食の影響を受けたが，課題の種類の差は，成績以外は顕心の予備測定を千葉県大にて実施した。

著ではなかった。顔認知については，今回，主反応部位【結果】大学生に，暗算・ストループ・顔再認試験を各々である側頭部の計測を機種の都合により殆ど実施できな

10 分ずつ回答すると，3 種類の課題は，いずれも欠食でかったため生理研にて翌年度以降に取り組むこととする。

9．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
和中明生，辰巳晃子，奥田洋明（奈良県立医科大学医学部
佐野裕美，南部篤（生理学研究所

第二解剖学講座）

生体システム研究部門）

申請者らはオリゴデンドロサイト前駆細胞において発Olig2 陽性細胞の動態を Olig2 プロモーター下に eGFP を現する転写調節因子 Olig2 に着目し，成熟脳内における発現するダブルトランスジェニックマウスを用いて解析

180

計画共同研究報告を行ってきた。この解析過程で申請者らは視床下核にお量の減少が認められた。

いて eGFP 陽性のアストロサイトが集簇することを見出

本共同研究ではこのアストロサイトによる神経機能調した。視床下核は運動制御に働く大脳基底核回路におい節の可能性を検証する目的で，FC 或いは等量の生理食て重要な役割を担っていることが知られている。そこで塩水を視床下核に微量注入したマウスにおける視床下核

このマウスにランニングホイールを用いた 2 週間の自発及び大脳基底核回路を構成する淡蒼球，大脳皮質運動野

運動刺激を課し，視床下核での eGFP 陽性アストロサイ

における神経活動を計測した。FC 注入群と対照群の間トを観察したところ対照群（運動なし）と比べてアスト

では予想されたような神経活動の有意な差は検出されな

ロサイトが突起を多数伸ばした複雑な形態を呈することかったが，FC の用量の問題，FC の細胞特異性の問題なを見出した。運動刺激に応じた形態変化の機能的意義をど課題として考えられた。今後は視床下核或いは淡蒼球探る目的で，アストロサイト特異的な細胞毒である

内節におけるアストロサイトを特異的にターゲットする

Fluorocitrate (FC) を視床下核に微量注入したマウスでの薬剤或いは遺伝子操作を用いて同様の解析を行う必要が自発運動量を計測したところ，対照と比べて有意に運動あると考えられる。

10．樹状突起依存的なシナプスとグルタミン酸受容体の可塑性変化に関する機能形態学的解析
川上良介（北海道大学・電子科学研究所）

シナプス可塑性の発現によりスパインの形態が変化し，されている領域と考えられる脳スライス標本中心部のイ

特定のグルタミン酸受容体サブユニットのシナプス密度メージングは困難であった。そこで，新たに見出した透が変化すること等が明らかになっている。しかしながら，徹剤を適用することを試みた。透徹剤の諸条件を検討し

海馬錐体細胞では基底樹状突起と頂上樹状突起のスパイ

た結果，共焦点顕微鏡および 2 光子顕微鏡のどちらにおンおよびシナプスのサイズ分布が異なる結果を得ている。

いてもスライス表層から 200m 以上の深部スパインのこのことは可塑性発現とシナプスの形態変化が樹状突起可視化に成功した。本手法により，新鮮スライスにおい依存的に異なる可能性を示唆しており，本研究により，て誘導された可塑性を発現したシナプス領域を特定する

シナプス可塑性とスパイン形態および受容体の密度変化ことが可能になった。現在，本手法を用いて高カリウムとの関連を明らかにすることを目的とした。

刺激，並びに GABA 受容体阻害剤による刺激を試みて金属電極による可塑性誘導はその刺激領域が限局されいる。この成果を基とし，SDS-FRL および超薄切片をることから，電子顕微鏡レベルでその位置を同定するこ

もちいた透過型電子顕微鏡観察によるシナプス形態の統とが困難である。そこで，まず始めに 2 光子顕微鏡並び計学的解析を行うことで海馬錐体細胞のシナプス可塑性に共焦点顕微鏡を用いてスパイン変化の観察および領域

発現メカニズムの樹状突起依存性を明らかに出来ると考同定を試みた。しかしながら，新鮮スライス標本をホルえており，研究を継続中である。

マリン固定した場合，透過性の劣化により可塑性が誘導

11．運動学習記憶痕跡に関連するシナプス微小形態変化
工藤もゑこ，永雄総一（独立行政法人・理化学研究所・脳科学総合研究センター・運動学習制御）
重本隆一（自然科学研究機構・生理学研究所・脳形態解析部門）

マウスの水平性視機性眼球反応 (HOKR) のゲインの

適 応 の パ ラ ダ イ ム を 用 い た 先 行 研 究 (Shutoh et al.,181

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Neuroscience 139:767-77, 2006; Okamoto et al., J Neurosci

することを見出した（Todaka et al., 投稿中）
。今後さらに，31:8958-8966, 2011) は，HOKR のゲインに適応が生じる

記憶痕跡の移動に関与する可能性のあるタンパク質やペ時，はじめは小脳皮質の片葉に適応の記憶痕跡が存在す

プチドの作用について検討する予定である。

るが，適度な間隔（休憩）をおいて練習を繰り返すこと

2011 年度は，この仮説を検証するために，前庭核で，により，適応の記憶痕跡は片葉の出力先である前庭神経

適応の記憶痕跡が形態学的にどのように表現されている核に移動することを示唆する。この記憶痕跡のシナプス

かを形態学的に調べる手法の開発を試みた。片葉に順行

間移動は練習の開始から数時間程度で生じ，かつ休憩の性のトレーサーを注入し，片葉のプルキンエ細胞がシナ時期に片葉で作られるタンパク質が必要であることが示

プス結合をする前庭核神経細胞の樹状突起が，経シナプ

唆されている。さらに，休憩時に片葉にムシモールを局

ス的にどの程度標識されるかを検討した。トレーサーに所投与し神経の自発発火を止めると，記憶痕跡の移動がは，東大の宮下研究室で開発された WGA を強制発現さ阻害される (Okamoto et al., Neurosci Lett 504:53-55, 2011)

せることのできるレンチウイルスを用いた。マウスの片ことから，休憩期間に小脳皮質で作られたタンパク質が，葉にレンチウイルスを微量注入し，2 週間及び 3 ヶ月後軸索流によりプルキンエ細胞の軸索終末に輸送され，神にマウスを灌流固定し，前庭核の組織切片を作成した。

経発火により神経伝達物質のアミノ酪酸 (GABA) とと光顕による観察では，細胞体と近位樹状突起が WGA でもに放出され，シナプス後側の前庭核の神経細胞に可塑

経シナプス的に標識されている神経細胞が若干見られた性変化を生じさせることが適応の記憶痕跡の移動の原因

が，興奮性シナプスが多く分布する遠位樹状突起が標識であるという作業仮説を提出した。また，薬理と電気生されている神経細胞は見られなかった。現在，遠位樹状理の実験により，プルキンエ細胞の軸索終末から GABA

突起における WGA の標識を電顕で検討するとともに，とともに放出される消化管ホルモンのモチリンは，前庭

WGA の経シナプス標識の効率を高める実験条件を検討+

神経細胞の GABA 受容体と K -チャンネルの活性を修飾しているところである。

12．依存性薬物摂取に伴う側坐核の可塑性変化におけるMHC 抗原クラスＩ分子の役割
中原大一郎（浜松医科大学医学部）

主要組織適合遺伝子複合体抗原（MHC 抗原）クラス I

ンの慢性投与を施し，2m ノックアウトマウスでは薬物

は哺乳動物の細胞性免疫系の主要分子として広く知られ依存形成の指標とされる行動感作が著しく増加することているが，最近になってこの分子が脳細胞に発現していを確認した。さらに休薬後 14 日の時点での側坐核ニュることがわかり，すでに外側膝状体・海馬・小脳などでーロンにおける興奮性シナプス上の総 AMPA 受容体，シナプス可塑性関連因子として働くことが示唆されていおよびそのサブユニットである GluR1，GluR2 の密度をる。一方，薬物依存の形成は中脳腹側被蓋野および側坐

SDS 処理凍結活断レプリカ標識法により解析した。その核における可塑性変化を伴うことが報告されている。そ結果，野生型マウスにおいては薬物依存形成後に GluR1

こで，本研究では薬物依存の形成に伴う側坐核シナプスの密度の増加が認められた。一方2m ノックアウトマウ

可塑性の変化に MHC 抗原クラス I 分子が関与するか否スにおいては総 AMPA，GluR1，GluR2 すべてにおいてかを明らかにすることを目的とした。

密度の増加が認められた。コカインの慢性投与を行わな

MHC 抗原クラス I は重鎖 (1～3) と2 ミクログロブ

かった統制群においては，野生型と2m ノックアウトの

リン (2m) の軽鎖で構成され，2m をノックアウトした

両群間で総 AMPA，GluR1，GluR2 の密度に差は認めら

マウスでは細胞表面における MHC 抗原クラス I の発現れなかった。これらの結果から，2m がコカインによりが著しく減少することが報告されている。本研究ではま誘起される側坐核ニューロン興奮性シナプス上の AMPA

ず2m ノックアウトマウスおよび野生型マウスにコカイ

受容体およびそのサブユニットの増加に関与しているこ182

計画共同研究報告とが示された。さらに電気生理学的な解析を行ったとこ

はコカイン慢性投与によりすでに側坐核興奮性シナプスろ，野生型マウスの側坐核スライス標本では低頻度刺激

上の AMPA 受容体が増加していることによる天井効果

により LTD が誘起されるが，2m ノックアウトマウス

であると推測され，SDS 処理凍結活断レプリカ標識法ででは同じ刺激で LTD が誘起されないことを確認した。

得られた結果と一致した。

コカイン依存の形成に密接に関連する LTD の消失が2m

今後は MHC 抗原クラス I の細胞表面への発現がよりノックアウトにより生じることは興味深い。また，コカ抑制された2m/TAP1 ダブルノックアウトマウスを用い，イン慢性投与処置を行った2m マウスでは高頻度刺激にMHC 抗原クラス I の側坐核シナプス可塑性への作用メカより誘起される LTP が減弱することが確認された。これ

ニズムのさらなる解明を試みる。

13．脳の左右差が生じるしくみとその役割の解明伊藤功（九州大学大学院理学研究院）

成獣マウスの海馬神経回路には NMDA 受容体 NR2B状の非対称性も消失している事が明らかになり，MHCI

サブユニットの非対称なシナプス配置に基づく機能的・の機能阻害により海馬神経回路の機能的・構造的非対称

構造的左右非対称性が存在していることを我々は明らか性が完全に消失する事が示された。これらの成果は，すにした。さらに，このような神経回路の非対称性形成に，でに国内学会において発表するとともに，論文として投MHCI/PirB 系が関与している可能性を示唆する結果が稿中である。

MHCI のサブユニットである2m や PirB のノックアウト

現在，PirB のノックアウトマウスを用いた生理学的なマウスを用いた生理学的解析によって得られつつある。

解析が進行中であり，2m ノックアウトマウスの場合とそこで本共同研究は，解剖学的手法を用いて神経回路のほぼ同様の結果が得られつつある。今後は PirB のノッ

非対称性形成における MHCI/PirB 系の関与を確認するこクアウトマウスを用いてシナプス形態の解析を実施するとを目的としている。

とともに，MHCI や PirB のシナプスにおける局在を明ら

本年度は，2m ノックアウトマウスを用いた解剖学的かにする事を試みる。

解析を実施した。その結果，海馬シナプスのサイズや形

14．多光子励起法を用いた生体脳におけるドレブリンの可視化とその神経活動依存的局在変化の解析
渡部美穂，白尾智明（群馬大学大学院医学研究科）

ドレブリンは脳内における主要なアクチン結合タンパ

た。まず，マウス胎児の海馬初代培養神経細胞に GFP-クのひとつであり，樹状突起スパインに限局している。

ドレブリンを強制発現させ，まず共焦点レーザー顕微鏡

神経特異的ドレブリンの樹状突起スパインへの集積はスにより観察を行い，次に多光子励起顕微鏡により観察をパイン形成過程の最初期に起こる現象であることから，行う技術を習得した。さらに，in vivo でドレブリンの局

スパイン形態形成の制御に密接に関与していると考えら所的変化を解析するために，ドレブリンが GFP 標識される。本研究では，in vitro および in vivo におけるドレれている GFP-ドレブリントランスジェニックマウスを

ブリンの神経活動依存的局所的変化と樹状突起スパイン

用いて，多光子顕微鏡を用いて生体脳におけるドレブリ

形態変化の関連を解析し，シナプス形成機構におけるアンの可視化を試みた。しかし残念ながら，GFP-ドレブ

クチン細胞骨格制御の一端を明らかにすることを目指し

リントランスジェニックマウスにおけるシナプス部の183

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

GFP 蛍光は微弱なもので有り，画像を得ることはできなに変化がみられるか観察を行う予定である。また，かった。今後は GFP-ドレブリンノックインマウスを作

Thy1-YFP トランスジェニックマウスと GFP-ドレブリン

製し，再び多光子励起法を用いた生体脳におけるドレブ

ノックインマウスを交配し得られるマウスを用いて，ドリンの可視化を目指したい。また，電気生理学的およびレブリンの局在変化と樹状突起スパインの形態変化の関

薬理学的に神経活動を誘発した際に，ドレブリンの局在連の解析を行う予定である。

15．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，加藤康子，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，嗅覚障害とそ

生涯にわたりニューロンを新生している。新生ニューロの回復におけるニューロン新生の役割を解明することをンが嗅覚の一次中枢である嗅球へと移動し，成熟して神目的とした。

経回路に組み込まれる一方で，古いニューロンは細胞死始めに，傍糸球細胞が蛍光標識される遺伝子改変マウを起こしており，嗅球ニューロンは常に入れ替わっていスを用いて，2 ヶ月以上の同一個体での嗅球生体観察法

る。これまでの研究で，嗅球に到着した新生ニューロンを確立した。次に，傍糸球細胞のターンオーバーにおけ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

る嗅覚入力の役割を解明するために，嗅覚入力を可逆的が，生きた動物で同一ニューロンを長期間追跡することに制御できる外鼻孔閉塞プラグを用いて，嗅覚入力を制が困難であり，ニューロンのターンオーバーに嗅覚入力御した時の傍糸球細胞のターンオーバーの変化を詳細にが与える影響は不明である。

解析した。その結果，入力遮断過程で傍糸球細胞が細胞

近年，二光子顕微鏡を用いた in vivo イメージング法

死を起こした場所が，嗅覚入力再開後に新生ニューロンが発展し，生きた動物で蛍光標識された脳細胞を繰り返によって埋まることを見出した。さらに，この入力依存

し観察することが可能になった。実際に，嗅球ニューロ

的な入れ替わりパターンは，二光子レーザーで一細胞をンの一種である傍糸球細胞は嗅球表層に位置し，二光子狙って焼灼した後にも観察された。以上の結果は，嗅覚

顕微鏡を用いて同一細胞を長期間追跡することでそのタ入力が成体嗅球ニューロンのターンオーバーを時空間的ーンオーバーを観察出来ることが報告されている。

に制御していることを示唆している (Sawada et al., J.

そこで本研究では，生理学研究所生体恒常機能発達機

Neurosci., 2011)。現在は，ターンオーバーの時空間制御

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に関するメカニズムをさらに明らかにするため，ニュー学分野の共同研究により，入力障害及び回復過程での嗅ロンと血管及びグリア細胞との相互作用について二光子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イメージング法で解析中である。

16．再生・新生した腸管神経細胞機能の 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，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

した壁内神経系の再生・新生促進作用を有することを見

リド （以下 MOS）は，下部消化管切離吻合術後に損傷いだしている。しかしながら，消化管切離吻合部の組織

184

計画共同研究報告

修復過程で生じる肉芽組織深部の詳細な観察は，ホール

その結果，まず 2PM を用いることでこれまで不可能

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であった吻合部深部までの観察が十分に可能であること

界がありこれまで不可能であった。

が明らかとなった。さらには，定量的解析を進めて，取そこで本研究では，壁内神経細胞が蛍光標識された遺得した画像から新生したと思われる神経細胞数を三次元

伝子改変マウス (Thy1 promotor GFP H-line mouse) を用でカウントした結果，SITRA 群と SITRA+MOS+SB 群とい，高深部到達性かつ低侵襲性の赤外領域光を励起光源の間では有意差は認められなかったが，MOS 群では他とする非線形光学系-2 光子励起顕微鏡（以下 2PM）を用の 2 群と比較し新生神経細胞が表面から約m の深さ

いて小腸切離吻合術 (SITRA) 後形成される肉芽組織深に集中して有意に増加（約 4 倍）しているという結果を部の in vivo イメージングを用い，吻合部肉芽組織内の得た。

詳細な観察および損傷腸壁内神経系の再生・新生過程に対する MOS の効果の解析を試みた。
我々はまず，無処置群の麻酔下マウスにおいて 2PM
で終末回腸の in vivo イメージングを実施し，縦走筋とこれらの結果より，小腸切離吻合術後の肉芽組織深部を観察する上で 2PM の有用性が示唆され，また同時に
損傷腸壁内神経系の再生・新生促進作用に対する MOSの効果が明らかとなった。

輪走筋層の間に Auerbach 神経叢を確認することに成功

今後は，より長期間の観察が必要であることから同様した。その上で，術後 1 週間の SITRA 群と術後 1 週間のの追加実験を予定している。さらには，取得した映像のMOS 飲水投与を行った SITRA+MOS 群，さらに 5-HT4三次元化や，GFP と波長の異なる蛍光色素でマーキング受容体拮抗薬 SB-207266（以下 SB）を同時に投与したした神経幹細胞移植後のイメージングなどを実施し，神SITRA+MOS+SB 群で肉芽組織深部の観察を行い，取得

経新生あるいは腸管壁内神経系の再構築過程を明らかにした画像を解析した。

する研究を行う予定である。

17．多光子励起顕微鏡を用いた骨リモデリングのインビボ光イメージング
今村健志，疋田温彦（愛媛大学

大学院医学系研究科

分子病態医学分野）

破骨細胞と骨芽細胞のカップリングが骨のリモデリンェニックマウスを準備し，Cre によって発光タンパク質

グを制御する重要な機構であることが提唱されているが，と蛍光タンパク質が発現するトランスジェニックマウス

その本体は明らかにされていない。本研究では，多光子と掛け合わせを開始したが，その過程で，Cre によって励起顕微鏡を用いてインビボで骨芽細胞と破骨細胞の機

発光タンパク質と蛍光タンパク質が発現するトランスジ

能をイメージングする実験系を構築し，骨リモデリングェニックマウスの蛍光タンパク質の発現が検出できないのインビボ解析をおこない，破骨細胞と骨芽細胞のカッ状況に陥ったので，マウスの strain の問題と考え，改めプリングの分子メカニズムを明らかにすることを目的とてマウスのバッククロスを進めた。

する。

さらに，昨年度，骨髄内に蛍光タンパク質を発現する

昨年度，I 型コラーゲンプロモーターの下流で蛍光タ細胞を移植し，2 光子励起顕微鏡を用いてインビボで細ンパク質が発現するトランスジェニックマウスを作製し，胞を観察することを試みたところ，予想以上に骨髄内イ実験を進め，マウスの頭蓋骨に破骨細胞誘導因子

メージングが困難で，2 光子励起顕微鏡を用いても 150

RANKL を注射すると局所で骨吸収がおこるが，この時um の深さまでしか観察できないこと（共焦点レーザー顕に活性型骨芽細胞を発光イメージングでトレースすると，

微鏡で 100 um）がわかったので，その改良を進めた。具RANKL 投与後約 2 週で活性型骨芽細胞が激減し，その体的には，モデル系としてはより観察しやすい頭蓋骨の後投与後約 4 週をピークにその数が増加し，投与後約 6観察のためのシステムを構築した。さらに，蛍光タンパ

週で元に戻ることを明らかにした。今年度は，カテプシ

ク質としては，より長波長を選択した方がよいことを確

ン K のプロモーターの下流で Cre が発現するトランスジ

認した。一方，蛍光試薬を使った骨代謝関連細胞のイメ

185生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ージングを進め，数種類の蛍光有機小分子で，インビボ

骨細胞イメージングに成功した。

18．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学）
戸田知得，箕越靖彦（自然科学研究機構生理学研究所）

インスリンシグナルは糖・エネルギー代謝の制御にお

次に，インスリンを分泌する膵島の特に糖負荷後に明いて中心的な役割を果たす。我々はインスリン受容体のらかな高血糖が誘発されたことから，骨格筋・脂肪細胞

変異体のノックインマウス（mIR マウス）が通常飼育下における糖取込みの低下や肝臓からの糖放出の増加の可

では耐糖能障害が見られないものの，高脂肪食負荷によ能性について解析した。その結果，高脂肪食負荷 mIR マ

り顕性の糖尿病を発症することを見いだした。興味深い

ウスでは肝臓での糖新生が亢進しており，これが糖尿病ことに，mIR マウスでは高脂肪食負荷による肥満がほと発症の原因となっていることが示唆された。さらに，こんど誘導されず，日本人をはじめとするアジア諸国で多のマウスのエネルギー代謝状態を直接的に評価する目的く見られる小太り型の糖尿病の病態を模した動物モデル

で，mIR マウスの酸素消費量と呼吸商を，通常飼料と高と考え，病態の解明を目指し，解析を行っている。

脂肪食飼育下で測定した。その結果，野生型マウスでは高脂肪食負荷 mIR マウスは経口ぶどう糖負荷試験や経昼夜の呼吸商の日内変動（暗期で上昇し明期で低下する）

口食餌負荷試験で明らかな耐糖能異常を認めた。mIR マ

パターンが見られたのに対し，mIR マウスでは日内変動

ウスがインスリン抵抗性マウスであり，高脂肪食負荷はパターンがほぼ消失していた。さらに検討を加えたとこインスリン抵抗性を誘導することから，まずに，インス

ろ，mIR マウスでは脂肪組織での脂肪分解が亢進しておリン需要の増大に膵島からのインスリン分泌が代償しきり，これが昼夜の呼吸商変動が消失していた原因と考えれずに糖尿病を発症した可能性を考えた。これを検討すられた。

るために，膵島量を定量したり，血中インスリン濃度を

現在は，その他の臓器の糖・エネルギー代謝の制御状測定したところ，高脂肪食負荷 mIR マウスは著明な膵島

況を詳細に検討する必要がある。これらの解析結果を通の肥大と高度の高インスリン血症を示し，膵島の代償がじ，生体各臓器間の相互作用を介したインスリンによる不十分であるために，糖尿病が発症しているわけではな

糖・エネルギー代謝の制御システムを解明することを目いことが明らかになった。

指している。

19．光活性化型チャンネルを用いた塩分摂取行動の制御機構に関する研究
檜山武史（基礎生物学研究所）
冨田江一，平林真澄（生理学研究所）

ナトリウムは体液を構成する主要なイオンであり，体を脳弓下器官の特定の細胞に発現したマウスを作成し，液のナトリウムレベルは一定に保たれている。脳弓下器

神経活動の光制御と行動実験を組み合わせることにより，官には，体液ナトリウムレベルの監視と塩分摂取行動の

塩分摂取行動の制御に関わる神経細胞の同定を目指して制御に関わる中枢が存在する。しかし，塩分摂取行動の実験をおこなった。

制御を担う神経細胞の実体はまだ明らかになっていない。

光活性化型チャンネルであるチャンネルロドプシン

本研究では，光活性化型チャンネルやトランスポーター(ChR2) をテトラサイクリン応答因子 (Tre) 制御下に発現186

計画共同研究報告する Tre-ChR2-EGFP マウス，光制御型トランスポータ

現を確認することができなかった。特に，実験の目的でーであるハロロドプシン (NpHR) を Tre 制御下に発現すある脳弓下器官において発現が確認できず，実験に使用

る Tre-eNpHR-EGFP マ ウ ス ， 蛍 光 タ ン パ ク 質することができなかった。また，floxed マウスについて

KusabiraOrange を発現し Cre リコンビナーゼの活性によは，ネスチンプロモーター制御下に Cre リコンビナーゼ

り ChR2 を発現する ChR2-floxed-KusabiraOrange マウスのを発現する Nestin-Cre マウスと交配した。こちらは，神3 種類のトランスジェニックラインを作成した。Tre 配経系全てにおいて幅広く ChR2 を発現することが期待さ

列を組み込んだ 2 系統に関しては，GABA 作働性ニュー

れたが，残念ながら，こちらも一部でしか発現が確認さロンにおいてテトラサイクリントランスアクチベーターれなかった。いずれの系統においても，ChR2 や NpHR(tTA) を発現する GAD67-tTA マウスと交配した。このダを発現した細胞の一部に断片化や萎縮が観察され，細胞ブルトランスジェニックマウスの体内では，ドキシサイ

死を起こしたと考えられたことから，ChR2 や NpHR のクリン依存的に tTA が Tre に結合し，GABA 作働性ニュ発現によって細胞毒性が生じた可能性を考えている。

ーロンに ChR2 や NpHR を発現することが期待される。
しかし，発現を調べたところ，ごく一部の細胞にしか発

現在，ウィルスを用いて脳弓下器官に局所的に遺伝子を発現させる手法に切り替えて，実験を進めている。

20．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，冨川順子，深沼達也，後藤哲平（名古屋大学大学院生命農学研究科）
冨田江一，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

度までに，Kiss1-floxed マウスの作製に成功している。

ドとして発見された神経ペプチドである。このペプチド

一方，Cre リコンビナーゼ発現マウスのためには，脳を含むニューロンは，性腺刺激ホルモン放出ホルモン

領域特異的な Kiss1 発現エンハンサー領域を同定する必(GnRH) の分泌を制御し，卵巣から分泌されるエストロ

要 が 有 り ， 緑 色 蛍 光 蛋 白 質 (GFP) を 用 い た in vivo

ジェンの GnRH ニューロンへのフィードバック作用を仲reporter assay を行ってきた。作製した複数系統の Tg マ

介するニューロンとして注目されている。

ウスのなかに，昨年度見いだした ARC 特異的な GFP 発

メタスチンニューロンは，齧歯類の脳内ではふたつの

現 Tg マウスに続いて，AVPV 特異的な GFP 発現 Tg マウ

集団を形成し，ひとつは前腹側室周囲核 (AVPV) に，スを見いだした。この結果は，AVPV あるいは ARC に

もうひとつは視床下部弓状核 (ARC) にある。AVPV のキ

特異的に Cre リコンビナーゼを発現する Tg マウスを作

スペプチンニューロン集団はエストロジェンの正のフィ出するために必須である脳領域特異的な Kiss1 発現エンードバックを仲介し，排卵制御に関与し，ARC の集団

ハンサー領域を同定したことを意味する。

は GnRH のパルス状分泌を制御しており，卵胞発育を制これらの知見をもとに AVPV あるいは ARC に特異的御することで生殖機能全体の中枢として機能しているとに Cre リコンビナーゼを発現する Tg マウスを作製し，考えている。本研究では，ふたつのメタスチンニューロ

Cre リコンビナーゼの発現領域を再確認しつつ，すでにン集団の生理的役割を明らかにするため，Cre/loxP シス

作成の完了した Kiss1-floxed マウスとの交配により，そテムを用い，それぞれのメタスチンニューロン集団で特れぞれのメタスチンニューロン集団で特異的にメタスチ

異的にメタスチン発現を欠損するようなコンディショナ

ン発現を欠損するようなコンディショナル KO マウス作

ル KO マウスの作出をめざし，Cre リコンビナーゼ発現成を進めている。

マウスおよび Kiss1-floxed マウスを作製している。昨年187

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）21．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，後藤剛，金英一，坂本智哉，木村梨乃，丸野晃嗣，高橋春弥（京都大学大学院農学研究科）
冨田江一，平林真澄（生理学研究所）

メタボリックシンドロームの原因となる脂肪組織でのラスミドを遺伝子導入したマクロファージ培養細胞株をインスリン抵抗性は，脂肪組織中の脂肪細胞とマクロフ使って，クローニングしたプロモーター領域が正常に機ァージなど免疫細胞との相互作用によるものである。そ能するかどうかを細胞レベルで確認した。作製したマウ

こで，インスリン抵抗性発症に伴い変動する遺伝子のプ

ス TNFプロモーターレポータープラスミドをマクロフ

ロモーター領域で蛍光タンパク質を発現させるトランス

ァージ様培養細胞 RAW264 に導入し，LPS 刺激を行うと，ジェニックマウスを作製し，脂肪組織内での細胞間相互レポーターである GFP の発現が有意に上昇し，このレ作用を動物個体レベルで検討し，インスリン抵抗性発症

ポータープラスミドが，マクロファージにおける TNFメカニズムを解析することを目的として，次のような実遺伝子と同様の挙動を示すことが示された（これらの結験を行った。

果を 2011 年に論文として報告した：Sakamoto, et al. 2011

トランスジェニックマウス作製の前に，インスリン抵

Biosci. Biotechnol. Biochem., 75, 1582-1587）。

抗性発症に伴い発現が変化する遺伝子のプロモーター領

次に，このレポータープラスミドを使って，C57BL

域をクローニングした。まず脂肪細胞でインスリン抵抗

マウスのトランスジェニックマウスを生理学研究所にて性を誘導することが知られている TNF遺伝子に着目し，作製した。この作製したマウスを用いて，動物個体内でそのマウスプロモーター領域を PCR 法によりクローニ

TNFの発現をモニターすることが出来るかどうか，現ングし，蛍光タンパク質 GFP をレポーター遺伝子とし在，検討中である。

て組み入れたレポータープラスミドを構築した。このプ

22．CNR/プロトカドヘリン遺伝子ジーンターゲティングマウスの作製と機能解析
八木
冨田江一，三宝健，平林敬浩（大阪大学）

誠，山内奈央子，平林真澄（生理学研究所）

クラスター型プロトカドヘリンはゲノム上の比較的狭分子種を発現しており，その組み合わせは個々の細胞ごい領域に特殊なクラスター構造を形成しており，この遺とに異なっていた。また，これらクラスター型プロトカ

伝 子 か ら は 多 様 化 し た プ ロト カ ド ヘ リ ン (Pcdh)，ドヘリンは Pcdh，Pcdh，Pcdhの各分子種が細胞膜

Pcdh，Pcdh 分子群が発現している。マウスではこれ上で複合体を形成し，Pcdhには分子ごとにホモフィリ

までに Pcdhが 14 分子種 (1-12, c1, c2)，Pcdh

ックな細胞接着活性があることが明らかになっている。

が 22 分子種 (1-22)，Pcdhが 22 分子種 (A1-A12,

以上の結果から，クラスター型プロトカドヘリンは，

B1, B2, B4-B8, c3-c5) 存在することが知られてその発現パターンによって，神経細胞に数百万通り以上

おり，いずれの分子種も一回膜貫通型タンパク質で中枢の多様性を与えることが可能であり，同遺伝子ファミリ

神経系において強く発現している。クラスター型プロト

ーは脳神経系における神経細胞の多様化に寄与している

カドヘリンの発現様式を単一神経細胞に対する RT-PCR

ことが予想されている。

および in situ ハイブリダイゼーションで解析した結果，

これまでに全ての Pcdh遺伝子を欠損した遺伝子改変

一つの細胞では Pcdh，Pcdh，Pcdhいずれも複数のマウス（Pcdh KO マウス）を作製し解析したところ嗅188

計画共同研究報告

改変マウスのうち， c2 遺伝子を欠損したマウスにおい球およびセロトニン神経投射に異常が観察された。
そこで本研究では神経投射に Pcdhの分子的多様性がて共通にセロトニン神経投射に異常が観察されたことか

どのように寄与しているかを解析するために，可変領域

ら，セロトニン神経の正確な投射には c2 分子種が必要

エクソン数に変換した種々の遺伝子改変マウスの作製し，であり，Pcdhの分子的多様性は関与していない可能性

Pcdh KO マウスで認められたセロトニン神経の異常投が示唆された。

射が観察されるかを解析した。その結果，種々の遺伝子

23．滑脳症モデルマウスを用いたカルパイン阻害剤有効性の検証
広常真治（大阪市立大学・大学院医学研究科・細胞機能制御学）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所

行動様式解析室）後直後からカルパイン阻害剤を投与し，組織学的解析を行った。その結果，胎生期，生後直後からの投与で組織学的な表現形の回復が認められた。一方，生後 10 日からの投与では既に神経細胞の遊走が完了しているため神経細胞の層構造の異常は回復しなかった。
機能的な回復を解析するためにマウスの行動解析を行っ た 。 行 動 解 析 と し て は General Health Screening(GHNS)，Rotarod test，歩行解析を行った。その結果，
我々は中枢神経系の形成不全である滑脳症の研究に取Rotarod test では胎生期，生後直後からの投与で回復が認り組んできた（図）。滑脳症は，60%はヒト染色体 17 番められた（図）。さらに歩行解析では胎生期，生後直後だの LIS1 のヘテロの変異によるもので，発生期の神経細けでなく，生後 10 日からの投与でも回復が認められ，胞遊走の障害に伴う平坦な大脳皮質と神経細胞の層構造

構造的な回復がなくても機能的な回復が期待されることの異常を特徴とする。原因遺伝子・LIS1 はモータータが分かった。これらは本カルパイン阻害剤の持つ血液脳

ンパク質である細胞質ダイニンの制御因子であることを

関門を通過できる特長が大きく寄与していると考えられ明らかにしてきた。一方この研究の過程で LIS1 はカルた。これらのことから，カルパイン阻害剤を用いた滑脳

パインによって分解される半減期の短いタンパク質であ症治療に関して生後の投与でも一定の機能的な回復が期

ることが分かった。そこで我々はカルパイン阻害剤によ待されることが分かった。

って LIS1 のタンパク質分解を抑制すれば LIS1 のタンパ
ク質が回復し，滑脳症の新たな治療戦略になると考え，

Rotarod test

歩行解析

我々が確立した LIS1 のヘテロ変異マウスを滑脳症モデ
ルとしてカルパイン阻害剤投与による表現形の回復を解析した。
今回，製薬会社との共同で新たなカルパイン阻害剤の効果を滑脳症モデルマウスを用いて解析した。このカルパイン阻害剤細胞毒性が低くかつ血液脳関門を通過できる特長がある。本カルパイン阻害剤の有効性を検証する
ために LIS1 ヘテロ変異マウスに対する胎生期間中，生

189

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）24．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，比嘉高雄啓三，宮川進，渡邊裕美（新潟大学）

剛（生理学研究所

行動様式解析室）コンドロイチン硫酸 (CS) は，プロテオグリカンの成コンドロイチン硫酸の多様な脳機能調節機構を明らか分として脳内では perineuronal net (PNN) と呼ばれるシナにするため，コンドロイチン硫酸糖鎖合成の律速酵素

プス周囲部に局在する糖鎖である。その機能は，軸索成

CSGalNAcGT1 および T2 の遺伝子改変マウスの高次脳機長の抑制，神経幹細胞の分化抑制，脳損傷時の炎症の限能に関して，行動バッテリーテストを解析することとし，局化など多岐にわたっており，シナプス可塑性への関与

まず胚操作によって T1-KO マウスを作成することとしも報告されている。CS 機能の神経系の関与については，た。胚については，新潟大学脳研究所バイオリソースセ

これまでその分解酵素コンドロイチナーゼ ABC を局所

ンター動物資源部門で作成された胚を生理学研究所に送投与して研究することが通例であったが，これでは出来

付して，マウスを作出した。しかし，予想に反してヘテ上がった系の擾乱ができるのみで，精密な議論は困難でロマウスに比べ，ホモマウスの作出数が少なかった。そある。申請者は，これらの事象への CS の関与を直接的の原因について現在解析中である。当面，24 年度にはに 証 明 す る た め ， CS 合 成 酵 素 群 の う ち ，

まず今回作出されたヘテロマウスの行動解析を生理学研

CSGalNAcT-1/2 のノックアウトマウスを作成済みである究所で高雄らが行う予定であり，次いでホモマウスの準ため，このマウスを用いて脳高次機能の異常を解析する

備ができ次第，これを行うこととした。

ことを計画した。上記の 2 つの酵素は，CS 合成が他の

なお，両者のダブルノックアウトマウスは致死的であ

プロテオグリカン合成とは共通性をもたない，独自経路るので，今後は上記のマウスに加えて T1-/-T2+/-を行動の最初の反応を分担すると考えられているため，ユニー解析する。これらのマウスの神経回路形成と，成熟脳神

クな結果が期待された。また両者は相同性の高いアイソ

経新生の調節状況を別途解析して照合し，表現型との関フォームであるが，脊髄損傷を作成すると，後者は対照

連性を明らかにする。野生型マウスおよびで作出した遺群とほとんど結果に変わりがなく，前者のみが顕著に損

伝子改変マウス各 20 匹を生理研に送付・飼育後，行動

傷修復が改善されたことから，生理的には全く異なる機

バッテリー装置一式を使用して，統計学的に解析処理す能や調節を CS 合成に関して行っていると思われる。

る。

25．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，吉川友章，堤康央（大阪大学大学院薬学研究科

高雄啓三，宮川剛（生理学研究所

毒性学分野）

行動様式解析室）近年，ナノマテリアルが急速に開発・実用化される一報を集積することを目的とする。具体的には，乳幼仔・方で，未知の生体影響を発現してしまうことが危惧され成体・妊娠マウスに種々のナノマテリアルを静脈内・経ている。特に，こころの毒性学とも言うべき，情動・認鼻・経気道投与した後，網羅的行動テストバッテリーに

知機能への影響評価は，重要課題であるものの，実験手より，不安様行動，社会的行動，記憶など，多岐に渡る

法の困難さから未だ検討された例は皆無と言える。本研

情動・認知行動を解析するものである。平成 22 年度は，

究は，ナノマテリアルの物性と情動・認知行動毒性との2011 年の Nat. Nanotechnol. 誌で報告したナノマテリア

連関を追求し，安全なナノマテリアルの開発に必須の情ルの生殖発生毒性に関する知見をもとに，非晶質ナノシ

190

計画共同研究報告

リカを静脈内投与した妊娠マウスの仔に関して，網羅的に，社会ニーズや緊急性の高い，世界レベルの研究成果

行動テストバッテリーの一部を実施した。その結果，こを積み上げつつある。今後は，継続した共同研究のもと，

れらのマウスが対照群と比較し，驚愕反応の亢進を示す

生化学的解析，組織学的解析等を駆使し，ナノマテリア

ことを明らかとした。平成 23 年度は，マウスの記憶，

ルやサブナノ素材の胎仔期曝露による情動・認知行動異うつ様行動など多項目を検討し，これらのマウスがうつ常のメカニズムを追究する予定である。また，粒子径や様症状を生じている可能性を新たに明らかとした。さら表面修飾の異なる非晶質ナノシリカ，ナノ酸化チタン等に，10 nm 以下の素材であり，分子や粒子の中間的性質

を胎仔期曝露した新生仔の行動解析を通じて，ナノマテを示すと考えられるサブナノ素材の安全性評価にも着手

リアルやサブナノ素材の物性と情動・認知行動毒性の連し，サブナノ白金を静脈内投与した妊娠マウスの仔に関関を追及すると共に，過剰量の静脈内投与によるハザー

して，網羅的行動テストバッテリーの一部を実施した。

ド同定のみならず，実際の曝露実態を加味した検討を進

その結果，これらのマウスが対照群と比較し，不安様行める計画である。

動などに異常を呈する可能性を明らかとするなど，順調

26．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Test である，Y Maze Test や Radial Maze Test では，学習ある。DBZ は脳特異的に発現しており，DBZ と DISC1

自体には KO マウスと野生型マウスで差は見られなかっの結合は神経細胞の突起伸展（樹状突起），大脳皮質形成

たが，いずれの Test においてもマウスの行動量の減少が時の神経細胞の移動に関与していることが知られている。

認められた。このことは，KO マウスでの新規環境でのDISC1 の機能解析はこれまで多くの報告があるが，DBZ

活動減少があることを示している。つぎに，新規環境で単独の生体での機能は全く報告がないので，我々はの活動量減少を確認するために NIH (Novelty Induced

DBZ KO マウスを作成し，その解析を行った。その結果，

Hypophagia) という Test を行った。この Test では普段飼

DBZ KO マウスでは，大脳皮質形成時の細胞移動の遅れ，

育されている環境と異なる環境下での食行動を調べる者

樹状突起の伸展異常，スパイン形成異常，介在神経の発であるが，KO マウスでは明らかに新規環境での食行動

達異常が見られた。

の減少が認められた。このことは，DBZ KO マウスが野DBZ KO マウスでの神経発達異常が行動に与える影響

生型マウスより新規環境で不安をより多く感じている可を検討するために行動テストバッテリーを用いて，マウ能性が考えられる。しかしながら，不安指標を検討する

スの行動を，特に精神疾患と関連のあるテストを中心に，他のテスト (Elevated Plus Maze Test, Light and Dark Test)

体系的かつ効率的にスクリーニングを行った。

では，行動異常が認められないという結果であったこと

マウスの四角い箱での活動量を検討する Open Field

より，特定の環境下での不安の感じ方に違いがある可能

Test では Test の初期の時間帯で箱の真ん中に滞在してい性が考えられる。今後，薬剤への感受性や記憶・学習，る時間の顕著な減少が見られた。このことは，KO マウ

社会性などの項目も引き続き検討する予定である。

スでの不安の増強が考えられる。また，記憶・学習の191

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）27．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，小河匡，渡邉彰大（九州大学大学院
高雄啓三，宮川農学研究院

生命機能科学部門）

剛（生理学研究所

行動様式解析室）興奮性神経伝達を司るグルタミン酸受容体のサブタイ

我々は，解糖系中間体 3-ホスホグリセリン酸からの L-プである NMDA 受容体は，シナプス形成，可塑性，学

セリン生合成経路において第 1 段階を触媒する 3-ホスホ

習，興奮毒性など，発生，高次機能から病態まで，重要

グリセリン酸脱水素酵素 (Phgdh) を脳特異的に不活性化な役割を果たしていることが知られている。NMDA 受した KO マウス (BKO) を作製した。その解析から，脳内

容体はヘテロ 4 量体を構成し，リガンドであるグルタミで生合成された L-セリンが D-セリンの主要な前駆体でン酸が結合する NR2 (A-D) サブユニットに加え，D-セリ

あり，L-体の合成不全は脳内 D-セリン含量の低下に直ンまたはグリシンの結合サイトを持つ NR1 サブユニッ

結すること，さらに NMDA 受容体機能を減弱させるこトを含む。NMDA 受容体の活性化には，NR1 サブユニとを見いだした (Yang et al, 2010)。

ットへの D-セリンまたはグリシンの結合が必須である。

本研究は BKO マウスを用い，脳内 L-セリン合成不全

D-セリンは前脳に多く存在し，セリンラセマーゼ (Srr)

が神経機能の統合された表現型である行動にもたらす影

によって L-体から合成される。NMDA 受容体拮抗薬で響を包括的に理解することを目的とした。行動様式解析

あるフェンサイクリジン (PCP) の作用から，統合失調症室のテストバッテリーに BKO マウスを供し，同腹正常の発症に同受容体の機能低下が関与するとの「グルタミ対照に比べ複数の行動異常を持つことを見いだした。そン酸仮説」が提唱されているが，近年 L/D-セリンの変換

れらは不安行動，感覚フィルター機能，社会性行動，運系の異常と統合失調症の病態連関が注目されている。脳動学習，作業記憶等において顕著であった。これらの変脊髄液中の D-セリン濃度が低下している一群の統合失化は，Srr KO マウスについて論文報告されている行動

調症患者の存在が報告され，L/D-セリンの変換・代謝系

異常より重篤かつ広範囲に渡る。本研究により、脳内で異常と統合失調症中間表現型との関連について，Srr やの L-セリン合成不全が統合失調症の中間表現型である

D-アミノ酸酸化酵素 (DAO) を中心に活発な研究が展開

行動異常の原因となるだけでなく，他の脳高次機能も大されている。

きく損なうことが初めて示された。

28．Emx1-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）平成 22 年度に脳保護蛋白質プロサイモシンのヘテロを用い，これらのマウスは行動様式解析室に搬入し 1 週

マウス（MP-floxed NDI マウス）を用いた網羅的行動

間の環境順化の後に実験に用いた。網羅的行動テストバ

テストバッテリーの解析結果から，精神神経科学的表現

ッ テ リ ー は ， General health and neurological screening

型を有することを明らかにした。平成 23 年度

計画共(GHNS), Light/Dark transition, Open field test, Elevated

同研究では，得られた精神神経科学的表現型の原因脳領plus-maze test, Social interaction test（2 種）, Hot plate test,

域を特定するため，前脳・海馬神経細胞特異的にプロサ

Rota-rod test, Prepulse inhibition test, Startle response (Powerイモシンを欠損する Emx1-NDI マウスを作製し，網羅

dependence), Fear conditioning test, Novelty Induced

的行動テストバッテリーを駆使することで欠損脳領域特Hypophagia test の 12 項目実施した。

異的な行動学的変化を検討することとした。実験にはその結果，Emx1-NDI マウスはプロサイモシンヘテ

Emx1-NDI マウス 20 匹，対照群に Emx1-cre マウス 20 匹

ロ KO マウスで確認された精神神経疾患様症状を同様に

192

計画共同研究報告有すること，ヘテロ KO マウスよりも重篤であることが機能の制御機構を有する可能性が示唆された。

明らかになった。本研究で得られた新規知見により，精今後は本研究によって同定された前脳・海馬領域にお神神経疾患様症状を発症する原因脳領域が前脳・海馬神

ける分子基盤の変調機構を解析するとともに，既に作製

経細胞領域であることを示唆するとともに，ヘテロ KOを終え，解析を進めている他の脳領域で特異的にプロサ

マウスよりも Emx1-NDI マウスが明瞭な表現型を示した

イモシンを欠損したマウスの解析結果と比較・検討をことから，プロサイモシンの発現量依存的な精神神経行い，論文を作製する予定である。

29．先端電子顕微鏡による細胞内膜構造の形成・輸送機構の解明
金子康子，米谷祐太，大平悠麻（埼玉大学）
村田和義（生理学研究所）

共生窒素固定を行うダイズ根粒の感染細胞では，根粒

この細胞溶解物をそのままグリッドに滴下して液化エタ

菌は植物細胞由来の共生体膜に包まれて共生体として存

ンで急速凍結し，低温電子顕微鏡（JEM2200F，加速電圧在する。共生体内の根粒菌は，空気中の窒素を固定しア

200kV）で観察したところ，突起様構造を形成した膜小ンモニアとして植物に提供し，植物からは炭素化合物を胞が確認でき，その中に太さ 5-8nm 程度の繊維状構造を受け取る相利共生の関係が成り立つ。植物細胞は根粒菌含有していた。さらに，傾斜シリーズ画像を取得し，ク

感染・侵入時に用いられ感染糸や，共生体膜，また窒素

ライオ電子線トモグラフィーによる立体像の構築を試み

固定酵素ニトロゲナーゼの酸素による失活を防ぐためにている。この突起様膜構造が核近傍の膜形成蓄積部位か

ヘモグロビンを合成するなど，共生関係の維持に多大なら細胞辺縁部までの膜輸送に関与しているのではないか

貢献をすることが分かっている。

と考えた。

ダイズ根粒が肥大成長する過程で，感染細胞も肥大化

感染細胞内における膜の移動を確かめるために，感染し，細胞内に含有する共生体数は増え続けるため，膨大細胞核近傍に存在する膜のパルス染色を試みた。マイクな量の共生体膜が必要となる。発達中の感染細胞核付近

ロインジェクションにより FM1-43 で核近傍の膜のみをに多量の膜とアクチン繊維が共存し，そこから放射状に蛍光染色し，蛍光顕微鏡で追跡したところ，約 30 分後

繊維状の膜とアクチン繊維が伸びる現象が見つかったに染色部位からおよそ 15 m 離れた細胞辺縁部に点状の(Bulbul & Kaneko, 2009)。この膜とアクチン繊維が共存

染色像が複数出現した。これらの実験結果は，ダイズ根する構造の詳細を追究することを目指した。

粒感染細胞では，細胞中央に位置する核近傍で合成した

ダイズ根粒を薄切して酵素処理により感染細胞を遊離

膜を，アクチン繊維を利用して共生体まで運ぶしくみがさせた後，低張液中で細胞を穏やかに溶解した。細胞溶

存在すること，またこの時，アクチン繊維を軸として膜解物中に Alexa568 ファロイジンと DiOC6 で同時に染色突起を形成するという，これまで知られていない新たなされる小胞とそこから伸長する突起様構造が観察できた。

仕組みを用いる可能性があることを示唆する。

30．ハイブリッド顕微鏡用環境制御セルの開発
箕田弘喜，稲吉悠里（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

生体高分子の光学顕微鏡・電子顕微鏡同時直接観察を実子ハイブリッド顕微鏡を開発した。これに環境制御型透現するために，環境制御セル（以下セルという）の設計

過電子顕微鏡法 (E-TEM) を組み合わせて，浸水状態の製作を進めている。

193

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

透過電子顕微鏡観察には，生物試料の像コントラスト

十分な分解能が得られない原因の 1 つは，今まで開発をの増強のために位相差顕微鏡法 (P-TEM) を利用する。し進めていたセルの構造的な問題である。従来は試料周りたがって，水溶液中にある試料に対して P-TEM 法を適の水分の蒸発を抑えるために，飽和水蒸気ガスを試料溶応できるセルの開発を進める必要がある。昨年度までの

液周りに循環させる構造であった。このため，ガス分子研究成果により，P-TEM 法と E-TEM 法の組み合わせにによる電子散乱により，像のシグナルノイズ比 (S/N) がより，液中の生物試料に対するコントラスト増強効果は低下して像質を劣化させる。そこで，新しいセルとして，確認された。しかしながら得られた分解能は，溶液層の試料周りにガスを循環させず，極薄い溶液層を 2 枚の炭

厚さが 100nm 程度の条件の場合 10nm 程度であった。こ素の隔膜により完全に挟み込む構造のセルを開発した。

の分解能は，生体高分子を観察する場合，十分とは言えその結果，S/N の値によって分解能を定義する Rose 式

ない。試料周りの水分子やガス分子による散乱を考慮しを用いた見積もりから，従来方式のセルで得られる分解

た簡単なモデル計算と比較したところ，計算から得られ能に対して新しいセルでは分解能の向上が期待できるこる分解能は 2nm 程度であったことから，実験的に得られとが分かった。この見積もりを受けて 2200FS を使用した分解能と，計算によって予想される分解能には大きなて行った実験では，約 100nm の水の厚さにおいて得られ隔たりがある。

た分解能は 3nm 以下になることが確認でき，セルの改造

溶液中の試料を P-TEM 法で観察しようとする場合，の効果が明瞭に得られたとともに，その値は，先のモデ得られる分解能は，試料周りの環境に大きく依存する。

ル計算による見積もりとほぼ一致する結果となった。

31．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（浜松医科大学）
村田和義（生理学研究所）

血栓止血機構は，血小板の血管障害部位への粘着より微鏡で観察する。また，同様のサンプルを大きさの異な始まり，インテグリンを介したフィブリノーゲンを分子る 2 種類の金コロイド標識により作製して，電顕グリッ

糊として血小板凝集塊が形成される。さらに，この凝集

ド上で急速凍結し，低温位相差電子顕微鏡で観察する。

塊を足場として血液凝固過程が惹起され，最終的には，

全反射蛍光顕微鏡観察では，時間経過に従って血小板

他の血球成分とともにフィブリン網に覆われて構造強化

をハブとしてその周囲にフィブリン繊維が網目状に形成された血小板凝集塊が形成され止血が完了する。本研究されていくのが確認できた。また，低温電子顕微鏡観察

目的は，血小板含有血漿を用いてフィブリン網形成に至では，血小板の周囲にフィブリン繊維が多数形成されてるまでに血小板に生じる機能変化および形態・構造変化いるのが確認できた（図）が，2 種類の金コロイド抗体

を全反射蛍光顕微鏡と低温位相差電子顕微鏡を組み合わ

ラベルが十分に観察できなかったため，フィブリンとイせて可視化解析することである。

ンテグリンとの相互作用の場所を特定することはできな方法としては，蛍光標識フィブリノーゲンおよび蛍光かった。

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今後は，金コロイド抗体ラベルが十分に反応できる条て，血小板活性化における形態変化と血小板膜状にある件を検討し，フィブリンとインテグリンの総合作用の位

インテグリンの活性化に伴う構造変化を表面反射干渉顕置を特定して構造解析できるようにしたいと考えている。

194

計画共同研究報告

32．骨格筋トライアドジャンクションの三次元構造解析
國安明彦（崇城大学薬学部）
村田和義（生理学研究所）

骨格筋トライアドジャンクションは，筋小胞体と T 管膜との間に形成された構造体で，T 管膜上で神経興奮を

加速電圧 200kV の電子顕微鏡 (JEM2200FS) で観察した。

感受した電位依存性カルシウムチャネル (DHPR) がこれ

その結果，視野内に多くの小胞が確認でき，その外側と隣接する筋小胞体膜上のカルシウムリリースチャネル

表面上にスパイク上に並んだカルシウムリリースチャネ(RyR) を活性化することにより，筋収縮運動が開始され

ル (RyR) と考えられる構造が見られた（図）。このことかる。本研究では。この興奮収縮連関の中心的構造体であらこれらの小胞が筋小胞体であることが同定できた。小るトライアドジャンクション膜断片をウサギ骨格筋より胞の膜どうしが接触した構造体もいくつか観察されたが，抽出し，これをそのまま急速凍結して氷包埋し，クライ

現時点でこの部分がトライアドジャンクションであるか

オ電子顕微鏡トモグラフィーにより三次元構造解析する。

どうかの確証は得られなかった。Zernike 位相板を用いそして，この二つのカルシウムチャネルを中心とする機た位相差観察も試みたが，今回用いた膜穴 3.5μm の械的シグナル伝達の構造的基盤を明らかにすることをめ

Quantifoil 試料支持膜では，チャージアップの影響を受ざす。

けやすく安定した位相差像が得られなかった。

トライアドジャンクション膜は，Mitchell らの方法 (J.

今後は，穴径の小さな Quantifoil を用いることでチャー

Cell Biol., 96, 1008 (1983)) に従いウサギ（日本白色種）骨ジアップの影響を防ぎ，位相差像によってコントラスト

格筋より抽出・分画した後，低温に保ったまま生理研にを高めて膜チャネルの詳細な構造を観察する。そしてさ搬送し，直ちに膜穴グリッド (Quantifoil R3.5/1) 上で急らに，T 管膜特異的な蛍光抗体ラベル等を用いることで，速凍結して，液体窒素保存容器中で保管した。そして，確実にトライアドジャンクションの位置を同定できるよ

この凍結グリッドを電顕用クライオホルダーに装填して，うにしたいと考えている。

195

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）33．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，影山晴秋，柴加奈子（昭和大学医学部第 1 解剖学教室）
竹ノ谷文子（星薬科大学薬学部運動生理学研究室）

摂食調節は種々の神経ペプチドによって精緻に調節さ示していた。一方 GALP 群の呼吸商は投与後から暗期直れている。視床下部には多くの摂食調節ペプチドが存在前までは脂質代謝，暗期中は糖代謝を示した。自発運動

しているが，特に我々が注目しているエネルギー代謝亢

群の GALP 群では生食群に比し，酸素消費量と発熱量は進と摂食抑制作用を持っているガラニン様ペプチド

暗期前半に上昇したが，暗期後半では減少した。この変(GALP) について，その機序の解明および GALP と自発化は走行距離の変化に対応しなかった。自発運動－

運動による代謝調節機構をしらべた。

GALP 投与群のみで体重は減少した。さらに自発運動群

カニューレを側脳室に留置したマウスを回転かご式自の GALP 群では，生食群に比し，糖新生に関与する

発運動量・呼吸代謝測定装置または回転かごを取り外し

PEPCK と脂肪酸合成に関与する SREBP-1 の遺伝子発現

た呼吸代謝測定装置に馴化させ，それぞれを自発運動群が有意に減少した。

と非運動群の 2 群とした。さらに暗期 4 時間前に GALP

非運動群では GALP 投与によって，休息期での脂質代脳室投与（GALP 群）または生理食塩水脳室内投与（生謝と活動期での糖代謝を亢進させることから，GALP は食群）を行った後，酸素消費量，発熱量および呼吸商を

脂質や糖代謝に深く関与している可能性がある。また自経時的に記録した。また投与 24 時間後の体重，摂食量

発運動によって基礎代謝機能が亢進した状態での GALPと飲水量も測定した。投与 16 時間後における肝臓と骨の投与は，脂質や糖代謝を促進することで，基礎代謝能格筋で GALP によるエネルギー代謝関連遺伝子の発現量をさらに亢進することが示唆された。GALP の静脈内投を TaqMan PCR 法にて測定した。

与は遠心性の交感神経活動の興奮や，自律神経系を介し非運動群では，GALP 群と生食群の間で酸素消費量とた骨格筋の糖取り込みをすでに我々は観察していること

発熱量に有意な差を認めなかった。生食群の呼吸商は投から，GALP による自律神経系への直接作用の影響も考与後から暗期直前まではタンパク質の代謝を示していた。

えられる。

暗期の前半は糖代謝を示し，後半はタンパク質の代謝を196

計画共同研究報告

34．ATF5 ノックアウトマウスの行動解析
梅村真理子，小倉多恵，高橋勇二（東京薬科大学
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所

生命科学部）

行動様式解析室）ATF5 はストレス負荷により ATF5 mRNA 発現が誘導

スをそれぞれ 26 匹ずつ準備した。そのマウスを行動様されるストレス応答性の転写因子である。近年，ATF5式解析室に搬入し，1 週間な慣らし飼育を行った。そのが神経細胞の増殖分化，アポトーシスに関与することが後，「網羅的行動テストバッテリー」を実施した。

見いだされたが，その生理的機能については未だ不明で昨年度までに，活動量・不安様行動を測定する openある。そこで，ATF5 の生体内における機能を明らかに

field test，新規環境における社会的行動を測定する social

するために，私達は ATF5 ノックアウトマウスを作成しinteraction test，などの解析を行ったところ，ATF5 ノッ

た。ATF5 ノックアウトマウスは生後 2 日目までに 7 割

クアウトマウスは不安様行動が亢進しており，多動の傾が死に至り，脳の形態異常が見受けられた。また，向が見られた。また，社会性行動が低下していることも

ATF5 ノックアウトマウスは，雄マウス特有の縄張りを示された。

守るための攻撃性が低下しており，行動レベルに異常が本年度は，バッテリーの続きである作業記憶・参照記

あることが予想された。これらのことから，行動解析室

憶などを測定する eight-arm radial maze や T-maze，鬱モと共同で ATF5 ノックアウトマウスの行動・学習レベル

デルを測定する tail suspension test などを行った。これにを解析することを目的とし，網羅的に行動様式を解析す

より，鬱傾向や記憶・学習能力について解析できると考る「網羅的行動テストバッテリー」を行うことを計画しえられた。これらの解析から，わずかな固執傾向がある

た。これらの系統的行動様式解析から，ATF5 の脳におことが分かった。一方で，ホームケージでの社会的行動

ける役割や行動・疾患との関係が明らかになるものと期には，顕著な差はなかった。今後は，行動試験に用いた待された。

マウス脳を採取し，遺伝子発現解析や免疫組織化学的解「網羅的行動テストバッテリー」を行うために，9～13

析を行う予定である。

週齢の ATF5 ノックアウトマウス及び野生型マウスのオ35．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，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，他している細胞は多く存在するので，ターゲット以外の細の BMP 抑制因子の機能から，胚軸形成や血管形成，軸胞に作用してしまう可能性がある。この副作用を抑制し，索伸張誘導にも関連していると予想される。しかしなが適材適所で機能する為には，BMP の厳密な濃度調節がら，実際の機能は未解析であり，不明な点が多い。

必要である。Chordin に代表される BMP 阻害因子は，細そこで我々は，未だに CHRDL1 ノックアウトマウス

胞外で BMP と結合することにより，BMP の効果を減弱の報告が無い事に注目し，CHRDL1 のコンディショナル

し，微妙な濃度調節を行っている。Cordin 以外の BMP

ノックアウトマウス作製し，生体内での CHRDL1 の機阻害因子としては，Noggin, follistatin, CHRDL が知られ能を明らかにすることとした。

197

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

CHRDL1 コンディショナルノックアウトマウスのター

ES 細胞へのエレクトロポレーションが行われ，2011

ゲティングベクターは，アメリカの KOMP (knockout

年度は 84 個のクローンが得られ，サザンブロッティン

mouse project) の 一 環 と し て 作 製 さ れ ， University of

グにより，スクリーニングが行われた。5' 側と 3' 側にCalifornia, Davis (UC Davis) から購入した。ターゲティン

おいて 2 つの異なるプローブを用いて行われたが，残念グベクターは X 染色体上にある CHRDL1 の遺伝子 exon2,

ながら，明確なポジティブクローンは得られなかった。

exon3 に loxP 配列が挿入され，Cre 存在下で組換えが生

今後は，再度エレクトロポレーションを行い，スクリ

じ，結果フレームシフトを起こすようにデザインされてーニング規模を拡大させる事，また，KOMP にて既に組いる。また，ベクターには 4.5kb ずつのホモロガスアー

換ええられた ES 細胞の入手を検討している。

ム，ネオマイシン耐性遺伝子，ジフテリア毒素遺伝子も含まれている。

1981) Ueki et al., J. Neurosci., 2003

磁気共鳴装置共同利用実験報告

磁気共鳴装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．マ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） ...................................... 202
２．非侵襲統合脳機能計測技術を用いた高次視覚処理の研究（岩木直ほか） .............................. 202

３．嗅覚がストレスを緩和するヒト脳内メカニズムの解明－fMRI を用いた検討（柴田美雅ほか） ............. 203
４．語用論の神経基盤の解明に向けて（松井智子ほか） ................................................. 204
５．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）....................... 205
６．言語的知性による能動的問題解決の神経基盤をさぐる（早川友恵ほか） ................................ 206
７．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） .......................................................................... 206
８．潜在的な動作不安定性と相関する大脳基底核の一過性活動（荒牧勇） ................................ 207

９．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） ...................................... 208
10．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） ................ 209
11．プライミング効果に基づく L2 習熟度による神経基盤の解明（大石晴美ほか）........................... 209
12．他者との関係性に基づいて変容する感情・意思決定の神経機序―社会脳からのアプローチ―（苧阪直行ほか） .......................................................................... 210
13．報酬予測課題遂行における神経ネットワークの解明（成本迅） ...................................... 211

14．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） ...................... 211
15．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） ................ 212
16．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） .......................... 213
17．サル MRI 標準脳画像の PET 分子イメージング研究への応用（尾上浩隆ほか） .......................... 213
18．顔色処理の脳内メカニズムの解明（南 哲人ほか） ................................................. 214
19．他者の信頼性の判断（渡部 幹ほか） ............................................................. 214
20．外国語運用能力の熟達化に伴う言語理解・産出の自動化プロセスの神経基盤（横川博一ほか） ............ 215
21．The role of social context in adult’s word learning（Masako Hirotani ほか） .................................. 215
22．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） ........................ 217

23．時間割引能力の発達とその脳機構の解明（田中沙織）................................................ 218
24．触覚による速度識別に関わる脳内システムの同定（呉景龍ほか） .................................... 219

25．笑いとユーモアの神経基盤の解明（伊藤大幸ほか） ................................................. 220
26．fMRI を用いた愛着形成の神経基盤の評価システム（友田明美ほか） ................................... 221

201

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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ラスチック，野菜，紙など）を実際に叩いて音刺激を作

ど多くの感覚から得られる。例えば視覚的には物体の見成して，映像と音の組み合わせをさまざまに入れ替えてた目から，それが硝子なのか金属なのかそれとも木なの

マルチモーダルな質感知覚がどのように変化するかを心かといったことを判断できる。同様に聴覚的にも，例え

理物理実験により検討した。その結果，物理的に全く同ばその物体が叩かれた際の衝撃音を聴くことで，叩かれじ視覚刺激に対して異なる聴覚刺激が組み合わさった場

た物体の材質をある程度判断できる。しかしながら人間

合に，知覚されるマルチモーダルな質感が大きく異なるの脳がどのように，それぞれの感覚モダリティから得ら

刺激の組み合わせが存在すること，すなわち映像情報と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

音情報の双方に基づいた相補的なマルチモーダル材質知現させているのかについては未解明である。そこで本研覚が生じていることを見いだした（成果の一部を The

究では，fMRI と心理物理の両面からこの問題に迫り，

European Conference on Visual Perception (ECVP) および感覚間で一体感のある材質知覚を実現しているマルチモ

日本心理学会で 2012 年 9 月に発表予定）。現在は，心理ーダルな質感知覚の脳内情報処理機序を明らかにするこ

物理実験によって絞り込まれた，物理的に全く同じ視覚とを目的とする。

刺激に対して異なる聴覚刺激が組み合わさった場合に，これまで，まず聴覚刺激を単独で提示した場合でもガ知覚されるマルチモーダルな質感が大きく異なる刺激のラスや金属，石，木など素材の分類がある程度可能であ

組み合わせを用いて，特定の質感知覚に関連した活動をること，またその素材の分類が視覚の心理物理実験で得示す脳部位を同定することを目標とした fMRI 実験を進られた分類に類似していることを予備実験により確認しめている。これまでに実験刺激を fMRI 装置内で再生した。そのうえでさまざまな素材（樹皮，陶器，ガラス，た環境で遅延の測定や刺激の調整などを行い，さらに一金属，石，木材など）を棒で叩く CG 動画を作成し，ま部の刺激について予備的なデータを取得しており，現在

たさまざまな素材（陶器，ガラス，金属，木材，石，プ

解析を進めている。

2．非侵襲統合脳機能計測技術を用いた高次視覚処理の研究
岩木直，須谷康一（独立行政法人産業技術総合研究所）

3 次元物体を知覚する場合，低次視覚野から頭頂部へ対の図形を観察し，互いに回転対称あるいは鏡像の関係

至る背側視覚経路と側頭部へ至る腹側視覚経路の両方がにあるか判定して，ボタン押しによって回答する課題を寄与していると考えられる。本研究は，高次視覚情報処遂行した。この結果，被験者の心的操作課題遂行にとも理にかかわる複数の脳領域間における神経活動の相互作なって，後頭部と頭頂部の活動が観測された（図 2）。脳用を，MEG と fMRI の両方を用いて得られる高精度な脳活動の空間的な分布は，これまでに心的回転課題を用い神経活動可視化技術を用いて，定量的に評価することをた fMRI および PET による研究と高い整合性を示した。

目的としている。今年度は，3 次元図形を心的に操作す

今後，fMRI 計測で得られた脳活動分布と，別に計測る課題を遂行中の脳活動を fMRI を用いて計測するためした MEG データを統合解析することにより，時間的にの予備実験を少数の被験者に対して行った。

も空間的にも高い解像度を持つ心的回転脳活動の可視化

被験者は，fMRI スキャナ中で，図 1 に示すような一202を行い，活動する脳領域間の相関関係を調べる。

磁気共鳴装置共同利用実験報告

図 1 3 次元図形の心的操作課題で用いた視覚刺激の例

図 2 単一被験者における fMRI データに基づいた脳活
動分布可視化結果例。後頭部，後頭-側頭部，後頭-頭頂部および上頭頂部の活動が観測された(p<0.05 FWE corrected)。

3．嗅覚がストレスを緩和するヒト脳内メカニズムの解明－fMRI を用いた検討柴田美雅（産業医科大学 医学部 耳鼻咽喉科）
柿木隆介

情動ストレス負荷が，ラットの視床下部－下垂体－副ー嗅覚刺激負荷（5 分間）→安静＋ラベンダー嗅覚刺激

腎 (HPA) 軸を亢進し，アロマセラピーにおいてリラッ

負荷（5, 10, 15 分後）の順で経時的に測定を行った。

クス効果があるとされるラベンダーオイルの嗅覚刺激

実験前は，情動ストレス負荷により交感神経活動が亢が，その HPA 軸反応を修飾するという自験データを元進し，収縮期血圧・心拍数・唾液アミラーゼ活性の上昇に，ヒトにおいても同様に嗅覚刺激が情動ストレスによが見られると予想していた。しかし，ラベンダー嗅覚刺る脳内活動を修飾するか否かを，fMRI を用いて検討す激の有無によらず収縮期血圧は不変，心拍数は減少傾向

ることを目的とした。

を示した。これに対し，唾液アミラーゼ活性は，ストレ脳内活動を fMRI で調べる前に，まずは情動ストレス

ス負荷直後に上昇傾向を示し，負荷解除後にすみやかにや嗅覚刺激を与えた際にどのような生理学的変化が現れ減少した。これらが意味するものが，情動ストレスの負るかを検討するため，嗅覚および鼻腔通気度が正常な被荷が弱いまたは負荷時間が短いため，十分なストレス反験者 10 名（22-31 歳，女性）の収縮期血圧・拡張期血圧・応が誘発されていないのか，またはストレスに対する生

心拍数・唾液アミラーゼ活性を非侵襲的に測定した。

理的反応を，上記の項目で測定するだけでは不十分であ

日常のオフィスワークにおける精神的ストレスを模倣するため，外国語の単語の記憶を 4 分間行い，引き続きるのか，嗅覚刺激の投与方法は適切であったかは不明である。

口頭試問を 1 分間行うことを情動ストレスとした。被験

ま た，ラベ ンダー 臭に接する 機会の多 寡や感 受性者には実験開始前よりマスクを着用させ，嗅覚刺激負荷（快・不快）にも個人差があるなど課題が多く，fMRI にはラベンダーオイルをマスクに塗布する方法で行った。

よる脳内活動の適切な測定を行うためには，今後，更な室温 23℃の条件下で，安静時→情動ストレス負荷（5 分る条件設定が必要である。

間）→安静（5, 10, 15 分後）→情動ストレス＋ラベンダ

203

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

4．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）

皮肉表現や比喩表現といった非字義的な表現の解釈
は，ヒトに特有な語用論能力が機能することによって初文脈情報とプロソディ情報の統合がなされている可能性が示唆された。

めて可能となる。安立他 (2006) は，Asperger 障害の特徴(B)「A と掛けて，B と解く。その心は，X」という形式

として，比喩文理解が良好であるにもかかわらず，皮肉の比喩的表現を刺激として用い，「面白い/面白くない」を文理解が注意欠陥/多動性障害や高機能自閉症と比較し判断してもらう実験（成人 20 名）を実施した。結果，面て特異的に低いことを報告している。一方，内山他

白いと判断する際には両側の扁桃体の賦活が認められ(2012) は，成人を対象とした fMRI 実験にて，比喩理解た。一方，面白くないと判断する際には，「その心は？」では尾状核，皮肉理解では扁桃体が特別な役割を果たと聞いた段階で既に左扁桃体が賦活していた。このことし，また両者に共通して内側前頭前野が関与することをから，扁桃体は「何かが分かった」という瞬間（関連性報告している。

理論の伝達の原理における最適な関連性が得られた瞬そこで本研究では，①成人を対象に磁気共鳴装置を用間）に賦活している可能性が考えられた。

いた実験を行い，とくに情動伝達に関わる神経基盤を明

次年度は，これらの結果をもとに論文投稿および国際らかにすることとともに，②その結果を，子供を対象と会議での発表を行っていく。また，既存研究で報告されした小児用 MEG および NIRS による実験のための基礎デーている他の部位との関連を調べる実験/調査，および②

タとして活用することを目的として推進している。本年を射程に入れた予備実験/調査を予定している。

度は，①の枠組みで，(A)「プロソディを含む皮肉発話の【引用文献】

解釈課題」と(B)「パンチラインとしての隠喩表現の解釈

安立多恵子・平林伸一・他 (2006)。比喩・皮肉文テス

課題」の二つの課題の fMRI 実験を実施した。これらのトを用いた注意欠陥/多動性障害，Asperger 障害，高結果の解釈を深めるため，(C) 日本心理学会の全国大会

機能自閉症の状況認知に関する研究において公開ワークショップを実施した。また，生理学

177-181.

研究所での研究会でのポスター発表も行った。

Uchiyama, H. T., Saito, D. N., Tanabe, H. C., Harada, T.,

脳と発達，38,(A) 昨年度に作成した子どもの実験も射程に入れた刺Seki, A., Ohno, K., Koeda, T. & Sadato, N. (2012).

激（文脈とプロソディが一致/不一致を条件として含む）

Distinction between the literal and intended meanings ofを用いた実験（成人 20 名）を行った。結果，文脈とプロ

sentences: A functional magnetic resonance imaging study

ソディが一致しない場合には，左下前頭前野 (BA 47) のof metaphor and sarcasm. Cortex, 48, 563-583.

賦活が認められた。このことから，この部位において，Fig.1：(A) 皮肉理解における文脈とプロソディの不一致効果，(B) 比喩理
解におけるパンチラインの鑑賞効果

204磁気共鳴装置共同利用実験報告

5．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，豊村暁（東京電機大学

情報環境学部）人が話を続けていく際には，話の展開や状況を理解す

回，右上前頭回に有意な賦活が見られた。左中前頭回のることが重要であり，その仕組みを探ることは有用であ

賦活は，物語の状況理解時の賦活 [1] [2]と一致し，二者間る。しかしながら，文章や物語の状況理解時の脳計測研会話でも同様であるとした知見が得られた。他の会話パ

究はあるが[1] [2]，会話の状況理解時の研究については，

語用論等の理論的な考察に留まっている。そこで本研究ターンとの実験比較から，脳機能と対応する状況理解の段階や構造がある可能性も考えられた。

では，会話の状況理解時の仕組みを脳活動計測から探今後は，本実験デザインを基に視線を用いた会話時のる。さらに，会話の状況を理解する理論モデル，および

脳計測を実施し，Dual fMRI 装置による脳活動計測に取神経的基盤について Dual fMRI 装置を用いた二者同時脳り組む。さらに，得られた知見を人と機械を結ぶ対話イ

活動計測より探る。本報告では，Dual fMRI 装置の利用

ンタフェースに応用することを試みる[3]。

の前に実施した 1 台の fMRI 装置を用いた二者間会話時

参考文献の実験を述べる。

[1] Gallagher, H.L., Happe, F., Brunswick, N., Fletcher,

実験では，fMRI 測定室内と室外の実験協力者 (A, B)

P.C., Frith, U., Frith, C.D, 2011. Reading the mind in

らがマイクとヘッドフォンで互いの声が聞こえる環境を

cartoons and stories: an fMRI study of ‘theory of mind’

構築した。脳を撮像する時間を固定するために発話を制

in verbal and nonverbal tasks. J. Neuropsychologia.

限し，室内の協力者 A が 3 秒ほど話をし，B が 3 秒話し

38:11-21.

た後，2 秒の間を経て 3 秒間スキャンする。下記に協力[2] Ni, W, Constable, R. T, Mencl, et al., 2000. An

者が利用した会話の例を示す。例では二者が会話するこ

event-related neuroimaging study distinguishing formとによって構築される状況が異なる。これらを比較する

and content in sentence processing. J. Cognitive

ことで状況理解の仕組みがわかる可能性がある。

Neuroscience. 12: 120-133.

【会話 I】（展開のある会話）[3] 湯浅，武川，2009。fMRI による HAI のコミュニケ

A：家に入れないって？

ーション設計。人工知能学会誌。24-6:840-847.

B：家を出るときに鍵を置き忘れた
A：まずいことになったね
B：親は三日間旅行に出ている・・・・・【会話 II】（単純な返答）
A：コピーをお願いできますか？
B：はい，承知しました
A：書類のチェックをお願いします
B：はい，やります・・・・・

図会話Ⅰ－会話Ⅱの賦活画像

実験の結果，会話Ⅱよりも会話Ⅰのときに左中前頭205生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

6．言語的知性による能動的問題解決の神経基盤をさぐる
早川友恵（帝京大学 文学部 心理学科）
寺園泰（東京大学・新領域創成科学研究科）

本研究の目的は，獲得した知性を新たな情報に対して呈示用スクリーンで再現可能な劣化方法を，画像分割，

どのように適用するか，ヒトの脳における能動的な問題

コントラスト変化の 2 点で検討した。その結果，効果的解決プロセスを検討することにある。

に劣化させる分割サイズは単語のフォントや物体像を描

プライミング・パラダイムを用いた行動実験により，

く線の太さに一致することが解った。次いで，グレース

入力情報が劣化すると記憶がその理解を助けることが明ケール画像および二値画像で劣化を検討したところ，前らかにされている。日常における単語や物体イメージの者では刺激のコントラストが呈示装置変化で容易に変わ認知過程では，完全な形で情報が与えられることは稀

ることが分かった。一方，二値画像では刺激呈示環境がで，いくつかの情報処理段階で知覚的補完が行われて，変化しても想定の劣化が表現できた。本実験では，描出認知に至る。本研究では，プライムによって他動的に引する線の太さが同じ単語と物体画の二値化画像を作成

き起こされる記憶へのアクセスではなく，劣化情報が与し，その画像を線の太さと同じピクセル単位で分割し，えられた際に，実験参加者自らが持つ語彙記憶や物体記

ランダムな位置に再配置する方法で劣化画像を作成し憶の概念に自発的にアクセスし，能動的に高次の知覚補た。

完を行うプロセスを明らかにすることを目的に実施す

3. 能動的補完が誘導されやすい刺激条件の検討
本研究は視覚認知に至る入力情報と能動的な概念想起る。
本年度は，実験に使用する刺激作成およびその評価をの関わりを，脳活動で明らかにする事にある。入力情報行った。

が劣化していない条件では，概念想起を繰り返さずとも

1. 実験に使用する視覚刺激の作成

認知的解を得ることができ，劣化していると概念記憶へ

単語と物体標準画像を準備した。単語は日本語の語彙の検索負荷がかかるという仮説を立て，認知に至る反応

特性から，単語新密度およびカタカナでの標記妥当性の時間を評価する。現在，上記の 2 条件を決定するために高い単語を選択した。また，抽出した語彙リストを使用

行動実験を進めている処である。
なお，研究に先立って実施した単語劣化の fMRI 計測

して，本研究に適した物体標準画像を作成した。
2. 情報劣化のアルゴリズムの検討の解析について検討し，本実験の実施に備えた。

行動実験はもとより fMRI 実験に使用予定の視覚刺激

7．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）

顔の印象形成に関する fMRI 実験の結果が英文誌に掲にした論文が掲載された（文献 3）。共同研究として行っ載された（文献 1）。さらに昨年度から継続していた幾つ

た，悪い印象の顔の認知に扁桃体と側頭葉の機能的結かの研究が英文誌に受理された。1 つは顔の虚記憶に関合性が関与している論文が受理された（文献 4）。さらにする実験で，類似した顔に対する誤った記憶に扁桃体

レビュー論文として，顔認知の脳内機構を主に上側頭と前頭葉眼窩部の活動が関係していることを報告した

溝の活動として調べた研究結果をまとめて報告した（文（文献 2）。顔の向きを変えても顔の記憶が正しいこと

献 5）。顔認知の発達と社会性について，脳科学的な観点

が，傍嗅内皮質の活動にかかわっていることを明らかから研究をまとめた総論を発表した（文献 6）。

206

磁気共鳴装置共同利用実験報告

4) Miyahara M, et al., Functional connectivity between【文献】
1) Iidaka T, et al., Forming a negative impression of

amygdala and facial regions involved in recognition ofanother person correlates with activation in medial

facialprefrontal cortex and amygdala, Social Cognitive and

Neuroscience (in press).

Affective Neuroscience 6 (4) 516-525, 2011.
2) Iidaka T, et al., Neuroanatomical substrates involved intrue and false memories for face. NeuroImage 62 (1),
167-176, 2012.

threat,SocialCognitiveandAffective5) 飯高哲也。顔認知の脳内メカニズム：上側頭溝の機能を中心として。Brain and Nerve 64 (7), 737-742,
2012.
6) 飯高哲也。社会脳科学の展望

脳から社会を見

3) Iidaka T, et al., Distinct human face representations in

る：社会脳シリーズ 1，「顔認知の発達と情動・社

the perirhinal cortex and fusiform gyrus. Brain会性」編集，苧阪直行，pp 63-86，新曜社，2012.

Research 1452, 119-129, 2012.

8．潜在的な動作不安定性と相関する大脳基底核の一過性活動
荒牧勇（中京大学スポーツ科学部）

両手による周期的なタッピング運動は，左右の手の指て，課題終盤の期間における運動の乱れを予測した。その組み合わせによって動作の安定性が異なる。左右同じの結果，大脳基底核被殻前部の活動と将来（運動開始後

指を同時に動かす鏡像運動は極めて安定であるのに対し

約 20 秒経過時からの 10 秒間程度）の運動の乱れ具合とて，左右の同じ指を交互に動かす非鏡像運動は不安定での間に，相関係数 0.81 という非常に強い相関関係が見つあり意思とは無関係に突然，鏡像運動に遷移する。一方

かった。

で，多くの人は，将来的には失敗する非鏡像運動を運動

これらの結果は両手強調運動が不得意な被験者の場合

開始直後は比較的安定に動作を保つことができる。それには，運動開始時の脳への負担が大きく，両手協調運動

ゆえ，運動開始直後の運動から，その人が失敗するかどが得意な被験者の場合には脳への負荷が小さいことを示うかを予測するのは困難である。そこで本研究では，運唆しており，大脳基底核の一過性の活動を見れば，高い動開始時の脳活動から，パターン遷移（運動のエラー）

精度で両手非鏡像運動の将来のパフォーマンスが予測でが起こるかどうかを予測することを試みた。

きることを示している。

被験者は 3Hz の速さのメトロノーム音にあわせて両手

上述の結果は 6 試行のデータを利用した解析であった

鏡像条件と両手非鏡像条件でタッピングを行った。鏡像が，今年度はさらに，1 試行でどの程度予測できるかを

条件はとても安定で，どの被験者もミスなくこなすこと評価した。その結果，その試行がうまく行くかどうかはができるのに対し，両手非鏡像条件は両手鏡像条件に比76%の確率で予測することができた。今後は予測の精度

べて不安定で，たとえ運動開始後数秒間はミスなくこなを高める方法の開発をすすめ，リアルタイムでの脳活動すことができても，30 秒間の試行中にミスをする被験を用いたパフォーマンス予測をするシステムを開発して者がでてくる。ミスをすると，タップとタップの間の時いく。

間間隔が乱れるので，これを運動パフォーマンスの乱れ

Aramaki Y, Haruno M, Osu R, and Sadato R. Movementの指標とした。それぞれの条件での脳活動を磁気共鳴画

initiation-locked activity of the anterior putamen predicts

像法により計測し，まず計測データを運動開始時の一過

future movement instability in periodic bimanual movement.

性の成分と運動の継続に関わる持続的な成分に分離しJournal of Neuroscience 31 : 9819-9823, 2011.

た。次に，この運動開始時の一過性の脳活動を利用し207

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

9．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情報工学専攻）

本研究は，眼球運動を予測する脳波システム構築の実験の図 2 は Free-movement 時の Cz において観測されたために「眼球運動の運動決定に関連した fMRI による脳脳波データである。本データは加算平均データであ機能解析とその結果と脳波との関連」を明らかにするこり，on-set は眼球運動開始時刻である。また，0[ms] はとを目標とした。23 年度は，fMRI による実験の準備段

眼球運動開始時刻を示しマイナスの時刻は運動開始前

階として，脳波によって運動の意志に関連する脳波をの時刻を示している。

明らかにするために，一般的な手足の自由運動時に計

本データは，Cued-movement 時には，運動開始 1000

測される運動準備電位と眼球運動時に観測される運動[ms] 前から 300 [ms] 前のデータまで上昇の傾向を持つ

準備電位との比較検討を行う。

ことが分かる。これに対して，Free-movement 時にはこ

一般的な手足の運動準備電位は，Cz と呼ばれる正中のような傾向を見ることができない。

の電極において，運動の開始 2000 [ms] 程度前から上昇の

このことは，従来の手足の運動準備電位とは異なる傾向を示す。この電位のことを BP と呼ぶ。また，運動

傾 向 を 示 し て い る こ と が 明 ら か に な っ た 。 Free -の対側における運動野の電極で，眼球運動の前 600 [ms]movement 時の実験結果ではなく，Cued-movement 時のに大きな一つの峰 (SN’) と呼ばれるものを持つ。

実験結果が手足の Free-movement 時の運動準備電位の BP

しかしながら，BP と NS’は自由運動時に観測されると同等である。

ものである。そのために，特に BP においてはヒトの意

このことは，何を示しているのかを現時点において志に関連する運動の準備に関わる変動であると考えら明らかではない。しかしながら，Cued-movement 時にもれている。

BP 成分が観測されるということを示している可能性がそこで本研究では，自由運動時の眼球運動(Free-movement) と指示刺激を提示した上での眼球運動 (Cued-movement) 時の実験タスクを行う。

ある。
今後は，22 年度と 23 年度の結果をベースとして fMRIの実験課題を構築する予定である。

その結果を，図 1，図 2 に示す。図 1 は Cued-movement

図1

208

図2

磁気共鳴装置共同利用実験報告10．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（岐阜大学大学院医学系研究科）
原田宗子（名古屋大学大学院医学系研究科）
木股竜太郎（岐阜大学医学部医学科）

ネガティブな刺激によってひき起されるストレス反応枚ずつ連続で提示した。また，各ブロック直前に噛み締が「噛み締め」によって制御される機構を解明することめ圧 (0%, 30%, 60%) を指示した。撮像中に心電図と呼が本研究の目的である。方法として，機能的磁気共鳴断吸をモニタして，被験者の情動の指標とした。

層撮影 (fMRI) を用いてストレスによる扁桃体の活動と噛み締め圧センサは，被験者の歯列模型に合わせて加工したクリアリテーナと，平板圧センサ (FlexiForce,

噛み締めの関係を検討する。
本年度は，(1) 刺激として用いるネガティブな顔表情

Tekscan, MA, USA) を用いて作製した。クリアリテーナ

画像と中性表情画像を作成，(2) fMRI スキャン中の噛みを装着した被験者に仰臥位で噛み締めてもらい，クリア

締め圧と扁桃体の活動との関係をネガティブ顔と中性顔

リテーナの圧着点を確認後，同部位に平板圧センサを歯で比較した。

科用レジンで固定した。噛み締め圧は，アンプと USB

ネガティブおよび中性表情画像は，テキサス大学ダラ
ス校のパーク加齢精神研究室（Park Mental Laboratory, 主ケーブルで MRI 前室のコンンピュタに入力し，撮像中にモニタした。

任 Denise C. Park）において開発された「成人の顔刺激の

fRの結果では，噛み締め圧と扁桃体の活動との間

生涯データベース」(A lifespan database of adult facialに負の相関の傾向が見られたが，ネガティブ顔と中性顔

stimuli. Minear, M. & Park, D.C., Behavior Researchとで傾向に違いはみられなかった。したがって，刺激とMethods, Instuments, & Computers. 36, 630-633. http: //して顔画像を用いるのが妥当か否か検討する。さらに，

vitallongebity.utdallas.edu/stimuli/facedb.html) を 用 い て 作

被験者数を増やして，ネガティブ情動画像と中性画像と成 し た 。 刺 激 呈 示 用 ソ フ ト ウ エ ア Presentation

で実験を遂行し，結果の解析を行い，実験方針を確定す(Neurobehavioral Systems, Inc.) を用い，ブロックデザイる。

ンでネガティブ表情顔もしくは中性表情顔の画像を 15

11．プライミング効果に基づく L2 習熟度による神経基盤の解明
大石晴美 1，牧田

快 2，木下徹 3，島田浩二 2，定藤規弘 2，田邊宏樹 2（1 岐阜聖徳学園大学経済情報学部，2 自然科学研究機構生理学研究所，3 名古屋大学大学院国際開発研究科）【研究の背景】

ことである。具体的には，プライム語とターゲット語

Crinion et al. (2006) は，バイリンガルの場合，第一言で，語彙におけるカテゴリーの異同に注目し，習熟度ご

語と第二言語の両言語において，意味プライミング効果とのプライミング効果を明らかにする。そして，どのよが表れ，さらに二言語を司る脳の部位を推定している。

うな脳活性状態であるのかを磁気共鳴装置で観測し，そしかし，これまでのところ，初級学習者ではそれらの関の結果に基づき第二言語習熟度による神経基盤を解明す

係は明らかにされていない。

る。

【研究目的】【研究課題】

本実験の目的は，初級者，上級者を対象にし，語彙に本実験では，Crinion et al. (2006) の課題を修正し，1)

おけるカテゴリーの関連性が反応時間と脳活性状態にお英語－英語，2) 英語－日本語，3) 日本語－英語，4)いてプライミング効果を生じるかどうかを明らかにする

日本語－日本語の 4 種類で，カテゴリーにおいて関連209

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

性の無いペアと関連性の有るペアをランダムに組み合わせた。どのペアにおいても二つ目の単語について回答するよう指示した。
英語は常に大文字，日本語はひらがな，カタカナ，漢字で表示される。「生き物」には想像上のものも入り（ゴジラなど），犬や猫の種類を表す単語（シェパードなど）

図 1 課題提示例

も「生き物」とした。但し，チキンのような食材は生き「生き物」の場合左ボタン（緑色）

物とはしない。

「生き物以外」の場合右ボタン（青色）【実験参加者】

を押す。

日本人英語学習者名
40 名（初級者 20 名，上級者 20 名）【仮説】
英語の習熟度が高い学習者ほど，英語を含むペアの課【実験手順】
1．MRI についての説明：10 分

題を実施した場合，同一カテゴリー間でプライミング効2．課題説明：5 分果が見られる。

3．実験同意書，実験前質問紙への記入：5 分【まとめ】

4．MRI での撮像：約 45 分

本年度は，磁気共鳴装置による実験を開始した。実験

4.1：練習課題：3 分

終了次第，プライミング効果は用いる単語のカテゴリー

4.2：本課題：30 分に関連性がある際に強くみられるかについて実験結果に4.3：解剖画像撮像：10 分

基づき分析する。さらに，それにより第二言語の習熟度

5．事後アンケート/英単語テスト：10 分による神経基盤とその賦活状態を考察する。

12．他者との関係性に基づいて変容する感情・意思決定の神経機序
ー社会脳からのアプローチー
苧阪直行 1，苧阪満里子 2，松吉大輔 2，矢追

健 1，源

健宏 1

（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）

人間社会は重層的な社会的相互作用によって形成され体的には，二者間のアイコンタクト中の被験者間脳活動ているが，その基礎にあるのが二者間の相互作用であ

相関と，質問紙や行動によって評価された二者間の関係る。近年，機能的磁気共鳴画像を用いて，ヒトの社会的性とが，どのような対応関係にあるかを明らかにするこ

行動の神経基盤を探る「社会脳」的アプローチが勃興しとで，二者間の関係性のバイオマーカーとなる神経活動

つつあるが，それら研究のほとんどは 1 台の MRI を用いを同定したいと考えている。

た「社会的刺激観察中の脳活動」を測定しているに過ぎこのようなアプローチ方法は，参考となる先行の認ず，実際のヒトが行っている社会的相互作用からはほど

知・神経科学研究に乏しいため，二者間のアイコンタク

遠い。

トに関する行動的証拠を集めた上で，fMRI 研究に移る

そこで本研究では，2 台の MRI を同時使用して 2 者間ことが肝要であると考え，現在は眼球運動測定装置等をの相互作用を含む刺激観察・課題遂行中の脳活動を測定用いた行動データ取得と解析方法の検討を 23 年度からする事で，ヒトの社会的相互作用の神経基盤を探る。具

24 年度にかけて継続して行っているところである。

210

磁気共鳴装置共同利用実験報告

13．報酬予測課題遂行における神経ネットワークの解明
成本迅（京都府立医科大学大学院医学研究科精神機能病態学）

報酬課題遂行に線条体が報酬予測に関与しているこ

頭前野，前部帯状回，背外側前頭前野，線条体との機とが報告されている。しかしながら，報酬課題には前能結合が描出でき，強迫性障害患者においては，視床

頭前野をはじめとする広い神経ネットワークが関与し背内側核と被殻の機能的結合が症状の重症度と相関していると考えられ，線条体が他の脳部位とどのようにていることを明らかにした。

関連しながら報酬予測の役割を果たしているのかはい

安静時の機能結合では課題遂行中のシステムとしてまだ十分には理解されていない。本研究では，健常者の神経回路の活動が評価できないため，課題遂行中のにおける報酬課題遂行中の線条体を中心とした神経ネ

時系列データを Dynamic Causal Modeling (DCM) を用い

ットワークの活動を解明することを目的とした。さらて解析を試みたが，刺激入力と駆動のポイントが設定に，線条体を中心とする神経ネットワークは，精神疾しやすい視覚課題と比較して報酬予測課題では，どの患，特に強迫性障害で障害されていることが報告され脳部位に刺激入力と駆動を想定して解析するかが課題ており，健常者と患者の比較を行った。

となることが明らかとなった。このため，現在 DCM に

金銭報酬を用いた報酬予測課題遂行中の脳活動を磁
気共鳴装置により計測し，得られた時系列データに対よる解析が可能な課題設計について検討中である。
【発表】
1) 酒井雄希，成本

して数理モデル解析を行い異なる時間スケールでの報酬予測と相関する脳部位を同定した

1)

迅，田中沙織，他。金銭報酬を。健常者におい用いた異時点間の選択問題において，腹側線条体て，金銭報酬課題で短期の報酬予測と長期の報酬予測

は短期の報酬予測，背側線条体は長期の報酬予測に関連する部位は，一次報酬を用いて行われた先行研に関係した。平成 23 年度生理研研究会｢今，社会究と一致しており，腹側線条体が短期の報酬予測に，

神経科学研究に求められていること｣。
2) 酒井雄希，成本

背側線条体が長期の報酬予測に関連しているという結迅，西田誠司，他。安静時 fMRI

果が得られた。次に，安静時 fMRI のデータを用いて，を用いた無投薬強迫性障害患者における線条体－

強迫性障害で障害が報告されている線条体，及び視床

視床機能結合の変化。第 107 回日本精神神経学会

2)

学術総会。

背内側核からの機能結合について解析した 。結果，健常者，強迫性障害患者共に，視床背内側核から内側前14．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）「ある食品を食べることで癌を発症する確率」など，食ける感情の役割が注目を浴びるようになった。しかし，品の安全性についても，確率を用いた情報伝達の機会が感情と確率判断の関係には未解明な点が多く，特に，感増えている。しかし，ヒトは確率の理解が得意ではな

情を喚起した場合に，判断と神経基盤にどのような影響

く，判断に矛盾を生じやすいことが指摘されており，ヒが生じるかについては知見が少ない。そこで，確率表現

トの判断の性質の解明と，それを踏まえた，よりよい食の違いにより，数学的に同一の確率に異なる判断を下し

品安全情報提供法の開発が求められている。

てしまうという，「フレーミング効果」を実験課題とし神経科学の分野では，近年，確率に基づく判断において感情を司る脳領域の関与が報告され，確率の判断におて，感情を操作した場合の判断と大脳活動への影響を検討することを計画した。

211

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

本年度は，Ratio Bias 課題，金銭ギャンブル課題な

そこで，本年度の検討結果を踏まえ，研究テーマの見ど，フレーミング効果の関与する種々の実験課題につい直しを行うこととする。具体的には，私達の研究プロジて，日本人学生を対象とした行動実験を行い，実験条件

ェクトで進行中の，食品リスクに対する判断課題を用いと分析方法の検討を行った。しかし，今回対象とした日て，その際の，感情や価値表象に関わる脳領域の関与を

本人学生では，十分大きなフレーミング効果が認められ評価する。具体的な実験内容は，2012 年度の共同研究

ない，関連するパラメータの推定値が安定しないなど，

でさらに明らかにする予定である。

実験実施上，多くの困難があることが明らかになった。

15．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（東京大学

大学院新領域創成科学研究科

複雑理工学専攻

田邊宏樹，定藤規弘（生理学研究所

人間情報研究部）
科学技術振興機構）

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を発見した (Fujisaki & Nishida, 2010, Proc R Soc B)。これ

ためには，物理的・生物学的な時間のずれや，誤対応，らの心理物理の知見を基に，本研究では fMRI を用い組み合わせの爆発など，さまざまな困難を乗り越えなけて，特定の感覚モダリティの組み合わせ（特に聴触覚のればならない。本研究の目的は，このような困難を乗り組み合わせについて）の同期知覚に対応した脳部位の同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定を試みるとともに，感覚モダリティの組み合わせに共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通した同時性判断の責任中枢 (when pathway) の解明を目

脳イメージング手法を組み合わせて解明することであ

指す。

る。

これまで，まず視覚刺激，聴覚刺激，触覚刺激を磁気知覚研究ではこれまで what 経路と where 経路が並列処

共鳴装置内で可能な限り同期させて提示するための装置

理されていると考えられてきたが，さらに近年，whenの選定，およびセットアップを行った。また共同利用実

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験者を含む 3 名のパイロットデータを取得した。パイロ

いる。本研究はクロスモダリティの心理物理と脳イメー

ットデータの予備的な解析では特定の実験刺激条件に依ジングを組み合わせることによって，まず感覚モダリテ

存した反応を得るまでには至らなかったが，今後の方針

ィの組み合わせに共通した when 経路の解明を目指す。

を考えるうえで重要な，多くの情報が得られた。今後は

我々は近年，聴触覚の感覚モダリティの組み合わせでベースラインの取り方や刺激の種類，タスクデザイン等

は，視聴覚，視触覚の組み合わせよりも，時間のずれがを再考し，また触覚提示装置の消音化を行ったうえで，検知されやすい（同期・非同期弁別が容易である）こと

ひきつづき特定の感覚モダリティの組み合わせ（特に聴を発見した (Fujisaki & Nishida, 2009, EBR)。またこの聴触覚の組み合わせについて）の同期知覚に対応した脳部

触覚の優位性は，バインディング課題では消失すること位の同定を試みる。

212

磁気共鳴装置共同利用実験報告

16．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（自然科学研究機構生理学研究所）【疲労と意欲の神経基盤研究】疲労は達成感や意欲によりつ，疲労感を抑える効果があることが示唆された。

軽減する。しかしながら，疲労と意欲の脳科学研究は，【仮名拾いテストの神経基盤研究（論文発表報告）】疲労互いに接点が無いまま進められており，両者の関連性はにより注意配分機能（二つ以上のことを同時に遂行する

未だ明らかでない。そこで，本研究では，意欲の抗疲労能力，仮名拾いテスト成績等）が低下するが，仮名拾い効果という観点から両者の関連性を非侵襲的脳機能計測

テストの神経基盤は明らかでなかった。仮名拾いテスト

により検証した。疲労誘発課題として 2-back task を用い

遂行中に左下前頭回と左上頭頂小葉の賦活を fMRI によた。 45 分間の 2-back task 遂行中 ，内発的報酬あり

り確認し，これらの脳領域が注意配分資源と関連するこ[Intrinsic Reward (+), IR(+)] または内発的報酬なし [IR(-)]とを見出した (Mizuno et al., 2012)。

の呈示による賦活度を fMRI により計測した。負荷時間【参考文献】

経過に伴い眼窩前頭野の活性がみられ，この活性は疲労

Mizuno, K., Tanaka, M., Tanabe, H. C., Sadato, N., Watanabe,

感を反映していると考えられた (Tajima et al., 2010)。IR

Y.: The neural substrates associated with attentional resources(+) により腹側線条体の賦活がみられた。さらに，IR (+)

and difficulty of concurrent processing of the two verbal tasks.

により意欲が喚起されたほど腹側線条体が賦活していた

Neuropsychologia, 50 (8): 1998-2009, 2012.

ことを相関解析から見出した。また，腹側線条体と眼窩Tajima, S., Tanaka, M., Kataoka, Y., Kuratsune, H., Watanabe,

前頭野の賦活度は負の相関関係にあった。以上より，IRY., et al.: Medial orbitofrontal cortex is associated with fatigue(+) による腹側線条体の活性は意欲喚起と関連し，かsensation. Neurol. Res. Int., 2010: 671421, 2010.

17．サル MRI 標準脳画像の PET 分子イメージング研究への応用
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）

垣内岳春（浜松ホトニクス（株） 中央研究所

shRNA を発現するウイルスベクターを脳実質に注入

PET センター）

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。PET

用いて，D2 受容体については [11C] raclopride を用いて(Positron Emission Tomography) による分子イメージング

PWT による測定を行った。その結果，それぞれの目的

技術の適用し，in vivo での遺伝子発現の変化を非侵襲的の遺伝子発現が 4 割程度抑制されていること，目的外のに捉えるために，マカクサルとマーモセットの MRI 頭

遺伝子発現（shD1 に対しては D2）に対しては影響がほ部画像を取得しウィルスベクターの注入を行った。

とんどないことを in vivo で確認した。今後，同様の注

アデノ随伴ウイルス (AAV) を用い，マーモセットのドー

入動物の個体数を増やすとともに，それらの動物の MRI

パミン D1 または D2 受容体遺伝子の shRNA を組み込ん

画像から標準画像を作成し，PET による定量結果とそれだ遺伝子ベクターを作製し，麻酔下でステレオ固定装置

ぞれの個体の行動解析結果との関連を解析する予定であ固定下において MRI 画像を撮像した頭部画像をもとに

る。

213

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

18．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センター）中島加惠（豊橋技術科学大学

顔色は他者の健康状態や感情を読み取る上で重要な情

電子・情報工学専攻）

製）を用いて取得した。

報のひとつである。脳波研究によって，顔色の違いによ

全体脳解析の結果，顔刺激に対して応答する領域（自り顔選択的脳波成分 N170 が変調され，顔色の処理が顔然な顔色の顔画像 vs. 自然な顔色のスクランブル画像）処理の早期段階に影響を及ぼすことが示されているとして，左右紡錘状回顔領域 (FFA: fusiform face area) と(Minami et al., 2011, Nakajima et al., 2012) が，脳波計測法

左右後頭顔領域 (OFA: occipital face area) が得られた

は空間分解能に乏しく，顔色の処理に関係する脳領域を(p<0.00001, uncorrected)。これらの顔選択的領域におけ特定するには限界がある。そこで，本研究では空間分解

る MR 信号の変化を求め，形状と色を要因とする反復測能の優れた神経画像法である fMRI を用いて，顔色処理

定分散分析を行った。その結果，左 FFA でのみ有意なに関係する脳領域を特定することを目的とした。

形状と色の交互作用があり [ F (1,22) = 6.256, p < 0.05]，

実験条件は形状（顔 vs. スクランブル）と色（自然色vs. 不自然色）の 2 条件とし，自然/不自然（自然な顔色

形状が顔の場合に不自然な顔色に比べ自然な顔色に大きな活動が見られた (p < 0.001)。

の反対色）な顔色の顔画像，それらの顔画像の色情報の左項側頭部での脳波成分 N170 は顔色の違いを反映しみを残して顔の形状情報を除去したスクランブル画像を(Nakajima et al., 2012)，N170 の発生源は FFA であるとも実験刺激とした。これらの刺激にダミーターゲットとな言われている。また，右半球の FFA と OFA は顔の形状

るサルの顔画像を加え，ランダムな順番で呈示した。刺に敏感に応答し，左半球では顔の形状と表面情報の両方

激呈示時間，刺激間間隔 (ISI) ともに 1500ms とした。被を処理することが示唆されている。顔色も顔の表面情報験者 25 名（女性 5 名，平均年齢 25.24±5.52）の脳画像のひとつであり，本研究は顔色の処理は特に左 FFA に

データを 3 テスラ磁気共鳴装置（Allegra，シーメンス社

関係することを示唆した。

19．他者の信頼性の判断渡部幹（早稲田大学政治経済学術院）

坪井翔（京都大学大学院文学研究科）

経済的・社会的交換の際，新たな交換パートナーとのの文の濁点を数えるタスクを設定し，信頼判断に特有の相互依存関係を拡大するためには，信頼が重要な役割を賦活領域の特定を行ったところ，PFC, PFC, ACC, TPJ の果たすが，同時にそれは他者に搾取されるリスクも増や活動が見られた。これらの領域は Theory of Mind (ToM)

すことになる。そのリスク低減のためには，信頼できる

課題時に活動する領域と同じであった。このことから，他者とそうではない他者を見極める必要があり，実際

他者の信頼性推定プロセスは，他者の視点を取得し，他

我々は日常生活の中で，そのような行動をとっている。

者の行動をシミュレートすることを通じて行われている

しかし，他者の信頼判断の際の生理学的プロセスにつ可能性が明らかになった。

いての知見はまだ少ない。そこで昨年度，我々は対象のしかし，賦活部位は明らかになったものの，この研究人物が過去にどのように振る舞ったかという「信頼性にでは，信頼性判断値と，これらの部位の賦活程度の関係ついての評判情報」を与えられた 20 名の実験参加者に，については，はっきりとしたデータが得られず，パラメ

対象人物の信頼性を判断してもらい，その際の脳の賦活

トリックな分析を行うことができなかった。その理由を計測した。コントロール条件として，評判情報と同様

は，信頼性判断の測定方法にあると考えられた。

214

磁気共鳴装置共同利用実験報告

このため今年度は，信頼性判断の測定方法の精緻化をントが異なり，また「信頼できるかどうかわからない」

行うべく，新たな実験プロシジャの開発とそのためのプのアンカーについても不確かであった。このため，信頼

ログラミングを行った。具体的には，これまで信頼程度性判断をスライドバーによって行い，より厳密な測定をを 0 から 100 のレンジで，口頭で述べてもらっていた行うべく，開発を進めている。

が，個人によって使用する最大値，最小値，インクリメ

20．外国語運用能力の熟達化に伴う言語理解・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，山崎未花 4，田邊宏樹 5，定藤規弘 3（1 神戸大学，2 大阪教育大学，3 自然科学研究機構生理学研究所，4 福井大学，5 名古屋大学）

外国語習得においては，言語情報処理の「自動化」と意味の対応づけを学習してもらった。その際に，音声(automatization) が重要な役割を果たすことは広く認識模倣を行った場合と聞き取りをしながら数の復唱を行っされており，語彙ならびに統語といった低次の言語処

た場合の脳賦活パターンの経時変化を比較することによ

理の不十分な自動化が，円滑な外国語運用を妨げていって，語彙獲得における反復模倣の効果に対応する神経る要因として指摘されている。しかし，そのような自活動パターンを検出した。つまり，記銘の際，ウズベク

動化の神経基盤はほとんど明らかにされていない。

語単語を音声提示し，それに対応する物体を視覚提示さ外国語学習での語彙習得において反復模倣が効果的でれ，顕在的に反復する音韻リハーサル条件および数字をあることが知られている。外国語の語彙学習と音韻ルー

反復する音韻リハーサル抑制条件を設定した。

プは密接なかかわりをもつが，外国語語彙学習においてその結果，音韻リハーサルは記銘のパフォーマンスを重要な役割を果たすと考えられる発声模倣の神経基盤を増大させ，学習の進行に伴って，左紡錘状回，左下側頭明らかにするため，学習者にとって未知言語であるウズ

回，右小脳の活動が低減することが明らかとなった。こベク語を用いて fMRI 実験を行った。

のことは語彙習得における手続き記憶の関与を示唆す

日本語を母語とする大学生・大学院生を対象に，音声る。

21．The role of social context in adult’s word learning
Masako Hirotani1, Koji Shimada2,3, Shuntaro Okazaki2, Hiroki C. Tanabe2,3, and Norihiro Sadato2,3,4(1School of Linguistics and Language Studies, and Institute of Cognitive Science, Carleton University,
2

Division of Cerebral Integration, Department of Cerebral Research, National Institute for Physiological Sciences (NIPS),
3

Department of Physiological Sciences, The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai),
4

Biomedical Imaging Research Center (BIRC), University of Fukui)Social context plays a significant role in infants’ word

parameters associated with joint attention (e.g., the direction

leaning. In particular, the joint attention that arises when an

and timing of eye gaze between two learners and a target

adult directs and shares an infant’s attention towards some

object) help adults learn new words (i.e., map new target

outside object or event has been shown to facilitate infants’

objects to new sounds that serve as their labels). The study

learning of new words. The aim of the present study was toadopted a novel experimental paradigm in which live

investigate the role of joint attention in adults’ word learning.

interactions between two adult learners were facilitated inSpecifically, it examined the extent to which a number of thespecific ways so as to induce four different social contexts in215

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

which word learning took place (see Figure 1). An eye-tracker(see Figure 2). In addition, it was shown that word learning

recorded learners’ eye gaze during the experiment.

initiated by a learner alone, without sharing eye gaze with

The results showed that adults’ word leaning was enhanced

another learner, could not match the level of learning attainedat the highest level when the direction as well as the timing ofwhen eye gaze was shared. Overall, this study provides clear

their eye gaze towards target objects were shared between two

support that joint attention is effective in maximizing adults’learners, as they attended to the objects and heard their labels

learning of novel words.

Figure 1 Illustration of the four learning contexts.
Each trial started with two learners making eye contact. 1.5 seconds were allocated to this part (“EyeContact”) to ensure sufficient time for eye contact between the learners. Then, the learners engaged in
one of the four following “Gaze Interactions” for two seconds. In Simultaneous Joint Attention (SJA),
the two learners simultaneously turned their head and eye gaze towards the same display. In Initiative
Joint Attention (IJA), one of the learners turned his or her head and eye gaze towards one of thedisplays, followed by the other learner. In Responsive Joint Attention (RJA), one of the learners turned
his or her head and eye gaze towards one of the displays in response to the other learner. In all SJA,IJA and RJA contexts, the two learners looked at the same object presented on the same display. In
Non-Joint Attention (NJA), the two learners turned their head and eye gaze at the same time but in
opposite directions and looked at the same picture presented on different displays. Learners were
exposed to the objects and sounds that served their labels (“Word Learning”) for approximately one
second.

216

磁気共鳴装置共同利用実験報告

Figure 2 The mean percentage of correct responses to the questions on the word tests.
The vertical axis presents the mean percentage of correct responses given for each condition (i.e.,each learning context) and for each test session (including the “pre”-test session conducted before thefirst learning session). The horizontal axis shows test sessions. Error bars represent standard errors ofthe mean.

22．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，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) を含むスパイシーな食物を摂取すことが示され，痛覚系の関与が示唆された (Geraghty &ると，顔面からの発汗，唾液分泌，呼吸数・心拍数上昇

Mazzone, 2002)。一方，舌味蕾細胞や口腔内粘膜にも，等の様々な生体反応が生じることが広く経験されていTRPV1 受容体を発現する CAP 感受性求心性神経終末がる。これらの現象は，消化器粘膜内の痛覚線維が CAP

高密度に存在する (Ishida et al., 2002)。CAP 含有食物の刺激により活性化され，その結果，交感神経系が活性化

摂取が，こうした求心性神経を活性化し，大脳皮質味覚される自律神経反射であるとされてきた。実際，呼吸・野（島皮質吻側部異顆粒皮質）で辛味として認知される

血管運動中枢である孤束核や延髄吻側腹外側核へ CAPが，その尾側部島皮質は内臓感覚運動野であることかを微量注入することにより，呼吸・心拍等が促進される

ら，島皮質内での味覚野－内臓感覚運動領野間の機能協217

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

関によりそうした自律神経反射が生じる可能性も考えら

個人解析では，トウガラシエキス投与時の脳賦活領域れる。そこで本研究では，ヒト被験者の舌背にトウガラが，食塩水や水投与時の脳賦活領域に比べて広範囲になシエキス（香辛料抽出物 65M）または食塩水 (0.75M) のる傾向が認められた。しかしながら，集団解析では，個

味溶液および水を滴下し，その際の脳賦活領域を測定し人差によるばらつきが大きかったためか，現時点では，た。また，実験中，指尖ドップラー血流量および指尖体

味溶液投与時から水投与時の脳活動を差し引いた脳活動温を計測し，自律神経活動と相関する脳領域を特定するにおいて，有意な脳領域が検出されなかった。今後の解ことで，トウガラシエキス投与によって引き起こされる

析では，トウガラシエキス投与により自律神経系が活性

島皮質味覚野と内臓関連領野における脳賦活領域を調べ化された被験者のみを解析対象として，又，トウガラシ

た。トウガラシエキス投与後，指尖ドップラー血流量がエキス投与時のブロックのみではなく，複数のブロック

上昇し，トウガラシエキスを洗い流す過程で徐々に投与を解析対象とし，どのような時間経過の脳活動を示すか前の状態に戻ることから，トウガラシエキスの投与によを明らかにする必要がある。

り，交感神経系が活性化されていることが確認された。

23．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）

年齢や社会的要素が大きく関わる異時点間の意志決定「テスト条件」と，単なる視覚情報処理を行うコントロー

を調べるために，平成 22 年度に引き続き，「主観的効ル条件として，モザイク状の正方形が表示された後，モ用」を調べるための fMRI 実験を新たに 10 名の被験者をザイクの多さを回答する条件を用意した。どちらの条件対象に行った。これまでの報酬に基づく意思決定を扱うにも，9 段階のスケールでの回答（序数条件）と，フリ研究では，主観的効用は絶対的な報酬値と同じものとしースケールでの回答（基数条件）の 2 つの回答パターンて扱ってきた。しかし，個人の属性によってこれらの関を用意した（図 1）。平成 22 年度に 20 名，平成 23 年度

係は変わってくる，という経済学的な概念を取り入れるに 10 名の被験者の fMRI データを収集し，合計 30 名のことで，より現実の社会行動に即した意思決定のメカニ

データを解析した。スケールでの回答の試行では，フリズムを扱うことができると考えられる。主観的効用の代ースケールでの報告を指示された試行に比べて，テスト替変数として近年注目されているのが，「どれぐらいうれ条件およびコントロール条件で頭頂皮質が強く活動してしいか」などを報告させる「幸福度」である。しかし，いた（図 2）。さらに，テスト条件とコントロール条件で現在の幸福度調査で主に用いられている 5 段階などの「スの比較では，線条体や眼窩面皮質などのいわゆる「報酬ケール」を用いた「序数的」な報告値が，真の主観的効系」がテスト条件でより強く活動していた（図 3）。この用を反映しているのかどうかという疑問が残る。我々の結果は，基数として入力された報酬情報を，序数でのfMRI 実験では，「幸福度」の報告パターンが，報告値お「主観的効用」に変換する際には，報酬系と頭頂皮質の間

よび脳活動に影響を与えるかどうかを調べた。実験課題のネットワークが重要であることを示唆している。

には，ある金額をもらった時のうれしさを答えさせる

218

磁気共鳴装置共同利用実験報告

24．触覚による速度識別に関わる脳内システムの同定
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（（株）ATR‐Promotions 脳活動イメージングセンタ）
人間は視覚と触覚を用いて，対象物の運動を検知でった。しかし，接触面の周期性の差異によって，どのよき，速度変化の知覚もできる。先行研究により，人間にうな脳内処理の差異が現れるかは，未だ解明されていな

視覚運動刺激を与えると第一次視覚野に入力し，さらにい。

高次視覚野を経由して，MT/V5 領域で運動刺激の速度[1]

本研究の目的は，fMRI を用いて触覚による速度識別や運動方向などの処理を行うと指摘されている 。一の脳内処理部位を同定し，接触面の周期性変化による脳方，視覚運動処理に関する脳イメージング研究に比べ，内処理の差異を明らかにすることである。実験では，二触覚運動知覚の脳内処理に関する研究は少ないことが現

種類のドットを配置したテクスチャ表面（規則的なドッ状である。その理由の一つは，高磁場環境で使える触覚

トとランダムドット）を用いて，触覚による速度弁別と刺激提示装置の開発が困難であると考えられる。

同時に脳内活動を記録した。そして，運動刺激の表面周

近年，技術の進歩に伴い，MRI 環境に使用できる触覚
刺激提示装置が開発され，触覚による速度認識に関する
脳内活動調査も行われるようになった。先行研究[2,3]

期性がありとないセッションを比較し，脳内賦活の差異を観察した。

でその結果，触覚による速度識別を行うときに，表面のは，触覚で速度を認識する時に，体性感覚野のような古周期性に関係なく，左右の第一次と第二次体性感覚野，

典的に触覚に関与する脳領域に加えて，視覚野と考えら

補足運動野，頭頂連合野及び下前頭回の賦活が見られ[4]れる MT/V5 での賦活が観察された。また，最近の研究た。さらに，触覚運動刺激の表面周期性がありとない場

により，触覚による速度識別は，接触面上のドット刺激

合の脳内賦活を比較したところ，右脳の下前頭回においの配列が周期性があるかどうかが影響されることが分かて有意な差が見られた。従って，触覚運動刺激の表面周219

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

期性の変化にかかわらず，類似した脳内活動ネットワー
クが観察されたが，右脳の下前頭回の賦活は運動刺激の目指している。
[1] Nassi and Callaway, Nat Rev Neurosci, (2009) 10,
360-372.

周期性に依存すると考えられる。
現在，更なる詳細解析を行い，触覚運動処理に関する[2] Hagen et al. Eur J Neurosci, (2002) 16, 957-964.

脳内処理ネットワークを検討している。今後，触覚刺激[3] Matteau et al. Brain Res Bull, (2010) 82(5-6):264-270.

の運動速度変化に関する脳内賦活の調査実験を追加し，[4] Depeault et al. J Neuropsychol, (2008) 99, 1422-1434.

触覚運動処理に関する脳内メカニズムを解明することを25．笑いとユーモアの神経基盤の解明
伊藤大幸，小俣圭（浜松医科大学子どものこころの発達研究センター）

感情反応としてのユーモアとそれに伴う笑いは，人間規定するかを心理学的実験によって定量的に検討した。

の社会生活においてきわめて高頻度で生じ，また精神181 名の大学生に，16 のユーモアエピソードを提示

的・身体的・社会的に重要な役割を担っていることが示

し，内的不適合，外的不適合，非重大性，ユーモアの 4されてきた。しかし，ユーモアと笑いが，いかなる心理

要素について評定を求めた。この 16 のエピソードのそ

学的・神経学的メカニズムによって生起するかについて

れぞれについて，内的不適合，外的不適合，非重大性のは，未だ統一的な見解が得られていない。近年，機能的3 要因を各 2 水準で操作した 8 バージョンを作成した。

磁気共鳴画像法 (fMRI) を用いた検討もなされるように

まず操作確認として，3 要因の操作がそれぞれの要因のなったが，必ずしも心理学領域における従来の議論を十評定を選択的に変動させたことを 3 要因分散分析により分に考慮しておらず，整合的な知見が得られていないの確認した。さらに，各要因の評定値がユーモアの評定値が現状である。

をどの程度の精度で予測するかを，3 分割交差検定により申請者はこれまでユーモアの生起メカニズムに関して検討した。その結果，3 パターンの訓練事例のいずれにお認知心理学的アプローチによる検討を行ってきた。そのいても，同様の重回帰式が推定され，その重回帰式によ中で，約 40 年にわたりユーモア研究者を二分してきた 2ってテスト事例の変動の 60%前後 (59～67%) が予測されつの心理学的モデルを矛盾なく統合する包括的なモデル

た。また，3 要因間の相関係数は小さく (r = -.09～.20)，を提唱している。このモデルでは，従来のモデルの概念

多重共線性の可能性は低いことが示された。以上の結果

図式を整理し，内的不適合（状況は理解可能か否か），外から，モデルにおいて想定される 3 要因を選択的に操作的不適合（状況は特異的か否か），非重大性（状況は個人可能であること，また，その 3 要因によってユーモアの的・社会的に重大な意味や価値を持つか否か）という 3

大部分が規定されることが示された。

つの要因によってユーモアの生起が規定されることを想定している。
そこで本研究では，fMRI 実験を実施するための予備的検討として，実際にこれら 3 要因がユーモアの程度を

220

今後，このデザインを fMRI 実験に組み込み，3 要因の処理とユーモアの生起に関わる脳部位の同定を目指す。

磁気共鳴装置共同利用実験報告

26．fMRI を用いた愛着形成の神経基盤の評価システム
友田明美 1，杉山登志郎 2，水野敬 3，山﨑未花 1，浅野みずき 4，

栗山貴久子 5，加藤志保 5，山村淳一 6，野村和代 6（1 福井大学 子どもの発達研究センター，2 浜松医科大学 児童青年期精神医学講座，
3

独立行政法人 理化学研究所 分子イメージング科学研究センター，4 福井大学医学部附属病院 神経科精科，
5

あいち小児保健医療総合センター 心療科，6 浜松医科大学 児童青年期精神医学講座）

愛着障害は，注意欠陥多動性障害と同様の多動性衝動障害を選定した。MRI 実験参加時には，CDC，A-DES，性障害を呈することが知られているが，その神経基盤のTSCC-A，内的作業モデル尺度（愛着），小学生のストレ

類似性・相違性については研究がされていない。本研究

スフル・ライフイベント尺度，小学生用コーピング尺

では、機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) を用いて，母子間度，ADHD-RS，内発的－外発的動機づけ測定尺度，気の愛着形成の歪みにより引き起こされる愛着障害の神経

質・性格尺度 (JTCI)，SDS うつスコア，バールソンうつ

基盤を明らかにすることを目的に、研究を行った。

スコア質問紙のほか，子どもの行動チェックリスト，利研究対象者は，浜松医科大学及びあいち小児保健医療
総合センターで受診している小児期の虐待・ネグレクト

き手質問表を提出してもらい，被験者の状態を把握した。

によって愛着障害 (DSM-IV-TR313.8) と診断された児本研究では，各グループ 20 名の被験者による MRI デー

童・生徒及び，愛着障害ではないと診断され，他の疾病

タの収集を予定していたが，本年度は，fMRI 実験へのにて受診している児童・生徒とし，対象年齢は 10～18

参加の同意が得られなかったため，MRI データの収集は歳とした。被験者の選定は，浜松医科大学及びあいち小

叶わなかった。実験準備は十分整っており，被験者が決児保健医療総合センターの医師が行い，診察時のインタ定すればすぐにでも MRI 実験を行える状態にあるため，ビュー，生育暦，診察時および心理場面での行動観察よ

引き続き，被験者のリクルートを行う予定である。

り DSM や ICD の診断項目を基準に，PDD を除外し愛着221

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．バクテリア細胞内クロモソーム DNA の立体構造の解明（金子康子ほか）........................................................................... 226
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）........................................................................... 226
３．鼻腔粘膜上皮細胞内の滑面小胞体についての超高圧電子顕微鏡を用いた三次元解析（高見茂）............................................................................... 227

４．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）........................................................................... 227
５．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）........................................................................... 228

６．大脳基底核ネットワークのシナプス解析（藤山文乃）............................................................................... 229
７．ギャップ結合タンパク質（イネキシン）などの細胞膜タンパク質の細胞局在に関する
超高圧電子顕微鏡 3 次元画像解析（遠藤泰久ほか）................................................. 230
８．細菌べん毛基部体の細胞内構造の立体観察（加藤貴之ほか）........................................................................... 231
９．脂肪滴と細胞小器官（特に小胞体）との立体関係についての細胞化学的研究（継続）（野田亨）............................................................................... 232

10．原生生物の細胞構造の解析（洲崎敏伸ほか）........................................................................... 233
11．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）........................................................................... 233
12．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）........................................................................... 234
13．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（樋田一徳ほか）........................................................................... 236
14．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）........................................................................... 236
15．3-dimensional analysis of p53 protein oligomerization structure under environmental toxicant（Young Rok Seo）........................................................................... 237
16．3-D Reconstruction of Plastid Crystalline Bodies during C-3 Cellular Differentiation (II)（InSun Kim）............................................................................... 238
17．Ultrastructure of antenna in chironomidae brain（Se Jin Park ほか）.......................................................................... 239

225

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

1．バクテリア細胞内クロモソーム DNA の立体構造の解明
金子康子，関由起子（埼玉大学）
村田和義（生理学研究所）

シアノバクテリア Synechococcus elongatus PCC 7942 は築した。

明暗周期下で培養すると細胞分裂周期が同調し，明期の氷包埋した細胞内で，凝集状態の DNA と球形のポリ終りに分裂する。細胞内にはチラコイド膜，ルビスコのリン酸体を電子密度の違いにより観察することができた。

集合体であるカルボキシソーム，ポリリン酸体などの特

太いひも様の DNA は内部のポリリン酸体を包み込むよ

徴的な構造と共に，1 細胞あたり 2～5 コピーのクロモソ

うにねじれた構造をとり，両者が密接に関連する様子がーム DNA を保持することが知られている。これらの構

明らかになった。DNA 合成にはポリリン酸体に含まれる造は細胞内に規則的に配置し，細胞分裂時に 2 個の娘細リン酸が用いられることを示す研究報告もあり，生命維胞に均等に分配される。Hoechst 33342 で DNA を蛍光染

持に必須のリン酸を蓄積するポリリン酸体と DNA が細色して観察したところ，暗期には細胞内に拡散していた

胞分裂時に相互に関わりながら，均等に分配される仕組

DNA は，明期途中から凝集し始め，太いひもが波打つよみが存在することが推察できる。

うな構造を呈した後，細胞が分裂した。本研究では，こ本研究を行う過程で，通常は 2 細胞に分裂増殖する細の細胞分裂直前期の DNA の立体構造を明らかにすると胞が，稀に十字型に 4 細胞を形成する現象を見つけた。

共に，規則的に変化するポリリン酸体と DNA との関係

蛍光顕微鏡観察では，2 分裂中の細胞の分裂面を横切るを追究することを目指した。

ように DNA が出現し，それを核として分裂軸と直角に

明暗周期下で培養し Hoechst 33342 で染色した DNA が新たに 2 つの細胞が形成されるように見えた。初めに分

太いひも様の構造をとる分裂直前の細胞を回収してグリ裂する 2 細胞と，後から形成される 2 細胞の立体的位置

ッドに載せ，液化エタンで急速凍結した。氷包埋した細関係を明らかにするために，クライオ電子線トモグラフ

胞はそのままクライオトランスファーを装着した超高圧

ィーを試みた。氷包埋試料中に複数の十字型分裂細胞が電子顕微鏡で観察した。さらに，傾斜シリーズ画像を取確認でき，形成された 4 個の細胞は 1 点で交わっている

得し，クライオ電子線トモグラフィーにより立体像を構ことが分かった。より詳細な立体構造を解析中である。

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，見つけ出し，その生物の微細構造，DNA，構成する分子

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種などを詳しく解析することによって，この問題を解決ていない。真核細胞は，原核細胞の 1 万倍の体積をもち，したいと考える。超高圧電子顕微鏡は，生物の微細構造

ミトコンドリアや葉緑体をはじめ，さまざまなオルガネを立体的に把握する上で，非常に有用である。

ラをもっていて，複雑な細胞構造を呈する。真核生物は2010 年 5 月に，研究船「なつしま」に乗船し，伊豆諸島

原核生物から進化して生まれたとされるが，両者の細胞の明神海丘の海域および初島沖で，水深 800～1,200 メーの違いはあまりにも大きく，真核生物がどのようにしてトルの海底からウロコムシやウミケムシなど多種類の小原核生物から生じたかは，生物学上，最大のなぞの一つ

動物を採集した．試料は，船上で 1mm 角に細切し，グである。われわれは，真核生物の起源のなぞを解くため

ルタルアルデヒドで固定した．固定した試料を研究室にに，原核生物から真核生物への進化の途上にある生物を持ち帰り，樹脂に包埋し，小動物に共生している微生物

226

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

を超薄切片法で観察した．微生物が存在する試料につい3mm の厚切り切片を作製して，超高圧電子顕微鏡でトモては，もう一度，急速凍結置換固定法を用いて再固定をグラフィー撮影を行なった。撮影した画像を，コンピュ

行い，アーティファクトの少ない試料を調製した。

ータに取り込んで微生物の三次元再構築を行なった。今現在まで，さまざまな微細形態をもつ微生物を電子顕微鏡撮影している。また，この試料ブロックから，1～

後さらに観察数をふやし，進化のなぞを解く画像データを解析していきたい。

3．鼻腔粘膜上皮細胞内の滑面小胞体について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）

多くの哺乳類の嗅覚系には，内分泌系や自律神経系に構成成分を鮮明に視覚化することができた。一方，TA-

影響を及ぼすケモシグナル，フェロモン，を受容する副鋤鼻器では，200 nm 厚の VNSE 樹脂切片内の VRC-SER

嗅覚（鋤鼻）系が一般的な「匂い」を受容する主嗅覚系のループ構造は解析可能であったが，500 nm 厚では解析とは独立して存在する。フェロモンを受容する鋤鼻受容不能であった。これらの解析は，10,000 倍あるいは 15,000

細胞 (VRC) は鋤鼻器内の鋤鼻感覚上皮 (VNSE) 内に存

倍で撮影されたネガフィルムからの情報をもとにおこな在し，多くの種の VRC の細胞質は，極めて良く発達しった。さらに，TA+鋤鼻器内に含まれる VRC-SER の内た滑面小胞体 (SER) が含まれている。ラット VNSE 樹脂

部構造の詳細を観察するために，±8 度傾斜させて 35,000切片を用い，
VRC 細胞質に含まれる SER (VNSE-SER) を，倍で撮影されたネガフィルムよりステレオ画像をつくっ

超高圧透過電子顕微鏡 (HVTEM) を用いて電子線トモグて観察を行った。その結果，VRC-SER の細かいループ構

ラフィーを行ったところ，ヒモ状の構造が細かいループ造の形態を保持するような「微細骨格構造」が存在するを繰り返し形成していること，を昨年度，我々は報告しことが明らかになった。この微細骨格構造には，それぞた。本年度は，この構造の微細形態上の特徴を明らかにれのループを構成する単位膜を貫通する足場ドメインと，するため，昨年度と同様の厚みの樹脂切片（約 200 nm）

足場ドメイン同士をつなぐフィラメント小束ドメインがと，さらに厚い（500 nm 程度）樹脂切片上で HVTEM に少なくとも含まれていることがわかった。このような微より観察，そして解析を行った。なお，鋤鼻器は化学固細骨格構造は，VRC 細胞質内の他の単位膜を含む細胞小定後にタンニン酸を処理してから樹脂包埋したもの

器官，例えば粗面小胞体には観察されなかった。したが(TA+) と，処理しなかったもの (TA-) を用いた。

って，この構造は VRC-SER を特徴付けるものであり，

その結果，TA+鋤鼻器では，500 nm 程度の厚さの VNSE
エポキシ樹脂切片においても，VNSE-SER のループ状のそこで行われるステロイド合成の場の安定化をもたらしていると考えられる。

4．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，栗林剛正，荒内亮介（富山大学大学院理工学研究部）
峰雪芳宣，竹内美由紀（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）【目的】分裂準備帯は主に微小管からなる構造であり，高いて未解明の点が多い。そこで二軸電子線トモグラフィ

等植物の体細胞分裂前期に核周辺の細胞表層に観察されー法により分裂準備帯の微小管と膜系のダイナミクスをる。分裂準備帯は細胞分裂面位置の決定に関わるが，そ立体的に解析することを目指す。これまで微小管に付随の位置決定の機構や分裂準備帯自身の形成機構などにつする微細構造の検出を目的に三次元像を作製しているが，227

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

今回は広い範囲における微小管自体の配置を観察するこ

築した三次元像上では厚さ 250nm や 500nm の切片からとを目的とした。

作製した三次元像に比べやや不鮮明ながら，微小管を検【実験方法】タマネギ実生の子葉を加圧凍結・凍結置換固出することができ（図 a, b），長いものでは 2～3µm にわ

定した後，Spurr 樹脂に包埋した。厚さ 1µm の連続切片

たって微小管を追跡することができた（図 c）。今回観察を作製し，酢酸ウラニル ( min)，クエン酸鉛 (4 min) にした細胞は分裂前期のごく初期のものであり，微小管はよる二重染色を行った。分裂前期の時期にある表皮細胞

細胞膜直下から深さ約 100nm の領域に観察された。これを選び，その細胞の核中央部を含む切片を超高圧電子顕らの微小管は，追跡できた範囲において細胞膜とほぼ平微鏡観察に供した。細胞表層部を-60º～60º 回転させて撮行に配置しているものの他，一本の微小管内で位置によ影した。このとき回転試料ホルダーを使用して撮影視野って細胞膜との距離が異なるものも存在していた（図 d,

上で，微小管が試料の回転軸付近に分布し，その配向がe）。このことから，細胞膜から離れた位置にある微小管

試料の回転軸方向に一致するように視野を設定した。

でも，ある領域に置いては細胞膜により配置の制御を受IMOD ソフトウエアを使用して三次元像の再構築を行っけている可能性が考えられる。
今後は三次元像を用いて，今回のような広範囲の微小た。
【結果】タマネギ子葉の表皮細胞の分裂準備帯では幅が約管の配置と微小管に付随する微細構造の両面から，分裂3～十数 nm 程度の微小管 (MT) の帯が観察される。今回準備帯における微小管配置の制御について検討を進めるは厚さ 1µm の切片を用い，微小管の配置についてより広予定である。

い範囲での観察を行うことを目指した。傾斜像から再構

5．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

注目して，微細形態とその生理機能との関係を調べた。

めには，ギャップ結合の微細形態の同定や樹状突起の間電気生理学実験を行なった細胞に，Neurobiotin を注入しでのギャップ結合の存在部位の同定を行う必要があるて発色すると，色素カップリングの形成から，樹状突起(Hidaka 等, 2004)。神経系では特徴ある巨大なギャップ結間のギャップ結合部位を同定できる。Neurobiotin の注入合（直径 10m）を形成している網膜アマクリン細胞にと同時に，電極内にシグナル伝達系の調節物質を充填し228

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告て注入すると，ギャップ結合の調節を観察できる。今回，高濃度の cAMP が遮断する網状層間アマクリン細胞間

高濃度の環状 AMP (cAMP) が網状層間アマクリン細胞のギャップ結合の微細形態を明らかにするために，コン(interstitial amacrine cells) 間のギャップ結合を遮断するこ

トロール下で強い色素カップリングを示した標本を用いとを明らかにした (Hidaka, 2012)。シグナル伝達の調節物て，同型の細胞間の樹状突起の先端同士の結合形態を解質を充填しない場合は，アマクリン細胞間で強い色素カ析した。網膜標本をエポン樹脂に包埋し，網膜水平断のップリング (homotypic coupling) が観察され，同型の細胞厚さ 5m の切片を作成し，1,000kV の加速電圧から超高が樹状突起の先端同士で結合していた。電極内に 5mM

圧電子顕微鏡下で観察した。超高圧電子顕微鏡の試料ス

cAMP を充填すると，細胞内注入によって色素カップリ

テージの傾斜によって 2°づつ+60°で撮影し，IMOD プ

ングは完全に遮断されたが，電極内の 5mM cGMP や，細ログラムを用いてその立体再構成を行った。網膜網状層

胞外からの 100M dopamine と 2mM 8-bromo-cAMP は色

間アマクリン細胞の樹状突起間の結合を図 1 と 2 に示す。

素カップリングに影響しなかった。dual whole-cell patch［文献］

clamp 法で電気シナプスを流れる細胞間電流を調べた。
コントロールでは細胞間電流の測定から，平均 2.02nS の細胞間コンダクタンスが測定されたが，電極内に 5mM
cAMP を充填した場合には細胞間電流は遮断され，細胞間コンダクタンスは 0.23nS になった。

1) Hidaka, S. et al., (2004) Journal of Neuroscience, Vol
24 (46): pp 10553-10567.
2) Hidaka, S. (2008) Journal of Integrative Neuroscience,Vol 7 (1): pp 29-48.
3) Hidaka, S. (2012) Brain Res. Vol 1449: pp 1-14.

図の説明：図 A：厚さ 5m 切片での 1,000kV の加速電圧を用いた超高圧電子顕微鏡観察による，網膜網状層間アマクリン細胞間の巨大なギャップ結合。
図 B：網膜網状層間アマクリン細胞間のギャップ結合の超薄切片像。

6．大脳基底核ネットワークのシナプス解析
藤山文乃（同志社大学大学院脳科学研究科）

申請者はこれまで大脳基底核のネットワークを形態学と，特定のニューロンの樹状突起膜をラベルする遺伝子的に調べるために，膜移行性シグナルをつけた遺伝子改

改変動物を用いてきた。どちらの手法も，軸索や樹状突変ウイルスベクタによる単一ラベルニューロントレース

起の細胞膜を特異的にラベルしているので，これらのニ

229

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ューロンの入力部位および出力部位を超高圧電顕を用いあるパルブアルブミン発現細胞の樹状突起膜に一致してて三次元的に解析することによって，層構造やカラム構

DAB あるいは反応銀の分布がみとめられたが，組織のコ造をもたない大脳基底核の局所回路の解析をしたいと考

ントラストが 75kV の透過型電子顕微鏡で撮影したもの

え，超高圧電子顕微鏡共同利用実験を申請した。

（写真 1）より若干低かったため，京都大学に戻ってサン

まず膜移行性シグナル (myristoylation signal: Myr) と樹

プルの調整をやり直すことになった。また，Cre-loxP

状 突 起 発 現 シ グ ナ ル (low-density lipoprotein receptor:

system を用いて特定のニューロンの軸索を隅々まで可視

LDLR) の両者をつけたパルブアルブミン発現細胞特異化することができる遺伝子改変動物を開発中であったた

的に緑色蛍光色素 (Green Fluoresent Protein: GFP) を発現

め，このサンプルとあわせて，超高圧電子顕微鏡を使っし，ゴルジ染色様に可視化する遺伝子改変動物を作製しての研究を続行するつもりであった。

た (Kameda et al., Eur J Neurosci, 2012)。このマウスの線条

しかしながら，共同利用期間中に申請者の異動が決ま

体のサンプルに抗 GFP 抗体を用いて免疫染色し，DAB

り，現在は脳科学研究科自体が各種実験の許可申請から発色もしくは銀増強反応を行った切片を電子顕微鏡観察のスタートということになり，このプロジェクトも中断のために包埋・重合のプロセスの後，薄切したものを超を余儀なくされた。現在このプロジェクトの再開日程に

高圧電子顕微鏡で観察した。超高圧電子顕微鏡の使用お関しては明確な目処がたっていないため，超高圧電子顕よび観察においては，所内対応者の村田和義先生のご指微鏡共同利用もこの年度で一旦終了させていただくこと

導のもと行った。

になった。

観察の結果，線条体のインターニューロンのひとつで7．ギャップ結合タンパク質（イネキシン）などの細胞膜タンパク質の細胞局在に関する超高圧電子顕微鏡 3 次元画像解析
遠藤泰久，伏木大輔，吉村亮一（京都工芸繊維大学・応用生物学部門）

ギャップ結合は多細胞動物のすべてで，血球などの遊名された。電気シナプスはギャップ結合によるものとさ

離細胞以外のほとんどの細胞間に形成される斑点状の結れている。脊椎動物ではコネキシンがギャップ結合の構合装置で，2-3nm のわずかな gap が存在することから命成に関与し，6 個集まってチャネル（コネクソン）を形

230

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

成し，2 細胞間で向かい合いイオンなどの低分子が通過合体としてみられた。個々の構造は酵素反応によって増可能な通路を形成するとされている。

感されていることを考慮すると，直径 6-8nm の円形構造

昆虫や線虫などの無脊椎動物にもギャップ結合は存在と考えられる。この構造は凍結割断によって観察される

するが，脊椎動物のコネキシンに相同の遺伝子は見つか

ギャップ結合の膜内粒子の分布によく類似している。しらず，ショウジョウバエの変異体から同定されたイネキ

かし，細胞同士が接着した部位ではなく，フリーな細胞

シン (innexin) がギャップ結合関連タンパク質と考えら表面においてイネキシンチャネルの集合が観察されたこれている。イネキシンは 4 回膜貫通型と想定されるがアとは，イネキシンがギャップ結合だけでなく，ヘミチャ

ミノ酸配列にコネキシンと相同性がない。最近，イネキ

ネルとして機能する可能性を強く示唆している。

シンに相同性のある遺伝子群が脊椎動物で同定されパネ
キシン (pannexin) と命名され，コネキシンとは異なり血球にも存在することからヘミチャネルとしての機能が注目されている。
本研 究はショ ウジョウ バエの胚 由来の培 養細胞株
Kc167 を用い，イネキシンの細胞膜上での詳細な分布や構造の解析を目的とした。この細胞は血球由来であるが，形態形成ホルモン（エクダイソン）によって神経細胞様に分化する。ホルムバール支持膜を張った金メッシュ上で培養した細胞を抗イネキシン 2 抗体により ABC-HRP
法で免疫染色し，DAB，硫酸ニッケルアンモニウムで発色し，超高圧電子顕微鏡（H-1250M 加速電圧 1,000kV）
により，同一視野の傾斜連続写真を撮影し，IMOD によりイネキシン免疫反応部位の 3 次元画像解析を行った。
イネキシンの免疫反応は細胞膜上に凝集して見られた。
Fig.1 はフリーな細胞表面におけるイネキシンの免疫反応を 8 nm の厚さで 3 次元再構築したものである。陽性反Fig.1. Innexin immunoreactivity in insect cell line Kc167.
The reactions are seen as dense circular dots(aroowheads). Scale bar = 40 nm

応は直径約 10nm のほぼ円形の電子密度の高い構造の集8．細菌べん毛基部体の細胞内構造の立体観察
加藤貴之，Juanfang Ruan，宮田知子，川本晃大，難波啓一（大阪大学大学院・生命機能研究科）
村田和義（生理学研究機構・電子顕微鏡室）

海洋性バクテリア MO-1 は，磁場を感知できるマグネ

菌やサルモネラ菌のおよそ 10 倍にも及び，最も高速に泳ットソームと呼ばれる体内器官をもった磁性細菌で，ぐ細菌の一つである。この高速遊泳はべん毛の付け根に2010 年に地中海沿岸で発見された。

ある回転モーターによって達成されており，そのエネル

MO-1 の菌体は体長 2 m，直径 1.5 m の楕円体で，長ギーは細胞膜内外に作られる電気化学ポテンシャル差でさ約 4 m の比較的太いべん毛を両極付近に 1 本ずつ持あるが，それを回転エネルギーに変換するメカニズムは

ち，これらを回転させることで自分の好む環境に向かっ明らかにされていない。そこで，電子線トモグラフィーて泳ぐ。このべん毛は，実は鞘に包まれた 7 本のべん毛による構造解析を行った。前述のとおり，試料の菌体は繊維の束で，極めて特殊な構造を持ったべん毛装置であ直径約 1 m と厚く，加速電圧 300 kV の電子顕微鏡ではる。MO-1 の遊泳速度は 300 m/s と非常に高速で，大腸十分な分解能を得ることはは困難と考えられたため，

231

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

1MV 以上の超高圧電子顕微鏡を用いることとした。また，を現像して像を確認するまで試料の良し悪しを判定でき

より機能状態に近い環境での構造解析を行うため，急速ず，像収集の効率が非常に悪い。また，フィルムのフォ

凍結氷包埋試料の電子線トモグラフィーが可能な，国内

グレベルの高さなどもコントラストが上がらない原因でで唯一の超高圧電子顕微鏡である生理学研究所の電子顕あると考えられる。生命系への応用で高画質像の収集効

微鏡を用いて構造解析を試みた。

率を高めるためにも，電子線像を効率よく高感度で記録培養した MO-1 分散水溶液試料を 2 m の膜穴を持っできる CCD あるいは CMOS カメラの投入は必須である。

たマイクログリッドに載せて薄膜とし，液体エタンで急速凍結後，低電子線量照射条件にて-60°～60°の傾斜像
を 2°刻みで撮影し，IMOD プログラムを用いて立体構造を解析した。その結果，マグネタイトが直線状に並んだマグネットソームや，Phosphorous rich oxygen granule などを明確に確認することができた（図 1）。しかし，べん毛と回転モーター部分のコントラストは低く，トモグラ
フィーによる構造解析では立体像を可視化するに至らなかった。これは，通常は鞘で包まれているはずの 7 本のべん毛の束が鞘の破壊によりほどけていることと，MO-1
のべん毛繊維がサルモネラ菌などに比べて細いためであると考えられる。MO-1 のべん毛およびモーター部分の可視化には鞘の壊れていない細菌を探すことが必須となるが，本実験で用いた超高圧電子顕微鏡には CCD ある
いは CMOS カメラが導入されていないために，フィルム

9．脂肪滴と細胞小器官（特に小胞体）との立体関係についての細胞化学的研究（継続）野田

生体のエネルギー源，そして多様なはたらきを示すス
テロイドホルモンなど，生体の脂質の多くは種々の細胞

亨（藍野大学

医療保健学部

理学療法学科）所の H-1250M で立体写真を撮影し，三次元構造を検討した。

内に脂肪滴として貯蔵され，必要に応じて血中に放出さ副腎皮質は表面から髄質に向かって，球状帯，束状帯，れている。皮下組織や内臓周囲に存在する脂肪細胞では網状帯という 3 層の異なる組織から構成されている。球

中性脂肪が，生殖組織や副腎皮質などの内分泌組織には状帯では束状帯で観察されるような典型的な大型の脂肪コレステロールの誘導体である副腎皮質ホルモンや性ホ

滴はあまり観察されなかった。しかし，ZIO 染色に染色

ルモンなどが脂肪滴に含まれている。我々はこれまで後される無数の小胞からなる様々なサイズの集塊が観察さ者に属するラット精巣における間細胞内の脂肪滴とそのれた。束状帯では大型の脂肪滴は ZIO 染色によって中等周辺構造を ZIO 染色によって描出し，検討を加えてきた。

度の電子密度を示し，周囲に小管状の構造も高電子密度

昨年度は観察対象を副腎皮質に拡げ，同様の染色を行い，に染色されていた。この小管状構造は一ヶ所に集合して脂肪滴の観察を行った。

いる場合もあり，また散在してネットワークを形成してラットの副腎を 2%グルタルアルデヒドの固定液で固いる場合もあり，さらに一部の脂肪滴表面と連絡してい定し，ヨウ化亜鉛オスミウム (ZIO) 液で染色，後固定をるようにも観察された。網状帯の脂肪滴はほぼ束状帯の行った。その後，型の如く電子顕微鏡用の試料作成を行

脂肪滴と同様に観察された。

い，1m 厚の厚切り切片を作成した。試料は生理学研究

232

副腎皮質は表面の球状帯に細胞分裂像が多く，アポトー超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

シス像は逆に網状帯に多いことなどから，副腎皮質では認はできなかった。また束状帯に観察された小管構造は

細胞は球状帯から束状帯を経て，網状帯に向かって移動

特異的な立体構造を呈し，細胞内の広い範囲にネットワしているとの説がある。この説に基づくならば，脂肪滴ークを形成している所見は厚切り試料を超高圧電子顕微の形成に ZIO 染色される上記の小胞，小管状構造が脂肪鏡で観察することで初めて捉えられた構造であると思わ滴の形成に重要な役割を演じていることが推測される。

れ，非常に意義深いと思われる。

ただ，この小胞，小管状構造が小胞体由来であるかの確10．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）

本研究課題では，平成 22 年度に引き続き，原生生物渦た。方法としては，ミドリゾウリムシを金属圧着法によ

鞭毛虫類の染色体の立体構造と，ミドリゾウリムシ

り急速凍結したのち，1% OsO4 と 0.5%グルタルアルデヒ

Paramecium bursaria などの原生生物の細胞内に存在する

ドを含むアセトン置換液を用いて凍結置換固定を行った

共生藻類の安定的維持にかかわる細胞表層への結合構造

後，Spurr 樹脂に包埋し，厚切り切片 (0.2～5m) を作製

を，超高圧電子顕微鏡を用いて解析した。複雑に入り組したものを超高圧電顕で観察した。撮影した電顕写真かんだ核内の染色体の三次元的配行の解析や，細胞内でのら，電子線トモグラフィーを行い，得られた画像データ

共生藻類の維持にかかわる各種オルガネラ・細胞骨格系

から細胞内のオルガネラ間の立体的相互関係を解析した。

との立体的位置関係を解析するには，超高圧電子顕微鏡

その結果，共生クロレラはミドリゾウリムシの細胞表層を用いた電子線トモグラフィー法がきわめて有用であり，に直接結合しているのではなく，ミドリゾウリムシの持

渦鞭毛虫類や共生藻を持つ原生生物の進化に伴う細胞内つ防御性の分泌顆粒であるトリコシストやミトコンドリ

構造の多様性の獲得に関する新たな知見を得ることが期

アに結合し，さらに繊毛基粒体に附属する小胞や食胞な待された。

どとも連絡し合い，これらのすべてが複雑に結合しあっ渦鞭毛虫類の染色体の微細構造に関する研究は，主にたものがミドリゾウリムシの表層直下に保持されている福田が担当したが，平成 23 年度は所属する東北大学が震ことがわかった。また，これらの複合構造は，ミドリゾ

災の被害を受けたこともあり，大きな研究の進展は見ら

ウリムシの表層とは，トリコシストの先端部と繊毛基粒れなかった。

体の部分でのみ結合していることがわかった。さらに，

一方で，ミドリゾウリムシなどの共生藻類と，宿主細共生クロレラを取り囲む包膜とミトコンドリアとの間に胞のオルガネラとの微細構造的関連性に関しては，生理は，膜の部分的な融合を伴う特徴的な結合構造が見られ，学研究所の H-1250M 型超高圧電顕を用いた電子線トモ

ミトコンドリアが共生クロレラの細胞内共生に何らかのグラフィーにより，様々な新たな知見を得ることができ機能を果たしている可能性が示唆された。

11．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，玉置大介，薮内隆俊（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）【目的】セルロースを分解する酵素（セルラーゼ）がセル成する酢酸菌のセルラーゼ欠損株を使って，セルラーゼ

ロース合成に重要な役割をしていることが最近分かってのセルロース合成での役割を研究している。膜状に配列

来たが，その機構は不明である。我々はセルロースを合して存在していると言われているセルロース合成酵素複233

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

合体から合成されたセルロース繊維がどのようにしてセ築を行った。

ルロースの束を作っていくか，バクテリア表面で起って【結果】予想されたことではあるが，200kV の加速電圧でいる現象を捉えるのが本研究の目的である。酢酸菌は直得られた像からは，酢酸菌の菌体内の構造を判定するの

径 1um 以下の大きさなので，切片の作製なしに超高圧電は難しかった（図 1）。しかし，菌体の外にあるセルロー

子顕微鏡法と電子線トモグラフィー法を組み合わせた観

ス繊維の構造は詳細に観察できることが分かった（図 2）。

察が可能と思われる。今年度はクライオ電顕でそのまま繊維が氷晶に埋っているため，従来のネガティブ染色に氷包埋した試料について検討した。

比べ，個々の繊維の束の絡まり具合が詳細に観察できる【実験方法】Quantifoil R3.5/1 mesh (Cu-200) 上に菌液を滴ことが分かった。図 1 はトモグラムの全体像の一つの z

下後，必要量が残るように菌液をろ紙で吸い取り，自動

平面を，図 2 は，菌体に沿って走るセルロースの繊維束

浸漬凍結装置 LEICA EM CPC を使用して，液体エタンでの拡大部分（図 1 に示したボックス部分）を示す。

急速凍結した。この mesh を JEM-2200FS で観察し，2°

今後は，試料作製法を工夫し，セルラーゼ遺伝子の破ごとに-70°から+70°の範囲で写真を撮影した。得られた壊された突然変異株の異常にねじれたセルロース繊維も写真から IMOD ソフトウエアを使用して三次元像の再構

トモグラフィーで観察し，野生株と比較する予定である。

図 1 構築したトモグラム像
Bar : 20 nm

図 2 セルロース繊維束の拡大図
Bar : 10 nm

12．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，齊藤和裕（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，橋本隆（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）に存在する底筋群を同時に制御することにより，勃起，射精などのgastrin-releasing peptide (GRP) ニューロン系が雄優位な脊

雄の性機能を調節していることを見出した (Sakamoto et

髄内局所神経ネットワークを構築し，自律神経系と骨盤

al., 2008, Nature Neuroscience)。一方，ラット球海綿体筋

234

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告を支配する球海綿体脊髄核 (SNB) は，腰部脊髄 (L5-L6)

再構築による効率的な解析を行う先端的技法を確立したに存在し，雄優位の性的二型核を示す運動ニューロン群で（図）。本技法により，脊髄 GRP ニューロンから脊髄内あり，陰茎勃起や射精など，雄の性行動に重要な役割をの自律神経核である仙髄副交感神経核への投射を電顕的果たすことが知られている。我々はさらに，GRP 免疫組

かつ効率よく解析することに成功した (Oti et al., 2012,

織化学法と SNB ニューロンの逆行性標識法とを組み合Histochemistry and Cell Biology)。現在，この先端的技法

わせることにより，超微形態学的に SNB ニューロンの樹を応用して，脳－脊髄神経回路網の多角的な解析を進め状突起上に GRP 作動性のシナプス入力が存在するかを，ている。

超高圧電子顕微鏡を用いて明らかにしている (Sakamoto,以上の結果は，Anatomy Research International 誌，おArii, Kawata, 2010, Endocrinology)。一方の免疫組織化学

よび Histochemistry and Cell Biology 誌から発表した。さ法を従来のジアミノベンジジン法で，また他者をナノゴ

らに，第 38 回日本神経内分泌学会学術集会，および第ールド－銀増感法によって，超高圧電子顕微鏡下で 2 者

14 回日本行動神経内分泌研究会でデータの一部を発表を区別する免疫二重電顕を試みてきた。さらに今回は，し，大きな反響を得た。

本技法を電顕トモグラーフィー法へ応用し，三次元立体

図説：(a) 厚さ 1µm 切片での，1,000 kV の加速電圧の超高圧電子顕微鏡観察による，GRP ニューロン線維の仙髄副交感神経核への投射。(b) IMOD プログラ
ムを用いた，GRP ニューロン線維の仙髄副交感神経核への投射の三次元立体再構築。スケールバー = 2 µm

235

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）13．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
樋田一徳（川崎医科大学解剖学）

哺乳類の中枢神経系では，生後もニューロンが新生す

dextran amine，Sindbisvirus (pal-GFP) などを用いた。これることが知られている。その中で嗅覚系ニューロンは，らは最終的に metal 増感 DAB に置換染色可能なものであ一次ニューロンである嗅受容細胞と，一次中枢である嗅る。これにより得られた細胞は RMS の各領域に観察さ球内の介在ニューロンの一部は，生後に新生して嗅球神

れ，進行方向（嗅球へ向かう方向）とその逆方向（起源

経回路に組み込まれる。特に介在ニューロンは，その起の脳室下帯への方向）にそれぞれ突起を伸ばしている。

源は少し離れた前頭内の側脳室下帯であり，そこから吻

この部位の超高圧電顕では，特に進行方向への突起は先側遊走経路 (rostral migratory stream; RMS) に沿って走行が多様に分枝あるいは薄膜状に微細に分岐しているのがし嗅球へ向かう。その起源，走行経路，細胞分化につい観察された。現在，更に標識法をコントラストのより高て分子機構を中心とした解析が多くなされているが，そいものへ改善するとともに，同一細胞の超薄切片観察にの間の形態変化とニューロン種の表現型発現については

より周辺組織との関係の解析を進めている。また RMS

未だに不明な点が多い。報告者らは昨年度より，この遊部位における突起を主体とした微細形態変化の可能性も走過程の細胞の形態的特徴を，その化学的性質発現ととあり，現在，トモグラフィー解析を含めて形態計測を計

もに解析を試みている。今年度は，新生領域に定位脳手画している。更に，嗅球へ到達した新生細胞が放射状に術により各種のトレーサーを注入して新生細胞を特異的

嗅球各層へ分布する際の形態変化，特に astroglia との関に標識し，更に標識した細胞が RMS に沿って走行し嗅係を注目して，astroglia の微細構造とともに超高圧電顕球へ向かう細胞群を超高圧電子顕微鏡で観察を試みた。

での解析を行っている。

細胞標識のトレーサーは，Choleratoxin-beta，Biotynylated

14．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内構造のより高いコントラストが期待できる方法としてィングや脱会合を行う分子シャペロンである。重篤な疾過マンガン酸カリウムによるブロック染色を試みた。酵患の原因因子になるものも多く，原因因子にはミトコン

母細胞を十分な密度になるまで培養した後，2%のグルタ

ドリアなどの細胞内構造の形態異常を引き起こすものもルアルデヒドで化学固定し，続いて 1.5%の過マンガン酸多い。我々は，蛍光顕微鏡を用いた解析によって，サイカリウム溶液で 4 時間染色した。そして，これを脱水・トゾルの必須 AAA タンパク質である Cdc48p の機能を欠樹脂包埋して，その薄切片を加速電圧 1000kV の超高圧損した酵母変異株において，異常に凝集したミトコンド

電子顕微鏡で観察した。

リアが観察されることを見いだした。本共同利用研究でその結果，厚さ 1 ミクロンの切片においても細胞壁，

は，超高圧電子顕微鏡を用いてその形態異常の詳細を立

細胞膜，そして細胞内の核，液胞，ミトコンドリアの構体的に解析する。

造が明瞭に観察できた。そこで，この試料から±60°で前年度は，オスミウム酸によるブロック染色した樹脂

傾斜像シリーズを撮影し，三次元再構成を行った（図 1）。

切片および直接氷包埋した酵母細胞のクライオ観察を行得られたトモグラムにおいてそれぞれの細胞内小器官をったが，細胞内オルガネラを可視化できるほど十分なコ

注意深くセグメンテーションしたところ，野生株では，ントラストが得られなかった。そこで，今年度は，細胞核，液胞の周りにミトコンドリアが紐状に存在すること

236

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告がわかった（図 2）。

用し，ミトコンドリアの形態異常の詳細を解析する予定

今後は，この方法を他の AAA タンパク質欠損株に適である。

15．3-dimensional analysis of p53 protein oligomerization structure
under environmental toxicant
Young Rok Seo(Department of Life Science, Dongguk University, Seoul 100-715, Republic of Korea)
Nickel has been recognized as carcinogenic heavy metal byactivity. However, the effect of nickel on p53-mediated DNA

epidemiological studies in humans. Accumulative evidences

repair activity has not been clearly elucidated yet. In thishave reported the association between occurrence of nasal andstudy, we thus aimed at investigating the relationship between

lung cancer and nickel exposure to the workers in the nickel

protein function and oligomer structure of p53 under nickel

refining industry. Studies on several animal models exposed

exposure by using electron microscopic techniques. Our result

to nickel via various routes have revealed that nickelfrom transmission electron microscopy showed that diverse

compounds appear to stimulate lung tumors and local

forms of p53 including monomer, dimer and tetramer weresarcomas in different species. One of the nickel-induced

observed with certain ratio in non-treated group while

carcinogenesis mechanisms is thought to be interference withnickel-treated

DNA repair process. Consistently, our group has investigatedmonomer and dimer forms rather than tetramer. For obtaining

phenomenological study for p53-mediated DNA repair

better refined actual protein structure, three-dimensional

inhibition interfered by nickel (not published yet). Many

reconstruction of p53 protein structure is in progress. Our

researchers have already proved that p53 mainly forms as

result might suggest a novel approach to understandtetramer

p53-mediated DNA repair activity against environmental

throughthecarboxy-terminal

oligomerization

domain, which facilitates and stabilizes its transcriptionalgroup

showedincreased

populationof

toxicant.

237

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）16．3-D Reconstruction of Plastid Crystalline Bodies during
C-3 Cellular Differentiation (II)InSun Kim (Keimyung University)
High voltage electron microscope has been used toplastids was different especially in those of CAM type. In

investigate the structural pattern and development of themesophyll plastids of CAM performing Sedum, 3-4 or more

plastid crystalline inclusions in halophytic Salicormia

large aggregates of tubular elements formed initially as aherbacea, a salt marsh plant growing in saline wet soil. It iscluster having different periodicity distances among elements.

one of the most salt tolerant plants that exhibit peculiar

These elements rearranged into evenly-spaced, approximately

morphology having tuberous and succulent stems without

17-19 nm, tubular bodies and became a homogenous structure

leaves. The present study has focused mainly on the plastids

during plastid development (Figs. 2A-2C).

developed in mesophyll and epidermal cells of theIt has been well-known that CAM and C-4 photosynthetic

chlorenchymatous stem that exhibits C-3 photosynthetic mode.

mode has evolved much later relative to C-3 mode during

The resulting data has been compared with those of other C-3,

plant evolution. They all, however, develop the epidermis andC-4, and CAM species examined previously for betterthe mesophyll cells during foliar development. Based on theunderstanding of the plastid crystalline inclusions.

current and previous data concerning the crystalline inclusions

In Salicornia, crystalline inclusions were formed both in thewithin plastid of C-3, C-4, and CAM, it has been strongly

mesophyll and epidermal plastids, but they were foundsuggested that the crystalline inclusion probably formed firstfrequently in the epidermis. One but usually small inclusions

in the epidermal plastid, more likely in the ancestral C-3 typewere detected in the mesophyll plastid (Figs. 1A-1B), whileand further developed into the mesophyll cells during CAM

one or two inclusions, occupying more plastid volume, were

and/or C-4 tissue differentiation.

often encountered in the epidermal plastid (Fig. 1C). They
exhibited both paralleled and paracrystalline arrangement

Figs. 1A-1D: Salicornia herbacea, Figs: 2A-2C: Sedum
rotundifolium.

internally that were closely associated with thylakoidal

Fig. 1A: Crystalline inclusion (C) formed within mesophyll

membranes (Fig. 1D). The distance between membranous

plastid. Fig. 1B: A higher magnification of the crystalline

elements was approximately 10-12 nm, although it was rather

inclusion (asterisk) in the mesophyll plastid. Fig. 1C: Twoirregular at distal region where new membranous elements

crystalline inclusions (C) formed within the epidermal plastid.

added to the existing ones at the periphery. The new

Fig. 1D: A higher magnification of the crystalline inclusion

membranous elements were originated from the proximal(asterisk) in the epidermal plastid. Fig. 2A: An extended

thylakoidal membranes located at various orientations. The

crystalline inclusion (C) formed within the mesophyll plastid

developmental pattern of the inclusion in both plastid typesof CAM performing Sedum. S; starch grain. Fig. 2B: Large

was similar in this species. In fact, similarity of the distancecrystalline

among membranous elements was noticed when C-3, C-4 andarrangement within mesophyll plastid. Fig. 2C: Tubular

CAM

elements, ca. 17-19 nm in diameter, of the mesophyll plastid

epidermal

plastids

werecompared.

However,development of crystalline inclusion pattern in mesophyll

238

in Sedum.

inclusion(C)

exhibiting

paracrystalline

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

17．Ultrastructure of antenna in chironomidae brain
Se Jin Park Sung Sik Han(School of Life Sciences and Biotechnology, Korea University)
Insects are highly dependent on their olfactory system. The

Chironomidae are important and abundant macroinvestebrates.

antennae of insects have many types of sensilla with different

Males of chironomidae are easily recognized by their pulmose

functions, which play important roles during their lifetime.

antennae.

Despite theirsimple basic morphology,

sensilla are

In this study, we studiedcomparison with antenna offunctionally extremely diverse. Minute differences in thefemale and male. By using HVEM which has been effectively

structural characteristics of individual cells can enableapplied to study three-dimensional structure, we have attempted

sensilla to receive a wide range of different stimuli, sound,to make a 3D-reconstruction of antennal structure oftouch, smell, and temperature their environment.

chironomidae using IMOD software.

239

生体磁気計測装置共同利用実験報告

生体磁気計測装置共同利用実験報告
〔

目

次

〕

１．脳磁図を用いた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） .......................................................................... 244
２．ヒト脳内における情報処理の神経連絡に関する研究（寳珠山稔） .............................................................................. 244
３．ウィリアムズ症候群並びにその他の先天異常症候群における認知機能（中村みほほか） .......................................................................... 245
４．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） .......................................................................... 245
５．非侵襲統合脳機能計測技術を用いた高次視覚処理の研究（岩木直ほか） .......................................................................... 246

６．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） .......................................................................... 246
７．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） .......................................................................... 247

243

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）1．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，変換様成分が出現した。その振幅 (RMS) は，発声―聴取実験

聴覚フィードバック (TAF) によって変化する発話中の間に有意差はなかった。一方で，発声開始時点および位

聴性脳磁場反応について検討した。

相反転が解除された時点を基準に解析すると，およそ健常成人を対象に，母音/ə/の持続発声（5 秒）におけ

100 ms，180 ms 後にそれぞれ頂点を示す，聴覚連合野由る脳磁場 (MEG) 反応を記録した（発声実験）。発声開始

来の N1m 様成分が出現した。その RMS は，発声実験よ1-2 秒後に発話音声の位相を反転して両耳へフィードバ

りも聴取実験で顕著に増大した。

ックし，その 1.5 秒後には元の位相に戻してフィードバ

以上から，発話時の聴覚フォーワード情報とフィードックした。聴取実験では，発声実験で録音された声を両

バック情報の不一致は，外界の音を聴取する際と同様に耳に提示した。

発話中の聴性反応を賦活させるが，フォーワード情報へ

位相反転時点を基準に加算平均波形を算出したところ，
およそ 120ms 後に頂点を示す，聴覚連合野由来の N1mの回帰には，通常の発話時に見られる自己発声音の聴覚抑制が生じると示唆された。

2．ヒト脳内における情報処理の神経連絡に関する研究寳珠山稔（名古屋大学大学院医学系研究科）

複数の感覚刺激が同時に存在すると相互の干渉により刺激後の反応から標準刺激後の反応を減算し MMF を得

情報の抑制や増高が認められる。感覚情報処理過程におた。刺激後 100-200ms の区間での root - mean - square がける異なる感覚モダリティー間の相互の影響を時間的・最大となる潜時前後の 20ms の区間について電流源およ

空間的に高い分解能をもつ脳磁計を用いて解析した。

び電流値を推定し，聴覚のみ，聴覚－視覚同期，聴覚－視本研究では，感覚情報処理の逸脱反応 (mismatch field,
MMF) の計測を用いて多モダリティー間の情報処理を観覚非同期，体性感覚同期，体性感覚非同期の 5 条件について多重比較を用いて比較した。

察した。被験成人 10 名（男性 6 名，女性 4 名，年齢 24-48

標準刺激後約 100ms に生じる N1m 成分では右半球に歳）を被験者として，逸脱刺激を含む聴覚刺激列によりて視覚同期条件で潜時が有意に短縮し，MMF の頂点潜

MMF を誘発し，その聴覚刺激に視覚刺激あるいは体性時も視覚同期条件では短縮した (P=0.016)。また，半球で感覚刺激を同期・非同期させることにより，MMF の変

は MMF の電流は有意に増大した (P=0.008)。体性感覚の化を観察した。

条件刺激では対照条件と有意差は認められず，MMF の測定は，標準 (1000Hz, 80%) および逸脱 (2000Hz, 20%)電流源にも条件による差は認められなかった。

の聴覚刺激をイヤーチューブにより呈示しつつ，被験者

聴覚－視覚の同期により MMF の増大と潜時の短縮が前方のスクリーン上の周辺視野にはパターンリバーサル

生じ，MMF 生成には聴覚刺激の量的な刺激逸脱のみなの視覚刺激を聴覚刺激に同期あるいは非同期させて呈示

らず，刺激の弁別には聴覚－視覚のモダリティー刺激間し，対照条件は静止視覚刺激に聴覚刺激のみを与えた合の連絡が刺激後 100-200ms 以前で生じていること，聴覚計 3 条件で MMF を計測した。別の系列にて視覚刺激に－視覚の複合刺激により逸脱脳反応を生じる成分がある

代えて右正中神経刺激を聴覚刺激に同期あるいは非同期

こと，が考えられた（本研究結果は，専門国際雑誌にてさせ MMF を記録した。左右それぞれの半球の側頭葉を投稿中である）。

中心とした 50ch から記録された誘発脳磁場のうち逸脱244

生体磁気計測装置共同利用実験報告

3．ウィリアムズ症候群並びにその他の先天異常症候群における認知機能
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）

我々は愛知県心身障害者コロニーにおいて縦断的にそその発達過程には様々なばらつきがあることがすでにわの発達を観察中のウィリアムズ症候群（以下 WS）患者

かっている (Nakamura et al 2009)。今回の知見は，視覚認について，その認知機能を心理学的手法，神経生理学的

知腹側経路が主体であるとされるヒトの顔認知のメカニ手法を用いて検討を続けてきた。また近年はその知見とズムに，視覚認知の背側経路にかかわるとされる視空間検討の手法をカブキ症候群，22q11.2 欠失症候群等の疾患

認知機能がかかわっている可能性を示唆するものであり，を持つ患者にも応用し，それぞれの疾患の病態解明を図

ヒトの視覚認知機能の解明に重要なヒントを与える知見

ると同時に，ヒトの認知メカニズムへの解明への貢献をであるとともに，これまでの各報告間の顔倒立効果の有目指している。今年度実施事項は以下の通りである。

無についてのばらつきを説明しうるものと考えられた。

1. WS に お け る 顔 認 知 の 検 討 に つ い て 発 表 し た

2. これまでに報告してきた WS における認知機能の検(Nakamura et al. Brain & Development in press)。定型発達成

討手法をカブキ症候群，22q11.2 欠失症候群に応用して人に見られるような顔の倒立効果（倒立顔の処理が正立データを収集しており，一部発表準備中である。

顔の処理に比べてより難しいこと）が見られるか否かに

3. WS における顔への注意の惹かれやすさを客観的に着目した神経生理学的検討を行い，WS 患者では，倒立評価するため，eye tracker を用いた視覚刺激提示の際の顔に対する反応がコントロール群と異なり倒立効果を示

視点の動きを計測し，定型発達児との比較実験を実施中さない例と，同年齢の定型発達コントロール群の反応とである。

差がない例が混在することを確認した。この倒立効果の

4. WS における過度のなれなれしさと表現される社会有無を，認知所見の縦断的データと比較検討したところ，性の認知の特徴を評価するため，視点取得課題と心の理

顔倒立効果を認める例においては，視空間認知（特に 3論の発達を定型発達児と比較検討する実験を実施中であ次元知覚）の発達が比較的良好なことわかった。WS にる。

おいては視空間認知障害はほぼ全例で認められるものの，

4．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，苧阪満里子（大阪大学大学院人間科学研究科）

ヒトが一度に記憶できる情報には制約があり，視覚物える影響を検討した。物体の背後につく陰影は，通常で体に換算して 3 つから 4 つ程度しか保持できない事が知あれば，特段我々の注意をひくものではないが，それがられている。大脳の後部頭頂葉から外側後頭部にかけて

生態学的に妥当な形で配置されていない場合には，視覚の領域は，記憶に保持している物体個数に対応して上昇系にとっては無視できない外乱要素となる。例えば，物

し，3-4 つで飽和する事から，視覚的短期記憶に関与す

体正面に光を当てた場合，通常，影はそれが投影されるる領域であると考えられており，脳波 (EEG) や機能的磁

地面と物体下部とが繋がった形で表出するが，その影を気共鳴画像 (fMRI) による研究が多く行われている。

物体上部と繋がるように画像加工を行う（逆さまにする）

本研究では，この脳活動を従属指標とし，視覚的短期と，前者の影は視覚処理において負荷とならないに対し，

記憶・物体認知に関する諸現象のメカニズムを，空間解

後者のような「ありえない影」はもはや無視できる要素

像度・時間解像度の両面において優れる脳磁場 (MEG) をではなくなり，その影を処理するための処理資源が必要

計測することで明らかにしようとするものである。

となる。

23 年度においては，特に，物体の陰影が物体認知に与本研究では，このような逆さまの影が視覚神経系にと245

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）って本当に負荷となっているかを検討するため，脳磁場を計測した。

計測によって，通常の正立影が配された物体と，逆さま

現在，8 名について実験を終え，そのデータについての倒立影が配された物体とをそれぞれ短期的に記憶させは解析中である。今後，被験者数を増やし，また他の解る課題中の脳磁場を計測し，後者が後部頭頂葉から外側

釈の可能性を排除するためにも，実験の追加を計画して後頭部にかけての視覚的短期記憶関連活動に与える影響いる。

5．非侵襲統合脳機能計測技術を用いた高次視覚処理の研究
岩木

3 次元物体を知覚する場合，低次視覚野から頭頂部へ

直，須谷康一（独立行政法人産業技術総合研究所）とを明らかにした。

至る背側視覚経路と側頭部へ至る腹側視覚経路の両方が寄与していると考えられる。本研究は，高次視覚情報
処理にかかわる複数の脳領域間における神経活動の相互作用を，MEG と fMRI の両方を用いて得られる高精度な脳神経活動可視化技術を用いて，定量的に評価するこ

図 1 3 次元図形の心的造作課題で用いた視覚刺激の例とを目的としている。今年度は，3 次元図形を心的に操作する課題を遂行中の MEG を計測し，被験者の 3 次元
図形処理のパフォーマンスと脳活動の相関関係を解析する研究を行った。
被験者は，下記に示すような一対の図形を観察し，互いに回転対称あるいは鏡像の関係にあるか判定し，ボタ
ン押しによって回答する課題を課し，反応速度と正答率を記録しながら MEG 信号を計測する実験を行った。被験者の正答率をもとに被験者を 2 群に分け，両グループ間で，計測された MEG 信号に含まれる自発脳活動成分の事象（図形呈示）に同期した強度の時間変化を比較した。この結果，課題遂行パフォーマンスが高いグループ
では，低次視覚野と上頭頂部をカバーする MEG センサ
における，30 Hz 前後の帯域自発脳活動の事象関連同期(event-related synchronization: ERS) が優位に増大するこ

図 2 3 次元図形の心的造作課題随行中に計測した MEG
データの，図形呈示に同期したスペクトル強度の変化。上図に示すのは，課題遂行パフォーマンスが高い
被験者群と，それ以外の被験者群との差の t 検定結果。

6．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，物体認識に関わる神経活動の時間的な流れは，未だ不明

ヒトの脳は特有の神経活動パターンを示す。fMRI などをな点が多い。本研究課題では脳磁計の優れた時間分解能

用いた過去の研究により，これら物体認識に関わる脳領を活かし，視覚を中心とした物体認識に関わる神経活動域の位置（空間）情報は詳細に調べられてきた。一方で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。

246

生体磁気計測装置共同利用実験報告

今年度は以下の 2 点をテーマとして実験を行った。

側系高次野で検出され，高次派を支持する結果を得た。

1. 意識的視覚表象発生時の脳磁場反応計測

2. 共感覚者の脳における視覚性脳磁場反応の計測「意識的知覚内容と連動した神経活動が，脳のどこで最「共感覚 (synaesthesia)」は限られた人にのみ見られる稀初に生じるか」という問題は未解決のテーマの 1 つであ有な能力で，ある刺激に対して通常は起こり得ない感覚

る。視覚の場合，両眼視野闘争と電気生理的手法を組みが共起される現象を指す。たとえば普通の人間の場合，合わせた研究により，サルの IT や V4 といった腹側系高紙に黒字で「A」と欠いてあれば，その文字は黒にしか次視覚野が意識的視覚表象の形成に主導的な役割を果た

見えない。しかし共感覚の持ち主は，その黒い字に，普すことが示されている (Leopold & Logothetis, 1996)。だが通の人には見えない特殊な色（たとえば赤）を常時感じ

fMRI を使った最近の研究では，ヒト V1 さらには LGNることが出来る。そのような「幻の色」が見える仕組みをにおける血流反応も意識的知覚と連動した動態を示すこ

調べることは，物体認識のメカニズムを解明する上でのとが報告されており (Haynes et al. 2005)，意識の発生場所

手掛かりになることが期待される。本実験では様々な文に関する低次派 vs. 高次派の論争が行われている。本実

字や単語に対する視覚性脳磁場反応を記録し，共感覚者

験ではこの問題を検討するため，意識的表象が発生すると通常人との間でそれらの反応を比較した。その結果，色「瞬間」の神経活動を，脳磁計を用いて計測した。その結認識に関わる腹側系視覚野の他，左脳の頭頂葉・前頭葉

果，視覚情報の意識化に関係する最初の脳磁場反応は腹などの領域で，共感覚者に特有の脳磁場反応が見られた。

7．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

脳内では知覚探知→認識→判断→実行とミリ秒単位でet al., 2011) が，本年度は脳磁図を用いて，連続する white

感覚情報処理が進められる。最初期段階に位置する変化

noise を突然に音圧減少 (-5, -10, -15 dB) させた時に誘発検出は極めて重要かつ基本的な情報処理活動であり，独される N1m と音圧減弱の物理的変化量の関連について立した情報処理システムであると考えられる。我々はイ検討した。音圧減弱の程度が大きいほど誘発される脳活

ベント発生後約 100 ms にみられる比較的大きな誘発脳

動強度は大きく，この誘発脳活動の信号源は聴覚領域（お活動 (N1, N1m) は変化関連脳活動に他ならないという仮

そらく上側頭回）に推定された。変化物理量に依存する説を持ち，共同研究を進めている。本年度は N1, N1m に

結果は音圧増強時にみられる変化関連脳活動強度の挙動ついて以下のことを明らかにした。

と類似していた。

1. 変化関連脳活動には感覚記憶が関与する

音圧減弱により誘発される変化関連脳活動は蝸牛にお音源を突然に変化させた逸脱刺激と標準刺激によるける検出とは考えにくい。我々は，変化させる音特性（音oddball パラダイムを用い，逸脱刺激呈示頻度と N1 を標

圧，周波数，音源）やイベント自体（音の始まり，音の的とした変化関連脳活動強度の関連を検討した。逸脱呈終わり，突然の変化）により誘発される N1m は同一神経

示頻度が減少するほど変化関連脳活動強度は高まった。

細胞群が担当するであろうことを報告してきた。今回の逸脱刺激呈示頻度の減少はすなわち繰り返し呈示されて結果を加味すると，感覚記憶のもとで物理的変化をモニ登録される標準刺激の情報(記憶)が強まると考えられる。

ターして変化検出を担う神経細胞群が大脳皮質に存在す

本研究の結果から感覚記憶が変化関連脳活動に関連するる可能性が考えられる。

ことが明らかとなった (Ohoyama, et al., 2012)。

Ohoyama K, Motomura E, Inui K, Nishihara M, Otsuru N,

2. 音圧の減弱と変化関連脳活動について

Oi M, Kakigi R, Okada M. Memory-based pre-attentive

すでに音圧の物理的増加量に依存して変化関連脳活動強度が強まることを報告した (Inui et al., 2010; Nishihara

auditory N1 elicited by sound movement. Neurosci Res 73:
248-251, 2012.

247

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

2011 年 9 月 29 日－9 月 30 日）............................................ 253

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

2011 年 11 月 29 日－11 月 30 日）.......................................... 264

３．作動中の膜機能分子の姿をとらえる－静止画から動画へ－（代表者：相馬義郎

2011 年 9 月 8 日－9 月 9 日）.............................................. 276

４．グリア細胞機能から迫る脳機能解明（代表者：和中明生

2011 年 6 月 16 日－6 月 18 日）............................................ 287

５．シナプス可塑性の分子細胞基盤（代表者：榎本和生

2011 年 6 月 16 日－6 月 17 日）............................................ 298

６．痛みの病態生理と神経・分子機構（代表者：岩田幸一

2011 年 12 月 21 日－12 月 22 日）.......................................... 305

７．温熱生理研究会（代表者：松村潔

2011 年 9 月 1 日－9 月 2 日）.............................................. 325

８．第 7 回 TRP チャネル研究会（代表者：西田基宏

2011 年 6 月 2 日－6 月 3 日）.............................................. 338

９．睡眠研究の新展開（新しい睡眠研究の発見）（代表者：裏出良博

2011 年 10 月 24 日－10 月 25 日）.......................................... 351

10．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

2011 年 5 月 19 日－5 月 20 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

2012 年 1 月 6 日－1 月 7 日）.............................................. 371

12．感覚刺激・薬物による快・不快情動生成機構とその破綻（代表者：喜田聡

2011 年 10 月 5 日－10 月 6 日）............................................ 379

13．大脳皮質局所回路の機能原理（代表者：宋文杰

2011 年 12 月 1 日－12 月 2 日）............................................ 387

14．社会神経科学研究会「今，社会神経科学研究に求められていること」（代表者：松田哲也

2011 年 10 月 6 日－10 月 7 日）............................................ 391

15．第 5 回 Motor Control 研究会（代表者：星英司

2011 年 6 月 16 日－6 月 18 日）............................................ 399

16．情報伝達物質としてのプリンの意義（代表者：二ノ宮裕三

2011 年 10 月 21 日－10 月 22 日） ........................................ 443

17．上皮細胞の恒常性維持機構におけるイオン・物質輸送の新しい分子生理（代表者：酒井秀紀

2011 年 11 月 21 日－11 月 22 日）.......................................... 451

18．シナプス伝達の概念志向型研究（代表者：持田澄子

2011 年 12 月 5 日－12 月 6 日）............................................ 460

251

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

19．中枢・末梢臓器連関による生体恒常性と仲介分子機構（代表者：矢田俊彦

2012 年 2 月 10 日－2 月 11 日）............................................ 470

20．電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用（代表者：臼田信光－3D イメージングの最先端－

2011 年 11 月 30 日－12 月 1 日）........................................... 478

21．神経活動の光操作（行動制御への応用）（代表者：尾藤晴彦

2011 年 9 月 29 日－9 月 30 日）............................................ 491

22．病気の進化研究会シンポジウム（代表者：中山裕之

252

2011 年 12 月 1 日－12 月 2 日）............................................ 501

研究会報告1．超階層シグナル伝達研究の新展開
2011 年 9 月 29 日－9 月 30 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）生体分子可視化のための蛍光プローブの効率的作製法の開発
瀧川健司，並木繁行，坂本寛和，廣瀬謙造（東京大・院医・神経生物学分野）（２）神経ネットワークの活動を可視化する in vivo 4 次元 Ca2+イメージング
寺本孝行，石原健（九州大学・理学研究院・分子遺伝学研究室）

2+（３）Expanding the repertory of genetically-encoded Ca indicators
永井健治（北海道大学・電子科学研究所，JST・さきがけ）（４）CaMK シグナリングの新規イメージング解析
井上昌俊，藤井哉，竹本-木村さやか，奥野浩行，尾藤晴彦（東京大・院医・神経生化学分野）（５）イオン透過を捉える：1 イオンの動きは見えるか
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，三田建一郎（福井大学・医学部・分子生理）（６）Gq 共役型受容体活性化過程の FRET 解析
立山充博，久保義弘（生理学研究所・神経機能素子研究部門）（７）細胞内自己組織化による自発的な運動シグナルの生成－Organized randomness－
上田昌宏（大阪大学大学院・生命機能研究科，理化学研究所・QBiC，JST・CREST）（８）粘菌のエソロジー
中垣俊之（はこだて未来大学）（９）哺乳類概日時計：遅れを持った負の転写フィードバック機能と組織レベル解析へ向けて
山田陸裕，鵜飼-蓼沼磨貴，上田泰己（理研発生・再生センター）（10）腎集合管水輸送調節におけるバソプレシン V2R/V1aR シグナル安岡有紀子，河原克雅（北里大学・医学部生理学）（11）大脳皮質体性感覚野における後シナプス側イノシトール 1,4,5 三リン酸シグナルを介した
前シナプス機能維持
久保田淳，大久保洋平，飯野正光（東京大・院医・薬理）（12）シナプス前末端の cAMP 動態解析に向けた試み
斎藤直人，堀哲也，高橋智幸（同志社大学・生命医科学部・神経生理学研究室）（13）スフィンゴ脂質によるカリウムチャネル機能制御
古谷和春 1,2，倉智嘉久 1,2（1 大阪大学大学院医学系研究科分子・細胞薬理学・2 大阪大学臨床医工学融合研究教育センター）（14）神経ステロイドによるアルツハイマー病の予防／治療法の可能性
曽我部正博 1,2，陳玲3（1 名古屋大学・大学院医学系研究科・細胞生物物理学，
2

名古屋大学・革新ナノバイオデバイス研究センター，3 南京医科大学・生理学）（15）酸性環境下における破骨細胞応答のメカニズム
久野みゆき，酒井啓，森浦芳枝，川脇順子，日野佳子（大阪市立大学・大学院医学研究科・分子細胞生理学）

253

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（16）Excitation-epigenetics coupling
清中茂樹 1,2，三木崇史 1，Ronjat Michel3，De Waard, Michel3，森泰生 1,2（1 京大・地球環境，2 京大・工，3Inserm U835, France）（17）B 細胞における STIM 依存的カルシウム流入の生理的役割
松本真典，黒崎知博，馬場義裕（阪大・免疫学フロンティア，理研免疫・アレルギーセンター）（18）脂肪細胞における活性酸素産生と GLUT4 分解を惹起するインスリン・シグナル機構
柴田

宏，馬

金輝，小島

至（群馬大・生体調節研究所）【参加者名】
河原克雅，安岡有紀子（北里大学・医学部），石原

健，細胞調節分野），水中賢（オリンパスエンジニアリン

寺本孝行（九州大学理学研究院・生物科学部門分子遺伝

グ株式会社），森学研究室），馬場義裕，松本真典（大阪大学・疫学フロ

学研究科・合成・生物化学専攻），辻本哲宏（同志社大ンティア研究センター・分化制御研究室），中西節子（（独）学・生命医科学部・神経生理学研究室），橋本浩一（広沖縄科学技術研究基盤整備機構

高橋ユニット），曽我

島大学・医歯薬学総合研究科・神経生理学），飯野正光，

部正博（名古屋大学大学院・医学系研究科），老木成稔

大久保洋平，金丸和典，久保田淳（東京大学大学院・細（福井大学医学部・分子生理），廣瀬謙造，並木繁行，

胞分子薬理学教室），山田陸裕（理化学研究所

瀧川健司，菅生厚太郎，伊佐真幸，岸俊輔（東京大学

生科学総合研究センター・システムバイオロジー研究プ

大学院・神経生物学分野），尾藤晴彦，井上昌俊，上條

ロジェクト），中垣俊之（公立はこだて未来大学中垣研

諭志，栁下-姜楠（東京大学・医学部 3 号館・神経生化究室），上田昌宏（大阪大学・バイオ関連多目的研究施

学教室），久野みゆき（大阪市立大学・大学院医学研究

設・細胞シグナル動態研究グループ（上田研），宮本愛科），高橋智幸，齋藤直人，堀喜子（生理研・生体恒常），吉村

哲也（同志社大学・生

泰生，清中茂樹（京都大学大学院工発生再武（生理研・分子神医生命システム学科），古谷和春（大阪大経生理），内田邦敏（統合バイオ・細胞生理），深澤有吾

学大学院医学系研究科・分子・細胞薬理学），永井健治，（名古屋大学・医学部・分子細胞），久保義弘，立山充新井由之（北海道大学・電子科学研究所・ナノシステム

博，中條浩一，Keceli Batu（生理研・神経機能素子）

命医科学部

生理学研究分野），柴田宏（群馬大学生体調節研究所・【概要】
細胞内小器官，細胞などミクロな構成要素から組織・を与えるイメージング技術である。本研究会では，単細器官・個体などのマクロな構造的秩序，そして生命の最胞運動，免疫，循環，神経系といった，異なる分野におも高次な機能発現ともいえる「思考」「学習」「行動」

いてシグナル伝達機構に関連した問題に取り組んでいまで，あらゆる構造的・機能的階層において生体分子がる研究者，及びシステムとしての生命現象を解明するの司るシグナル伝達システムが働いている。今日，生命シに適した新しいイメージング技術の開発やその利用方

ステムを構成する生体分子の種類とその配列がほぼ完法・解析方法に関して，注目すべき成果を上げている研

全に明らかとなり，生命科学は物質科学としての生体分究者を集め，各々の研究分野における成果とその成果を子科学に立脚しながらも，その集合体をシステムとして得るための戦略をプレゼンテーションしたうえで分野とらえた「超階層システム生理学」へと急激に変貌しつ

横断的に討論を行い，階層間を超えたシグナル伝達の動つある。この新しい展開を実験的に支えているのが，ト的な理解を目指した新たな戦略の創出につなげること

ランスクリプトームやメタボロームなどに代表されるを目的とした。

網羅的計測技術に加えて，システムの状態の時空間情報254

研究会報告（1）生体分子可視化のための蛍光プローブの効率的作製法の開発
瀧川健司，並木繁行，坂本寛和，廣瀬謙造（東京大・院医・神経生物学分野）

蛍光プローブを用いた生細胞イメージングは様々な細合タンパク質に導入し，チオール反応性の蛍光色素を利

胞機能を理解する上で非常に優れた戦略であるが，蛍光用することで，蛍光色素の標識位置を制御することとしプローブの整備が十分ではなく，イメージングが可能なた。また，システイン変異体作製，大腸菌でのタンパク

生体分子は限られている。我々は可視化できる分子を拡質の発現，蛍光色素の標識反応，蛍光複合体の精製から充するうえで，リガンド結合タンパク質と小分子蛍光色

なるすべてのプロセスを通じ 96 ウェルプレート上で多素からなるハイブリッド型の蛍光プローブが有望である

検体同時処理を実現することで開発プロセス全体の大幅と考えた。本研究では，リガンド結合依存的に大きな蛍な効率化を行った。実際にこのシステムを用いてグル光変化を示すハイブリッド型蛍光プローブを迅速に作成

コース，グルタミン酸，ATP に対する蛍光プローブの作するために，リガンド結合タンパク質上での標識位置を製を試みたところ，いずれの分子についても 2 週間以内

様々に変えた蛍光複合体を網羅的に生成・評価することに複数の蛍光プローブを得ることができ，培養神経細胞ができるハイスループットシステムの構築を目指した。

が活動依存的に放出するグルタミン酸を単一シナプスレ

このシステムにおいては，システイン残基をリガンド結ベルという高解像度で可視化することに成功した。

2+（2）神経ネットワークの活動を可視化する in vivo ４次元 Ca イメージング
寺本孝行，石原健（九州大学・理学研究院・分子遺伝学研究室）

神経ネットワーク（脳）は，多数のニューロンからな処理アルゴニズムの開発を進め，それらを統合することる情報演算装置と考えられ，行動や学習，記憶といったで，4 次元イメージングシステムの構築を目指している。

生命活動における高次機能を制御している。脳は非常に今回，私たちは，わずか 302 個のニューロンで学習や複雑なシステムであり，そこで行われている情報処理の記憶などの高次な情報処理を行っている線虫 C.elegans

メカニズムは，ほとんど解明されていない。仮に，神経をモデルとして，蛍光 Ca2+センサーYC3.60 を利用し，頭ネットワークを構成する個々のニューロンの活動を，in部ニューロンの 4 次元イメージングを行い，複数のニュ

vivo で可視化できれば，情報処理メカニズムを解明するーロンが自発的な活動を示すことを発見した。自発的な大きな糸口になると思われるが，それを実現する立体・ニューロンの活動は，ほ乳類の脳では学習や記憶に重要

高速イメージング技術は，必ずしも確立されているわけな役割を果たしていると考えらており，入力刺激に対すではない。

る活動パターンの変化や，線虫の行動との関連性を明ら

私たちは，共焦点光学ユニットと高感度カメラを組み合わせた顕微鏡光学系と，画像の S/N 比を改善する画像

かできれば，神経ネットワークの情報処理メカニズムの理解への突破口になることが期待される。

2+（3）Expanding the repertory of genetically-encoded Ca

indicators

永井健治（北海道大学・電子科学研究所，JST・さきがけ）

Fluorescent indicators for the quantification of intracellular

three decades; yet the need for new indicators has continued2+

to grow towards longer wavelength, higher sensitivity, higherCahave remained indispensable tools of cell biology for255

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

signal-to-noise, and, since the advent of green fluorescent

GCaMP/Pericam-type red- and blue-emitting GECI, as well

protein, genetically encodable. One important class ofas an improved green-emitting GECI and an emission

2+

indicators (GECI) is the Förster

ratiometric version with an 11,000% ratio change2). These

resonance energy transfer-based cameleon-type. Although

new GECIs, which we dubbed GECOs (pronounced likegenetically encoded Ca2+many cameleon variants with different Ca affinity have been2+

geckos ) to bring to mind the colorful family of lizards (orchanges atmoon light). GECOs enable improved single-color Ca2+

lower concentrations (< 100 nM). To increase the Ca2+

imaging in neurons and transgenic Caenorhabditis elegans. In

developed, it is still short to detect subtle Ca
2+affinity, we modified the Ca

sensing domain in the

HeLacells,

Ca2+

wasimagedinthreesubcellular2+

cameleon so that we finally obtained ultra-sensitive Ca

compartments and, in conjunction with a cyan FP and yellow

indicators, yellow cameleon-Nano (YC-Nano), which have

FP based indicator, Ca2+ and ATP were simultaneously

Kds for Ca2+ ranging from 15 nM to 140 nM enabling Ca2+

imaged. These YC-Nano and GECO series paint the way to a

imaging even at 10-150 nM ranges without affecting cellularcolorful new era of Ca2+ imaging.

viability1). Other class of GECI is the single GFP-based
2+

GCaMP/Pericam-type that are dim in the absence of Ca and

1) Zhao Y et al. An expanded palette of genetically encoded Ca2+ indicators. Science in press.

bright when bound to Ca2+. However, despite a decade of2) Horikawa K et al. Spontaneous network activity

availability, the palette of single FP-based GECI has remained

visualized by ultra-sensitive Ca2+ indicators, yellow

limited to a single green hue. Therefore, we developed

cameloen-Nano. Nature Methods 7, 729-732, 2010.

（4）CaMK シグナリングの新規イメージング解析
井上昌俊，藤井哉，竹本-木村さやか，奥野浩行，尾藤晴彦（東京大・院医・神経生化学分野）

カルシウム (Ca2+) シグナル伝達は様々な神経機能を2+制御している。近年，この中で，Ca -カルモジュリン
2+(CaM) - Ca /CaM 依存性プロテインキナーゼキナーゼ
2+

全長 CaMKK をセンサー部位とした FRET プローブを作
製し，KK プローブと名付けた。CaMKK と KK プローブ
間で，神経細胞における局在とキナーゼアッセイによる(CaMKK) - Ca /CaM 依存性プロテインキナーゼ (CaMK)

キネティクスが相関することから，この KK プローブがI/IV カスケードが神経回路形成，長期可塑性において重本来の CaMKK の性質を有している可能性を示した。次

要な役割を果たしていることが示された。しかし，に，Ca2+/CaM による結合と自己リン酸化により，FRETCaMKK の基質自身がキナーゼであるため，基質へのリシグナルが変化することを示した。さらに，この KK プ

ン酸化取り込み量を正確に定量することが困難であるこ

ローブを用いて，光学的に CaMKK に対する薬理学的解とから，神経活動依存的に CaMKK の活性がどのように析が可能であることを示した。

制御されているのか不明なことが多い。

このように FRET を用いた新しい酵素学的手法はこれ

このような制約を克服するために，（蛍光共鳴エネルギ

まで見落とされていた酵素の重要な特性を与える可能性ー移動）FRET 現象を用いて，CaMKK の活性化に伴う構があり，CaMKK 以外の他の酵素にも適用可能なことか造変化を直接検出し，活性制御機構を検討した。CaMKKら生化学に新しい解析法を与えるものと考えられる。

の活性化状態を示すインディケーターを開発するために256

研究会報告（5）イオン透過を捉える：1 イオンの動きは見えるか
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，三田建一郎（福井大学・医学部・分子生理）

イオンチャネル透過機構の解明はチャネル分子研究のが流れる個別性を実験的に明らかにする方法はあり，こ最大の課題の一つである。チャネル蛋白質の結晶構造がこではその中の一つであるイオンと水の流束比の測定を明らかになって以来，立体構造をもとにイオン透過シミ

紹介する。カリウムチャネルの細い選択性フィルタ（直ュレーションが具体的な透過のイメージを提供してい径 3Å）の中ではイオンや水分子が一列になり，その長る。このことで，透過のダイナミックな機構はすべて解さ (12Å) の中にはイオンか水分子が合わせて 4 分子しか決済みの問題であるかのように考えられる傾向がある

収まらない。この限られた空間の中で取りうる配列によが，現状はイオンや水の流れの法則を抽出するまでにはり，イオンと水の流束比は単純な整数比になる。流動電

至っていない。もう一度原点に戻って，チャネルの透過位を測定することによりイオン－水流束比を実験的に求実験を見直し，イオン透過機構を考える必要がある。そめることができる。KcsA カリウムチャネルの流動電位をのような研究戦略の一つが 1 イオン測定である。現在の様々なイオン条件で測定し，イオン透過がどのような反電気生理学的手法では 1 イオン流を直接捉えられるだけ

応経路をとるかを明らかにした。従来考えられてきたの時間分解能は備えていない。しかし一個一個のイオン

knock-on 機構は必ずしも重要ではない。

（6）Gq 共役型受容体活性化過程の FRET 解析
立山充博，久保義弘（生理学研究所・神経機能素子研究部門）

G 蛋白質共役型受容体 (GPCR) は，特異的リガンドとを保持していた。このコンストラクトはリガンド投与にの結合により活性化され，三量体 G 蛋白質を介して多様より濃度依存的な FRET 減少を示したが，Gq 蛋白質とのな細胞内応答を惹起する。我々は，FRET を利用して，共発現により，この FRET 減少が増大した。また，Gq

Gq 共役型受容体であるムスカリン受容体 1 型 (m1R) と蛋白質との共発現はリガンド除去に伴う FRET 回復相を

Gq 蛋白質の会合，受容体活性化時の動的構造変化を解析遅延させた。これらの結果から，Gq 蛋白質の共発現にはした。その結果，細胞内第 3 ループと Gαq，C 末端と Gβ1

m1R の活性化構造を安定化する作用があることが示唆の間でリガンド投与による顕著な FRET 増加を，第 3 ルーされた。さらに，このような活性化構造安定化作用が他

プと Gβ1，C 末端と Gαq 間では小さな FRET 増加を認めた。

の Gq 共役型受容体でも見られるかを検証するため，ム

この結果から，受容体活性化時には Gαq が第 3 ループに，

スカリン受容体 3 型，プリン受容体 1 型および substanceGβ1 が C 末端に近接することが示唆された。また，m1R

P 受容体の同様なコンストラクトを作成して解析した。

自体の活性化時の分子内構造変化を解析するために，細各コンストラクトはリガンド投与による FRET 減少を示

胞内第 3 ループと C 末端にそれぞれ蛍光蛋白質を付加ししたが，Gq 蛋白質による FRET 減少増強作用には，受容たところ，このコンストラクトは Gq 蛋白質活性化機能体の種類により差異が認められた。

（7）細胞内自己組織化による自発的な運動シグナルの生成－Organized randomnessー
上田昌宏（大阪大学大学院・生命機能研究科，理化学研究所・QBiC，JST・CREST）

細胞の様々な機能が分子反応ネットワークの自発的ダ

イナミクスから自律的に発現する仕組みの解明は，細胞257

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

生物学における中心的な課題の一つである。我々は特にに発生していると考えられる。最近我々は，細胞性粘菌「熱ゆらぎの中で確率的に作動する生体分子からどのよ

Dictyostelium discoideum のアメーバ細胞において，イノ

うにして運動機能や情報処理機能が発現するのか？」とシトールリン脂質代謝系を構成する分子群が自己組織化

いう問いに興味がある。細胞の自発的ダイナミクスが顕反応を通して細胞の前後軸極性を動的に形成し，自発運著に現われている現象として，細胞の自発運動が挙げら

動のシグナルを生成することを見出した。この代謝系のれる。細胞は，しばしば環境に刺激が無くても自律的に分子反応ネットワークを考慮する事で，反応拡散方程式

運動装置を制御し，方向転換を繰り返しながら運動して，を用いた数理モデル化にも成功している。この分子シス環境を広く探索する。刺激があってはじめて環境を探索

テムにおけるノイズロバストな運動機能・情報処理機能するのではなく，自発的な探索を行った上で刺激に応じの発生メカニズム，及び，ノイズを利用した環境適応にてよりよい環境を見つけ出す。こうした自発運動を引きついて議論したい。

起こすためには，細胞内部で何らかのシグナルが自発的（8）粘菌のエソロジー
中垣俊之（はこだて未来大学）

andretraction(mainly,organisms appear to be “indecisive” or “contemplative” whenaccompanying

actin-myosin

dynamics).

confronted with an obstacle. When the amoeboid organism

justification of the model is tested by comparing with

Physarum plasmodium encounters the chemical repellent

experimentally measured spatiotemporal profiles of the cellquinine during migration along a narrow agar lane, it stops for

thickness. The experimentally observed types of behavior area period of time (typically several hours) and then suddenly

reproduced in simulations based on our model, and the core

begins to move again. When movement resumes, threelogic of the modeled behavior is clarified by means ofdistinct types of behavior are observed: The plasmodium

nonlinear dynamics. An on-off transition between thecontinues forward, turns back, or migrates in both directions

refractory and activated states of the chemical reactivity thatsimultaneously. Here, we develop a continuum mathematicaltakes place at the leading edge of the plasmodium plays a key

model of the cell dynamics of contemplative amoeboidrole in the emergence of contemplative behavior.

It has recently been reported that even single-celledformation

sol-gelThe

conversion
biologicalmovement. Our model incorporates the dynamics of the mass

REF. Kei-ichi Ueda et al., PHYSICAL REVIEW E 83,

flow of the protoplasmic sol, in relation to the generation of

021916 (2011).

pressure based on the autocatalytic kinetics of pseudopod（9）哺乳類概日時計：遅れを持った負の転写フィードバック機能と組織レベル解析へ向けて
山田陸裕，鵜飼-蓼沼磨貴，上田泰己（理研発生・再生センター）

生命活動は様々なリズムによって支えられている。哺遺伝子は遅れを持った負の転写フィードバックループを

乳類では睡眠・覚醒，ホルモン分泌などが約 24 時間周期形成する。遅れを持った負の転写フィードバックループの概日リズムを示す。近年の研究により，これらのリズ

は振動子を構成する上で基本的なモデル構造であること

ムを生み出す転写制御ネットワークの複雑な構造が浮かから注目されたが，その遅れのメカニズムは不明であっび上がってきた。その中で Cry1 と呼ばれるリプレッサーた。我々は解析の結果，1) Cry1 遺伝子は朝に活性をもつ258

研究会報告E-box 転写制御エレメント配列に加えて，昼に活性をも能性を示すものである。現在，この知見を脳内の時計中

つ D-box 配列，夜に活性をもつ RRE 配列の転写制御を受枢である視交叉上核 (Suprachiasmatic nucleus; SCN) の解

けていること，2) これらの配列を人為的に組み合わせて析に役立てるために，概日時計が化学物質刺激に応答す

遅れを大きくすると周期が長くなり，遅れを小さくするる様子を in vitro で観察する実験系の構築を試みている。

と周期が短くなること，を示した。これは複雑な概日時

将来，環境時間が時計システムに内在化する仕組みの理計システムの本質が遅れを持った負の転写フィードバッ

解へ迫ることを目指している。

クループを中心としたシンプルなモデルで理解できる可（10）腎集合管水輸送調節におけるバソプレシン V2R/V1aR シグナル安岡有紀子，河原克雅（北里大学・医学部生理学）

脳下垂体後葉ホルモン-バソプレシン (VP) は，腎集合【結果】自由飲水時には差異は認められなかったが，絶水管主細胞 (PC) 基底膜のバソプレシン V2 受容体 (V2R) に時の血漿浸透圧は，WT に比べ KO が有意に高かった作用し，管腔膜水チャネル (AQP2) の発現量増加/活性化(WT: 342, KO: 354 mOsm/kgH2O)。絶水時の尿浸透圧（尿により水の再吸収を亢進する（VP-V2R-PKA-AQP2 軸）。

濃縮能）は，WT に比べ KO が有意に低かった (WT: 3,610,2+

一方，集合管の V1aR シグナル（VP-V1aR-Ca -PKC 軸）

KO: 3,361 mOsm/kgH2O)。KO マウスの血漿 [AVP] (pg/ml)

は，「V2R-AQP2 軸」に拮抗すると考えられているが，は，絶水で有意に増加したが，V2R mRNA 発現量（腎皮その細胞内メカニズムは不明である。われわれは，集合質・髄質外層）は，同一条件下で増加しなかった。さら管水輸送における V1aR/V2R 拮抗作用を明らかにするたに，KO マウスの AQP2 発現量は，WT に比べ有意に低下

め，V1aR KO マウス (KO) の水バランスと尿濃縮能につしていたが，絶水刺激で増加した。WT・KO マウスの集いて調べた。

合管主細胞において，細胞内 AQP2 蛋白は脱水刺激に呼【方法】WT・KO マウスを自由飲水/24 時間絶水し，尿・応して管腔膜に移行した。

血液の浸透圧，血漿 AVP 濃度，尿中 AQP2 量 (Western【結論】V1aR は，V2R-AQP2 軸の基礎レベル発現に必要

blotting)，腎集合管 V2R mRNA の発現量（Tyramide-ISH

であるが，脱水時の VP-V2R-PKA-AQP2 シグナル応答に法）と AQP2 蛋白の細胞内局在/発現量変化（IHC 法）をは必要がなかった。

調べた。

（11）大脳皮質体性感覚野における後シナプス側イノシトール 1,4,5 三リン酸シグナルを介した
前シナプス機能維持
久保田淳，大久保洋平，飯野正光（東京大・院医・薬理）脳が長期間にわたり機能を維持し続けるためには，シるかまず検証を行った。5 日間のヒゲ除去により，対応

ナプス機能の維持が必要である。しかし，シナプス機能する大脳皮質体性感覚野の第 4 層→第 2/3 層シナプスに維持を担う分子機構は十分明らかになっていない。脳機おいて伝達物質放出確率が低下した。よって，持続的入能の維持には，例えば「勘が鈍る」という言葉に表され力が前シナプス機能維持に必要であることが明らかになるように，持続的な経験依存性入力が重要であることがった。次に，この分子機構を探るため，イノシトール 1, 4, 5示唆される。そこで成熟マウスにおけるヒゲ除去実験に三リン酸 (IP3) 産生共役型の I 型代謝型グルタミン酸受容より，持続的な感覚入力がシナプス機能維持に必要であ

体 (mGluR) に着目した。I 型 mGluR は高頻度グルタミン259

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

酸放出により活性化されるので，感覚入力に伴う高頻度

後シナプス側錐体細胞に限定して発現させた場合でも前発火の検出器として機能し得ると考えたからである。

シナプスの放出確率が低下した。以上より，持続的感覚

mGluR アンタゴニスト及び IP3 分解酵素により mGluR-

入力に伴う後シナプス側 mGluR-IP3 シグナルが，何らかIP3 シグナルを慢性的に抑制したところ，ヒゲ除去と同様の逆行性シグナルを介して前シナプス機能を維持するこに放出確率が低下した。興味深いことに，IP3 分解酵素をとが示唆された。

（12）シナプス前末端の cAMP 動態解析に向けた試み
斎藤直人，堀哲也，高橋智幸（同志社大学・生命医科学部・神経生理学研究室）

脳 幹 Calyx of Held シ ナ プ ス で は exchange protein

結合領域から成るが，CRP は通常ダイマーを形成しておdirectly activated by cAMP (Epac) の活性化に伴う cAMP

り，cAMP を結合することによって DNA 結合領域の相対濃度上昇に応じて伝達物質放出の増強が引き起こされて的な位置が変化すると考えられている。そこで，このいると考えている。シナプス前末端の cAMP 濃度上昇がDNA 結合領域に circular permutated GFP (cpGFP) を繋げ長期増強を引き起こすのか，一過性の増強を引き起こす

た CRP-cpGFP を作成したところ cAMP 結合によって最のかは，何によって決定されているのかを調べるために，

大約 30%減光することが明らかになった (Kd=2.3µM)。さ我々は cAMP 濃度をモニターできる蛍光タンパク質の開らに，CRP-cpGFP にテトラシステインタグを付加するこ

発を行うため，大腸菌の転写因子である cAMP receptorとによって，ReAsH-EDT2 を標識可能になり Ratiometricprotein (CRP) 2 着目した。CRP は DNA 結合領域と cAMPな測定への対応が可能になった。

（13）スフィンゴ脂質によるカリウムチャネル機能制御
古谷和春 1,2，倉智嘉久 1,2（1 大阪大学大学院医学系研究科分子・細胞薬理学，2 大阪大学臨床医工学融合研究教育センター）

スフィンゴ脂質は生体膜の脂質二重層を構成する脂質を行った。探索の結果，スフィンゴ脂質のスフィンゴシである。スフィンゴ脂質とコレステロールに富む膜マインが細胞内側から各種 Kir 電流を阻害することを見出し

クロドメインは脂質ラフトなどと呼ばれ，イオンチャネた。この阻害に明確な電位依存性は見られない。通常，

ルなどの膜タンパク質の局在を決める重要な役割を果た細胞において最も豊富に存在するスフィンゴ脂質は細胞す。また，スフィンゴ脂質は細胞内外に遊離されシグナ

膜のスフィンゴミエリンであり，スフィンゴシンはスフ

ル伝達分子として働くことも知られている。スフィンゴィンゴミエリンからセラミドを介して代謝的に生合成さ脂質をリガンドとする GPCR や機能制御される酵素が存れる。スフィンゴミエリンの加水分解により，スフィン

在し，分化，増殖，プログラム細胞死等に関与する。今ゴシンの細胞内側直接投与と同様に，しかしゆっくりと回我々は，電気生理学的手法を用い，イオンチャネルのKir チャネル電流は減少する。この電流減少はスフィン

機能がスフィンゴ脂質によって制御されるか内向き整流

ゴシンの生合成経路の薬理学的阻害により抑制され，細性カリウムチャネルで調べた。培養哺乳類細胞に Kir チ

胞外刺激により生合成された内因性スフィンゴシンがャネルを発現させ，パッチクランプ法を適用し機能解析

Kir チャネルを阻害していると考えられた。

260

研究会報告（14）神経ステロイドによるアルツハイマー病の予防/治療法の可能性
曽我部正博 1,2，陳玲3（1 名古屋大学・大学院医学系研究科・細胞生物物理学，
2

名古屋大学・革新ナノバイオデバイス研究センター，3 南京医科大学・生理学）

アルツハイマー病 (AD) の原因分子として，アミロイが不全で大半の細胞が死滅して障害が生じる。そこで，

ドβ (A β) が最有力候補とされているが，その機序は不明

新生細胞サイクルの様々な位相で PREGS を投与したとである。我々は，A βの側脳室への慢性注入により学習障

ころ，シナプス形成期直前の投与時期特異的にシナプス

害と海馬の LTP 誘導障害を示す AD モデルラットの海馬形成と細胞の生存率が大幅に改善した。電気生理学的解スライスに膜電位イメージング法を適用して，A βがシナ

析により，それは前終末α7nAchR の持続的感作を介したプス前終末のα7nAchR 機能を阻害することがその原因

後膜側の NMDA 受容体の持続的増強と NO 産生による前であることを突き止めた。一方，神経ステロイド PREGS

膜側への正のフィードバックによることが分かった。さがこのα7nAchR を感作し，A βとの同時注入で A βによるらに PREGS は後膜側のσ1 受容体を介して Akt/PKB シグ

障害を防止することを発見した。

ナル系を活性化して新生細胞の生存率を高めることも分

最近，海馬における記憶形成には歯状回での神経細胞かった。PREGS は成熟神経細胞と新生神経細胞の両者にの新生が必要であることが分かってきた。AD モデル動

対する A βの攻撃を防止して，AD の発症と進行を防止す

物では，新生細胞数はむしろ増大するが，シナプス形成る可能性がある。

（15）酸性環境下における破骨細胞応答のメカニズム
久野みゆき，酒井啓，森浦芳枝，川脇順子，日野佳子（大阪市立大学・大学院医学研究科・分子細胞生理学）

破骨細胞は骨表面に接する Ruffled border から酸や酸

破骨細胞の細胞膜を介する H+電流の酸性環境下での変性環境で活性化される lysozomal enzyme を分泌して骨基化を測定した。pHo を 7.3 から低下させていくと液胞型質を溶解する。その際，骨吸収窩の pH は 4 程度まで下

H+-ATPase (V-ATPase) や H+ channel を介する外向き H+がる。破骨細胞には酸感受性のチャネルや受容体が存在電流が減少した。更に pHo を 5 以下にすると可逆的な内し，骨吸収能を調節していると考えられている。しかし

向き電流が生じた。pHo 7.3 に戻すと H+チャネルの増強“酸性環境”は細胞外で作られるだけではない。細胞外(rebound) が見られ，酸暴露時に pHi が低下していたと推pH (pHo) が低下すると細胞内 pH (pHi) も低下する。すな

測された。内向き電流の出現は細胞内外の pH 勾配 (∆pH

わち，
“酸性環境下”では，細胞内外とも acidic となる。

= pHo- pHi) に依存し，∆pH < -2 で増大した。内向き電流

破骨細胞の骨吸収抑制機構である Ca 感受応答は pHi がは amiloride で抑制されず，ASIC channel 以外の pathway

低いほど増強するなど，pHi 変動も酸感受性応答に関わが考えられた。

る重要なメカニズムのひとつである。本研究では，培養261

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（16）Excitation-epigenetics coupling
清中茂樹 1,2，三木崇史 1，Ronjat Michel3，De Waard, Michel3，森泰生 1,2（1 京大・地球環境，2 京大・工，3Inserm U835, France）
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 を細胞内に流入させる陽イオン
2+

チャネルである。神経系において，電位依存性 Ca チャ
2+の相互作用は神経活動依存的に起こった。核内において，β4 サブユニットは，甲状腺ホルモン受容体 (TRα) と複合体を形成することで，チロシンヒドロキシラーゼ

ネルを介した Ca 流入は，プレシナプスにおける開口放(TH) 遺伝子プロモーター領域に結合した。また，核内の出への関与だけでなく，ポストシナプスにおける遺伝子

β4 サブユニット複合体は，PP2A によるヒストン H3 の脱2+発現制御に関わる。電位依存性 Ca チャネルはα1, β, α2δ,

リン酸化を引き起こし，TH 遺伝子の転写を抑制した。

γという 5 つのサブユニットから形成されており，我々のすなわち，神経活動依存的な電位依存性 Ca2+チャネルのグループでは，細胞質に存在するβ サブユニットに着目

活性化は，Ca2+依存的な遺伝子発現制御だけでなく，β4して研究を進めてきた。これまでに，チャネルの形質膜

サブユニット複合体形成を介したエピジェネティクス

上での発現や機能の維持への重要性

1), 2)，さらに電位依2+

存性 Ca チャネルにおける足場タンパク質としての機能
3), 4)

的な寄与により特定の遺伝子発現を厳密に制御すると考えられる。

。今回，我々は，β4 サブユニットが1) Mori Y. et al., Nature, 350, 398(1991).

複数の異なるタンパク質と相互作用することで，神経活

2) Bichet D. et al., Neuron, 25, 177(2000).

動依存的な遺伝子の転写を直接制御していることを見

3) Kiyonaka Y. et al., Nature Neurosci., 10, 691(2007).

出した。β4 サブユニットはホスファターゼ 2A (PP2A) 副

4) Uriu Y. et al., J. Biol. Chem., 285, 21750 (2010).

を明らかにした

サブユニットである B56δと相互作用して核に移行し，そ（17）B 細胞における STIM 依存的カルシウム流入の生理的役割
松本真典，黒崎知博，馬場義裕（阪大・免疫学フロンティア，理研免疫・アレルギーセンター）

免疫細胞における細胞内カルシウムの上昇は主に二た。B 細胞特異的 STIM 欠損マウスの B 細胞分化は正常

つの異なる経路から供給される。一つは細胞内貯蔵庫でであったが，B 細胞受容体刺激による SOC 流入は STIM

ある小胞体からのカルシウム放出であり，もう一つは細欠損 B 細胞で減弱した。また，LPS で活性化させた STIM

胞膜上のストア作動性カルシウム (SOC) チャネルを介

欠損 B 細胞では B 細胞受容体刺激による抑制性サイトカ

した細胞外からのカルシウム流入である。特に B 細胞へ

イン IL-10 の産生がほとんど観察されず，その際，NFATのカルシウム流入は SOC 流入が主要なものであり，長時の活性化が特異的に阻害されていた。そこで，B 細胞に間の持続的カルシウムシグナルを維持する上で重要であおける SOC 流入が多発性硬化症のマウス実験モデルでると考えられている。近年，SOC 流入を誘導する分子とある脳脊髄炎に与える影響を検討したところ，B 細胞特して小胞体カルシウムセンサーSTIM1 および STIM2

異的 STIM 欠損マウスでは脳脊髄炎の増悪化が観察され（STIM1 ホモログ）が同定されたことから，我々は B 細た。
以上の結果から，B 細胞における STIM 依存的な SOC胞における STIM 依存的カルシウム流入の生理的役割を

流入は NFAT を介した IL-10 の産生を引き起こし，脳脊

明らかにするために，B 細胞特異的に STIM1 および髄炎の抑制に必須の役割を果たしていると考えられた。

STIM2 の両者を欠損するマウスを作製して解析を行っ262

研究会報告（18）脂肪細胞における活性酸素産生と GLUT4 分解を惹起するインスリン・シグナル機構
柴田

宏，馬

金輝，小島

至（群馬大・生体調節研究所）

インスリンが GLUT4 の分解を促進するという現象は，に，これら一連のインスリン作用は PI3 キナーゼや MAP

以前より知られている (Sargeant et al. 1993) が，そのメカキナーゼ活性に依存せず，G 蛋白や APS-Cbl-TC10 など，

ニズムは不明であった。最近我々は，インスリンによる既知のインスリン・シグナル分子の関与も否定的であっ

GLUT4 分解促進作用は，エンドソームから TGN への逆たことから，Nox4 の上流に未知のシグナル機構の存在が行性輸送 (retrieval) を担うレトロマー複合体の機能阻害示唆された。そこで，この GLUT4 分解に関与するインによる GLUT4 輸送方向のスイッチング（エンドソーム-

スリン・シグナルについて検討した結果，ホスファチジ

TGN リサイクル経路からリソソーム分解系へ）によるこルコリン特異的ホスホリパーゼ C (PC-PLC) が脂肪細胞とを見出した。さらに，インスリンによるレトロマー機においてインスリンによる HP 産生と GLUT4 分解のシグ能阻害が NADPH オキシダーゼ Nox4 による過酸化水素

ナル分子として機能していることを示唆するデータを得(HP) 産生亢進によることを明らかにした。興味深いこと

た。

263

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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
2011 年 11 月 29日－11 月 30日
代表・世話人：南沢享（早稲田大学・先進理工学部・生命医科）

所内対応者：久保義弘（生理研・神経機能素子）（１）カルパスタチンの L 領域は，Cav1.2 Ca2+チャネルのカルモジュリンによる活性化部位の部分アゴニストとして働く
蓑部悦子，Hadhimulya Asmara，Zahangir A. Saud，亀山正樹（鹿児島大学・大学院医歯学総合研究科・神経病学講座・神経筋生理学）（２）アセチルコリン感受性カリウム電流における short term desensitization の機序の検討
村上慎吾，倉智嘉久（大阪大学・大学院医学系研究科・薬理学講座）+

2+（３）Na /Ca 交換体とアダプター蛋白質複合体因子の相互作用
岩本隆宏，伊豫田拓也，堀江一郎，喜多紗斗美（福岡大学・医学部・薬理学）（４）心臓線維芽細胞における cardiac troponin T の発現・局在の調節機構
木内茂樹 1，下山多映 2，大塚文徳 2，鈴木重人 1，上園

崇 1，栗原順一 1，小野景義 1（1 帝京大学・薬・薬理，2 帝京大学・薬・環境衛生）（５）Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs) の虚血耐性とオートファジー活性化
尾松万里子，松浦博（滋賀医大・生理・細胞機能生理）（６）脳血管内皮細胞の細胞増殖・細胞死を制御するカリウムチャネル
鬼頭宏彰 1，山崎大樹 1,2，山村寿男 1，大矢進 1，浅井清文 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

京都大学・大学院薬学研究科・生体分子認識学分野，

名古屋市立大学・大学院医学研究科・分子神経生物学分野）（７）STIM1 ノックアウトマウスにおける心肥大抑制効果
大場貴喜 1, 2，渡邊博之 1，伊藤宏 2，尾野恭一 1（秋田大学・1 細胞生理学講座， 2 内科学講座・循環器内科学分野）（８）Sarcalumenin ノックアウトマウスにおける心筋筋小胞体機能低下
焦其彬 1，竹島浩 2，石川義弘 3，南沢

享 1,3

（1 早稲田大学・先進理工学研究科・生命医科学専攻，
2

京都大学・大学院薬学研究科・生体分子認識学，
3

横浜市立大学・医学研究科・循環制御医学）（９）心筋内 Ca 循環とリン酸化異常を標的とした心不全の遺伝子治療
池田安宏（山口大学・大学院医学系研究科・器官病態内科学）（10）硫化水素イオンによる心臓リモデリング抑制の分子機構
西田基宏（九州大学・大学院薬学研究院・薬効安全性学分野）（11）早期再分極を伴った特発性心室細動の遺伝子解析と機能解析
蒔田直昌 1，渡部裕2（1 長崎大学・大学院医歯薬学総合研究科・内臓機能生理学，2 新潟大学・医学部・循環器内科）

264

研究会報告（12）His-Purkinje 系特異的転写因子の遺伝的欠失はマウスで J wave 症候群類似の表現型を示す
小泉章子 1，笹野哲郎 2，黒川洵子 1，木村

航 3，三浦直行 3，古川哲史 1（1 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

東京医科歯科大学・循環器内科，3 浜松医科大学・医学部・生化学第二講座）（13）SCN5A D1275N 変異チャネルの心筋細胞と培養細胞での機能解析結果の違い
裕 1，Tao Yang2, Dina M. Stroud2, John S. Lowe2, Thomas C. Atack2, Dao W. Wang2,

渡部

Susan B. Hipkens2, Brenda Leake2, Lynn Hall2, Sabina Kupershmidt2, Nagesh Chopra2, Mark A. Magnuson2,
Björn C. Knollmann2, Alfred L. George2, Jr, Dan M. Roden2, Louise Harris3，田邊直仁 4（1 新潟大学・大学院医歯学総合研究科，2 バンダービルト大学・臨床薬理学教室，
3

トロント大学・循環器学教室，4 新潟県立大学・人間生活学部・健康栄養学科）（14）ホヤ KCNQ1 チャネルを用いた KCNE 作用部位の探索中條浩一 1,2，西野敦雄 3，岡村康司 4，久保義弘 1,2（1 生理研・神経機能素子，2 総研大・生理科学，3 大阪大院・理・発生生物，
4

大阪大院・医・統合生理）（15）画像ベースによる収縮力と細胞外電位の同時計測技術の開発
金子智行 1，庄司

亨 2，野村典正 1，南沢

享 2，安田賢二 1（1 東京医科歯科大学・生体材料工学研究所・情報分野，2 早稲田大学・先進理工学部・生命医科学科）（16）TRPC3/C6/C7 チャネルにおける PIP2 に対するサブタイプ特異的感受性と不活性化相関齊

郷平 1,2，今井裕子 1，岡村康司 3，井上隆司 2，森誠之 2（1 九州大学・大学院歯学府・全身管理歯科，2 福岡大学・医学部・生理学，
3

大阪大学・医学研究科・統合生理学）（17）動脈管閉鎖における低浸透圧センサー Transient Receptor Potential Melastatin 3 (TRPM3) チャネルの役割
青木理加 1，横山詩子 1，市川泰広 1，熊谷

駿 2，南沢

享 2，石川義弘 1（1 横浜市立大学・医学研究科・循環制御医学，
2

早稲田大学・先進理工学研究科・生命医科学専攻）（18）血管内皮における P2X4 イオンチャネルを介した流れずり応力のメカノトランスダクションと循環調節
山本希美子 1，安藤譲二 2（1 東京大学・大学院医学系研究科・システム生理学，2 獨協医科大学・医学部・生体医工学）【参加者名】
西田基宏（九州大学・大学院薬学研究院・薬効安全性学分楊野），井上隆司，斎 郷平（福岡大学・医学部・生理），今総合研究科・神経筋生理学分野），村上慎吾（大阪大学大

泉祐治，大矢学院・医学系研究科），市川泰広，青木理加，熊谷進，山村寿男，鈴木良明，藤井将人，鬼

磊，封

瑞，于

麗鳳（鹿児島大学・大学院医歯学

駿，

頭宏彰，大城隼也，丸山史登，伊奈山宗典，清田恵子，

梶村いちげ（横浜市立大学・医学部），尾野恭一，大場貴（名古屋市立大学・大学院薬学研究科），渡邊泰秀（浜松喜，岡本洋介（秋田大学大学院・医学系研究科・細胞生

医科大学・医学部看護学科），岩本隆宏，喜多紗斗美，堀

理学講座）
，南沢

江一郎（福岡大学・医学部・薬理学），赤羽悟美（東邦大

中井

学・医学部医学科），山本希美子（東京大学・大学院医学医科学科），金子智行，野村典正，庄司系研究科），黒川洵子，小泉章子（東京医科歯科大学・難科大学・生体材料工学研究所），蒔田直昌（長崎大学大学

治疾患研究所・生体情報薬理学分野），久場敬司（秋田大院・医歯薬学総合研究科），山川裕之（慶應義塾大学・再学・大学院医学系研究科），松浦維

生医学教室），行方衣由紀，恒岡弥生，濱口正悟（東邦大光（滋賀医科大学・生理学講座），亀山正樹，蓑部悦子，

学・薬学部・薬物学教室），小野景義，木内茂樹（帝京大博，尾松万里子，丁

享，焦

其彬，劉

孟佳，上杉

健，

岳，白石翔士（早稲田大学・先進理工工学部生命
亨（東京医科歯265

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

学・薬学部・薬理学教室），渡部裕（新潟大学医学部・第一内科），池田安宏（山口大学大学院

器官病態内科学

循環器内科学），久保義弘，立山充博，

中條浩一，Keceli Batu（生理研・神経機能素子）

医学系研究科・【概要】
平成 23 年度 11 月 29 日（火）・30 日（水）の 2 日間，生筋細胞など心臓の分化・再生に関する研究など，多岐に理学研究所コンファレンスセンター小会議室にて研究会をわたった。従来のメンバーに加え，井上隆司（福岡大学），開催した。本年度はコアメンバーから 14 題，それ以外か

山本希美子（東京大学）らイオンチャネル基礎研究者とら 4 題の合計 18 演題が寄せられた。本年度は昨年度実

池田安宏（山口大学），渡部

施された生理研研究会「イオンチャネル･トランスポー

者が新たに加わったことで，より一層多角的視点から議

ターと心血管機能・細胞機能の分子機序とその統合的理論を行い，基礎研究と臨床研究やトランスレーショナル

解」の流れを汲み，臨床研究やトランスレーショナルリ

リサーチとの橋渡しを図ることができた。当日の研究会

サーチという新しい切り口を加える試みを行った。

には 61 名の参加者があり，特に例年以上に学部生 5 名，裕（新潟大学）ら臨床研究

内容は心臓血管系のイオンチャネル・イオントランス

大学院生 14 名と若手の参加が多く，本研究会に活気をポーター蛋白を直接の研究テーマとするもの（Ca チャネ

与えていた。多くの研究者が，従来の研究成果のみならル，K チャネル，TRP チャネル，P2X4 チャネル，Na/Caず研究の途中経過をも含めて研究報告しており，本研究輸送体）から始まり，ヒトやマウスでの遺伝子異常によ会での議論が今後の心臓血管系のイオンチャネル・トラ

る不整脈の研究，心疾患や加齢変化での心筋細胞内 Ca

ンスポーターの統合的理解のための研究進展に役立つ

動態調節因子の研究，硫化水素イオンや STIM タンパクことが期待される。また，本研究会を契機に新たな共同による心筋細胞への役割，血管平滑筋の収縮制御，創薬研究の実施に至ることを期待したい。

や循環器薬物の薬理作用，心筋線維芽細胞や非典型的心2+（1）カルパスタチンの L 領域は，Cav1.2 Ca チャネルのカルモジュリンによる活性化部位の部分アゴニストとして働く
蓑部悦子，Hadhimulya Asmara，Zahangir A. Saud，亀山正樹（鹿児島大学・大学院医歯学総合研究科・神経病学講座・神経筋生理学）

カルパスタチン（プロテアーゼであるカルパイン阻害

存的にチャネルの活性を抑制した。この結果から，CS

タンパク，CS）とカルモジュリン (CaM) は，ATP 共存

が CaM 結合部位に対し，partial agonist として作用するこ2+下で Cav1.2 Ca チャネルの活性化作用を持つ。CaM はチとが示唆された。そこでチャネル C 末端部配列の GST

ャネルに直接作用すると考えられ，1 サイトモデルや 2

融合ペプチドを作成し，pull-down 法と gell-shift 法によ

サイトモデルなどの仮説が提唱されているが，統一した

り，CSL の結合部位を調べたところ，CaM の結合部位で見解はない。CS については，チャネル活性化作用が Lもある IQ 領域であることが判明した。また，whole-cellドメイン (CSL) にあること以外は不明である。本研究ででの記録においても，細胞内に CSL を付加するとチャネ

2+は，
モルモットの心筋 Ca チャネルの活性維持における，

ルの活性が低下した。よって，生理的条件（CaM 存在下）

CS と CaM の関係を調べた。Inside-out パッチモードにおにおいて CS は抑制的に働き，遊離 CaM や CS の濃度変

いて，CSL (1-10 mM) は，CaM (1.22 mM) 存在下で濃度依化は，チャネルの活性に影響することが示唆された。

266

研究会報告（2）アセチルコリン感受性カリウム電流における short term desensitization の機序の検討
村上慎吾，倉智嘉久（大阪大学・大学院医学系研究科・薬理学講座）

アセチルコリンがムスカリン性カリウムチャネルを活

リンによる IKACh 活性化過程を数学的モデルとして構築性化させることで，心臓のアセチルコリン感受性カリウ

した。構築されたモデルは様々な実験的な特性を定量的

ムチャネル電流 (IKACh) は増加するが，この増加した電流に再現した。このモデルは short term desensitization. が起は徐々に減少して数秒程度で早期の定常状態に達する。

きるためのアセチルコリン閾値の電位依存的なシフトもこの現象は short term desensitization と呼ばれており，そ予測した。この IKACh 活性化モデルを洞房結節モデルに導の機序と心臓での生理的な役割については，いまだ議論

入すると，過剰なアセチルコリンによる自発的な活動電の的である。実験的には，定常状態での電流成分はアセ位の停止が数秒で終わった。これらの結果より，親和性

チルコリンの生理的な濃度内で飽和するが，一時的なピーの違うチャネルが short term desensitization の機序となっク電流成分は増加し続ける。これらの特性から，我々はており，心臓の安全のためのメカニズムとして働いてい

IKACh が G 蛋白質の bg サブユニットに対する親和性が異ると考えられる。

なる 2 つの成分に分けられると仮定を置き，アセチルコ+

2+（3）Na /Ca 交換体とアダプター蛋白質複合体因子の相互作用
岩本隆宏，伊豫田拓也，堀江一郎，喜多紗斗美（福岡大学・医学部・薬理学）
最近，私達は 1 型 Na+/Ca2+交換体 (NCX1) の細胞内ドした。興味深いことに，この AP 因子との相互作用は Ca2+

メインを bait 蛋白質とした酵母 Two-hybrid スクリーニン

濃度依存性であり，低 Ca2+濃度状態において結合量が増グを実施し，NCX1 がアダプター蛋白質複合体因子（AP

大した。CBD1 領域には制御 Ca2+結合部位が存在し，因子）と相互作用することを見出した。AP 因子の GST

CBD1 は CBD2 と共に NCX1 の不活性化機構に関わるこ

融合蛋白質と NCX1 細胞内ドメインの様々な領域の Hisとが知られている。
また，
最近の X 線結晶構造解析から，

タグ蛋白質を用いた GST-pull down アッセイにより AP

CBD1 に Ca2+が結合すると NCX1 の細胞内ドメインが大因子の結合部位を解析したところ，細胞内ドメインのきく構造変化することが示されている。そこで，AP 因子

CBD1 領域に結合することを明らかにした。一方，相同との相互作用はこの細胞内ドメインの構造変化と関連し配列を有する CBD2 領域には結合しなかった。さらに，ている可能性が高いと考えられた。

CBD1 領域内の変異解析を実施し，その結合配列を同定（4）心臓線維芽細胞における cardiac troponin T の発現・局在の調節機構
木内茂樹 1，下山多映 2，大塚文徳 2，鈴木重人 1，上園

崇 1，栗原順一 1，小野景義 1（1 帝京大学・薬・薬理，2 帝京大学・薬・環境衛生）

我々は成獣洞房結節細胞 (SANC) が心臓線維芽細胞

プロテアソームで分解されることが判明した。更に，GCF(GCF) を心筋細胞へ transdifferentiate させる能力を有するでは，心筋タンパク質が核に移行し，自身の転写を抑制す

ことを見出した。一方，GCF そのものも，cTnT 等の心筋るフィードバック機構が備わっていることが判明した。

遺伝子を高発現するが，そのタンパク質は翻訳後速やかに野生型 cTnT (WT) を HeLaS3，HepG2 及び H9c2 細胞に267

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

それぞれ強制発現し，その細胞内での局在を比較した。

する目的で，6 種の欠失変異体を強制発現した。核移行

結果，cTnT-WT が HeLaS3 では核に局在し，HepG2 及びシグナル配列を欠く cTnT 変異体 (∆191-223) は細胞質にH9c2 では細胞質に局在した。また，HeLaS3，HepG2 及局在し，tropomyosin 及び cTnI 結合ドメインを欠く変異

び H9c2 では cTnT は分解されず，cTnT を翻訳直後に分体（∆101-184 及び∆229-273）は核に局在した。以上より，解する機構は GCF に特異的であることも明らかとなっ

tropomyosin 及び cTnI との結合が cTnT を細胞質に局在さた。cTnT を細胞質に局在させるために必要な因子を特定せるのに必要であることが示唆された。

（5）Atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs) の虚血耐性とオートファジー活性化
尾松万里子，松浦博（滋賀医大・生理・細胞機能生理）

ランゲンドルフ灌流による成体マウス心室筋細胞単離

得られた細胞数の約 50%であった。また，単離した心臓にの最終段階で得られた「心筋細胞を含まない分画

対して虚血・再灌流をおこなった後に細胞を調整すると，(cardiomyocyte-depleted fraction, CMDF)」を集めて培養し拍動する ACMs の細胞数は無処理の心臓から得られた細たところ，枝分かれした突起を有した形態に変化すると胞の約 90%であった。電子顕微鏡を用いて ACMs の微細ともに自動的に拍動する細胞が出現することを見出し，構造を観察したところ，細胞内に自食胞 (autophagosome)atypically-shaped cardiomyocytes (ACMs) として新規に同が多数存在し，細胞膜には autophagosome 内残存物の細胞定した。ACMs は新生仔期から老齢にいたるまで心臓に外への放出に伴う乳頭状突起 (papillae) が見られた。

2+

存在し，atrial natriuretic peptide (ANP) や T 型 Ca チャネ

ACMs におけるオートファジーの恒常的活性化は，自動的

ル (CaV3.2) などの心筋胎児型遺伝子産物を発現してい拍動，ANP の発現，虚血耐性とともにこの細胞の特徴の 1

た。CMDF 細胞を致死的な低酸素状態に曝露した後に培つと考えられた。

養すると，拍動を開始した ACMs の数は正常酸素条件で（6）脳血管内皮細胞の細胞増殖・細胞死を制御するカリウムチャネル
鬼頭宏彰 1，山崎大樹 1,2，山村寿男 1，大矢進 1，浅井清文 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

京都大学・大学院薬学研究科・生体分子認識学分野，

名古屋市立大学・大学院医学研究科・分子神経生物学分野）

脳血管内皮細胞は定常的に種々の刺激に晒されるため極を引き起こす一方で，一部の細胞では内向き整流性 K+細胞のターンオーバーが比較的早く，そのことが血液脳チャネル (Kir2.1) 活性化を介して，より深い過分極を誘関門機能維持において重要であると考えられる。我々は，発した。細胞増殖を抑制した無血清条件下，ATPãS 適用

脳血管内皮細胞における細胞増殖に小コンダクタンスで誘導された細胞死は Kir 阻害薬により抑制された (AJP,

2++

Ca 活性化 K チャネル (SK2) が寄与することを明らか＋

2011)。さらに詳細に細胞死への Kir の寄与を検討するたとしており (JBC, 2008)，細胞ターンオーバーへの K チ

めに，小胞体ストレス誘導性細胞死において検討した。

ャネルの関与が示唆された。そこで本研究では，細胞増その結果，Kir2.1 の機能発現が上昇し，ストレス誘導性+

細胞死に部分的に寄与することが明らかとなった

殖に加え細胞死における K チャネルの寄与を解明し血+液脳関門の恒常性に対する K チャネル機能を検討した。

(BBRC, 2011)。通常時，脳血管内皮細胞では SK と Kir2.1

脳血管内皮細胞への ATP 適用は SK 活性化による過分のバランスが細胞数制御に深く係わり，血液脳関門維持268

研究会報告に寄与する。一方，病態時等に細胞へストレス負荷が生機構の存在が示唆された。

じると，Kir2.1 機能発現増大により，細胞死を促進する（7）STIM1 ノックアウトマウスにおける心肥大抑制効果
大場貴喜 1, 2，渡邊博之 1，伊藤宏 2，尾野恭一 1（秋田大学・1 細胞生理学講座，2 内科学講座・循環器内科学分野）【背景】これまで我々は心筋肥大の形成における Ca2+流し，transverse aortic constriction (TAC) 手術を行い，圧負入経路として transient receptor potential (TRP) チャネルの荷による心不全モデルを作製した。Sham では血圧，心拍関与を報告してきた。STIM1 は TRP チャネルから構成さ数，心収縮能に有意差は認めなかったが，KO では TAC

2+れる Ca 流入経路の活性化因子として知られているそこ

による心肥大が有意に抑制された，さらには生存率の上で今回，in vitro および in vivo における STIM1 の心肥大

昇も認められた。
この 4 群（野生型 sham, 野生型 TAC, KOへの関与を報告した。

sham, KO TAC）の左心室自由壁の組織を用いて RT-PCR【方法と結果】新生仔ラット心筋細胞に対し Endothelin-1

解析，DNA マイクロアレイ解析，Western blot 解析を行による肥大刺激を 48 時間行ったところ，TRPC1 発現量，った。その結果，KO は BNP などの胎児性遺伝子の発現SOCE, NFAT, BNP 発現量，細胞表面積の増加を認めたが，量の増加がないことや，TRPC 発現量の増加が抑制され

STIM1 の発現量に明らかな変化を認めなかった。一方ていることが示された。

STIM1 siRNA を処置した細胞では，これらの反応は抑制【結論】心肥大の形成過程において，STIM1 と TRP チャ

されており，STIM1 ノックダウンによる心肥大抑制が示

ネルが重要な働きをしていることが考えられた。

唆された。次に STIM1 hetero-knockout (KO) マウスに対（8）Sarcalumenin ノックアウトマウスにおける心筋筋小胞体機能低下
焦其彬 1，竹島浩 2，石川義弘 3，南沢

享 1,3

（1 早稲田大学・先進理工学研究科・生命医科学専攻，2 京都大学・大学院薬学研究科・生体分子認識学，
3

横浜市立大学・医学研究科・循環制御医学）

Heart failure represents one of the major causes ofsenescent SARKO mice. Senescent SARKO mice exhibited

morbidity and mortality in the senescent population. Impaired

several typical findings of heart failure such as increased2+Ca

reuptake into the sarcoplasmic reticulum (SR) underlies

sympathetic activity, impaired exercise tolerance, anda primary pathogenesis of heart failure in the aging heart.

upregulation of biomarkers of cardiac stress. We also found2+

Sarcalumenin (SAR), a Ca -binding protein located in thethat the expression levels of endoplasmic reticulum (ER)2+

reuptake by interacting withdegradation enhancing a-mannosidase-like protein, inositol

cardiac SR Ca -ATPase (SERCA2a). We found that therequirement 1, and x-box binding protein 1 mRNAs wereexpression levels of both SAR and SERCA2 proteins weresignificantly increased in senescent SARKO mice, indicating

downregulated in an age-dependent manner and thatthat senescent SARKO mice exhibited ER stress. Thus thedownregulation of SAR protein preceded downregulation ofpresent study uncovered the important role of SAR in

SERCA2 protein. The expression levels of SERCA2 and othermaintaining Ca2+ transport activity of SERCA2a and cardiac

Ca2+ handling proteins were significantly decreased infunction in the senescent population.

longitudinal SR, regulates Ca2+269

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（9）心筋内 Ca 循環とリン酸化異常を標的とした心不全の遺伝子治療
池田安宏（山口大学・大学院医学系研究科・器官病態内科学）【背景】我々は，心不全でみられる Ca 循環制御蛋白のリグで行った PP1β遺伝子抑制効率は 24%であった。BNP プ

ン酸化異常に着目し，その原因と考えられる Protein

ロモータで誘導された GFP は心筋以外には発現しておphosphatase 1 (PP1) の活性を調節する心不全治療ができらず，心筋特異的かつ心不全特異的に遺伝子導入が可能ないかどうか研究を重ねてきた。末期心不全では PP1βであった。PP1β 遺伝子抑制群では遺伝子導入 3 ヵ月後でが著明に発現が上昇する (Aoyama et al Cardiovasc Resの%FS の改善がみられた。
また左室内圧の解析では PP1β2011) が，本研究では，心不全特異的 PP1β遺伝子抑制が抑制群で negative dP/dt と Tau の改善がみられた。さらに心筋症マウスの心機能を改善しうるかどうかを検討した。

リ ン 酸 化 解 析 で は PP1β 遺 伝 子 抑 制 群 に お い て【方法】BNP プロモーターで誘導され PP1βshRNA を発現

Ser16-Phospholamban (PLN) のリン酸化レベルの上昇がするアデノ随伴ウイルスベクター (AAV9 BNP EmGFP

みられ，心筋内に発現する BNP は減少していた。

PP1β shRNA) を作成し，尾静注で遺伝子導入を行った。3

【結論】心不全特異的な遺伝子導入に成功した。不全心でヵ月後に心エコーによる心機能評価を行い，左室内圧測の PP1β発現上昇を抑制することで心筋症マウスの心機定，蛋白発現レベルとリン酸化状態の解析を行った。

能を改善させることができ，心不全の有望な治療標的に【結果】遺伝子導入効率は約 20%，ウエスタンブロティン

なり得る可能性があると考えられた。

（10）硫化水素イオンによる心臓リモデリング抑制の分子機構
西田基宏（九州大学・大学院薬学研究院・薬効安全性学分野）

硫化水素 (H2S) は，NO や CO に続く第 3 の内因性ガス

た。
ラット新生児心筋細胞に 8-nitro-cGMP を刺激すると，

メディエーターとして注目を集めている。高血圧や虚血

H-Ras の 活 性化 に依 存し て細 胞老 化が 誘導 された。

などの負荷により生じる心臓の形態構造改変（リモデリ

8-nitro-cGMP は H-Ras の Cys184 残基を修飾（S-グアニルング）に酸化/ニトロ化ストレスが関与すること，および化）すること，および H-Ras の Cys184 をセリンに置換

この過程に誘導型 NO 合成酵素が関与することも示されすることで，8-nitro-cGMP 刺激による細胞老化が有意にている。H2S は酸化ストレス障害を抑制することで虚血抑制された。さらに，H2S 処置により 8-nitro-cGMP を介性心不全を改善させると考えられているものの，その詳した H-Ras の活性化および細胞老化が完全に抑制され，細な分子機構についてはわかっていない。本研究では，心筋梗塞後の心拡張および心機能低下も有意に改善され心臓リモデリングにおける NO シグナリングの役割およた。H2S の酸解離定数 (pKa) は 6.7 と低く，pH7.4 の培養

び H2S の保護効果の分子機構について解析を行った。心

液中では H2S の 80%近くが SH-として存在する。そのた筋梗塞 4 週間後および圧負荷 6 週間後の肥大心臓においめ，H2S はガスではなく，求核性の高いイオン (SH-) とて ， NO が核 酸と 反応 するこ とで 生じ る親 電子 物質

して親電子物質を消去することにより酸化ストレス障害(8-nitro-cGMP) の 顕 著 な 量 的 増 加 が 観 察 さ れ た 。

を軽減しうる可能性が示された。

8-nitro-cGMP の蓄積は NaHS 投与により完全に抑制され270

研究会報告（11）早期再分極を伴った特発性心室細動の遺伝子解析と機能解析
蒔田直昌 1，渡部裕2（1 長崎大学・大学院医歯薬学総合研究科・内臓機能生理学，2

新潟大学・医学部・循環器内科）

これまで良性の心電図所見とみなされていた J 波は，異 (A226D, L846R, R367H) が同定された。変異チャネル

心室細動 (VF) のリスクを伴う早期再分極症候群 (ERS)

を tsA201 細胞にトランスフェクションし，whole cellとして注目されている。ERS の一部には，KATP チャネ

patch clamp で Na 電流を測定したがすべて無機能だった。

ルや L 型 Ca チャネルの遺伝子変異が報告されているが，共焦点顕微鏡では A226D に trafficking 異常が観察された。

多くの症例では原因不明である。我々は，VF の既往があ

これらの変異はいずれもチャネルの主要構造である S4，

り下壁・側壁誘導に J 波をもつ 50 人の ERS（男性 44 人，

S5，および S5-S6 ループに存在しており，変異による構

平均年齢 45 歳）の心電図解析と遺伝子解析を行った。

造変化によって機能が消失したと思われるが，A226D は

Brugada 症候群は Pilsicainide 負荷試験で除外した。ERS

さらに trafficking 異常も有していた。ERS の病態には心群は心拍数が有意に低く，PR 時間 QRS 時間とも延長し筋 Na チャネルの機能低下にともなう伝導障害が関与しており，伝導障害の存在が示唆された。3 人に SCN5A 変ていると考えられた。

（12）His-Purkinje 系特異的転写因子の遺伝的欠失は,マウスで J wave 症候群類似の表現型を示す
小泉章子 1，笹野哲郎 2，黒川洵子 1，木村

航 3，三浦直行 3，古川哲史 1（1 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

東京医科歯科大学・循環器内科，3 浜松医科大学・医学部・生化学第二講座）【背景】心電図で下方・側方誘導で異常 J 波が記録され，認め，J 波は 30℃の低体温により有意に増高した。KO

特発性心室細動を引き起こす例を J wave 症候群 (JWS)

マウスで認めた現象として，安静時および負荷心電図でという。
異常 J 波は特発性心室細動の 3 割-6 割に見られ，の高度房室ブロック (AVB) や非持続性 VT，心内心電図

健常者の 1-2%にも記録される。心筋梗塞急性期の心室頻で His 束-QRS 終末幅の有意な延長，心筋梗塞モデルでの

拍 (VT) 発生との関連も示唆されているが，その発生機

持続性 VT であった。免疫組織染色および RT-PCR にお序は不明である。我々は His-Purkinje 系 (HPS) に特異的

いて，KO において有意に心内膜側の connexin40 の発現に発現する転写因子 KO マウスを用いて解析を行った。

低下を認め，connexin43 は変化がなかった。

【方法】体表面および心内心電図を KO および WT で記録【考察】HPS 特異的な伝導障害モデルマウスにておいて，した。サブグループとして薬剤・運動負荷，心筋梗塞 (MI)J 波の増高，低体温による J 波高の増大，MI 後の持続性モデルで検討し，さらに免疫組織染色および RT-PCR に

VT など JWS にきわめて類似した表現型が見られ，今後て比較した。

の JWS のメカニズム解明に役立つと考えられる。

【結果】KO マウスでは，心電図で有意に J 波高の増高を271

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（13）SCN5A D1275N 変異チャネルの心筋細胞と培養細胞での機能解析結果の違い
裕 1，Tao Yang2, Dina M. Stroud2, John S. Lowe2, Thomas C. Atack2, Dao W. Wang2,

渡部

Susan B. Hipkens2, Brenda Leake2, Lynn Hall2, Sabina Kupershmidt2, Nagesh Chopra2, Mark A. Magnuson2,
Björn C. Knollmann2, Alfred L. George2, Jr, Dan M. Roden2, Louise Harris3，田邊直仁 4（1 新潟大学・大学院医歯学総合研究科，2 バンダービルト大学・臨床薬理学教室，
3

トロント大学・循環器学教室，4 新潟県立大学・人間生活学部・健康栄養学科）【背景】ナトリウムチャネル遺伝子 (SCN5A) D1275N 変

ウスを作成した。DN アレルを発現しているマウスは伝

異は心臓伝導障害，心房性並びに心室性不整脈といった導障害，房室ブロック，心房細動，心室頻拍ならびに拡様々な不整脈と拡張型心筋症に関係する。しかし，培養細張型心筋症を来した。ナトリウムチャネル蛋白量は胞に発現させた機能解析において D1275N 変異チャネル

DN/DN マウス，DN/H マウス，H/H マウスの順に減少しによるナトリウム電流はほとんど異常を示さない。このていた。心室筋細胞におけるナトリウムチャネルの免疫ため D1275N 変異が臨床像を来す機序は明らかではない。

染色では，DN アリルは細胞膜表面の発現量の低下に関【方法と結果】我々は D1275N 変異を洞機能不全，心房粗係していた。単離心室筋細胞における電気生理検査では，動，心房静止ならびに心臓伝導障害を有する症例におい活動電位間隔は DN/DN マウス，DN/H マウス，H/H マウて同定した。CHO 細胞並びに tsA201 細胞における機能

スの順に延長し，ナトリウム電流は DN/DN マウス，DN/H

解析では，â1 サブユニットの有無にかかわらず D1275N

マウス，H/H マウスの順に減少していた。

チャネル電流特性は野生型 SCN5A チャネルとほぼ同様【結語】D1275N 変異は培養細胞では大きなナトリウム電であった。そこで in vivo での D1275N チャネルの機能を流の異常を示さなかったが，マウス心筋細胞では著明な検討するために，我々はマウスの Scn5a の代わりに野生異常を来した。

型 (H) ないしは D1275N (DN) ヒト SCN5A を発現するマ（14）ホヤ KCNQ1 チャネルを用いた KCNE 作用部位の探索中條浩一 1,2，西野敦雄 3，岡村康司 4，久保義弘 1,2（1 生理研・神経機能素子，2 総研大・生理科学，3 大阪大院・理・発生生物，
4

KCNQ1 チャネルはさまざまな臓器で発現する電位依+大阪大院・医・統合生理）

Ci-KCNQ1 をクローニングし，その電流を解析した結果，存性 K チャネルであるが，1 回膜貫通型修飾サブユニッ

Ci-KCNQ1 は哺乳類の KCNE による修飾が正常に機能しト KCNE の種類によってその性質を大きく変える。心臓ないことがわかった。そこでヒト KCNQ1 と Ci-KCNQ1では KCNQ1 と KCNE1 がイオンチャネル複合体を作るのキメラを作成し，KCNE の作用部位について検討したことで IKs と呼ばれる非常にゆっくりとしたゲーティン

ところ，KCNE1 にとってはポア領域（S5-S6 セグメント）

グを持つ電流を担っているが，一方で腸などでは KCNQ1のいくつかの疎水性アミノ酸が重要であるが，KCNE3と KCNE3 が複合体を構成しており，電位依存性を失っにとっては電位センサードメインの一部である S1 セグ+

た常時開状態の K チャネルを構成している。

メント上のフェニルアラニン残基が重要であることがわ

カタユウレイボヤ (Ciona intestinalis) のゲノムには 2

かった。KCNE の種類によって大きく異なる修飾機構は，種類の KCNQ 遺伝子が存在するが，KCNE の遺伝子は存

KCNQ1 に対する作用部位の違いによって説明できるこ

在 し な い 。 そ こ で ホ ヤ の KCNQ1 ホ モ ロ グ で あ るとを示唆している。

272

研究会報告（15）画像ベースによる収縮力と細胞外電位の同時計測技術の開発
金子智行 1，庄司

亨 2，野村典正 1，南沢

享 2，安田賢二 1（1 東京医科歯科大学・生体材料工学研究所・情報分野，2 早稲田大学・先進理工学部・生命医科学科）

薬剤スクリーニングにおいて心臓への毒性の有無は重弛緩と細胞外電位を同時計測した。細胞外の電位変化と要な検査項目となっている。これまで，in vitro のアッセ

実際の心筋細胞の拍動をリンクして解析することにより，イ系では hERG アッセイやモルモット乳頭筋の活動電位

細胞外電位と拍動の相関関係が明らかとなった。次に，での測定が行われているが，最近はヒト ES 細胞や iPS

薬剤の応答反応を測定するために，カルシウムチャネル

細胞から分化した心筋細胞を用いた細胞外電位の計測が阻害薬を加え，細胞外電位から解析した Interspike interval

行われている。さらに，電位計測だけではわからない心(ISI) は濃度依存的に短縮した。心筋細胞の収縮力も同様

筋細胞の収縮能・弛緩能に及ぼす影響についても注目さに濃度依存的に減少し，細胞外電位は発生しているにもれつつある。そこで我々は細胞外電位と同時に画像ベーかかわらず，拍動が停止する現象も観察された。これら

スでの心筋細胞の収縮・弛緩を測定できるデュアル計測のことから，デュアル計測システムは細胞外電位の計測システムを開発した。

だけでは不明であった心筋細胞の拍動の様子を同時に計

マウス胎児の心臓からコラゲナーゼを用いて単離した

測可能なシステムであり，心筋収縮・弛緩のアッセイ系

心筋細胞をアガロース加工した多電極基板上に播種し，として利用でき，さらに電気生理と組み合わせることで心筋細胞の直線モデルを作製した。培養 3 日目にデュア

より詳細なメカニズム解明やスクリーニング系として利ル計測システムで，画像ベースによる心筋細胞の収縮・用できる可能性が示唆された。

（16）TRPC3/C6/C7 チャネルにおける PIP2 に対するサブタイプ特異的感受性と不活性化相関齊

郷平 1,2，今井裕子 1，岡村康司 3，井上隆司 2，森誠之 2（1 九州大学・大学院歯学府・全身管理歯科，2 福岡大学・医学部・生理学，
3

大阪大学・医学研究科・統合生理学）

TRPC3/C6/C7 チャネルは血管平滑筋の収縮を制御し，スカリン性受容体 (M1R) を過剰発現させ，PLC を強く活

血圧調整に関与するカチオンチャネルである。これらの性化すると，DrVSP による抑制 (VMI) とほぼ同様の順でチャネルは G 蛋白質共役型受容体などの活性化に伴い，チャネル活性が速く不活性化（減衰）された。このこと

ホスホリパーゼ C (PLC) の働きにより，ホスホイノシチ

から VMI と受容体刺激による不活性化の関連性を見出ドの一種である P I(4,5) P2 (PIP2) から産生されるジアシした。

ルグリセロール (DAG) によって活性化される。我々はホ

また，FRET（蛍光共鳴エネルギー移動）を用いた PIP-2

スホイノシチドの役割について電位作動性ホスホイノシと TRP 電流の同時測定を行なった。この結果，PIP2 枯渇

チドホスファターゼ (DrVSP) を用いた検討を行った。そに対する感受性がチャネルごとに異なることで，カチオの結果，C3/C6/C7 チャネルそれぞれにおいて DrVSP のン（カルシウムなど）流入に差を生じるだけでなく，グ活性化（PIP2 枯渇）に伴う抑制 (VMI) が共通して認めら

ローバルな PIP2 枯渇の程度にも差異を生じることなどがれた。しかし，その抑制強度，出現・回復時間はサブタ示唆された。

イプ別に異なり，C7＞C6＞C3 の順であった。また，ム273

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（17）動脈管閉鎖における低浸透圧センサーTransient Receptor Potential Melastatin 3 (TRPM3)
チャネルの役割
青木理加 1，横山詩子 1，市川泰広 1，熊谷

駿 2，南沢

享 2，石川義弘 1（1 横浜市立大学・医学研究科・循環制御医学，
2

早稲田大学・先進理工学研究科・生命医科学専攻）

生後の動脈管閉鎖を促進する環境因子として酸素分圧

TRPM3 刺激薬 Pregnenolone Sulphate により，動脈管血管や pH の変化などが知られている。我々は出生前後の血張力は増強した (n=6, p<0.001)。fura2 を用いた細胞内カ

清浸透圧の変化に注目し，先行実験でラット新生仔およルシウム濃度 [Ca2+]i 測定において低浸透圧刺激によりびヒト新生児（在胎 24-35 週児）において生後一過性に動脈管平滑筋細胞では [Ca2+]i は上昇したが大動脈平滑血清浸透圧が低下することを明らかにした。本研究では，筋細胞では変化しなかった（動脈管細胞で 340/390 比が生後の血清浸透圧の低下が，浸透圧センサーである

1.81±0.16 から 2.44±0.25 へ増加）
。siRNA を用いて TRPM3

TRPM (Transient Receptor Potential Melastatin) 3 チャネルの発現を抑制すると低浸透圧刺激による動脈管平滑筋細を介して動脈管の収縮を促進するという仮説を立て，検胞の [Ca2+]i の上昇は 54%抑制された (n=6, p<0.01)。
また，討を行った。

高濃度食塩水を腹腔内投与し高浸透圧刺激をしたラット

ラット動脈管では TRPM3 mRNA が大動脈と比較して新生仔では，動脈管収縮が 53%抑制された (n=5, p<0.001)。

高発現し（2.9 倍, n=5, p<0.001），TRPM3 蛋白の発現を認

一方，ラット胎仔に対する TRPM3 刺激薬 Pregnenolone

めた。ラット血管を用いた張力実験において低浸透圧刺

Sulphate 投与では動脈管の収縮がみられた (n=9, p<0.05)。

激（270 および 250mOsm/kg）により動脈管張力は有意に

これらの結果より生後の血清浸透圧の低下は TRPM3増加した（KCl の 17.4%, 29.8% p<0.01, n=8）
。さらに，を介して動脈管収縮を促進すると考えられた。

（18）血管内皮における P2X4 イオンチャネルを介した流れずり応力のメカノトランスダクションと循環調節
山本希美子 1，安藤譲二 2（1 東京大学・大学院医学系研究科・システム生理学，2 獨協医科大学・医学部・生体医工学）

血管内面を一層に覆う血管内皮細胞 (ECs) には血流にた。

起因する流れずり応力が作用し，血管の機能を調節してルシフェラーゼ蛋白でラベルした HPAECs に ATP をいる。以前我々はヒト肺動脈内皮細胞 (HPAECs) にずり作用させると，濃度依存的に化学発光量が増大し，本方応力を負荷すると，内因性 ATP が細胞外へ放出され，細法の定量性が確認された。そこで，HPAECs にずり応力胞膜に発現する ATP 受容体である P2X4 の活性化を介しを作用させると，直後に細胞の辺縁局所に高濃度の ATP

2+て細胞内へカルシウム (Ca ) を流入させる情報伝達経が観察された。灌流液にデキストランを加えて粘性を増路が存在し，一酸化窒素の産生や血圧の調節，血流依存加させると化学発光量も増大したことから，ATP 放出は的な血管拡張反応やリモデリングなど，循環機能を調節

ずり応力依存的であることが示唆された。ATP 放出局所

していることを明らかにした。本研究では，ずり応力依とカベオラのマーカー蛋白である caveolin-1 の発現部位

存的な ATP 放出が細胞のどこから起こるかを検討するを比較した所，両者が良く一致していることが確認され為に，遺伝子工学的に合成したビオチン化ルシフェラー

た。また，同じ細胞に Ca2+蛍光指示薬である Fluo4 を負

ゼ蛋白を細胞膜に結合し，細胞外に放出した ATP により荷し，ずり応力に伴う Ca2+反応を測定した所，ATP 放出

細胞表面で発生する化学発光をリアルタイムで画像化し

局所と Ca2+波の発火部位が一致し，さらに，ATP 放出が274

研究会報告Ca2+反応に先行して起こることが明らかになった。以上
2+の結果から P2X4 を介するずり応力依存的な Ca 反応に，

カベオラから起こる ATP 放出が重要な役割を果たしていると考えられる。

275

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

3．作動中の膜機能分子の姿をとらえる－静止画から動画へ－
2011 年 9 月 8 日－9 月 9 日
代表・世話人：相馬義郎（慶應義塾大学・医学部）
所内対応者：久保義弘（生理研・神経機能素子）（１）ヒダントイン輸送体 Mhp1 の基質輸送中の動き
島村達郎，岩田想（京都大学大学院医学研究科）（２）リン酸アナログによる Na/K pump-channel の細胞質側ゲーティング制御
竹内綾子 1,2，David C Gadsby2（1 京大院・医・細胞機能制御，2 米ロックフェラー大）（３）大腸菌機械受容チャネル MscL の開口過程における構造変化と水の役割に関する分子動力学的解析
澤田康之 1，曽我部正博 2,3（1 名大院・医・DC4，2 名大院・医，3JST・ICORP/SORST)（４）電位依存性ホスファターゼ VSP の作動原理：基質特異性とオルソログ分子の解析
黒川竜紀，坂田宗平，岡村康司（大阪大学医学系研究科統合生理学）（５）内向き整流性カリウムチャネルの開閉を支える構造的要因
稲野辺厚（大阪大学大学院医学系研究科薬理学講座）（６）イオン透過におけるイオン－水分子間，イオン－イオン間相互作用について
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，三田建一郎（福井大学医学部分子生理）（７）プロトンポンプとプロトンチャネル：proton flux による起電力と pH 変動
久野みゆき，森浦芳枝，川脇順子，日野佳子，酒井啓（大阪市立大学大学院医学研究科分子細胞生理学）（８）大気圧電顕による水中免疫ラベルと透過電顕単粒子解析によるタンパク質ダイナミズムの解析
三尾和弘 1，丸山雄介 1，西山英利 2，須賀三雄 2，佐藤主税 1（1 産業技術総合研究所，2 日本電子）（９）EGF 受容体の 1 分子動態と会合体形成メカニズム廣島通夫，佐甲靖志（理化学研究所・基幹研究所）（10）微生物ロドプシンタンパク質における特異な光異性化反応
須藤雄気 1,2，本間道夫 1（1 名古屋大学大学院理学研究科，2JST・さきがけ）（11）膜タンパク質の隠されたダイナミクスを見る－過渡回折格子法と光受容タンパク質
井上圭一，神取秀樹（名古屋工業大学・工学研究科）（12）光学顕微鏡技術で解き明かす分子モーターの作動原理
西坂崇之，政池知子，須河光弘（学習院・物理）（13）高速 AFM による膜タンパク質の動態観察
山下隼人 1，柴田幹大 1，内橋貴之 1，井上圭一 2，神取秀樹 2，安藤敏夫 1（1 金沢大学，2 名古屋工業大学）（14）ATP 結合および ATP 加水分解により誘起される ABC トランスポーターの構造とダイナミクス変化
櫻井実，萩谷朋佳，渡辺百合香，古田忠臣（東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター）（15）CFTR チャネルにおける NBD エンジンとチャネルゲート間のルーズカップリング
相馬義郎 1，T.-C. Hwang2（1 慶應義塾大学・医，2 米国ミズーリ大学・医）【参加者名】
佐甲靖志，廣島通夫（理化学研究所・基幹研究所），竹内

大学・大学院理学研究科），稲野辺厚（大阪大学大学院・

綾子（京都大学大学院・医学研究科），須藤雄気（名古屋医学系研究科），久野みゆき（大阪市立大学・大学院医学276

研究会報告研究科），岡村康司，藤原祐一郎，黒川竜紀（大阪大学・門），神取秀樹，井上圭一，片山耕大，佐々木賢吾，福田医学系研究科），山下隼人（金沢大学・理工研究域），櫻哲也（名古屋工業大学・大学院工学研究科），西坂崇之（学井

習院大学・理学部），本間道夫（名古屋大学・大学院理工実，古田忠臣（東京工業大学・バイオ研究基盤支援

総合センター），島村達郎（京都大学大学院・医学研究科）
，

学部）
，中川

大（中部大学・応用生物化学科），古谷祐

相馬義郎（慶應義塾大学・医学部），行武良哲（慶応義塾詞，木村哲就，塚本寿夫（分子科学研究所・生命・錯体

大学・医学部），曽我部正博，澤田康之（名古屋大学大学

分子科学研究領域），内田邦俊（統合バイオ・細胞生理），院・医学系研究科細胞情報医学専攻），老木成稔，岩本真

久保義弘，立山充博，中條浩一，Keceli Batu,（生理学研幸，炭竃享司，三田建一郎（福井大学医学部・分子生理），究所・神経機能素子）

佐藤主税，三尾和弘（産総研・バイオメディカル研究部【概要】
今年度第 3 回目にあたる平成 23 年度生理学研究所研

ログを用いた Na+-K+ pump の細胞内側ゲートの開閉メカ

究会「作動中の膜機能分子の姿を捉える－静止画から動ニズム，過渡回折格子法を用いたロドプシンの新しい中画へ－」は，予定通り 2010 年 9 月 8 日（木）・9 日（金）間体の発見，独自の光学顕微鏡を用いた分子モーターのの 2 日間にわたって行われた。参加者は計 38 名，発表

微小構造変化の検出技術，高速 AFM を用いた機能分子

演題数は 15 題であり，一演題あたり約 40 分間の発表・の膜中における集散と 1 分子の構造・機能の変化の関連

討論時間を確保した。

性の可視化など，それぞれの研究分野における最新かつ本研究会のテーマである作動中の膜機能分子の「姿を重要な研究内容の発表が行われた。また，昨年度と同じ捉える」とは，単に分子構造を解くことを意味するのでテーマの発表においても，それぞれこの 1 年間になされはなく，対象分子の動的構造変化を強く意識した機能研

た進歩についての発表が行なわれた。

究も，本研究会の非常に重要な構成要素である。最終年

本研究会での各発表は，測定法の観測パラメータの違度となる今年度も，結晶構造解析の専門家から電気生理

い，空間・時間分解能および測定可能環境条件の違い，

学者まで幅広い分野にわたる研究者が一堂に会して，各研究の対象とする機能分子の違い，さらに捻れや回転な自の「姿を捉える」測定技術およびそれによって捉えらどの対象分子の運動様式の違いなど，多くの違いがあっれた「膜機能分子の姿」を静止画から動画への展開を目たが，同じ膜機能分子の動作機構の研究を行っている研指すというコンセプトのもとに最新の研究成果の発究者同志で活発な討議がなされ，時間的・空間的に非常表・討論がおこなわれた。

に広範のスケールでさまざまな膜機能分子の動作機構

今年度の参加人数および演題数はほほ昨年と同じでについての最新の知見を，参加者一同が共有することがあったが，本年はそのうち約半数の 8 演題が新規の内容できた。懇親会においても和やかな雰囲気のなかにも熱のものに置き換わった。新規の演題としては，ヒダント

心な議論が続き，本研究会を成功裡に終えることができイン輸送体 Mhp1 の外向き，内向きおよびそれらの中間たと実感した。

状態（両閉じ）の 3 状態の結晶構造の解明，リン酸アナ（1）ヒダントイン輸送体 Mhp1 の基質輸送中の動き
島村達郎，岩田

輸送体は，膜を隔てた物質の取り込み/排出を行う膜蛋

想（京都大学大学院医学研究科）の両側に交互に開閉し輸送を行うとされている。

白質である。各種輸送体は，Alternating Access Model とMicrobacterium liquefaciens 由来の Mhp1 は，Na イオン

いう共通の輸送機構で輸送を行う。このモデルでは，輸の濃度勾配を駆動力とし，ヒダントインを細胞内へ輸送

送体の中央部分に基質結合部位が存在し，この部位が膜する二次性能動輸送体である。我々は，Mhp1 を用いて，

277

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Alternating Access Model における「外向き構造」，「閉じとが分かった。そして，TM1，TM2，TM6，TM7 からなた構造」，「内向き構造」を X 線結晶構造解析により決る“bundle motif”に対し，TM3，TM4，TM8，TM9 から定し，更に分子動力学計算も行い，Mhp1 がどのようになる“hash motif”が剛体として動くことで，Mhp1 は外動いて基質を輸送するのかを明らかにした。

向き構造から内向き構造へ変化し，基質を輸送している構造を解いた結果，最初の 10 本 (TM1～TM10) の膜貫ことが分かった。Mhp1 の構造解析から明らかとなった

通ヘリックスが基質の輸送に関与し，更に，N 末端の 5

基質輸送時の構造変化は，類似の構造を持つ他の輸送体本 (TM1～TM5) と次の 5 本 (TM6～TM10) が同様な構造

でも同様であると考えられた。

を維持しながら疑似二回対称性を保ち配置されているこ（2）リン酸アナログによる Na/K pump-channel の細胞質側ゲーティング制御
竹内綾子 1,2，David C Gadsby2（1 京大院・医・細胞機能制御，2 米ロックフェラー大）
Na/K ポンプを介したイオン輸送は，細胞膜内外からイの安定化に寄与すると予想される。そこで，リン酸アナオン結合部位に至る通路が交互に開閉するコンフォメー

ログと PTX 結合型 Na/K ポンプの相互作用を詳細に調べ

ション変化により起こる。即ち Na/K ポンプは 2 つのゲ

た。

ートが交互に開閉する一種のイオンチャネルと捉えられ

BeFx 存在下では PTX による Na/K ポンプチャネルの開る。両ゲートはパリトキシン毒素 (PTX) が作用すると同口が完全に抑制された。また，PTX 結合型 Na/K ポンプ時に開口し，ポンプは非選択的陽イオンチャネルへと変チャネルは，BeFx の添加により速やかに閉じた。この効化する。PTX 結合型 Na/K ポンプチャネルは，細胞外ゲー

果は Na/K ポンプの細胞質側ゲートの開口確率の増大にトが大きく開いた E2P と呼ばれるリン酸化状態に準じた

応じて弱くなったことから，BeFx は Na/K ポンプの細胞構造をとると考えられている。一方，結晶構造解析から，質側ゲートを制御することが示唆された。これらの結果

Na/K ポンプと同一ファミリーに属する SERCA Ca ポン

から，リン酸アナログ BeFx は，細胞外側ゲートの開口でプが安定した E2P 型構造をとるためには，リン酸アナロ

はなく細胞質側ゲートを固く閉じることで，Na/K ポンプ

グ BeFx が必要であることが知られる。従って BeFx は，をはじめとする P 型 ATP アーゼファミリーに属するポン

PTX 結合型 Na/K ポンプチャネルにおいても E2P 型構造

プの E2P 型構造の安定化に寄与することが推察された。

（3）大腸菌機械受容チャネル MscL の開口過程における構造変化と水の役割に関する分子動力学的解析
澤田康之 1，曽我部正博 2,3（1 名大院・医・DC4，2 名大院・医，3JST・ICORP/SORST）
大腸菌機械受容チャネル MscL は，細胞膜に発生した

力学 (MD) シミュレーションを用いて，脂質膜内に埋め張力を直接感受して活性（ゲーティング）するイオンチ

込まれた MscL の閉状態モデルに対して張力を膜内に発ャネルである。MscL はホモ 5 量体であり，それぞれの生させて開口を誘発させ，その開口挙動を解析した。開サブユニットには 2 つの膜貫通αへリックス (TM1, TM2)

口時の MscL タンパクと周辺の脂質分子との相互作用エを有し，閉状態の 3D 構造が解かれている。MscL のゲー

ネルギーを計算した結果，脂質膜面と接している TM2

ティングに関して残された課題は，MscL の張力受容部

へリックス内のアミノ酸残基のうち，脂質膜外葉の油水位の同定と，それに続くゲート開口機構の解明である。

界面に位置する F78 のみが特に強い相互作用を示すこと

本研究では，原子・分子レベルでの解析が可能な分子動が分かり，これを張力感知部位の最終候補とした。また，

278

研究会報告5 つの TM1 へリックスが互いに交差してポアを形成してその際，疎水ロックはゲートを形成するアミノ酸残基のいるが，その最狭部（ゲート）は閉口時には疎水性相互骨格部位と水分子の水素結合が形成され，その結果疎水作用によってロックされている。開口時には，F78 が円

ロックが解除された。それにより水分子のゲートへの浸周方向に引っ張られることで膜貫通へリックスが傾斜し，入が可能となり，一気に水分子の透過が起きた。

それに伴ってゲートが徐々に広がる様子が観察された。

（4）電位依存性ホスファターゼ VSP の作動原理：基質特異性とオルソログ分子の解析
黒川竜紀，坂田宗平，岡村康司（大阪大学医学系研究科統合生理学）

Voltage sensing phosphatase (VSP) は，電位依存性チャ示された。このことは，VSP は PI (3, 4) P2 の 3 位を脱リ

ネルの電位センサードメインと相同性が高い膜貫通領域

ン酸化する能力があることを示している。ホヤ以外のと，ガン抑制タンパク質 PTEN と相同性を示すホスファ

VSP オルソログ分子でも PI (3, 4) P2 を基質にすることが(1)

ターゼ領域から構成されている 。PTEN は，PI (3, 4, 5) P3

明らかになり，
VSP に共通する特性であると考えられる。

の 3 位のリン酸基を脱リン酸化するが，PI (4, 5) P2 を基また最近，大阪大学蛋白質研究所との共同研究により，質にすることはできない。一方，これまでのホヤ由来の

Ci-VSP のホスファターゼ領域の X 線結晶構造解析に成Ci-VSP の研究から，VSP は細胞膜の脱分極により，PI (3,功し，PTEN との分子構造の比較が可能になった(4)。こう4, 5) P3 と PI (4,5) P2 の 5 位のリン酸基を脱リン酸化する

した立体構造を基盤とした VSP の基質特異性のメカニことが示されており(2,3)，PTEN が 3’ 特異的ホスファター

ズムについて議論を行なった。

ゼであるのに対して VSP は 5’ 特異的ホスファターゼで(1) Murata Y et al: Nature (2005) 435: 1239-1243.

あると信じられてきた。そこで VSP の基質特異性を(2) Murata Y and Okamura Y: J. Physiol. (2007) 583:

PTEN と比較して調べるために，アフリカツメガエルの卵母細胞に全長の Ci-VSP と PI (3, 4) P2 と特異的に結合することが出来る TAPP の PH ドメインと GFP の融合タン
パク質 TAPP-PH-GFP を共発現させ，脱分極に伴う細胞内の PI (3, 4) P2 のレベルを解析した。脱分極により，875-889.
(3) Iwasaki H et al: Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2008) 105:
7970-7975.
(4) Matsuda M et al: J. Biol. Chem. (2011) 286:
23368-23377.

TAPP-PH-GFP の蛍光強度が減少する場合があることが（5）内向き整流性カリウムチャネルの開閉を支える構造的要因
稲野辺厚（大阪大学大学院医学系研究科薬理学講座）

内向き整流性カリウム (Kir) チャネルは静止膜電位のじる構造変化は，膜貫通領域におけるゲートの開閉調節形成，細胞の興奮性の制御に機能する。Kir チャネルは 4に極めて重要であるが，その詳細は未だ不明な点が多い。

つのサブユニットから構成され，それぞれのサブユニッ

Kir チャネルは細胞質側から Cd2+などの重金属を含む

トは 2 つの機能ドメイン（膜貫通領域と細胞質領域）のチオール修飾剤によって活性が抑制される。無機重金属形成に寄与する。Kir チャネルは様々な細胞質内の低分は他のチオール修飾剤と比して占有体積が小さいため，

子や蛋白質によって活性が制御されるリガンド作動性イチャネルの構造変化に対して最小限の効果で，チャネル

オンチャネルであり，その細胞質領域はこれら制御分子を抑制していると考えられた。そこで，我々は Cd2+をプの結合部位として機能する。そのため，細胞質領域で生ローブとして，Kir チャネルのゲート調節に関与する構279

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）の形成であると推定された。

造的要因の検討を行った。
まず G 蛋白質制御 Kir チャネル分子 KIr3.2 中の細胞質
2+

Kir チャネルの細胞質領域では，一つのサブユニットに露出する 4 つの Cys のうち，Cd による抑制に関与すの N 末端が隣のサブユニットの C 末端と結合する。これる Cys の同定を試みた。4 つの Cys のうち 3 つに変異をまでに我々は G 蛋白質制御 Kir チャネルの活性化機序に導入した 4 種類の変異体の機能解析を行い，細胞質領域

おいて，このサブユニット間のイオン結合がチャネル活

2+

中に Cd に対して高親和性の Cys65 と低親和性の Cys321
2+

性を抑制すること，チャネル活性化因子はこのイオン結を同定した。次に Kir3.2 の細胞質領域と Cd の共結晶を合を切断することによって，チャネルの PIP2 感受性の増作製し，両者の結合状態の解明を試みた。結晶構造中に大を引き起こし，チャネルを活性化に導くことを提案し

2+は一つのサブユニットにつき一つの Cd と推定される強ている。つまり，Cd2+は N 末端と C 末端間に結合するこい電子密度の peak が観察された。Cys65 のチオール基をとによって，サブユニット間のイオン結合と同様にチャ含む N 末端や C 末端のアミノ酸と水が peak と共に 6 配

ネルを閉状態に安定化させる働きをしていると考えられ位錯体として結合していることが判った。Cys65 は Kir

る。そのため，Cd2+は Kir チャネルにおいて逆アゴニス

チャネル間で高く保存されている。そのため，Cd2+と Kir

ト様作用によってチャネルを抑制していると考えられた。

チャネルの高親和性結合の分子基盤がこの 8 面体型錯体（6）イオン透過におけるイオン－水分子間，イオン－イオン間相互作用について
老木成稔，岩本真幸，炭竃享司，三田建一郎（福井大学医学部分子生理）

チャネルを透過するイオンはイオン－水分子間，イオ発が寄与する可能性を示唆し knock-on 機構と呼んだ。こン－イオン間など複雑な相互作用を起こしている。このれらの成果はイオン透過を理解するために今に生き残る

相互作用こそイオン透過機構の秘密を解き明かす手掛か

重要な概念である。私達はイオン透過機構を明らかにすりとなるものである。たとえばイオン－水分子間相互作

るための理論的解析を進める過程で，過去の概念を洗い用は一列透過という様式の中で特異な配列を取る。私達

直し，そこで流束比指数の解釈上の問題点に遭遇した。

はこの配列を KcsA カリウムチャネルの流動電位を測定

この問題は Ussing の流束比式にまでさかのぼるが，することにより明らかにし，イオン透過様式がカリウム

Ussing の式自体に問題があるのではなく，この式をアイ濃度によってどう変化するかを離散状態モデル上で解析

ソトープ流束実験の解釈に適用することに問題があるこした。一方，イオン－イオン間相互作用に関しては長いとが判明した。一方向アイソトープ流束では一方向サイ実験の歴史がある。イオンがチャネルを透過するとき，クル流束（正味の電荷移動あり）と交換流束（正味の電複数のイオンがポア内に共存することを Hodgkin と

荷移動なし）の和が測定できるが，Ussing の式では交換

Keynes はアイソトープ流束の実験で明らかにした。これ

流束は考慮されていない。またアイソトープは非アイソが複イオンポアという概念の始まりである。膜の一方にトープと同等のキネティックな振る舞いをする，というのみ透過イオンのアイソトープを加えその一方向流束を前提を拡大解釈して適用している。そもそもアイソトー

測定し，さらに他方にのみ加えたアイソトープの逆向き

プ流束比実験で明らかになるのは何かという問題についの一方向流束を測定する。この 2 つの流束の比を流束比ての検討を行なった。

と呼び，透過イオンの非対称分布下や電位差の存在下でOiki, S., M. Iwamoto, T. Sumikama, PLoS ONE 6: e16578,

測定する。この時彼らはアイソトープ流束比の結果を解2011.

釈するために流束比指数という概念を導入した。同時にIwamoto, M. and S. Oiki, J. Neuroscience 2011, in press.

彼らはイオン透過において共存するイオン間の静電的反280

研究会報告（7）プロトンポンプとプロトンチャネル：proton flux による起電力と pH 変動
久野みゆき，森浦芳枝，川脇順子，日野佳子，酒井啓（大阪市立大学大学院医学研究科分子細胞生理学）

細胞膜には多様な proton 輸送体が発現し，それらの働で細胞内外溶液の pH をコントロールしながら，特異的きの“総合結果として”細胞内外 pH 環境が調節されてブロッカー (Bafilomycin A1) 投与時に生じる脱分極からいる。酸分泌細胞である破骨細胞の細胞膜には，起電性

V-ATPase の起電力を測定した。起電力は pHo /pHi 7.3/5.5

+

+

+

の H 輸送体である液胞型 H -ATPase（V-ATPase，H ポン+プ）と脱分極によって開口する電位依存性 H チャネル++

で平均～40 mV（最大 220 mV）となり，pHo 低下あるいは pHi の上昇で減少した。Bafilomycin を投与すると 2/3（H チャネル）が共存し，それぞれの H flux を同一測定の細胞で H+チャネル電流が増加した。H+チャネルの増強

条件下で H+電流として同定することができる。このモデは voltage-clamp 下で見られたことから，起電力以外に pH+

ルを用い，異種の H 輸送体による proton flux の干渉を定変化の関与が推定された。実際 H+チャネルの逆転電位は量的に検討してみた。H+ ポンプ，H+ チャネル共に，過分極方向にシフトしており，膜の pH 勾配の減少が確+

functional output は H の排出による細胞内アルカリ化（細認できた (～0.2 pH unit)。これらの結果より，共存する起胞外酸性化）であるが，ここに“起電性”という性質が電性 H+輸送体間では pH と電位を介した抑制的な干渉が加わるため，pH と膜電位の変化（過分極）が同時に起こ生じると考えられる。さらに細胞内 pH 緩衝作用が H+−る。内外溶液から Na+, K+, Cl を除去し，高濃度の buffer

flux の干渉に与える影響などを検討した。

（8）大気圧電顕による水中免疫ラベルと透過電顕単粒子解析によるタンパク質ダイナミズムの解析
三尾和弘 1，丸山雄介 1，西山英利 2，須賀三雄 2，佐藤主税 1（1 産業技術総合研究所，2 日本電子）細胞の膜タンパク質は互いに結合し，様々な複合体・成過程において，シグナルペプチドを切断するために必超複合体を形成しながら機能を果たす。その局在はダイ

須な膜タンパク質である Signal Peptide peptidase (SPP) のナミックに変化し，細胞骨格も関連して複合体形成・解構造解明に成功した。単粒子解析法は，精製したタンパ離を行い，生理機能と対応して絶妙にコントロールされク質像を捉えるため，サンプルへの要求性は低く，ダイている。複合体は精製状態で安定とは限らず，多くは不ナミックな複合体構造を捉えやすい方法である。しかし，安定なものである。ここでは，筋小胞体の膜においてイ

多くの複合体において，構成タンパク質間の結合は弱く，オンを透過する MG23 チャネルの構造を，透過電子顕微

可溶化剤を使った精製で容易に解離してしまう。これら

鏡 TEM と 3 次元再構成法により単粒子解析した。そのの問題を克服するために，直接水溶液中の細胞を開放環

結果，MG23 チャネルは full complex として中心に空洞を境で観察できる大気圧電子顕微鏡 (ASEM) を開発した。

有する 36 量体の 6 回対称構造を有することが判明した。

本顕微鏡では，走査型電子顕微鏡は逆立ちしており，電構造はこの 1 種類だけではなく，準安定状態として，6子線透過薄膜越しに直上の細胞を観察する。これまでの両体からなる非対称な部分構造が存在した。そのため，疎水処理を伴う複雑なサンプル調製が不要であるため，溶液中ではこれら 2 状態の間を行き来していると思われ抗原性が良く保護され，免疫電顕において特に利点を発る。この他にも，膜タンパク質や分泌タンパク質の生合

揮した。

281

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（9）EGF 受容体の 1 分子動態と会合体形成メカニズム廣島通夫，佐甲靖志（理化学研究所・基幹研究所）

上皮成長因子 (EGF) と結合した細胞膜上の受容体

本研究では，隠れマルコフモデルを拡散過程に適用し，(EGF Receptor, EGFR) は，EGFR 分子間で会合体となり変分ベイズ法によって解くことで 1 フレーム（30 ミリ秒）

互いにリン酸化しあって活性化し，他の細胞内分子にシ毎に拡散の状態を推定した。その結果，受容体分子の拡

グナルを伝達していく。しかし，会合体形成の過程とい散には速さ（拡散係数）や拡散範囲の異なる 3 つの状態

った細胞膜上での EGFR の詳細な動態と，活性化などシがあり，分子はそれらの状態を遷移しながら拡散していグナル伝達の調節機構との関係については，まだ十分なることがわかった。また，蛍光強度についても同様の解知見は得られていない。

析手法を用いることで，EGFR 分子の拡散状態と会合体

そこで本研究では，細胞膜上での EGFR-EGFP 分子のサイズの変化を同時に知ることができるようになった。

1 分子蛍光イメージングから得られた画像を解析し，細その結果，拡散範囲が制限される脂質ドメイン内に滞在

胞膜上での EGFR-EGFP 分子の拡散軌跡から運動状態を，している際に，会合体の形成や構成分子の組み換えがお蛍光強度から EGFR の会合体サイズ（会合分子数）を推こなわれていることを示唆する結果が得られた。EGF の定し，それらの関連を調べた。

結合がこの相互作用を増加させることから，脂質ドメイ

従来の 1 タンパク質分子の並進拡散の解析においては，ンが細胞内シグナル伝達における反応の場のひとつであ

全ての蛍光輝点の重心軌跡をまとめて統計処理をおこなる可能性が考えられる。さらに EGF 非存在下で弱いながっていたため，結果の解釈が複雑になる場合があった。

らも同様の相互作用がみられることから，自発的な活性さらに各状態の空間的な分布もわからなかった。そこで化が生じていることも示唆された。

（10）微生物ロドプシンタンパク質における特異な光異性化反応
須藤雄気 1,2，本間道夫 1（1 名古屋大学大学院理学研究科，2JST・さきがけ）
ロドプシンタンパク質とは，レチナール（ビタミン A

一 般 に Type-1 型 で all-transÆ13-cis ， Type-2 型 でのアルデヒド型）を発色団とする 7 回膜貫通型タンパク

11-cisÆall-trans への反応が起こる。この違いも，進化的+質の総称で，教科書に登場する光駆動 H ポンプ・バクテ

無関係さを反映する一つの傍証とされている。また，

リオロドプシン (BR) や，視覚を司るロドプシン (Rh) な

Type-1 と Type-2 でアミノ酸配列に類似性が無く，機能面

どに代表される。微生物から高等生物まで幅広く存在すでも G タンパク質と共役する Type-2 に比べ，単独でイるロドプシンタンパク質群は，4000 種以上に及び，様々

オン輸送を担ったり，キナーゼと共役する Type-1 には違な機能を発揮する。光で反応を開始できる特性から，不いがある。しかしながら，共通する構造（7 本の膜貫通α活性状態（静止画）から活性状態を経てもとに戻る「動ヘリックス）や，Type-1 型にも G タンパク質活性化能が画」を様々な手法により捉えることが可能で，機能性タあるなど，関連性も指摘されている。私たちは Type-1 ロ

ンパク質研究のフロントラインとして注目されている。

ドプシン間での機能変換を通じ，分子進化過程を研究しレチナールタンパク質は，Type-1（微生物）型と Type-2ている[2-5]。本年度は，昨年度報告した MR（ミドルロド（動物）型に大別され，両者に進化的な関係性は無いと考プシン）[6] において，時間分解分光法を用いて，Type-1

えられている。すなわち，生物は進化の過程で 2 度レチ型ロドプシンで初めて all-trans から 11-cis への異性化反[1]ナールを見つけ，利用してきたとされている 。ロドプ

応を発見したので，その生理的・進化的意義も含めて議シンの初期光反応はレチナールの異性化であり（図参照），

論を行なった。

282

研究会報告[1] Sudo,Y.

(2011)

CRC

Handbookof

Organic

Photochemistry and Photobiology., in press.
[2] Sudo, Y., et al. (2001) Biophys. J., 80, 916-922.
[3] Sudo, Y., et al. (2006) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 103,
16129-16134.
[4] Sudo, Y., et al. (2007) J. Biol. Chem. 282, 15550-15558[cover paper].
[5] Sudo, Y., et al. (2011) J. Biol. Chem. 286, 11328-11336.
[6] Sudo, Y., et al. (2011) J. Biol. Chem. 286, 5967-5976.

（11）膜タンパク質の隠されたダイナミクスを見る－過渡回折格子法と光受容タンパク質
井上圭一，神取秀樹（名古屋工業大学・工学研究科）

生物は自身の生存のために，太陽から降り注ぐ光を様々な形で利用する。そしてその中でエネルギー生産や視覚などの生理活動において重要な役割を果たすのが光受容型の膜タンパク質であるロドプシンである。そして
我々はこれまで多様なロドプシンの中で，古細菌や真正細菌などの微生物の細胞中において光情報の伝達を行う，
センサリーロドプシンについて研究を行ってきた。センサリーロドプシンには正負それぞれの走光性を引き起こ
すセンサリーロドプシン I (SRI) とセンサリーロドプシン II (SRII) の二種類が知られており，これらは脂質膜中でトランスデューサータンパク質と複合体を形成し，吸収した光の情報を細胞内部のタンパク質群へ伝達する。
センサリーロドプシンおよびトランスデューサーの行う
信号伝達過程がどのようにして行われているのか，その機構は不明な点が多く，十分な理解が得られていない。
これらの信号伝達機構を明らかにするには，まずは反応
ダイナミクスの理解が必要がであるが，これまでの光受容タンパク質のダイナミクス研究は，フラッシュフォト
リシス法が中心であり，タンパク質中の発色団の吸収変化を測定して反応中間体を同定することが行われてきた。
しかしこの手法では巨大なタンパク質分子の発色団から離れた部分の変化をモニターすることが難しく，またタ
ンパク質分子全体の構造については情報がほとんど得られない。そこで我々は試料の屈折率変化を測定することができる，過渡回折格子法（TG 法，図）をセンサリー
ロドプシンのダイナミクス研究に適用した。TG 法は分子の拡散定数変化や体積変化などを測定することができ，その結果 SRI の光反応過程において，フラッシュフォト
リシス法では観測できない，新たな中間体が発見された。
そして TG 法を使ったカロリメトリーにより，中間体のエンタルピーを決定することに成功した[1]。一方 SRII とトランスデューサーの複合体では，活性化状態において
α-ヘリックスの大きな構造変化があることを，拡散係数変化から明らかにした[2]。我々は今後他の多様なロドプ
シンタンパク質へ TG 法を適用することで，それらの反応機構についても新たな知見が得られると期待している。

283

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）[1] Inoue et al., (2008) J. Mol. Biol., 376, pp 963-970.

2542-2547.

[2] Inoue et al., (2011) J. Phys. Chem. B, 112, pp（12）光学顕微鏡技術で解き明かす分子モーターの作動原理
西坂崇之，政池知子，須河光弘（学習院・物理）

キネシン・ミオシン・ダイニンといったリニア分子モー

相互作用させると，その集積としてトルクを発生するこターの最大の特徴であり魅力は，化学エネルギーをそのとが報告されており，この詳細を調べる目的で新しい実まま力学エネルギーに変換するという点にある。ATP 合

験系と観察技術の構築を行った。ピッチはキネシンの密成酵素はプロトンの濃度勾配と ATP の化学エネルギー

度や滑り速度，さらにはキネシンの種類に依存せず，～をカップルさせているが，その間にも軸の強制回転とい300 nm であることが明らかになった。

うトルクを伴う運動を介在させ，同様の変換を行ってい(B) ATP 合成酵素の部分複合体であるα3β3γ（以下 F1）る。人間の設計する機械や素子で，こういった特徴を持について，軸の回転を駆動する触媒サブユニットβの構つものは皆無であり，わずか数ナノメートルのデヴァイ

造変化を 1 分子レベルで検出した。C 末ドメインの特定

スがその機能を実現する「理屈」が明らかになれば，基のアルファヘリックスにラベルした蛍光色素１分子の角礎という枠組みを超えて大きなインパクトを科学全体に度について，高い精度で検出することによって，化学状

もたらすことができるはずである。まずは最小単位の動態の変化に伴った～40° の構造変化が明らかとなった。現

作する瞬間を捉えようとする試みとして，1 個の分子を

在，カメラによって受像する光を偏光に同期させて偏光対象にした研究がこの 20 年の間に急速に進歩を遂げた。

する新しい原理の顕微鏡の開発を進めており，これを構本研究グループでは，1 分子レベルの化学反応，構造，

造変化の検出に応用する計画である。

そしてリニアモーターにおける回転運動といった研究課(C) F1 の回転軸の微細な動きを可視化し，回転半径の題について，独自の光学顕微鏡技術を用いて解明に取り変化の検出を試みた。1 個のビーズによる回転観察では，組んでいる。

0° dwell（ATP の結合を待っている状態）に比べ 80° dwell(A) 単頭キネシンが発生するトルクに関する研究を，3（加水分解待ちの状態）の方が優位に回転半径が大きくな次元の位置検出を可能にする新しい顕微鏡技術を用いてり，これは軸の～4° の倒れによって説明できる。将来的行った。微小管の上を連続的に滑り運動する双頭のキネには，複合体全体の 0° dwell と 80° dwell における構造とシンは，微小管のフィラメント構造を正確にたどるため，相互作用の関連を明らかにする重要な研究に発展するとトルクは発生しない。しかし単頭にした複数のヘッドを考えられた。

（13）高速 AFM による膜タンパク質の動態観察
山下隼人 1，柴田幹大 1，内橋貴之 1，井上圭一 2，神取秀樹 2，安藤敏夫 1（1 金沢大学，2 名古屋工業大学）

タンパク質の機能発現と構造変化は密接に関係していでは，イメージング速度は遅いものの，生理溶液中でタる。それ故，タンパク質のダイナミックな振る舞いを高ンパク質の構造をナノメータースケールの空間分解能でい空間・時間分解能で直接可視化できれば，その動画映観察できる原子間力顕微鏡 (AFM) のイメージング速度

像はタンパク質の機能メカニズムを理解する有力な手掛を飛躍的に向上させる開発を進めてきた[1]。ようやく最かりになるに違いない。そこで，金沢大学の安藤研究室

近になり実用レベルの高速 AFM が完成し[2]，機能してい284

研究会報告る生体分子の動的変化の撮影に成功した[3, 4]。
本研究では，膜タンパク質の集合メカニズムや集合構
造と機能との相関を明らかにするために，膜中でのバク
テリオロドプシン (bR) のダイナミクスを可視化した。
bR は高度好塩菌の細胞膜中で，紫膜として知られる 2形成しない bR の作製に取り組んだ。本研究会では，これまでに得られた高速 AFM による観察結果をもとに bRの集合構造と機能との相関について議論した。
[1] T. Ando et al. (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98,
12468.

次元結晶を形成し，光駆動プロトンポンプの機能をもつ。

[2] T. Ando et al. (2008) Prog. Surf. Sci. 83, 337.

これまでに，2 次元結晶端における bR3 量体のダイナミ[3] N. Kodera et al. (2010) Nature 468, 72[5]ックな結合解離過程 や光照射に伴う bR1 分子の構造変[6][4] T. Uchihashi et al. (2011) Science 333, 755

化 の撮影に成功している。今回更に，機能に密接に関[5] H. Yamashita et al. (2009) J. Struct. Biol. 167, 153.

わる bR の構造変化に対して 2 次元結晶構造が果たす役[6] M. Shibata et al. (2010) Nature Nanotech. 5, 208.

割を明らかにするために，変異導入により 2 次元結晶を（14）ATP 結合および ATP 加水分解により誘起される ABC トランスポーターの構造とダイナミクス変化
櫻井実，萩谷朋佳，渡辺百合香，古田忠臣（東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター）

ABC トランスポーターは，ATP の加水分解エネルギー

モロジーモデリング構造を出発構造としたシミュレーシを利用して様々な基質を細胞内外へ輸送する膜タンパク

ョンを実行した。その結果，いずれのタンパク質でも，質である。しかしながら，分子論的に見たとき ATP がど

ATP 結合状態では 2 つのヌクレオチド結合ドメインがのような役割をしているのか必ずしも明確ではない。本

outward-facing 構造に向かって閉じようとする構造変化研究では，ATP のタンパク質への結合とその後の加水分が見られた。

解の 2 つの過程に分け，それぞれにおいてタンパク質のATP 加水分解過程について調べる際は，Sav1866 の構造やダイナミクスがどのような変化を受けるかを計算

outward-facing 構造に対し，i) ATP 結合状態，ii) (ADP+Pi)

機シミュレーションから調べ，ATP の役割を考察した。

結合状態，iii) ADP 結合状態，iv) ヌクレオチド非結合状

ATP 結合過程について調べる際は，inward-facing 構造

態を初期構造としたシミュレーションを行い，どの段階に対して ATP 結合状態と非結合状態のシミュレーショ

で outward-facing 構造へ回帰する運動が生じるかを調べ

ン を 行 い 比 較 検 討 し た 。 具 体 的 に は ， ABCB1た。その結果，加水分解直後ではなく iii) もしくは iv) の(P-Glycoprotein) の結晶構造とそれを鋳型にした Cystic段階であることが示唆された。

fibrosis transmembrane conductance Regulator (CFTR) のホ（15）CFTR チャネルにおける NBD エンジンとチャネルゲート間のルーズカップリング
相馬義郎 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

動力を発生している。NBD エンジンが発生した駆動力は，(NBD) を共通して持つ蛋白スーパーファミリーである。

Intra-Cellular Loop (ICL) を介して，各 ABC トランスポー

NBD は，ATP2 分子を挟み込んだ二量体の形成およびタ に 固 有 の 構 造 を 持 つ Membrane Spanning Domain

ATP の加水分解に続発する二量体解離を繰り返すことに(MSD) に伝達され，それぞれに固有の機能が発現される，より，ABC トランスポータの機能発現のための機械的駆と考えられているが，その詳細なメカニズムは未だ不明

285

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

である。

サイクルと MSD におけるチャネルゲートの開閉サイク

我々の共同研究グループは，通常の NBD エンジンの 2

ルは，比較的タイトにカップリングしているとは考えら

つの ATP Binding Pocket (ABP) のうちのひとつ ABP1 にれてきたが，定量的な解析は試みられていなかった。最は，常時 ATP が結合してその周辺部は二つの NBD が結近，CFTR チャネルのゲートが開口状態のまま，ABP2

合しており，ABP2 でのみ ATP の結合・加水分解・解離に結合していた ATP が pyrophosphate (PPi) に入れ替わるのサイクルが回り，それに伴って ABP2 周辺部のみ 2 つことが可能であることを示唆するチャネル電流データをの NBD の結合・解離が起こるというパーシャル・ダイ

得た。このことは，ゲートが開口したまま 2 つの NBD

マー（部分二量体）モデルを提唱してきた。CFTR チャ

が（部分）解離している状態が存在していることを示唆

ネルでは，この NBD 部分二量体の ABP2 に ATP が結合している。本研究会では，この電流データに基づいた

して完全二量体が形成されることによってチャネルゲー

ゲーティングシミューションを行い，CFTR チャネルにトが開口し，部分解離によって閉口すると考えている。

おける NBD エンジンとチャネルゲート間のカップリン

従来，NBD エンジンにおける ATP 依存性の構造変化

286

グについて検討した。

研究会報告4．グリア細胞機能から迫る脳機能解明
2011 年 6 月 16 日－6 月 18 日
代表・世話人：和中明生（奈良県立医科大学
所内対応者：池中一裕（生理学研究所

解剖学教室）

分子神経生理）（１）シュワン細胞におけるイノシトール 1, 4, 5 三リン酸シグナルを介したミエリン鞘形成機構
稲生大輔 1，金丸和典 1，大久保洋平 1，石井邦明 2，大倉正道 3，飯野正光 1（1 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理，2 山形大学医学部循環薬理，3

埼玉大学脳科学融合研究センター）（２）先端質量分析による脳エネルギー代謝の可視化
杉浦悠毅（慶應大学医化学教室・JST さきがけ）（３）発生期小脳において prominin-1 陽性細胞は苔状線維との接触によりオリゴデドロサイトを産み出す
横山就一，柴崎貢志，池澤貴之，成瀬雅衣，倉知（群馬大学大学院

医学系研究科正，石崎泰樹分子細胞生物学）（４）登上線維シナプス発達のメカニズム解明に有用な小脳－延髄共培養系の確立とその応用
三國貴康，上阪直史，狩野方伸（東京大学大学院医学系研究科神経生理学）（５）転写因子 IRF8 によるミクログリアの活動性制御および神経障害性疼痛における役割
増田隆博 1，津田

誠 1，吉永遼平 1，齊藤秀俊 1，田村智彦 2，井上和秀 1（1 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野，2 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室）（６）脱髄性疾患におけるシスタチン F の機能解析
清水崇弘（総合研究大学院大学／生理学研究所

分子神経生理部門）（７）海馬サブタイプ神経特異的な神経回路形成の発見
Yuichi Deguchi, Flavio Donato, Ivan Galimberti, Erik Cabuy and Pico Caroni Friedrich Miescher Institute（京都大学大学院医学研究科神経細胞薬理学教室）（８）シナプス接着分子 LRRTM2 欠損型マウスの解析
湊原圭一郎（京都大学大学院理学研究科

生物物理学教室

構造生理学分科）（９）マウス歯状回顆粒細胞－苔状細胞シナプスにおける 2 arachidonoyglycerol を介した逆行性神経伝達抑制のための分子形態学的基盤
内ヶ島基政，渡辺雅彦（北海道大院・医・解剖発生）（10）感覚入力による成体嗅球ニューロンターンオーバーの時空間的制御
澤田雅人 1，金子奈穂子 1，稲田浩之 2，和気弘明 2，加藤康子 1，
柳川右千夫 3，小林和人 4，根本知己 5，鍋倉淳一 2，澤本和延 1，（1 名古屋市大，2 生理研，3 群馬大，4 福島医大，5 北海道大）（11）オレキシン神経特異的なセロトニン 1A 受容体の可逆的発現制御による睡眠覚醒調節に関わる
神経回路機能の解明
田淵 Colleen 紗和子，常松友美，杉尾翔太，田中謙二，富永真琴，山中章弘（生理研）（12）興奮性および抑制性アストロサイトの局在と産生機序解明
木下真直，小泉修一（山梨大学医学部薬理学講座）（13）神経幹細胞の分化・増殖におけるヒストン H2B ユビキチン化酵素 Bre1 の役割
石野雄吾1,2，成瀬雅衣 1,2，等

誠司 1,2，池中一裕 1,2（1 総合研究大学院大学・生命科学研究科・生理科学専攻，2 生理学研究所・分子神経生理部門）287

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（14）てんかん脳における異常発芽形成への cAMP の役割
中原聡一郎 1，田中謙二 2，鍋倉淳一 2，伊関峰生 3，渡辺正勝 4，松木則夫 1，小山隆太 1（1 東京大学
3

大学院薬学系研究科

東邦大学

薬学部

薬品作用学教室，2 自然科学研究機構
4

薬品物理分析学教室， 総合研究大学院大学

生理学研究所，

先導科学研究科）（15）多機能遺伝子改変の応用：疾患モデルマウス作成
田中謙二（生理学研究所

分子神経生理部門）（16）アストロサイトによる神経回路活動の制御
佐々木拓哉（生理学研究所・脳形態解析研究部門）（17）脳回路光摂動法による記憶メカニズムの解明
松井広（生理学研究所・脳形態解析研究部門）（18）軸索起始部の Na チャネル分布の入力依存的制御
久場博司（京大・医・生理）【参加者名】
和中明生（奈良県立医科大学解剖学教室），小泉修一（山胞薬理学教室），犬束歩（新潟大学大学院医歯学総合研

梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学教室），工藤佳

究科分子ニューロイメージング部門），鹿川哲史（東京医久（東京薬科大学），久場博司（京都大学大学院医学研究科歯科大学難治疾患研究所幹細胞制御分野），柴崎貢志

科神経生物学），内ヶ島基政（北海道大学大学院医学研究（群馬大学大学院医学系研究科分子細胞生物学分野），横科解剖学講座解剖発生学分野），杉浦悠毅（JEST さきが山就一（群馬大学大学院医学系研究科分子細胞生物学分け研究員/慶応義塾大学医学部医化学教室），稲生大輔（東野），松本英孝（群馬大学医学部眼科），田淵 Colleen 紗

京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理学教室），増田隆

和子（生理研），別府博（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野），湊原圭一郎松井

薫（生理研），髙山靖規（生理研），

広（生理研），佐々木拓哉（生理研），加塩麻紀子，内田邦敏（統合バイオ），深沢有吾（生理研），（京都大学大学院理学研究科生物科学専攻生物物理学系）， （生理研）
三國貴康（東京大学大学院医学系研究科神経生理学教室），

吉村由美子（生理研），窪田芳之（生理研），浜清（生澤田雅人（名古屋市立大学大学院医学研究科再生医学分理研），池中一裕（生理研），等野），高露雄人（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野），

二（生理研），吉村武（生理研），稲村直子（生理研），石中原聡一郎（東京大学薬学系研究科薬品作用学教室），木野雄吾（生理研），杉尾翔太（生理研），清水崇弘（生理下真直（山梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学教室），研），橋本弘和（生理研），鳴海麻衣（生理研），Wilaiwan

関口俊之（京都大学大学院理学研究科生物科学専攻生物

Wisessmith（生理研）

誠司（生理研），田中謙

物理学系），出口雄一（京都大学大学院医学研究科神経細【概要】
今回の研究会は「グリア細胞機能から迫る脳機能解二光子蛍光顕微鏡，光摂動法の実際応用に加えて，今回明」という題で特に神経科学の分野で活躍中の若手（大はまだ揺籃期にある質量分析顕微鏡を用いた新しい脳学院生～助教レベル）を中心に 6 月 16 日と 17 日の二日エネルギー代謝の可視化についても知ることが出来た。

間に最新の成果を発表していただき，最終日の 18 日は

個人的には一日目の東大三国氏のエクスプラント共

少しシニアの研究者のまとまった話を聞くという構成

培養系を用いた神経回路の再構成の仕事に興味を引かであった。今回のプログラムを通して感じた印象は，脳れた。二日目の山梨大木下氏のアストロサイトの産生，機能に迫る新しい方法論，ブレークスルーが着実に成果

機能解析や東大中原氏のてんかん脳における神経軸索に繋がってきているという現場を見ることが出来たとの異常発芽のメカニズム解析は木下氏がまだ学部学生いうことである。ノックアウト以降のテクノロジーとしであり，また中原氏が大学院に在学中ということを考えて複雑を極める神経系の機能を見るために開発された

ると相当な仕事の量，質を持ち合わせていることに驚い288

研究会報告た。また最終日の講演で生理学研究所の松井氏が紹介さ若手研究者がお互いの発表に刺激を受けて文字通りブれた透過型電子顕微鏡の連続イメージ取得と再構成にレインストーミングを行ったと考える。以上のことから

よる脳の 3 次元像の話は解剖学を専門とする者として新今回の研究会は大変意義深いものであり，生理学研究所

たな解剖学の到来を予感させ，感銘を受けた。

からの援助に対してここに深謝し，今後とも継続的にこ3 日間を通して，非常に活発な質疑応答が交わされたのも今回の成果の一つである。おそらく通常の学会ではのような研究会を育てていただきたいと願うものである。

交差しないであろう（標的の脳機能，分子が異なるため）（1）シュワン細胞におけるイノシトール 1,4,5 三リン酸シグナルを介したミエリン鞘形成機構
稲生大輔 1，金丸和典 1，大久保洋平 1，石井邦明 2，大倉正道 3，飯野正光 1（1 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理，2 山形大学医学部循環薬理，3

埼玉大学脳科学融合研究センター）

シュワン細胞によるミエリン鞘形成は，跳躍伝導を介

トール 1, 4, 5 三リン酸 (IP3) 産生を介した細胞内 Ca2+上した末梢神経の高速な情報伝達を可能とする。ミエリン

昇がシュワン細胞において惹起された。次に，ミエリン

鞘形成には軸索－シュワン細胞間の相互作用が必須であ

鞘形成中のシュワン細胞において上記シグナルの阻害をることが提唱されているが，その詳細な機構は不明な点

行ない，ミエリン鞘形成における生理的意義を解析した。

が多い。ATP は末梢神経における神経伝達分子として広生体内において慢性的なシグナル伝達の阻害を達成するく知られるが，神経活動依存的に軸索からも放出される

ため，電気穿孔法による坐骨神経のシュワン細胞への遺ことが近年明らかになりつつあり，新たな軸索-シュワン

伝子導入法を新規に開発した。遺伝子導入により ATP に

細胞間シグナルとして注目されている。そこで我々はよる IP3 依存性細胞内 Ca2+上昇の慢性的阻害を行なった

ATP を介したシグナル伝達のミエリン鞘形成における生ところ，ミエリン鞘の形成が抑制された。以上の結果か理的意義を解析した。まず，ATP のシュワン細胞への作ら，ATP を介したシュワン細胞における IP3-Ca2+シグナ

用を解析するために新生児ラットの坐骨神経を用いてルがミエリン鞘形成を促進することが初めて明らかとな

2+

Ca イメージングを行なった。ATP を投与するとイノシ

った。

（2）先端質量分析による脳エネルギー代謝の可視化
杉浦悠毅（慶應大学医化学教室・JST さきがけ）

質量分析の技術開発の進展により，脳内の膨大な低分

オチドの動態，特に ATP，ADP の CA3 選択的な枯渇を子代謝分子群を，プローブを介す事なく直接定量，またIMS により可視化する事ができた。また CE-MS による局在可視化することが可能となってきた。前者の微量分

メタボローム解析は，代謝された ATP は ADP，AMP に子 一 斉 定 量 系 に は キ ャ ピ ラ リ ー 電 気 泳 動 (Capillary

留まらずアデノシン，イノシンにまで急速に代謝される

Electrophoresis, CE) 質量分析 (MS) が，後者の組織内局在ことを明らかにした。発表者らは分析化学のバックグラ

イメージングツールとしてはイメージング質量分析

ウンドからこれらの技術の神経化学への導入を試みてい(Imaging mass spectrometry, IMS) が有用なツールとしてる。しかし IMS の空間分解能がニューロン/グリアを区応用され始めている。例として，グルタミン酸アナログ

別するに至らない等，まだまだ問題も多い。本発表におであるカイニン酸投与時，マウス海馬のアデニンヌクレ

いて，これらの技術の可能性と乗り越えるべきハードル289

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）について議論できれば幸いです。

（3）発生期小脳において prominin-1 陽性細胞は苔状線維との接触によりオリゴデドロサイトを産み出す
横山就一，柴崎貢志，池澤貴之，成瀬雅衣，倉知（群馬大学大学院

医学系研究科正，石崎泰樹分子細胞生物学）

本研究では，発生期小脳をモデルとして，神経幹細胞

vivo 実験では半数がアストロサイトに分化したものの，からオリゴデンドロサイトへの分化メカニズムを調べた。

残りの半数はオリゴデンドロサイトへと分化した。これ

生後 1 週目のマウス小脳から MACS を用いて調製したらの結果より，前述した in vitro 実験ではオリゴデンドロ

prominin-1 陽性細胞を用いて実験を行った。In vitro におサイト分化因子が欠失していたために選択的にアストロ

いて，この細胞は EGF 存在下に増殖し，神経幹細胞様のサイトへと分化したことが考察された。つまり，小脳白性質を示す。多分化能を有するものの，デフォルトでア

質に prominin-1 陽性細胞をオリゴデンドロサイトへと分

ストロサイトへ分化しやすい細胞であることを突き止め化させる何らかの因子が存在すると考えられた。そこで，た。そのため，小脳アストロサイトの発生起源の一つでprominin-1 陽性細胞と小脳白質を構成している様々な細はないかと考え，EGFP-Tg マウス由来の prominin-1 陽性胞を共培養し，その因子の同定を試みた。その結果，苔細胞を生後 1 週目の小脳白質に移植し，ほとんどアスト状線維と接触している場合に於いてのみオリゴデンドロ

ロサイトへと分化するのかを調べた。ところが，この inサイトへの分化が促進することが判明した。

（4）登上線維シナプス発達のメカニズム解明に有用な小脳－延髄共培養系の確立とその応用
三國貴康，上阪直史，狩野方伸（東京大学大学院医学系研究科神経生理学）

生後発達期において機能的な神経回路が形成されるメ系を開発した。登上線維の起始である下オリーブ核を含カニズムの解明は，神経科学における重要な課題の一つ

む延髄ブロックと小脳スライスを共培養したところ，inである。機能的な神経回路が形成される過程では，一旦vivo と同様に登上線維－プルキンエ細胞シナプスが形成

過剰なシナプスが形成され，それらが神経活動依存的にされ，培養経過の中で強化・除去されることを形態学的強化・除去される。このシナプスの選択的強化・除去のおよび電気生理学的に確認した。さらに，培養液内へのメカニズム解明に先導的な役割を果たしているモデル系

薬物投与や培養神経細胞への遺伝子導入を行うことによの一つに，小脳の登上線維－プルキンエ細胞シナプスのり，脳内薬物投与や遺伝子改変動物と同様のシナプス発

生後発達がある。従来，登上線維シナプスの発達のメカ達の変化を認めた。この in vitro 共培養系を用いることで，ニズム解明のために，脳内薬物投与や遺伝子改変動物が発達期小脳シナプスの形成・除去に関わる機能分子の網利用されてきた。しかしながら，これらの方法は非常に羅的探索を迅速に行うことができる。さらに，内在性の時間と手間を要することなどの問題点がある。一方，in

イオンチャネルの発現制御や，光遺伝学的手法を用いてvitro 培養系では，薬理学的操作や遺伝子導入操作が確実

時間的・空間的に神経活動を制御することにより，シナかつ簡便なうえに，形態観察や電気生理などの実験も非プス発達に関わる神経活動の同定を行うことができる。

常に容易である。我々は，シナプスの選択的強化・除去

このような in vitro 小脳－延髄共培養系の応用に関して，の細胞分子メカニズムの解明を目指し，登上線維－プル

議論したい。

キンエ細胞シナプスの発達を再現できる in vitro 共培養

290

研究会報告（5）転写因子 IRF8 によるミクログリアの活動性制御および神経障害性疼痛における役割
増田隆博 1，津田

誠 1，吉永遼平 1，齊藤秀俊 1，田村智彦 2，井上和秀 1（1 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野，2 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室）

神経損傷などに伴う中枢性疾患発症時，ミクログリアの発現増加が観察された。一方，レンチウィルスベクタ

は細胞機能を司る受容体や細胞内シグナル分子を過剰発ーを用いて培養ミクログリア細胞に IRF8 を強制発現さ現させ，炎症性サイトカインなどの生理活性液性因子をせたところ，機能分子の発現増加など，過活動状態ミク

過剰産生・放出するなど，劇的に functional phenotype shift

ログリアに見られる特徴的変化を示した。しかし，DNAを遂げ，「過活動」状態になる。こうしたミクログリア

結合能力の消失した変異体 IRF8 を遺伝子導入した際には，神経障害性疼痛発症においても重要な役割を果たしは，こうした変化は見られなかった。また，IRF8 欠損マていることは明らかになっているが，ミクログリアを過ウスにおいては，野生型マウスと比較して，神経損傷後活動状態へと移行させる遺伝子発現メカニズムは未だ明のミクログリア関連分子の発現増加および疼痛症状が有らかになっていない。今回，我々は Interferon regulatory

意に抑制された。以上の結果から，末梢神経損傷後に脊factor-8 (IRF8) がミクログリアの過活動状態への移行に

髄ミクログリアで発現増加した IRF8 は，ミクログリア

重要な役割を果たしていることを見出した。

の過活動状態への移行に関与し，神経障害性疼痛発症に末梢神経損傷後，脊髄内でミクログリア特異的に IRF8重要な役割を果たしていると考えられる。

（6）脱髄性疾患におけるシスタチン F の機能解析
清水崇弘（総合研究大学院大学／生理学研究所

分子神経生理部門）

脱髄性疾患は神経軸索の外周に形成する髄鞘が変性，性疾患モデルマウスの慢性脱髄巣ではシスタチン F の発脱落して様々な神経症状を呈する疾患である。中枢神経

現はなくなる一方でカテプシン C の発現は残ることを明系の慢性脱髄巣ではオリゴデンドロサイト前駆細胞が豊らかにした。さらに，このカテプシン C が炎症性サイト

富に観察され，髄鞘形成直前のオリゴデンドロサイトもカインの産生を制御するという報告と，炎症性サイトカ

観察されているが，髄鞘の再形成は阻害されている。こインが髄鞘の変性や再形成に関わるということより，本の阻害の原因は未だよくわかっていない。先行研究の脱研究では炎症性サイトカインの産生に着目し，シスタチ

髄性疾患モデルマウスの解析によりシステインプロテ

ン F の髄鞘再形成における役割を明らかにすることを目

アーゼインヒビターのひとつであるシスタチンＦが髄的としている。シスタチン F，カテプシン C の過剰発現

鞘再生期特異的にミクログリア細胞で発現することを明と機能欠損の両方の遺伝子操作ができるマウスをすでにらかにした。また，近年，シスタチン F がシステインプ

作製済みであり，RNA レベル，タンパクレベルでの発現パ

ロテアーゼの一つであるカテプシン C の機能を特異的にターンを確認した。これらのマウスを脱髄性疾患モデル

抑制することが報告されており，これまでの解析で脱髄に応用し，さらなる解析を進めている。

291

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（7）海馬サブタイプ神経特異的な神経回路形成の発見
Yuichi Deguchi, Flavio Donato, Ivan Galimberti, Erik Cabuy and Pico Caroni Friedrich Miescher Institute（京都大学大学院医学研究科神経細胞薬理学教室）

末梢神経系である嗅覚神経系などにおけるサブタイプ性神経細胞のみが GFP を発現していた。これらのマウス

神経の同定はその領域の神経回路構造ひいては機能を理系統での海馬における GFP 発現細胞が未知のサブタイ

解することに大きく貢献した。一方，中枢神経系におけ

プ神経を反映している可能性について，網羅的遺伝子発る興奮性神経細胞のサブタイプ神経の同定はアプローチ

現解析，シナプス形成パターンに着目した組織学的解析，が困難なこともあり未知な部分が多い。海馬は主に 3 つ

発現カセットの染色体上の位置の特定などのゲノムレベのサブ領域（歯状回，CA3，CA1）から構成されている

ルの解析の三つの手法により検証した。その結果，海馬ことが知られているが，それぞれのサブ領域を形成する

各サブ領域において特異的な遺伝子発現を示すサブタイ

興奮性神経細胞においてサブタイプ神経が存在するかど

プ神経が存在し，各サブ領域間においてサブタイプ神経

うかは未知であった。

特異的にシナプス形成が行われていることを発見した。

Caroni 研究室では神経細胞の可視化を目的として，さらに中枢及び末梢神経系において染色体上の嗅覚受容Thy1 プロモーターによって GFP を発現するトランスジ体遺伝子群付近でのサブタイプ神経特異的な遺伝子発現ェニックマウス系統が作製された。このうち二つのマウ制御が存在することも同時に発見した。

ス系統では海馬各サブ領域において 5～20%ほどの興奮（8）シナプス接着分子 LRRTM2 欠損型マウスの解析
湊原圭一郎（京都大学大学院理学研究科

生物物理学教室

構造生理学分科）

Neurexin や Neuroligin などのシナプス接着分子は，シの広範囲に発現し，かつ，シナプス形成能の最も高いサナプス結合の形成や成熟，可塑性において重要な役割をブタイプである LRRTM2 の欠損マウスを作製した。

果たすと考えられている。ラット前脳のシナプス後肥厚

LRRTM2 欠損マウスは妊娠，出産，保育などを正常に行(PSD) 画分に対する我々のプロテオーム解析により，い，明らかな表現型の異常は観察できなかった。また，

PSD 画分に強く濃縮する新規分子として，一回膜貫通型

脳の構造や，LRRTM2 以外の PSD 構成分子の存在量にも，の膜タンパク質である Leucine-rich repeat trans-membrane

野生型マウスとの顕著な差は見られなかった。さらに，

neuronal protein (LRRTM) が同定された。LRRTM ファミ

海馬錐体細胞の分散培養において，LRRTM2 欠損型の神リーには脳内における発現領域の異なる LRRTM1-4 の 4経細胞が形成するシナプスの数は，野生型神経細胞のもつのサブタイプが存在する。最近の研究により LRRTMのと変化がなかったが，シナプス部位へのシナプス小胞は Neuroligin と同様に，
プレシナプスに存在する Neurexin

タンパク質の集積効率が低下していた。この結果は，と結合し，プレシナプスの形成を促進することが報告さ

LRRTM2 のみを欠損させても脳の発達に大きな影響はれた。我々は生体内でのシナプス結合における LRRTM

ないが，シナプス小胞の集積といったシナプス情報伝達の機能を調べるために，4 つのサブタイプの中で最も脳の制御・調節に LRRTM2 が関与する可能性を示唆する。

292

研究会報告（9）マウス歯状回顆粒細胞－苔状細胞シナプスにおける 2-arachidonoyglycerol を介した逆行性神経伝達抑制のための分子形態学的基盤
内ヶ島基政，渡辺雅彦（北海道大院・医・解剖発生）

内因性カンナビノイド 2-arachidonoylglycerol (2-AG) は，

シナプス選択的に局在した。②CB1 は，苔状細胞終末とポストシナプスにて合成，放出され，プレシナプス側のその近傍部に集積した。③MGL はアストロサイトと抑制

カンナビノイド CB1 受容体に逆行性伝達することで，神性終末で発現した。④顆粒細胞スパインは，それ自身に経伝達抑制を引き起こす。一方，2-AG の拡散可能な性質

入力する苔状細胞終末や別のスパインへ入力する苔状細とシナプスの密な分布から，あるシナプスから放出され胞終末により広く覆われていたのに対し，アストロサイ

た 2-AG が隣接するシナプスに伝達する可能性が考えら

トや抑制性終末による被覆は乏しかった。以上の結果は，れる。この可能性を形態学的に追求するため，内因性カある顆粒細胞スパインから放出された 2-AG が，アストンナビノイドのてんかん予防効果が指摘されている歯状ロサイトや抑制性終末での分解を逃れ，2-AG を放出した

回の苔状細胞－顆粒細胞シナプスを用いて，2-AG の合成

スパインに入力する苔状細胞終末のみならず，隣接する

酵素 diacylglycerol lipase α (DGLα)，標的受容体 CB1，分苔状細胞終末上の CB1 にも作用し，各々の苔状細胞－顆

解酵素 monoacylglycerol lipase (MGL) の局在と隣接シナ

粒細胞シナプスにおける神経伝達が抑制されることを示

プス間の空間的位置関係を解析し，以下の結果を得た。

唆する。

①DGLαは，顆粒細胞スパイン基部を中心としてポスト（10）感覚入力による成体嗅球ニューロンターンオーバーの時空間的制御
澤田雅人 1，金子奈穂子 1，稲田浩之 2，和気弘明 2，加藤康子 1，
柳川右千夫 3，小林和人 4，根本知己 5，鍋倉淳一 2，澤本和延 1（1 名古屋市大，2 生理研，3 群馬大，4 福島医大，5 北海道大）

哺乳類の脳室下帯 (subventricular zone: SVZ) では成体胞に着目し，そのターンオーバーにおける嗅覚入力の役

でも神経幹細胞が存在し，嗅覚の一次中枢である嗅球の割を解明するために，嗅覚入力を可逆的に制御出来る外

ニューロンを生涯にわたり新生している。新生ニューロ

鼻孔閉塞プラグ及び二光子顕微鏡を用いた in vivo イメー

ンが嗅球内で成熟して神経回路網に組み込まれる一方で，ジング法を用いて，嗅覚入力を制御した時の傍糸球細胞

成熟ニューロンは細胞死を起こしており，嗅球ニューロのターンオーバーの変化を解析した。その結果，嗅覚入

ンは常に入れ替わっている。これまでに，嗅球に到着し力の遮断及び再開によって，傍糸球細胞のターンオーバ

た新生ニューロンの生存に嗅覚入力が重要であることがーが大きく変化することを生きた動物で明らかにした。

報告されているが，生きた動物で同一ニューロンを長期

また，傍糸球細胞が細胞死を起こした場所は，嗅覚入力

間追跡することが困難であるため，嗅覚入力が嗅球ニュ依存的に新生ニューロンによって埋まることを見出した。

ーロンのターンオーバーに影響を与えるかどうかは不明

以上の結果から，嗅覚入力が嗅球ニューロンのターンオだった。

ーバーを時空間的に制御していることが示唆された。

そこで我々は，嗅球ニューロンの一種である傍糸球細293

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（11）オレキシン神経特異的なセロトニン 1A 受容体の可逆的発現制御による睡眠覚醒調節に関わる神経回路機能の解明
田淵 Colleen 紗和子，常松友美，杉尾翔太，田中謙二，富永真琴，山中章弘（生理研）
神経ペプチド「オレキシン」は，視床下部のみに存在

Tet-off システムを用いてオレキシン神経特異的に Htr1a

する少数の神経において産生され，覚醒の維持に重要な発現量の可逆的制御を行った。オレキシン神経に Htr1a

役割を担っている。オレキシン神経は，古くから睡眠覚を過剰発現させた状態では，暗期初期の活動期において醒調節に関わることが知られている縫線核セロトニン神

頻繁に睡眠と覚醒を繰り返すことが観察された。このマ経に密に投射し，これを活性化する。一方，オレキシン

ウスにドキシサイクリン (DOX) を投与し，Htr1a 発現量

神経はセロトニン神経から投射を受け，セロトニン 1A

を正常に戻すと野生型と同様に覚醒を持続させたものの，受容体 (Htr1a) を介して抑制される。このことから，両神再び DOX を除去すると暗期初期の覚醒が分断化された。

経の間には負の調節回路の存在が示唆されていた。しかこのことから，オレキシン神経とセロトニン神経の間にし，睡眠覚醒調節におけるこの回路機能は十分明らかに存在する負の調節回路は，主に暗期初期に機能している

なっていない。この回路機能を明らかにするために，ことが示唆された。

（12）興奮性および抑制性アストロサイトの局在と産生機序解明
木下真直，小泉修一（山梨大学医学部薬理学講座）

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) は神経栄養因

中枢に到達した SSRI はグリア細胞にも作用していると子の一つで，中枢神経系の成長，分化，維持，可塑性な考えられるが，SSRI のグリア細胞への作用に関する知見

どにおいて重要な役割を果たす。うつ病の誘発因子であは乏しい。我々は，海馬アストロサイトにおいて，代表

るストレスは海馬での BDNF の発現を低下させることが的な SSRI である fluoxetine が BDNF を産生すること，そ多くの動物実験から分かっている。また BDNF はうつ病

れは神経細胞と異なり，セロトニン非依存的であること

患者死後脳や患者血中でも減少しており，抗うつ薬や他を明らかにした。興味深いことに，fluoxetine に暴露されの治療法によってその発現レベルが回復する。このようたアストロサイトはグリア伝達物質 ATP を放出し，ATPに BDNF はうつ病の分子病態において重要な分子であり，受容体 P2Y11 受容体及び ATP 分解産物アデノシンンの受そのコントロールはうつ病の重要な治療戦略であると考容体 A2b 受容体に作用することで BDNF を産生していた。

えられる。これまで BDNF は神経細胞由来であると考えアストロサイトは通常では BDNF を発現していないこと，られてきた。現在，抗うつ薬の第一選択薬として頻用さ神経細胞の 10 倍も細胞数が多いことを考慮すると，れる選択的セロトニン再取り込み阻害薬 (SSRI) は，シナ

fluoxetine による BDNF の供給源として，また抗うつ薬のプス間隙におけるセロトニンの再取り込みを阻害し，セ標的として，アストロサイトが重要な役割を担っている

ロトニン神経機能を亢進させるとともにセロトニン受容ことが示唆される。

体依存的に神経細胞における BDNF の発現を増加させる。

294

研究会報告（13）神経幹細胞の分化・増殖におけるヒストン H2B ユビキチン化酵素 Bre1 の役割
石野雄吾1,2，成瀬雅衣 1,2，等

誠司 1,2，池中一裕 1,2（1 総合研究大学院大学・生命科学研究科・生理科学専攻，2 生理学研究所・分子神経生理部門）

神経幹細胞は自己複製能を有すると同時に神経細胞及ニューロスフェア法によって，Bre1 のノックダウンが神びグリア細胞への多分化能を持った細胞である。その分経幹細胞の増殖に与える影響を検討した。shRNA 導入後化制御に細胞内在性のメカニズムとして，エピジェネテに継代操作することよって増殖能を調べたところ，Bre1

ィックな DNA やクロマチン修飾などの関与が明らかにが抑制されることによって neurosphere の形成が顕著になってきている。我々は，ヒストン H2B のユビキチン化

減少することが明らかとなった。続いて in vivo の解析で酵素である Bre1 に着目した。Bre1 が H2B のモノユビキ

は，胎生期の大脳皮質へエレクトロポレーション法を用

チン化を施すことによってクロマチンの構造変化が起こ

いて shRNA を導入した。
その結果，細胞の radial migration

り，遺伝子発現が制御されていると考えられている。こが障害されると共に，神経前駆細胞のマーカーであるの Bre1 がマウス胎生期の神経幹細胞においてどのよう

Tbr2 陽性細胞が異所的に intermediate zone において多数な役割を担っているか解析した。

観察された。以上の結果から，神経幹細胞の増殖や分化

in vitro 及び in vivo において Bre1-shRNA を用いた機能が Bre1 による調節を受けていることが示唆された。

喪失実験を行った。in vitro の解析では，胎児脳を用いた（14）てんかん脳における異常発芽形成への cAMP の役割
中原聡一郎 1，田中謙二 2，鍋倉淳一 2，伊関峰生 3，渡辺正勝 4，松木則夫 1，小山隆太 1（1 東京大学
3

大学院薬学系研究科

東邦大学

薬学部

薬品作用学教室，2 自然科学研究機構
4

薬品物理分析学教室， 総合研究大学院大学

生理学研究所，

先導科学研究科）

内側側頭葉てんかん患者の海馬歯状回において，顆粒

常発芽の形成前に苔状線維内でミトコンドリア密度の上細胞の軸索である苔状線維は，異常発芽と呼称される異昇が観察され，発芽形成との関連が示唆された。また同所性神経回路を頻繁に形成する。本研究では細胞内現象は光感受性アデニル酸シクラーゼを培養切片内の顆cAMP 量の変動が異常発芽の形成に関与する可能性を検

粒細胞に強制発現し，光照射により cAMP を生成するこ証した。海馬切片培養系において，GABAA 受容体阻害薬とによって模倣された。さらに，薬物誘導性けいれんモであるピクロトキシンの処置によりてんかん様状態を誘デル動物の顆粒細胞層において cAMP 量の上昇および異導したところ，異常発芽の形成が観察された。なお，同

常発芽の形成が観察された。また，同モデル動物におい現象は，cAMP の拮抗薬である Rp-cAMPs の共処置によて，異常発芽形成後には慢性的な自発発作が観察された。

り阻止された。また，cAMP の類似体である Sp-cAMPs

以上の結果から，てんかん脳における異常発芽の形成にの単独処置により，異常発芽が形成された。この時，異顆粒細胞内 cAMP 量の上昇が関与することが示唆された。

（15）多機能遺伝子改変の応用：疾患モデルマウス作成
田中謙二（生理学研究所

メンデル遺伝に従う疾患の情報は，NCBI の OMIM か分子神経生理部門）

ら得ることが出来る。更に，どのような遺伝子のどの変295

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

異が報告されているかもそこには細かく記されている。

たか紹介する。次いで，その作成方法の問題点について

疾患モデルマウスを作成するときにはこれらの情報が必論じ，それらの問題点を克服するために開発された多機要となるが，十分ではない。変異が多数報告されている

能 遺伝子 改変シス テム， Flexible accelerate STOP-tetO

場合はどの変異のマウスを作成すればよいか絞りきれな

knockin（FAST システム）について説明する。最後に，いからないからである。

このシステムを用いて現在モデルマウス作成を試みてい池中ラボがこれまでに取り組んできた 2 つのる グ リ ア 病 megalencephalic leukoencephalopathy with

グリア病，Pelizaeus-Merzbacher 病と Alexanderr 病の歴史

subcortical cysts を紹介し，モデルマウス解析からどのよについて紹介し，モデルマウスをどのように作成してきうな新しい知見が得られたか報告する。

生理研（16）アストロサイトによる神経回路活動の制御
佐々木拓哉（生理学研究所・脳形態解析研究部門）

アストロサイトは神経回路活動を積極的に制御する計

ロサイト集団が呈する活動パターン，およびそれらが神算ユニットの一員である。アストロサイトは，数秒から経活動に与える影響を解析した。その結果，(i) アストロ

数十秒持続する細胞内カルシウム活動により，ニューロ

サイトは局所的に同期した活動パターンを示し，(ii) こ

ンとは異なる時間スケールで，神経回路の記憶保持や情の活動がニューロンの樹状突起や軸索の演算処理を調節

報コーディングに関与している可能性が推測される。こする可能性を見出した。現在は，これらの実験結果を数の課題に取り組むため，本研究では，海馬スライス標本

理モデルに組み込み，アストロサイト－ニューロン相互において，カルシウムイメージング法，カルシウムアン作用の導入により，脳回路全体としてどのような情報表

ケージング法，パッチクランプ記録法を適用し，アスト

現が実現可能になるか追求している。

（17）脳回路光摂動法による記憶メカニズムの解明
松井広，佐々木拓哉，別府薫（生理学研究所・脳形態解析研究部門）

脳神経回路を理解するのは，仕様書のない電子回路基

ぶシナプスにおいて，どのような分子的・形態的な変化

盤を読み解くのに似ている。個々の素子の性能は比較的が伴うかを観察する。また，脳には，神経細胞間を行き容易に理解できるが，それらが組み合わさってどのよう交う情報と並列して，グリア細胞の織り成す複雑なネッな機能を果たすのか。本研究では，光を使って特定の神トワークを伝わる情報もあることが明らかになってきた。

経やグリア細胞の活動を操作することで，回路に摂動を脳機能の多くは前者によって担われていると考えられが与え，情報の流れを変えるという手法を用いて，回路にちであるが，グリアの状態は刻々と変化し，周囲の神経本来備わっている機能を解明する。脳回路が電子回路と活動をモニターすると同時に，神経活動レベルを細かく違う点の一つは，脳では周りからの働きかけに応じて回遷移させていることが示唆されている。従来，グリア細路自体が柔軟に変化する点である。といっても，ハード胞を選択的に刺激することは容易でなかったが，グリアな配線自体は変わらず，素子同士をつなぐ信号伝達効率

細胞の活動を光で制御する方法を用いて，脳内で圧倒的の可塑的変化に従い，信号の流れが変わるのだと考えらな数を占めるグリアが脳機能においてどんな役割を持つれる。本研究では，信号の流れが変わる際に，素子を結のか，解明を目指した。

296

研究会報告（18）軸索起始部の Na チャネル分布の入力依存的制御
久場博司（京大・医・生理）

神経回路機能が発現するしくみを理解する上では，そ数に応じて異なることを明らかにした。このことは軸索の機能素子である個々の神経細胞の働きを明らかにする起始部の Na チャネル分布が，従来考えられてきたようことが重要である。特に，神経細胞の樹状突起や軸索でに画一的なものではなく，シナプス入力や回路機能に応は多様な情報処理が行われる。軸索起始部は，Na チャネ

じて細胞毎に精巧に調節されていることを示している。

ルが高密度で分布することにより活動電位の発生に関わ発表では，軸索起始部の Na チャネル分布が脳幹の聴覚る。近年，我々は音の方向を特定すること（音源定位）

神経回路の機能発現に果たす役割を示すとともに，そのに関わるトリ脳幹の聴覚神経細胞において，軸索起始部

入力依存的な制御についても紹介したい。

での Na チャネル分布の位置や長さが処理する音の周波297生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

5．シナプス可塑性の分子細胞基盤
2011 年 6 月 16 日－6 月 17 日
代表・世話人：榎本和生（大阪バイオサイエンス研究所 神経細胞生物学部門）
所内対応者：深田正紀（生体膜研究部門）（１）光技術と分子遺伝学から探るシナプス伝達の暗号
久原篤（甲南大学 理工学部，名古屋大学大学院 理学研究科）（２）改良型 GCaMP を用いたゼブラフィッシュ生体脳機能イメージング武藤彩（国立遺伝学研究所 初期発生研究部門）

2+（３）神経機能の制御における電位依存性 Ca チャネルの担う新たな役割森泰生（京都大学大学院 地球環境学堂及び工学研究科）（４）生後脳・成体脳におけるニューロン新生
今吉格（京都大学ウイルス研究所，京都大学白眉センター，JST さきがけ）（５）運動神経細胞の発生における Rho/Rho-kinase シグナル伝達系の役割
小林憲太（福島県立医科大学 医学部 生体機能研究部門）（６）報酬・忌避行動における大脳基底核神経回路の制御機構
疋田貴俊（大阪バイオサイエンス研究所 システムズ生物学部門，JST さきがけ）（７）鳥の歌学習におけるカドヘリン分子の役割
松永英治（理化学研究所 脳科学総合研究センター 象徴概念発達研究チーム）（８）細胞接着因子 Neuroligin の 2 種類の自閉症変異がシナプス機能に及ぼす作用の比較
田渕克彦（生理学研究所 脳形態解析研究部門）（９）ショウジョウバエ嗅覚情報処理の信頼性と柔軟性
風間北斗（理化学研究所 脳科学総合研究センター 知覚神経回路機構研究チーム）（10）嗅覚神経地図の形成メカニズム今井猛（理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 感覚神経回路形成研究チーム）【参加者名】
深田正紀（生理学研究所），深田優子（生理学研究所），

学研究所），堤新一郎（東京大学），中尾章人（京都大学），

横井紀彦（生理学研究所），大川都史香（生理学研究所），

服部光治（名古屋市立大学），疋田貴俊（大阪バイオサイ

髙橋直樹（生理学研究所），奥慎一郎（生理学研究所），

エンス研究所），尾藤晴彦（東京大学），藤岡洋美（大阪

飯塚幸彦（名古屋大学大学院），今井

バイオサイエンス研究所），松尾直毅（京都大学），松永

今吉

猛（理化学研究所），

格（京都大学ウイルス研究所），植田誉志史（京都

英治（理化学研究所），真鍋俊也（東京大学），武藤

大学），江島亜樹（京都大学），榎本和生（大阪バイオサ（国立遺伝学研究所），森

イエンス研究所），大塚稔久（山梨大学），風間北斗（理古屋大学），佐野裕美（生理学研究所），久保山和哉（基化学研究所），木下専（名古屋大学），清中茂樹（京都

礎生物学研究所），深澤有吾（生理学研究所），久保義弘

篤（甲南大学），黒田啓介（名古屋大学），（生理学研究所），橋富裕貴（生理学研究所），高雄啓三（生大学），久原泰生（京都大学）
，森

彩

大輔（名

古泉博之（大阪バイオサイエンス研究所），小林憲太（福理学研究所），笠井昌俊（生理学研究所），大塚

島県立医科大学），坂本雅行（京都大学ウイルス研究所），

理学研究所），直水秀人（基礎生物学研究所），井本敬二

佐野慶和（東京大学），澤村晴志朗（京都大学），菅谷佑（生理学研究所），原田春美（生理学研究所），仲袖友貴（基樹（東京大学），高田宜則（京都大学），田淵克彦（生理礎生物学研究所），中條浩一（生理学研究所）

298

岳（生

研究会報告【概要】
脳の機能とその破綻から生じる病態を理解する上で，スからトリ，ショウジョウバエ，線虫に至るまで様々なシナプス可塑性の分子機構と生理的意義を解明するこ動物種・システム・実験手法を用いる研究者が一堂に会とは不可欠である。しかし，一口に「シナプス」といっし，フランクに話し合う機会が必要不可欠である。本研ても，その構造や機能は多種多様であり，当然，脳神経究会では，シナプス可塑性とその周辺領域に関わりを持

シナプス全体における役割や重要性は異なっているでつ研究者を幅広く集め，最新の研究成果を発表して頂くあろう。一方，一部の分子の構造や機能は，動物種や神とともに，議論に充分な時間を割くことで，今後のシナ

経シナプスを超えてほぼ完全に保存されているように

プス可塑性及び関連分野の新展開を模索したいと考えも思われる。シナプス可塑性におけるこのような「多様ている。

性」と「普遍性」を，誤解無く理解するためには，マウ（1）光技術と分子遺伝学から探るシナプス伝達の暗号
久原篤（甲南大学 理工学部，名古屋大学大学院 理学研究科）

神経科学分野において，脳の神経回路を流れる複雑な性と抑制性の神経伝達の「切り替えスイッチ」として機

情報が，個々の神経細胞内でどのように混線することな能し，行動の逆転を引き起こすことを明らかにした（文く伝達され，複雑な行動や思考を調節しているかを解明

献 3）。

することは重要な課題である。我々は最近，線虫 C. エ

本発表では，研究結果の紹介だけでなく，光技術を行

レガンスの温度応答行動をモデル系として（文献 1），従動の実験系に応用するための装置の開発の経緯や，時々来の分子遺伝学と最新の光学操作技術を組み合わせた解刻々と進化する技術をどのタイミングで取り込むべきか析から，単一の温度感知ニューロンが単一の介在ニューを悩んだ経緯などについてもお話ししたい。

ロンに対して，「促進性」と「抑制性」の 2 種類の神経伝

文献 1

Kuhara et al., Science, 2008.

達を行なっていることを明らかにした（文献 1）
。さらに，

文献 2

Ohnishi, Kuhara et al., EMBO J., 2011.

文献 3

Kuhara et al., under revision.

2+

温度感知ニューロンにおける Ca 濃度の変化率が，促進（2）改良型 GCaMP を用いたゼブラフィッシュ生体脳機能イメージング武藤彩（国立遺伝学研究所 初期発生研究部門）

脳の働きや動物の行動を機能的神経回路と結び付けてれまでの DECI は，低分子蛍光プローブと比べて生体内理解するためには，多数の神経細胞集団の活動を同時計でのシグナル強度が弱いという難点があった。そこで測することが必要である。我々は膜電位を直接測定する

我々は，既存の GCaMP2 にアミノ酸変異を導入することかわりに，活動電位の発生に伴うカルシウムイオンの細によりフォールディング活性，生体内での発現量，カル胞内流入をカルシウムイメージングにより記録測定する

シウムイオンとの親和性などを改善した改良型のことにより，神経細胞集団の機能可視化を行っている。

GCaMP を作製した。そして，この改良型 GCaMP の脊椎カルシウムプローブとして DNA でコードされるタンパ

動物生体脳機能プローブとしての有用性を検証した。

ク質 (DNA-encoded calcium indicators, DECIs) を用いると，我々の研究室では大規模な Gal4 エンハンサー・遺伝子

遺伝学的に同定された神経集団からの特異的な蛍光シグ

トラップ系統を作成している。その中の神経特異的なナルを測定できるという利点がある。しかしながら，こGal4 系統と UAS：改良型 GCaMP トランスジェニック

299

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

フィッシュとを掛け合わせることにより，脳内の様々なでさらに，自然な視覚刺激としてゾウリムシを用い，こ部位での神経機能イメージングが再現性良く実現できる。

れが視覚系の神経活動としてどのように表現されるかを

まず改良型 GCaMP の有効性を確認する目的で，ゼブラ検討した。その結果，視界のゾウリムシの動きにより生

フィッシュ胚の運動時における脊髄運動神経細胞のカルじた脳内の活動部位が，同様の機能的トポグラフィック

シウムイメージングを行った。その結果，複数の体節にマップとして観察された。このほか，発生期の前脳，中またがる広範囲な領域において運動神経細胞集団を機能脳，小脳，などで活発な神経活動が存在することが明ら的に可視化することができ，発生期の自発運動に相関しかになり，これらの神経活動の意義について検討していた神経活動パターンが検出できた。

る。

次にゼブラフィッシュの摂食行動において重要である

今回開発した改良型 GCaMP により，遺伝学的に同定

視覚機能のイメージングを試みた。網膜神経節細胞の軸された神経回路の機能イメージングが脊椎動物生体脳で索は視蓋へトポグラフィックに投射することが解剖学的可能になった。この方法を今後，動物行動を作り出す脳に示されている。GCaMP 蛍光イメージングによりこのトの働きの解明に役立てたい。

ポグラフィックマップが機能的にも確かめられた。そこ

2+（3）神経機能の制御における電位依存性 Ca チャネルの担う新たな役割森泰生（京都大学大学院 地球環境学堂及び工学研究科）

活動電位を Ca2+シグナルに変換し，神経伝達物質放出

程で，βサブユニット結合タンパクが前シナプスにおけを始め多様な神経応答を制御するというのが，神経細胞る機能だけでなく，それ以外のユニークな機能も有する

2+における電位依存性 Ca チャネル (VDCC) の役割に関すことを示唆する知見が得られるようになってきた。今回

る理解である。私達は，この正統的な VDCC の理解に立は，それらの中でも VDCC（βサブユニット）と epigenetics

脚した上で，主サブユニットα1 の cDNA クローニングかや membrane trafficking との関係を示唆する未発表データ

ら VDCC の分子・機能的解析を展開し，最近は，唯一のを紹介したい。シナプス可塑性の観点も含め，VDCC（サ細胞内サブユニットであるβサブユニットの相互作用タ

ブユニット）の有する非正統的とも言える機能について

ンパク質の 2-hybrid 法による同定を行ってきた。その過議論を深めることができれば非常にありがたい。

（4）生後脳・成体脳におけるニューロン新生
今吉格（京都大学ウイルス研究所，京都大学白眉センター，JST さきがけ）

従来，脳の神経ネットワークを構成するニューロンのど明らかになっていない。記憶や学習などの高次脳機能

産生は発生期においてしか行われないと考えられていたとの関係についても多くの議論がなされているが，実験が，ヒトを含めた哺乳類の生後脳・成体脳においても神的なアプローチがなされた例は少ない。また，脳の発達

経幹細胞が存在し，側脳室周囲の脳室下帯や海馬の歯状不全や機能障害によって引き起こされる発達障害や精神回といった特定の領域では，ニューロンの新生が一生涯疾患は，病態の原因となる決定的な脳責任領域は未だ同続いている事が解ってきた。生後脳・成体脳において新定されていないが，これらの疾患とニューロン新生の関たに産出される多くの新生ニューロンは既存の神経回路

与も議論されているが，実験的な証拠は乏しいのが現状に組み込まれるが，このようなニューロン新生が個体にである。

とってどのような生理的意義を持っているのかはほとん

300

我々は，遺伝子改変マウス技術を駆使して新生ニュー研究会報告ロンを蛍光たんぱく質で標識し，生後脳・成体脳におけ置き換わっていた。また，NSE-stop-DTA ニューロンマウ

るニューロン新生の全体像を明らかにする事を目指して

スを用いて新生ニューロンを除去したマウスを作製し，いる。また，ニューロン新生を選択的に阻害するモデル

行動学的解析を行った結果，ニューロン新生阻害マウス

マウスを作製し，ニューロン新生が高次脳機能や発達障

は空間記憶の長期維持能力が低い事が解った。しかし，害・精神疾患にどのように関与しているか明らかにする

細かいにおいの識別能力や嗅覚記憶は保たれており，嗅事 を 目 標 と し て い る 。 こ れ ま で ， Nestin-CreERT2 と球でのニューロン新生は海馬・歯状回とは異なった役割

Rosa26-stop-ECFP ダブルトランスジェニックマウスを用を担っている事が解った。また，興味深い事に，ニューいて，成体脳ニューロン新生を標識し，長期間に渡って

ロン新生阻害マウスは雄マウス・雌マウス特異的な行動

経時的観察した結果，海馬・歯状回では，新生ニューロに異常が見られた。本発表では，これらの知見とともに，ンの組み込みにより，神経細胞数が 12 ヶ月の間に 15%

Young adult 脳，及び，副嗅球でのニューロン新生の標識増加している事が解った。また，嗅球の顆粒細胞層では，実験から得られた新規知見と合わせて，ニューロン新生

ほとんどのニューロンが新しく新生ニューロンによっての機能的意義について議論したい。

（5）運動神経細胞の発生における Rho/Rho-kinase シグナル伝達系の役割
小林憲太（福島県立医科大学 医学部 生体機能研究部門）

低分子量 GTP 結合タンパク質 Rho は，神経細胞の生Rho-kinase の活性を抑制するために，DBH-Cre マウスと，存，軸索パターニング，シナプス形成など種々の重要な

CAT-RhoA DN マウスあるいは CAT-Rho-K DN マウスを

生理機能を制御している。Rho の主要な標的タンパク質

交配してダブルトランスジェニックマウス（それぞれの一つである Rho-kinase は，Rho の下流で様々な細胞応

Cre+/RhoA DN+マウスと Cre+/Rho-K DN+マウス）を作製

答を担っている。本研究では，運動神経細胞の発生におした。胎生期の Cre+/RhoA DN+マウスでは，脊髄運動神

ける Rho/Rho-kinase シグナル伝達系の役割を解析した。

経細胞に顕著なアポトーシスの誘導が観察された。菱脳

最初に，ドーパミンβ-ヒドロキシラーゼ (DBH) 遺伝子の運動神経細胞では，somatic motor neuron において軸索パ

プロモーターの下流に Cre 遺伝子を連結したトランスジ

ターニングとシナプス形成の異常が観察されたが，それーンを有するトランスジェニックマウス（DBH-Cre マウ

以外の脳神経である branchiomotor/visceral motor neuronス）と，CMV プロモーターの下流に loxP 配列ではさまの軸索パターニングは見かけ上正常であった。一方，アれたクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ

ポトーシスの誘導は全ての菱脳運動神経細胞で観察され(CAT) 遺伝子，RhoA のドミナントネガティブ変異体

た。Cre+/Rho-K DN+マウスにおいてもこれらと同様の表(RhoA DN) あるいは Rho-kinase のドミナントネガティブ

現型が認められた。以上の結果から，Rho/Rho-kinase シ

変異体 (Rho-K DN) を順次連結したトランスジーンを有グナル伝達系は，発生過程における運動神経細胞の生存するトランスジェニックマウス（それぞれ，CAT-RhoAと軸索パターニングに重要な役割を果たしている事が明

DN マウスと CAT-Rho-K DN マウス）を作製した。次に，らかになった。

発 生 過 程 の 運 動 神 経 細 胞 で 特 異 的 に Rho あ る い は（6）報酬・忌避行動における大脳基底核神経回路の制御機構
疋田貴俊（大阪バイオサイエンス研究所 システムズ生物学部門，JST さきがけ）

大脳基底核は運動のバランスの制御部位であるのみな

らず，好ましいものを求める報酬行動，不快なものを避301

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ける忌避行動，報酬か忌避かを選択する意志決定を支配が形態学的に同一であるために 2 つの経路を介した基底する必須の脳部位である。大脳基底核神経回路は大脳皮核神経回路の制御機構の多くが不明であった。そこで，質－線条体/側坐核－黒質網様部－視床の神経経路で形

直接路と間接路を構成する線条体神経細胞のそれぞれに成され，さらに海馬体や扁桃体から記憶や情動の情報入特異的に破傷風菌毒素を発現させ，テトラサイクリン依力を受ける。大脳基底核は黒質緻密部及び腹側被蓋野か存的に神経伝達を遮断/再開できる可逆的神経伝達阻止らのドーパミンによって制御を受け，パーキンソン病は法を開発した。直接路遮断と間接路遮断は共に精神刺激

ドーパミンの枯渇によって，また薬物依存症はドーパミ薬による急性賦活行動量を抑制した。しかし，報酬学習

ンの異常亢進によって誘発され，精神神経疾患を理解すとコカイン依存行動には直接路神経伝達が，忌避行動にる上でも重要な脳部位である。大脳基底核の主要な神経は間接路神経伝達がそれぞれ特異的に必須であった。報回路である線条体から黒質への直接路と，淡蒼球などを酬・忌避行動においてドーパミンを介した大脳基底核神

介する間接路の 2 つの伝達経路があるが，これらの機能

経回路のスイッチング機構を考察する。

に対する役割については，それぞれの経路の線条体細胞（7）鳥の歌学習におけるカドヘリン分子の役割
松永英治（理化学研究所 脳科学総合研究センター 象徴概念発達研究チーム）

鳥類の中でも，鳴禽類に属する鳥は，幼鳥期に親鳥をところ，コントロールの GFP を強制発現させた鳥は，親真似て，囀り（歌）を学習することから，ヒトの言語発

鳥の歌を習得したが，cadherin-7 を強制発現させた鳥では，話学習モデルとされる。歌を学習する鳥の脳内には，「歌幼鳥から成鳥に至る過程で獲得されるはずの倍音構造を制御系」と呼ばれる神経回路網が存在しており，歌の学

持った音素の習得に異常が見られることがわかった。

習と生成に関わることが知られる。しかしどのような分

また，Type-II cadherin 分子は，ニューロンの電気的活子機構により鳥の歌学習が制御されているかは，明らか動に関わることが報告されているので，発現するにされていない。鳥の歌学習を支える分子基盤を探るた

cadherin 分子が，どのような機構により鳥の歌学習に影め，本研究では，まず，鳴禽類のジュウシマツを用いて，響を与えるのかを探るため，ラット海馬由来の神経細胞

in situ hybridization 法により，歌制御系に関連して発現すに cadherin 分子を発現させ，電気生理学的解析を行った。

る因子群の探索を行った。発達過程を追って詳細に様々

コントロールの GFP を発現させた細胞に比べ，Cad6 をな遺伝子群の発現パターンを調べたところ，歌の生成に発現させた細胞では，樹状突起のスパイン数と mEPSCs

関わる前運動核の RA 核において，親鳥の歌を聴いて覚(miniature Excitatory Synaptic Currents) の発生頻度の増加

える感覚学習期から，自ら親の歌を真似て試行錯誤を繰が見られたが，Cad7 を発現させた細胞では，逆にスパイり返して歌を習得していく感覚運動学習期へと移行する

ン数と mEPSCs の発生頻度に減少が見られた。

過程で，発現する type-II cadherin 分子のサブタイプがこれらの結果をあわせて考えると，鳥の歌の発達過程

cadherin-7 (Cad7) から cadherin-6B (Cad6) へと変化するこでは，発現する cadherin 分子のサブタイプが Cad7 からとが明らかとなった。そこで歌学習における cadherin のCad6B へと変化することにより，シナプス数が増加し，機能を探るため，幼鳥期のジュウシマツの脳内に神経可塑性が増大され，これが歌の感覚運動学習を可能

cadherin-7 を発現するレンチウイルスを導入し，歌学習へにする可能性が示唆された。

の影響を解析した。様々な音響特性の解析をおこなった

302

研究会報告（8）細胞接着因子 Neuroligin の 2 種類の自閉症変異がシナプス機能に及ぼす作用の比較
田渕克彦（生理学研究所 脳形態解析研究部門）

Neurolign はシナプス後終末に局在する細胞接着因子

ウスは正常に発生成長し，シナプス以外で目立った異常で，シナプス前終末の Neurexin と結合することによりシが認められないことから，シナプス異常が自閉症病理のナプスの形成および成熟に寄与していると考えられてい最小構成要素である可能性が示唆された。我々は，現在る。ヒトでは 5 種類の neuroligin 遺伝子が存在し，これこのマウスのシナプス機能について更に詳しく解析を行

らは細胞外領域にアセチルコリンエステラーゼ様ドメイっている。電気生理学的に，このマウスでは大脳皮質のン，細胞内領域に PDZ 結合配列を有する 1 回膜貫通型タ

体性感覚野で抑制性シナプス機能の選択的な増強が認め

ンパク質をコードしている。
近年，Neuroligin や Neurexin，られ，海馬の CA1 領域のシナプスにおいては，抑制性シさらにはこれらと細胞内で直接的，間接的に相互作用すナプス機能の異常はみられないが，逆に興奮性シナプスる分子の遺伝子異常が自閉症患者から相次いで発見され機能の増強が認められた。この増強は，AMPA 受容体機た。自閉症は精神・神経疾患の中でも特に遺伝学的素因

能よりも NMDA 受容体機能でより顕著であった。レプとの関連が強い疾患であるが，多くのものは多因性遺伝

リカ免疫電顕法（SDS-FRL 法）を用いてシナプス後膜面性であると考えられ原因の特定が困難であった。このたにおける NMDA 受容体の密度を調べたところ，GluN1

め，自閉症を発症前に診断して未然に防ぐ方法や，発症の密度の上昇がみられた。自閉症患者から見つかったも後の根本的治療法は未だに確立されていない。もしこれう一つの Neuroligin 変異である R704C は，これまで見つらの分子の異常がそれぞれ単独で自閉症を引き起こしう

かった Neuroligin の変異のうち，唯一細胞内領域に存在

ることがわかれば，それらがモデル動物において引き起する変異である。R451C 変異と異なり，この変異は in

こす病態を解析することで，自閉症の原因解明の道が開vitro でシナプス形成能に異常はみられない。この変異をけるのではないかと期待できる。我々は，これまでの研ノックインしたマウスでは，海馬の CA1 領域のシナプス究において，自閉症患者から見つかった Neuroligin-3 のにおいて，R451C 変異とは異なり AMPA 受容体機能の低

アセチルコリンエステラーゼ様ドメイン内の 451 番目の下が認められた。本研究会では，Neuroligin の R451C とアルギニンがシステインに置換された変異（R451C 変異）

R704C の二つの変異がシナプスに及ぼす作用をそれぞれ

をノックインしたマウスを作成し，この変異がマウスで比較しながら議論したいと考えている。

自閉症様行動を再現することを確認した。また，このマ（9）ショウジョウバエ嗅覚情報処理の信頼性と柔軟性
風間北斗（理化学研究所 脳科学総合研究センター 知覚神経回路機構研究チーム）

一般に，神経回路が持つべき情報処理の特性とは何で軟性という一見相反する性質は，多くの神経回路のアイ

まず，計算の信頼性が高いことである。もデンティティーとも言える。しかしながら，同一回路にし，回路の出力が試行ごとに変わるようでは，情報は正

おいて，どのようにこれら二つのことが実現されている

確に伝えられない。同時に，回路が様々な環境下で効果

かは，まだよく理解されたとは言い難い。本セミナーで的に機能するためには，計算様式を柔軟に変更できる必は，ショウジョウバエの嗅覚情報処理一次中枢である触要がある。例えば，神経細胞の損傷等からある入力レベ

覚葉（脊椎動物の嗅球に相当）を対象として，これら二ルが低下した場合，回路の他の要素が可塑的に変化する

つの特性を生み出すメカニズムを，シナプス・細胞・回ことで，その入力の低下を補える。これら，信頼性・柔路レベルで議論する。

あろうか？

303

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（10）嗅覚神経地図の形成メカニズム今井猛（理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 感覚神経回路形成研究チーム）

哺乳類の嗅覚系において，個々の嗅神経細胞は約 1,000
種類の嗅覚受容体 (OR) 遺伝子の中から 1 種類のみを発れてきた以上に，末梢入力どうしの自己組織化によって生じるものであるということを示唆している。

現し，その軸索投射先は発現する OR の種類によって規このようにして作られた嗅覚神経地図が二次神経細胞定される。従って，匂いの情報は嗅球上の神経地図に二にどのように伝えられ，嗅皮質でどのように読み解かれ次元的に展開される。この嗅覚地図が発生過程でどのよるのか，またそのための神経回路がどのように作られる

うにして出来るのかは長い間謎であったが，我々は，のか，といった問題はこれからの重要な問題である。こ「OR の違い」が，cAMP シグナルを介して軸索ガイダン

れらの問いに対する我々の試みについても紹介したい。

ス分子の転写レベルへと変換されることで軸索投射位置

References:が規定されることを見出した (Imai et al., 2006)。更に，こImai et al., Cold Spring Harb Perspect Biol. (2010)

れらのガイダンス分子は，軸索間相互作用を介して神経

2:a001776.

地図形成を制御していることが明らかとなった (Imai et

Imai et al., Science (2009) 325:585-590.

al., 2009)。これらの知見は，神経地図がこれまで考えらImai et al., Science (2006) 314:657-304

研究会報告６．痛みの病態生理と神経・分子機構
2011 年 12 月 21 日－12 月 22 日
代表・世話人：岩田幸一（日本大学歯学部生理学教室）
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）教育講演 1：The Itching Line- The Cellular Basis of Itch Detection and Transmission
Alexander Binshtok (The Hebrew University Medical School)（２）線維筋痛症モデルにおける皮膚侵害受容器活動の解析
田口徹 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）ラット下腿筋膜の侵害受容組織としての特性
安井正佐也 1，田口徹 2，水村和枝 3，木山博資 1（1 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，
2

名古屋大学環境医学研究所神経系分野 II，3 中部大学生命健康科学部理学療法学科）（４）神経成長因子はヒトの持続性筋痛とトリガーポイント形成に関与する林

功栄 1,2，水村和枝 3，Thomas Graven-Nielsen4，尾﨑紀之 1（1 金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野，

2
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，

中部大学生命健康科学部理学療法学科，4Center for Sensory-Motor Interaction, Aalborg University）（５）歯髄炎により発症する異所性疼痛異常の末梢機構
松浦慎吾 1，清水康平 1,3，篠田雅路 2,4，小木會文内 1,3，岩田幸一 2,4（1 日本大学歯学部保存学教室歯内療法学講座，2 生理学教室，
3

総合歯学研究所高度先端医療研究部門，4 総合歯学研究所機能形態部門）（６）延髄侵害受容性ニューロン応答特性の変調へのアストログリアの関与
坪井美行（日本大学歯学部生理学教室）（７）咀嚼が顔面皮膚の体性感覚に及ぼす影響
岡安一郎，大井久美子（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科臨床病態生理学分野）（８）帯状疱疹関連疼痛マウスモデルの動的アロディニア発生における脊髄後角への T リンパ球浸潤の関与
佐々木淳，篠田篤，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）（９）Bortezomib 誘発性疼痛の動物モデルの作製とその特徴
北村亮，安東嗣修，溝口静香，倉石泰（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学教室）（10）Intrathecal Administration of Botulinum Neurotoxin Type A Attenuates Formalin-Induced
Nociceptive Responses in MiceHyun Jeong Kim(Department of Dental Anesthesiology and Dental Research Institute,
School of Dentistry, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea)（11）神経障害性疼痛におけるモルヒネ先制鎮痛－下行性抑制系を介するリゾホスファチジン酸合成の抑制
永井潤，植田弘師（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科分子薬理学分野）（12）モルヒネ鎮痛耐性を制御するミクログリアを介したアンチオピオイド機構の解明
西建也，植田弘師（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科分子薬理学分野）

305

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（13）In vivo パッチクランプ法により明らかとなった下行性疼痛抑制系を介した
dexmedetomidine の新規鎮痛作用
舟井優介 1,2，西川精宣 2，森隆 2，井本敬二 1,3，古江秀昌 1,3（1 生理学研究所神経シグナル研究部門，2 大阪市立大学大学院医学研究科麻酔科学，
3

総合研究大学院大学生理科学）（14）神経障害性疼痛下における内因性 GABA 伝達効率低下に起因した睡眠障害
山下

哲 1，堀内浩 1，柳瀬諒 1，鈴木勉 2，成田年1（1 星薬科大学薬理学教室，2 星薬科大学薬品毒性学教室）（15）教育講演 2：口腔顔面領域の不明痛の最近の知識
今村佳樹（日本大学歯学部口腔診断学講座）（16）脊髄後角における非侵害受容性神経終末－II 層興奮性介在細胞コンタクトの解析
八坂敏一 1，Sheena YX Tiong2，Erika Polgár2，藤田亜美 1，熊本栄一 1，Andrew J Todd2（1 佐賀大学医学部生体構造機能学講座，2 グラスゴウ大学 IBLS 脊髄グループ）（17）成熟ラットの脊髄後角における痛み伝達制御におけるオキシトシンの役割
熊本栄一，蒋昌宇，藤田亜美，柳涛，徐年香，水田恒太郎，

井上将成，川崎弘貴，八坂敏一，上村聡子，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））（18）脊髄後角での神経可塑性の神経活動イメージングによる解析
池田弘，村瀬一之（福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻）（19）僧帽筋炎に随伴した顎顔面部の異所性異常疼痛発症における fractalkine の関与
清本聖文 1，篠田雅路 2，今村佳樹 1，岩田幸一 2（1 日本大学歯学部口腔診断学講座，2 日本大学歯学部生理学教室）（20）慢性椎間板性腰痛機序の検討
宮城正行，石川哲大，大鳥精司，井上鈴木玄，鴨田博人，新井玄，

都，佐久間詳浩，及川泰宏，高橋和久，川上守（千葉大学大学院医学研究院整形外科学）（21）腰椎椎間板ヘルニアの病態と治療－ラット髄核留置モデルを用いての検討－
関口美穂，菊地臣一，紺野慎一（福島県立医科大学医学部整形外科学講座）（22）神経障害性疼痛における転写因子 IRF5 の役割
吉永遼平 1，津田

誠 1，増田隆博 1，西本奈央 1，齋藤秀俊 1，田村智彦 2，井上和秀 1（1 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野，2 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室）（23）末梢神経障害後早期に脊髄後角ミクログリアに特異的に発現する新規転写因子の役割
増田潤哉，齊藤秀俊，米田聡介，津田誠，井上和秀（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）（24）舌神経圧迫モデルラットに発症する機械的および熱痛覚過敏に対する satellite glial cell における
P2Y12 receptor の関与
片桐綾乃 1,2，篠田雅路 2，豊福

明 1，岩田幸一 2（1 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科歯科心身医学分野，2 日本大学歯学部生理学教室）（25）痛みによる不快情動生成における分界条床核の役割
南306

雅文（北海道大学大学院薬学研究院薬理学研究室）

研究会報告（26）仔マウスが親に運ばれる時に示す輸送反応：制御機構および侵害受容応答変化の検討
吉田さちね 1，Gianluca Esposito1，恒岡洋右 1，大西竜子 1，菊水健史 2，加藤忠史 3，黒田公美 1（1 理化学研究所脳科学総合研究センター黒田研究ユニット，2 麻布大学獣医学部伴侶動物学研究室，
3

理化学研究所脳科学総合研究センター精神疾患動態研究チーム）（27）ラット培養後根神経節細胞の機械感受性電流の低 pH による感作機構について
久保亜抄子 1,2，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）（28）光学異性体の痛覚伝達に対する選択的抑制効果
大介 1，井本敬二 1,2，古江秀昌 1,2

歌（1 生理学研究所神経シグナル研究部門，2 総合研究大学院大学 生理科学）（29）辛くないトウガラシの成分，カプシエイトによる TRPA1 活性化
内田邦敏，新宅健司，Zhou Yiming，鈴木喜郎，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）（30）TRPM2 を介した炎症性および神経障害性疼痛発症のメカニズム勇昂一 1，原口佳代 1，河本

愛 1，朝倉佳代子 1，白川久志 1，森泰生 2，中川貴之 1，金子周司 1（1 京都大学大学院薬学研究科生体機能解析学分野，
2

工学研究科合成・生物化学専攻分子生物化学分野）（31）カプサイシンを生後 2 日，15 日目投与マウスの炎症誘発後の侵害刺激に対する応答の変化
樋浦明夫 1，中川弘 2，江口覚3（1 徳島大学歯学部口腔組織学教室，2 徳島大学病院障碍者歯科，3 徳島大学病院歯科麻酔）【参加者名】
南雅文（北海道大学），関口美穂（福島県立医科大学），（京都大学），勇昂一（京都大学），榊山

実（京都大学），半田隼一（福島県立医科大学），吉川博之（新潟大学），

岩下成人（滋賀医科大学），舟井優介（大阪市立大学），

照光

山崎広之（大阪市立大学），眞下真（新潟大学），舟久保恵美（慶應義塾大学），片桐綾乃（東京医科歯科大学大学院），山下哲（星薬科大光隆（大阪大学），丹羽節（大阪大学），杉村均（大阪大学），神田浩里（兵学），田辺光男（北里大学），笠井慎也（東京都医学総合

庫医科大学），高露雄太（九州大学），増田潤哉（九州大研究所），岩田幸一（日本大学），篠田雅路（日本大学），学），吉永遼平（九州大学），高野行夫（福岡大学），本多

坪井美行（日本大学），今村佳樹（日本大学），清本聖文

健治（福岡大学），岡安一郎（長崎大学），永井（日本大学），松浦慎吾（日本大学），Alex Binshtok (The

崎大学）
，西

Hebrew University Medical School)，HyungJeong Kim（国八坂敏一（佐賀大学），蒋

立ソウル大学），西須大徳（慶應義塾大学），宮城正行（千（徳島大学），岡村智雄（東レ株式会社），臼井健司（JT葉大学），吉田さちね（理化学研究所），佐々木淳（富山

医薬総合研究所），小林淳一（キッセイ薬品工業株式会社），

大学）
，北村

聡（富山大学），尾吉見洋志（吉見歯科・口腔外科クリニック），奥山佳代子勤（金沢大学），堀紀代美（金（田辺三菱製薬（株）），田矢廣司（丸石製薬株式会社），

功栄（金沢大学），村瀬一之（福井大学），

西川幸俊（小野薬品工業水瀬研究所），渡邉修造（ラクオ

亮（富山大学），織田

崎紀之（金沢大学）
，易
沢大学）
，林
池田

弘（福井大学），松田輝（中部大学），水村和枝

潤（長建也（長崎大学），熊本栄一（佐賀大学），

リア創薬（株）），西昌宇（佐賀大学），樋浦明夫

洋平（ラクオリア創薬（株）），鈴徹（名古屋大木克也（味の素株式会社），物井則幸（ライオン株式会社），学），安井正佐也（名古屋大学），久保亜抄子（名古屋大小松孝行（旭化成ファーマ株式会社），富永真琴（岡崎統学），溝口博之（名古屋大学），片野坂公明（名古屋大学），

合バイオ），山中章弘（岡崎統合バイオ），鈴木喜郎（岡古江秀昌（生理学研究所），歌崎統合バイオ）
，齋藤

（中部大）
，佐藤

純（名古屋大学），田口大介（生理学研究所），

箱崎敦志（生理学研究所），中川貴之（京都大学），趙萌

茂（岡崎統合バイオ），内田邦敏（岡崎統合バイオ），加塩麻紀子（岡崎統合バイオ）
，常松

307

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

友美（岡崎統合バイオ），梅村周徹（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）
，

オ）
，孫

武平（岡崎統合バイオ），Rupali Gupta（岡崎統合バイオ），渡辺成樹（岡崎統合バイオ）田淵紗和子（岡崎統合バイオ），橘高裕貴（岡崎統合バイ【概要】
本研究会は「痛みの病態生理と神経・分子機構」と題た。一般講演では，炎症，神経損傷あるいは薬物によるして，岡崎統合バイオサイエンスセンターにおいて，平様々な疼痛モデル動物に関して，末梢神経系から中枢神成 23 年 12 月 21 日および 12 月 22 日の 2 日間にわたって

経系に至るまで，最新の知見が数多く発表された。特に，開催された。本研究会では教育講演として 2 つのテーマ

様々な慢性疼痛発症に対して重要な役割をなすと考えらを企画した。一つは Hebrew 大学の Alexander Binshtok 先

れているグリアに関する発表が複数みられ，疼痛研究の

生 か ら “ The Cellular Basis of Itch Detection and

新たな展開を垣間見ることができた。また，様々な疾患

Transmission”というタイトルで講演がなされ，かゆみのの病態に関しても，あらゆる視点から詳細な研究が進めメカニズムに関して，histamine が関与するかゆみ，およられており，それぞれに関する分子機構が解明されつつび histamine の関与がないかゆみに対する新たな分子メあることに感銘を受けた。演題数が予想以上に多く，一カニズムが提唱された。また，臨床面からの講演というつひとつの講演に対して 15 分という短い時間しか確保ことで，日本大学歯学部の今村佳樹教授にから“口腔顔することがでないにもかかわらず，非常に活発な討論が面領域の不明痛の最近の知識”と題して，口腔顔面領域

なされ，新たな慢性疼痛治療の可能性をうかがい知るこに発症する疼痛異常に関する最近の臨床知見が紹介されとができ，大変有意義な研究会になった。

（1）教育講演1：The Itching Line: The Cellular Basis of Itch Detection and Transmission
Alexander Binshtok (The Hebrew University Medical School)
Itch is a complex cutaneous sensation evoked by variety of

MrgprC11 was observed in a subset of neurons that expressedfactors. Pharmacologically, inhibition of histamine H1

receptors for both MrgprA3 and histamine. Is it possible,

receptors by antihistamine administration is an effective

instead, that the distinct itch-modalities responsive to uniquetreatment for many types of itch. However, antihistamines

pruritogens represent cellularly discrete labeled lines forcannothistamine itch and histamine-independent itch?

effectively

reducehistamine-independentitch

including itch caused by liver disease, kidney failure,

Another puzzling findings demonstrated that itch isdiabetes, cancer, or itch induced by the malaria drug

modulated by an array of noxious stimuli. Does this mean thatchloroquine. In primary afferent neurons, distinct signal

pain and itch share common detection and transmission

transduction pathways have been identified for various

mechanisms?

pruritogens including histamine, the MrgprA3 agonist

To settle these dilemmas the method that will temporarily

chloroquine (CQ), and the MrgprC11 agonist bovine adrenal

but reversibly block specific itch or pain transmitting fibers

medulla 8-22 (BAM8-22) peptide. While the molecularform is needed. Here we adapt the method we previously

pathwayshistamine

reported for achieving pain-selective peripheral nerve block

independent itch are clearly distinct, the transduction

by targeting the charged, membrane-impermeable lidocaine

pathways for histamine-dependent itch and histamine -derivative N-ethyl-lidocaine (QX-314) through capsaicin -independent itch may still share a common cellular identity.

activated transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1)

Indeed, the MrgprA3 receptor was found to be expressedchannels to electrically silence functional subsets of itch-

among neurons that co-expressed histamine receptors, whilesensing neurons. By blockade of signal transmission of select

308

for

histamine-evoked

itch

and

研究会報告populations of peripheral itch fibers we reveal that distinct

histamine-dependentandhistamine-independent

populations of itch-specific primary afferent fibers mediate

independent of pain or tactile sensation.

itch（2）線維筋痛症モデルにおける皮膚侵害受容器活動の解析
田口徹 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）
線維筋痛症 (fibromyalgia, FM)，または線維性筋痛症候った。一方，残存したと思われる機械感受性 C 線維侵害群 (fibromyalgia syndrome, FMS) は全身性の痛みを主症

受容器の一般的特性（受容器タイプの割合，伝導速度，状とし，種々の自律神経症状や精神症状を随伴する慢性

自発放電，受容野の分布），および侵害刺激（機械・化学・

難治性疾患である。近年，FM の動物モデルがいくつか

温度刺激）に対する反応特性に有意な変化はなかった。

開発され，有効薬物の探索を目的とした行動薬理実験がまた，FM モデルの神経軸索では，繰り返し電気刺激 (5行われているが，FM の神経機構，特に，末梢神経機構

Hz, 10 sec) による活動依存的伝導速度変化 (activity -は未解明である。本研究では，生体アミンの枯渇剤であ

dependent change of conduction velocity, ADCCV) が有意る reserpine 投与による FM モデル [Nagakura et al. Painに小さかった。これらの結果より，reserpine 投与による

146: 26-33, 2009] を用い，皮膚細径線維（Aδ，および C

FM モデルでは，機械感受性皮膚 C 線維侵害受容器の多線維）の侵害刺激受容特性，および軸索伝導特性を体系

くが機械感受性を失うが，一方で，軸索の伝導特性は温的に調べた。FM モデルにおけるもっとも顕著な変化は，存されると考えられた。今後，上述の変化がどのように機械感受性 C 線維侵害受容器の割合の低下，およびこれ

本モデルにおける痛覚過敏行動を惹起するか検討する必に伴う機械感受性のない C 線維受容器の割合の増加であ要がある。

（3）ラット下腿筋膜の侵害受容組織としての特性
安井正佐也 1，田口徹 2，水村和枝 3，木山博資 1（1 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，
2

名古屋大学環境医学研究所神経系分野Ⅱ，3 中部大学生命健康科学部理学療法学科）

近年，筋・筋膜性疼痛の病態メカニズムが解明されつ

下腿筋膜の遠位 1/3 に密に分布していた。電気生理学的つあるが，その主たる研究対象は筋組織である。一方，に下腿筋膜へのピンチ刺激に応じる細径線維受容器が存

筋膜は支持組織としての認識が強く，侵害受容に関する在したが，このうち Aδ 線維の受容野は下腿筋膜全体に報告は少ない。我々は筋膜に起因する侵害受容の末梢神分布し，主として機械刺激のみに応じた。一方，C 線維経機構を解明する目的で，1) ラット下腿筋膜の正常構の受容野は下腿筋膜の遠位 1/2～1/3 に密に分布し，その造，2) 侵害受容線維の分布，3) 細径線維受容器の電気

多くはブラジキニンや侵害熱刺激に応じるポリモーダル

生理学的反応特性，について体系的に調べた。下腿筋膜受容器であった。下腿筋膜での CGRP 陽性線維の分布は，は近位部と中間・遠位部において，線維芽細胞層に挟ま電気生理学実験で観察された C 線維の受容野とよく一致れた 1 層，もしくは 2 層のコラーゲン層を有し，部位にした．下腿筋膜は正常時の侵害受容を担うことが明らかよる正常構造の違いが観察された。また，神経線維マーになり，これまで骨格筋の他動的な支持組織としてしかカーである PGP9.5 陽性線維は下腿筋膜全体に分布して捉えられていなかったが，侵害受容組織としても生体にいたが，侵害受容線維マーカーである CGRP 陽性線維はおいてアクティブな役割を果たしていると考えられた。

309

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（4）神経成長因子はヒトの持続性筋痛とトリガーポイント形成に関与する林

功栄 1,2，水村和枝 3，Thomas Graven-Nielsen4，尾﨑紀之 1（1 金沢大学医薬保健研究域医学系機能解剖学分野，

2
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，

中部大学生命健康科学部理学療法学科，4Center for Sensory-Motor Interaction, Aalborg University）【背景】筋・筋膜性疼痛症候群 (MPS) は 1) 持続性筋痛，ル）を 3 日間連日注射（1 日 1 回 5 µg/0.2 ml）し，筋の2) 筋硬結の触知，3) 関連痛を誘発する痛覚過敏点（トリ圧痛閾値，Likert scale diary（筋痛スケール），関連痛放散ガーポイント）の存在が特徴的な筋痛病態で，有病率は領域について調べた。

約 3%と報告されており，慢性的な頸肩部痛や腰痛の原【結果】NGF の 3 日間連日筋内投与により，10 日間持続因となっているがその病態メカニズムの詳細は不明であする有意な圧痛閾値の低下と，筋痛スケールを用いた評る。我々はこれまでに，ラットへの伸張性収縮運動の連価において 16 日間持続する有意な筋痛が観察された。ま日負荷により MPS の特徴である筋硬結を伴う持続性筋

た，NGF 注射部位に，圧迫により広範な関連痛が誘発さ

痛動物モデル（MPS 様モデル）を開発し，本モデルにおれるトリガーポイント様痛覚過敏点が形成された。

ける筋の機械性痛覚過敏に神経成長因子 (NGF) が関与【結論】ヒトへの NGF の連日筋内投与により MPS の特することを明らかにした (Hayashi et al., 2011)。一方，ヒ徴である持続性筋痛と関連痛を誘発するトリガーポイン

ト実験において，NGF の単回筋内投与が一過性の筋の機トが形成された。NGF は MPS の発症に関与する重要な械性痛覚過敏を引き起こすことが報告されている。そこ

因子と思われる。

で今回，ヒトの前脛骨筋に NGF を連日筋内投与するこ

参考文献とで MPS の特徴である持続性筋痛と関連痛を誘発する

Hayashi K, Ozaki N, Kawakita K, Itoh K, Mizumura K,

トリガーポイントが生じるかどうか調べた。

Furukawa K, Yasui M, Hori K, Yi SQ, Yamaguchi T,【方法】本実験は二重盲検ランダム化比較試験で行った。

Sugiura Y. Involvement of NGF in the rat model of

健康な成人被験者（平均年齢 30 歳，男性 7 名，女性 5persistent muscle pain associated with taut band. J Pain名）の前脛骨筋に NGF または生理食塩水（コントロー

2011;12:1059-1068.

（5）歯髄炎により発症する異所性疼痛異常の末梢機構
松浦慎吾 1，清水康平 1,3，篠田雅路 2,4，小木會文内 1,3，岩田幸一 2,4（1 日本大学歯学部保存学教室歯内療法学講座，2 生理学教室，
3

総合歯学研究所高度先端医療研究部門，4 総合歯学研究所機能形態部門）【目的・方法】歯髄炎が引き起こされると，患歯だけでな(M2) を露髄し，10mM カプサイシン (Cap) 刺激し 5 分後く隣在歯や口腔顔面領域に異所性の疼痛異常が誘導されに灌流固定して TG を摘出し，pERK 陽性細胞の発現様ることがある。本研究では歯髄炎モデルラットを作製し，式を解析した。さらに，神経トレーサーである FG 及び隣在歯の歯髄刺激により活性化される三叉神経節 (TG)DiI をそれぞれ M1 及び M2 に注入し，一つの TG 細胞が細胞をリン酸化 ERK (pERK) を指標に検索し，歯髄炎に複数歯を支配する可能性を検証した。

よって引き起こされる異所性疼痛異常の末梢神経機構の【結果】M1 と M2 歯髄を支配する TG 細胞の内，5.8%が一端を解明することを目的とした。ラットを麻酔後，右両歯髄を支配していた。M1 に炎症が起こると M2 への側上顎第一臼歯歯髄 (M1) を露髄し起炎物質 CFA を塗布

Cap 刺激により pERK 陽性細胞が増加し，M1 を支配しし仮封した。3 日後に同ラットの同側上顎第二臼歯歯髄ている TG 細胞でも活性化が認められた。

310

研究会報告【結論】1) 複数歯を支配する TG 細胞が存在し，歯髄炎をれた可能性が考えられる。2) 炎症を引き起こした歯髄を引き起こした歯髄を支配する TG 細胞が隣在歯をも同時支配する TG 細胞が隣接した他の歯髄を支配する TG 細に支配しており，隣在歯における侵害情報伝達が亢進さ胞に作用し，興奮性を異常に亢進する可能が示された。

（6）延髄侵害受容性ニューロン応答特性の変調へのアストログリアの関与
坪井美行（日本大学歯学部生理学教室）

慢性歯髄炎モデル動物の三叉神経脊髄路核尾側亜核

脊髄液に添加した後の誘発反応を調べた。さらに，ガス

侵害受容ニューロンの反応性の変化へのアストログリア

麻酔下で MSO を硬膜内注射し機械刺激に対する逃避行の関与を明らかにすることを目的にした。実験には SD動の変化を調べた。歯牙を切削していない動物をコント

系雄性ラットを用い，7 週齢時に 2%ハロタン麻酔下でデロールとした。コントロール動物と比較して，露髄させンタルドリルを使用し，左側下顎第 1 大臼歯の咬合面をた動物の Vc 侵害受容ニューロンの誘発反応の有意の増切削し歯髄を露出させ，歯髄炎を発症させた。術後 1，3，加と受容野の拡大が認められ，MSO の延髄への投与で刺5，7，14，21，28 日目に von Frey Filaments を用いてオ

激誘発反応の増加の抑制が認められた。コントロール群

トガイ部皮膚を定量的に機械刺激し，逃避行動閾値を測で記録された侵害受容ニューロンの誘発反応は，MSO の定した。機械刺激に対する逃避閾値は，歯髄開放後 3 日

投与による有意な変化は記録できなかった。 MSO を硬目より有意に低下し，5 日目から 7 日目をピークに 28 日

膜内注射した後，機械刺激に対する逃避行動閾値の有意目続いた。三叉神経脊髄路核尾側亜核 (Vc) より，全身麻の上昇が認められた。以上のことから，歯髄開放による酔下（urethane (1 g/kg) とα-chloralose (50 mg/kg) の混合液

慢性歯髄炎モデル動物における機械刺激に対する閾値のを i.p.）で，左側の下歯槽神経支配に受容野を持つ単一低下は，三叉神経脊髄路核尾側亜核ニューロンの感作に侵害受容ニューロン活動を記録した後，グルタミン合成

より引き起こされている可能性が示唆された。

酵素の抑制剤である methionine sulfoximine (MSO) を脳（7）咀嚼が顔面皮膚の体性感覚に及ぼす影響
岡安一郎，大井久美子（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科臨床病態生理学分野）【目的】ガム咀嚼が顔面皮膚の感覚閾値，痛覚閾値に及ぼは，実験条件間で 5 分後の反応に違いが認められた。すす影響を調べることを目的とした。

なわち，実験条件 1 では，5 分後，FPT が上昇あるいは【方法】被験者は健常ボランティア 14 名（男性 7 名，女変化しないのに対して，実験条件 2 では，FPT の減少が性 7 名，年齢 27 歳～40 歳）とした。精神物理学的手法認められた。さらに，左右の CS において，二つの実験の一つである stair-case method を用いて，顔面皮膚 (cheek

条件間で，5 分後の FPT に有意差が認められた。

skin: CS) ならびに手指の皮膚 (thenar skin: TS) の感覚閾【考察】5 分後における TDT の上昇と FPT の減少は，そ値 (ent-prick pain detection threshold: FPT) を，5 分間のガ

れぞれ，非連合学習である「慣れ」と「感作」によるもム咀嚼前後（条件 1）と，コントロールとして，5 分間ののであるが，ガム咀嚼後では「感作」は認められなかっ

下顎安静位前後（条件 2）で測定し，比較を行った。

た。この咀嚼に伴う体性感覚の変調の仕組みを解明する【結果】実験条件の違いに関わらず，全ての測定部位におために，今後，基礎と臨床の両面からさらに研究を進めいて，5 分後に TDT の上昇が認められた。FPT に関してていく必要がある。

311

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（8）帯状疱疹関連疼痛マウスモデルの動的アロディニア発生における脊髄後角へのT リンパ球浸潤の関与
佐々木淳，篠田篤，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）

ヒトヘルペスウイルス 1 の経皮接種により作製する帯

緩衝生理食塩水中で 1 時間インキュベーションし，その状疱疹関連疼痛のマウスモデルを用いて，動的アロディ

細胞懸濁液あるいは遠心後の上清を健常マウスに髄腔内ニア発生における脊髄後角への T リンパ球浸潤の関与を投与すると動的アロディニアが生じ，キラーT 細胞の細検証した。帯状疱疹痛期の脊髄後角に T リンパ球（ヘル胞懸濁液の髄腔内投与では動的アロディニアは生じなか

パーT 細胞およびキラーT 細胞）の著明な浸潤が認めらった。帯状疱疹痛初期の脊髄後角において，ヘルパーTれ，T リンパ球の浸潤と対応して T リンパ球走化性ケモ細胞の代表的なサイトカインであるインターフェロンγ

カイン CCL5 の mRNA 発現増加も認められた。T リンパの mRNA 発現が顕著に増加し，インターフェロンγを健球の浸潤は帯状疱疹期で最大となった後徐々に減少した

常マウスに髄腔内投与すると動的アロディニアが生じが，帯状疱疹後神経痛期でも浸潤が認められた。リンパた。以上から，T リンパ球，特にヘルパーT 細胞の脊髄

球遊走阻害薬 FTY720 を 0.3mg/kg の用量でウイルス接種

後角への浸潤が帯状疱疹による動的アロディニアの発生の翌日から 1 日 1 回繰り返し経口投与すると動的アロデに重要な役割を果たすこと，ヘルパーT リンパ球が産生

ィニアの発生が有意に抑制された。また，帯状疱疹痛マするインターフェロンγが動的アロディニア誘発分子のウスの脾臓から分離したヘルパーT 細胞を 37℃のリン酸一つである可能性が示唆される。

（9）Bortezomib 誘発性疼痛の動物モデルの作製とその特徴
北村亮，安東嗣修，溝口静香，倉石泰（富山大学大学院医学薬学研究部応用薬理学教室）

Bortezomib (Bzb) は多発性骨髄腫等に用いられている

gabapentin の単回投与で抑制されたが，diclofenac では抑抗癌薬であり，末梢神経障害とそれに伴う疼痛が問題と制されなかった。また，Bzb 投与日より毎日 1 回 limaprost

なっている。しかし，その予防・治療法は確立されていを繰り返し投与は，機械的アロディニアを抑制しなかっない。本研究では，Bzb 誘発疼痛のマウスモデルを作製た。上記の結果は，これまでの研究における oxaliplatin，し，その薬理学的特徴について検討した。実験には雄性

paclitaxel 及び vincristine で誘発される機械的アロディニ

C57BL/6NCr 系マウスを用いた。Bzb (0.03～0.3 mg/kg)

アに対する morphine と diclofenac の効果とは類似していは，単回尾静脈内注射した。機械的アロディニアは vonた。しかし，gabapentin と limaprost が，oxaliplatin 及びFrey 線維による凹み刺激，冷ディセスセジアは acetone

paclitaxel による機械的アロディニアを抑制したが，による冷刺激誘発される疼痛様行動をスコア付けして行

vincristine 誘発の疼痛様行動を抑制しなかった知見を勘なった。また，熱的痛覚過敏は輻射熱照射による熱刺激

案すると，Bzb 誘発アロディニアの薬物反応性は，他のに対する反応潜時を測定することで評価した。Bzb は投抗癌薬誘発で誘発されるアロディニアの薬物反応性とは

与後 12 日目をピークとした機械的アロディニアを生じ異なっていた。これらのことから，Bzb 誘発アロディニ

たが，熱的痛覚過敏及び冷ディセスセジアは観察されなアの発生の機序が少なくとも一部は他の抗癌薬とは異なかった。Bzb 誘発機械的アロディニアは，morphine 及びることが示唆される。

312

研究会報告（10）Intrathecal Administration of Botulinum Neurotoxin Type A Attenuates Formalin-Induced
Nociceptive Responses in MiceHyun Jeong Kim(Department of Dental Anesthesiology and Dental Research Institute, School of Dentistry,Seoul National University, Seoul, Republic of Korea)【BACKGROUND】Botulinum neurotoxin type A (BoNT/A)

and after BoNT/A intrathecal injection.

has been used as an analgesic for controlling chronic pain.

【RESULTS】Even a single intrathecal injection of BoNT/A

Although an antinociceptive effect of central or peripheral

significantly decreased the nociceptive responses in the firstadministration of BoNT/A is suggested, the effect at thephase (10 and 14 days later) and in the second phase of the

spinal level is still unclear. In this study, we evaluated theformalin test at 1, 4, 7, 10, and 14 days later (P < 0.05)

antinociceptive effect of intrathecally administered BoNT/A

without any locomotor changes. Interestingly, intrathecal

on the ICR mice during the formalin test.

BoNT/A attenuated the expression level of CGRP, p-ERK,【 METHODS 】 BoNT/A (0.01 U/mouse) was injected

and p-CaMK-II in the 4th and 5th lumbar spinal dorsal horn

intrathecally in ICR mice, and we observed formalin-induced

at 10 days after injection in comparison with control.

inflammatory pain behaviors at days 1, 4, 7, 10, 14, 21, and 28【CONCLUSIONS】We showed that intrathecally administeredafter the injection. We also examined the level of calcitonin

BoNT/A may have a central analgesic effect on inflammatory

gene-related peptide (CGRP), phosphorylated extracellullar

pain through the modulation of central sensitization. BoNT/A,

signal-regulated

phosphorylatedwith its long-lasting antinociceptive effect, may be a usefulCa /calmodulin-dependent protein kinase type 2 (p-CaMK-II)

analgesic for controlling inflammatory pain. (Anesth Analg

using immunoblot or immunohistochemical analyses before

2011;112:228-235)

kinases(p-ERK),and2+（11）神経障害性疼痛におけるモルヒネ先制鎮痛－下行性抑制系を介する
リゾホスファチジン酸合成の抑制
永井潤，植田弘師（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科分子薬理学分野）

我々は，末梢神経障害によって生じる神経障害性疼痛

かじめ予想される侵害刺激に対して予防的にモルヒネなの初発原因分子として，脂質メディエーターであるリゾ

どの鎮痛薬を処置し，神経障害発症初期のメカミズムを

ホ ス フ ァ チ ジ ン 酸 (LPA) を 同 定 し て い る (Nature

抑制することで術後痛などに効果をあげている。本研究

Medicine, 2004)。この分子は脊髄後角で産生され，LPA1

では，このモルヒネによる先制鎮痛が神経障害時の LPA受容体を介して疼痛関連分子の発現増加や知覚神経の脱産生を抑制するかを坐骨神経障害モデルマウスにおいて髄現象を誘発する。しかしながら，この LPA 産生が神経検討した。脳脊髄液では，LPA 合成酵素であるオートタ

障害時に生じる疼痛刺激によって産生されているかは不キシン (ATX) が豊富に存在しており，前駆体であるリゾ

明のままであった。

ホスファチジルコリン (LPC) の合成が LPA 産生の律速

一方，我々は神経障害の処置前にモルヒネの全身投与段階であると考えられているため，ここでは LPC の定量を行ったところ，その後に続く慢性疼痛の形成は抑制さを行った。LPC の定量については，マトリックスを用いれ，神経障害後にモルヒネ投与を行ったマウスにおいてない NALDI-TOF-MS 法を用いて複数の LPC 分子種の一は，神経障害性疼痛は抑制されないことを見出している。

斉解析を行ったところ，神経障害 75 分後の後根神経と脊実際，先制鎮痛という治療法において，術中などのあら髄において，16:0,18:0,18:1-LPC が増加していた。また，

313

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

この LPC 産生増加はモルヒネを脳室内に前投与するこ

障害性疼痛の形成に重要な役割を果たしていることを明とにより，ほぼ完全に抑制された。以上のことから，神らかにした。

経障害時に生じる強力な痛み刺激が LPA を合成し，神経（12）モルヒネ鎮痛耐性を制御するミクログリアを介したアンチオピオイド機構の解明
西建也，植田弘師（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科分子薬理学分野）

これまでの国内外の研究からモルヒネ鎮痛耐性には(Neuroreport, 2009)。ここで，Cre-loxP システムを用いた様々な分子機構が報告されているが，我々はグルタミン

領域特異的 BDNF 欠損マウスを用いてより詳細な検討を

酸-NMDA 受容体を介するアンチオピオイド機構が重要行ったところ，PAG 特異的 BDNF 欠損マウスにおいて鎮な役割を担うことを証明してきた。具体的には，モルヒ

痛耐成の抑制が認められた。また，モルヒネ投与によりネ慢性投与は中脳水道周囲灰白質 (PAG) におけるグル

PAG 領域においてミクログリアの活性化が見られたた

タミン酸-NMDA 受容体機能の活性化，いわゆるアンチ

め，脳内ミクログリアの関与について検討した。ミクロ

オピオイド機構の亢進による補償機構 (counter balance)

グリア活性抑制剤ミノサイクリンを脳室内投与したとを介して鎮痛耐性を生じる，という考え方である。本研

き，モルヒネ鎮痛耐性が抑制され，また BDNF 産生上昇

究ではこのアンチオピオイド機構を亢進するメカニズムが消失した。同様なモルヒネ鎮痛耐性抑制は活性化ミクの解明を目的とし，BDNF とミクログリアの関与についログリア除去剤クロドロネートリポソームの脳室内投与て検討した。BDNF 抗体を脳室内投与することでモルヒ

によっても観察された。以上のことから，BDNF を介す

ネ鎮痛耐性を抑制することを報告しており，鎮痛耐性にる神経－グリアネットワークがアンチオピオイド機構における脳内 BDNF の関与について明らかにしている

おいて重要な役割を果たす可能性が示唆された。

（13）In vivo パッチクランプ法により明らかとなった下行性疼痛抑制系を介した
dexmedetomidine の新規鎮痛作用
舟井優介 1,2，西川精宣 2，森隆 2，井本敬二 1,3，古江秀昌 1,3（1 生理学研究所神経シグナル研究部門，2 大阪市立大学大学院医学研究科麻酔科学，
3

総合研究大学院大学生理科学）

Dexmedetomidine (DEX) は選択性の高いα2 アドレナリ

成熟雄性ラットをウレタン麻酔下に腰部脊髄を露出

ン受容体作動薬であり，鎮静薬として使用されるが鎮痛し，膠様質細胞からホールセルパッチクランプ記録を行作用も併せ持つと考えられている。スライス標本を用いった。DEX は静脈より投与し，その他の薬剤は Krebs 液

た電気生理学的研究から，痛みの伝達や調節に重要な役に溶解し脊髄表面に灌流投与した。まず，von Frey test

割を果たす脊髄後角第Ⅱ層，膠様質において DEX はα2により鎮痛効果を示す用量を測定すると，1 µg/kg から逃受容体を介して細胞を過分極することが報告されてい避行動の閾値が上昇した。しかし，in vivo パッチクランる。しかし，DEX が実際に in vivo でどの様な鎮痛作用を

プ記録を行って膠様質細胞の過分極を測定すると，10有するか詳細は不明であるため，今回我々は in vivo パッµg/kg 以上の高用量が必要であった。一方，興味深いこ

チクランプ法を用い，静脈より投与した DEX の鎮痛作とに 0.01～10 µg/kg の低用量で DEX は用量依存性に抑制

用をシナプスレベルで詳細に検討し，新たな鎮痛機序を性シナプス電流 (IPSC) の頻度と振幅を著明に増加させ見出した。

た。この DEX の IPSC 増加作用はノルアドレナリンの脊314

研究会報告髄投与に対する応答と類似し，α1 受容体拮抗薬で抑制さ身投与はノルアドレナリン下行性疼痛抑制系の活性化をれた。また，頚髄を半切したラットでは DEX の作用は介し，脊髄膠様質で抑制性シナプス伝達を増加させて鎮見られなかった。以上の結果より，DEX の臨床量での全痛作用を現すことが示唆された。

（14）神経障害性疼痛下における内因性 GABA 伝達効率低下に起因した睡眠障害
山下

哲 1，堀内浩 1，柳瀬諒 1，鈴木勉 2，成田年1（1 星薬科大学薬理学教室，2 星薬科大学薬品毒性学教室）

慢性疼痛患者は，その痛みのために睡眠障害に陥るころ，帯状回領域において，アストロサイトの突起伸展おとが多く，そのために不安やうつ症状の悪化，さらによび伸展した突起上 GAT-3 の免疫活性が認められた。まQOL の低下を引き起こすことが臨床上問題となっていた，マウス大脳皮質由来初代培養グリア細胞にグルタミる。そこで本研究では，疼痛による睡眠障害機構についン酸を加えた後，アストロサイトに存在する GAT-3 の細て神経機能解剖学的解析を行った。神経障害性疼痛モデ

胞内挙動を観察したところ，膜への移行が観察された。

ルマウスにおける睡眠パターンを検討した結果，睡眠障

さらに，帯状回領域に GAT-3 inhibitor を微量注入した際害が認められた。次に，fMRI を用いて神経の活性変化のの脳波を測定した結果，結紮群においてみられた睡眠障可視化を試みたところ，結紮群の帯状回領域において活害の改善が認められた。以上，本研究の結果より，帯状性化が認められた。このような条件下，帯状回領域にお

回領域の活性化に伴うグルタミン酸遊離量の増加に起因けるグルタミン酸遊離量を測定した結果，増加が認めらした GABA 神経系機能変化が，睡眠障害を引き起こすもれた。続いて，疼痛下におけるアストロサイトの形態変のと考えられる。

化と gaba transporter-3 (GAT-3) の局在を検討したとこ（15）教育講演2：口腔顔面領域の不明痛の最近の知識
今村佳樹（日本大学歯学部口腔診断学講座）

口腔顔面領域は診断のつかない難治性疼痛が多いと痛では説明のつかない不明痛が存在し，非定型歯痛，バー言われている。これら不明痛を主訴に受診する患者におニングマウス症候群として診断される。これらは，すべいて，診断可能なもので最も多いのは，筋筋膜痛に伴うての器質的疾患が除外診断されたあとに診断をつけるも関連痛である。筋筋膜痛が生じる原因は，患者それぞれので，心因的な疼痛の一種として考えられてきた。しかの噛み合わせの習慣にあり，この悪習慣は本人が気づかし，近年これらの疼痛が一種の神経障害性疼痛ではない

ないところで行っている。弱い噛み合わせを常時行うこかと考えられるようになってきた。その根拠となっていとで噛み合わせの筋を疲労させており，その悪習慣を気るものは，定量感覚検査における口腔領域の感覚異常のづかせ筋をストレッチさせることで疼痛の軽減が可能で証明にある。

ある。一方，口腔内の不明痛としては，筋筋膜痛の関連

315

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（16）脊髄後角における非侵害受容性神経終末－Ⅱ層興奮性介在細胞コンタクトの解析
八坂敏一 1，Sheena YX Tiong2，Erika Polgár2，藤田亜美 1，熊本栄一 1，Andrew J Todd2（1 佐賀大学医学部生体構造機能学講座，2 グラスゴウ大学 IBLS 脊髄グループ）
脊髄後角は末梢からの感覚情報を脳へと中継するとた，前者の終末には小胞型グルタミン酸輸送体 2同時にその情報を修飾している。侵害受容性線維からの(vGlut2)，後者の終末には vGlut1 が選択的に発現してい入力を受ける I 層の投射細胞や II 層の介在細胞には，る。上述の vertical cell は A 線維の入力を受けるが，どのGABAA 受容体阻害薬存在下で観察されるポリシナプス

A 線維から入力を受けているのかは明らかでない。そこ

性の入力があり，脱抑制による痛覚閾値低下との関連がで，今回 vertical cell が vGlut1 とコンタクトしているかど示唆されている。II 層には多様な形態を持つ興奮性や抑うかを調べた。その結果，調べた複数の細胞で，そのス

制性の介在細胞が存在し，感覚情報の修飾に重要な役割

パインと vGlut1 終末がコンタクトしていることを観察を担っている。それらは形態学的に 4 つのグループに分することができた。このことは，vertical cell が，非侵害類できるが，その中で，興奮性細胞の一種 vertical cell は，受容性線維からの入力をポリシナプス性に I 層投射細胞

細胞体が膠様質浅層部に位置し，樹状突起を深層へ，軸（侵害受容性線維からの入力を持つ）へ伝えている可能性

索を I 層の投射細胞へと伸ばしている。一方，後角へ入があり，興味深い。痛覚異常のメカニズムにこの‘非侵力する侵害受容性 Aδ線維は I 層へ，非侵害受容性 Aβ及害受容性 A 線維-vertical cell-I 層投射細胞’の神経回路がび Aδ線維は II-III 層境界から深層へと投射している。ま関わっている可能性が示唆される。

（17）成熟ラットの脊髄後角における痛み伝達制御におけるオキシトシンの役割
熊本栄一，蒋昌宇，藤田亜美，柳涛，徐年香，水田恒太郎，

井上将成，川崎弘貴，八坂敏一，上村聡子，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））

オキシトシンは 9 残基のアミノ酸からなるペプチドでµM) は内向き膜電流を生じる一方，自発性興奮性シナプあり，視床下部のニューロンで合成された後に下垂体後ス伝達に影響を及ぼさなかった。この内向き膜電流は，葉から神経分泌され，子宮筋収縮や射乳の作用を持つこ

灌流投与中から脱感作を示し，除去後に脱感作から回復とはよく知られている。オキシトシンは男性にも存在しするのに１時間以上を要した。このような応答は，0.01ているが，その生理作用は不明であった。最近，オキシ～5 µM の範囲で濃度の増加と共に大きくなり，電位作動

トシンが学習や記憶，社会認識，心血管系の調節，スト性 Na+チャネルやグルタミン酸受容体の阻害薬および無レス反応および痛みに関与していることが報告されるな

Ca2+溶液による影響を受けなかった。また，オキシトシ

ど，上記以外の作用が注目されている。オキシトシン作

ン応答は，オキシトシン受容体阻害薬の存在下で消失し，動性神経は視床下部から脊髄後角へ投射しているが，こ

オキシトシン受容体作動薬はオキシトシンと同様な作用のペプチドが痛み伝達に及ぼす作用の細胞レベル機序はを示した。細胞内から GDP-β-S を投与するとオキシトシ

まだ十分に調べられていない。今回，成熟雄性ラットの

ン応答は消失した。以上より，オキシトシンは，その受脊髄横断スライス標本にパッチクランプ法を適用して，容体を直接活性化して膜を脱分極させ，膜興奮性を増加

痛み伝達の制御に重要な役割を果たす後角第 II 層（膠様させると考えられる。この作用は，多くの内因性鎮痛物

質）ニューロンに及ぼすオキシトシンの作用を調べた。

質の作用と異なることから，疼痛に寄与することが示唆

保持膜電位-70 mV で灌流投与したオキシトシン (0.5

される。

316

研究会報告（18）脊髄後角での神経可塑性の神経活動イメージングによる解析
池田弘，村瀬一之（福井大学大学院工学研究科知能システム工学専攻）

痛覚過敏は，脊髄後角ニューロンの可塑的変化によっを還流することによって調べた。実験の結果，神経損傷て興奮性が増強するために起きると考えられている。近ラットの神経興奮増強には，ミクログリアが深く関与し年，グリア細胞が痛覚過敏および可塑性に関与しているており，炎症ラットの神経興奮増強にはアストロサイト

ことが多く報告されている。本研究では，炎症性痛覚過が深く関与していることがわかった。また，神経損傷ラ

敏と損傷性痛覚過敏のモデル動物を作成し，それらの脊ットでは，ATP の還流によってカルシウムシグナルを示

髄後角神経興奮の増強へのグリア細胞の関与を，膜電位

す細胞の数がコントロールに比べて顕著に増大していイメージングとカルシウムイメージングによって調べた。また，このようなカルシウムシグナルは，ミクログ

た。実験の結果，後根への単発刺激によって起きる脊髄

リアの抑制および P2X4 受容体の拮抗によって抑制され後角での神経興奮は，コントロールに比べて炎症，損傷た。これらの結果は，神経損傷によって起きる増強には，のどちらのラットでも増大していた。このような増強に

主にミクログリアが関与しており，炎症によって起きる

グリア細胞が関与しているかをグリア細胞の抑制剤，増強には，主にアストロサイトが関与していることを示

p38MAPK, JNK の抑制剤，および，P2X4 受容体の拮抗薬

唆する。

（19）僧帽筋炎に随伴した顎顔面部の異所性異常疼痛発症における fractalkine の関与
清本聖文 1，篠田雅路 2，今村佳樹 1，岩田幸一 2（1 日本大学歯学部口腔診断学講座，2 日本大学歯学部生理学教室）

顎顔面に異常疼痛を訴える患者の多くは，僧帽筋痛を結果から，fractalkine receptor は microglia に局在している

随伴していることから，僧帽筋痛と顎関節部の異常疼痛

ことが確認された。また Western blot にて fractalkineとの間には，何らかの関与があると考えられるがその発

receptor の発現に変化は認められなかった。僧帽筋 CFA

症期所の詳細は不明である。そこで，microglia に発現す投与し，fractalkine receptor 中和抗体の髄腔内持続投与をる fractalkine receptor に注目し，僧帽筋炎に随伴する顎顔行ったものでは HWT 及び Iba1 陽性細胞発現が有意に抑面皮膚の異所性疼痛に対するメカニズムを検証した。ラ

制された。さらに fractalkine 単独髄腔内持続投与後 4 日

ットの僧帽筋へ Complete Freund’s Adjuvant (CFA) を注入

目の HWT は有意に低下し，Iba1 陽性細胞発現が活性化し，筋炎モデルラットを作成した。von Freyfilament を用した。以上の結果から，microglia に発現する fractalkine

いて顎顔面部皮膚への機械刺激に対する頭部逃避閾値

receptor が神経-グリア間の相互関係に寄与していると考(HWT) の経日的変化を観察した。投与後 3,4,5 及び 7 日

えられ，僧帽筋炎に随伴した顎顔面部皮膚の異常疼痛は，目にて，HWT は有意に低下し，4 日目にて，延髄・上部

fractalkine による延髄・上部頸髄の microglia の活性化が頸髄の Iba1 陽性細胞発現が有意に増加した。蛍光染色の関与することが示唆された。

317

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（20）慢性椎間板性腰痛機序の検討
宮城正行，石川哲大，大鳥精司，井上鈴木玄，鴨田博人，新井玄，

都，佐久間詳浩，及川泰宏，高橋和久，川上守（千葉大学大学院医学研究院整形外科学）

椎間板性腰痛の基礎研究において，当教室の篠原がを再現する生理的なモデルではないこと，もう一つは腰1970 年にヒト椎間板性腰痛患者から摘出した椎間板に痛の行動評価ができないことであった。これらの問題点

自由神経終末が内層に侵入すると報告したのが椎間板

は椎間板性腰痛の基礎研究の限界とされてきたが，これ性腰痛の病理に関する最初の記載である。その後，変性らを解決するため我々はまず，ヒト変性椎間板に起こる

椎間板内の炎症性サイトカインの上昇が報告され，これ外傷とメカニカルストレスを再現するためにラット尾らのことが椎間板性腰痛の一因と考えられている。我々

椎椎間板傷害，動的圧迫モデルを開発し，椎間板内で上はまず，変性椎間板内の炎症性サイトカインの動向と支昇する炎症性サイトカインの動向と，支配感覚神経にお配感覚神経の特性変化の動向の関係についてラット腰ける特性の変化の動向について検討した。さらに，動物

椎椎間板傷害モデルを用いて検討した。結果，ラットのモデルの新たな腰痛行動評価法を確立するため，我々は腰椎椎間板傷害により椎間板内の炎症性サイトカイン

近年疼痛歩行の解析ツールとして注目される CatWalk シの上昇は一過性であるのに対し，支配感覚神経での疼痛ステムを導入し，歩行解析を行った。これらの研究結果

関連神経ペプチドの発現上昇は 8 週間持続することが分より，慢性椎間板性腰痛機序について理解を深めることかった。しかし，この研究において 2 点問題点が存在しができた。

た。一つは，腰椎椎間板傷害モデルがヒトの変性椎間板（21）腰椎椎間板ヘルニアの病態と治療－ラット髄核留置モデルを用いての検討－
関口美穂，菊地臣一，紺野慎一（福島県立医科大学医学部整形外科学講座）

代表的な腰椎疾患の 1 つに，腰椎椎間板ヘルニアがあ

臨床で腰椎手術を実施するときに用いているフレームのる。腰椎椎間板ヘルニアの疼痛発生には，ヘルニア塊（機利点を生かして作成した。つり上げ器を用いることで，

械的圧迫因子）が神経を圧迫することと，炎症性サイト

術野の確保，腹圧を減少，および出血を少なくするといカイン等（化学的因子）が関与している。両因子の作用う利点がある。

の強さや関与時期は様々で，複雑である。臨床研究では,髄核が神経に接触すると神経内血流が低下し，後根神両因子の作用を明確に区分することは困難である。基礎

経節の内圧が上昇する。また，疼痛関連行動では，髄核研究においては，両因子をできる限り区別し，その単独や化学因子（TNF-αまたはセロトニン）を神経に投与すの作用や両方の作用を観察できるモデルを用いることると疼痛閾値は低下する。疼痛閾値の低下時には，DRG

で，各因子の影響度を別々に検討することができる。我々の神経細胞またはサテライト細胞で，虚血 (HIF-1 α)，神が用いているラット髄核留置モデル作製手技と工夫を紹経損傷 (ATF3) あるいはアポトーシスが認められ，疼痛介する。また，本モデルでの，疼痛発現の病態と薬物投関連物質（TNF-α, PGE2, ephrin など）が発現する。リド

与効果について結果について紹介する。

カインを神経に投与すると，血流低下と内圧上昇が抑制

全身麻酔下に，左第 5 腰部脊髄神経 (L5) を展開する。

され，疼痛閾値低下を抑制する。抗 TNF 抗体，セロトニ

尾椎の椎間板より髄核を採取し，展開した L5 神経に髄ン受容体拮抗薬，プロスタグランジン受容体拮抗薬を投核を留置する（髄核留置モデル）。手術時の工夫としては，与すると疼痛閾値低下は改善し，疼痛関連物質の発現もつり上げ器を用いてラットを固定する。つり上げ器は，減少する。髄核留置モデルを用いることで，経時的に疼

318

研究会報告痛関連行動，組織学的検討，分子生物学的検討で，腰椎ついて検討することができる。

椎間板ヘルニアの病態や疼痛のメカニズムや治療標的に（22）神経障害性疼痛における転写因子 IRF5の役割
吉永遼平 1，津田

誠 1，増田隆博 1，西本奈央 1，齋藤秀俊 1，田村智彦 2，井上和秀 1（1 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野，2 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室）

神経障害性疼痛は，糖尿病や末期癌などに伴う神経の明らかになっていない。そこで本研究では，IRF5 の神経損傷や機能障害に伴って引き起こされ，非侵害性の触刺障害性疼痛における役割を明らかにすることを目的とし激をも激烈な痛みと感じるアロディニアを主徴とする。

て，詳細に検討を行った。末梢神経損傷後の脊髄内におその発症過程において，過活動状態となった脊髄後角ミける時空間的な IRF5 の発現変化を検討したところ，損

クログリアが重要な役割を果たすことが明らかになって

傷側脊髄内でミクログリア細胞特異的かつ持続的な発現いるが，過活動状態への移行を司る遺伝子制御メカニズ増加が観察された。脊髄の IRF5 発現を siRNA 脊髄腔内

ムは明らかになっていない。最近，我々は，神経損傷を投与により抑制したところ，アロディニアの有意な抑制

起因として発現誘導される転写因子 interferon regulatoryが見られた。さらに，培養ミクログリア細胞においてfactor-8 (IRF8) が，過活動状態への移行において重要な役

IRF5 の発現を抑制したところ，P2X4 受容体などの疼痛割を果たすことを明らかにした。一方，神経障害性疼痛

関連分子の発現抑制が観察された。以上の結果から，末モデルマウスの脊髄内では，IRF8 と同様，IRF5 の顕著

梢神経損傷後に脊髄ミクログリア特異的に発現増加したな発現増加が観察された。しかしながら，IRF5 の中枢神

IRF5 が，疼痛関連分子の発現制御を介し，神経障害性疼

経系における発現細胞およびその役割は，これまで全く痛発症に重要な役割を果たしていると考えられる。

（23）末梢神経障害後早期に脊髄後角ミクログリアに特異的に発現する新規転写因子の役割
増田潤哉，齊藤秀俊，米田聡介，津田誠，井上和秀（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）

近年，神経障害性疼痛の発症メカニズムに脊髄ミクロ発現量を定量解析したところ，神経非損傷側の脊髄に対グリアの活性化が深く関与することが報告されている。

して損傷側の脊髄で有意な発現増加が認められた。また

末梢神経障害後早期に活性化する脊髄ミクログリアは免疫組織染色により，神経損傷側の脊髄後角内における様々な受容体の発現および活性レベルを亢進させ，細胞MafB 陽性細胞数および MafB 発現強度が損傷後 1 日目か

増殖や炎症性サイトカインの発現誘導といった応答を引ら顕著に増加し，その陽性細胞はミクログリアであるこ

き起こすことで，ニューロンの異常興奮ならびに疼痛症とが観察された。さらに，マウスの脊髄くも膜下腔内に状に寄与すると考えられている。しかしながら，ミクロ

MafB の siRNA を前投与したところ，末梢神経損傷によ

グリアのそのような機能変化をもたらす引き金についてるアロディニア行動が有意に抑制され，脊髄内での疼痛は不明な点が多い。そこで本研究では，ミクログリアの関連遺伝子の発現量も減少することが確認された。

機能制御を担う新たな候補因子として転写因子 MafB に着目した。
第四腰髄神経を切断することにより作製した神経障
害性疼痛モデルマウスの脊髄内において，MafB 遺伝子

以上の結果から，神経障害性疼痛発症メカニズムにおける活性化ミクログリアは，神経損傷後早期に惹起される MafB タンパクの発現を介した疼痛関連遺伝子の発現制御により疼痛形成に関与することが示唆された。

319

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（24）舌神経圧迫モデルラットに発症する機械的および熱痛覚過敏に対するSatellite glial cell における P2Y12 receptor の関与
片桐綾乃 1,2，篠田雅路 2，豊福

明 1，岩田幸一 2（1 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科歯科心身医学分野，2 日本大学歯学部生理学教室）【目的】臨床において，舌神経損傷によりしばしば舌に神protein (GFAP) 陽性細胞（活性型 SGC）に囲まれる神経

経因性疼痛が発症することが知られているがその病態は細胞の有意な増加が認められた。さらに，LNC ラットの不明である。今回，我々は舌神経圧迫 (lingual nerve crush :TG への P2Y12R antagonist (MRS2395) 連続投与により，LNC) モデルラットを作製し，舌の侵害刺激に対する逃舌の機械・熱刺激に対する逃避閾値の低下および V3 領

避閾値の経時的変化を解析し，三叉神経節 (TG) におけ

域における GFAP 陽性細胞に囲まれる神経細胞の増加がる satellite glial cell (SCG) に発現する P2Y12 receptor

抑制された。また，P2Y12R agonist (2Me-SADP) を naive(P2Y12R) の関与について検討した。

ラットの TG へ連続投与すると，機械・熱刺激に対する【結果】ラットの舌神経を圧迫 (30 g, 30 sec) 後，浅麻酔下

痛覚過敏発症と V3 領域における GFAP 陽性細胞に囲まにて舌へ機械刺激および熱刺激を与えた。機械刺激に対れる神経細胞の増加が認められた。

しては舌神経圧迫 13 日後，熱刺激に対しては 17 日後ま【結論】舌神経圧迫によって舌に発症する機械および熱痛

で逃避閾値が低下。三叉神経節第 III 枝 (V3) 領域におい覚過敏は，三叉神経節における P2Y12 receptor を介したて，舌神経圧迫後 3・9・15 日目に glial fibrillary acidic

SGC の活性化が関与する可能性が示された。

（25）痛みによる不快情動生成における分界条床核の役割
南雅文（北海道大学大学院薬学研究院薬理学研究室）「痛み」は痛いという感覚的成分と，不安，嫌悪，抑た。本研究では，dlBNST における CRF 神経情報伝達亢

うつといった情動的成分よりなるが，情動的成分を担う

進による不快情動生成を，神経ペプチドである

神経基盤に関する研究は未だ緒についたばかりである。

neuropeptide Y (NPY) が抑制することを示す研究結果を

我々はこれまでに，腹側分界条床核 (vBNST) におけるβ紹介する。さらに，vBNST におけるノルアドレナリン神

アドレナリン受容体を介したノルアドレナリン神経情報

経情報伝達および dlBNST における CRF 神経情報伝達の伝達亢進が，痛みによる不快情動生成に重要であること

亢進が分界条床核神経活動に及ぼす影響を検討した電気を報告している (J. Neurosci., 28: 7728-7736 (2008))。また，

生理学的研究の結果を示すとともに，分界条床核から腹2008 年の本研究会では，背外側分界条床核 (dlBNST) に

側被蓋野に投射する神経路の組織学的解析の結果を紹介

おけるコルチコトロピン放出因子 (CRF) 神経情報伝達

し，痛みによる不快情動生成に関与する神経回路を考察

が，痛みによる不快情動生成に関与していることを示し

する。

320

研究会報告（26）仔マウスが親に運ばれる時に示す輸送反応：制御機構および侵害受容応答変化の検討
吉田さちね 1，Gianluca Esposito1，恒岡洋右 1，大西竜子 1，菊水健史 2，加藤忠史 3，黒田公美 1（1 理化学研究所脳科学総合研究センター黒田研究ユニット，2 麻布大学獣医学部伴侶動物学研究室，
3

理化学研究所脳科学総合研究センター精神疾患動態研究チーム）

四足歩行のほ乳類の仔の多くは母親に口でくわえら要であり，姿勢制御には小脳の関与が示唆された。また，れて運ばれる。輸送中，仔は四肢を縮めたコンパクトな

本来ならまだ TR を示す日齢でも環境変化やハンドリン

姿勢でおとなしくしている。この仔の反応は輸送反応

グ操作といったストレスを与えると TR が減弱した。さ(Transport Response, TR) と呼ばれ，TR には親による仔のらに tail pinch テストを行ったところ TR 中は非 TR 中に輸送を助ける働きがあるとされるが，その制御機構につ比べ，侵害受容応答を示す個体数が有意に減少し，このいては不明な点が多い。そこで本研究ではマウスを用い変化はナロキソンを投与したマウスの TR 中でも同様にて TR の発達と制御機構を詳細に解析した。マウス TR観察された。これらの結果からマウス TR は脊髄反射やは離乳期前に見られ，不動と姿勢制御という要素に大別

仔の発達に伴う運動能力の変化ではなく，複数の脳部位できた。不動反応には背部の触覚および固有覚受容が必を介して起こる仔特有の応答であることが示唆された。

（27）ラット培養後根神経節細胞の機械感受性電流の低 pH による感作機構について
久保亜抄子 1,2，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）
運動・虚血・細胞壊死などにより引き起こされる組織

かった（IB4 陽性：58% (n=73) vs. IB4 陰性：16% (n=57),

内 pH の低下は，機械刺激に対する末梢求心性神経の感pH6.2, p< 0.001, χ2 test）。RA の低 pH による増強は，カ受性を高めることが報告されているが，その感作機構はプサゼピン 1 µM 投与によって抑制されたがアミロライ

明らかになっていない。そこで今回，本感作機構についド 20 µM では抑制されなかった。IA および SA の増強はて細胞レベルでの解析を行なった。新生ラットから単離

これらの阻害剤では抑制されなかった。細胞外液への培養した後根神経節細胞の細胞体膜を先端径 3-5 µm の0.1-0.3%コンドロイチン硫酸溶液添加によって IB4 陽性

ガラスピペットで直接機械刺激することで順応時間の細胞での機械刺激応答電流増強は抑制されたが，IB4 陰異なる 3 種類の機械刺激応答電流が惹起された（速順応性細胞での増強は抑制されなかった。さらに，コンドロ

型：RA, 中間型：IA, 遅順応型：SA）が，これらの電流イチナーゼ ABC によって前処理した IB4 陽性培養細胞

は，pH7.0, 6.6, 6.2 の低 pH 溶液投与により有意に増強さでは，低 pH によって機械刺激応答電流が増強された細れた。機械刺激応答電流が増強された細胞の割合は pH胞の割合は有意に低下した。以上より低 pH による機械依存的であり，コンドロイチン硫酸糖蛋白質であるバー

感作には，TRPV1 や細胞膜糖蛋白質であるバーシカンな

シカンが発現している細胞（IB4 陽性細胞）で有意に高ど，複数の機構が関与していることが示唆された。

321

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（28）光学異性体の痛覚伝達に対する選択的抑制効果
歌

大介 1，井本敬二 1,2，古江秀昌 1,2（1 生理学研究所神経シグナル研究部門，2 総合研究大学院大学 生理科学）

今までの研究から，局所麻酔薬の光学異性体は中枢神

性Na+電流に対する抑制効果を検討すると，S (-) 体は小

経毒性や心毒性に対して異なる作用を持つことが示され型細胞に発生するTTX非感受性Na+電流を著明に抑制している。例えば，bupivacaineのS (-) 体はR (+) 体に比べ，たが，大型細胞に発生するTTX感受性Na+電流に対してほ循環系および中枢神経系に対する毒性が低いことが知ら

とんど抑制作用を示さなかった。一方，同濃度のR (+) 体

れている。また，行動薬理学的研究からS (-) 体は，R (+)

はTTX感受性および非感受性Na電流の双方に対し著明

体より運動神経を抑制しにくく，感覚伝達を選択的に抑な抑制作用を示した。次に，in vivoパッチクランプ記録

制すると考えられている。しかし，その抑制作用の詳細法を用い，痛みの中枢への入り口である脊髄後角においは明らかになっていない。

てS (-) 体の選択的痛み抑制能を検討した。その結果，S (-)

そこで本研究では，感覚伝達，特に痛覚伝達に対する体は機械的痛み刺激によって誘起された興奮性シナプス

局所麻酔薬光学異性体の抑制作用を詳細に検討した。ま後電流を抑制したが，非侵害性の触刺激によって誘起さず，細胞内記録法を用い後根神経節細胞における活動電

れた興奮性シナプス後電流はほとんど抑制しなかった。

位の伝導に対する作用を解析した。S (-) bupivacaine（レ以上より，S (-) bupivacaineはTTX非感受性Na電流を選択

ボブピバカイン）は，R (+) 体に比してAδおよびC線維に的に抑制してAδおよびC線維における活動電位の伝導をおける活動電位の伝導を選択的に抑制した。また，パッ遮断し，脊髄への痛みの伝達を選択的に抑制することがチクランプ法により後根神経節細胞に発生する電位依存示唆された。

（29）辛くないトウガラシの成分，カプシエイトによる TRPA1活性化
内田邦敏，新宅健司，Zhou Yiming，鈴木喜郎，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）

辛くない唐辛子「CH-19 甘」の成分であるカプシエイ

られている。そこで，カプシノイドの分解産物による

トはカプシノイドに分類され，構造がカプサイシンと類TRPA1 活性化の有無を検討した結果，活性化は認められ似している。また，メカニズムは不明であるが，カプシ

ずカプシノイド自身が TRPA1 を活性化していることがエイトは交感神経系を活性化することによりエネルギー示唆された。共有結合の形成や亜鉛による TRPA1 の活代謝を増強させることや炎症を抑制することが報告されている。我々はカプシエイトがカプサイシン受容体である TRPV1 を活性化することを以前報告している。しかし，他の TRP チャネルへの関与に関しては検討されていない。そこで本研究は，TRPV1 以外の，特に感覚神経に発現する TRP チャネルへのカプシノイドの作用について検討した。
その結果，我々はカプシノイドが TRPA1 も活性化す
ることを見いだした。また，TRPA1 におけるカプシノイ
ドの反応は TRPV1 の反応よりも弱いものであった。カ
プシノイドは水溶液中で容易に加水分解されることが知322

図 カプシエイト及びカプサイシンの構造□部分の構造が異なる構造。

研究会報告性化に関わると考えられているアミノ酸残基の変異体で以上の結果より，カプシエイトは TRPV1 及び TRPA1もカプシノイドの活性化は認められ，カプシノイドによをともに活性化することが明らかとなった。カプシエイ

る TRPA1 の活性化にこれらの残基は関与しないことがトの生理的作用に TRPA1 が関与している可能性がある示唆された。

と考えられる。

（30）TRPM2を介した炎症性および神経障害性疼痛発症のメカニズム勇昂一 1，原口佳代 1，河本

愛 1，朝倉佳代子 1，白川久志 1，森泰生 2，中川貴之 1，金子周司 1（1 京都大学大学院薬学研究科生体機能解析学分野，2 工学研究科合成・生物化学専攻分子生物化学分野）

TRPM2 チャネルは，C 末端に Nudix モチーフを有し，低下していた。また，腹腔マクロファージの足底内投与

過酸化水素により開口することが知られている。また，による機械的アロディニアは，TRPM2-KO マウス由来マ

単球系，顆粒球系細胞やミクログリアでの発現が認めら

クロファージでは効果が弱かった。さらに，神経損傷後れており，近年，炎症性疾患との関連が注目されている。

の脊髄後角ミクログリア活性化が TRPM2-KO マウスで

本研究では，炎症性および神経障害性疼痛において，マ

顕著に減弱していた。また，培養マクロファージや培養

クロファージやミクログリアに発現する TRPM2 が果たミクログリアを用いた検討においても，TRPM2-KO によす役割について，主に TRPM2-KO マウスを用いて検討

り，細胞刺激時の CXCL2 産生，NO 産生などが有意に低した。カラゲニン足底内投与による炎症部位や坐骨神経下した。これらの結果から，TRPM2 を介したマクロフ

部分結紮による神経損傷部位において，マクロファージ

ァージやミクログリアの活性化が，末梢性感作や中枢性やミクログリアの TRPM2 mRNA 発現量が有意に増加し感作に寄与する神経炎症応答の一部に関与し，炎症性おた。また，TRPM2-KO マウスでは，機械的アロディニア

よび神経障害性疼痛の発症に寄与していると考えられや熱痛覚過敏が減弱するとともに，マクロファージからる。

の CXCL2 ケモカイン産生および好中球の浸潤が有意に（31）カプサイシンを生後2日，15日目投与マウスの炎症誘発後の侵害刺激に対する応答の変化
樋浦明夫 1，中川弘 2（1 徳島大学歯学部口腔組織学教室，2 徳島大学病院障碍者歯科）

生後 2 日目と 15 日目のマウスにカプサイシン (CAP，

Frey に対しては，対照群，CAP 投与群共に carr. により50mg/kg) を皮下投与した。対照群には溶媒のみを投与し有意に敏感になった。生後 15 日目 CAP 投与マウス（12た。CAP 投与後 20 日目に λ-carrageenan (carr., 2%，20µl)匹）：対照群（9 匹）では，carr. 投与によって Base 値 (4.2±0.4)を右足底に投与した。Carr. 投与前（Base 値）と投与後と比べて有意に NTS の反応時間が短縮した (3.0±0.3)。

24 時間に Hargreaves 法（強度 20）で侵害熱刺激（NTS, 右CAP 投与群では，Base 値 (7.5±0.6) が対照群に比べて有足底），von Frey 法で機械的刺激（右足底）を行い，それ意に遅延した。しかし，CAP 投与群内では，carr. 投与後らに応答するまでの時間と強さを測定した。

の NTS は Base 値に比べて短縮した（4.9±0.4。carr. が効【結果】生後 2 日目 CAP 投与マウス（6 匹）：対照群（8いている）。Von Frey に対しては，CAP 投与群で carr. 投匹）の NTS に対する応答は Base 値（2.3±0.3 秒）と carr

与後に Base 値と比べて敏感になった（対照群の Base 値

投与後で有意差がなかった。CAP 投与群では，carr. 投与と同レベル。carr. 投与の効果）。生後 2 日目 CAP 投与群

後の NTS に対する応答は対照群と Base 値 (3.2±0.6) に比での NTS に対する carr.投与後の応答遅延は CAP による

べて有意に遅延した（6.2±0.6, carr. は効かなかった）。Von

TRPV1 陽性ニューロンの減少との関わりを示唆する。ま323

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

た，生後 15 日目 CAP 投与群の NTS に対する carr. 投与る。von Frey に対しては，TRPV1 ニューロンに関わりな後の反応時間短縮は，TRPV1 ニューロンの関与を示唆す

く carr. の効果が表れるようである。

324

研究会報告7．温熱生理研究会
2011 年 9 月 1 日－9 月 2 日
代表・世話人：松村潔（大阪工業大学工学部）

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）暑熱負荷時の皮内におけるアセチルコリン放出量芝﨑学（奈良女子大学大学院人間文化研究科）（２）暑熱馴化の形成に関与する脳内機序松崎健太郎，片倉賢紀，原俊子，橋本道男，紫藤治（島根大学医学部環境生理学）（３）高浸透圧負荷による温熱的感覚の変容
時澤健 1,2，中村真由美 2,3，田中佑輝 2，林政賢 1,2，内田有希 2，永島

（早稲田大学
2

計 1,2

1

GCOE アクティヴライフ，

人間科学学術院・体温/体液研究室，3University of Wollongong）（４）食餌タンパク質による核心体温の概日性制御
山岡一平（株式会社大塚製薬工場 研究開発センター）（５）ストレス性高体温症について－基礎から臨床まで－
岡孝和（九州大学大学院医学研究院心身医学）（６）神経賦活に伴う血流動態および局所脳温度変化の解析
乾千珠子 1,2,6，志村

剛 3，大澤五住 2,6，精山明敏 4,6，岩井康智 1，吉岡芳親 5,6（1 大阪歯科大学 口腔解剖学講座，2 大阪大学 大学院生命機能研究科，
3

大阪大学 大学院人間科学研究科，4 京都大学 大学院医学研究科，
5

大阪大学 免疫学フロンティア研究センター，6CREST，JST）（７）社会的敗北ストレスで活性化される体温調節性交感神経プレモーターニューロン
中村和弘 1，Battuvshin Lkhagvasuren2，中村佳子 1，岡孝和 2（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 九州大学大学院医学研究院心身医学）（８）体温調節性交感神経プレモーターニューロンの制御に関わる延髄 GABA ニューロン群の探索
中村佳子 1，中村和弘 1，柳川右千夫 2，Shaun F Morrison3（1 京都大学 生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 群馬大学大学院医学研究科，CREST，
3

Oregon Health and Science University, USA）

（９）過酸化水素による TRPM2 温度感受性のモーダルシフトと免疫応答への寄与
加塩麻紀子，曽我部隆彰，富永真琴（岡崎統合バイオ（生理研），細胞生理）（10）適応性熱産生と脂肪酸結合タンパク質 3 の役割
山下

均 1，紺谷靖英 2，楠堂達也 1（1 中部大学生命健康科学部生命医科学科，2 南九州大学健康栄養学部食品健康学科）（11）TRP チャネル刺激による褐色脂肪の活性化
斉藤昌之 1，米代武司 2，会田さゆり 1，松下真美 1（1 天使大学大学院 看護栄養学研究科，2 北海道大学大学院 医学研究科）（12）皮膚メンソール塗布により活性化される脳領域
松村

潔 1，中村和弘 2，小林茂夫 3（1 大阪工業大学・工・生命工学，2 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，3

京都大学・院・情報学・知能情報学）

325

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（13）Allyl isothiocyanate 胃内投与による温度受容 TRP チャネルを介したマウスのエネルギー代謝の変化
紀之 1,2，松村成暢 2，細川

森

浩 3，小林茂夫 3，灘本知憲 1，伏木亨2

（1 滋賀県立大学 人間文化学部 生活栄養学科，
2

京都大学大学院 農学研究科 食品生物科学専攻，

3

京都大学大学院 情報学研究科 知能情報学専攻）（14）熱性けいれんの臨床と病態生理福田光成（愛媛大学医学部附属病院小児科）（15）温度依存性性決定の分子メカニズム北野健（熊本大学大学院自然科学研究科）（16）新しい実験システムを用いた高浸透圧負荷マウスの暑熱下行動性体温調節の評価－脱水時にわれわれは暑さをいかに感じているのか？－永島（早稲田大学人間科学学術院

計，林

人間科学部

政賢，森

久恵，時澤

健

統合生理（体温・体液）研究室，

GCOE アクティブライフ，応用脳科学研究所）（17）遺伝的高温耐性 FOK ラットの高温耐性獲得に随伴する生理的特性の探索
古山富士弥 1，池本

敦 2，村上政隆 3，八幡剛浩 4，紫藤治 5，

三好一郎 6，増田和彦７，宮澤大介 8，飛田秀樹１（1 名古屋市立大学大学院脳神経生理，2 秋田大学教育文化学部，3 岡崎統合バイオ（生理研）ナノ形態生理，4

市立名寄大学，5 島根大学医学部環境生理学，6 名古屋市立大学大学院医学研究科病態モデル医学分野，
7

名古屋市立大学大学院医学研究科麻酔・危機管理医学（救急部），8 金城学院大学薬学部）【参加者名】
斉藤昌之（天使大学），永島 計（早稲田大学）
，時澤

健

学大学院）
，北野

健（熊本大学），中武真（熊本大学），（早稲田大学），内田有希（早稲田大学），朝水美鈴（放送廣井理人（キッセイ薬品工業株式会社），橋本公男（サン

大学学園）
，山下

均（中部大学），古山富士弥（名古屋

スター株式会社），木下和樹（花王株式会社），富永真琴

市立大学大学院），山口秀明（（株）アイシン・コスモス（岡崎統合バイオ），山中章弘（岡崎統合バイオ）
，鈴木喜

研究所）
，森

郎（岡崎統合バイオ），齋藤紀之（滋賀県立大学）
，松村

潔（大阪工

茂（岡崎統合バイオ），内業大学），乾千珠子（大阪歯科大学），中村和弘（京都大田邦敏（岡崎統合バイオ），加塩麻紀子（岡崎統合バイオ），学），中村佳子（京都大学），芝崎常松友美（岡崎統合バイオ），梅村松崎健太郎（島根大学），田村

学（奈良女子大学），

豊（福山大学），門田麻由子（福山大学），山岡一平（株式会社

大塚製薬工場），福田光成（愛媛大学医学部附属病院），岡孝和（九州大周徹（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（岡崎統合バイオ），橘高裕貴（岡崎統合バイオ）【概要】
H23 年度の温熱生理研究会（代表

大阪工業大学松村をマウスで解析する実験を報告した。名古屋市大・古山（以下敬称略））には，生理学，生化学，心療内科，小児らは遺伝的高温耐性 FOK ラットの生理的特性を報告し科に至る様々な分野の研究者が参集し，最新の研究成果た。

を発表した。その内容は以下の 4 つに分類できる。

②中枢神経系：島根大・松崎らは暑熱馴化の形成に視①温度環境に対する生体反応：奈良女子大・芝崎は暑床下部の神経新生が関与することを示した。大阪歯大・

熱負荷時の皮内アセチルコリン放出をヒトで測定するこ乾は神経活動による局所脳温の変化を報告した。京都とに成功した。早稲田大・時澤らはヒトにおいて高浸透

大・中村和弘らは社会的敗北ストレスで活性化される交

圧負荷が温熱的感覚を修飾すること，永島らはその現象

感神経プレモーターニューロンについて，中村佳子らは326

研究会報告交感神経プレモーターニューロンの制御に関わる延髄告した。天使大・斉藤らはヒトで TRP チャンネル刺激がGABA ニューロンについて，大阪工大・松村らは皮膚メ

褐色脂肪の活性化をもたらすこと，滋賀県立大・森らはントール刺激で活性化する脳領域について報告した。

allyl isothiocyanate の胃内投与が TRPV1 を介してエネル③分子機構：熊本大・北野は魚類における温度依存性

ギー代謝に影響することを示した。

性決定の分子メカニズムを，大塚製薬・山岡は食餌タン④体温の変動を伴うヒト疾患：九州大・岡はストレス

パクが体温の概日リズムに及ぼす影響を報告した。岡崎

性高体温症，愛媛大・福田は熱性けいれんの臨床と基礎

統合バイオ・加塩らは過酸化水素による TRPM2 の温度について総説し，自身の研究を発表した。2 日間にわた感受性の変化と，免疫応答への寄与を，中部大・山下らり活発な質疑応答が行われた。

は脂肪酸結合タンパク質 3 の適応性熱産生への関与を報（1）暑熱負荷時の皮内におけるアセチルコリン放出量芝﨑学（奈良女子大学大学院人間文化研究科）

皮内マイクロダイアリシス法は，ヒトの体温調節の研の真上に皮膚血流量測定用プローブと発汗量測定用カプ究においても多くの研究グループが利用するようになっセルを固定し，水循環服を用いて舌下温を 1.05±0.10℃上てきた。皮膚の体温調節効果器はノルアドレナリン作動昇させた。透析サンプルは 15 分毎に回収し，高速液体ク性神経とコリン作動性神経によって支配されているた

ロマトグラフィによってサンプル内のアセチルコリン

め，その調節メカニズムは複雑である。そのため，マイ(ACh) を測定した。リンゲル液のみを灌流した方ではクロダイアリシスによる微量薬物投与は非常に有効であACh はほとんど検出できなかったが，ネオスチグミン投る。一方，暑熱負荷時に亢進する皮膚交感神経活動はマ

与部位では体温の上昇とともに ACh は増加した。

イクロニューログラムによって測定することができる【実験 2】サンプリング頻度を向上するため，前腕外側部が，定量化もしくは標準化することができないため，個に 2 本のプローブを 3mm の幅で平行に留置し，いずれ人内比較以外の比較実験には不向きである。本研究室でにもネオスチグミンを投与して 1 つのチューブにサンプ

は皮内マイクロダイアリシスを用いた神経伝達物質の測リングした。加えて，腓側部にも同様に 2 本のプローブ

定に取り組み始めた。

を留置してサンプリングを行った。暑熱負荷は，水循環【実験 1】前腕外側部に 2 本のリニア型マイクロダイアリ

服を用いて鼓膜温を 1.20±0.08℃上昇させた。局所発汗量

シスプローブを留置し，90 分以上リンゲル液を毎分 2µℓと ACh は，いずれの部位も体温の上昇とともに増加しで灌流した後，片側に抗コリンエステラーゼであるネオ

た。発汗量は前腕部の方が下腿部よりも多く，ACh も同-3

スチグミン (1×10 M) を灌流した。それぞれのプローブ様の部位差が確認された。

（2）暑熱馴化の形成に関与する脳内機序松崎健太郎，片倉賢紀，原俊子，橋本道男，紫藤治（島根大学医学部環境生理学）【目的】ヒトやラットでは，持続的な暑熱環境への暴露にていることを見出した。本研究では，長期暑熱馴化したより自律的な熱放散機能の亢進を特徴とする暑熱馴化がラット視床下部で新生した神経前駆細胞の局在や分化，形成されるが，中枢における制御機構は明らかになって

熱刺激への応答性を解析した。さらに，暑熱暴露によるいない。これまでに我々は長期暑熱馴化が形成されたラ

神経新生を阻害した場合に暑熱馴化が形成されるか否か

ットの視床下部で神経前駆細胞の分裂と分化が促進され解析し，新生した神経細胞の暑熱馴化形成への関与につ327

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

いて検討した。

下部/視索前野 (AH/POA) や視床下部背内側核 (DMH)，視【方法】Wistar 系雄性ラット（5 週齢）を明暗周期 12:12

床下部腹内側核 (VMH) に多く発現していた。これら視時間，自由摂食・摂水下，環境温 24℃で 2 週間飼育した床下部で新生した細胞のうち，約 16%が GABA 作動性神後，32℃の暑熱環境に暴露した。暴露開始直後から経細胞マーカーで染色され，約 11%が glutamate 作動性

bromodeoxyuridine (BrdU; 50 mg/kg/day) を腹腔内へ 5 日

神経細胞マーカーにより染色された。また，Ara-C を脳間連続投与した。また，ラット脳室内には細胞の分裂阻室に持続投与したラットでは，vehicle 投与ラットに比較害薬である cytosine-β-arabinoside (Ara-C) を持続的に投与して対暑熱性が減弱する傾向を示した。さらに，暑熱馴した。なお，Vehicle には生理食塩水を用いた。40 日間

化形成後に再度暑熱負荷をかけたところ，新生した細胞の暑熱暴露による長期暑熱馴化形成後に耐暑熱性の確認の一部に c-Fos 二重陽性像を認めた。以上の結果より，を行った。その後，ペントバルビタール麻酔下でラット脳暑熱暴露により新生した神経細胞が長期暑熱馴化形成時を摘出し免疫組織学的に解析した。

の体温調節機能の向上に関与する可能性が示唆された。

【結果・考察】暑熱暴露により新生した神経細胞は前視床（3）高浸透圧負荷による温熱的感覚の変容
時澤健 1,2，中村真由美 2,3，田中佑輝 2，林政賢 1,2，内田有希 2，永島

計 1,2

（早稲田大学 1GCOE アクティヴライフ，2 人間科学学術院・体温／体液研究室，
3

University of Wollongong）【背景】脱水は暑熱環境における自律性体温調節反応を抑VAS にて評価した。

制する。これには血漿浸透圧の上昇が関与することが報【結果】3% NaCl 試行において，血漿浸透圧は 5.0 mOsm/kg

告されている。我々は，ラットへの高張食塩水投与によH2O 上昇した。34.5℃の下肢温浴時には，温熱的感覚にり暑熱逃避行動が促進されることを明らかにしている。

試行間の差は見られなかった。42.0℃の下肢温浴におい一方でヒトにおいて，運動後の脱水時に暑熱環境におけて，食道温は 0.9% NaCl 試行で 0.5℃，3.0% NaCl 試行でる温度感覚が抑制されることを最近明らかにした。脱水

0.7℃上昇し，発汗率および皮膚血流の上昇は 3.0% NaClによる行動性体温調節の変容メカニズムを解明するた

試行で抑制されていた。サーマルスーツの還流温度 33.0℃

め，本研究ではヒトを対象として高張食塩水負荷によるおよび 36.0℃において，温度感覚は 0.9% NaCl 試行と比

温熱的感覚の変化を検証した。

べ 3.0% NaCl 試行で有意に低値を示した。快･不快感に試【方法】健常成人男性 8 名を対象に，0.9%または 3.0%生

行間に差は認められなかった。

理食塩水 (NaCl) を経静脈的に 2 時間投与した。下肢温浴【結論】血漿浸透圧の上昇は，高体温時において中程度のを 34.5℃または 42.0℃で行い，それぞれにおいて着用し温熱負荷に対する温度感覚を抑制することが示唆されたサーマルスーツに 33.0℃，36.0℃，39.0℃の温水を段階た。脱水は，自律性にも行動性にも体温調節反応を減弱的に還流させ，温熱的感覚（温度感覚，快･不快感）をさせることが考えられる。

（4）食餌タンパク質による核心体温の概日性制御
山岡一平（株式会社大塚製薬工場 研究開発センター）

一日の体温は，覚醒時に高く睡眠時には低い二相性のきく影響することが明らかにされている。食事摂取後のパターンを形成するが，このリズム形成に食餌摂取が大エネルギー消費への影響は，その栄養素特異性について

328

研究会報告の知見は集積されてきた。なかでも，アミノ酸やタンパ

活動期においては，
呼気ガス分析の差異は僅かであった。

ク質を多く含んだ食事がエネルギー消費を最も効率よく

食餌性タンパク質はその摂取によってエネルギー消上昇させることが知られるが，熱の収支の表現型である

費を増やすだけでなく満腹感を向上し減量効果をもたら

体温の一日の変動まで影響を与えているかもしれない。

す。通常タンパク質含量の飼料で飼育したラットでは摂食餌性タンパク質は栄養代謝応答と副次的なタンパ

餌量の減少により核心温は昼夜低下するも，高タンパク

ク質栄養状態に関連した生理応答の双方から体温を調節

質食飼育下のラットでは減量した摂餌下においても腹腔し，その制御は概日性に影響を受けるとの仮説を検証し内温度は通常タンパク質含量食を自由に摂取した時とほた。無タンパク質食を自由に摂取させたラットと，通常

ぼ同レベルの体温推移であることを明らかとした。このタンパク質含量の飼料を無タンパク質食飼育下ラットのとき暗期における食餌の探索行動も減り，満腹間の向上

摂取エネルギー量と等しくなるよう与えたラットで，無も示唆され体重減少も認められた。

麻酔無拘束下に腹腔内温度，行動量，酸素消費量，二酸

これまで，体温の概日リズム形成における各栄養素の化炭素消費量の変動を比較検討した。無タンパク質食飼役割に焦点を当てた研究は見当たらなかった。今回の研育したラットの腹腔内温度は通常食時に比して，活動期

究成果により，食餌タンパク質はエネルギー消費のみなに上昇し非活動期には逆に低下し，食餌タンパク質は体らず体温の慨日性変動というアウトプットにまで影響を

温の概日振幅の制御に寄与することを明らかとした。こ及ぼすことが明らかとなり，栄養源としてタンパク質摂の活動期の体温上昇には行動量の経日的増加に伴うエネ取を肝要とする所以が新たな生命兆候の側面からも示さ

ルギー消費の増加と連動して変化する部分とエネルギーれた。

消費の変動とは一致しない部分が散見された。一方，非（5）ストレス性高体温症についてー基礎から臨床までー
岡孝和（九州大学大学院医学研究院心身医学）

心理的ストレスによって急性，もしくは慢性に高体温2℃上昇する。ただ，この Tc 上昇反応は一過性であり，をきたす患者が存在することは，少なくとも 1910 年代に数時間後にはベースラインに戻る。近年，このような急は知られており，psychogenic fever もしくは neurogenic

性ストレスモデルを用いて，ストレス性体温上昇反応に

fever と呼ばれてきた。若い女性に多く，情動ストレスに関与する神経伝達物質や脳内部位が，次第に明らかになよって 39-40℃の高熱を生じる者がいる一方で，慢性スってきている。またストレッサーを繰り返し加えると，トレス状況下で 37-38℃台の微熱が数ヶ月以上，持続すストレッサー暴露終了後も，conditioned hyperthermia（スる者もいる。いすれにしてもストレス性の高体温は炎症

トレッサーに暴露された時間帯，もしくはその直前に Tc

反応を伴わず，通常の解熱薬（シクロオキシゲナーゼ阻が上昇する）や，Tc 日内リズムの失調（コントロールラ

害薬および副腎皮質ステロイド）では体温が低下しない

ットに比べて明期，暗期ともに Tc が高くなる）を生じという特徴があるが，ヒトにおいて，心理的ストレスが，るなど，ストレスは体温に対して長期的な影響を及ぼす

どのようにして体温を上昇させるのかという点に関してようになることも明らかになってきた。

は，いまだ不明な点が多い。

本シンポジウムでは，1) 感染，炎症による体温上昇（発恒温動物では，多くの心理的ストレスが核心温 (core熱）とストレス性高体温症の機序の違い，2) 急性，繰りbody temperature, Tc) を上昇させることはよく知られて返し，慢性ストレッサーが体温に及ぼす影響，3) ヒトのいる。例えば自分より大きいラットと同じケージの中に心因性発熱の臨床的特徴と，その治療法について概説し

1 時間入れるというストレスを加えたラットの Tc は約

た。

329

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（6）神経賦活に伴う血流動態および局所脳温度変化の解析
乾千珠子 1,2,6，志村

剛 3，大澤五住 2,6，精山明敏 4,6，岩井康智 1，吉岡芳親 5,6（1 大阪歯科大学
3

大阪大学
5

口腔解剖学講座，2 大阪大学
4

大学院生命機能研究科，

大学院人間科学研究科， 京都大学

大阪大学

大学院医学研究科，免疫学フロンティア研究センター，6CREST，JST）【背景および目的】脳機能や脳活動を評価する場合，脳活

先端部への電気刺激（刺激強度；0.4 mA，刺激間隔；100動で変化すると思われるパラメーターに注目して，刺激～800 ms，刺激回数；10 回，主刺激間隔；120 秒），味覚の無い安静時（安定状態）と刺激時（活動時）との差を刺激（甘味，酸味，苦味，塩味），またはカプサイシン，

基にする事が多い。脳機能を正確に評価するためには，

メンソールによる感覚刺激を行った。計測脳部位は，島安定状態を一定の基準で捉える必要がある。生体機能の皮質とした。測定用マルチプローブは，神経活動記録用

生理的指標の一つである温度は，個人差はあるがほぼ一電極，血流計測用プローブおよび温度測定用プローブを定に保たれていると考えられている。特に脳温度は神経合わせたもので，直径約 0.3 mm であった。

活動や血流変化により非常に安定性高く保たれていると【結果および考察】いずれの刺激においても，脳活動の増考えられる。この脳温度の恒常性については，脳温度，

大と温度の上昇がほぼ対応した。刺激部位に対応する脳神経活動および血流動態がどのように相互作用しているの温度上昇は神経活動開始から 2～4 秒の遅れで 0.02～のか，そのメカニズムは明らかではない。そこで我々は，0.14℃上昇した。血流は神経活動開始とほぼ同時に急増

神経活動の記録電極，熱電対および血流計を束ねたプ

し，その後速やかに戻った。温度は比較的長時間持続しローブによる同時計測を行い，脳温度の恒常性維持の理て上昇しており，上昇の程度は刺激の強さに対応した。

論的・生理学的裏付けを試みた。そして，脳局所温度がこれらの結果は，刺激に伴い神経活動および血流動態が脳機能の安定状態を評価する基準になりうるかを検証し変動することによって，局所脳温度が変化したことを示た。

す。それゆえ，脳局所温度を指標として脳機能を検知す【材料・方法】麻酔下において，Wistar 系雄性ラットの舌ることができる可能性があると考えられる。

（7）社会的敗北ストレスで活性化される体温調節性交感神経プレモーターニューロン
中村和弘 1，Battuvshin Lkhagvasuren2，中村佳子 1，岡孝和 2（1 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 九州大学大学院医学研究院心身医学）

心理ストレスによって交感神経性の体温上昇が生じ

大きく減弱した。また，β3 アドレナリン受容体の拮抗薬

ることはよく知られているが，その中枢神経メカニズムの前投与でも減弱したことから，このストレス性体温上はほとんど分かっていない。体温調節中枢から褐色脂肪

昇に褐色脂肪組織熱産生の亢進が寄与することが示唆さ組織などの体温調節効果器への指令は，交感神経プレれた。ストレス負荷群の延髄縫線核吻側部（吻側淡蒼縫

モーターニューロンを介して交感神経節前ニューロンか

線核およびその周囲）を観察すると，体温調節に関わるら出力される。そこで我々は，ラットに心理ストレスモ

交感神経プレモーターニューロンとして知られる，小胞デルの一つである社会的敗北ストレスを与えることで生性グルタミン酸トランスポーター (VGLUT3) 発現ニ

じる体温上昇反応に関わる交感神経プレモーターニュー

ューロンが Fos を発現し，活性化されたことが分かった。

ロンの同定を試みた。社会的敗北ストレスを与えられた

一方，縫線核に豊富に存在するセロトニンニューロン群

ラットでは，2℃程度の体温上昇を認め，このストレス性における Fos の発現は少なかった。こうした，延髄縫線

体温上昇は，抗不安薬であるジアゼパムの前投与により

核吻側部の VGLUT3 発現ニューロン群およびセロトニ

330

研究会報告ンニューロン群におけるストレス負荷による Fos の発現

ロンを活性化させ，それによって褐色脂肪組織などへのは，ジアゼパム投与により有意に減少した。これらの結交感神経出力を亢進させ，体温上昇を引き起こすことを果は，社会的敗北ストレスなどの心理ストレスが，延髄示している。

縫線核吻側部の体温調節性交感神経プレモーターニュー（8）体温調節性交感神経プレモーターニューロンの制御に関わる延髄 GABA ニューロン群の探索
中村佳子 1，中村和弘 1，柳川右千夫 2，Shaun F Morrison3（1 京都大学 生命科学系キャリアパス形成ユニット，2 群馬大学大学院医学研究科，CREST，
3

Oregon Health and Science University，USA）

延髄縫線核吻側部に存在する交感神経プレモーター

小胞性グルタミン酸輸送体 3 (VGLUT3) 発現交感神経プニューロンは，褐色脂肪組織の熱産生や皮膚血管の収縮

レモーターニューロンに直接投射していることを見いだを調節する脊髄の交感神経節前ニューロンを直接制御すした。麻酔下ラットにおいて IRt/PCRt の神経細胞を刺激ることによって，体温調節及び感染性発熱の中枢性制御

すると，視索前野に発熱メディエーターであるプロスタに重要な役割を果たす。延髄縫線核吻側部にビククリン

グランジン E2 を注入することによって引き起こされる（GABAA 受容体の拮抗薬）を注入すると，褐色脂肪組織

褐色脂肪組織交感神経活動の上昇ならびに熱産生が抑制

による熱産生が強く惹起されるとともに，皮膚血管の収された。一方，延髄縫線核吻側部にビククリンを注入す

縮を介した熱放散抑制が生じる。従って，延髄縫線核吻ることで生じる褐色脂肪組織熱産生反応は，IRt/PCRt の側部の交感神経プレモーターニューロンは，GABA 入力

神経細胞を刺激しても抑制されなかった。以上の結果かによって持続的に抑制されていると考えられるが，そうら，IRt/PCRt に存在するニューロンが GABA 作動性の神

した入力の由来は不明である。私達は， GAD67-GFP

経投射を介して，延髄縫線核吻側部の交感神経プレモー

knock-in マウスを用いた神経トレーサー実験を行うこと

ターニューロンを抑制し，その作用によって熱産生抑制

で，延髄中間網様核 (IRt) と小細胞性網様核 (PCRt) に分を行っていることが示唆された。

布する GABA 作動性ニューロンが，延髄縫線核吻側部の（9）過酸化水素による TRPM2温度感受性のモーダルシフトと免疫応答への寄与
加塩麻紀子，曽我部隆彰，富永真琴（岡崎統合バイオ（生理研），細胞生理）

TRPM2 (Transient Receptor Potential Melastatin 2) は温ていることが明らかとなった。

度感受性の非選択性陽イオンチャネルである。TRPM2

TRPM2 は，脳，腎臓，膵臓，免疫細胞などに発現するは過酸化水素 (H2O2) により活性化されることが知られが，それらの発現部位は温度変化の小さい深部組織であているが，その活性化メカニズムには細胞内オルガネラる。前述のとおり，TRPM2 は体温以上の温度域で活性化からの TRPM2 内因性リガンド（ADP リボース）の産生するため，TRPM2 は温度に対する“感受性”を変化させを介する間接的な作用であるという報告と，直接作用しることで，体温をチャネル開口の有効刺激とし，その生得るとの相反する報告がある。本研究の結果，H2O2 の作

理機能を発揮すると考えられる。さらに，近年シグナル

用にはその両者が関与し，通常生理的温度域以上に保た分子として認識されつつある H2O2 が，そのモーダルシれている TRPM2 の活性化温度閾値を生理的温度域にフトのトリガーとして働くのかもしれない。

モーダルシフトさせる（感作）ことで活性化を可能とし

本研究では，体温（発熱等）が生理機能に大きく関わ331

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

る免疫細胞のうちで，TRPM2 を発現し，異物貪食に伴うた。さらに，サイトカイン遊離，貪食などの生理機能に

H2O2 産生能をもつマクロファージを用いて，TRPM2 感

おいても TRPM2 依存性の調節機構が存在した。したが2+作が担う生理的役割を検討した。細胞内 Ca 濃度測定，って，貪食に伴い産生される H2O2 は異物処理に用いらホールセルパッチクランプ測定の結果，野生型マウス腹れるのみならず，TRPM2 の感作を介して免疫能の調節に

腔内マクロファージでは H2O2 による熱応答の感作が確寄与すると考えられる。

認されたが，TRPM2 欠損では同様の現象は見られなかっ（10）適応性熱産生と脂肪酸結合タンパク質3の役割
山下

均 1，紺谷靖英 2，楠堂達也 1（1 中部大学生命健康科学部生命医科学科，2 南九州大学健康栄養学部食品健康学科）

適応性熱産生 (adaptive thermogenesis) は，食事や寒冷とその役割について高脂肪食負荷モデルマウスや培養細暴露などの環境変化に適応する際に誘導される熱産生メ胞を用いて検討を行った。その結果，褐色脂肪組織，心カニズムの一つと考えられ，エネルギー代謝や体温調節

臓，骨格筋において FABP3 の発現レベルが体重増加とにおける役割，あるいは肥満や糖尿病などと関連して興相関することが判明した。特に，骨格筋における FABP3

味がもたれてきた。古くから，褐色脂肪組織や骨格筋がの発現誘導が肥満と強い相関を示した。さらに，骨格筋

この適応性熱産生の主要組織と考えられ，これらの組織における糖取込みやインスリン抵抗性と FABP3 との関に発現するミトコンドリア脱共役タンパク質 (UCP) の連について，アデノウイルス発現系を用いて C2C12 骨格

役割などの研究が行われてきた。

筋細胞にヒト FABP3 を導入し検討を行った。FABP3 の

我々は環境温度と褐色脂肪組織の熱産生機能に関す

発現増加自体は分化した骨格筋細胞に遺伝子レベルでのる研究において，低温暴露により UCP1 と同様に著しく影響を与えなかったが，ヒト FABP3 導入細胞では 2-デ誘導される分子として脂肪酸結合タンパク質 3 (FABP3)オキシグルコースの取込みが有意に上昇した。シグナルを見出した。FABP は細胞内における脂肪酸輸送に重要解析から，FABP3 発現レベルの上昇が AMPK や Akt のな役割を果たすと考えられ，組織分布の異なる種々のホリン酸化を介して AS160 のリン酸化を促進しグルコー

モログが存在する。FABP3 は心筋や骨格筋において高レ

ス取込みを高める可能性が示唆された。

ベルに発現する FABP であり，寒冷暴露によって褐色脂以上の結果から，適応性熱産生の活性化にともない誘肪組織で強く誘導されることから適応性熱産生との関連導された FABP3 は脂肪酸の取込みを亢進するだけでなが示唆された。また，寒冷耐性の低下した UCP1-KO マ

く，肥満の進展においては糖取込みやインスリン抵抗性

ウスでは 23℃環境下においても褐色脂肪組織においてを改善するように作用することを示すものと考えられ

FABP3 の高い発現が認められた。

た。

次に，食事誘導性熱産生との関連から FABP3 の発現（11）TRP チャネル刺激による褐色脂肪の活性化
斉藤昌之 1，米代武司 2，会田さゆり 1，松下真美１（1 天使大学大学院 看護栄養学研究科，2 北海道大学大学院 医学研究科）

ヒトの褐色脂肪は fluorodeoxyglucose-positron emissionて機能的に評価できる。我々は，2006 年から 2011 年 3

tomography/computed tomography (FDG-PET/CT) によっ

月までに 200 名余りの健常者（20-72 歳）で FDG-PET/CT332

研究会報告検査を行い，1) 温暖条件では検出されないが 2 時間の寒僅かとなり，30.5℃では両者に差が無いことが分かった。

冷刺激で活性化・検出され，その頻度は，2) 夏季よりも従って，環境温度が 30.5℃よりも低下すると褐色脂肪に

冬季に増える，3) 男女で違いは認められない，4) 若年者

よる熱産生が起こると推定された。寒冷刺激は TRP チャ

では半数以上になるが壮高年者では激減するなどを報

ネルを介して作用すると思われるので，それを活性化す

1)

告し ，更に，5) 褐色脂肪が実際に寒冷暴露や食事摂取
2)ることが知られている食品由来物質（カプサイシン類縁後のエネルギー消費亢進に寄与しており ，6) 褐色脂肪体であるカプシノイドなど）の経口投与効果を検討したの減少が加齢に伴う肥満進展の一因になることなどもところ，＋群では数時間にわたって EE が亢進したが－3)明らかにした 。本研究では，TRP チャネルを活性化す

群では変化しなかった。一方，プラセボ投与では両群共る食品由来物質による褐色脂肪の活性化について以下に特段の変化は認められなかった。これらの結果は，カの通り検討した。

プシノイドなどの EE 亢進効果は褐色脂肪の活性化によ若年の成人男性 29 名を対象とし，
寒冷刺激（室温 19℃，
薄着）2 時間後に FDG-PET/CT を行い，褐色脂肪検出群ることを示しているので，長期投与の効果と併せて報告する。

（＋群，N=14）と非検出群（－群，N=15）に分けた。別

1) Saito M, et al.: Diabetes 2009, 58: 1526-1531.

の日に，同被験者を対象とし呼気分析法によってエネル

2) Yoneshiro T, et al.: Obesity 2011, 19: 13-16.

ギー消費量 (EE) を測定した。19℃での EE は＋群の方が3) Yoneshiro T, et al.: Obesity 2011 (in press).

－群に比べて約 20%高値であったが，その差は 27℃では（12）皮膚メンソール塗布により活性化される脳領域
松村

潔 1，中村和弘 2，小林茂夫 3（1 大阪工業大学・工・生命工学，2 京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット，3

京都大学・院・情報学・知能情報学）【背景と目的】皮膚へのメンソール塗布は冷感と対寒反【結果と考察】メンソールはマウスにとって新規な刺激応を引き起こす。この反応はメンソールが皮膚感覚神経である。そのため脳全体の覚醒レベルが上昇し，求心経の TRPM8 陽イオンチャンネルを活性化することで始ま路以外の神経細胞にも cFOS が発現することが考えられる。TRPM8 の活性化は感覚神経に活動電位が発生させ，る。求心経路を正しく特定するために，メンソール刺激

その信号がシナプスを経由して冷感と対寒反応に関わを右後肢に限局し，cFOS 発現に明確な左右差がある部

る中枢神経部位に伝達される。しかし，その求心経路は

位 を 探 索 し た 。 そ の 結 果 ， 脊 髄 の 後 角 ， 橋 の PB解明されていない。この問題を解決するため，マウス皮（Parabrachial Nucleus：傍小脳脚核），大脳皮質の一次体

膚へのメンソール塗布によって活性化される脳領域を性感覚野・補足体性感覚野で cFOS 陽性細胞数に左右差

cFOS 免疫染色で検討した。

が確認できた。脊髄では刺激と同側（右側）の後角の表【方法】無麻酔下で C57B6 マウス（雄 8 週齢）の右後肢層に活性化した神経細胞が認められた。橋の PB では刺を 10%メンソール溶液に 5 秒間浸し，飼育ケージに戻し

激と反対側（左側）により多くの活性化した神経細胞がた。90 分後にペントバルビタール麻酔し，10%ホルマリ認められた。エタノール群ではメンソール群と比べ PB

ン溶液で潅流固定した。対照群として右後肢を 100%エの cFOS 陽性細胞は少なかったが，左右差は認められた。

タノール（メンソールの溶媒）に浸したマウス，無処置

無処置群で cFOS 発現ほとんど見られなかった。この結マウスを用いた。脳と脊髄の凍結切片を作成し，cFOS

果は，PB が TRPM8 発現感覚神経からの信号の求心経路

免疫組織化学を施した。

の一部であることを示す。

333

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（13）Allyl isothiocyanate 胃内投与による温度受容 TRP チャネルを介したマウスのエネルギー代謝の変化
森紀之 1,2，松村成暢 2，細川浩 3，小林茂夫 3，灘本知憲 1，伏木

（1 滋賀県立大学
2

京都大学大学院
3

食品には摂取により身体を温めたり冷やしたりする

京都大学大学院

人間文化学部
農学研究科

亨2

生活栄養学科，

食品生物科学専攻，情報学研究科 知能情報学専攻）

た。

働きがあることが考えられてきたが，詳細な作用機序に

マウス (C57BL/6) に AITC を胃内投与し，呼気ガス分

ついては未だ不明な部分が多い。近年，温度受容に関す析装置によってエネルギー代謝の変化を測定した。AITCる受容体として TRP (Transient receptor potential) スーの胃内投与により呼吸交換比の上昇，糖質酸化量の増加，パーファミリーが同定されているが，興味深いことに温脂質酸化量の減少が確認された。従って AITC は胃内投度受容 TRP チャネルは温度以外にも様々な食品成分も与により糖質エネルギー代謝を亢進することが明らかと受容することが明らかになっている。TRP チャネルのアなった。AITC は TRPA1 を活性化することが報告されてゴニストとなる食品成分には，摂取により熱産生やエネ

おり，糖質エネルギー代謝の亢進と TRPA1 の関与につ

ルギー代謝変化を生じるものがあり，これまでの報告か

いて TRPA1KO マウスを用いた検討を行ったところ，

ら TRP チャネルの活性化が熱産生やエネルギー代謝変

TRPA1KO マウスにおいても糖質エネルギー代謝の亢進化に関与している事が示唆されている。このような TRPが確認され，AITC 投与による糖質エネルギー代謝の亢

チャネルの活性化と熱産生やエネルギー代謝変化との関進に TRPA1 の関与は小さい事が考えられた。細胞等を与についてはカプサイシンなどの一部の食品成分ではよ使った検討から新たに TRPV1 の関与が考えられたため，く研究されているが，わさびの主な辛味成分であり，TRP

TRPV1KO マウスを用いた検討を行ったところ，ワイル

チャネルのアゴニストとなる allyl isothiocyanate (AITC)

ドタイプマウスにみられた糖質エネルギー代謝の亢進がではあまりなされていなかった。本研究では，AITC の消失した。よって，AITC 投与による糖質エネルギー代

胃内投与によるマウスのエネルギー代謝への影響につい謝の亢進は TRPV1 を介した反応であることが示唆されて検討し，AITC 投与によるエネルギー代謝変化への TRPた。

チャネルの関与について詳細に検討することを目的とし（14）熱性けいれんの臨床と病態生理福田光成（愛媛大学医学部附属病院小児科）

熱性けいれんに関する研究での主要なテーマを 2 つ挙の検討で，IL-1βは熱性けいれんの発症を促進し，IL-10

げるとすれば，「①けいれんの発生機序」と「②内側側頭は逆に抑制することが示唆されている。また純粋な「体葉てんかん発症との関連」である。先ず「①けいれんの温上昇」自体もけいれん誘発の重要な因子であり，一部

発症機序」を考える際に重要なのは「感染に伴う免疫反のてんかんや熱性けいれんの患児では，入浴等による純応」と「体温上昇」の 2 つである。感染症に伴い上昇す粋な温熱負荷でも発作が誘発される。また前述のようる IL-1β等のサイトカインはけいれん準備性を左右するに，動物実験では特に遺伝子異常を持たないラット，マ

重要な因子となる。熱性けいれんの動物モデルを用いた

ウス，ネコ等の幼弱動物でも，温熱負荷を行うことによ研究や，ヒトでの熱性けいれん患者を対象としたサイト

りけいれんを誘発することができる。これには神経ペプ

カイン遺伝子プロモーター領域の遺伝子多型について

チドの産生や，温度感受性イオンチャネルの活性化等が334

研究会報告関与している可能性がある。次に乳幼児期の熱性けいれ

馬硬化を伴う内側側頭葉てんかん患者の遺伝子多型のん重積と「②内側側頭葉てんかん発症との関連」につい検討や，幼弱ラットを用いた熱性けいれん重積モデルでてだが，これには未だ議論があり幾つかの仮説が考えらの研究結果からは，IL-1 βは熱性けいれん重積後の内側れている。その中でも 2 ヒット仮説，つまり先天性の構側頭葉てんかん発症を促進させる可能性が示唆されて造的異常や遺伝的素因から熱性けいれん重積発作が発いる。熱性けいれん重積やその後の後天性てんかん原性

生し，障害を受け易い環境にある海馬がその重積発作で獲得に対しては，治療介入ができる可能性があり今後の障害を受け，海馬硬化つまりは後の内側側頭葉てんかん

課題である。

が発症するという仮説が考え易い。例えば，ヒトでの海（15）温度依存性性決定の分子メカニズム北野健（熊本大学大学院自然科学研究科）

脊椎動物の性は，主に遺伝的要因により決定されるにコルチゾルを添加した結果，雌化マーカーの発現が抑が，一部の爬虫類，両生類，魚類では，水温依存的に性制され，雄化マーカーの発現が誘導された。これらのこが決定されることが知られている。この温度依存性性決とから，コルチゾルは高水温によるヒラメの雄化に深く定は，その分子機構も含めて未解明な部分が多く残され関与している可能性が示唆された。
さらに，これらの機構が他の魚種でも保存されているている。
XX/XY 型の性決定システムを持つ魚種であるヒラメ

かを確認するため，ヒラメと同様に，高温飼育により雄の遺伝的雌 (XX) は，性分化時期に 18℃で飼育すると雌化するメダカを用いてコルチゾル及びコルチゾル阻害

へ，27℃で飼育すると雄へとほぼ完全に分化するため，剤（メチラポン）の影響を解析した。その結果，コルチ

この温度依存性性決定の分子機構を解析するための優ゾルを投与した XX 個体においては 48%の個体が雄化しれた実験動物である。我々は，ヒラメ生殖腺の培養実験

た一方，高温飼育下でメチラポン処理した XX 個体は全の結果から，温度は生殖腺に直接，影響を与えているわ

く雄化しなかった。これらの結果から，高水温による雄けではなく，生殖腺以外の因子を介して影響している可化にはコルチゾル量の増加が関与していると考えられ能性が考えられた。そこで，高温ストレスにより合成量た。

が上昇する因子の一つであるコルチゾルに着目し，ヒラ

現在，高温ストレスによるコルチゾル分泌の制御機構

メ性分化におけるこの影響を解析した。その結果，コルを解明すべく，ストレス中枢であるメダカ視床下部を用チゾルを投与した XX 個体においては，50%の個体が雄いた遺伝子発現の網羅的解析を行っている。

化していることが判明した。また，生殖腺の器官培養系（16）新しい実験システムを用いた高浸透圧負荷マウスの暑熱下行動性体温調節の評価
ー脱水時にわれわれは暑さをいかに感じているのか？ー
永島（早稲田大学人間科学学術院

計，林

人間科学部

政賢，森

久恵，時澤

健

統合生理（体温・体液）研究室，

GCOE アクティブライフ，応用脳科学研究所）【目的】行動性体温調節は未だメカニズムが明らかでない

量的に評価するシステムを開発し，脱水時に生じる高浸生理反応である。研究ではマウスの行動性体温調節を定

透圧時の行動性体温調節を評価した。

335

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）【方法】実験装置はアクリル板で作成したチェンバー【結果】1) マウスは高張食塩水を負荷すると 1)，2) いず(50x19x12cm) と底面に位置する 5 枚のコンピュータで個れの実験条件においても体温が上昇した。また 1) の条件

別に温度制御できるペルチエ板 (10x10cm)，動物の位置では 20℃の寒冷報酬をうけるオペラント行動が低下しを検出する赤外線センサーよりなる。温度制御は以下条

た。2) の条件ではマウスはいずれの食塩水注入において件で 90 分間おこなった。1) オペラント行動；39℃セッ

も 35℃のボードを選択した。

ト，マウスが左 2 枚のペルチエに位置した際，1 分間右【考察】今回用いた実験装置はプログラムを変更するだけ

端のペルチエを 20℃に制御した。2) 温度モザイク；15，で，様々な行動実験の設定が出来るとともに，定量的な22，29，35，39℃のいずれかの温度（各々別の温度にな評価が可能であった。高張食塩水負荷は，寒冷報酬行動るよう）に制御し，6 分毎に変更した。8 週令 ICR マウの抑制，また高体温にもかかわらずより低温環境を求め

スを用いて行い，腹腔内のロガーつき温度センサーで深るといった代償行動が見られなかった。このことは脱水部体温を連続測定した。マウスは行動測定を行う前に生時の高血漿浸透圧が体温のセットポイントを発熱と同じ

理食塩水もしくは 2.5M 高張食塩水を 2ml/kg 皮下に注入ように上昇させる働きがある可能性が示唆された。

した。

（17）遺伝的高温耐性 FOK ラットの高温耐性獲得に随伴する生理的特性の探索
古山富士弥 1，池本

敦 2，村上政隆 3，八幡剛浩 4，紫藤治 5，

三好一郎 6，増田和彦 7，宮澤大介 8，飛田秀樹 1（1 名古屋市立大学大学院脳神経生理，2 秋田大学教育文化学部，3 岡崎統合バイオ（生理研）ナノ形態生理，4

市立名寄大学，5 島根大学医学部環境生理学，6 名古屋市立大学大学院医学研究科病態モデル医学分野，
7

名古屋市立大学大学院医学研究科麻酔・危機管理医学（救急部），8 金城学院大学薬学部）

最初にラットの急性の生存限界体温は，43.1-43.3℃でうちで脳，精巣，胸腺，膵臓，内蔵白色脂肪等が対照系ある事を明らかにした。続いて，急性に 42.5℃まで体温

統よりも大きかった。FOK の褐色脂肪組織では多価不飽

上昇しても中性温度域 (25℃) へもどせば生殖が可能で和脂肪酸 DHA が先天的に増加していた。血中脂質組成あることがわかったので，各ラットを体温 42.5℃まで急では，中性温度域で飼育しているにもかかわらず中性脂性暴露して選抜しかつ交配した。この処置を累代反復し肪が著しく低く，これは暑熱反応に多いパターンである。

た結果，FOK ラットは遺伝的に高温耐性を獲得する一方リン脂質は先天的に増加しており，その DHA が増加し他の生理的特性をも獲得したことが明らかになった。

ていた。これは寒冷適応の特徴と同じである。脳の脂肪『高温耐性』：標準環境温度 42.5℃で，FOK ラットの体温

酸組成には変化がなかった。他方，血中 glucose 濃度は

上昇は途中で数時間 40±1℃で平衡するように温熱性唾正常であった。FOK の内蔵脂肪は，対照ラットよりも液分泌によって調節されていた。温熱性唾液分泌は，脱20%大きかった。FOK ラットは，新規環境に対する心理

水に抗して行なわれ，脱水は体重の 14%にも及んだ。FOK

的ストレスによる体温上昇 (stress-induced fever) が大き

ラットの大量かつ長時間の温熱性唾液分泌は，主としてな系統の一つであった。FOK ラットの明暗ボックスをつatoropine によっておこった。ただし，FOK ラットでは，かった受動的回避学習能力は，著しく低かった。中性温

体温 40.0C-41.5℃の範囲では alpha-adrenergic pathway が度域においては，FOK の全身の熱産生量は対照ラットと部分的に関与していた。FOK ラットのこの活発な温熱性

まったく差がなかった。しかし，FOK は先天的に寒冷耐唾液分泌の原因は唾液腺の分泌能力にはなく，体温調節性であった。急性寒冷暴露に反応して，熱産生が対照系系にあることがわかった。FOK ラットの視床下部遺伝子

ラットよりも大きく上昇した。さらに最近，FOK ラット

では，AIM-1 等が増え，bennzodiazepane receptor 等が減が寒冷適応すると，急性寒冷暴露に反応して熱産生が更っていた。『随伴する特性変化』：FOK ラットの臓器のに大きく増加することがわかった。これらの特性の変化

336

研究会報告の中には，急性高温暴露に長時間耐える能力と共通の基

盤の上に起こっているものがある可能性がある。

337

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

8．第 7 回 TRP チャネル研究会
2011 年 6 月 2 日－6 月 3 日
代表・世話人：西田基宏（九州大学大学院薬学研究院・薬効安全性学分野）
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）TRP チャネルの酸素感受性
高橋重成（京都大学

大学院工学研究科

合成・生物化学専攻）（２）TRPA1 の 3 次元構造解明と水中免疫電顕法を中心とした ASEM の展開
佐藤主税（産業技術総合研究所（３）肺動脈性肺高血圧症に対する新規治療法としての TRPC 阻害の可能性
木下秀之（京都大学

バイオメディカル研究部門）－動物モデルにおける検討－

大学院医学研究科

内分泌代謝内科）（４）化学構造に由来する SNO 化活性化合物の合成と生物応答への応用
大和田智彦（東京大学 大学院薬学系研究科 分子薬学専攻）（５）受動的軸索伸長の分子機構：メカノセンサー・TRPV2 の関与
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）（６）膵内分泌細胞の分化における TRPV2 チャネルの役割
小島至（群馬大学

生体調節研究所）（７）温度受容体 TRPV3 チャネルの脊椎動物における機能進化齋藤茂（岡崎統合バイオサイエンスセンター

生命環境領域

細胞生理部門）（８）口腔粘膜における TRP チャネルの役割
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）（９）オキサリプラチン誘発末梢神経障害急性期における TRPA1 の関与
趙
2+

萌（京都大学

大学院薬学研究科

生体機能解析）2+（10）受容体作動性 Ca 流入機構における Ca 流入経路としての，TRPC チャネルと
Na/Ca 交換輸送体の重要性
森島繁（福井大学

医学部

薬理学領域）（11）眼内平滑筋の受容体作動性陽イオンチャネル研究におけるマウス材料の適合性
高井章（旭川医科大学

生理学講座

自律機能分野）（12）ニシツメガエル Transient receptor potential vanilloid1 は侵害刺激を受容する
大北真嗣（鳥取大学

農学部

獣医薬理学分野）（13）ラット脊髄後角表層の神経終末におけるグルタミン酸自発放出の促進に働く TRP チャネル
熊本栄一（佐賀大学

医学部

生体構造機能学講座 神経生理学分野）（14）STIM/Orai を介する B リンパ球カルシウムシグナル
黒崎知博（大阪大学 WPI 免疫学フロンティア研究センター

分化制御研究室）（15）STIM 依存性カルシウム流入による T 系列細胞の分化制御
大洞将嗣（東京医科歯科大学

大学院医歯学総合研究科

分子情報伝達学分野）

2+（16）ヒト気道平滑筋細胞における STIM-1 による store-operated Ca entry および遊走能の制御機構
伊藤理（名古屋大学

医学部

呼吸器内科）（17）貯蔵部作動性 STIM1 リン酸化反応とカルシウム流入制御
平野勝也（九州大学

338

大学院医学研究院

分子細胞情報学分野）

研究会報告（18）膜翅目昆虫特異的な TRPA チャネルの進化と生理機能河野景吾（名古屋大学

大学院生命農学研究科）（19）母子間ミネラル輸送における TRP チャネルの役割
鈴木喜郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門）（20）脳出血傷害時に惹起されるアストロサイト活性化における TRPC1 および TRPC3 の病態生理学的役割
白川久志（京都大学

大学院薬学研究科

生体機能解析分野）（21）ホスホイノシチド代謝と連繋した TRPC3/6/7 チャネル群における自律的制御機構の解明
今井裕子（福岡大学

医学部

生理学教室）（22）心不全における TRPC3 を介した活性酸素シグナル制御
西田基宏（九州大学

大学院薬学研究院

薬効安全性学分野）【参加者名】
堀之内孝広（北海道大学大学院医学研究科），高井 章（旭大学院薬学研究科），趙

川医科大学），宮津基（旭川医科大学），赤尾鉄平（旭桑原宏一郎（京都大学大学院医学研究科），木下秀之（京川医科大学），柴崎貢志（群馬大学大学院医学系研究科），

都大学医学部付属病院），中川靖章（京都大学大学院医学

小島

研究科）
，柴田純子（京都大学大学院医学研究科），森至（群馬大学生体調節研究所），中川祐子（群馬大

萌（京都大学大学院薬学研究科），

泰

学生体調節研究所），大和田智彦（東京大学大学院薬学系

生（京都大学大学院工学研究科），中尾章人（京都大学大研究科），佐藤主税（産業技術総合研究所），大洞将嗣（東学院工学研究科），沼田朋大（京都大学地球環境学堂），

京医科歯科大学），森島繁（福井大学医学部），三原弘

小林良平（京都大学大学院工学研究科），植田誉志史（京（富山大学医学部），伊藤理（名古屋大学医学部），高原

都大学大学院工学研究科），小山祥平（京都大学大学院工紀博（名古屋大学大学院医学系研究科），菅沼伸一（名古学研究科），香西大輔（京都大学大学院工学研究科），田屋大学医学部），門脇辰彦（名古屋大学大学院生命農学研

中里奈（京都大学大学院工学研究科），高橋重成（京都大究科），波多野紀行（愛知学院大学薬学部），鈴木裕可（愛学大学院工学研究科），黒崎知博（大阪大学免疫学フロン

知学院大学薬学部），富永真琴（岡崎統合バイオサイエン

ティア研究センター），成瀬恵治（岡山大学医歯薬学総合スセンター），山中章弘（岡崎統合バイオサイエンスセン

研究科）
，高橋

ター）
，鈴木喜郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

誠之（福岡大学医学部），今井裕子（九州大学大学院歯学齋藤茂（岡崎統合バイオサイエンスセンター），内田邦府），北島直幸（九州大学大学院薬学府），西田基宏（九敏（岡崎統合バイオサイエンスセンター），加塩麻紀子（岡州大学大学院薬学研究院），平野勝也（九州大学医学研究

崎統合バイオサイエンスセンター），梅村徹（岡崎統合院），斎木翔太（九州大学大学院薬学府），合島怜央奈（九バイオサイエンスセンター），高山靖規（岡崎統合バイオ

州大学大学院歯学研究院），熊本栄一（佐賀大学医学部），

サイエンスセンター），田淵紗和子（岡崎統合バイオサイ

川崎弘貴（佐賀大学大学院医学系研究科），柴崎利英（キエンスセンター），周

一鳴（岡崎統合バイオサイエンスッセイ薬品工業），森村浩三（田辺三菱製薬株式会社），センター），新宅健司（岡崎統合バイオサイエンスセン

田中英一（旭化成ファーマ株式会社），跡部公和（旭化成ター），橘髙裕貴（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

ファーマ），下里大輔（旭化成ファーマ株式会社），金政

佐藤かお理（生理学研究所），太田利男（鳥取大学農学部

利幸（塩野義製薬），高石雅之（株式会社マンダム）
，遠

獣医学科）
，大北真嗣（鳥取大学農学部獣医学科），白川

藤俊弥（持田製薬），白石征士（味の素製薬株式会社）賢（岡山大学医歯薬学総合研究科），森久志（京都大学大学院薬学研究科），崎元伸哉（京都大学【概要】
細胞の膜電位に依存しない Ca2+流入を担うイオンチャ

様々な物理的・化学的刺激によって活性化される Ca2+透ネルの分子実体として Transient Receptor Potential (TRP)

過型カチオンチャネルであり，幅広い動物種に発現してチャネルが注目されている。TRP チャネルは，細胞外のいる。遺伝子改変動物を用いた研究から，体性感覚，特339

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

殊感覚，平滑筋運動，呼吸，生殖，免疫など，生体の多シグナル複合体（シグナルソーム）形成の意義も明らか

彩な機能の調節に関わっていることが明らかにされていにされてきた。本研究会では，各 TRP チャネル群のセンる。さらに，多くの疾患モデル動物を用いた解析から，

サー機能，膜輸送，複合体形成の分子機構や単粒子構造

心不全，高血圧，腎不全，神経疾患，慢性炎症など，様々解析に関する最新の研究成果を提供し合うことで，TRPな病態において TRP チャネル群が関与することもわか

チャネル群の基本動作原理に対する共通の理解を見出すってきた。こうした経緯から，TRP チャネルは未だ有効ための議論が熱く交わされた。さらに，様々な疾患モデな治療法のない様々な疾患に対する薬物治療の有望な分ルを用いた研究成果から TRP チャネルが様々な組織の子標的として強い関心を集めている。その一方で，TRP炎症に関わっていることも明らかとなり，TRP チャネル2+

創薬を実現させるための具体的な標的疾患や病態が浮きチャネルはストア作動性 Ca チャネルの構成分子である
2+

Orai や STIM とも複合体を形成し，容量性 Ca 流入を調彫りにされてきた。

節するなど，タンパク質間相互作用による TRP タンパク（1）TRP チャネルの酸素感受性
高橋重成，清中茂樹，沼田朋大，香西大輔，森（京都大学大学院

工学研究科

泰生

合成・生物化学専攻）

酸素は好気性生物が生きていく上で必要不可欠だが，水酸化酵素の阻害が関与することを明らかにした。Trpa1

取り入れた酸素に由来する活性酸素種が極めて高い反応

遺伝子欠損 (Trpa1 KO) マウスを用いた in vivo 実験によ性を有するため，細胞に障害を与える。哺乳動物においり，高酸素ガス及び低酸素ガス吸入に伴う迷走神経活動ては体内に取り入れる酸素分圧を感知し，組織への酸素の増大，またそれに伴う呼吸反射が Trpa1 KO マウスで供給を厳密に制御する機能が備わっている。しかし，酸は著しく抑制されることを確認した。注目すべきことに，

素毒性を感知し，体内への酸素供給を制御するセンサー

Trpa1 KO マウスは通常酸素濃度下においても肺障害，肺は同定されていない。本研究では，TRP チャネルの酸化

高血圧症の症状を示し，本症状はそれぞれ高酸素濃度下感受性を網羅的に評価することにより，TRPA1 が酸素濃及び低酸素濃度下での飼育により，より重篤化すること度の変化を感知することを見出した。高酸素によるを見出した。以上の知見により，TRPA1 は酸素センサー

TRPA1 の活性化にはシステイン残基の酸化が重要であとして機能し，体内への酸素供給を制御することが示さ

り，また低酸素による活性化には酸素依存的なプロリン

れた。

（2）TRPA1の3次元構造解明と水中免疫電顕法を中心とした ASEM の展開
守屋俊夫 1，丸山雄介 1，三尾和弘 1，沼田朋大 2，香西大輔 2，高橋重成 2，
清中茂樹 2，西山英利 3，須賀三雄 3，森泰生 2，佐藤主税 1（1 産業技術総合研究所バイオメディカル研究部門，2 京都大学大学院工学研究科生物化学，3 日本電子（株））

単粒子解析法は，タンパク質の結晶サンプルを必要とればタンパク精製も完全である必要はない。本方法によしない構造決定法である。そのため，結晶化の困難なタり，結晶化が難しい真核生物の TRPC3, TRPM2, 電圧感

ンパク質の構造解析に必須の手法となりつつある。本手

受性 Na チャンネル，IP3 受容体などの 6 回膜貫通型チャ法では必要とされるタンパク質量は 1µg-数十 ng であり，ネルの三次元構造を中心に解明してきた。TRPA1 は活性

これまで我々が開発してきた画像処理法や分類法を用い酸素種の感知に関わり熱感受との関連が深く，イオン選

340

研究会報告択性が低い陽イオンチャネルである。そのユニークな特

徴的な通路構造によって分子外へと繋がっていた。一方，

徴として，N 末端に 17 回繰り返されたアンキリンリピー

ASEM を用いた液中免疫電顕法も開発した。標的タンパ

トを有し，分子のサイズが 510kDa と TRPC3 と TRPM2

ク質は gold 結合抗体を用いてラベルされ，その金シグナの中間サイズである。しかし，これら 2 つのチャンネル

ルを検出する。通常の電顕の様に真空で観察する必要がよりも TRPA1 はコンパクトで，高さが少し低く細身でないため，水溶液中で柔らかな試料構造や抗原性が保持あった。分子全体はベル形であり，内部に空洞のある細される。この水中免疫電顕法を用いて，様々なタンパク

胞質構造が特徴的である。さらに，中心空洞は数本の特質の局在を高分解能で可視化することに成功した。

（3）肺動脈性肺高血圧症に対する新規治療法としての TRPC 阻害の可能性
ー動物モデルにおける検討ー
木下秀之 1，桑原宏一郎 1，清中茂樹 2，森
南泰生 2，柴田純子 1，山田千夏 1，

丈也 1，中尾一泰 1，山田優子 1，桒原佳宏 1，保野慎治 3，宇佐美覚 1，
中川靖章 1，錦見俊雄 1，上嶋健治 3，中尾一和 1（1 京都大学大学院医学研究科内分泌代謝内科，

2

京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻分子生物化学分野，3 京都大学 EBM 研究センター）

肺高血圧における肺血管平滑筋細胞の増殖に TRPC6行った。

が関与している可能性が報告され，肺動脈性肺高血圧症

C57BL6/J マウスに MCTp 投与を行ったところ，肺動脈の発症・進行における TRPC6 の役割に注目が集まってい圧の上昇，右室肥大を認め，MCTp 投与マウスの肺ではる。従来肺動脈性肺高血圧症モデル動物としては，ラッTRPC6 と 3 の遺伝子発現の亢進を認めた。TRPC 阻害薬

トにおける monocrotaline 投与による肺高血圧モデルが用である Pyrazole2 投与にて，MCTp 投与マウスにおける肺いられてきた。マウスに対しても，monocrotaline 投与に高血圧・右室肥大の改善を認めた。選択的 TRPC3 阻害薬

よる肺高血圧モデルの作製も少数ながら試みられたが，であり，生体内では TRPC3/6 複合体の活性を抑制するこラットとの代謝の違いから，大容量を慢性的に投与するとが報告されている Pyrazole3 も同様に，MCTp 投与マウ必要があり，モデルとしての効率性に欠けていた。今回

スの肺高血圧・右室肥大を改善した。次に monocrotaline

我々は，monocrotaline の活性代謝物である monocrotaline

誘発性肺高血圧モデルラットにおいても同様の検討を行

pyrrole (MCTp) を直接マウスに投与することにより，肺ったところ，pyrazole2, pyrazole3 共に，monocrotaline 誘高血圧モデルマウスの作成を行い，さらに，これらの肺発性肺高血圧モデルラットの肺高血圧，右室肥大を改善

高血圧モデル動物を用いて，TRPC 阻害が肺動脈性肺高した。TRPC3/6 阻害は肺動脈性肺高血圧症に対する新た血圧症に対する治療法として有効であるかどうか検討をな治療法となると考えられる。

（4）化学構造に由来する SNO 化活性化合物の合成と生物応答への応用
大和田智彦 1，唐木文霞 1，樺澤洋治 1，フィルマン 1，尾谷優子 1，香西大輔 2，
エベルト・マキシミリアン 2，高橋重成 2，沼田朋大 2，清中茂樹 2，森泰生 2（1 東京大学 大学院薬学系研究科 分子薬学専攻，2 京都大学 大学院工学研究科 合成生物化学専攻）

種々のタンパク質の特定のシステイン残基が S-ニトが制御されていることが近年明らかになってきた。S-ニロソ化（SNO 化）されることで，そのタンパク質の機能

トロソ化試薬として SNAP が利用されるが，SNAP 自体341

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）は NO を自発的に発生し，SNO 化の作用と NO の作用の減弱しているためであると考えられる。

2 つが共存する。そのため，S-ニトロソ化反応だけを選

SNAP で活性化される種々の TRP チャネルについて二択的に引き起こす化合物の創製は，生物学研究に有用で環性ニトロソアミンによるチャネル活性化の有無を調べあると考えられる。私たちは，二環性骨格である 7-アザたところ，TRPA1 だけが二環性ニトロソアミンによってビシクロ [2.2.1] ヘプタン構造を有する N-ニトロソアミ

強く活性化されることが判明した。このことから，少なン（以下，二環性ニトロソアミン）が，自発的に NO を

くとも TRPA1 チャネルの活性化に SNO 化が関与してい発生せず，チオールが存在するとチオールと反応し S-ニると考えられる。SNO 化試薬の種類による TRP チャネ

トロソ化合物を生じる反応性（S-トランスニトロソ化能）

ル活性化の相違は今まで議論されておらず，SNO 化されを持つことを見いだした。この反応性はその二環性構造

るシステイン残基の性質や周辺環境の相違を反映していの構造特性に由来して，ニトロソアミンの N-NO 結合がるものと考えられる。

（5）受動的軸索伸長の分子機構：メカノセンサー・TRPV2の関与
柴崎貢志 1，岩田裕子 2，若林繁夫 2，石崎泰樹 1，小野勝彦 3，富永真琴 4（1 群馬大学大学院

医学系研究科3

京都府立医大院

分子細胞生物学分野，2 国立循環器病センター
4

神経発生生物学， 岡崎統合バイオ／生理研

循環分子生理部，
細胞生理研究部門）

発表者は，発生期に伸長中の脊髄運動神経と DRG 感られる。発表者は，実験材料として孵卵 2 日目のニワト

覚神経軸索が自分自身の伸び具合を膜伸展刺激として感リ胚を用いた。まずこのニワトリ胚の神経管の片側にの知し，メカノセンサーTRPV2 を活性化することで軸索伸

み，EGFP のみ，TRPV2+EGFP，TRPV2 ドミナントネガ

長が促進することを証明した。また，損傷した末梢神経

ティブ変異体 (TRPV2DN)+EGFP を発現させ，24 時間後，の再生過程に TRPV2 が関与する可能性も見いだした。

ニワトリ胚を滅菌した培養皿に移し，それぞれの群におこのことは，成体では侵害熱刺激センサー・TRPV2（52℃

ける EGFP ラベルされた運動神経伸長の様子をタイムラ

以上で活性化）として機能しているチャネル分子が，発プスイメージングで観察を行った。ニワトリ胚の筋肉部

達期には膜伸展刺激感知センサーとして軸索伸長を促進

分にガラスキャピラリーから陽圧を吹きつけ，神経外部する分子となる機能変化（モーダルシフト）することをからのメカノストレスが高まった場合に，運動神経の伸意味している。

長がどのように変化するのかを定量的に解析した。

一方，動物は体の成長に応じて，神経回路の長さを調さ らに， 脊髄運動 神経と DRG 感 覚 神経特 異的に節する機構も有しており，この「受動的軸索伸長」にも

TRPV2 を欠損させた TRPV2CKO マウスでは表現型異常

メカノセンサー・TRPV2 が関与する可能性が高いと考え（末梢への軸索投射異常）が観察された。

（6）膵内分泌細胞の分化における TRPV2チャネルの役割
小島

至 1，山田聡子 1，小寺

力 1,2，中川祐子，長澤雅裕 1（１群馬大学生体調節研究所，2 防衛医科大学校第 3 内科）
TRPV2 チャネルは胎生期の膵導管に存在する膵幹細

る内分泌前駆細胞に発現する。したがって，膵内分泌細

胞や内分泌前駆細胞に発現している。成体においては主胞の分化・再生において何らかの役割を果たしているこに膵島のβ 細胞に発現しているが，β 細胞が何らかの障とが推測される。そこで膵前駆細胞のモデル細胞である害を受けた後に起こる「膵再生」時には，新たに出現す

AR42J 細胞を用いて，膵内分泌細胞の分化における342

研究会報告TRPV2 チャネルの役割について検討を行った。膵幹細胞

BTCδ4 による Erk 活性化には細胞外 Ca2+が必須で，Erk様の性質をもつ AR42J 細胞は，アクチビン A の作用に活性化も細胞外 Ca2+に依存している。BTC や BTCδ4 はより増殖が止まり，膵ポリペプチドを産生する内分泌細TRPV2 を介して Ca2+の流入を促進するが，TRPV2 を抑胞に分化する。さらにベータセルリン (BTC) あるいは制すると Erk 活性化もインスリン産生細胞への分化も消BTCδ4 の作用によりインスリン産生細胞へと分化する。

失する。以上の結果から，BTC や BTCδ4 は TRPV2 を活

BTC や BTCδ4 によるインスリン産生細胞への分化には性化し，分化を誘導すると考えられる。

持続的な Erk 活性化が必要かつ十分である。BTC や（7）温度受容体 TRPV3チャネルの脊椎動物における機能進化齋藤

茂 1，福田直美 1，新貝鉚蔵 2，富永真琴 1,3（1 岡崎統合バイオ，生命環境，細胞生理，2 岩手大，工，応用化学・生命工学，
3

総合研究大学院大学，生理科学専攻）

TRPV3 チャネルは哺乳類において皮膚に発現し温かさせ 2 電極膜電位固定法により各種の刺激に対するイオ

い温度 (>33～39℃) を受容する。本研究では脊椎動物のン電流を測定したところ，グリーンアノール TRPV3 は進化過程における温度受容体の機能進化を解明するた

ユーカリプトール，2-APB により活性化され，哺乳類とめ，両生類であるニシツメガエル，および，爬虫類であ類似した特性を示した。一方，ニシツメガエル TRPV3るグリーンアノールの TRPV3 遺伝子を単離し，比較解はカンフル，ユーカリプトールでは活性化されず，2-APB析を行った。脊椎動物の複数種の TRPV3 チャネルのアでのみ活性化され，化学物質に対する感受性が哺乳類／

ミノ酸配列を比較したところ，哺乳類，ニワトリ，グリー

グリーンアノールとニシツメガエルでは異なっているこ

ンアノールの TRPV3 は全領域についてアミノ酸配列がとが分かった。次に，温度感受性を調べたところ，ニシ類似していたが，一方，ニシツメガエルでは両端の領域

ツメガエル TRPV3 は温かい温度では活性化されなかっが他の陸上脊椎動物と比べて著しく異なっていた。また，

たが，16℃以下の低温で活性化され，哺乳類とニシツメ

ニシツメガエル TRPV3 mRNA の組織分布を調べたとこ

ガエルでは逆向きの温度変化に感受性があることが示さ

ろ，皮膚に発現していた。次に，チャネル特性を調べるれた。

ために，アフリカツメガエル卵母細胞に TRPV3 を発現（8）口腔粘膜における TRP チャネルの役割
城戸瑞穂 1，王冰 1，鍛冶屋浩 2，合島怜央奈 1,3，西田基宏 4，高尾知佳 1，

張旌旗 1，岡本富士雄 2，岡部幸司 2，野田百美 5，大崎康吉 1（１九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，2 福岡歯科大学細胞生理学，
3

佐賀大学医学部歯科口腔外科，4 九州大学大学院薬学研究院薬効安全性学・5 病態生理学）

口腔はとても敏感な感覚を示すことが知られている。

には口腔粘膜に分布する神経により受容され伝達される

口腔での感覚受容が適切に行われてこそ食べる・飲み込と考えられてきた。しかし，神経は非常に密に分布してむ・咀嚼するなど私たちの基本的な行動が可能となる。

いる部位はあるものの口腔粘膜全体に分布しているとい

口腔では，形や大きさ・食物の性状・温度など様々な刺うわけではない。そこで私たちは広く口腔を被う上皮自激が敏感に認識されている。これらの感覚は，教科書的

体が感覚機能を備え，神経へと伝える方が理に適ってい343

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

るのではないかという仮説を立て，外界環境センサーとャネル作用薬である capsaicin, camphor, 2-APB, 4-αPDD,

して知られている TRP チャネルの口腔上皮における機GSK1016790A, menthol，低浸透圧刺激により活性化され能を調べた。

TRPV channel 阻害薬 ruthenium red あるいは RN1734 によラット口腔粘膜上皮には，TRPV1, TRPV2, TRPV3,

り反応が抑制されたことから，TRP チャネルを介して口

TRPV4, TRPV6,TRPM2, TRPM5, TRPM8, TRPA1 の腔上皮細胞自身が化学刺激を受容していることが示唆さ

mRNA 発現が確認できた。また口腔内の部位により発現れた。我々は口腔の上皮細胞が口腔内を被覆する上皮と様式に差があることがわかった。カルシウムイメージン

してだけでなく，口腔内環境の感知に関わり情報を伝達

グ或いはパッチクランプ法による解析により，TRPV チ

していると考えている。

（9）オキサリプラチン誘発末梢神経障害急性期における TRPA1の関与
趙萌，白川久志，中川貴之，金子周司（京都大学

大学院薬学研究科

生体機能解析）転移性大腸癌治療薬として使用される白金製剤

TRPM8 アゴニスト menthol に応答する DRG 神経の割合

oxaliplatin (OHP) は，投与直後からほぼ全例において寒冷は変化しなかった。また，OHP 腹腔内投与 (5 mg/kg) 2

刺激で誘発，増強されるしびれや疼痛が惹起されること

時間後，AITC 及び menthol の足底内投与により惹起されが知られている。本研究では，急性期（投与数時間内）

る疼痛行動が有意に増加したが，capsaicin 足底内投与にの OHP 誘発末梢神経障害における温度感受性 TRP チャ

よる疼痛行動に変化は認められなかった。さらに，OHP

ネルの関与について検討した。マウスに OHP (5 mg/kg)

投与 2 時間後に認められる冷痛覚過敏は，TRPA1 阻害薬

を腹腔内投与すると，投与 2 時間以内に有意な冷痛覚過HC-030031 (100 mg/kg. i.p.) により有意に抑制された。こ敏が惹起された。培養 DRG 神経に OHP (100 µM) を 1～

れらの結果から，OHP の単回投与により，投与数時間内

4 時間処置すると，TRPA1 アゴニスト AITC に応答（細において，DRG 神経の TRPA1 が選択的に機能増強され，

2+

胞内 Ca 濃度上昇）する DRG 神経の割合が有意に増加

OHP による急性期の末梢神経障害に関与することが示

し た の に 対 し ， TRPV1 ア ゴ ニ ス ト capsaicin お よ び

唆される。

2+

2+

（10）受容体作動性 Ca 流入機構における Ca 流入経路としての，TRPC チャネルと Na/Ca 交換輸送体の重要性
森島繁（福井大学

医学部

薬理学領域）

私たちは，受容体の活性化後，Snapin を介して TRPC

位の変化を調べた。静止膜電位の変化は 90%の細胞でチャネルが細胞膜表面に開口することにより，細胞外か-60mV から，+10mV 以内の上昇にとどまった。この変化

2+

らの Ca の流入が起きることを示してきた。多くの研究

は ouabain による変化よりもやや少なく，活動電位を引により，TRPC6 チャネルはほぼ非選択的なカチオンチャ

き起こすには十分ではないと考えられた。

+

ネルであることが明らかにされており，Na イオン流入

一方，Na/Ca 交換輸送体の阻害薬 KB-R7943 をあらかにより，持続的な脱分極を起こす可能性が高い。まず，

じめ投与しておくと，細胞内 Ca2+上昇は，持続しなくな

RT-PCR 法により PC12 細胞に TRPC6, TRPC3 チャネルがった。静止膜電位の変化は，コントロールと比較して，発現していることを確認した。次に，電位感受性色素違いを認めなかった。一方，TRPC6 ノックダウン細胞でRH795 を用いてα1 アドレナリン受容体 (α1-AR) を発現さは Ca2+流入は大きく減少し，残った Ca2+流入は KB-R7943

せた PC12 細胞をアゴニストにより活性化させ，その電によってほとんど阻害されなかった。

344

研究会報告免疫沈降法により，Snapin と Na/Ca 交換輸送体は相互入には，TRPC6 チャネルのみならず，Na/Ca 交換輸送体

作用すること，ならびに，アゴニスト刺激により，そのによる Ca2+輸送も関与していること，また Na/Ca 交換輸相互作用が増大していることも確認された。

送体による Ca2+輸送には，TRPC チャネルが必須である

以上のことから，Snapin を介する受容体作動性 Ca2+流ことが示唆された。

（11）眼内平滑筋の受容体作動性陽イオンチャネル研究におけるマウス材料の適合性
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なかったマウス眼球の毛様体－虹彩領域において，われじた収縮の持続相においては，他の多くの平滑筋におけ

われはすでに M3 型ムスカリン受容体などの発現してい2+るのと同様，細胞外から流入する Ca が重要な役割を演る平滑筋細胞の同定に成功している。また，輪状に摘出じている。先にわれわれは電気生理学的実験により，膜した微小な瞳孔括約筋標本において carbachol 刺激によ2+

電位依存性 Ca チャネルが発現していないことを特徴とる張力応答を安定的に記録する方法も確立した。
さらに，

2+

する毛様体筋において，この Ca 流入が 2 種類の単位コ

単離した瞳孔括約筋細胞における細胞内 Ca2+測定にも取ンダクタンスの大きく異なる非選択性陽イオンチャネル

組み，ほぼ安定的に記録が可能な段階に漕ぎ着けている。

(NSCCL と NSCCS) を介して起ることを示した。一方，また，intact なマウス個体において瞳孔括約筋の収縮を，

RT-PCR 法や免疫染色により，分子候補としての TRPC1,

瞳孔のビデオ観察により実時間記録する方法を開発しTRPC3, TRPC4, TRPC6 や Orai1 などの毛様体平滑筋細胞た。これは，実験に用いるのに有用な遺伝子改変マウス

における発現を確認している。従来，そのあまりの小さを手早くスクリーニングする有用な方法を提供するもの

さからこの分野の生理学的研究にほとんど用いられてこと期待される。

（12）ニシツメガエル Transient receptor potential vanilloid1は侵害刺激を受容する
大北真嗣 1，齋藤茂 2，富永真琴 2，高橋賢次 1，今川敏明 3，太田利男 1（1 鳥取大学・農学部・獣医薬理学，2 岡崎統合バイオサイエンスセンター・細胞生理，3

北海道大学・先端生命科学院・生物化学）

両生類ゲノムとして初めて塩基配列が解明されたニた。また，xtTRPV1 を発現させたアフリカツメガエル卵

シツメガエル (Xenopus tropicalis) は飼育が容易，多産，

母細胞において，酸，熱刺激により内向き電流が生じた。

サイズの小さい 2 倍体ゲノムを持つなどの理由から実験

内因性 xtTRPV1 を発現しているニシツメガエル背根神

動物として注目されている。哺乳類や鳥類など恒温動物

経節ニューロンにおいても，capsaicin，酸，熱によりの TRPV1 は既に機能解析されているが，両生類 TRPV1[Ca2+]i 増加が生じた。さらに個体を用いた行動実験におの機能解析は行われていない。そこで，我々はニシツメ

いて，capsaicin，熱刺激により疼痛回避反応が生じるこ

ガエル TRPV1 (xtTRPV1) の遺伝子クローニングを行い，とが明らかになった。これらの実験系における capsaicin

その機能的役割を検討した。

反応閾値はほぼ一致していた (～30µM)。ニシツメガエル

xtTRPV1 のアミノ酸配列は他の脊椎動物 TRPV1 オル

TRPV1 の capsaicin に対する感受性は，多くの哺乳類

ソログと約 60%の相同性を示した。xtTRPV1 を HeLa 細

TRPV1 と比べて低下していた。xtTRPV1 変異体を用いた胞に一過性に発現させたところ，capsaicin，酸，熱刺激

実験により，これは capsaicin 感知部位の 2 か所のアミノ2+に対して細胞内カルシウム濃度 ([Ca ]i) の上昇が見られ酸が置換しているため生じることが示された。

345

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ニシツメガエルの知覚神経細胞は，反応閾値が低いものの，バニロイド感受性があること，xtTRPV1 は哺乳類と同様にポリモーダル受容体として機能していることが明らかになった。

（13）ラット脊髄後角表層の神経終末におけるグルタミン酸自発放出の促進に働く TRP チャネル
熊本栄一，楊柳，岳蒋

海源，井上将成，藤田亜美，朴蓮花，昌宇，八坂敏一，川崎弘貴，水田恒太郎

（佐賀大学

医学部

生体構造機能学講座）

1 次感覚ニューロンの細胞体で TRPV1 チャネルを活性

奮性シナプス伝達に作用しなかった。一方，ジンゲロン

化させるオイゲノール（月桂樹成分），ジンゲロン（生姜とピペリンは可逆的および濃度依存的に自発性興奮性シ成分），オルバニル（合成カプサイシンアナログ），およ

ナプス後電流 (sEPSC) の発生頻度を増加させ，それらのびピペリン（黒胡椒成分）が，1 次感覚ニューロンの中EC50 値は，それぞれ 1.53 mM と 0.052 mM であった。こ枢端においても同様に TRPV1 チャネルを活性化するかれらの作用は，20 分の時間間隔で繰り返し見られた。オ

どうか知る目的で，これらの物質が膠様質ニューロンにイゲノールも可逆的および濃度依存的 (1～5 mM) におけるグルタミン酸作動性の自発性興奮性シナプス伝達

sEPSC の発生頻度を増加させた。以上より，1 次感覚ニに及ぼす作用を調べた。

ューロンの細胞体において TRPV1 作動薬はその中枢端

実験は，成熟ラット脊髄横断スライスの膠様質ニューにおいて TRPV1 チャネルを，ジンゲロンやオイゲノー

ロンへ通常のブラインド・ホールセル・パッチクランプ

ルは TRPV1 ではなく TRPA1 チャネルを活性化させて膠法を適用し，-70 mV の保持膜電位で膜電流を記録するこ様質ニューロンへ起こるグルタミン酸の自発放出を促進とにより行った。オルバニル (0.11～20 µM) は自発性興することが明らかになった。

（14）STIM/Orai を介する B リンパ球カルシウムシグナル
黒崎知博，松本真典，馬場義裕（大阪大学 WPI 免疫フロンティア研究センター分化制御研究室
理化学研究所免疫アレルギー科学総合研究センター

分化制御グループ）

従来，in vitro 実験系・阻害剤を用いて，カルシウムシ

応答には必須ではない。3) しかしながら，この B 細胞にグナルの重要性が検定されてきたが，果たして in vivo でおけるカルシウムシグナルが欠損すると，自己免疫疾患

どのような生理的意義を担っているのかは，依然としてのモデルである EAE（実験的自己免疫性脳脊髄炎）の症

不明のままであった。私たちは，B リンパ球特異的状が悪化し，この原因は B 細胞から抑制性サイトカイン

Stim1/Stim2 ノックアウトマウスを用いて以下のことをIL-10 が産生されないためである。

明らかにした。

以上の結果は，カルシウムシグナルは，生物学的には，

1) Stim/Orai システムが抗原受容体を介するカルシウ

むしろ positive な役割が予測されていたが，抑制性サイ

ムシグナルに必須である。2) Stim/Orai を介するカルシウ

トカイン制御により，negative な役割も担っていること

ムシグナルは B リンパ球の発生，及び外来性抗原の免疫が明らかになった。

346

研究会報告（15）STIM 依存性カルシウム流入による T 系列細胞の分化制御
大洞将嗣 1,2,3，小松紀子 2，Anjana Rao4，高柳（１東京医科歯科大学

広 1,2,5

歯と骨のグローバル COE プログラム，

2東京医科歯科大学

3

科学技術振興機構 (JST) 戦略的創造研究推進事業（さきがけ），

大学院医歯学総合研究科

分子情報伝達学，

4

Harvard Medical School Immune Disease Institute，

5

科学技術振興機構 (JST) 戦略的創造研究推進事業 (ERATO)）

我々は，STIM1 とそのファミリー分子 STIM2 の T 細し，胸腺器官培養や OP9-DL1 細胞を用いた in vitro での胞特異的なノックアウトマウスを CD4Cre マウスとの交分化システムにおいて，αβ TCR 陽性 T 細胞の分化には配によって作製し，STIM 分子が T 細胞のエフェクター

カルシニューリンを活性化させる細胞外カルシウムが必機能に重要であること，T 細胞受容体刺激による細胞外須であり，その流入は高濃度の 2-APB によって阻害されカルシウム流入が殆ど検出されないことを報告した。さることが判明した。一方，Treg 細胞，iNKT 細胞，IEL

らに，胸腺における T 細胞の分化は正常であるという全細胞は末梢で細胞数が激減するだけでなく，胸腺においく予期せぬ結果が得られた。そこで，一般的な T 細胞でて前駆細胞の数も著減していた。さらに，これらのうちあるαβ TCR 陽性 T 細胞に加えて，転写因子 Foxp3 陽性

iNKT 細胞は STIM2 の発現レベルによって，分化障害のの制御性 T 細胞（Treg 細胞），invariant NKT (iNKT) 細胞，程度が変化することも明らかとなった。以上の結果から，腸管上皮細胞間リンパ球 (IEL) の分化における STIM 依

強い刺激で選択される Treg 細胞等の分化には STIM 依存

存性ストア作動性カルシウム流入の役割を解析した。そ性ストア作動性カルシウム流入による持続的なカルシウの結果，αβ ΤCR 陽性 T 細胞は，細胞数，CD4/CD8 の比ムの供給が分化に必須であると考えられた。

率だけでなく，胸腺における選択も正常であった。しか（16）ヒト気道平滑筋細胞における STIM-1による store-operated Ca

2+

entry

および遊走能の制御機構
伊藤（1 名古屋大学

医学部

理 1，菅沼伸一 1，曽我部正博 2，長谷川好規 1

呼吸器内科，2 名古屋大学

大学院医学系研究科

細胞生物物理学）

STIM-1 は SOC を制御する分子として同定され，気道siRNA 導 入 に よ っ て 有 意 に 抑 制 さ れ た 。 一 方 で ，平滑筋細胞においてもその存在が報告されている。我々

endothelin-1 による Ca2+濃度上昇は STIM-1 siRNA で抑制

は STIM-1 によるヒト気道平滑筋細胞の SOC および遊走されなかった。PDGF は有意に細胞遊走を促進した。

能の制御について検討した。培養ヒト気道平滑筋細胞は

PDGF による細胞遊走能の増強は STIM-1 siRNA 導入，

STIM-1 の mRNA, 蛋白をいずれも発現していた。細胞外EGTA および Ca2+流入阻害剤 SKF96365 により有意に抑Ca2+非存在下 (Ca2+-free) で筋小胞体 (SR) Ca2+-ATPase 阻制された。PDGF により誘導されるヒト気道平滑筋細胞

2+

害剤 thapsigargin により SR からの Ca 放出を誘導した
2+

遊走能の増強には，STIM-1 により制御される SOC 活性2+後，細胞外に Ca (2 mM) を負荷したところ，細胞内 Ca化が関与している。細胞内 Ca2+は気道平滑筋細胞の機能

濃度上昇すなわち SOC の誘導を認めた。Thapsigargin にを制御するのみならず，Ca2+ホメオスタシス異常と気管よる SOC は細胞外 Ca2+-free により消失し，STIM-1 siRNA支喘息との関連が考えられており，STIM-1 の気道平滑筋

導入によって有意に抑制された。PDGF 投与は細胞内細胞遊走への影響を介した気道リモデリング病態への関2+

2+Ca 濃度上昇を生じたが，この Ca 濃度上昇も STIM-1

与が推測される。

347

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（17）貯蔵部作動性 STIM1リン酸化反応とカルシウム流入制御
平野勝也，平野真弓（九州大学

大学院医学研究院

分子細胞情報学分野）

本研究では，SOC 制御における STIM1 のリン酸化の期を同調させた PAEC において，G0 期，G1 期と比べて，役割を解析した。ブタ大動脈内皮細胞 (PAEC) およびS 期，G2/M 期でリン酸化が増加し，分裂期では 1 分子当HeLa 細胞を用いた。STIM1 のリン酸化は，Phos-tag

たりのリン酸化数も増加した。これらの結果から，移動

SDS-PAGE 法を用いて評価した。化合物 Phos-tag はリン

度の早いバンドが非リン酸化体 STIM1 に，遅いバンドが酸基特異的に結合する特性を有し，これを含むポリアク

リン酸化体 STIM1 に相当することが示唆された。PAEC

リルアミドゲルで電気泳動を行うと，蛋白質の移動度はにおいては，トロンビンも STIM1 のリン酸化レベルを増リン酸化の程度に応じて遅くなり，非リン酸体から分離

加させ，また，STIM1 依存性に SOC を引き起こした。

される。Phos-tag SDS-PAGE 上，静止期にある PAEC のトロンビン刺激で認められた STIM1 のリン酸化は，タプ

STIM1 は 2 つのバンドとして検出された。セリン/トレ

シガルギン刺激の場合と異なり，Ca2+再添加により刺激

オニン脱リン酸化酵素阻害剤カリキュリン A 処理によ

前のレベルにまで低下した。小胞体の貯蔵 Ca2+量の低下

り，移動度の早いバンドの密度は低下し，移動度の遅いにより STIM1 が可逆的にリン酸化されることが明らか

バンドの密度が増加した。また，いずれのバンドもとなった。STIM1 のリン酸化は SOC の活性化の持続性

STIM1 のノックダウンにより消失した。さらに，細胞周に関与することが示唆された。

（18）膜翅目昆虫特異的な TRPA チャネルの進化と生理機能
河野景吾 1，曽我部隆彰 2，松浦宏典 1，富永真琴 2，門脇辰彦 1（１名古屋大学2

自然科学研究機構

大学院生命農学研究科，

岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）細胞生理部門）

昆虫は比較的体積が小さく，また変温動物であるため

これらの切除や活性化阻害剤の注入はミツバチの高温忌にその体温は外環境温度の変化に大きく依存する。しか避行動を阻害する。また，ミツバチのショ糖液に対するしながら，膜翅目昆虫であるミツバチは単独ではその他

応答は高温や昆虫の忌避物質により減衰するが，の昆虫と同様に体温は外環境温度に依存するが，集団でAmHsTRPA 活性化阻害剤の存在下では回復する。これら

は巣内温度を 32-36℃に保ち恒温動物のように振舞う。

の結果から，AmHsTRPA がミツバチの高温と昆虫の忌避

ミツバチの温度に関する行動については 50 年以上の研物質センサーとして機能することが示唆される。また，

究の歴史があるが，ミツバチがどのようにして外環境温膜翅目昆虫は古代忌避物質センサーである TRPA1 を欠度を感知しているかは未知であった。そこで我々は，ミ失しているが，AmHsTRPA はショウジョウバエ TRPA1

ツバチの温度応答性 TRP チャネルをスクリーニングしの機能を相補することができる。以上の結果は，ミツバた結果，膜翅目昆虫に特異的な TRPA (HsTRPA) である

チでは Water witch（ショウジョウバエにおいて湿度上昇

AmHsTRPA チャネルの同定に成功した。AmHsTRPA はに応答する TRP チャネル）の重複により生じた HsTRPA

34℃以上の温度とカンフル等の昆虫の忌避物質によってが高温と昆虫忌避物質応答性を獲得したことにより，同活性化する。AmHsTRPA は触角第 3 節で発現しており，等な機能を持つ古代 TRPA1 が欠失したと考えられる。

348

研究会報告（19）母子間ミネラル輸送における TRP チャネルの役割
鈴木喜郎 1,2，Matthias Hediger3，富永真琴 1,2（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター
2

総合研究大学院大学

3

生理科学専攻， スイス・ベルン大学

我々は昨年の TRP 研究会において，非常に高い Ca2+
2+

細胞生理研究部門，

生化学分子医学研究所）

送能は WT に比べ約 40%減少していた。さらにマウス胎選択性を有する TRPV6 が食物からの小腸 Ca 吸収に関盤において TRPV6 は intraplacental yolk sac および visceral

与すること，および gain of function 型の TRPV6 ハプロタ

layer of yolk sac に局在し，胎仔の骨の石灰化が行われる

2+

イプが小腸 Ca 過剰吸収に由来する尿路結石症の発症に妊娠終期（E15 から E18）に合わせて顕著に増加した。

関与することを報告した。今回我々は前回とは逆に，以上のことから TRPV6 はマウスにおいて，胎仔の骨石

TRPV6 の loss of function によって起こると想定される灰化のための母子間 Ca2+輸送に関与することが強く示唆

Ca2+欠乏症に着目した。TRPV6 が胎盤において高発現しされた。また残りの 60%の輸送（管腔膜 Ca2+流入路）にていることから Trpv6 ノックアウト胎仔を解析した結ついては別の分子の関与が同時に示唆されたため，候補

2+

果，血中・羊水 Ca 濃度および総ミネラル重量が WT 胎
2+

仔に比べ有意に減少していた。血中および羊水中の Mg

分子においてスクリーニングを行った結果，TRPM6 がその機能を担い得ることが明らかになった。

2+

濃度は変化しなかった。また，母親から胎仔への Ca 輸

（20）脳出血傷害時に惹起されるアストロサイト活性化におけるTRPC1および TRPC3の病態生理学的役割
白川久志，金野真和，宗像将也，崎元伸哉，中川貴之，金子周司（京都大学

当研究室では以前，アストロサイトのトロンビン受容2+

大学院薬学研究科

生体機能解析）を検討した。マウス脳出血傷害モデルは線条体内にコラ体 PAR1 を刺激することにより TRPC3 を介した Ca 流

ゲナーゼ (0.025 U/0.5 µL) を微量投与することにより作入が惹起され，TRPC3 自身の発現上昇を介してアストロ製した。Pyrazole-3 を i.c.v および i.p. 投与し，3 日後に解グリオーシスが惹起されることを報告した。本研究では，析した結果，投与部位周辺である bregma 及び出血領域がTRPC3 とヘテロマルチマーを形成しうる TRPC1 に着目最大となる bregma 後方 0.4mm での血腫のサイズはし検討を行った。RT-PCR，定量的 RT-PCR，Western blot

pyrazole-3 投 与 群 で 顕 著 に 減 少 し て い た 。 さ ら に ，により培養アストロサイトに TRPC1 が豊富に発現してpyrazole-3 投与群では，運動協調性の増悪が有意に改善いることが明らかになった。さらに，TRPC3 が重要な役

し，アストロサイト活性化の指標である GFAP および2+割を果たしていると考えられるトロンビン誘発 Ca 応

S100B の upregulation が抑制される傾向を示した。以上

答，形態変化，S100B および増殖が TRPC1 特異的なの結果より，TRPC3 選択的阻害薬 pyrazole-3 がマウス脳

siRNA を導入したアストロサイトにおいても有意に抑制

出血傷害モデルにおいて保護的な作用を示すことが明らされた。免疫沈降実験の結果より，TRPC1 は TRPC3 とかになり，そのメカニズムの一部にはアストロサイト活

結合していることが示された。さらに，マウス脳出血傷性化抑制作用が関与していることが示唆される。

害モデルに対する TRPC3 選択的阻害薬 pyrazole-3 の作用349

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（21）ホスホイノシチド代謝と連繋した TRPC3/6/7チャネル群における自律的制御機構の解明
今井裕子 1,2，齋（1 福岡大学

医学部

郷平 1,2，岡村康司 3，井上隆司 1，森

生理学，2 九州大学大学院
3

大阪大学

歯学府

誠之 1

全身管理歯科，

医学研究科

統合生理学）

TRPC3/6/7 チャネル群は神経，消化管，心血管系などの結果，TRPC6 チャネルにおいて強い抑制作用を引き起

広範囲に発現し，細胞の興奮性の一端を担う受容体作動

こすことを報告した。今回，TRPC3, C7 について同様の型の非選択的カチオンチャネルである。これらのチャネ実験を行い，得られた知見について報告する。C3/C7 チルはホスホイノシチド (PIPs) の一種，PIP2 の代謝産物でャネルでも PIP2 の枯渇は C6 と同様に抑制を示したが，あるジアシルグリセロール (DAG) により活性化される

その程度はチャネルごとに異なっていることを見出しことが知られている。そこで，我々はこれらのチャネルた。また，本研究から TRPCC3/6/7 チャネル群において群に対する PIPs の関与について役割について，電位感受PI (4,5) P2- DAG 系による自律的制御機構は共有して存性 PIPs 脱リン酸化酵素 (VSP) を用いその作用を検討し在していることが明らかとなった。

た。昨年，本研究会において，VSP による PIP2 の枯渇（22）心不全における TRPC3を介した活性酸素シグナル制御
西田基宏 1，北島直幸 1，齊木翔太 1，清中茂樹 2，佐藤主税 3，森（１九州大学泰生 2，黒瀬等1

大学院薬学研究院

薬効安全性学分野，

大学院工学研究科

合成生物化学専攻，

2

京都大学

3

産業技術総合研究所

バイオメディカル研究部門）

虚血や高血圧などの負荷によって起こる心臓の形態

Muscle LIM protein を欠損させた MLP-KO マウスは生後

構造改変（リモデリング）は，心不全を増悪させる要因

成長に伴って拡張型心筋症を呈する。このマウスにとして注目されている。我々はこれまで，圧負荷や神経

TRPC3 選択的阻害薬 (pyrazole-3) を投与すると，左心室液性因子によって誘発される心筋の肥大応答に，脂質活の拡張と壁厚の薄化，およびこれに伴う心機能の低下が性化 transient receptor potential canonical (TRPC) チャネル

改善された。MLP-KO マウスの心臓では活性酸素の生成（TRPC3 と TRPC6）が関与することを明らかにしてきた。

が亢進しており，pyrazole-3 は活性酸素生成を強く抑制

しかしその一方で，心肥大に付随して起こる線維化をした。さらに，NADPH オキシダーゼ (NOX2) が TRPC3

TRPC6 が抑制するのに対し，TRPC3 は誘導する方向にと複合体を形成すること，および diacylglycerol 誘導体刺働く可能性も見出してきた。しかし，TRPC3 と TRPC6

激による活性酸素生成が TRPC3 のノックダウンにより2+を介する Ca シグナリングを区別化する機構については抑制されることが明らかとなった。以上の結果から，良くわかっていない。そこで本研究では，拡張型心筋症

TRPC3 が NOX2 の活性化による酸化ストレスを介してにおける心拡張に対する TRPC3 の役割を解析した。

心臓リモデリングを進行する可能性が示された。

350

研究会報告9．睡眠研究の新展開（新しい睡眠研究の発見）
2011 年 10 月 24 日－10 月 25 日
代表・世話人：裏出良博（大阪バイオサイエンス研究所）
所内対応者：山中章弘（生理学研究所

細胞生理研究部門）（１）マウス視覚野における睡眠・覚醒状態に依存した機能的神経結合の抑制系制御
宮本浩行（理化学研究所・神経回路発達研究チーム）（２）脳内マストセルの睡眠覚醒制御における役割
近久幸子（徳島大学大学院・ヘルスサイエンス研究部）（３）睡眠中の脳活動と視覚運動学習
玉置應子（ATR 脳情報研究所・神経情報学研究室）（４）“お腹がすいて目が覚める”サーカディアンリズム制御機構
中村渉（大阪大学大学院歯学研究科・口腔時間生物学研究室）（５）抗ヒスタミン薬を介した睡眠誘発作用：第三脳室連続微小注入法を用いた検証
池田真行（富山大学理学部生物学科・生体制御講座）（６）オレキシンニューロンと睡眠覚醒制御システムのコネクトミクス
櫻井武（金沢大学大学院医学系研究科

分子神経科学・統合生理学分野）（７）生体リズム障害に関連した睡眠障害の診断と治療
三島和夫（国立精神神経医療研究センター・精神生理研究部）（８）ナルコレプシー疾患関連遺伝子の探索
本多真（東京都医学総合研究所・睡眠障害研究室）（９）小児の睡眠時歯ぎしりと精神的ストレスとの関連
高原円（福島大学共生システム理工学類・人間支援システム専攻）（10）レム睡眠期の大脳皮質シータ波の情動記憶の固定に関する研究
西多昌規（東京医科歯科大学・精神行動医科学講座）
2+（11）in vivo Ca イメージング法村山正宜 理化学研究所･行動神経生理学研究チーム）
2+（12）二光子励起機能的 Ca イメージング法を用いた大脳皮質視覚野神経回路網の解析
惣谷和広（理化学研究所・大脳皮質回路可塑性研究チーム）（13）in vivo two-photon imaging approach to sleep and memory
金

善光（生理学研究所・生体恒常性機能発達機構研究部門）（14）オプトジェネティクスを用いた睡眠覚醒制御
常松友美（生理学研究所・細胞生理研究部門）【参加者名】
裏出良博（（財）大阪バイオサイエンス研究所）
，永田奈々

研究科）
，池田真行（富山大学大学院），海野雄哉（富山

恵（（財）大阪バイオサイエンス研究所），吉田麗子（（財）

大学大学院），櫻井

大阪バイオサイエンス研究所），髙田陽子（（財）大阪バ

学），三島和夫（国立精神・神経医療研究センター），本

イオサイエンス研究所），宮本浩行（理化学研究所），近多久幸子（徳島大学），志内哲也（徳島大学），玉置應子（（株）

小山純正（福島大学），外舘圭司（福島大学），松田翔平

国際電気通信基礎技術研究所），中村（福島大学），西多昌規（東京医科歯科大学大学院），村山渉（大阪大学歯学

武（金沢大学），佐々木功（金沢大真（東京都医学総合研究所），高原

円（福島大学），351

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

正宜（理化学研究所），惣谷和広（理研・BSI），高橋和巳

バイオサイエンスセンター），加塩麻紀子（岡崎統合バイ（福島県立医科大学），辛島彰洋（東北大学），寺尾

オサイエンスセンター），高山靖規（岡崎統合バイオサイ

晶（北

海道大学）
，山中章弘（岡崎統合バイオサイエンスセン

エンスセンター），周

一鳴（岡崎統合バイオサイエンスター），常松友美（岡崎統合バイオサイエンスセンター），

センター），橘高裕貴（岡崎統合バイオサイエンスセン

田淵紗和子（岡崎統合バイオサイエンスセンター），富永ター），鍋倉淳一（生理学研究所），金真琴（岡崎統合バイオサイエンスセンター），鈴木喜郎（岡究所）

善光（生理学研

崎統合バイオサイエンスセンター），内田邦敏（岡崎統合【概要】
我々は人生の 1/3 もの時間を睡眠に費やすにもかかわ

眠時の脳活動測定解析を可能にする新しい手法や技術のらず，その生理的意義や調節する仕組みについては，長開発が行われており，従来不可能であった解析による睡年の研究にもかかわらず十分解明されていない。このこ

眠調節における新知見が得られている場合もある。そことは，これまでの睡眠研究手法の枠にとらわれず，最先で本研究会では，これまで睡眠を中心に研究していた研端の研究手法・技術を睡眠研究に導入することや，異な究者のみならず，睡眠研究に興味を持っている研究者や，る分野からの研究者の参入の必要性を示唆している。しこれからの睡眠研究の展開において重要な手がかりを得かしながら，個体でしか生じ得ないという「睡眠」の特ている研究者及び，新しい解析技術を開発している研究

殊性のために，多くの研究者が興味を有しているものの，者らが一堂に会し，技術と知識を融合させることにより，実践には至っていないのが現状である。一方，最新のイ

新たな睡眠研究を提案することによって，停滞する睡眠

メージング法を用いた脳研究を行う研究者において，睡研究のブレークスルーを目指すことを目的としている。

（1）マウス視覚野における睡眠・覚醒状態に依存した機能的神経結合の抑制系制御
宮本浩行（理化学研究所

脳科学総合研究センター・科学技術振興機構

さきがけ）

シナプス可塑性を通じて睡眠は記憶の固定化や脳の発とは異なる視覚応答が存在し，神経活動から推定された達などに積極的に関与すると考えられているが，その神単シナプス性の機能的結合が徐波睡眠中に促進されてい経回路メカニズムは未だ明らかではない。そこでマウスた。さらに抑制系が減弱した GAD65 ノックアウトマウ

視覚野をモデルとして睡眠中の神経活動，情報処理，シスでは睡眠の機能的結合が阻害されている一方，抑制伝

ナプス可塑性と神経回路網変化との関係を調べた。この達を薬理的に強化すると機能的結合が回復した。視覚野

視床－皮質回路は覚醒時には視覚情報を処理し，睡眠時の可塑性（眼優位性）を示さない GAD65 ノックアウト

では同期した神経活動パターンを生み出すとともに経験

マウスは抑制系を強化することで可塑性が回復すること依存的な可塑性を有することが知られている。

から，抑制系によって制御される視覚入力と睡眠時の機行動するマウス視覚皮質から睡眠・覚醒時のマルチニ
ューロン活動を記録した結果，睡眠中においても覚醒時

352

能的結合の促進が可塑性の発現に寄与していることが示唆された。

研究会報告（2）脳内マストセルの睡眠覚醒制御における役割
近久幸子（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部・統合生理学分野）
西野精治（スタンフォード大学・睡眠生体リズム研究所）

マストセル（肥満細胞）は免疫反応や炎症などの生体体のアンタゴニスト投与により，WT マウスでは覚醒量反応において重要な役割を果たす。脳内マストセルは，の減少およびノンレム睡眠量の増加が認められたのに対髄膜や脳室周囲器官の血管周辺，視床や海馬などに存在

し，DEF マウスではそのような変化は認められなかった。

し，ヒスタミン，サイトカイン，プロスタグランジン D2

Compound 48/80 の投与においても，WT マウスでは覚醒など，睡眠に影響を及ぼす様々なメディエーターを含有量の増加とノンレム睡眠量の減少が認められたのに対している。特にヒスタミンについては，脳内含有量のうし，DEF マウスでは変化がみられなかった。これらのこち 40%以上がマストセル由来だといわれている。脳内マとから，マストセル由来のヒスタミンにも覚醒作用があ

ストセルは様々なストレスや行動変化によってその増加

り，H1 受容体アンタゴニストを介した睡眠誘発作用にもするこが知られているが，その生理的機能は不明である。

関与している可能性が考えられる。

本研究では，マストセル欠損マウスを用い，脳内マスト

次に 6 時間の断眠によるリバウンドを観察したとこ

セルの睡眠覚醒制御における役割について，ヒスタミン

ろ，DEF マウスでは WT マウスに対して断眠後のノンレシステムとの関連性から探ることを目的とした。

ム睡眠量の増加が小さかった。また，暗期の開始から 24

実験動物にはマストセル欠損 (Kitw/w-v; DEF) と野生

時間の絶食を行ったところ，WT マウスでは絶食中に覚型 (WT) の雄性マウスを用い，H1 受容体のアンタゴニス

醒量の増加と睡眠量の減少が認められるのに対し，DEF

トである triprolidine，mepyramine の腹腔内投与，マスト

マウスでは睡眠・覚醒量に変化が認められなかった。こセ ル か ら の ヒ ス タ ミ ン リ リ ー サ ー で あ る Compound

れらのことから，脳内マストセルは，睡眠ホメオスタシ

48/80 の脳室内投与を行い，睡眠・覚醒量，活動量，体温

スや，絶食時の覚醒・探索行動増加などの神経・行動調の記録を行った。また，6 時間の断眠，24 時間の絶食時節に関与している可能性が示唆された。

における睡眠・覚醒量の変化についても観察も行った。

本研究の結果から，脳内マストセルは，脳内ヒスタミ

ベースラインでは DEF マウスと WT マウスに睡眠・覚ンシステムに関与するともに，睡眠・覚醒制御に重要な醒量に大きな違いは認められなかった。しかし H1 受容役割を果たすことが明らかとなった。

（3）睡眠中の脳活動と視覚運動学習
玉置應子（（株）国際電気通信基礎技術研究所）

睡眠中の自発脳活動が記憶の固定化に関与すること

眠紡錘波は，周波数及び頭皮上分布から，約 14Hz の fastが指摘されている。睡眠後には，とりわけ運動技能に大spindle と約 12Hz の slow spindle の 2 種類に分類されてい幅な向上がみられることから，睡眠中の自発脳活動は運る。そこで，睡眠紡錘波を 2 種類に分類し，それぞれの動記憶の固定化に寄与する可能性がある。しかし，その睡眠紡錘波の活動性変化と睡眠後の視覚運動技能の向上

神経基盤は十分に解明されていない。われわれは，睡眠との関係を検討した。視覚運動課題を睡眠または覚醒の中の自発脳活動の一種である睡眠紡錘波と視覚運動学習

前後で実施し，課題成績の変化を検討したところ，
トレーの関係を検討してきた。睡眠紡錘波とは，ノンレム睡眠

ニング後に睡眠をはさんだ場合のみ，成績は向上した。

中に出現する，10-16Hz の周波数で振動する紡錘形の形

次に，fast spindle の活動性を，運動課題を実施した学習

態をもつ脳波活動である。近年，睡眠紡錘波が，睡眠中夜と実施しなかった非学習夜で比較した結果，学習夜での記憶の固定化に関与する可能性が指摘されている。睡は非学習夜より，fast spindle の振幅は高く持続時間は長353

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

かった。そして，技能の向上率と fast spindle の活動性の間に有意な相関関係もみられなかった。これらのことか間に有意な正の相関関係がみられ，技能の向上率が高い

ら，睡眠中の運動記憶の固定化には，睡眠紡錘波の中で人ほど，fast spindle の振幅は大きく，持続時間は長いとも fast spindle の活動性変化が関与することが示唆されいう結果が得られた。一方で slow spindle の活動性には，た。

学習夜と非学習夜とで有意差はみられず，課題成績との（4）“お腹がすいて目が覚める”サーカディアンリズム制御機構
中村渉（大阪大学大学院歯学研究科・口腔時間生物学研究室，
JST さきがけ「脳神経回路の形成・動作と制御」）

我々ヒトの生活基盤，生理機能には，自然や社会の 24

すると，給餌時刻の 1～2 時間前から行動の活発化，体温時間周期に引き込まれた（同調した）内因性の概日リズ

上昇，血中コルチコステロン上昇等，「給餌予知活動」

ム（サーカディアンリズム）が存在する。睡眠覚醒リズが生じる。この活動は，げっ歯類本来の活動休止期（昼

ムはサーカディアンリズムの代表的出力であり，通常ヒ間，明期）でもみられること，恒常光環境下では SCN 依

トの場合昼間（明期）に活動して夜間（暗期）に眠る。

存的なサーカディアンリズムと乖離すること等から，視床下部・視交叉上核 (Suprachiasmatic Nucleus; SCN) は，

SCN 非依存性睡眠覚醒タイミング制御機構が働いていその破壊実験によってあらゆる生理機能のサーカディア

ると考えられる。給餌予知行動は単に“お腹がすいて目

ンリズムが消失することから，絶対的な体内時計中枢でをさます”という反応的な行動現象であろうか？

あると考えられてきた。その一方で，生理機能の概日リまでの行動実験によれば内因性サーカディアン振動体にズムを駆動する体内時計が複数存在することが実験的による振動現象であるという仮説が有力である。しかしな示唆されている。ヒトを時間隔離環境下においた場合，がら，近年サーカディアンリズム発振分子機構が明らか

深部体温やメラトニン・コルチゾール等のホルモンリズになったことを背景に，時計遺伝子 KO マウスを用いた

ムと，睡眠覚醒のサーカディアンリズムが乖離する「内行動解析により，分子時計不全マウス（ex. Bmal1 KO,的脱同調」が生じることが報告されている。一方のリズ

Cry1/Cry2 KO, Per1/Per2 KO マウス）は明瞭な給餌予知行

ムは SCN 依存的特性を示すことから，内的脱同調はリズ

動を示すとの報告が相次いでいる。やはり時間制限給餌

ム中枢 SCN と睡眠覚醒リズム制御との乖離として捉え

条件下における睡眠覚醒リズムは反応性に生じているのる事ができる。本研究では，SCN から独立した睡眠覚醒

か？

それとも内因的体内時計による振動性を有するのタイミング制御機構について，サーカディアンリズム学

か？

今回，複数の時計遺伝子 KO マウスを用いた古典的視点からアプローチする。

的行動解析により，SCN 非依存性サーカディアン振動体

げっ歯類の食餌可能時間を一日定刻の数時間に制限

これの睡眠覚醒タイミング制御機構を明らかにしたい。

（5）抗ヒスタミン薬を介した睡眠誘発作用：第三脳室連続微小注入法を用いた検証
池田真行（富山大学大学院理工学研究部（理学）・大学院生命融合科学教育部）

d-クロロフェニラミン (d-CPA)，ジフェンヒドラミン

気を催すことが知られている。今日では，この副作用を等の第一世代 H1 ヒスタミン受容体 (H1R) アンタゴニス

利用し，ジフェンヒドラミンは入眠薬としても販売され

トは，抗アレルギー薬や抗炎症剤として広く用いられてている。H1R アンタゴニストによる眠気の誘発作用は，いる。これらの薬は，中枢移行性が高く，服用すると眠以下に述べるノンレム睡眠制御を担う神経回路（仮説）354研究会報告に矛盾しないものである。つまり，ヒスタミン神経の起かを明らかにするために，セチリジン蛍光コンジュゲー

始核である後視床下部結節乳頭核 (TMN) の活動が，覚醒トを作成し，ノンレム睡眠発現時間帯に，脳内のどの部の維持に必要であり，一方で，ノンレム睡眠の発現中枢位でセチリジンが作用しているのかを推定した。その結である視索前野腹外側核 (VLPO) は，GABA などの抑制

果，(1) 夜間 10 時間のセチリジン注入は，持続的なノン性神経伝達物質を用いて TMN の活動を抑え込むことにレム睡眠の増加と，レム睡眠の消失を引き起こした。一より，覚醒の抑制（つまりはノンレム睡眠の誘発）を引方で，(2) 夜間 10 時間の d-CPA 注入は，ノンレム睡眠のき起こすのではないかという説である。これまでのとこ有意な増加を引き起こさず，覚醒との中間的な状態であろ，この説は，H1R ノックアウトマウスを用いた様々なる「まどろみ」を増加させた。(3) ノンレム睡眠の増加

研究によって支持されているが，一方で，H1R ノックア

時間帯における，セチリジン蛍光コンジュゲートの分布

ウトマウスに観察されるほぼ正常な睡眠覚醒リズムの表は，視索前野内側部 (MPO) に最も多く，中脳水道を経て現型は，ヒスタミン神経系に依存しない睡眠覚醒制御機

脳幹にまで到達していた。一方で，VLPO を含む視索前構が内在することを示唆している。また，H1R アンタゴ

野外側部には到達していなかった。これらの結果を踏まニストの作用についても，今なお不明な点が多い。なぜえて，培養 MPO ニューロンにおいて，d-CPA とセチリ

なら，中枢移行性の高い第一世代アンタゴニストの特異ジンの作用をさらに検討したところ，(4) in vivo 実験で用的は低く，たとえ眠気を誘発したからと言って，その原いられる比較的高い濃度の d-CPA (>100 µM) には，抗ヒ因を H1R に帰結することが難しい。また，特異性の高い

スタミン効果とは別の，細胞内 Ca2+濃度増加作用が存在

第二・第三世代のアンタゴニストは，中枢移行性が低く，することが明らかになった。

眠気を出しにくいのである。

結論として，本研究結果は，これまでに提唱されてきこれらの背景から，本研究では，第一世代 H1R アンタ

たノンレム睡眠制御を担う神経回路学説を支持するもの

ゴニストである d-CPA と第三世代 H1R アンタゴニスト

であるが，同時に，これまでに報告されてきた第一世代であるセチリジンをラット第三脳室に連続微小注入する

H1R アンタゴニストの睡眠促進作用については，再検証ことにより，その作用を比較検討した。また，第三脳室が必要であることを示唆している。

に投与したセチリジンが脳内でどのような分布を示すの（6）オレキシンニューロンと睡眠覚醒制御システムのコネクトミクス
櫻井武（金沢大学大学院医学系研究科

分子神経科学・統合生理学分野）

睡眠は，心身の健康を保つために必須の生理的過程でが確立しており，オレキシン欠損動物は，睡眠・覚醒状ある。しかし，現在，睡眠に問題を抱える人は 5 人に一態が分断化し，レム睡眠が不適切なタイミングで現れる

人に上ると言われている。睡眠・覚醒の制御システムをなど，きわめて異常な睡眠・覚醒パターンを示す。この解明し，改善策やその科学的基盤を提供することは，社ことから，オレキシンは睡眠・覚醒の構築の維持・制御

会的な要請とも言える。しかし，睡眠覚醒の制御機構にやレム睡眠の制御に重要な役割を持っていると考えられは未知の部分の多く残されている。とくに，睡眠の恒常ている。私たちは，オレキシンニューロンへの入力系お性の制御機構や，眠気をもたらす機構，ノンレム睡眠とよび出力系の生理的機能を解析することを足がかりに，

レム睡眠のスイッチングの機構などはまったく未解明の

その入出力系のコネクトームを描出し，睡眠・覚醒制御まま残されている。

のメカニズムを解明することを目的として研究をすすめ申請者らのグループが発見したオレキシンは，覚醒をている。オレキシン産生ニューロンを中心とした神経回維持するために不可欠の分子であることが明らかになっ路を読み解くことにより，睡眠と覚醒を制御する神経回ている。とくに，睡眠障害を主徴とする疾患ナルコレプ

路の理解されることが期待できる。

シーの病態にオレキシン神経の変性が関わっていること355

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（7）生体リズム障害に関連した睡眠障害の診断と治療
三島和夫（国立精神神経医療研究センター・精神保健研究所・精神生理研究部）

睡眠障害はその病態から約 100 種類に分類されるが，時間帯であれば睡眠の質と量に大きな問題が生じない点

その中には生物時計の調節障害のために慢性的な不眠・で一般的な不眠症とは異なる。このようなタイプの不眠

過眠症状と多様な随伴精神体症状を呈する疾患群があ症には時間療法や生活指導が有効であることも臨床的にり，概日リズム睡眠障害 (Circadian rhythm sleep disorders;

重要である。

CRSD) と総称される。睡眠障害の専門外来を受診する難CRSD の病態生理の大部分は現時点では不明である

治性不眠を呈する患者の約 20%は CRSD に該当するとさが，概日リズム同調（位相反応）の異常，サーカディア

れる。CRSD の睡眠時間帯の異常は，患者自身がもつ生ン周期 (τ) の極端な長短，視交叉上核や効果器官の障害

物時計機能の異常のために出現する場合（睡眠相前進型，（脳器質障害など）のいずれによっても生じ得る。全盲患

後退型，不規則型など）と，時差飛行や交代勤務のため者でのフリーラン，Per2，CK1ε の変異による短いτを有に睡眠時間帯を人為的にずらした結果として生じる場合

する家族性睡眠相前進型家系，アルツハイマー病での不がある。

規則型睡眠覚醒などはその端的な例である。

CRSD 以外の睡眠障害の症状形成にも生物時計は深く

CRSD に対してはベンゾジアゼピン系睡眠薬など従来関連している。現在の診断基準では不眠症は CRSD とはの不眠症治療薬は無効であり，高照度光やメラトニン受異なる病態と捉えられているが，不眠症患者の中には容体作動薬等を用いた時間療法が有効である。ただし，個々が有する生物時計の特性が自らが生活する社会的ス

時間療法は施行・投与時刻により作用特性や有効性が顕ケジュール（就床時刻，起床時間）にマッチしないため

著に変化するため，慎重な投与設計が求められる。そのに入眠・覚醒困難や早朝覚醒など不眠症状に陥っている

ためにも，個々の患者における生物時計機能の同定が重一群が存在する。これらの患者は当人にとって望ましい要となる。

（8）ナルコレプシー疾患関連遺伝子の探索
本多真（財団法人東京都医学総合研究所・精神行動医学研究分野・睡眠研究プロジェクト）

ナルコレプシーは居眠り病とも呼ばれる代表的過眠症で，耐え難い強い眠気で眠り込んでしまう過眠症状と，るのか未解明である。
我々はナルコレプシー関連遺伝子の探索を 1. 死後脳2. 末梢血白血球を用い特徴的な情動脱力発作の 2 つを中核症状とする。ナルコ

組織を用いた遺伝子発現研究

レプシーのλs（同胞での発症率／一般人口中での発症率）

た遺伝子発現研究は日本人で 7 倍，白人では 20-40 倍と強い遺伝性を示し，より行い，新たなナルコレプシー関連遺伝子の同定を進

このうちナルコレプシーと密接な関連をもつ HLA 遺伝

めてきた。新規機能解析を行うことにより，ナルコレプ

子型 (DQB1*0602) の寄与が 3 倍と計算されている。これ

シーの不思議な症状の背景にある睡眠覚醒制御異常を明はナルコレプシーに HLA 以外の遺伝因子の関与を示唆

らかにすることが目標である。

し，家系研究によればナルコレプシーは多因子遺伝形式

1. 死後脳における遺伝子発現研究

3. 全ゲノム遺伝子多型関連研究 にをとることが想定されている。
なおオレキシン神経系の）オレキシン神経の細胞体が局在する後部視床下部，お機能低下がナルコレプシーの病態基盤であることが判明

よびその他の睡眠覚醒中枢を，死後脳（ナルコレプシー6

し，すぐれた病態モデルも提唱されているが，オレキシ

例および対照群 8 例）内に同定し，関心部位における遺ン神経伝達系分子には疾患と関連する遺伝子異常は見出伝子発現を Genechip を用いて網羅的に解析した。後部視されておらず，なぜオレキシン神経系の機能低下が起こ

床下部で疾患特異的な 7 遺伝子の発現低下が確認され356

研究会報告た。オレキシン前駆体の発現は約 1/60 と著減していた。

全ゲノム関連解析により新たなナルコレプシー関連

また IGFBP3 はオレキシン神経細胞に共存すること，

遺伝子座が見出されている。日本人 (case222, control389)

IGFBP3 発現がオレキシン転写を抑制的に制御すること，を用いた解析および追試 (case159, control190) により 22

そして IGFBP3 欠損マウスにおいて活動期の最後の覚醒

番染色体上の 1SNP (rs5770917) が見出された。この遺伝

維持が不十分となることを見出し，IGFBP3 がオレキシ

子多型は脂肪酸 β 酸化の律速酵素である CPT1B の発現

ンの転写制御調節を通じて睡眠覚醒制御に関わることをを遺伝子型特異的に変化させること，さらに発現に疾患見出した。(Honda PLoS ONE 2009)

特異性も確認された。(Miyagawa NatGenet 2008) さらに

2. 末梢血における遺伝子発現研究

CPT1 の産物であるアシルカルニチン分画を血清中で比ナルコレプシーと HLA 遺伝子型との高い関連を根拠

較すると，ナルコレプシー群で以上低値を示す割合が有に，自己免疫疾患仮説が根強く信じられている。免疫関意に高かった。(Miyagawa Sleep 2011) これはナルコレプ

連遺伝子の発現変化を検出しうる白血球における遺伝子

シーにおいて脂肪酸 β 酸化によるエネルギー供給が適発現量の比較を ACPprimer を用いた differential display 法

切に行われないことを示し，ナルコレプシーにおける肥で行い，HLA 遺伝子型によってウイルス感染関連遺伝子

満傾向など，エネルギー代謝異常の背景となることが示

MX2 が変動することを見出した。(Tanaka Sleep 2008)

唆された。この他遺伝子多型関連解析に基づき複数のナ

3. 遺伝子多型関連解析研究

ルコレプシー関連遺伝子（遺伝子座）が同定されている。

（9）小児の睡眠時歯ぎしりと精神的ストレスとの関連
高原円（福島大学共生システム理工学類・人間支援システム専攻）

睡眠時歯ぎしり (Sleep Bruxism or tooth grindings) は，【方法】

小児に頻発する脈眠随伴症とされている。近年急増して実験参加者：6～8 歳の児童 8 名（女児 2 弟）を対象としいる睡眠不足の子どもが問題視されているがとくに，乳た。すべての保誰者に対し，調査の必要性と目的に関す歯列が完成した時期の子どもにおいて歯ぎしりが顕著にる説明を果たした上で，書面での伺意を得た。

出現することが臨床的に広く知られている。また，歯ぎ実験手続き：課題条件夜と非課題条件夜があり，課題条

しりに伴う微小な覚醒が正常な睡眠を阻害し，そのこと件では，持続的な注意集中を要する視覚性持続処理課題

が覚醒中の適切な行動を阻害し，知能低下や注意欠陥･および知覚的認知葛藤を惹起するストループ課題を約

多動性障害 (ADHD) の危険性を高める因子となること

20 分行わせた。非課題条件夜では，同じ時間を，参加児が示された (Herrera et al., 2006)。日本の小児における歯竜自身の好きな本を読み，ビデオを鑑賞して過ごした。

ぎしりの発生に関わる睡眠習慣と生活習慣などの社会的記録：携帯型脳波計を用い，対象となる児讃の自宅に出要因を知ることを目的として，
平成 19 年に横断的調侭を向いて，睡眠ポリグラフ，咬筋筋電図（Polymate APlOOO,実施した (Suwa et al, 2009)。歯ぎしり頻度の生活習慣，

テイアック株式会社），心拍数（アクティブトレーサー

社会的要閃の影響は，学年毎に異なっており，低学年にAC-301A, 株式会社ジーエムエス），BruxChecker（簡易歯おいては，学童保育参加（オッズ比 1.98）と 1 日 3 時間

ぎしり評価装置）の同時測定を行った。歯ぎしりは，咬以上のテレビ･ゲーム等の視聴（オッズ比 2.78）が，高頻筋筋電図を用い，覚醒時の最大振幅を基準とし 20%以上

度歯ぎしり発生の危険囚了であった。これらは，親子のの活動について，対象とした。睡眠構造の変化，心拍変

生活の夜型化による睡眠習慣の悪化と心理的ストレスの動による自律神経活動の変化，起床後の睡眠感について影響が考えられた。我々は，睡眠直前のストレス作業と評価した。

夜間睡眠内容，咬筋活動との間に直接的な因果関係が認【結果】就寝前に課題を負荷した場合に，心拍数の上昇やめられるか否かについて明らかにすることとした。

交感神経系活動の高まりが観察され，実験の操作が意図通りに行われたこと確認し，夜間の比較を行った。睡眠357

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）の質は，夜間を通して悪化していた。一方で，就寝前の【まとめ】小児において，就寝直前の急性の交感神経活動

課題の影郷が，歯ぎしりに費やす時間が増えることや，の亢進による自律神経活動の変化は，その晩の自律神経

睡眠構造そのものに及んでおり，特に第一周期と第四周系活動，および，歯ぎしり活動に影響を与え，睡眠の質期のレム睡眠量の減少となって現れていることが示されを低下させる可能性があることがわかった。

た。

（10）レム睡眠期の大脳皮質シータ波の情動記憶の固定に関する研究
西多昌規（東京医科歯科大学大学院

精神行動医科学分野）

東日本大震災が発生して 4 ヶ月が経とうとしており，の活性化は，可視的であり理解しやすい結果である。し

被災者の中には外傷後ストレス障害 (PTSD) に苦しむ人

かし，扁桃体含めて大脳皮質で生じている電気生理学的も増えていると推察される。不快な情動記憶が過剰に固な活動については，事実はいまだ少なく，扁桃体の基礎定されると考えられている PTSD は，不快な記憶が急激的な神経活動に迫れない状況である。
発表の内容としては，シータ律動と記憶・学習との関によみがえるフラッシュバック現象や，体験したトラウ

連性を概説する。さらに，レム睡眠中の特徴的律動としマ記憶を主題とした悪夢を見るのが特徴である。
PTSD はいまだに病態生理がはっきりしない疾患であてのシータ律動について，振り返る。認知，シータ律動，り，治療法についても統一性を欠くのが現状である。しレム睡眠について説明を深めたところで，睡眠依存性のたがって，情動記憶の処理過程を基礎的に研究し解明し情動記憶固定の研究を紹介する。情動記憶は，レム睡眠ていくことは，PTSD の治療を発展させていくためにも，中に選択的に強化されている結果が出ており，電気生理重要であると考えられる。

学的指標としてはシータ律動がいちばん考えられうる要情動記憶の固定は，扁桃体-海馬で記銘されたものが，素である。もちろん電気生理学だけでなく，神経伝達物

時間経過とともに長期記憶として前頭前野に移行してい質や内分泌的な要素も，考慮に入れていく必要がある。

くことが，人間の神経画像研究から明らかになってきて

冒頭で述べた PTSD に限らず，うつ病など気分障害やいる。睡眠中においては，レム睡眠中において選択的に不安障害の治療にあたっても，負不快な情動記憶への固情動記憶の固定，強調の過程が行われていることも，先着は，治療やリハビリテーションにおいてマイナスであ行研究からも明確になりつつある。

ることは明らかである。電気生理学上のシータ律動の神

動物実験においては，情動記憶による負荷をかける

経基盤が明らかになり，患者の情動記憶処理において臨と，扁桃体にシータ律動が発生するという報告がいくつ

床上の指標として利用価値はないかどうか，今後の研究かある。人間においては，機能画像研究が電気生理学的の期待を述べたい。

研究を先行している。機能画像研究で認められる扁桃体

2+（11）in vivo Ca イメージング法村山正宜（独立行政法人理化学研究所脳科学総合研究センター

行動神経生理学研究チーム）

Very little is known about dendritic activity in living

cortex of awake and anesthetized rats following sensory

animals and even less about sensory processing and its

stimulation by using a fiberoptic imaging method. Dendrites

relationship to behavior. Here, we measured dendritic calciumof L5 pyramidal cells in somatosensory area wereactivity in layer 5 (L5) pyramidal neuron in the sensorimotor

bolus-loaded with Ca2+-sensitive dye. Hind limb stimulation358

研究会報告evoked bi-phasic (fast and slow) dendritic responses. The

In the awake state, there was a prominent slow, delayed

strength of sensory stimulation was encoded in the fast

response whose integral was ~14 fold larger than in thedendritic calcium response of a local population of L5

anesthetized state. These changes were confined to layer 5

pyramidal cells in a graded manner. Using various forms ofpyramidal dendrites and were not reflected in the activity ofpharmacological interventions we could show that the slope

layer 2/3 neurons in general. Inactivating a higher cortical,of the stimulus-response function was under the control of a

supplementary

particular subset of inhibitory neurons (Martinotti cell)

suppressed dendritic activity as did transecting the region

activated by synaptic inputs predominantly in L5. Recordings

between the two cortical areas. Conversely, stimulation of thefrom single apical tuft dendrites in vitro showed that activity

supplementary motor area resulted in increases in dendriticin L5 pyramidal neurons disynaptically coupled via

activity. Anterogradely labeling of L5 neurons with a neuralinterneurons directly blocks the initiation of dendritic calcium

tracer in the SMA showed corticocortical projections tospikes in neighbouring pyramidal neurons. A model of the

primary sensory area. These physiological and anatomical

results revealed that the microcircuit is organized so that local

findings demonstrate the SMA drives the large dendritic

populations of apical dendrites can adaptively encode

activity in sensory area. We conclude that during the awake

bottom-up sensory stimuli linearly across their full dynamic

state, top-down connections control the duration of dendritic

range.

activity which is functionally related to behavior.

motor

area

(SMA)

with

tetrodotoxin

2+（12）二光子励起機能的 Ca イメージング法を用いた大脳皮質視覚野神経回路網の解析
惣谷和広（独立行政法人理化学研究所脳科学総合研究センター大脳皮質回路可塑性研究チーム
独立行政法人科学技術振興機構・さきがけ「脳神経回路の形成・動作と制御」領域）

大脳皮質神経回路網は大別すると，抹消の感覚器官によって受容された情報を伝達する興奮性ニューロン，興神経回路網の「構造と機能」を探求していくことは，非常に重要な問題であると考えられる。

奮性ニューロンの活動を制御する抑制性ニューロン

そこで今回の発表では，以上の点を踏まえ，抑制性ニ（GABA ニューロン）および大脳皮質内の恒常性維持に

ューロン群と興奮性ニューロン群，そしてアストログリ

関わっていると考えられているグリア細胞の三種類の細ア細胞群の三種類の異なった細胞群の活動を同時に 3 次胞群からなる。

元的に高時空間分解能でモニターできる「In vivo 二光子

その中でも，近年，GABA ニューロンの機能は，興奮

励起機能的 Ca2+イメージング法」を紹介し，実際のマウ

性ニューロンの特徴選択的な視覚情報処理や生後発達初

ス大脳皮質視覚野における興奮性ニューロンと GABA

期の臨界期に見られる可塑性発現といった，神経回路網

ニューロンの方位選択性の違いや眼優位性の違いといっの動作制御機構において，非常に重要な役割を果たすこたマウス大脳皮質視覚野神経回路網の解析例を紹介すとが想定されている。

る。また，発表者の研究室で，最近になってようやく計

さらに，今まで，神経回路網の構造（特に抑制系の作測可能となりつつある「In vivo 二光子励起機能的 Ca2+イ

用範囲や興奮性・GABA ニューロンの配置など）とニュー

メージング法」を用いた覚醒ラット大脳皮質ニューロン

ロンの活動様式や機能を同時計測し解析することは，技の活動計測法も紹介することで，今後の睡眠研究への足術上の問題からアプローチすることが困難であったが，がかりになればと考えている。

今後，脳神経回路の動作制御機構を理解する上で，この359

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（13）In vivo two-photon imaging approach to sleep and memory
金

善光（生理学研究所・生体恒常性機能発達機構研究部門）

andmembers of ‘tripartite synapse’, presynaptic axonal boutons

fluorescence labeling techniques have enabled us to see

and astrocytes, in the S1 change after nerve injury. We foundneurons and glia, even synaptic structures, a few hundredthat formation and elimination of axonal boutons slightly

micrometers deep in the brain of living animals. In this talk, I

increased and decreased, respectively, only in the early phasewould introduce several examples for in vivo two-photonof neuropathic pain. Furthermore, in vivo two-photon Ca2+

imaging approaches that my lab has established, especially

imaging experiments showed that the frequency andmy previous works as shown below.

amplitude of astrocytic Ca2+ activity significantly increased in

Recentadvancesin

two-photon

microscopy

Our previous study demonstrated, using long-term in vivo

the early phase and subsequently, but not completely,

two-photon imaging of the same dendritic spines, that

decreased in the late phase of neuropathic pain. These resultsformation of postsynaptic dendritic spines in the mousesuggest that the correlated, phase-specific changes in the S1primary somatosensory cortex (S1) markedly increased in an

astrocytes and synaptic structures may play a role inearly induction phase of neuropathic pain following

neuropathic pain development.

peripheral nerve injury, but returned to the baseline level in a

In addition, we started in this year the new project, ‘In vivo

late maintenance phase of neuropathic pain. Compared to new

two-photon imaging approach to sleep and memory’. As aspines generated before injury, more new spines that formed

beginner of sleep research, a process of trial and error duringin the early phase of neuropathic pain became persistent andthe preparation of the new project would be introduced. Any

substantially increased their volume during the late phase.

comments or suggestions would be welcomed.

However, it remains unknown whether and how the other（14）オプトジェネティクスを用いた睡眠覚醒の制御
常松友美（生理学研究所・細胞生理研究部門）

神経ペプチド，オレキシンを産生する神経（オレキシ電位を過分極させて神経活動を抑制することが出来る分ン神経）は，視床下部外側野に少数が散在しており，睡子であり，一方，Arch はプロトンポンプを形成しており，

眠覚醒の調節に非常に重要な役割を担っている。睡眠覚

黄緑色光刺激により Halo 同様に膜電位を過分極させる

醒は個体のみで生じる生理現象であるため，睡眠覚醒をことが可能な分子である。

調節している神経回路の動作原理を統合的に理解するた
めには，個体を用いた研究が必須である。

Orexin/Halo マウスを用いて，睡眠覚醒を繰り返す意識下において，両側視床下部に刺入した光ファイバーを介

本研究では，近年進歩が著しい新技術である‘オプト

し，任意のタイミングでオレキシン神経を橙色光照射にジェネティクス’を用い，光によってオレキシン神経のより 1 分間抑制した。オレキシン神経抑制によって脳波活動を制御することで，オレキシン神経の睡眠覚醒調節は徐波を示し，筋電図が小さくなったことから徐波睡眠における役割を解明することを目的とした。私たちは，が誘導されたと考えられた。オレキシン神経活動と睡眠

ハロロドプシン (Halo) もしくは，アーキロドプシン 3

覚醒調節機構についてさらに詳しく解析するために，オ(Arch) をオレキシン神経特異的に発現する遺伝子改変マ

レキシン神経の投射先であり，睡眠覚醒の調節に関与しウス (orexin/Halo, orexin/Arch) の作成に成功した。Haloていることが明らかとなっている縫線核セロトニン神経はクロライドポンプを形成しており，橙色光によって膜の活動を，in vivo 細胞外記録法によって確認した。オレ

360

研究会報告キシン神経活動を橙色光で抑制すると，徐々にセロトニた解析を中心に進めていく予定としている。本研究から，

ン神経の自発発火が抑制されるという結果が得られた。

Halo および Arch といった光活性化タンパク質が特定神

これらの結果から，オレキシン神経活動を光によって急経の活動を抑制するツールとして非常に有用であるこ性抑制すると，セロトニン神経活動を低下させ，結果とと，さらに個体における特定神経活動を制御することにして徐波睡眠を誘導しうることが明らかとなった。

よって特定の行動を制御出来ることを示しており，今後

また，Arch は Halo と同様神経活動を抑制することがオレキシン神経以外にもオプトジェネティクスを適用し可能であるが，Halo と比較して，光感度が高いだけでなていくことで，個体での睡眠覚醒調節回路の動作原理へ

く，繰り返し抑制や，長時間抑制などすべての点においの理解が大きく深まっていくことが期待される。

て Halo よりも優れていた。そのため今後は Arch を用い

361

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

10．視知覚の理解へ向けて－生理，心理物理，計算論による探求
2011 年 5 月 19 日－5 月 20 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）物体回転のイメージと知覚における空間参照枠
朝倉暢彦（京都大学大学院情報学研究科）（２）初期視覚野における輪郭線表現の構築伊藤南（生理学研究所感覚認知情報研究部門）（３）キャラクタとのふれあいのための注意のシミュレーションによる反応動作の生成
長谷川晶一（東京工業大学精密工学研究所）（４）視覚経路階層位置による細胞および神経回路の特異性
藤田一郎（大阪大学大学院生命機能研究科）（５）意識的視覚表象発生時の脳磁場反応計測
野口泰基（神戸大学大学院人文学研究科）（６）皮質脳波法で読み解く物体視の大脳メカニズム長谷川功（新潟大学医学部生理学第一教室）（７）食品に関する視知覚の実験心理学的検討－典型色と鮮度知覚を例として－
和田有史（食品総合研究所）（８）視覚注意における脳領域間信号伝達－健常人を対象とした研究－
坂井克之（東京大学 大学院医学系研究科）（９）ネコ外側膝状体における刺激コントラストに依存しない方位選択性形成メカニズム内藤智之（大阪大学大学院医学系研究科）（10）光沢の視知覚と脳機能メカニズム安藤広志（情報通信研究機構 ユニバーサルコミュニケーション研究所）（11）視野闘争時の知覚と瞳孔反応
木村英司（千葉大学

文学部）（12）両眼網膜像差の大域補正の仕組み
光藤宏行（九州大学人間環境学研究院）（13）生体内線維連絡可視化法を用いた顔認知の研究
一戸紀孝（国立精神神経医療研究センター）（14）視覚的注意の逆行性の影響
渡邊克巳（東京大学先端科学技術研究センター）【参加者名】
朝倉暢彦（京都大学大学院），長谷川晶一（東京工業大学（国立精神神経医療研究センター），渡邊克巳（東京大学

精密工学研究所），藤田一郎（大阪大学大学院），野口泰

先端科学技術研究センター），金子寛彦（東京工業大学大基（神戸大学大学院），長谷川功（新潟大学）
，和田有史

学院）
，三武裕玄（東京工業大学），竹村（食品総合研究所），坂井克之（東京大学大学院）
，内藤智

学）
，天野

之（大阪大学大学院），安藤広志（情報通信研究機構），

林木村英司（千葉大学），光藤宏行（九州大学）
，一戸紀孝

大学）
，福田一帆（東京工業大学），篠原浩一郎（東京工362

浩昌（東京大薫（東京大学），篠森敬三（高知工科大学），

隆介（産業技術総合研究所），佐藤雅之（北九州市立

研究会報告業大学），吉田和輝（東京工業大学），宮原祐樹（東京工大学），山口真美（中央大学），永福智志（富山大学），花業大学），遠藤大介（東京工業大学），田村

田陽子（大日本印刷），永井岳大（豊橋技術科学大学）
，

業大学）
，沼田

匠（東京工

藍（東京工業大学），石黒けい（東京工喜多伸一（神戸大学），堺浩之（豊田中央研究所），岡業大学），平松千尋（京都大学），寺尾将彦（東京大学），

部昌子（大同大学），志堂寺和則（九州大学），阪本清美

宇和伸明（株式会社イングレッサ），鈴木（パナソニック株式会社），熊野弘紀（順天堂大学），南 哲

航（国立精神

神経医療研究センター），坂野 拓（国立精神神経医療研人（豊橋技術科学大学），棚橋重仁（早稲田大学），柳究センター），山下和香代（中央大学），大野義典（東京

二（千葉大学），大澤健郎（オリンパス），永田賢二（東

大学）
，萬田

京大学）
，鈴木一隆（浜松ホトニクス），山下暁（東京大学），福島邦彦（ファジィシス

淳

樹（東京

秀彦（鳴門教育大学），寺島裕貴（東大学），朝野侑希（東京大学），大脇崇史（豊田中央研究京大学），市川寛子（中央大学研究開発機構）
，坂庭秀紀

所）
，観音隆幸（理研），岡田真人（東京大学），宇賀貴紀（日立製作所），玉田靖明（北九州市立大学），田中 翼（東（順天堂大学），斉

京工業大学），伊波

慧（東京工業大学），門野泰長（東前多瑞希（花王），陶山史朗（徳島大学），行松慎二（中京工業大学），稲上誠（東京工業大学），前川京大学），髙橋伸子（愛知淑徳大学），鈴木栄二（東海光京工業大学），金成

慧（東京工業大学），安田康二（東学），河邉隆寛 (NTT)，定金

京工業大学），木村翔（東京工業大学），笠原悠司（東仲神友貴（基礎生物学研究所）

テム研究所），林亮（東亮（東京大学），小賀智文（大阪大学），

京工業大学），大森敏明（東京大学），針本哲宏（豊橋技以下，生理学研究所

術科学大学），西田眞也 (NTT)，蘆田

大鶴直史，松本

上崎麻衣子（京都大学），一川宏（京都大学），誠（千葉大学），澤山正

笠井昌俊，橘吉寿，石川理子，敦，加藤利佳子，高橋陽香，川口泰雄，

荒田真実子，小松英彦，伊藤 南，郷田直一，鯉田孝和，貴（千葉大学），岡和諭希（東京大学），曽根竜彦（東京横井大学），稲田祐奈（日本女子大学）
，金沢

波間智行

創（日本女子理（基礎生物学研究所），

功，安川涼子，橘篤導，西尾亜希子，岡澤剛起，【概要】
平成 23 年度生理学研究所研究会「視知覚の理解へ向

和田氏は，鮮度など食品に関わる知覚認知についての知

けて－生理，心理物理，計算論による探求－」は，平成見を報告した。坂井氏は，脳領域間の信号伝達の解析に

23 年 5 月 19，20 日に岡崎コンファレンスセンター中会

よる視覚的注意に関わる脳活動について議論した。二日

議室において開催された。生理学・脳計測 7 件，心理物

目は，まず内藤氏が，LGN における刺激方位選択性を示

理学 6 件，工学 1 件の合計 14 件の講演があり，参加者はす細胞の特性について報告した。安藤氏は，物体の光沢

113 名であった。初日は，まず朝倉氏が物体を心的回転

感について心理物理および脳計測に基づくデータによりする際の空間参照枠に関する知見を報告した。次に伊藤議論した。木村氏は，視野闘争の知覚と瞳孔反応の関連

氏が V2 野における折れ曲がり刺激に対する選択性を示

により瞳孔制御メカニズムについて考察した。光藤氏は，す細胞の特性について報告した。長谷川（晶一）氏は，

心理物理データに基づいた面の傾き知覚のための垂直網

注意状態の変化をシミュレーションした動作反応の生成

膜像差処理メカニズムのモデルを提案した。一戸氏は，手法およびそのデモを示した。藤田氏は，視覚経路の各

生体内線維連絡可視化法と電気生理学的手法によるデー階層における細胞の解剖学的，生理学的特徴についてそタにより顔認知メカニズムを考察した。最後に渡邊氏が，れらの発達的な側面も含めて報告した。野口氏は，意識視覚的空間の知覚における注意の逆行性に関する報告を的表象について脳磁場計測に基づいたデータにより議論した。異なるアプローチによる様々な視知覚研究が堪能

し，長谷川（功）氏は，皮質脳波計測手法の詳細とそのできる非常に有意義な研究会であった。

手法に基づいたデータにより物体視について議論した。

363

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（1）物体回転のイメージと知覚における空間参照枠
朝倉暢彦（京都大学大学院情報学研究科）

心的回転（メンタルローテーション）とは，呈示されや回転知覚に寄与しているかを検討した。その結果，回ている物体が回転したときの見えのイメージを生成する

転軸が曖昧な心的回転刺激に対して，回転角度の大きさ

認知機能である。この機能により，異なる方位に呈示さによらず環境内の垂直軸回りの回転が極めて優勢にイれた物体間の形状の相違の判断が可能となる。直感的にメージされること，および垂直軸回りの回転が不可能なは物体の任意の回転が等しくイメージできるように思え

場合には物体固有軸回りの最小回転運動が選択的にイるが，イメージ生成の効率は回転軸が設定される空間参メージされることが明らかとなった。また，回転軸が曖

照枠によって異なることが明らかにされている。すなわ昧な仮現運動刺激に対して，回転角度が小さい場合にはち，効率よく心的回転が行えるのは，物体中心参照枠で

物体固有軸回りの最小回転が優勢に知覚されるのに対定義される物体固有の主軸（物体の長軸や最小回転軸），

し，回転角度が大きくなると環境軸が優勢に知覚され，環境中心参照枠で定義される主軸（特に垂直軸），およびその効果は水平軸よりも垂直軸の方が多大であることがそれらが一致するような軸回りの回転の場合のみであ明らかとなった。さらに，各参照枠で生じる物体運動をる，さらに，この参照枠の効果は，心的回転のみならず予測するための内部モデルの機能を取り入れたベイズ推

物体の回転運動の知覚においても生じる。以上の知見は，定モデルを構築し，心的回転および仮現運動における空

参照枠が単なる外界の対象および事象の記述に留まら

間参照枠の最適選択方略を統一的に説明する枠組みを提ず，心的イメージ生成および運動知覚に本質的な役割を案した。この枠組みは，心的イメージ生成および回転運担っている可能性を示唆している。本研究では，回転軸

動知覚の基盤が，身体移動による物体の相対運動に関すが曖昧な心的回転刺激および仮現運動刺激を用いて，異る統計的性質を取り込んだ内部モデルであることを示唆

なる参照枠がどのように協調あるいは競合して心的回転するものである。

（2）初期視覚野における輪郭線表現の構築伊藤南（生理学研究所感覚認知情報研究部門）

線成分の傾きのような一次情報からどのような過程る。最適刺激は Single stopped neurons と受容野外からのを経て物体の輪郭線の形状が認識されるのであろうか？

興奮性ないし抑制性の修飾作用との組み合わせにより表

私たちは受容野を横切る輪郭線刺激に着目し，サル V2

されることが示された。反応選択性は個々の半直線成分

野の II/III 層より細胞外記録を行った。多くのニューロンの位置関係に対して頑健であり，加算モデルにより選択

が 2 本の半直線の組み合わせによる折れ曲がり刺激に選性がよく再現されることと合致した。V1 野においてもこ

択的な反応を示した。さらに麻酔下で選択性を詳細に調のような選択性形成の原型を見ることができるが，よりべ，同じ刺激セットを用いて V1 野でも記録した。本研

多彩な輪郭線の折れ曲がりの表現が V2 野において実現

究会では個々の半直線成分が果たす役割について報告すされていることが示された。

364

研究会報告（3）キャラクタとのふれあいのための注意のシミュレーションによる反応動作の生成
長谷川晶一（東京工業大学精密工学研究所）

アニメ・ゲームなどの多くでキャラクタはストーリをでも使われている多関節モデルのシミュレーションは物

紡ぎ感情移入を呼び起こすなど重要な役割を果たす。

理的に正しい動きを生成するが，それだけでは生き物ら

ゲームではユーザ操作に反応する必要があり，その行

しい動きにはならない。我々は役者が役の意図や注意を

動・動作はルールベース AI に合わせて，役者やアニメー

理解し再現することに着目し，心理学の知見を頼りに，タがつくりこんだ動作を再生するなどの手法で生成され注意のシミュレーションによる反応動作生成を試みた。

てきた。しかし，ペットとのふれあいのような身体性のこの結果，力覚インタフェースを用いた精緻なインタラ

高いインタラクションを実現するには，多様な入力に応クションに対して，多様で生き物らしい反応動作が生成じた生き物らしい反応動作の生成が必要になる。ゲーム

でき，多くの体験者を惹きつけ楽しませることができた。

（4）視覚経路階層位置による細胞および神経回路の特異性
藤田一郎（大阪大学大学院生命機能研究科）

霊長類の大脳皮質視覚野は 30 を超える異なる領野か野を比較した研究結果を紹介する。V1 野細胞は，TE 野らなる。各領野を構成する神経細胞は，同じ層，同じタ細胞に比べて，樹状突起野が小さく，枝別れが少なく，イプに注目すれば，同様の形態と膜生理学的性質を持つ

スパイン密度および総数が小さい。また，V1 野細胞は，と仮定されることが多いが，実際には，樹状突起や軸索膜抵抗が高く，膜容量が小さく，脱分極性サグ電位が大の構造，膜の生理学的特性，シナプス伝達の性質，これきく，活動電位発火閾値が低く，最大発火頻度が高い。

らの生後発達過程は領野によって異なる。本講演では，これらの性質は，V1 野の方が TE 野に比べて，生後早い

サルの腹側視覚経路（物体視経路）を構成する領野，と時期に成熟する。視覚情報処理において，両者の神経細くに，初段の一次視覚野 (V1) と後段の連合野である TE

胞が示すこれら対照的な性質の意義を議論する。

（5）意識的視覚表象発生時の脳磁場反応計測
野口泰基（神戸大学大学院人文学研究科）「意識的知覚内容と連動した神経活動が，脳のどこでにおける血流反応も意識的知覚と連動した動態を示すこ

最初に生じるか」という問題は未解決のテーマの 1 つでとが報告されており (Haynes et al. 2005)，意識の発生場所ある。視覚の場合，両眼視野闘争と電気生理的手法を組に関する低次派 vs. 高次派の論争が行われている。本実

み合わせた研究により，サルの IT や V4 といった腹側系

験ではこの問題を検討するため，意識的表象が発生する

高次視覚野が意識的視覚表象の形成に主導的な役割を果「瞬間」の神経活動を，脳磁計を用いて計測した。その結たすことが示されている (Leopold & Logothetis, 1996)。だ果，視覚情報の意識化に関係する最初の脳磁場反応は腹が fMRI を使った最近の研究では，ヒト V1 さらには LGN

側系高次野で検出され，高次派を支持する結果を得た。

365

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（6）皮質脳波法で読み解く物体視の大脳メカニズム長谷川功（新潟大学医学部生理学第一教室）

霊長類において物の視覚的認知には大脳の下側頭葉デルでの実験的研究からヒトを対象とした臨床研究までが重要な役割を果たすことが示唆されている。しかし，進めている。まず動物実験で従来法との比較において，どの程度の規模の神経集団の活動が物体視を担っている

網状電極による皮質脳波法の技術的妥当性を検証した。

かについては充分に解明されていない。わたしたちは，

次に柔軟電極をマカクザルの広範囲の脳表/脳溝への留脳の表面に「網をかける」ように張りめぐらせる電極を置する手術法を開発した。さらに，ラット・サル・ヒト

マイクロマシン技術の応用により開発し，皮質脳波

それぞれにおいて視覚連合野からの ECoG 多点記録を進(Electrocorticogram: ECoG) 広範囲記録の手法を確立し

め，物の形態に選択的な神経活動がみられることが明らた。この手法を軸として，ラットやマカクザルの動物モ

かになりつつある。

（7）食品に関する視知覚の実験心理学的検討－典型色と鮮度知覚を例として－
和田有史（食品総合研究所食認知科学ユニット）

人間が食品を食べるとき，口に物を入れる以前に“そように，画像統計学的な変数が野菜の鮮度知覚に影響をれを口に入れるかどうか，おいしそうかどうか”という与えるかどうかを検討した。まずキャベツの葉を 32 時間

重要な判断を行っている。このような判断に視覚の果たにわたって撮影し，それらの画像の一部を取り出したパ

す役割は大きい。この発表では，こうした食に関する視ッチの光学的パラメータの劣化時間に伴う変化を分析し覚の効果についての心理物理学的な研究を紹介する。

た。その結果，輝度分布の歪度，標準偏差，尖度などのHansen ら (2006) は CRT に提示される典型的な色を持つ

複数のパラメータがキャベツの劣化時間の関数として変

果物や野菜の画像（例えば黄色のバナナ）を観察者に提化することを示した。また，実験参加者の視覚的な鮮度示し，それが無彩色に見えるように調整させた。その結評価も時間の負の関数として変化した。さらに，輝度分

果，画像が無彩色に見えるポイントは，物理的な無彩色

布の変化が視覚的な鮮度評価に影響するかどうかを調べよりも典型色の逆の方向に偏っていた。これは提示されるために，鮮度が高い状態のキャベツ画像にさまざまなた食品の色の見え方は感覚入力のみではなく，人間がこ時間の輝度分布を貼り付けた人工画像を作成した。そのれまでに経験してきた物体と色との組み合わせが影響す

画像の鮮度の評価を行なわせた。その結果，鮮度劣化初ることを示している。我々は食品のブランドロゴについ期に関しては，オリジナル画像と，その輝度分布を持つて同様の実験を行なった結果，よく知られている食品関人工画像に対する鮮度評価の間に差がなかった。この結連のブランドロゴに関しては同様の典型色の効果が存在

果は，輝度分布の変化は食品の鮮度の評価の手がかりのすることを見出した。すなわち，食品ブランドの色も，一つであることを示している。

野菜の色のような典型色の効果を持ちうるのである。まこのように食品の視知覚を心理物理学的に検討する

た，日常的に，人間は食品の鮮度などのさまざまな質感ことで，近年集積された視覚的現象とその発生メカニズ

を視覚情報に基づいて判断しているが，鮮度評価の手がムが人間の日常においても機能していることを明示でかりとなる光学的なパラメータは特定されていなかっき，ひいては食品の感性的な評価と成分変化などをつなた。そこで，我々は，光沢感における輝度分布の歪度のぐ基礎理論の構築に役立つと考えている。

366

研究会報告（8）視覚注意における脳領域間信号伝達－健常人を対象とした研究－
坂井克之（東京大学大学院医学系研究科認知言語神経科学分野）

健常人を対象とした，視覚注意における脳領域間信号

らのボトムアップ信号を受けて適応的に変化するものと伝達の解析を紹介する。まず磁気刺激と脳波を用いた実も考えられる。Stroop 課題を用いた fMRI 実験では，後

験では，指示に従って異なった視覚次元に注意を向ける

方連合領域の活動の試行ごとの変動に応じて外側前頭前課題において前頭眼野を刺激すると，誘発された神経イ野の活動が変化すること，またこの現象は incongruent

ンパルスが課題特異的なパターンで後方連合領域に伝達条件でより強く見られることが明らかとなった。この結されることが明らかとなった。この結果は前頭葉から後果は視覚情報処理の conflict に応じて前頭前野が reactive

方連合領域に対して prospective な制御を行っていることに適応制御を行っていることを示唆する。

を示唆する。また一方で，前頭葉活動は後方連合領域か（9）ネコ外側膝状体における刺激コントラストに依存しない方位選択性形成メカニズム内藤智之，佐藤宏道（大阪大学大学院医学系研究科）

一次視覚野 (V1) ニューロンは，特定の方位に傾きをもストに依存せず，常に一定の選択性を維持することが明つ視覚刺激に顕著に応答する刺激方位選択性を示す。刺らかとなった。我々は LGN ニューロンの方位選択性に

激方位選択性は，網膜や外側膝状体 (LGN) のニューロン

対する視床内抑制の役割を検討するため，GABAa 受容にはみられず一次視覚野において初めて生じる特徴選択

体の拮抗阻害薬であるビククリン投与下における方位選性であると考えられてきた。しかし我々は，麻酔非動化

択性を計測した。その結果，低コントラスト条件ではビしたネコにおいて，90%以上の LGN ニューロンが高空間

ククリンの投与は方位選択性を変化させなかったが，高周波数でかつ古典的受容野よりも大きなグレーティング

コントラスト条件では刺激方位選択性が有意に減弱し刺激に対して有意な刺激方位選択性を示すことを見出した。すなわち，ビククリン投与下において方位選択性はた。方位選択性の空間周波数チューニングからの受容野

刺激コントラストに依存して変化した。以上の結果は，推定と逆相関法を用いた受容野解析から，LGN ニューロ

LGN ニューロンの方位選択性は網膜の段階で受容野のンの古典的受容野は真円ではなく，最適方位に延びた楕

楕円性と方位選択的な受容野周囲抑制により形成されて円形をしていることが明らかとなった。さらに，多くのおり，LGN の局所 GABA 抑制はコントラストに依存しLGN ニューロンは古典的受容野の外に提示された刺激ない選択性の形成に関与していることを示唆する。LGNによって抑制性の修飾を受けるが，この抑制性修飾効果

ニューロンが方位選択性を示す刺激パラメータは V1 ニは方位選択的であり，最適方位では弱く，最適方位と直ューロンの最適刺激とよく一致していたことから，V1

交方位で強いことが明らかとなった。古典的受容野の楕

ニューロンが方位選択的に応答している条件では，その円性と受容野周囲からの方位選択的抑制性修飾が LGN

入力源である LGN ニューロンの多くもまた方位選択的

ニューロンの方位選択性を形成していることが示唆されであることが示唆された。

る。また，LGN ニューロンの方位選択性は刺激コントラ367

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（10）光沢の視知覚と脳機能メカニズム安藤広志（情報通信研究機構ユニバーサルコミュニケーション研究所）

人が感じる物の質感において，物体表面の光沢の視知

正確で安定した光沢知覚を生み出していることを示唆し覚は重要な役割を果たしている。近年，光沢知覚に関すている。一方，光沢知覚に関わる脳部位の特定に関するる多くの研究が進められているが，これらのほとんどの研究は非常に少ない。我々は，fMRI（機能的磁気共鳴撮研究は，単一網膜像から得られる「単眼性の静的な情報」

像法）により，光沢知覚に関わるヒトの脳部位の特定を（輝度分布，輝点の強さ・大きさ，周囲の映り込み等）に試みてきた。刺激（光沢の強さ）を条件にした実験では，基づく光沢知覚に限定されている。我々は，両眼および単眼性の静的な手がかりに基づく光沢知覚に関して，光視点変化によって得られる「複数の網膜像から得られる沢がより高い表面に対して V3A や hV4 が賦活されるこ情報」が，光沢知覚に少なからず影響を及ぼすことを心とを発見した（Wada, Sakano, & Ando, 2008；和田，坂野，

理物理実験により明らかにしてきた（坂野，安藤，2008;

安藤，2008）。また，課題を条件にした実験では，物体のSakano & Ando, 2008a; Sakano & Ando, 2008b; 坂野，安形状・方位判断と比較して光沢の強さ判断の課題を行な

藤，2009; Sakano & Ando, 2010）。一般に，単眼性の静的ったときに腹側後頭部（hV4 から紡錘状回後部）がよりな情報だけを用いると，光沢は必ずしも正しく推定でき賦活されることを見出した（和田，坂野，安藤，2009；ない。そこで，「複数」視点で得られる像から光沢を推Wada, Sakano, & Ando, 2010a）。一方，両眼性手がかりに定することの妥当性を計算論的に示し，両眼間の網膜像

基づく光沢に関しては，課題を条件にした実験を行ない，の違い（両眼性手がかり）や頭部運動に伴う網膜像変化

光沢判断時に後部腹側後頭部および紡錘状回が関与する（時間変化手がかり）が光沢知覚に大きな影響を与えてい可能性が示唆された（和田，坂野，安藤，2010）。今後，ることを示した。この結果は，複数視点からの情報が物

これら一連の研究を発展させることで，より包括的な光

体表面の輝度分布の解釈における曖昧性を解消し，より

沢知覚の脳神経モデルの構築が期待される。

（11）視野闘争時の知覚と瞳孔反応
木村英司（千葉大学文学部）

瞳孔は，輝度変化に対してだけでなく，色度，空間パ間抑制効果の客観的指標として瞳孔反応を利用できるこ

ターン，運動など，さまざまな視覚属性の変化に対してとを示している。また，輝度変化に対する瞳孔反応は皮も応答する。そして，瞳孔反応が視知覚反応と類似した質下経路により駆動されることから，皮質で生じる異眼特性を示すことから，瞳孔反応を客観的・非侵襲的指標

間抑制が皮質下での視覚処理に対して阻害効果を及ぼすとして利用した視覚研究の可能性が指摘されている。こことが示唆された。研究 2 では，視野闘争を利用して同の講演では，近年我々が取り組んでいる瞳孔反応を用い一の刺激系列に対して異なる知覚変化を生じさせ，瞳孔た異眼間抑制効果の研究について紹介する。研究 1 では，反応が知覚変化に対応した変化を示すか否かを検討し永続的抑制（高コントラストの縞刺激を一方の眼に提示た。実験では，白刺激と黒刺激の離眼提示により視野闘することにより，他方の眼に提示された刺激の見えが抑争を生じさせ，一方の刺激が優勢となった後に，第二刺制される現象）を利用して，異眼間抑制事態における瞳激として両眼に白刺激もしくは黒刺激を提示した。例え孔反応を検討した。その結果，抑制条件下では輝度変化

ば，視野闘争により黒刺激が優勢となった後に第二刺激と色度変化に対する瞳孔反応の両方が弱まり，その抑制として白刺激を提示すると見えの変化は黒→白となるの生じ方は知覚に基づく検出閾における抑制ときわめてが，白刺激が優勢な場合には同じ刺激変化が白→白の知

よく対応することが明らかとなった。この結果は，異眼覚変化を生じさせることになる。実験の結果，刺激系列368

研究会報告が同一であっても，見えが白→白の場合と比較して黒→るかは刺激の物理的変化によって規定されているため，

白の場合の方が大きな縮瞳反応が生じ，黒→黒の場合と知覚処理の基盤となる神経活動が直接的に瞳孔反応を駆比較して白→黒の場合の方が大きな散瞳反応が生じるこ動しているというよりも，瞳孔反応の駆動は皮質下経路とが明らかとなった。この結果は，視野闘争による知覚

によりなされ，そこでの視覚処理が皮質での異眼間抑制

変化の客観的指標として瞳孔反応を利用できることを示の影響を受けて変調されているという解釈と一貫するも唆するものである。ただし，縮瞳が生じるか散瞳が生じのである。

（12）両眼網膜像差の大域補正の仕組み
光藤宏行（九州大学人間環境学研究院）

水平方向の網膜像差に加えて垂直方向の網膜像差もの結果，局所的像差の多義性に関わらず，類似した誘導

また，奥行き知覚の重要な手がかりであることはよく知効果が得られた。つまり，網膜上での局所的な水平像差られている。ただし，水平像差と垂直像差はどのようなではなく，大域的な垂直像差が見かけの傾きを決める要仕組みで統合されるのかについては良く分かっていな因であることが分かった。この結果は，視覚系は垂直像い。この問題を検討するため，局所的な像差が多義的と差を優先的に処理し，その後，補正された水平像差を使なる 2 次元パタンを用いて，誘導効果が得られるかを検って見かけの奥行きを作り出していることを示唆する。

討した。誘導効果とは，ある模様とそれを全体的に垂直実験結果を説明できる計算論的モデルについても紹介す方向に拡大したパタンを両眼融合すると，垂直軸まわりる。

の面の傾きが知覚される現象である。心理物理学的測定（13）生体内線維連絡可視化法を用いた顔認知の研究
一戸紀孝（国立精神神経医療研究センター）

蛍光逆行性トレーサーコレラトキシン-Alexa 555 をサ

ポットの視覚刺激に対する反応性を調べた。その結果，

ル脳に少量注入し，約 500 µm（機能カラムサイズ）の注

TEO 野の投射スポットの視覚反応性は，ランダムに選ん入部位を作り，1-2 週間置いた後に，蛍光実体顕微鏡でだ TEO 野のスポットに比べて，トレーサー注入部位であ脳表を観察すると，注入部位に投射するスポット状の領る TE 野のスポットの視覚反応性とより高い相関を示し域を生体内で脳表から同定することが出来る（生体内線た。しかし，TE 野のスポットは，顔の構成パーツ（目，維連絡可視化法）。この手法と電気生理学的手法を組み合鼻，口）をシャッフルしたもの（シャッフル顔）よりもわせて，サル下側頭葉皮質における顔認知メカニズムを顔に対して有意に強く反応していたが，この傾向は，こ解明する試みについて本研究会で報告したい。サル下側の部位に投射する TEO 野のスポットにはなかった。これ

頭葉皮質は，顔を含む物体認知に関わる腹側視覚経路のらの結果と，報告されている TEO 野の小さな受容野をあ最終段階にあり，前部にあたる TE 野と後部にあり，一わせて考えると，TEO 野は顔の部分の情報を TE 野に送段階前の領野と考えられる TEO 野に分かれる。我々は，っているという考えを支持すると思われた。事実，TEO

まず TE 野の顔に強く反応するスポットを同定し，そこ野において，reduction process を用いて critical feature をにトレーサーを注入し，生体内線維連絡可視化法より，決めると，サルの髪の texture や，目と思われる feature

その顔スポットに投射する小領域を TEO 野内に生体内である例が観察された。また，TEO 野の投射スポットにで同定し，これらのスポットおよびランダムに選んだス

抑制性神経伝達物質 GABA アゴニスト・ムシモルを注入

369

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

することにより，TE 野のトレーサー注入部位のスポット

こらないことを確認した。上記の結果は，TEO 野からの視覚反応性が大きく変わることを観察した。この大きTE 野への投射が強い影響力を持っている事を示唆してな変動は，注入部位ではない TE 野の記録では起こらず，いる。これらの結果に基づき，本発表で，TE 野の顔反応

また，TEO 野内の任意の部位へのムシモル注入では，起性への TEO 野の寄与について考察したい。

（14）視覚的注意の逆行性の影響
渡邊克巳（東京大学先端科学技術研究センター）

注意が向けられた場所では，その場所での視覚的処理

本研究では，標的呈示の“後”に注意の移動を起こすこが促進したり，物体の見えが変化したりする。しかし，とによって，視覚的空間の知覚に与える注意の逆行性の特定の位置への注意の移動は，それ以外の場所での処理影響を調べた。実験の結果，標的呈示の直後に注意の移にも影響を与える。例えば，瞬間呈示された標的の位置動が起きるような状況では，標的位置は実際の位置よりを答える際に，直前に標的の周辺に注意を向けさせると，も直前に注意のあった位置に，近づく方向にずれて知覚

標的位置は実際の位置よりも注意のあった位置から遠ざされた。この結果は，注意が逆行的に（時間を遡って）かる方向にずれて知覚される (Suzuki & Cavanagh, 1997)。

空間知覚に影響を及ぼしうることを示している。

370

研究会報告11．グローバルネットワークによる脳情報処理2012 年 1 月 6 日－1 月 7 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）（１）前頭前野外側部のワーキングメモリ再考
辻本悟史（神戸大学大学院人間発達環境学研究科）（２）マカクザルの前頭前野におけるタスクフェーズの多重表現
佐賀洋介（玉川大学脳科学研究所）（３）マカクザルの MT および V4 への多シナプス性入力様式
二宮太平（京都大学霊長類研究所）（４）運動制御にかかわる大脳基底核回路を再考する
橘

吉寿（生理研・生体システム）（５）「あっちむいてほい」と大脳基底核
渡邊雅之（関西医科大学

医学研究科）（６）Well-trained rhesus monkeys are risk averse for fluid rewards: Relating risk preference and thirst山田洋（国立精神神経医療研究センター）（７）物体指向性サッカードにおける尾状核尾部の役割
山本慎也（産業技術総合研究所 システム脳科学）（８）運動のタイミングを制御する神経機構
國松淳（北海道大学医学研究科）（９）自己と他者の行動情報処理
磯田昌岐（沖縄科学技術大学院大学）（10）サル脚橋被蓋核における周期的活動とその変調
岡田研一（大阪大学大学院 生命機能研究科）（11）Graded coding of subjective confidence in the pluvial
小村豊（産業技術総合研究所 システム脳科学）【参加者名】
田中真樹，松山圭，國松淳，松嶋藻乃（北海道大学），

関和彦，一戸紀孝，山田洋（国立精神・神経医療研

伊澤佳子（東京医科歯科大学），辻本悟史（神戸大学），

究センター），小村

磯田昌岐（沖縄科学技術大学院大学）
，小川

正，大渕

渡邊雅之（関西医科大学），岡田研一（大阪大学），加藤淳，西田知史（京都大学大学院），高田昌彦，

荘志（広島大学），鯉田孝和（豊橋技術科学大学）
，南部

藍，藤本

豊，山本慎也（産業技術総合研究所），

宮地重弘，松本正幸，井上謙一，禰占雅史，石川直樹，篤，伊佐二宮太平（京都大学霊長類研究所），星大輔，畑中伸彦，橘英司，山形朋子，

佐賀洋介，中山義久，橋本雅史（東京都医学総合研究所），正，川口泰雄，吉田正俊，加藤利佳子，加勢吉寿，知見聡美，佐野裕美，纐纈

大輔，高良沙幸，金子将也，Dwi Wahyu Indriani（生理研）【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た研究を行っている研究者同士で最新の知見を紹介し合年にわたって続けている研究会であり，今年度は比較的うとともに，関連した研究室の研究員や学生を集めて盛若い研究者に講演をお願いした。主として霊長類を用いんな議論を行った。

371

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

最初，天候不良のためフライトが遅れ，世話人が遅刻があり，大学院生・ポスドクが各 1 名ずつと，40 歳代前するなど多少のハプニングがあったものの，予定通りに

半の 2 名の若きリーダーが講演をした。いずれも最新の講演が行われた。初日は大脳連合野による高次脳機能に知見であり，とくに磯田氏による社会性と前頭葉内側部

関した 1 つのセッションと，基底核関連の 2 つのセッシに関した研究，小村氏の視床枕とメタ認知に関した研究

ョンがあった。7 名のスピーカーはいずれも 30 歳代半ば

は，その新規性，完成度の高さ，データとロジックの美以下の若手研究者であり，すでに多くの論文業績のあるしさから多くの関心を集めた。

者はこれまでの研究を大きなストーリーにまとめ上げ，各講演の後に 10 分間の討論時間を設けていたが，両留学から帰国したばかりの者は帰朝報告をし，これから日とも大変盛んな議論がみられ，プログラムは終始遅れ

留学を予定している者は学位論文の内容やその続編を紹気味であった。若手の参加者から次々に質問の手が上が介した。いずれもレベルの高い発表であり，中でも物体り，活発な議論を楽しむことができた。講演者のトーク

指向性行動と尾状核尾部の神経活動を調べた山本氏の研のレベルが高かったことももちろん関係しているに違い

究，リスクに対する行動選択を行動レベルで調べた山田

ないが，例年よりも小さめの会場であったため，ややク

氏の研究など，新たな分野を開拓しようとする野心的でローズドな雰囲気が発言する閾値を低くしていたのかも

興味深い研究発表があった。2 日目は 2 つのセッションしれない。

（1）前頭前野外側部のワーキングメモリ再考
辻本悟史（神戸大学大学院人間発達環境学研究科）

脳内のグローバルネットワークの中で，前頭前野外側(corrective saccade) が頻繁に観察された。このような行動部の機能的役割は未だに不明な点が多いが，解剖学的なは位置を忘れていれば不可能であることから，遅延反応

結合関係や機能脱落による遅延反応課題の障害などか

課題の誤答は，必ずしも位置情報の保持の障害によるもら，霊長類では，感覚情報の一時的保持とそれに基づくのではないことが示された。さらに，最初のサッカード

行動制御を中心としたワーキングメモリ説が広く支持さ（エラーと判断されたもの）の方向を詳しく調べたとこれてきた。しかし一方で，巧妙に工夫された行動課題をろ，一つ前のトライアルに関連する位置（cue が提示さ用いた神経生理学的研究によると，前頭前野のニューロ

れていた位置あいはサルが選択していた位置）に向かう

ン群は単なる情報の一時的保持のみならず，より複雑で割合が有意に高かった。つまり，前のトライアルの情報

多様な役割を担っているようである。

が干渉し，誤答につながったようである。

私たちは最近，未公刊の薬理学的研究を再解析し，破これらの結果と，近年の私たちのニューロン活動記録

壊実験と神経生理学的知見の間にあるギャップをつなぐ

実験 (Tsujimoto et al. 2008, 2009, 2011) の結果などを組み

事実を見出した (Tsujimoto and Pestle, in revision)。この実合わせて解釈を試み，前頭前野のワーキングメモリは，

験では，GABAA 受容体の選択的アンタゴニストである

単一のトライアルにおける感覚情報の保持としてとらえ

bicuculline が，眼球運動による遅延反応課題を遂行中のるのではなく，トライアルを超えて，過去の情報と未来

サルの前頭前野外側部に注入された。その結果，従来のの情報を明確に区別してコードし，かつ過去の履歴に基報告と一致して，課題の正答率の有意な低下が見られた。

づいて適切な未来へ結びつけてゆく，より時間的に大きしかし，エラーの直後の眼球運動を調べてみると，本来くダイナミックな過程としてとらえられるべきだと結論選択されるべきであったターゲットへ向かうサッカード

した。

372

研究会報告（2）マカクザルの前頭前野におけるタスクフェーズの多重表現
佐賀洋介（玉川大学脳科学研究所・東京都医学総合研究所・日本学術振興会）

日常生活において段取りよく複雑な行動を遂行する能

目の刺激提示回数に選択的に応答し，タスクフェーズを力は極めて重要である。損傷を受けるとこの能力に重大表現していた。第二グループ細胞の応答潜時は，第一グな問題が生じることから，前頭前野がその中心的な役割

ループ細胞の応答潜時よりも長かった。第三グループのを担っていると考えられる。しかし，依然としてその神細胞は，感覚様式に関係なく遅延期間中にタスクフェー経メカニズムには不明な点が多い。我々は，前頭前野のズ選択的に応答しており，遅延期間の全体にわたって持障害で数を数えることが難しくなるという病態に注目続する活動を示していた。更に，第二，第三グループのし，前頭前野の重要な一つの機能として，行動の段階（タなかには，2 つあるいは 3 つのタスクフェーズを連続しスクフェーズ）をコードすることがあるではないか，とて表現しているものもあった。そして，第四グループのいう作業仮説をたてて本研究を行った。

細胞は，感覚モダリティ選択的にタスクフェーズを表現

2 頭のサルに，以下の行動課題を学習させた。この課していた。

題では，右手でボタンを押すと課題が開始され，1 秒の従って，前頭前野は，解剖学的ネットワークに沿って感覚刺激が約 0.7～2.4 秒の遅延期間をはさんで断続的に各種感覚情報を短潜時で受け取り，それを，感覚モダリ提示された。そして，4 回目の刺激が 1 秒間提示されてティに依存しない抽象的レベルのタスクフェーズ表現へいる間にボタンを放すと，報酬（ジュース）が与えられと変換していることが示唆された。また，各フェーズはた。感覚刺激として，視覚・聴覚・体性感覚の 3 つの感

1 つのフェーズに選択的な活動に加えて，2 または 3 つの覚モダリティを用いた。この課題を遂行中のサルの前頭連続したフェーズに選択的な活動，感覚モダリティとフ

前野外側部より細胞活動を記録したところ，4 つのグ

ェーズの両者に選択的な活動といった，複数の活動特性

ループの細胞活動が見出された。第一グループの細胞は，を持つグループによって多重に表現されていることが明

感覚刺激が提示された後，短潜時 (<200ms) で感覚モダリ

らかとなった。さらに，前頭前野は多段階からなるタス

ティ選択的に応答していた。更に，感覚モダリティ選択

クフェーズ全体を逐次モニターしていることも明らかと性細胞の空間的分布は感覚連合野からの解剖学的な入力なった。こうしたタスクフェーズ全体に渡る多重表現は，分布によく合致していた。第二グループの細胞は，感覚前頭前野が複数の段階からなる行動を企画し実行する際

様式に関係なく 1 回目，2 回目，3 回目，あるいは，4 回の重要な神経基盤であるということが示唆された。

（3）マカクザルの MT および V4への多シナプス性入力様式
二宮太平（京都大学霊長類研究所）

霊長類の大脳における視覚情報処理は 1 次視覚野 (V1)から始まり，その後頭頂葉へと向かう背側経路と，側頭および top-down シグナルを伝達するネットワーク全体を解明することは非常に重要である。

葉へと向かう腹側経路という機能の異なる 2 つの経路に本研究では，マカクザルの MT および V4 に対して逆

沿って行われる。例えば，背側路に属する MT は主に動行性越シナプス的神経トレーサーである狂犬病ウイルス

きや奥行きの情報を処理し，腹側路に属する 4 次視覚野を用いて，V1 および前頭葉からの多シナプス性入力様式(V4) は主に色や形の情報を処理している。また一方で，を解析した。

これらの領野の神経活動は，前頭葉などから送られてく

V1 におけるニューロンラベルの分布に関して，主な入る top-down シグナルの影響を強く受けることが知られ力層である 4C 層を中心に解析した。MT へのウイルス注ている。視覚情報処理機構を理解する上で，bottom-up

入後 3 日の例では 2 次ニューロンラベルが 4Cα層に観察373

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）された。一方，V4 へのウイルス注入後 3 日の例では，2レーサーである Fast blue と Diamidino yellow をそれぞれ

次ラベルが 4A 層に観察された。ウイルス注入後 4 日の注入した。前頭葉からの入力の中継部位と考えられる

例では 3 次ラベルが 4Cα，4Cβ層に観察された。これら

FEF，外側頭頂間野いずれでも二重ラベルはほとんどなのことから，MT は V1 の 4Cα層から 2 次入力を，V4 はかった。以上の結果から前頭葉から MT への 2 次入力は4Cα層と 4Cβ層の両方から 3 次入力をそれぞれ受けてい46v 野と SEF に，また V4 への 2 次入力は 46v 野に由来ると考えられる。

すること，およびそれらの入力が異なるニューロン集団

前頭葉においては，MT，V4 どちらの注入例でも直接を介していることが明らかになった。

結合のある前頭眼野 (FEF) に加え，2 次ラベルが 46 野腹以上の結果は，MT および V4 は bottom-up シグナルに側部（46v 野）に観察された。さらに MT への注入例でついても，top-down シグナルについてもそれぞれ異なるは，補足眼野 (SEF) にも 2 次ラベルが見られた。次に，

ネットワークを介して受け取っていることを示唆し，こ前頭葉から入力を送るニューロン集団は共通しているののような解剖学的構造の違いが MT および V4 の機能的か独立しているのか調べるために，MT と V4 に逆行性ト差異の基盤となっていると考えられる。

（4）運動制御にかかわる大脳基底核回路を再考する
橘

吉寿（生理研・生体システム）

運動制御において大脳基底核が何をしているのかといは，比較的なじみが薄いのではないだろうか。これら大う問いに対しては，神経科学の分野において様々なアプ

脳基底核の腹側部は，辺縁系との線維連絡が強く，欧米

ローチがなされてきた。歴史的にみて，パーキンソン病・では，薬物依存との関連から，薬理学的手法を用いた行

ハンチントン病を代表とする大脳基底核疾患との関わり

動実験が数多く行われてきた。しかしながら，単一神経から，とくに随意運動の企画・遂行に関与する大脳基底細胞レベルでの運動制御に関する知見は数少ない。演者

核の機能研究が発展した。演者も同様に，大脳基底核運は，米国留学中，NIH 彦坂ラボにて，状況に応じて報酬

動疾患モデルザルを用いて，電気生理学，薬理学，解剖量を変化させる眼球運動課題遂行中の覚醒ザルから，腹学的手法を中心に，運動機能にまつわる大脳皮質－基底側淡蒼球の単一神経細胞記録ならびにムシモールを用い

核－視床ループ回路の解明に従事した。また最近では，

た不活化実験を行った。その結果，これまでに報告され大脳基底核は運動遂行のみならず，運動学習に大きく寄たことが無い，運動と密接に関連した報酬予測信号が腹与する事も明らかとなっている。なかでも，中脳ドーパ

側淡蒼球で表現されている知見を得たのでここに紹介しミンニューロンとその投射先である背側線条体を中心にたい。また，腹側淡蒼球と相互的な線維連絡をみとめる研究が進んでいる。背側線条体は主に大脳皮質運動関連

視床下核腹内側部からも単一神経細胞記録を行ったの領野から入力を受け，淡蒼球外節，視床下核背外側部，で，その結果についても報告したい。最後に，これまで

淡蒼球内節，黒質網様部といった領域と局所回路を形成に得られた知見から，大脳基底核の運動情報処理機構にしている。他方，これら大脳基底核の背側経路に対し，関しても考察を加えたいと考えている。

腹側線条体・腹側淡蒼球といった大脳基底核の腹側経路（5）「あっちむいてほい」と大脳基底核
渡邊雅之（関西医科大学

高速な視線の移動であるサッカード眼球運動は，様々

374

医学研究科）な精神・神経疾患（統合失調症など）によって異常が生

研究会報告じる。これより，サッカードは精神・神経疾患のバイオの精神・神経疾患の原因領域とされる大脳基底核のサッマーカーとして期待されており，脳機能イメージングやカード制御メカニズムを神経回路レベルで明らかにする

脳深部刺激を応用した臨床研究が盛んに行われている。

ことを試みている。臨床研究で盛んに用いられているア

しかし，ヒトを対象とした臨床研究では技術的，倫理的

ンチサッカード（あっちむいてほい）課題を遂行中のサな限界からサッカード制御のメカニズムを詳細に明らか

ルに対して，大脳基底核のサッカード制御の入力段階でにすることは困難である。そこで我々は，様々なサッカー

ある尾状核を対象とした神経生理実験を行った。本研究

ド課題でヒト同様の行動を示すサルを対象とし，数多く会ではこの成果を中心に紹介する。

（6）Well-trained rhesus monkeys are risk averse for fluid rewards:
Relating risk preference and thirst山田洋（国立精神神経医療研究センター・ニューヨーク大学）

Standard economic techniques allow us to evaluate humanmacaques as a function of blood osmolality (an objectiverisk-attitudes, although it has been technically difficult tomeasure of water wealth). Overall, our monkey subjects wererelate these measurements to the overall wealth levels

slightly risk-averse in a manner reminiscent of humanstandard models employ as a critical variable. Previous workchoosers, but only after significant training. Monkeys

has, however, applied these techniques to animals to answer

consistently violated expected utility theory (violating firsttwo questions: 1) Do our close evolutionary relatives shareorder stochastic dominance) early in training, indicating thatboth our risk attitudes and our economic rationality? 2) How

traditional economic models cannot be used to describe their

does satiety state (or wealth level in the language of

behavior at that stage. Once these choosers were rational,

economics) change risk-attitudes? Previous studies havemeasuredprovided conflicting answers to these questions. To address

unexpectedly, as the animals became thirstier risk-aversion

these issues, we employed standard techniques from humanactually increased, a finding that may be incompatible withexperimental economics to measure monkey risk-attitudes

some standard economic models.

risk-attitudes

werethirst-dependent.

But(utility function curvature) for water rewards in captive rhesus（7）物体指向性サッカードにおける尾状核尾部の役割
山本慎也（（独）産業技術総合研究所 システム脳科学）

我々は，外界を把握するために，さまざまな物体に向られる。また，日常世界において，我々は，重要なもの

けて，急速眼球運動（サッカード）を行う。サッカードに目を奪われる。特に，報酬と関連した物体に向かうサを開始する脳内機構に関しては，これまでさまざまな研

ッカードが引き起こされるように，過去の経験に依存し究がなされてきたが，ある特定の物体に向けてサッカーてサッカードのターゲットが変わることは，生存確率をドが生じるメカニズムに関しては，未だ十分な解明がな高めるという観点からも，理にかなっている。そこで，3されていない。特定の物体に向けたサッカードが生じさつ目の必要条件として，3) 報酬経験に依存してその神経せる脳内メカニズムが満たすべき必要条件として，1) ど活動を変化しうること，が挙げられる。

こに (where) 何が (what) あるかを符号化すること，およ

このような条件を満たす領域として，我々は解剖学的び，2) サッカードを誘発する能力を有すること，が挙げな観点から，尾状核尾部に注目した。尾状核尾部の解剖375

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

学的な特色として，1’) 側頭葉を中心に大脳皮質視覚関

本発表では，これらの観点に基づき，尾状核尾部が特連領野から入力を受け取っている，2’) 上丘に多くのニ定の物体に向けたサッカードを誘発する神経基盤である

ューロンが投射することが知られている黒質網様部の背ことを示す電気生理学的な証拠を提示する。さらに，尾外側部へ投射している，3’) ドーパミンニューロンの投状核尾部のニューロンの，報酬経験による発火パターン

射を受けている，ことが挙げられる。これらの解剖学的の変化の時定数が非常に長いことを示し，報酬による適な特徴は，特定の物体に向けたサッカードを生じさせる

応はさまざまな時定数の脳内機構が並行して実現されてメカニズムとしての必要条件に対応していると考えられいる可能性を議論する。

る。

（8）運動のタイミングを制御する神経機構
國松淳（北海道大学・大学院医学研究科）

自発的な運動の開始には, 外部の刺激に反応して行動

課題（Self-timed 課題）をサルに行わせ，視床の信号を受を開始する場合とは異なった神経機構が存在することがけ取っていると考えられる前頭葉背内側部に皮質内微少多くの先行研究によって示唆されてきた。例えば, 基底電気刺激を行った。運動準備期間での刺激効果は核の疾患であるパーキンソン病の患者は，外部からの運Triggered 課題よりも Self-timed 課題で有意に大きかっ動のタイミングの指示がない状況で，自分から進んで運た。加えて，いくつかの部位に対する刺激では，ゴール動を開始することは困難である。最近になって，視床のの場所に関わらず Self-timed 課題でサッカードが促進さ運動準備期間の神経活動が自発性眼球運動のタイミングれた。今回の結果は，前頭葉内側部の運動準備活動は自制御に関与していることが示された (Tanaka 2007)。この発的なサッカードの方向ではなく，そのタイミングを調準備期間に電気刺激を行い，運動のタイミングを操作す節していることを示唆している。視床大脳経路でみられることができれば，その因果関係を証明することができ

る自発的な眼球運動の準備期間の活動はそのタイミングる。

制御に不可欠であり，この神経機構によって私たちが日そこで私たちは，視覚刺激に応じて即座に眼球運動を開始させる課題（Triggered 課題）と，視覚刺激の提示後，常的に行っている意図的な行動のタイミング制御が可能となっているのかもしれない。

一定の遅延期間をおいて自発的に眼球運動を開始させる（9）自己と他者の行動情報処理
磯田昌岐（沖縄科学技術大学院大学）

人間は自己の行為によって行動の目的を達成する一自己と他者の関係のなかで再構築できるかもしれない。

方，他者の行為の観察を通じて他者固有の行動意図，信我々は，自己の行動情報に加え，他者の行動情報の処

念，欲求を推測する。社会適応的な行動を企画・実行す理も要求される課題を考案し，ニホンザル前頭葉内側部

るうえで，自己の行為も他者の行為も等しく重要である。

の神経細胞活動を解析した。そして，同部位には自己の行動制御の神経基盤に関する従来の研究は，被験者を「孤行動情報の処理を担う神経細胞群と他者の行動情報の処立した自己」として取り扱ってきたが，実在する他者を理を担う神経細胞群が混在することを見出した。自己の行動課題環境に導入した新しい実験パラダイムを用いる

行動と他者の行動を同時にモニターし，互いの行動情報ことで，脳内に存在する複数の行動関連領野の機能を，を統合しながら自己の行動を決定する状況において，前376

研究会報告頭葉内側部の細胞活動が使われている可能性がある。前れを可能にすると推測される。

頭葉内側部と他の脳領域をつなぐ広域ネットワークがそ（10）サル脚橋被蓋核における周期的活動とその変調
岡田研一（大阪大学大学院 生命機能研究科）

私たちはサッカードと呼ばれる高速な眼球運動によッカードに伴う活動の変化を示した。これらのニューロって視線を動かし，外界をスキャンすることで物を見てンの周期的活動はサッカード遂行中に停止し，サッカーいる。サッカードに伴って視覚系は運動刺激を受け取っ

ドの方向・振幅によらずに活動の停止がみられた。またているが，私たちがそれを知覚することはない（サッカー

活動の停止は，課題中の光点へのサッカードでも，課題ドに伴う知覚抑制）。これまでの研究により視覚処理の間の暗闇でのサッカードでも，注視中のマイクロサッ

初期段階に位置する視床の LGN ですでに，サッカード

カードでも起こった。活動停止のタイミングを詳細に調に伴うニューロンの反応性の低下とその後のリバウンド

べたところ，実際のサッカードの開始に先立って活動は活動が報告されているが，そうした活動修飾のメカニズ

停止し，その後サッカードの終了後まで持続しており，

ムについては未だ明らかでない。いっぽう過去の研究に知覚抑制を引き起こすために必要な信号特性を備えていより LGN へのアセチルコリン作動薬の投与や脳幹網様た。さらにこれらのニューロンはサッカードの終了後に体への電気刺激によって，LGN ニューロンの反応性が変リバウンド応答を示し，サッカードの前後で周期的活動

わることが報告されてきた。しかし，実際にサッカードの位相が変調されていた。これは，サッカードの終わりをしている動物の脳内で脳幹網様体のニューロンがどの（新しい注視の始まり）のタイミングで PPNT のニューロような活動を示すのかは不明なままだった。

ン群が同期して信号を送っていることを示している。ま我々は脳幹網様体の主要なアセチルコリン性細胞のた，このニューロン群から記録されたスパイク波形は幅核である脚橋被蓋核 (Pedunculopontine tegmental nucleus;

が広いもので，過去に報告されているアセチルコリン性

PPNT) に着目し，サッカード課題遂行中のサル PPNT ニ

ニューロンのスパイク波形の特徴と一致した。これらのューロンの活動を記録した。1 群の PPNT ニューロンが結果は脳幹網様体からのアセチルコリン入力が LGN で

課題遂行中に規則的な発火パターンを示し，さらにそののサッカード抑制とサッカード後の視覚情報処理に寄与

うちで 10Hz 程度の低頻度で活動するニューロン群がサしている可能性を示唆している。

（11）Graded coding of subjective confidence in the pulvinar
小村

豊（産業技術総合研究所・ヒューマンテクノロジー研究部門）

私たちの知覚意識には，二つの側面がある。一つは，

者は二次性表現を反映しているとみなすことができる。

「紫のデラウエアぶどう」といった知覚カテゴライズに代

これまで，知覚意識において，視床が，何らかの役割を表される内容に関するものである。もう一つは，「その果たしているという指摘は，しばしばなされてきたが，知覚内容を，間違いなく知っている」という確信度に関

具体的な機能については，不明であった。

するものである。知覚カテゴライズは，外界から抽出し今回，我々は，視覚系の二つの視床領域，外側膝状体

た情報に基づいているが，知覚の確信度は，その時の知と視床枕が，それぞれ視覚意識の一次性・二次性表現に覚カテゴライズの状態をモニターしていなければ成立しおいて，どのような役割を果たしているのかを明らかにない。したがって，前者は，知覚意識の一次性表現，後するために，サルに知覚カテゴライズ課題（一次性）と377

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

知覚確信度課題（二次性）を遂行させて，ニューロン活

信度課題において，逃避行動を頻繁に選ぶようになった動を記録した。すると，視床枕領域において，課題に関が，カテゴライズ課題の二者択一行動には，ほとんど影するモジュレーションを示すニューロン応答が，多数認響がなかった。

められた。なかでも顕著だったのが，知覚カテゴライズ

以上の結果から，視床枕は，一次性の視覚意識の下流

内容に，選択性はないものの，刺激の曖昧さにしたがっに位置し，二次性の視覚意識（確信度）の形成に不可欠て，応答強度を減弱させたニューロン群である。この群であることが分かった。本発表では，二次性の視覚意識の同一視覚刺激に対する応答に着目すると，サルが自分のみが欠損していると考えられる盲視・半側空間無視や，のカテゴライズ弁別に自信がないときに選ぶ逃避行動ト

確信度の計算モデルとの関連についても，議論していきライアルにおいて，その応答強度が減弱していた。さらたい。

に，視床枕領域にムシモールを注入すると，サルは，確378

研究会報告12．感覚刺激・薬物による快・不快情動生成機構とその破綻
2011 年 10 月 5 日－10 月 6 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：重本隆一（脳形態解析研究部門）（１）道具的条件付けを調節する脳内神経回路のメカニズム小林和人（福島県立医大）（２）中枢性オキシトシン受容体の社会行動制御に於ける役割：
遺伝子 KO マウスと Oxtr-Venus ノックインマウスから判った事
西森克彦（東北大学大学院農学研究科・応用生命科学専攻）（３）社会性情動行動発達の神経基盤理解にむけて中村俊（東京農工大学）（４）幼少期母子関係による情動神経系の発達変化
菊水健史（麻布大学獣医学部）（５）情動行動・社会行動の調節を司る神経内分泌機構
小川園子（筑波大学）（６）痛みによる不快情動生成の脳内メカニズム南雅文（北海道大学 薬学研究院 薬理学研究室）（７）依存性物質の作用機序と快・不快情動のメカニズム池田和隆（財団法人東京都医学総合研究所）（８）側坐核の可塑性と薬物依存；ドーパミン，グルタミン酸に続く因子
戸田重誠（金沢大学附属病院神経科精神科）（９）双極性障害の神経生物学的基盤の探索
加藤忠史（理化学研究所脳科学総合研究センター）（10）脳内蛋白質チロシンリン酸化シグナルによるストレス応答制御
大西浩史（群馬大学生体調節研究所 バイオシグナル分野）【参加者名】
池田和隆（東京都医学総合研究所），岩下成人（滋賀医科斎藤有澄（東京農業大学），重本隆一（生理学研究所），

大学），大西浩史（群馬大学生体調節研究所）
，岡田辰太

菅谷

郎（東京農業大学），小川園子（筑波大学），甲斐大輔（東大学），戸田重誠（金沢大学），中里杏菜（東京農業大学），

京農業大学），笠井慎也（東京都医学総合研究所），加藤

中谷憲一（東京農業大学大学院），中村あずみ（東京農業

忠史（理化学研究所），加藤総夫（東京慈恵会医科大学）
，

大学）
，中村

菊水健史（麻布大学），喜田聡（東京農業大学），河野野中綾子（東京大学大学院），深澤有吾（名古屋大学），

恭平（東京農業大学），小林和人（福島県立医科大学），

藤生康広（東京農業大学），松尾直毅（京都大学），三浦

渚（東京都医学総合研究所），關川豊（東京農業俊（東京農工大学），西森克彦（東北大学），

379

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

大樹（東京農業大学），南雅文（北海道大学），森下良

松井広（生理学研究所），野田昌晴（基礎生物学研究所），

一（東京農業大学大学院），山田晴菜（東京農業大学），

原田春美（生理学研究所），富永真琴（生理学研究所），

吉原一文（生理学研究所），佐々木拓哉（生理学研究所），

橘

吉寿（生理学研究所）（1）道具的条件付けを調節する脳内神経回路のメカニズム小林和人（福島県立医科大学・生体機能研究部門）

動物の行動は，学習や経験に依存して環境に適合するを損傷した動物では行動選択の正答率と反応速度に障害ために変化する。道具的学習は，行動の結果得られる強が認められる。線条体にはこの学習の獲得や実行に関わ化因子（報酬など）が動物の行動に影響を与える学習のるさまざまなニューロンタイプが存在する。線条体投射様式であり，反応が強化因子を得るための手段（すなわ

ニューロンは，代表的な 2 種類の経路（直接路と間接路

ち道具）になっているという意味から，このように表現という）に分類され，下流の神経回路を調節することにされる。道具的学習は，意思決定，行動選択などの多く

よって行動の発現を制御する。今回，我々は遺伝子改変の随意的な行動の基盤であると考えられている。道具的技術を用いて，直接路と間接路をそれぞれ選択的に遮断

学習の獲得と実行にはさまざまな脳領域が関与する。特した遺伝子改変動物を作製し，弁別学習の実行においてに，目標達成型行動には，前頭前野皮質や海馬から腹側2 種類の経路は協調し，正しい反応を迅速に行うために線条体へ入力する回路や前頭前野皮質と背内側線条体を機能していることを明らかにした。

連関する回路が関与する。習慣学習には背外側線条体と最近，我々のグループは，線条体への入力情報の役割

運動野や感覚運動野皮質と連関する回路が関与する。こを研究するために，高頻度逆行性遺伝子導入ベクターとのような学習に関与する脳領域は明らかになってきたもいう新規の脳内遺伝子導入技術を開発した。このベクのの，神経回路を構成するニューロンタイプや神経連絡

ターを利用し，さまざまな誘導因子に対して反応するタの機能的な役割など，学習の基盤となる神経機構についンパク質を神経細胞へ導入し，その後，特定の脳領域へては十分に理解されていない。

誘導因子を作用させることによって，神経路の機能を選

道具的学習の機構の解明において，特定の遺伝子や細択的に改変することが可能となる。このベクターを細胞胞タイプの機能を改変した動物モデルは有益な実験系を標的法と組み合わせることにより，特定の神経路を除去提供する。我々の研究グループは，独自の遺伝子改変技する，あるいは，光遺伝学の手法と組み合わせることに術を利用して，行動制御を媒介する脳神経回路の仕組み

より，特定の神経路活動を促進あるいは抑制することがを明らかにするための研究を進めてきた。学習と行動の可能となる。今回，視床の神経核から線条体へ入力する制御に関わる脳領域として，大脳皮質と基底核を連携す

神経路の選択的遮断に成功し，視床線条体路は，刺激弁る神経ネットワークは中心的な役割を持つ。中脳（黒質）別の獲得と実行に必須の役割を持つことを示した。このから線条体へ連絡するドーパミン神経系は，刺激に応じ技術は，皮質線条体路など，特定の神経路の役割を解析て行動を選択する弁別学習に必須であり，実際に線条体するために重要なアプローチを提供する。

380

研究会報告（2）中枢性オキシトシン受容体の社会行動制御に於ける役割：
遺伝子 KO マウスと Oxtr-Venus ノックインマウスから判った事
西森克彦（東北大学大学院農学研究科・応用生命科学専攻）

ナノペプチドホルモン族は下等種から我々哺乳類に至を動物実験レベルで見出すことに成功した。

る多様な動物種に保存され，哺乳類はオキシトシン

一方，OXTR に対する良好な抗体がない為，長い間脳(OXT) とバソプレッシン (AVP) を持つ。末梢ではホルモ内の特定領域や特定ニューロンでの OXTR の発現分布にンとして分娩や射乳に働く OXT であるが，最近の研究結関して正確な情報は得られていなかった。我々はこれを果は，中枢での OXT は神経伝達因子 (neurotransmitter)，

解決する為に Oxtr-Venus ノックインマウスを開発し，脳或いは神経修飾因子 (neuromodulator) として働く事を示

内での Oxtr の詳細な分布を解析した。その結果，領域的し，その作用は母性行動や社会的認知，ペアボンディンには社会行動や情動制御に係わる海馬，扁桃体，視索前グなどの社会行動に於いて特に重要な役割を果たしてい野，外側中隔，嗅球など広汎な脳領域での Oxtr の特異的ることが明らかに成りつつある。

な発現が見出された。また，ニューロン種別での OXTR

我々は中枢に於ける OXT とその受容体 (OXTR) の生発現に関しても，神経の興奮抑制や鬱病との係わりが注

理作用，特に行動･生理制御機能に焦点を絞り，OXT 遺目される正中縫線核，背側縫線核のセロトニンニューロ(1)

伝子欠損 (Oxt-/-) マウス ，OXTR 遺伝子欠損 (Oxtr-/-) マ
(2)

(3)

ンや，海馬の GABA ニューロンなど，興味深い領域･ニウス ，Oxtr-Venus ノックインマウス 等を開発，研究をューロン種での OXTR の特異的な発現も確認され，行ってきた。

OXT・OXTR 系が特定の神経回路の興奮･抑制を介して社

Oxt-/-マウスは，社会的認知行動の異常を示し，Oxtr-/マウスは OXTR が社会的認知行動や母性行動，母子関係(2,4)

行動などの社会行動制御と密接に関わることを示した。

(5)

会行動の制御にかかわる機構の全容が徐々に明らかに成りつつある。
(1) Nishimori, K. et al., PNAS. 93;11699, (1996).

また，Dr. B. Chini らとの共同研究 により，OXTR のヘ(2) Takayanagi, Y. et al., PNAS. 102;16096, (2005).

テロ KO (Oxt (+/-)) マウスの社会行動等にも異常を見出(3) Yoshida, M., J.Neuroscience 29;2259, (2009).

し，ヒト OXTR の遺伝子異常が自閉症の病因の一つとし(4) Ferguson, J. N., et al., Nature Genet. 25; 284 (2000).

て疑われている状況下，ヒトに於ける OXTR 遺伝子の異(5) Sala, M. et al., Biol Psychiatry 69; 875 (2011).

常がその行動や情動に影響を与えうる可能性の高いこと（3）社会性情動行動発達の神経基盤理解にむけて中村俊（東京農工大学大学院工学研究院）

生物個体は社会的関係のなかで生まれ発達する。そこになる 3 歳をまたなければならない。したがって，1 歳

では，情動の表出と他者の情動の理解がコミュニケーシ

以下の社会性情動行動と 2 歳以後の，他者との葛藤を経ョンを成り立たせている。

た「自他理解」の間には質的な差異があり，ヒトへの進

人間の乳幼児は泣くこと，生理的な頬笑み，ほとんど化の溝が存在するといっても過言ではない。この「溝」

反射的な表情の模倣などを「武器」に生存のためのケアの質を神経科学的に解明することは発達障害の理解のみを引き出し，7 ヶ月までには自分の動作が模倣されていならず，ヒトの生物種としての特質を理解するための鍵

ることを理解する。しかし，この発達は直線的ではなく，となる。

2 歳児の will of self と呼ばれる時期は，他者との葛藤の動物モデルを用いて，社会性情動行動の発達を研究し時期でもあり，「仲間意識」が育つには，遊びが構成的てみると，1 歳までの乳幼児のそれと共通性が高いこと

381

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）に気づく。すなわち，ニワトリのヒヨコは，鳥類でよくに共通してみられることもよく知られている。

知られている「刷り込み」学習による他個体への「なつこれらの観察から生物種間で普遍性の高い社会親和性

き」の時期を経て，扁桃体の発達を基盤とする「恐怖」

行動，共感性機能は，自他の行為を重ね合わせるミラー

を学び，一緒に餌を食べるなどの体験によって他個体へシステムの「共鳴」機能を基盤としていると考えられるの親和性を最終的に獲得する。小型霊長類であるマーモが，ヒトの 2 歳以後の「自他理解」は，表象機能，外的セットも親子間の社会的相互作用に加え，同年齢個体と世界のモデルを内的に構成する機能などに深く結び付いの「遊び」体験を経て，マーモセットに典型的なコミュており，それとミラーシステムとの統合や，社会性行動

ニケーションのための音声活用や行動様式を獲得する。

制御における独自の役割などに関しさらに研究が必要でBiological motion の理解がヒヨコ，マーモセット，2 歳児ある。

（4）幼少期母子関係による情動神経系の発達変化
菊水健史（麻布大学獣医学部）

動物は独自に進化した社会生活を営み，社会的手掛か

脳由来神経栄養因子 (BDNF) の発現量の低下を見出しりを基にコミュニケーションを行うことで，群れ生活をた。さらに，早期離乳された仔マウスにおける 48 時間以

構築している。例えば母子間のコミュニケーションにお上にわたるグルココルチコイドの上昇を認め，これが早いて，匂い情報と共に超音波領域の音声コミュニケーシ

期離乳による成長後の不安増強の原因因子であることをョンをとることが知られており，これらのやりとりを介同定した。さらにこの発達期の過剰なグルココルチコイ

して，相互依存的な絆が結ばれていく。この母子間の絆

ド暴露は前頭葉における永続的な高グルココルチコイド

を基に，仔の正常な社会性や情動行動の発達がエピジェ状態を誘導すること，この上昇を抑制することで不安行

ネティックなメカニズムを介してなされることが知られ動が改善可能であることが明らかとなった。またこれらつつある。これまで筆者らは早期に母子間を分離する早変化と並行するエピジェネティックス変化も検出されつ期離乳によって，不安行動の上昇，攻撃性の上昇と共につある。これらのことから，母子間の絆の略奪のもたら

ストレス内分泌反応は亢進することを明らかにしてきす動物の社会性や情動行動の発達への影響は多大であた。またこれら行動変化に伴い，扁桃体特異的なミエリ

り，その神経科学的なメカニズムのさらなる解明が期待

ン形成の早期化，海馬神経新生の低下，前頭葉におけるされる。

（5）情動行動・社会行動の調節を司る神経内分泌機構
小川園子（筑波大学大学院人間総合科学研究科）

我々の研究室では，性行動，攻撃行動，養育行動，社辺縁系，中脳，脳幹などの神経細胞内に存在するエスト

会的認知などの社会行動や，個体の活動性や不安・情動

ロゲン受容体 (ER) が重要な役割を果たしている。転写制性の基盤となる神経内分泌機構についての解析を進めて御因子である ER は，これらの脳部位において種々の遺いる。主に卵巣から分泌される性ステロイドホルモンで伝子の発現に関与し，多様な行動の表出をコントロール

あるエストロゲンは，雌の性行動のみならず，雄・雌のしていると考えられている。中枢神経系には少なくとも両性において，活動性，情動性，不安のレベルや，攻撃，ふたつのタイプの ER，アルファ (ER-α) とベータ (ER-β)

仔育て，さらには社会的認知・記憶の制御に関与していが存在することが知られている。我々はこれまでに，各々る。これらのエストロゲンの働きには，視床下部，大脳の遺伝子を欠損させたマウスでの行動解析や，脳部位特382

研究会報告異的に各 ER の発現を操作する方法を用いて，情動・社究の成果を報告する。さらに，胎仔期から新生仔期にお会行動の制御に果たす 2 種の ER の役割分担とその責任

ける，環境および内分泌要因の操作が後の行動表出に及部位の特定に向けた解析を行ってきた。本講演では，こぼす影響についても言及し，エストロゲンをはじめとすれらの研究結果について概説した後，情動・社会行動のる性ステロイドホルモンが個体の一生を通じて情動・社制御の神経内分泌機構について，特にマウスの攻撃行動

会行動の制御に重要な役割を果たしていることを解き明や社会的認知行動に着目して我々が進めている最新の研かす。

（6）痛みによる不快情動生成の脳内メカニズム南雅文（北海道大学 薬学研究院 薬理学研究室）

痛みは，侵害刺激が加わった場所とその強さの認知にに着目して研究を進めている。過去 3 年間の本研究会で関わる感覚的成分と侵害受容に伴う不安，嫌悪，抑うつ，は，腹側分界条床核内ノルアドレナリン神経情報伝達お恐怖などの負の情動（以下，不快情動と呼ぶ）の生起によび背側分界条床核内 CRF 神経情報伝達の亢進が，アデ関わる情動的成分からなる。痛みによる不快情動は，生

ニル酸シクラーゼ−PKA 系の活性化を介して，痛みによ体警告系としての痛みの生理的役割にとって重要である

る不快情動生成に関与していることを示す研究結果を報が，慢性疼痛では，痛みにより引き起こされる不安，抑告している。本研究会では，1) バロスタットを用いた内うつ，恐怖などの不快情動が，患者の QOL を著しく低

臓刺激による腹側分界条床核内ノルアドレナリン神経情下させるだけでなく，精神疾患・情動障害の引き金とも

報伝達亢進とそれに対する事前のストレス負荷の影響のなり，また，そのような精神状態が痛みをさらに悪化さ検討，2) 分界条床核から腹側被蓋野への神経投射に関すせるという悪循環をも生じさせる。しかしながら，慢性る解剖学的検討，3) 背側分界条床核内 CRF 神経情報伝疼痛による情動機構の可塑的変化のメカニズムはおろ達に拮抗する神経ペプチドの効果に関する行動薬理学

か，痛みによる不快情動生成の神経機構についてもほと的・電気生理学的検討を行った結果について，プレリミ

んどわかっていないのが現状である。

ナリーではあるがデータを紹介し，ご意見・ご批判を伺

我 々は，痛 みによる 不快情動 生成機構 について，いたい。

「extended amygdala」を構成する脳領域である分界条床核（7）依存性物質の作用機序と快・不快情動のメカニズム池田和隆（財団法人東京都医学総合研究所・依存性薬物プロジェクト）

快・不快情動は，生活の質 (QOL: quality of life) や人類

こすのか，分子カスケードを順々に解明することで，快・の幸福と深く関わっている。しかし，快・不快などの情

不快情動の分子レベルでの解明に繋がる可能性が期待で動は，主観的で定量化が難しく，分子レベルでの研究はきる。従って，依存性物質の作用機序の解明は，快・不難しい。一方，依存性物質は快情動を引き起こすことで快情動のメカニズムを解明する上で重要な糸口の一つで依存性を有しており，依存性物質の使用を中断すると不あると考えられる。研究会では，以下の 2 つの分子を中快情動が現れる。依存性物質は，そのもの自体が分子で心に，最近の演者らの研究を紹介したい。

あり，さらに，その生体内標的分子は依存性物質ごとに依存性物質の作用機序は依存性物質ごとに異なってい特異的であることが明らかになってきている。標的分子

るが，いくつかの依存性物質で共通する作用機序もある。

が次にどのような分子に作用して快・不快情動を引き起G 蛋白質活性型内向き整流性カリウム (GIRK, Kir3) チャ

383

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ネルは，Gi/o 型の G 蛋白質と共役する受容体のシグナルを減弱させる効果が認められ，フルボキサミンには認め伝達におけるエフェクターの一つであり，オピオイド受られなかった。GIRK チャネルは快・不快情動を制御す

容体や D2 タイプのドーパミン受容体，カナビノイド受る重要な分子の一つであり，薬物依存の治療標的として容体など，いくつかの依存性物質の作用機序において重も注目すべき分子であると考えられる。

要な役割を果たしている。また，アルコールは直接 GIRK

幻覚剤も依存性物質であるが，その作用機序は未解明

チャネルに作用してこのチャネルを開口させることが明な部分が多い。幻覚剤であるフェンサイクリジン (PCP)

らかとなった。演者らは，GIRK チャネルサブユニットの主要な作用点が NMDA 受容体チャネルであることはの遺伝子多型と依存性薬物感受性とが関連することを，知られているが，NMDA 受容体チャネルのどのサブユニ

マウスおよびヒトにおいて見出した。GIRK チャネルをットが PCP の効果発現を担っているのかは不明であっ抑制することで依存性薬物への嗜好性を減弱させる可能た。そこで，NMDA 受容体チャネルサブユニットの性が考えられたので，GIRK チャネルを阻害する薬物を

GluN2A と GluN2D の遺伝子欠損マウスにおいて，移所広く探索した結果，選択的セロトニン再取り込み阻害剤

運動量試験とマイクロダイアリシス分析による細胞外(SSRI) であるフルオキセチンとパロキセチンに，GIRK

ドーパミン量の測定を行った。野生型マウスや GluN2A

チャネル阻害能が認められた。一方，SSRI であるフルボ欠損マウスでは，PCP 投与後に活動量の亢進および細胞キサミンには認められなかった。そこで，薬物条件付け

外ドーパミン量の上昇が見られるのに対して，GluN2D

場所嗜好性試験を用いてマウスのメタンフェタミン嗜好

欠損マウスでは，このような PCP の効果が全く見られな性に対するこれらの SSRI の効果を調べたところ，フル

かった。GluN2D サブユニットは，PCP の効果発現におオキセチンとパロキセチンにはメタンフェタミン嗜好性

いて必須の分子であると言える。

（8）側坐核の可塑性と薬物依存；ドーパミン，グルタミン酸に続く因子
戸田重誠（金沢大学附属病院神経科精神科）

側坐核（＝腹側線条体）は大脳基底核の入り口に位置

オン合成系の律速段階となる酵素が慢性コカイン投与群

し，新皮質及び皮質下からの入力（グルタミン酸とドーで強く誘導されていること，この酵素を特異的に阻害すパミン）を統合する役割を司る。同神経核は，同様の機ると，シナプス関連タンパク質の代謝に影響を与えるこ

能と構造を担う背側線条体と異なり，酸化ストレス誘導とを確認した。一方，抗酸化ストレス作用で知られ，臨性の神経変性疾患に抵抗性である一方，慢性の心理的ス

床でも広く解毒に用いられる N-acetylcysteine (NAC) は，

トレスや依存性薬物暴露には脆弱で，薬物依存や大うつ

コカイン依存動物モデルにて薬物欲求行動を抑制するの病などの精神疾患の責任神経核の 1 つと見なされていみならず，慢性コカイン投与で障害された側坐核での長る。では，側坐核は本当に酸化ストレスと無縁なのだろ

期増強現象や長期抑制現象を正常化するが，NAC を急性うか。それとも，側坐核で誘導される酸化ストレスは，投与すると，慢性コカイン投与動物のみにてシナプス関背側線条体と異なっているのであろうか。

連タンパク質の分解が強く誘導されることを確認した。

依存性薬物の 1 つであるコカインは，覚せい剤に比べ，最近，慢性コカイン投与群の側坐核で，タンパク質の酸

細胞毒性が低く，通常の慢性投与では細胞死などを誘導化防止システム兼細胞内グルタチオンプールとして働く

することは稀である。我々は，慢性コカイン投与が側坐グルタチオン化タンパク質の増加も報告されている。以核の抗酸化ストレス系に与える影響を調べる目的にて，上の結果は，慢性コカイン投与群の側坐核で抗酸化シス

側坐核における総グルタチオン量を正常群と慢性コカイ

テムが誘導され，シナプス関連タンパク質の分解に影響

ン投与群で比較したところ，差は認めなかったが，還元を与えることで，側坐核の神経可塑性や薬物依存行動に型グルタチオンに対する酸化型グルタチオン比は慢性コ影響を与えている可能性を示唆している。

カイン投与群で低下していた。さらに，細胞内グルタチ384

研究会報告（9）双極性障害の神経生物学的基盤の探索
加藤忠史（理化学研究所脳科学総合研究センター）

双極性障害は，躁状態または軽躁状態とうつ状態を繰昇など，ミトコンドリア機能障害が示唆されている。生り返し，大きな社会生活の障害を来す精神疾患である。

検嗅上皮を用いた研究では，Ca2+反応の低下，細胞死の治療には，リチウム，バルプロ酸，カルバマゼピン，ラ増加が報告されている。培養リンパ芽球様細胞などの末モトリギンなどの気分安定薬や，オランザピン，クエチ梢血由来細胞の研究では，細胞内 Ca2+濃度の上昇，小胞アピン等の非定型抗精神病薬が用いられる。

体ストレス反応の低下，低グルコース培地に対するミト

双極性障害に遺伝子が関与することは，双生児研究な

コンドリア関連遺伝子群の発現上昇反応の欠如などが報どから明らかである。最近のゲノムワイド関連研究によ告されている。死後脳では，ミトコンドリア関連遺伝子

り，ANK3，CACNA1C，RASGRP1 などとの関連が確認の発現低下などが報告されている。一方，リチウムとバされた。CACNA1C は L 型電位依存性カルシウムチャネ

ルプロ酸は，イノシトール枯渇作用，GSK-3β 阻害作用

ルのサブユニットを，ANK3 はイオンチャネルを細胞骨などを共通に持ち，これらを介して，神経細胞保護作用，

2+

格につなぎ止める蛋白を，RASGRP1 は，Ca およびジア

神経可塑的変化の促進作用を持つと考えられている。こシルグリセロール結合部位を持つ GDP/GTP 交換因子をれらのことから，双極性障害には細胞レベルの脆弱性が

2+

コードしており，これまで，双極性障害で Ca シグナリ

関与している可能性が示唆される。

ング異常が指摘されてきたことと一致する結果である。

双極性障害は経過と共に次第に再発までの期間が短縮

脳画像研究のメタ解析では，脳室拡大，皮質下高信号，

していくことが知られていることから，我々は，脳内におよび前部帯状回と島の灰白質体積減少が指摘されてお気分を調節する神経系が存在し，この神経系が進行性にり，リチウムはこの灰白質体積減少を予防あるいは回復

異常を来していると考え，この「気分安定神経系」を探させると考えられた。磁気共鳴スペクトロスコピー

索すべく，モデルマウスを用いた検討を進めている。

(MRS) による研究では，31P-MRS によるクレアチンリン

当日は，最近の研究の結果について報告する。

酸の低下，細胞内 pH の低下，1H-MRS による乳酸の上（10）脳内蛋白質チロシンリン酸化シグナルによるストレス応答制御
大西浩史（群馬大学生体調節研究所 バイオシグナル分野）

ストレスは脳内に様々な変化を誘導する。ストレスに

作 用 シ グ ナ ル CD47-SIRPα 系 を 形 成 す る 。 我 々 は ，よって誘導される脳内シグナルの変化を捉え，その機能

SIRPα ΚΟマウス，および CD47 KO マウスが，動物のうを解析することは，気分障害や PTSD（心的外傷後スト

つ傾向の評価に用いられる強制水泳 (FS) テストにおいレス）など，ストレスに起因する精神疾患，精神障害のて，うつ傾向の指標となる無動時間の増加傾向を示し，病態解明に重要な知見を与えることが期待される。

さらに野生型マウス脳において，FS ストレスに伴って我々の研究グループが解析を進める SIRPαは，イムノ

SIRPαのチロシンリン酸化が強く誘導されることを見出グロブリンスーパーファミリー (IgSF) に属する受容体した。このリン酸化には，FS ストレスに伴う Src ファミ型膜蛋白質で，成熟した神経系に強く発現し，その細胞

リーチロシンキナーゼ (SFK) の活性化が，重要な役割を内領域がチロシンリン酸化を受けて細胞質型チロシンホ

果たすと考えられた。一方，FS ストレスは，SFK 依存性

スファターゼ Shp2 と相互作用し，これを活性化する。

に NMDA 受容体の GluN2B サブユニット，電位依存性

SIRPαの細胞外領域は，同じく IgSF に属する 5 回膜貫通

K+チャネルの Kvβ2 サブユニットのチロシンリン酸化を型蛋白質 CD47 の細胞外領域と相互作用し，細胞間相互

誘導し，SIRPα KO マウスでは，これらのチロシンリン

385

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

酸化状態に異常が見られた。FS による SFK の活性化と，その下流シグナルとしての SIRPαのチロシンリン酸化+

考えられた。
さらに現在，SIRPαの下流シグナル分子である Shp2 には，NMDA 受容体や K チャネルなどの分子のチロシン

ついて，前脳特異的 KO マウスの行動解析を行い，新たリン酸化の制御に係わることで，ストレス応答行動を制な知見が得られつつあるので，その成果についても紹介

御する新しいシグナルシステムとして機能する可能性が

したい。

386

研究会報告13．大脳皮質局所回路の機能原理
2011 年 12 月 1 日－12 月 2 日
代表・世話人：宋文杰（熊本大学

所内対応者：川口泰雄（生理学研究所

大学院生命科学研究部）
大脳神経回路論研究部門）（１）カルシウムイメージングによる神経活動の可視化
小山内実（東北大学

大学院医学系研究科）（２）皮質自発発火活動の起源と機能：EPSP 振幅の対数正規分布と情報伝達の最適化
寺前順之介（理化学研究所

脳科学総合研究センター）（３）皮質回路のシナプス結合特異性
大塚

岳（生理学研究所

大脳神経回路論研究部門）（４）単シナプス性神経回路を可視化する狂犬病ウイルスベクター
森琢磨（生理学研究所

神経分化研究部門）（５）バレル皮質における視床－皮質投射，GABA 抑制の発達とそれに伴う可塑性メカニズムの変化
木村文隆（大阪大学

大学院医学系研究科）【参加者名】
宋文杰，福田孝一，重松直樹（熊本大学

科学研究部），木村文隆（大阪大学

大学院生命

大学院医学系研究科），

金子武嗣，藤山文乃，日置寛之，古田貴寛，中村孫

在隣，柴田憲一，早川 隆（京都大学

悠，

大学院医学

科）
，小島久幸（東京医科歯科大学
山下晶子（日本大学
玉医科大学
北大学

医歯学総合研究科），

医学部），村越隆之，向井秀夫（埼医学部），小山内実，田村篤史，菊地琴美（東大学院医学系研究科），佐々木哲也，田中康代，研究科），一戸紀孝，宮川尚久（国立精神・神経センター

田中康裕，正水芳人，定金 理（基礎生物学研究所），森

微細構造研究部），寺前順之介，坪琢磨，後藤哲平，吉田正俊，川口泰雄，窪田芳之，大塚泰宏（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
合理工学研究科），舟山健太（東京大学大学院

総

薬学研究

岳，森島美絵子，植田禎史，牛丸弥香，苅部冬紀，畠中由美子（生理学研究所）【概要】
平成 23 年度の「大脳皮質局所回路の機能原理」研究

ように形成されているかの問題について，細胞標識とス

会は 12 月 1 日と 2 日に開催された。まず小山内実先生（東ライス電気生理および計算機シミュレーションの方法を北大学）が視覚皮質局所回路における活動伝搬について

組み合わせた解析結果を示され，特に多様な抑制性介在2+

発表された。Ca イメージング法を用いて，皮質スライ細胞の役割に関する解析が印象深いものであった。森琢スにおける活動伝播とそれにおける抑制性シナプスの役

磨先生（生理学研究所）が神経回路を可視化するウイル

2+割を示された。また，線条体で非常にゆっくりとした Ca

スベクターの開発について発表された。あるニューロン

濃度変動を見出されており，その機能解明が期待される。

が投射先の何個の，どの種類のニューロンにシナプス結

続いて，寺前順之介先生（理研 BSI）が大脳皮質の自発合するのかの問題は，局所回路研究の最も基本的な問題活動に関する研究成果を発表された。近年，皮質の自発であるが，その解決手法はない。森先生の研究が神経科

活動はランダムでなく，何らかの機能を持つと考えられ学全体に影響を与えると期待される。最後に，木村文隆

るようになった。寺前先生が錐体細胞の性質と，自発先生（大阪大学）がバレル皮質の可塑性メカニズムの変

EPSP の振幅の分布に注目し，自発活動の維持と機能に化について発表され，臨界期の開始は，視床から皮質各おけるその分布の重要性を示された。一方，大塚岳先生

種ニューロンへの入力のタイミングと，スパイクタイミ（生理学研究所）が対側半球への出力が皮質内回路でどのング依存性シナプス可塑性およびその変化で，説明でき387

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ることを示された。これらの研究発表に対し，会場から究会に参加し，積極的に討論に加わった。

大変活発な質疑応答がなされた。多くの若手研究者が研（1）カルシウムイメージングによる神経活動の可視化
小山内実（東北大学

脳の神経回路は，無数のニューロンから構成されてい大学院医学系研究科）とを見出した。

る。この動作原理を知るためには，神経回路を構成して一方，ニューロンあるいはグリア細胞では，代謝型受いる複数のニューロンの状態を知ることが重要である。

容体などの活性化に伴い，細胞内カルシウムストアから

その方法の一つとして，蛍光色素を用いた光学イメージのカルシウム放出が起こる。カルシウムが細胞内の種々ングがある。

のタンパク質の活性を調節していることを考えると，細ニューロンでは活動電位が発生すると電位依存性カル胞の状態を規定している因子であることが考えられる。

シウムチャネルが開口し，細胞内カルシウム濃度が急激

我々は大脳基底核線条体で，非常にゆっくりとした時間に上昇する。この原理により，多細胞のニューロン活動

経過で細胞内カルシウムが変動する「自発カルシウムリ

を同時に記録することができ，神経回路における情報伝ズム」を発見した。この自発カルシウムリズムの機能に播経路を明らかにすることができる。我々はこの方法を関してシミュレーション解析を行ったところ，カルシウ利用して，一次視覚野神経回路の信号伝播を可視化し，

ム依存性カリウムチャネルを介して細胞の状態制御を行

抑制性シナプス伝達が信号伝播経路制御に重要であるこっていることが推測された。

（2）皮質自発発火活動の起源と機能：EPSP 振幅の対数正規分布と情報伝達の最適化
寺前順之介（理化学研究所

脳科学総合研究センター）

外界からの刺激がなくても，大脳皮質の神経細胞群は考慮すればこれらの問題が一挙に解決出来る事を報告し発火率の低い不規則な活動を続けている。この活動は自た。皮質興奮性細胞間の EPSP 振幅は典型的には 1mV 以

発発火活動と呼ばれ，皮質神経情報処理の基盤として，下と小さいのに，稀に 10mV に迫る大きな EPSP が観測

感覚刺激により変調をうけ認知に影響を与える事，不確され，その結果 EPSP 振幅の分布は右に長い裾を引く対実な感覚刺激を推定する際の先見知識を表現する事など

数正規分布で記述される。この強弱シナプスの共存が自

様々な脳活動に関連する事が明らかにされて来た。しか発発火活動を説明する鍵となり諸問題が解決出来る事をし皮質回路がこの自発発火活動を維持するメカニズムは理論的に示した。興味深い事に，この理論は，自発発火

実験的にも理論的にも未解明であり，この活動が持つ活動の生成メカニズムと性質を整合的に説明するのみな

様々な特徴（低い発火率，高い不規則性，非同期性，興らず，自発発火活動の機能を明らかにし，皮質情報処理

奮抑制バランス，興奮性脱分極 (UP state)，高精度発火時に対する新しい仮説を自然に提示した。可塑性や振動，系列の存在等）を整合的に説明することは出来なかった。

抑制性細胞の役割など関連する最新の結果についても報本発表では，皮質興奮性細胞間に稀に非常に大きい EPSP

告した。

（興奮性シナプス後電位）が存在するという最新の知見を388

研究会報告（3）皮質回路のシナプス結合特異性
大塚

岳（生理学研究所

大脳神経回路論研究部門）

脳機能は，神経細胞を素子とし，シナプスを介した神大脳皮質は左右の半球間で情報交換・統合しており，半経回路によって機能を発揮する。従って，脳の情報処理

球間の結合が阻害されると知覚欠損などが起こる。従っ

様式を明らかにするには回路を構成する個々の細胞の機て，対側の大脳皮質への情報出力が皮質内でどのように能を同定すると共に，機能的な結合を明らかにする必要

処理・形成されるのかを知ることは重要である。そこで，がある。脳の高次機能を担う大脳皮質は外界からの情報

対側の皮質に投射する交連性細胞を逆行性蛍光トレーを視床を介して受け，皮質内回路で処理した後に皮質下サーを用いて同定し，細胞の性質と層内・層間のシナプ構造や他の皮質領野に多様な出力を送る。投射先に対応

ス結合特異性について脳切片を用いて解析した。

した多様な出力は，皮質内回路でどのように情報を処

また，大脳皮質の局所回路は多様な抑制性介在細胞に遠所投射システムの一よって活動が制御されている。抑制性介在細胞は，錐体

例として，対側の大脳皮質への情報出力が皮質内回路で細胞からどのように入力を受け，活動を制御されている

どのように形成されているのかについて今回検討した。

のかについても解析した。

理・形成されるのであろうか？

（4）単シナプス性神経回路を可視化する狂犬病ウイルスベクター
森琢磨（生理学研究所

神経分化研究部門）

脳の情報処理は，シナプス結合する複雑な神経回路にもちいた解析法をさらに発展させるために，GFP で可視よって達成されている。この複雑な神経回路は，ある単化するだけでなく，神経活動をモニターする G-CaMP3，

一のニューロンとそれにシナプス入力するシナプス前細神経活動を光操作できるチャネルロドプシン 2，そして胞から構成される微小神経回路，単シナプス性神経回路

遺伝子発現を人為的に操作できる rtTA などを発現させの集合として考えられる。シナプス結合する神経回路をる遺伝子改変狂犬病ウイルスを開発した。また，より使解析するツールの 1 つとして，狂犬病ウイルスがある。

用しやすいウイルストレーサーとして，狂犬病ヒトワク

我々は狂犬病ウイルスの遺伝子を操作することで，1 つ

チン株，HEP-Flury 株に基づく糖タンパク質欠損狂犬病

だけしかシナプスを越えない狂犬病ウイルスベクターをウイルスを開発した。糖タンパク質欠損狂犬病ウイルス作成した。 そして，狂犬病ウイルスを選択的に導入されの作成効率は，転写活性，リボザイム活性そして欠損遺た単一ニューロンに，プラスミドを用いて外来的に糖タ

伝子の補完が重要であることが，これら異なる実験株にンパク質を発現させることで，欠損した越シナプス能を由来する糖タンパク質欠損狂犬病ウイルスの作成から明そのニューロンで回復させることで，単シナプス性神経らかになった。

回路を選択的に可視化した。狂犬病ウイルスベクターを（5）バレル皮質における視床－皮質投射，GABA 抑制の発達とそれに伴う可塑性メカニズムの変化
木村文隆（大阪大学

大学院医学系研究科）

齧歯類の体性感覚皮質は生後発達の一時期に，入力に可塑的な時期（臨界期）がどのようにして開始されるか依存して神経回路を編成する可塑性が知られているが，については未だに不明である。臨界期の開始には GABA

389

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

回路の発達が必要とされているが，抑制性細胞の発達がなわち，ヒゲ刺激は生後 12-14 以降に初めて 4- >2/3 順のどのようなメカニズムで臨界期の開始を導くのかは知ら発火をもたらすことになる。では，生後 12 日以前ではれていない。バレル皮質においては，受容野の変化を導STDP ルールに変化がないのであろうか？

く臨界期可塑性は生後 12-14 日以降におこり，4 層－2/3

ると，発火順序の確率と同時に STDP ルールも劇的に変層 (L4-L2/3) 間シナプスが重要であると考えられてい化していることを見出した。このような発火順序とる。L4-L2/3 シナプスの可塑性の重要な特徴の 1 つは，

STDP の同期した変化は，発達に従い，まず遺伝的情報

可塑性の大きさ，方向性がシナプス前後の細胞の発火順の元に活動依存的に過剰な投射が形成され，次に発火順序に依存する，スパイクタイミング依存性可塑性 (Spike

序に従って必要な投射が選択的に残存していく過程を非timing-dependent plasticity, STDP) を示すことである。最

常にうまく説明する。このように，視床皮質投射，GABA

近，我々は視床－皮質シナプス伝達において，GABA 細回路の発達，4-2/3 層の発火順序の確率と可塑性ルールの胞への投射が生後 12-14 日以降，潜時がわずかに短縮し，変化はすべて深く関連して臨界期開始を導いていること

これが 4 層，2/3 層細胞の発火順序を制御するのに重要なを紹介した。

役割を果たしている可能性を示した (J. Physiol 2010)。す

390

これを調べ

研究会報告14．社会神経科学研究会「今，社会神経科学研究に求められていること」
2011 年 10 月 6 日－10 月 7 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（生理心理学研究部門）（１）社会脳研究における諸課題
定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所生理心理学研究部門）（２）社会的判断におけるモデルベースプロセスとモデルフリープロセス
坂上雅道（玉川大学脳科学研究所）（３）共感と社会的相互作用
亀田達也（北海道大学文学部社会心理）（４）欲求と合理性
信原幸弘（東京大学大学院総合文化研究科科学史・科学哲学研究室）（５）サルにおけるデフォルト脳活動
渡邊正孝（東京都医学総合研究所）（６）チンパンジーにおける社会的認知友永雅己（京都大学霊長類研究所思考言語分野）（７）罰の進化：その理論的検討と課題
大槻久（総合研究大学院大学先導科学研究科生命共生体進化学専攻）（８）実験室の中の“社会性”：表情同調研究から
吉川左紀子（京都大学こころの未来研究センター）（９）出生コホート研究の現状と脳科学研究との連携
山縣然太朗（山梨大学医学工学総合研究部社会医学講座）（10）視線操作による顔の選好判断過程の神経基盤の解析伊藤岳人（玉川大学脳科学研究所）（11）ユース期の社会神経科学としての統合失調症研究笠井清登（東京大学大学院医学系研究科精神医学）（12）統合失調症の社会認知に関する構造的 MRI 画像研究村井俊哉（京都大学大学院医学研究科精神医学教室）（13）時間・リスク選好の経済学的な測定～喫煙に関する調査を例として～
後藤励（甲南大学経済学部）（14）教育・社会心理学と脳科学とのリンク
松元健二（玉川大学脳科学研究所）（15）ニューロイメージングで人間の社会行動の何がわかるか
加藤淳子（東京大学大学院法学政治学研究科）【参加者名】
水落亮平（甲南大学），門地里絵（花王株式会社），堺之（豊田中央研究所），松尾浩

篤（畿央大学），酒井雄希

川道拓東（生理学研究所），美馬達哉（京都大学），大森隆司（玉川大学），ユリラ（京都大学霊長類研究所），（京都府立医科大学），芦塚あおい（京都大学）
，中野英樹

陳

韻如（慶應義塾大学），竹澤正哲（上智大学），辻本（畿央大学大学院），松永昌宏（生理学研究所），橋本直樹

多恵子（東大阪山路病院），青木智子（畿央大学），池田（北海道大学大学院），原田宗子（名古屋大学大学院），大和隆（東京都医学総合研究所），河本愛子（東京大学），

住倫弘（畿央大学），請園正敏（明治学院大学大学院），

磯崎三喜年（国際基督教大学），内田由紀子（京都大学），

391

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

高橋征仁（山口大学），山本真規子（慶應義塾大学），能

永澤美保（麻布大学），倉山太一（千葉大学），石井敬子

田由紀子（ATR-Promotions），後藤雅敏（神戸大学大学院），（神戸大学），長池

長塚昌生（大阪大学），松井智子（東京学芸大学），中村

小川園子（筑波大学），南本敬史（放射線医学総合研究所），

太戯留（慶應義塾大学），山田克宣（大阪大学），眞田和

加藤陽子（放射線医学総合研究所），櫻井芳生（鹿児島大恵（花王株式会社），廣澤六映（京都府立医科大学），荻学法文学部），江口洋子（放射線医学総合研究所），須惠

原祐二（京都大学），北田学

明音（関西福祉科学大学），安梅勅江（筑波大学大学院），（京都大学），横山諒一（東北大学），吉原一文（生理学研

土屋泰広（
（株）
コンポン研究所），伊藤嘉邦（生理学研究究所），阿部匡樹（東京大学），守田知代（生理学研究所），所），Bosch Bayard F. Jor（生理学研究所），小泉英明（日中原裕之（理化学研究所），岡本悠子（総合研究大学院大

立製作所

学）
，一戸紀孝（国立精神・神経医療研究センター），吉杉浦元亮（東北大学 加齢医学研究所 脳機能）
，多賀厳太

田優美子（総合研究大学院大学），菅原翔（総合研究大朗（東京大学大学院教育学研究科），加藤淳子（東京大学

学院大学），高野裕治（NTT コミュニケーション科学基

大学院法学政治研究科），伊藤岳人（玉川大学脳科学研究礎），高橋伸彰（NTT コミュニケーション科学基礎研究

所）
，大槻

所）
，高橋陽香（総合研究大学院大学），岡崎俊太郎（生

海道大学文学部社会心理），友永雅己（京都大学霊長類研

理学研究所），中村光宏（東京大学），工藤恵理子（東京究所思考言語分野），山縣然太朗（山梨大学医学工学総合女子大学），田邊宏樹（生理学研究所），平井真洋（愛知研究部），笠井清登（東京大学大学院医学系研究科精神神

県心身障害者コロニー），小池耕彦（総合研究大学院大学），経科），渡邊正孝（東京都医学総合研究所），信原幸弘（東清河幸子（中部大学），島田浩二（総合研究大学院大学），

京大学大学院総合文化研究科），吉川佐紀子（京都大学こ牧田

ころの未来研究センター），村井俊哉（京都大学大学院医亮（生理学研究所），鹿内快（総合研究大学院大学），田中祐輔（京都大学），

服部裕子（京都大学），田中章浩（早稲田大学），富田尚淳（九州大学），松尾和代（九州大学），

研究開発本部），佐久間康夫（日本医科大学），

久（総研大先導科学研究科），亀田達也（北学研究科精神医学），後藤励（甲南大学経済学部），定（ソニー株式会社），肥前洋一（北海道大学），大谷保和（筑藤規弘（生理学研究所），坂上雅道（玉川大学脳科学研究

波大学），小倉有紀子（北海道大学），高岸治人（東京大所），松元健二（玉川大学脳科学研究所），高橋英彦（京学），水野

都大学大学院医学研究科），松田哲也（玉川大学脳科学研

敬（独立行政法人理化学研究所），中村國則（東京工業大学），上原依子（大阪大学），米田紘康（大阪究所），田中悟志（生理学研究所），植田

大学），樋口さとみ（北海道大学），佐々木章宏（生理学磯部昌憲（京都大学大学院），山本筑萬（コンポン研究所），

研究所），鈴木春香（玉川大学大学院），伊藤文人（東北井本敬二（生理学研究所），植木美及（名古屋市立大学）
，

大学）
，小俣

園田淑子（玉川大学），平理一郎（東京大学），岡本英彦

圭（浜松医科大学），菅原裕輝（名古屋大想（京都大学），学），山田真希子（独立行政法人放射線医学総合研究所），（生理学研究所），郷田直一（生理学研究所），橘

菅谷

理学研究所），浜井美弥（生理学研究所），吉田正俊（生

渚（東京都医学総合研究所），林

蓬田幸人（玉川大学），佐藤幹也（明星大学），

剛（グロービス経営大学院

吉寿（生理学研究所），大鶴直史（生理学研究所）

大学），井出野尚（早稲田大学），菊水健史（麻布大学），【概要】
これまで生物学的・医学的側面から研究されてきた脳い。哲学・心理学・経済学といった人文社会科学は，ヒは，いまや研究対象が脳機能（心）の社会的側面にまでトとヒト，ヒトと社会の関係を研究してきた長い歴史が広がりをみせてきた。ヒトが自然環境だけでなく，社会ある。欧米では，脳科学とそのような人文社会科学を統

環境にも適応して生きているということは，ヒトの脳機合した，神経経済学，神経倫理学といった新しい学問分能が自然だけでなく社会にも適応していることを意味す

野がうまれている。つまり，学問間の壁を取り除き，新る。ヒトを理解するためには，生物学的な機能に加えてしい視点でヒトの社会的心について科学的に理解するこ

脳の社会的機能も明らかにしなければならない。したがとが求められている。日本においても，近年ヒトの社会って，新しい脳科学は生物学的な手法を用いて，ヒトと的こころに関する研究について継続的に議論できる機会

ヒト，ヒトと社会の関係を説明していかなければならなを設ける必要がある。

392

研究会報告そこで，ヒトの社会的心に関連する，既存の学問分野を超えた新しい視点での研究を行っている研究者による献することを目的として第一回社会神経科学研究会を開催した。

講演を実施し，日本におけるこの分野の研究の推進に貢（1）社会脳研究における諸課題
定藤規弘（自然科学研究機構生理学研究所生理心理学研究部門）

この発達

適用するためには人での検証研究が必須である。さらに

社会心理学的な問いは，様々な領域の研究者を惹きつけ

社会的必要性に直面することによって基礎研究が飛躍的る。また科学技術の加速度的な発展による社会環境の劇

変化を遂げることも考えられる。つまり，実社会で実証的な変化を特徴とする現代社会において，高次脳機能でしつつ，その結果を基礎研究にフィードバックするといある社会性の神経基盤を明らかにすることは，その問題

う連携研究を推進するための枠組みの整備が急務であの多くが関連する人間の精神や社会的行動の解明に必要る。応用と基礎の連携研究を実現するプラットフォーム

かつ喫緊の研究である。主な課題を挙げ，議論に供したとして，脳科学を基盤とした発達コホート研究が，そのい。脳科学領域の進展は急速であるが，その知見の大部枠組を与えうる。

我々はいかにして社会的存在となるのか？

分は動物実験等に基づいているため，その結果を社会に（2）社会的判断におけるモデルベースプロセスとモデルフリープロセス
坂上雅道（玉川大学脳科学研究所）

脳科学研究の結果を拙速に制度設計に反映させること

身に関する新しい事実が，新しい脳科学研究によって明はあってはならない。中途半端な理解は過ちにつながるらかにされつつある。ここでは，意思決定に関する脳科

し，そもそも我々の社会制度は科学的事実にだけ依拠す学研究の例を示すことにより，新しい人間観・新しい社

るものではない。脳科学的事実は我々の社会と制度を議会観の形成に脳科学がどのように貢献できるかを考えて論する上で極めて有用な材料となるが，社会制度は人類みる。特に，我々の意思決定の多くが，潜在（無意識）の長い歴史の上で蓄積されてきた経験と知識に裏打ちさ的フれるものであるし，多くの人々の共通理解の上に成り立

最近の研究結果は，個人の判断の意識性を前提とした現っている。ただ，人文社会科学と脳科学を融合させた新代社会の諸制度にどのような影響をもたらすのであろう

しいヒトと社会に関する科学の発展は急がなくてならな

か。関連する脳科学研究の最新の成果を紹介する。

ロセスによって担われているかもしれないというい。欧米では，これまでの「常識」とは異なる私たち自（3）共感と社会的相互作用
亀田達也（北海道大学文学部社会心理）

共感の重要性は様々な学問領域において繰り返し指(sympathy)」は社会関係と道徳心を生み出す基礎ブロッ

摘されてきた。アダム・スミスは人が持つ「同感クを構成すると論じた (Smith, 1759)。ダーウインは他者

393

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）の感情を自分の中に再現する共感能力が，利他性や道徳様々な認知・感情・行動要素が「共感現象群」として未性の基盤にあると主張している (Darwin, 1871)。また，他整理のまま混在しているという問題が繰り返し指摘さ者の心的状態を理解する“視点取得”，つまり他者がどのれている (Davis, 1983; Preson & de Waal, 2002)。本発表でような行動をとるかを認知的に予測する能力は，人間には，共感をめぐる問いを整理した上で，さまざまな共感

とっても (Humphrey, 1976)，霊長類にとっても (de Wall,

現象群が，多くの哺乳類と共有されている自動的過程か

1996)，社会生活を円滑に営む上で重要な能力とされる。

ら，認知的な制御を必要とする“高次”の過程まで複数

しかし，長きにわたり様々な分野で注目されてきた概念の層を形成するという見方を紹介し (de Waal, 2009)，こである一方，「共感とは何か」についての基礎的なコンセ

うした観点と整合する 2 つの心理学実験を報告する。

ンサスは今日もなお得られておらず，レベルの異なる（4）欲求と合理性
信原幸弘（東京大学大学院総合文化研究科科学史・科学哲学研究室）

われわれは，自分のもつ互いに葛藤する欲求のなかより，その欲求を消去することができる。第四に，行為で，もっとも強い欲求を実現するような行為をなすようの各選択肢から新たな帰結を導き出して，それらの帰結に思われる。つまり，われわれの行為はわれわれのもつにたいする欲求が生じるようにさせることができる。第

欲求の強さによって決定されるように思われる。もっと五に，自分の欲求を自覚することにより，自分の欲求をも強い欲求に抗して合理的な行為を行うさいの鍵とな消し去りたいという二階の欲求を生じさせることがでるのは意志の力である。意志はどのようにして欲求のあきる。意志はこのようなさまざまな仕方で欲求のあり方

り方を変えることができるのだろうか。第一に，意志はを変えることにより，当初のもっとも強い欲求を変える

誘惑として働くもっとも強い欲求を一時的に抑止して，ことができ，それゆえ遂行される行為を変えることがで他の欲求がそれよりも大きくなる時間的余裕を作るこきる。こうして欲求の原理が成り立つとしても，欲求ととができる。第二に，複数の欲求を束ねて，個々の欲求は別の意志の力によって，当初のもっとも強い欲求に抗ではなく，欲求の束を比較するようにすることができした合理的な行為が可能となるのである。

る。第三に，もっとも強い欲求から注意をそらすことに（5）サルにおけるデフォルト脳活動
渡邊正孝（東京都医学総合研究所）

最近のヒトにおける非侵襲的脳機能測定法による研ではデフォルト脳活動に異常が見られている。

究では，「知的作業中よりも，何もしていない安静時に内的思考過程ということになると，高等哺乳類である

大きな活動（デフォルト脳活動）を示す脳部位がある」

類人猿ですら存在せず，類人猿にはデフォルト脳活動はことが注目されている。これらの活動は前頭連合野や頭見られないと予想される。しかしニホンザルを用いて

頂連合野の内側部で主に見られる。デフォルト脳活動はPET 実験をした結果，サルにもヒトと同様に前頭連合野「自分が過去にしたことを想起する」，「こころに浮かぶや頭頂連合野の内側部にデフォルト脳活動が見られた。

ことにとりとめもなく思いをめぐらす」などの「内的思近年の研究で示される類人猿の様々な認知能力を考え考過程」に関係していることが知られている。アルツハ

ると，得られた結果は，ヒトの内的思考過程の萌芽的なイマー病，うつ病，統合失調症，自閉症，ADHD の患者

ものが類人猿で出現している可能性を示すもので，ヒト394

研究会報告の知的機能の進化的起源を考える上で重要な意味があると考えられる。

（6）チンパンジーにおける社会的認知友永雅己（京都大学霊長類研究所思考言語分野）

1) 視線の認識：チンパンジーは，同種他個体や人間の示唆されている。しかしながら，チンパンジーなどヒト

視線方向や注意の状態をどのように知覚しているのだ

以外の霊長類を対象とした研究では自己顔の認識に関ろうか。この点について視覚探索課題などを用いて検討する研究はほとんど見られない。そこで，未知顔－既知を行った。その結果，チンパンジーにとってはヒトの視顔－自己顔を用いた視覚探索課題を自己鏡映像認識の線方向（虹彩の位置）の弁別がきわめて難しいことが明明らかな証拠があるチンパンジーを対象に実験を行っらかとなった。また，「私とあなた」の間でやり取りされた。その結果，既知顔の方が未知顔よりも見つけやすい

る視線だけでなく，第三者間でやり取りされる視線の検という既知性に関する探索非対称性が見いだされた。さ出について検討したところ，第三者の注意がそれている

らに，自己顔の探索は既知顔と同程度に効率的か場合に状態の方が何かに注意を向けている状態よりも検出しよっては既知顔よりも正確であることが示され，チンパ

やすいことが示唆された。

ンジーにおいても自己顔が特殊な役割を担っているこ

2) 自己顔の認知：人間では自分自身の顔が他の既知顔とが示唆された。

や未知顔とは異なる特異な役割を果たしていることが（7）罰の進化：その理論的検討と課題
大槻久（総合研究大学院大学先導科学研究科生命共生体進化学専攻）

進化の視点から罰行動の役割を俯瞰する。罰

ぜなら罰にコストがかかる場合，わざわざ自らコストを(punishment) は協力や信頼の促進に対して重要な役割を払って他者を罰するよりも，何も払わず他人に罰を任せ果たすと考えられている。例えば de Quervain et al. (2004)

る方が有利だからである。本発表では，罰の進化に関すはコストのかかる「利他的な罰」，つまり将来の自分にる最近の理論モデルをいくつか紹介し，罰が進化するの

見返りが来ないような罰行動，を行使した際に脳の報酬は極めて限定的な場合であることを説明する。また，協系が活性化することを明らかにした。罰にこのような神力の促進以外の目的で使われる「非社会的罰」(anti-social

経生理学的基盤があることは，この行動が進化的な適応

punishment) の話題を取り上げ，実験と理論の間に存在す機構として獲得された可能性を示唆している。一方で，る大きな乖離をどう説明すれば良いかを議論したい。

理論的には利他的な罰は進化し得ないとされている。な（8）実験室の中の“社会性”：表情同調研究から
吉川左紀子（京都大学こころの未来研究センター）

日常生活での人の社会行動の「本気度」「真剣度」をが一番知りたいことは，「人が日常の社会的場面で，他実験室で再現することは大変困難である。一方，私たち者のこころをどのように理解しているのか」「その場にふ

395

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

さわしい態度でふるまい，他者と適切なやりとりを円滑とである。実験室の課題としてよく用いられる，相手のに進めることができるのは，どのような心的機能がある

表情をいくつかのカテゴリーに分類したりその強度をからなのか（そうした行動ができないのは，どのような評価することは，そうした能力に関連はしていても，そ

心的機能が低下しているからなのか）」という問いへのれを直接測るものではない。本報告では，表情知覚時の答えである。研究者が実験室で行う課題との距離は大き無意図的な表情表出研究，実人物とスクリーン提示の人い。

物に対する情動認知の比較研究を例としてとりあげな

対面コミュニケーション場面で重要なのは，自身の表
情表出や発話によって，相手に対して適切に応答するこ

がら，実験室での「社会性」研究における留意点について考察したい。

（9）出生コホート研究の現状と脳科学研究との連携
山縣然太朗（山梨大学医学工学総合研究部社会医学講座）

甲州プロジェクトは 1987 年に開始した地域保健活動

活する環境による曝露と先天異常やアレルギー疾患，発を基盤とした出生コホート研究である。妊娠届出時か育状況，発達障害などとの関連の解明をめざしている。

ら，乳幼児健診において質問票による調査を実施してお2010 年から 2030 年までの研究期間が予定されている。

り，2007 年からは思春期調査として小学校 4 年生から中出生コホート研究は対象が発達過程の子どもであるこ

学校 3 年生を対象に調査をしている。これまでに，妊娠とから，1 臨界期，感受期，誘導期および潜伏期の概念，

中の喫煙が思春期の肥満のリスクとなることや思春期

2 リスクの蓄積，3 リスクの修飾をどのような解析モデの心も健康と妊娠中の飲酒の関連などを明らかにした。

ルとするかが課題であり，欠損データの処理，繰り返し

エコチル調査は全国から 10 万人の妊婦をリクルートし，データの解析など新たな統計モデルが必要となる。社会

生まれてくる子どもが 13 歳になるまで追跡して，環境実装研究のために学際的な大規模出生コホート研究（ラと健康との関連を明らかにする大規模出生コホート研

イフコースリサーチ）の構築が必要である。これは政策究である。特に妊娠中の化学物質による曝露をはじめ生

立案，評価の科学的根拠にもなる。

（10）視線操作による顔の選好判断過程の神経基盤の解析伊藤岳人（玉川大学脳科学研究所）

下條らは，顔の選好判断における視線操作に関する生リ秒とした。実験後，選択課題を 2 度行った試行中で，理的な現象を報告した。しかし，その神経生理的なメカ

1 回目と 2 回目の間で選択が変わった試行数の割合を比

ニズムまでは明らかにされなかった。本研究では，fMRI

較した。3 群の中で選択が変わった割合を比較すると，を用いることで選好判断過程における視線操作の影響

選好の選択が変わった場合と変わらなかった場合とをを明らかにすることを目的とした。同じ顔の組み合わせ比較すると，Caudate の活動の時間変動に興味深い違い

による二者択一の選択課題を行い，より魅力的な顔を選が見られた。選択が変わる場合においてのみ，最終的に択してもらった。各群とも，選択課題の約 6 割で，同じ選択する顔が呈示されたときの Caudate の活動が高く，顔の組み合わせによる選択課題を 2 度行ってもらい，こ

しかもその活動は最初から持続して高い状態にあった。

の場合においてのみ，1 回目と 2 回目の選択課題の間に本研究は，以前の報告を再現すると同時に，“心変わり”

視線操作を行った。2 枚の顔を画面の左右にランダムにに関する興味深い知見を得ることができた。特に，心変呈示し，それぞれの顔の呈示時間を 300 ミリ秒，900 ミ

わりの予兆が Caudate の活動に表れることが示唆された。

396

研究会報告（11）ユース期の社会神経科学としての統合失調症研究笠井清登（東京大学大学院医学系研究科精神医学）

統合失調症は，一般人口の約 1%が罹患する非常に頻きかけ（例:薬物，栄養物質などの薬理学的アフ

ロー度の高い精神疾患であり，自我の障害を中核とし，社会チ），言語や社会・他者との交通による精神機能の自己性・意欲（内発性）の障害も伴う。統合失調症のもう一制御への働きかけ（心理社会的アプローチ）の双方が統つの本質的特徴は，ライフステージ上思春期（ユース期）

合されるというパースペクティブが見えてくる。脳科学に好発することである。ヒトは，霊長類からの進化の過は，知覚・認知 (cognitive neuroscience) →情動 (affective

程で，前頭前野を格段に発達させ，自我，その言語によneuroscience) →社会性・内発性 (social neuroscience) の順る自己制御，将来の予測に基づく内発的行動，主観的価で発展し，それらの統合の上に成り立つ人間独自の精神

値の形成，などのヒト独自の精神機能を持つに至った。

機能である自我・自己意識の解明を目指す，『自我脳』

この前頭前野とそれが担う高度な精神機能は，個体発達の段階にきた。したがって，統合失調症の研究推進は，上も，ユース期に社会・他者とのコミュニケーションやユース期の自我機能をいかに育み，その障害をいかに予言語による精神機能の自己制御によって成熟を遂げる。

防・修復するかを，神経科学，精神医学，人文社会諸科

このように，ユース期における精神機能の自己制御にも学との学際的連携によって支える「ユースメンタルヘルとづく脳機能の可塑的改変の変調という，脳機能と精神ス」とでもいうべき総合的人間科学を構築する営みにほ機能の双方向的パラダイムで統合失調症をとらえるな

かならない。

ら，その支援法開発の将来として，脳機能への直接的働（12）統合失調症の社会認知に関する構造的 MRI 画像研究村井俊哉（京都大学大学院医学研究科精神医学教室）

機能的神経画像研究が進歩した今日でも，形態学的なの解析結果を紹介したい。発表の後半では，統合失調症

解析は，統合失調症の神経画像研究の中で重要な位置をの社会認知に関して当教室で進めている一連の研究の占める。形態学的な脳画像研究の結果を正しく解釈する

中から，最近解析を終えた，1) alexithymia，2) autisticには，年齢・性別・頭蓋内容積などの共変量の影響を慎

quotient，と灰白質体積との関連の研究を中心に紹介した

重に検討する必要がある。発表の前半では，当教室で最い。統合失調症における社会認知障害と脳構造異常の関

近解析を終えた構造画像研究の中から，1) 大脳皮質・白連は，社会認知のドメインごとにそれぞれ異なってお質体積と頭蓋内容積の関連について，2) 年齢依存性の皮り，シンプルな機能局在仮説で統合失調症の社会性障害

質厚の変化，3) 白質構造の左右半球非対称性について，を理解することの困難さを示している。

（13）時間・リスク選好の経済学的な測定～喫煙に関する調査を例として～
後藤励（甲南大学経済学部）

生活習慣病が疾病の中心になるにつれて，禁煙や食事が将来の疾病リスクを軽減することになるが，確実に減の節制，運動といった予防行動が医療とりわけ医療費にるというわけでもない。したがって経済学的には，予防与える影響が注目されている。予防行動は，現在の行動

行動を異時点間の選択とリスク下の選択であるととら397

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

え，個人の多様性を，時間選好率や危険回避度の違いでては，過去喫煙者，生涯非喫煙者，現在喫煙者の順で危説明しようと試みてきた。筆者らは，近年環境経済学・

険回避度が低くなる，つまりリスクを過小評価する選好

医 療 経 済 学 の 分 野 で 使 わ れ て い る Discrete Choiceを持つことがわかった。また，600 名の過去 1 ヶ月間にExperiment（離散選択実験）の方法を応用し，10 問程度

禁煙を開始した喫煙者を追跡調査したところ，途中で禁の質問で，時間選好率と危険回避度を同時に推定する方煙を失敗したものは時間選好率が高まり，禁煙に成功し法を開発した。700 名の喫煙者・非喫煙者に対して調査たものは時間選好率が低まることがわかった。生活習慣したところ，過去喫煙者，生涯非喫煙者，現在喫煙者のと時間・リスク選好との関連や，その変化についての知順で時間選好率が高くなる，つまり現在の利益を重視す

見は，予防動向に関するインセンティブ付けの方法に対る選好を持つことがわかった。また，危険回避度に関ししても示唆を与えるものである。

（14）教育・社会心理学と脳科学とのリンク
松元健二（玉川大学脳科学研究所）

教育心理学を専門とする研究者や社会心理学を学ん

野で行動として実証されてきた現象の神経科学的な実だ後で神経科学を始めた研究者との共同研究により，従体を明らかにすることにより，その真偽がより明確とな

来は教育心理学や社会心理学のトピックであった「内発り，ときにはその真偽が決せられる。このように教育・的動機づけの外的報酬によるアンダーマイニング効果」

社会心理学と脳科学とのリンクによって，実社会においや「達成目標の動機づけへの影響」，あるいは社会心理学ても重要な心理学的現象を，より完全な理解に導くことにおいてその真偽に関して議論の起きていた「選択によになったと思われる私たちの研究の例を紹介する。

る選好変化」の神経基盤にアプローチした。心理学の分（15）ニューロイメージングで人間の社会行動の何がわかるか
加藤淳子（東京大学大学院法学政治学研究科）

人間の行動や決定は，社会科学，自然科学を問わず，メージングを含む非侵襲的脳機能計測技術の進歩にも重要な研究対象である。社会科学は，制度や社会の環境かかわらず，プロスペクト理論，時間割引モデル等，行に焦点をあて，それらが人間の行動や決定にどのような動経済学モデルを応用したニューロエコノミクスの分影響を与えるかを研究対象としてきた。国，国際関係の野を除けば，実際の現象に即した形での社会行動や決定

レベルにおける，法的ないし物理的強制力を持つ決定に関わる脳神経科学実験は，いまだ限られる。特に政治

も，人間の心理・認知過程に大きく影響される。これら

行動や決定においては，象徴や価値に関わる行動や決定を研究対象とする政治学において，心理・認知過程に直を，脳活動や脳内現象とどう関係づけるかが大きな課題

接関わるデータを得ることはできなかったことは大きとなっている。ここでは，政治学者である筆者らが，脳な制約条件であった。この意味で，価値判断や認知に関神経科学者と共同で行った fMRI 実験や既存研究の結果

わる脳活動を分析の対象とできる脳神経科学実験は，人から得られる含意を紹介することで，この新しく生まれ間の社会行動や決定についての理解を深める上で魅力つつある分野の現状を具体的に示す。研究において実際的である。しかしながら，実験的状況と現実との差異，に遭遇する問題から，新しく確立しつつある分野を，社また複雑な人間行動に関わる結果の解釈などの課題は

会科学者の立場から，学際的にアプローチする多い。fMRI（機能的磁気共鳴画像法）によるニューロイ398

研究会報告15．第 5 回 Motor Control 研究会
2011 年 6 月 16 日－6 月 18 日
代表・世話人：星提案代表者：関英司（東京都医学総合研究所）

和彦（国立精神・神経医療研究センター）

所内対応者：伊佐正（生理研・認知行動発達）（特別講演）Cortical motor areas
丹治

順（東北大学脳科学センター）

シンポジウム（シンポジウム 1）非侵襲脳機能計測による運動制御研究の基礎と臨床（S1）運動の実行と想像
花川隆（国立精神･神経医療研究センター）（S2）運動機能の喪失と回復
服部憲明（森之宮病院）（S3）運動の開始と停止
美馬達哉（京都大学）（S4）随意運動の正常と異常：運動障害疾患における随意運動制御障害の神経生理研究花島律子（東京大学）（シンポジウム 2）咀嚼機能研究の最前線（S5）Multi modal approach to neural signal analysis on mastication system- gateway to complex discrete-continuous
hybrid dynamical model analysis
高橋和貴 (University of Chicago)（S6）三叉神経運動ニューロンを制御する神経機構 Neuronal Mechanisms Controlling Trigeminal Motoneurons
吉田篤（大阪大学）（S7）開口筋・閉口筋を支配する神経ネットワーク：狂犬病ウイルスを用いた逆行性多シナプス解析
Neuronal networks innervating jaw-opener and jaw-closermuscles: A retrograde transneuronaltracing study with rabies virus in rat
畑中伸彦（生理学研究所）（S8）新生マウス脳幹摘出標本におけるリズミックな顎運動の誘発 Rhythmic jaw movement in the isolated
brainstem preparation from neonatal mice
中山希世美（昭和大学）（シンポジウム 3）四肢の筋肉骨格系の特徴とその特性をうまく利用した運動制御（S9）ナメクジウオからヒトに共通する拮抗筋制御 Antagonistic pair muscle control systems, consistently exist
from Lancelet to Human. －上陸劇を演出した二関節筋－ -Unique control properties of Bi-articular uscle
directed the Landing drama熊本水頼（京都大学）（S10）筋骨格構造を利用したヒト型ロボットの跳躍細田耕（大阪大学）399

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（S11）最適フィードバック制御モデルと筋骨格系への適用 Optimal Feedback Control Model and theApplication to Musculoskeletal Systems
植山祐樹（東京工業大学）（S12）最適制御と運動学習
井澤淳（ATR 脳情報研究所）（シンポジウム 4）最新技術を用いた神経システム研究（S13）上丘をめぐる神経回路のユニークな解析法
金田勝幸（北海道大学）（S14）光制御法とイメージングを用いた運動野研究の進展
松崎政紀（基礎生物学研究所）（S15）経路選択的・可逆的神経伝達遮断法を用いた随意運動出力経路の解析
伊佐正（生理学研究所）

一般口演（１）運動軌跡情報をコードする末梢神経の検出
梅田達也（生理学研究所）（２）サルの神経活動から指先の力を予測する研究
辛徳（東京工業大学）（３）fMRI 脳活動を用いた 2 つの異なる複雑な指系列運動の判別
南部功夫（情報通信研究機構未来 ICT 研究所）
（４）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
渡辺秀典（生理学研究所）（５）多関節外骨格構造を有するラット神経－車体インターフェース RatCar-Ex を用いた歩行制御系のモデル化に関する検討
深山理（東京大学）（６）BMI 型上肢アシストスーツによる多様なリハビリ運動実現のための多関節制御手法
櫻田武（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）（７）バイオフィードバック刺激装置の開発
加藤健治（総合研究大学）（８）iSLR：fMRI デコーディングのための新たなパターン識別法の提案
廣瀬智士（国際電気通信基礎技術研究所）（９）経頭蓋直流電気刺激を用いた線条体細胞外ドパミン濃度の調節田中智子（国立精神・神経医療研究センター）（10）単相性 4 連発磁気刺激法が刺激直下の脳血流に与える影響の検討
グロイス純（福島県立医科大学）（11）咀嚼運動リズムの随意的調節の変化が脳機能に及ぼす影響をみるための基礎的検討 1
松浦康之（福井大学）（12）サル脚橋被蓋核ニューロンの周期発火とサッカード抑制応答
岡田研一（大阪大学）（13）第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードにおける網膜視蓋経路の役割
加藤利佳子（生理学研究所）

400

研究会報告（14）眼球運動のタイミング制御における前頭葉背内側部のはたらき
國松淳（北海道大学）（15）健常者における膝歩きと歩行の運動特性の違い
倉山太一（東京湾岸リハビリテーション病院）（16）ヒトとニホンザルの二足歩行における脚関節間協調の比較
垣内田翔子（山口大学）（17）歩行周期間の運動ゆらぎに基づく関節間協調を介した歩行制御機構の検討
舩戸徹郎（京都大学）（18）α-キメリンノックアウトマウスの歩行中枢における腰髄局所回路の出力パターン解析
西丸広史（筑波大学）（19）正常歩行と揃い型歩行時の大脳皮質活動の違い
植田耕造（畿央大学）（20）曲線上歩行による歩行非対称性の改善
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）（21）同一速度下の歩行・走行間における学習効果の転移の有無
小川哲也（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）（22）Microvascular endothelial cells transplantation improves the locomotor function after lacunar infarctionin the rat internal capsule
Puentes Sandra（国立精神・神経医療研究センター）（23）人工神経接続を利用した歩行様運動の随意制御
笹田周作（生理学研究所）（24）運動の視覚情報が体性感覚-運動統合に与える影響
和坂俊昭（生理学研究所）（25）実行訓練後と運動イメージ後の両側間転移効果の比較について
雨宮

薫（東京大学）（26）近赤外分光法 (NIRS) を用いたニューロフィードバックによる運動想像時の脳活動変
三原雅史（社会医療法人大道会

森之宮病院）（27）マカクザルの前頭前野におけるタスクフェーズの多重表現
佐賀洋介（玉川大学・脳科学研究所）（28）他者の動きを予測する？

倒立振子モデルを用いたアプローチ
藤井慶輔（京都大学）（29）パーキンソン病患者では Libet 課題での運動開始意図の認識に異常がある椨

勇人（京都大学）（30）Effect of endpoint error on trajectory adaptation during force field learning: experiment
Ganesh Gowrishankar（情報通信研究機構・未来 ICT 研究所）
（31）Effect of endpoint error on trajectory adaptation during force field learning: Model
池上剛（NICT／ATR 脳情報研究所）（32）円運動における上肢運動の左右差の解析
大山剛史（岡山県県立大学）（33）連続的目標追従運動においてみられる運動制御の間欠性
阪口豊（電気通信大学）

401

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（34）手話翻訳実験によるジャーク最小規範に基づく経由点の抽出法の検討
猪狩晋平（豊橋技術科学大学）（35）両手運動と鏡像錯覚に着目した運動制御に関する研究
坂尻太司（名古屋工業大学）（36）視覚フィードバックの遅れによる視覚運動課題の学習低下が，遅れに適応することで軽減される
本多卓也（東京大学）（37）視覚運動変換学習における潜在的な複数の視覚エラー処理過程春日翔子（東京大学）（38）視野移動の段階的導入はプリズム順応の長期効果を促進するか？
内村元昭（順天堂大学）（39）心理社会的ストレスがピアノ演奏中の筋活動及び事象関連脱同期に及ぼす影響
吉江路子（順天堂大学）（40）サル頸髄に留置された電極アレイによる刺激効果の長期的変化
矢口博彬（東京大学）（41）覚醒動物の随意運動制御における脊髄反射回路の機能
金祉希（国立精神・神経医療研究センター）（42）把握運動の筋シナジー形成に関わる脊髄介在ニューロン活動
武井智彦（国立精神・神経医療研究センター）（43）手首運動課題中のサル小脳プルキンエ細胞の単純スパイク活動の変化
石川享宏（東京都医学総合研究所）（44）チャネルロドプシン 2 を用いた光刺激マッピングによる前肢運動野と運動野間機能的結合の同定
大久保文貴（総合研究）（45）動作の企画，準備，実行を反映する細胞活動の 6 つの運動領野内の分布
中山義久（玉川大学）（46）RMP モデルを用いた人間の動作バランスの解析：重心まわりの角運動量の影響
SUNG ChangHyun（名古屋大学）（47）手先振動抑制の関節間協調に視覚情報は影響するのか
東郷俊太（名古屋大学）（48）二肢協調運動の制約が発生する要因
中川剣人（早稲田大学）（49）三次元キネマティック・シナジーの抽出法
藤原祐介（電気通信大学）（50）ゴール指向性共同課題の運動学習：相手を知り己を知ることの影響
阿部匡樹（東京大学）（51）「褒められること」によって手続き運動技能は身に付きやすくなる菅原翔（総合研究大学）（52）神経細胞の冗長性は運動学習の速度を最大化する
瀧山

健（東京大学）門田宏（東京大学）（53）力場学習に伴う皮質脊髄路の興奮性の変化（54）第一次運動野損傷後の把握動作回復に対する運動前野腹側部の役割
村田402

弓（産業技術総合研究所）

研究会報告（55）Independent activation of primate corticomotoneuronal cells and target muscles demonstrated
by operant conditioning
西村幸男（生理学研究所）（56）Changes in directional tuning of motor cortex cells driving an artificial corticospinal connection in monkeys
西村幸男（生理学研究所）（57）Primate corticospinal connections can be strengthened by prolonged spike-triggered stimulationof spinal cord during free behavior
西村幸男（生理学研究所）【参加者名】
芦塚あおい（京都大学），阿部匡樹（東京大学）
，雨宮

薫

工業大学）
，櫻田

武（国立障害者リハビリテーションセ（東京大学），荒牧勇（中京大学），猪狩晋平（豊橋技術

ンター研究所），笹田周作（生理学研究所），篠田義一（東科学大学），池上

剛 (NICT/ATR)，伊佐京医科歯科大学），下門洋文（筑波大学）
，鄭

究所）
，井澤

正（生理学研淳（ATR 脳情報研究所），伊澤佳子（東京京大学），辛徳（東京工業大学）
，菅原

柱錫（東

翔（総合研究医科歯科大学），石川享宏（（財）
東京都医学総合研究所），

大学），杉内友理子（東京医科歯科大学），鈴木隆文（東井関一海（東北大学），伊藤孝佑（東京大学）
，井上雅仁

京大学）
，関

（順天堂大学），今川弘章（京都大学），植田耕造（畿央大SUNG ChangHyun（名古屋大学），高田宗樹（福井大学），

学），上原信太郎（京都大学），植山祐樹（東京工業大学），

高橋和貴 (University of Chicago)，高橋恵一（早稲田大学），

内村元昭（順天堂大学），宇野洋二（名古屋大学），梅田高橋真（広島大学），高橋真有（東京医科歯科大学），

達也（生理学研究所），大久保文貴（総合研究），太田瀧山

健（東京大学），武井智彦（国立精神･神経医療研憲

和彦（国立精神･神経医療研究センター），（慶應義塾大学），大屋知徹（国立精神･神経医療研究セン究センター），橘ター），大山剛史（岡山県立大学），岡田研一（大阪大学），

立精神･神経医療研究センター），田中真樹（北海道大学），

岡林亜紀（東京医科歯科大学），小川哲也（国立障害者リ

田中みき（愛知県済生会病院），椨

ハビリテーションセンター研究所），奥村

玉那覇迅（誠愛リハビリテーション病院），丹治

哲（静岡理工吉寿（生理学研究所），田中智子（国勇人（京都大学）
，
順（東

科大学）
，垣内田翔子（山口大学），香川高弘（名古屋大北大学），東郷俊太（名古屋大学），内藤栄一（情報通信学），筧慎治（（財）
東京都医学総合研究所）
，春日翔子

研究機構）
，中川剣人（早稲田大学），長坂泰勇（理化学（東京大学），加藤健治（総合研究大学），加藤孝基（早稲研究所），中畑頼枝（誠愛リハビリテーション病院），中田大学），加藤利佳子（生理学研究所）
，門田

宏（東京

山希世美（昭和大学），中山義久（玉川大学）
，南都智紀

大学）
，門田浩二（大阪大学），金沢星慶（京都大学），金（県立広島大学），南部功夫（情報通信研究機構未来 ICT

田勝幸（北海道大学），Ganesh Gowrishankar（情報通信研

研究所），西丸広史（筑波大学），西村幸男（生理学研究

未来 ICT 研究所）
，川合

究機構

悟（帝塚山大学），河所），野崎大地（東京大学），野村浩之（高邦会高木病

島則天（国立障害者リハビリテーションセンター研究所）
，

院）
，則武

菊地

畑中伸彦（生理学研究所），服部憲明（森之宮病院），花豊（脳血管研究所美原記念病院），岸淵大学），木内隆裕（京都大学）
，金

薫（京都

祉希（国立精神･神経川厚（関西医科大学），橋爪善光（山口大学），

隆（国立精神･神経医療研究センター），花島律子（東淳（北京大学），浜岸信治（豊橋技術科学大学），平理一郎（東海道大学），久保拓哉（誠愛リハビリテーション病院），京大学），平松佑一（大阪大学），廣瀬智士（国際電気通熊本水頼（京都大学），倉山太一（東京湾岸リハビリテー

信基礎技術研究所 (ATR)），Puentes Sandra（国立精神･ション病院），グロイス純（福島県立医科大学），後藤遥

神経医療研究センター），深山介（京都大学），小林康（大阪大学），五味裕章（NTT輝（早稲田大学），福富利之（リハビリテーション花の舎

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），福村直博（豊橋技術科学大学），藤井慶輔（京都

病院）
，斉

大学）
，藤原祐介（電気通信大学），渕

医療研究センター），木村大輔（大阪大学），國松亮（東京大学），佐賀洋介（玉川大・脳科学

研究所）
，阪口

豊（電気通信大学），坂尻太司（名古屋

理（東京大学），福谷充

雅子（誠愛リハビリテーション病院），舩戸徹郎（京都大学）
，星

英司

403

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（東京都医学総合研究所），細田耕（大阪大学），本多卓

術総合研究所），森洋貴（京都大学），矢口博彬（東京也（東京大学），前田和孝（近畿大学），正水芳人（基礎大学），山内真帆（札幌医科大学），山越聖子（東北大学），

生物学研究所），松浦康之（福井大学），松崎政紀（基礎山下大地（京都大学），山本真史（京都大学），山本千鶴

生物学研究所），松本和久（明治国際医療大学），水口暢（社会福祉法人日吉たには会章（早稲田大学），三原雅史（社会医療法人大道会

山本洋之（姫路獨協大学），山脇

森之

老人保健施設はぎの里），
学（東京大学），横井宮病院），美馬達哉（京都大学），宮下英三（東京工業大

惇（東京大学），吉井裕八（京都大学），吉江路子（順天学），宮地庸祐（三仁会あさひ病院）
，宮本

順（東京医

堂大学）
，吉田

科歯科大学）
，村田

弓（産業技

所）
，渡辺秀典（生理学研究所）

哲（近畿大学），村田篤（大阪大学），和坂俊昭（生理学研究【概要】
平成 23 年度の本研究会には 148 名の参加があった。

を行うという方針から，希望者には全員発表をしてもら世話人は東京都医学総合研究所の星英司であった。参加

うという新たな試みを行った。その結果，合計 57 の口演

者の平均学位習得後年は約五年であり，また工学・体育・+ポスター発表があり，活気のある議論が行われた。特リハビリテーションなど学際分野からの参加者が大半を別講演では世界のシステム神経科学研究を長年リードさしめた。従って，若手・中堅中心の学際分野を含めた参れてきた丹治順先生にお願いし，若い世代研究者にとっ加者が多数集まるという目的は今年度も達成されているては今後の研究生活のよい指針となった。

と考えられる。また本研究会ではボトムアップ的な運営

シンポジウム（シンポジウム1）非侵襲脳機能計測による運動制御研究の基礎と臨床
オーガナイザー：花川隆（国立精神・神経医療研究センター）（S1）運動の実行と想像
花川隆（国立精神・神経医療研究センター）

運動の想像とは筋活動を発生させずに運動を心内で中に運動野に経頭蓋磁気刺激を与えると誘発筋電図が増シミュレーションする機能と定義され，通常意識的に行大する。(3) 運動想像中の脳活動をイメージングするとう場合を指す。筋活動を伴わないことから運動実行とは運動関連脳領域の活動が見られ，しかも特定の身体部位一線を画する認知操作の一種である一方で，運動実行との想像により運動野の身体図式に一致する活動が観察さの共通点も多いことから，運動機能と認知機能の関係をれる。これらの特徴から運動想像をリハビリテーション考える上で多くの研究者の興味を引いている。(1) 運動に併用したり，運動想像中の脳活動を計測し想像に要する時間は身体的制約を受ける（例えば，身体brain-machine interface に使用したりする社会応用の試み

的に困難な運動の想像には時間がかかる）。(2) 運動想像が積極的に行われている。

404

研究会報告（S2）運動機能の喪失と回復
脳血管障害による運動障害と回復過程における神経イメージング研究服部憲明（森之宮病院

神経リハビリテーション研究部）

脳血管障害は日本人の死因の第 3 位を占め，身体障害

いだすことが神経リハビリテーション研究の大きな者，要介護に至る原因として最大の疾患である。従って，

テーマになっている。PET，機能的 MRI や機能的近赤外

超高齢化社会において，脳血管障害の一次，二次予防と線分光計 (fNIRS) などの神経イメージング研究により，ともに，発症した患者の予後，特に運動機能予後を改善

運動機能の改善に伴い，麻痺肢の運動に際し，両側性のさせることは非常に重要な課題である。脳血管障害の急運動野の活動が一側性で限局した，正常に近いパターン

性期から亜急性期にかけては，局所の浮腫や虚血，ペラに収束していく傾向があることが明らかになっている。

ンブラなどの病理学的な要因が改善されることで，ある

我々は，neuromodulation の対象となるリハビリテーショ

程度運動機能が回復することは一般にみられる。さらンという運動学習経験がそもそもどのように脳活動にに，この時期を過ぎても，use-dependent に機能回復が続影響を与えているのか，また，neuromodulator としてのく例があることが経験的に知られているが，その背景に運動想起や neurofeedback brain machine interface (BMI) の機能的再編成などの脳の可塑的な変化が起きているこ

脳活動やパフォーマンスへの影響について，神経イメーとが基礎研究，神経生理学的あるいは神経イメージング

ジングによる検討をおこなっている。本シンポジウムでによる臨床研究から明らかになってきた。そして，現在，は，これまでに得られた成果について報告する。

この可塑的変化を促進させる手法 (neuromodulator) を見（S3）運動の開始と停止
ヒト抑制機能の脳内機構
美馬達哉，Reda Badry，椨

TMS と fMRI による検討

勇人，福山秀直（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）

複雑な状況の下での行動の統御の場合，運動の実行と肢の一次運動野 (M1) に TMS を施行して，本課題での抑抑制とがともに必要とされる。抑制機能の研究で，制機能が M1 興奮性を能動的に抑制しているかどうかを

Go/No-Go 課 題 と 並 ん で よ く 用 い ら れ る も の に ，検討した。その結果，一方の上肢での抑制であっても，

Stop-signal 課題がある。これは，被験者は，Go 刺激の直左右上肢はもちろん下肢の M1 興奮性の低下も生じてい後（50-300 ミリ秒）に stop 刺激が与えられた際に，準備ることを発見した。事象関連 fMRI の実験では，上肢ま中の運動を抑制して反応しないことが求められるもの

たは下肢を用いて同じ Stop-signal 課題を遂行して，SPM5である。この実験課題では，個人の反応時間にあわせてを用いて解析した。その結果，運動抑制の体部位にかか

Go 刺激と stop 刺激の時間間隔を調節することで，課題

わ ら ず ， 両 側 腹 側 前 頭 前 野 (VLPFC) 前 補 足 運 動 野の難易度を標準化して，正答反応を 50%程度にすること(pre-SMA) の活性化が認められた。このいずれの部位でができる。この Stop-sigal 課題を遂行中の脳活動についも，上下肢での体部位局在は見いだし得なかった。以上て，正常被験者を対象として，事象関連 TMS（経頭蓋的の結果は，運動抑制機能での体部位局在は明確でなく，磁気刺激法）と fMRI による検討を行った。
事象関連 TMS

個別の体部位での運動遂行に対して高次の統御機能をの実験では，stop 刺激と一定の時間差で，上肢または下反映していることを示唆する。

405

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（S4）随意運動の正常と異常:運動障害疾患における随意運動制御障害の神経生理研究花島律子（東京大学医学研究科神経内科）

随意運動の速やかな遂行には，動きに必要な筋肉の収

随意運動の生理学的機序を解明することで，逆に正常な縮と不要な筋肉の収縮の抑制が行われ，筋肉の収縮は正運動調節を知ることができるであろう。最近では，経頭確なリズムを保ち，複数の筋肉間の正しい連携が必要で

蓋的磁気刺激法を用いて非侵襲的にヒトの運動野の興奮あると考えられる。中枢神経内のこれらの調節が正しく性変化を検査することが可能になり，種々の不随意運動機能しない場合には，運動の遂行が拙劣もしくは不可能

での運動調節の変化が検討されてきている。今回は，皮になるほかに，意図しない異常な運動が生じるというこ

質性ミオクローヌスや局所性ジストニア，振戦，舞踏運とがある。異常な運動，即ち不随意運動という症状であ動を示すハンチントン病などで知られている知見を紹介る。不随意運動の発生機序はまだ不明な点も多いが，不する。

（シンポジウム2）咀嚼機能研究の最前線
オーガナイザー：高橋和貴（シカゴ大学）

Mastication systems include a complex array of neural andnumbers of people. Despite their clinical and scientificmusculoskeletal structures. These are powerful model

importance mastication systems are not as well represented insystems for studies of various important themes in motor

motor control community and communication between

control, such as coordination of multiple oscillating

traditional ”motor control and mastication has not been wellcomponents and differences between control of discrete andestablished. In this symposium, we will have a line ofrhythmic systems. Disorders of these systems, such as

speakers

dysarthria, TMDs, orofacial pain and dysphagia, have a wide

understand/characterize and integrate various components

range of etiologies with far-reaching consequences for large

involved in astication systems.

presenting

state

of

the

art

approaches

to（S5）Multi modal approach to neural signal analysis on mastication system - gateway to complex
discrete-continuous hybrid dynamical model analysis
Kazutaka Takahashi, Kevin Brown, Jose Iriarte-Diaz, Nicholas Hatsopoulos, Callum Ross
(Department of Organismal Biology and Anatomy, University of Chicago)
The orofacial area of the primary motor cortex (MIo) is

manual feeding task, both unit spiking activities and LFPs

involved in control of voluntary, semiautomatic and rhythmic

were recorded while tongue and jaw kinematics weremovements of the tongue and jaw during ingestion, chewing

captured using videofluoroscopy and a 3D motion tracking

and swallowing behaviors. Yet, its operations and functions

system at spatially and temporally high resolutions. LFP

have never been studied through simultaneously recorded

results show that multiple frequency bands signal transitions

neuron populations and local field potentials (LFPs). We

between feeding behaviors (e.g., ingestion to chewing). First,

implanted a Utah array in MIo on the left hemispheres of two

beta oscillations (15 30Hz) increase its power immediately

macaque monkeys. While the monkeys were performing a

before swallow following a preferred unilateral chew cycle.

406

研究会報告Second, two bands of gamma oscillations (40 55Hz and 65

such as kinematic cycle transitions as well as chew numbers

85Hz respectively) increase their power around the time ofare encoded in the population response. If time allows, recent

transitions from food manipulations to the first chewing

results on changes in causally related networks ofcycle. Third, both beta and gamma oscillations are

subpopulations of neurons around the cycle transitions will bespatiotemporarily organized and form planar waves that

presented.

propagate along the rostrocaudal axis on the cortex. Fourth,combinations of different bands of LFPs indicate specificthe delta range (1 2Hz) increases its power around transitions

cycle/context changes and spiking activities at a population

between chewing and swallowing, and the number of thelevel follow similar behavior in addition to encoding ofdelta cycles with high power appears to be related to specificcontinuous kinematics. Combinations of our methods enabletypes of kinematic event transitions. Population spiking

us to characterize both discrete states and continuous

analysis, using the generalized linear model framework inkinematics that are blended in a very complex manner in

combination with dimensionality reduction techniques, shows

mastication system. Furthermore, approaches like ours maythat it is possible to decode jaw and tongue kinematics better

enable us to theoretically characterize and analyze inherently

from a population of neurons as opposed to responses ofhybrid dynamical systems such as mastication systems.

Taken

together,ourresultssuggestthat

single neurons and furthermore, various discrete quantities（S6）三叉神経運動ニューロンを制御する神経機構
Neuronal Mechanisms Controlling Trigeminal Motoneurons
吉田篤（大阪大学大学院歯学研究科高次脳口腔機能学講座（口腔解剖学第二教室））

質の高い QOL のためには顎運動が健全であることがよび抑制性終末の分布を調べ，後肢を支配する運動ニ極めて重要であり，そのためにも，顎運動を支配していューロンよりも接合が多いことを見つけた。次に，閉口る神経機構を明らかにすることは有意義である。顎運動

筋運動ニューロンを興奮させる単一中脳路核ニューロは開口筋と閉口筋の活動によって引き起こされる。我々

ンの神経機構と抑制する単一三叉神経吻側核ニューロ

はこれまで，ネコまたはラットを用い，開口筋運動ニンの神経機構を調べた。両入力機構を比較した結果，単ューロンと閉口筋運動ニューロンを制御している中枢

一興奮性ニューロンは少数の閉口筋運動ニューロンを性および末梢性の神経機構の研究を行ってきた。本口演

興奮させるが，単一抑制性ニューロンは多数の閉口筋運では，単一閉口筋運動ニューロンがどの様にして興奮性

動ニューロンを抑制することが明らかになった。このよまたは抑制性の入力を受けて制御されているのかにつうな神経機構が，精緻な顎運動の発現にとって重要であいて説明したい。我々はまず，単一閉口筋運動ニューロ

ると考えられる。

ンの細胞体および樹状突起上に接合する興奮性終末お（S7）開口筋・閉口筋を支配する神経ネットワーク：狂犬病ウイルスを用いた逆行性多シナプス解析
Neuronal networks innervating jaw-opener and jaw-closer muscles: A retrograde transneuronaltracing study with rabies virus in rat
畑中伸彦（生理学研究所）

開口筋・閉口筋に投射する神経系を狂犬病ウイルス(CVS-11) で逆行性多シナプス解析を行った。狂犬病ウイ407

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ルスを顎二腹筋前腹，もしくは咬筋に注入し，84 からしている，大脳皮質や扁桃体，視床下核，不確帯，視床120 時間の 12 時間ごとのステップで生存期間を設けた。

髄板内核群，脚内核，黒質網様部，小脳核群，中心灰白注入された狂犬病ウイルスは逆行性に伝播した。皮質下質，上丘，赤核の細胞が感染していた。ステージ 4 では構造体の感染状態で 5 つのステージに分けた。
その結果，さらに，小脳皮質や線条体，淡蒼球の細胞に感染が広がステージ 1 では三叉神経運動核のみに，ステージ 2 ではっていた。開口筋，閉口筋への投射領域が大きく違って運動核に直接投射している中脳脳幹網様体や内側結合いる所は少なかったが，線条体背外側部は開口筋だけに

腕傍核，Klliker-Fuse 核三叉神経感覚核群の細胞が感染し関連していた。

ていた。ステージ 3 では一つ細胞を介して運動核に投射（S8）新生マウス脳幹摘出標本におけるリズミックな顎運動の誘発
Rhythmic jaw movement in the isolated brainstem preparation from neonatal mice
中山希世美，伊原良明，井上富雄（昭和大学歯学部口腔生理学教室）

吸啜は哺乳類の新生仔に見られる顎のリズミックなの尾側で延髄を横切断することにより消失した。また，運動である。この運動は，口唇や口腔内の触刺激によっ

脳幹摘出標本に神経伝達物質の受容体拮抗薬を投与して誘発される反射であることが知られている。我々は，たところ，NMDA 型グルタミン酸受容体拮抗薬である

口唇や口腔粘膜の触・圧覚を伝える神経が通る三叉神経

APV によりバースト発射は消失し，GABAA 受容体拮抗

感覚根を電気刺激することにより，新生マウスの脳幹摘薬である SR95531 によりバースト数が増加した。このこ

出標本においてリズミックな顎運動，および，それに対とから，バースト発射の形成に NMDA 型グルタミン酸

応する三叉神経運動根でのバースト発射を誘発するこ受容体と GABAA 受容体を介した入力が関与していることに成功した。このようなバースト発射は，顔面神経核とが示唆された。

（シンポジウム3）四肢の筋肉骨格系の特徴とその特性をうまく利用した運動制御
オーガナイザー：宮下英三（東京工業大学）（S9）ナメクジウオからヒトに共通する拮抗筋制御－上陸劇を演出した二関節筋－
熊本水賴（京都大学名誉教授）

古生代カンブリア紀の初め，凡そ 5 億 7 千万年前にする｡その時，四肢に拮抗一関節筋，拮抗二関節筋を装現れて現世まで殆ど変わらぬ姿で泳ぎ回っている脊索備することが出来たので，原始両生類の貧弱な中枢でも動物のナメクジウオ (Lancelet) からヒトに至る進化史をその制御に成功した。爾来，ヒトを始め陸上動物の四肢運動制御という視点から検証すると拮抗筋ペアの神経リンク機構には拮抗二関節筋は不可欠の存在で，動物特支配回路システムが共通する運動制御基本原理となっ有の出力特性，制御機能特性の発現に貢献している。こている。ナメクジウオは水生動物だが原始魚類へと進化のことを工学モデルによって検証した結果を紹介する

し，肉鰭類の一部が上陸に成功して原始両生類へと進化のが本論文の主旨である。

408

研究会報告（S10）筋骨格構造を利用したヒト型ロボットの跳躍細田耕（大阪大学大学院情報科学研究科）

ヒトの身体は，骨格，関節，腱，筋肉からなっており，運動知能を理解できるのではないだろうか。本講演では，

本質的に非常に冗長な構造をしている。このような構造

このような立場に立って，下肢の 5 対 9 筋構造を模したは，適応的な運動を生成するために大きく貢献しているロボットで跳躍を実現することにより，跳躍に関するヒと考えられる。ロボットによって，このような筋骨格構

トの運動知能に迫る研究を紹介する。

造を再現し，その機能を確かめることによって，ヒトの（S11）最適フィードバック制御モデルと筋骨格系への適用
植山祐樹（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）

上肢到達運動における運動計画に関する研究は，1980

運動指令には，SDN (Signal Dependent Noise) と呼ばれ年以降，盛んに実施されるようになり，その軌道を実現

る運動指令の大きさに比例したノイズが加わることが確するために，多くの計算モデルが提案されている。その認されており，終端誤差分散最小モデルは SDN の存在

中の代表的なモデルとして，終端位置制御仮説，仮想軌を仮定した上で，終端誤差の分散を最小化するための運道制御仮説，躍度最小モデル，トルク変化最小モデル，

動指令を推定する。終端誤差分散最小モデルは，眼球運

運動指令最小化モデル，終端誤差分散最小モデル，そし動に対しても，簡潔かつ統一的な計算原理を与えており，て最適フィードバック制御モデルがある。

Fitts の法則として知られている実験結果とも一致する。

終端位置制御仮説および仮想軌道制御仮説は，筋のば

これにより，要求される運動の精度が高くなると筋の同ね特性を利用し，主働筋と拮抗筋の釣り合う平衡位置に時活性が発生することは説明することはできるが，一方より，軌道が決定されるというものであるが，1990 年代

で，終端誤差分散最小モデルが正しいと仮定すると，腕に入り運動中の腕の機械的剛性が計測可能となったことのインピーダンスは，運動の要求精度が変わらなければで，筋の平衡位置に基づいた軌道は曲がりくねらないと常に最適化されたものとなるはずである。しかし，運動

直線的な軌道を実現できないことが示された。

の要求精度を変えずに意図的に腕の剛性を高めた状態で躍度最小モデルおよびトルク変化最小モデルは，とも到達運動を実施した場合にも，終端誤差の分散が小さくに軌道の滑らかを評価指標としたモデルである。躍度最なることが報告されている。したがって，SDN が運動計

小モデルがデカルト空間上におけるキネマティクスのみ

画に大きな役割を果たしていることは推測できるものを考慮しているのに対し，トルク変化最小モデルは関節の，終端誤差のみを評価するだけでは不十分だと考えら

空間におけるダイナミクスを考慮したものとなっていれる。

る。しかし，これらのモデルでは，筋による作用が考慮

最適フィードバック制御モデルは，運動計画または制されていないため，腕の機械的インピーダンス（剛性，御に関するモデルの中では最も新しいモデルである。最粘性および慣性）の変化を説明することができない。運

適フィードバック制御モデルでは，終端誤差分散モデル

動指令変化最小モデルは，筋へ入力される神経インパルと同様に SDN の存在を仮定した上で，タスクに求める

ス等の運動指令の総和を最小化するものであり，イン要件を評価関数として運動が生成される。本稿では，最ピーダンスの変化についても説明することができるが，適フィードバック制御モデルについて説明するとともこのモデルによると筋活動は常に最小化されているたに，腕の 2 関節 6 筋モデルに対するシミュレーション結

め，タスクの差異によって発生する筋の同時活性を説明

果について紹介する。

することができない。

409

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（S12）最適制御と運動学習
井澤淳（ATR 脳情報研究所）

脳が生成する運動指令は，「身体―道具―環境」が相

この時この関係がゴールの大きさに依存することは互作用する動力学に対して状態の変化を導く。その結果，Fitts’s law (speed-accuracy tradeoff) として知られている。

脳は運動指令に対して二つの異なる情報を受容する。一すなわち，大きなゴールに対しては素早く到達できるが，つは，視覚や固有受容器で観測する感覚情報の変化。も小さなゴールに到達するためには遅い運動が計画されう一つは，状態変化の結果としてタスクが成功したか否る。しかし見落とされがちではあるが，もう一つの無視かに関する報酬情報の変化である。運動学習とは本質的できない要素は，ペンの慣性パラメータである。重いペに，この二つの異なる情報を基に，運動制御機構のパランを持った時には軽いペンを持った時よりも遅い運動がメータを更新し，タスクの成功率を高める過程である。

計画されることが観測されている (Fitt’s 1954，Shadmehr

例えば，陸上競技の高跳びを考えてみると，1900 年ご2008)。この実験結果が示唆するのは，運動制御に含まれろはオリンピックにおいてもいわゆる“ハサミとび”がる冗長性の解決過程は，タスクに求められる運動の精度主流であった。選手たちが，“より楽に高く”，跳躍するに拘束されるだけではなく，必要な筋力を抑え効率的なことを目標に様々な技術が試みられ，1960 年ごろはお腹運動を行うという目標にも拘束をうけていることであを地面に平行にする“belly-down”が主流になる。しかる。つまり，最適な運動制御は動力学的パラメータに拘し，1964 年に DickFosbury が初めて，これまでとは全く束を受けることを無視することは出来ない。言い換えれ異なる背中を地面に平行にする方法 (Fosburyflop) を試ば，運動学習は「身体―道具―環境」が形成する動力学

みて以来，現在では，この背面跳びが最も高い記録を出を知ること，そしてこの動力学をどのように使って目標すことのできる技術として認知されている。このように，を達成するかの二つのプロセスによって構成されていある目的を達成するための運動軌道は無限に存在する。

る。

脳はこの無限に存在する運動軌道の中から最適な軌道を試行錯誤を通じて選択する。

それでは，運動学習がこの 2 つの要素によって構成される論理的根拠とは何だろうか。この 20 年の間，生体運

これは我々の日常生活に関わるような単純な運動に動制御研究は制御工学やロボット工学などの工学的な枠も当てはまる。たとえば，コーヒーカップを持つために組みを用いてモデル化することで発展してきた。例えば

手を伸ばすような到達運動を考える。コップを持つため先に挙げた Fitts’s law はゴール付近での分散を最小化すには，直線的な到達運動も成り立つし，右方向に曲線的るような最適化問 1 題の解として導かれた (Harris 1999)。

に手を伸ばしても，上方向からも到達できる。我々は，この理論をより一般化し，Todorov (2002) はタスクの関

日常生活において，特定の目標を実現するために，試行

連領域 (task relevant area) でははタスクに関連しない領錯誤を繰り返し，この無限に存在する軌道の中から最適

域 (task rrelevantarea) に比較すると，分散値が小さくなるな解を選択している。すなわち，運動学習の主要な問題

事実を，確率最適制御の枠組みを用いて説明した。ここの一つは冗長性を解決することでる。

で，協調したいのは，いずれの理論も，最適化問題を解運動制御における冗長性を代表する現象のうちの一く際に，身体の動力学が拘束条件として必要不可欠であつは，運動時間の冗長性である。先のコップに対する到る点である。脳が，学習を伴って最適な運動制御を行う

達することを例にとれば，到達時間が短くても（例えばとき，この最適解は，脳が持つ身体のモデルによって拘300ms），長くても（例えば 1s），到達するという目標自体

束を受けているのである。実際，Izawa (2008) は環境には達成できる。しかし，あまりに短い到達時間を設定す

干渉粘性場を与えたときの運動学習後に，運動軌道が学ると，コップに到達し損ねる頻度が高くなる。Itts (1954)

習した環境に対する運動生成力の二乗和を最小にするよ

は被験者に対して手に持ったペンをゴール領域に出来る

うな軌道が選択されることを示し，運動学習が軌道の最だけ速く出来るだけ正確に移動させるようなタスクを課

適化と環境の同定の二つのプロセスによって成り立ってした。このとき，到達時間は到達距離の対数に比例した。

いることを明らかにした。

410

研究会報告それでは実際に，脳はどのように「身体―道具―環境」

位置を自分の手先位置と知覚するような学習の副作用が動力学の同定と，同定されたモデルに拘束された最適化

観測されたのに対して，RWD では，実際の手先を正確問題を，学習によって解いているのであろうか。これをに知覚した。これらの実験結果は ERR と RWD によって明らかにするために，Izawa (2011) では，被験者に単純駆動される学習メカニズムは異なっており，少なくともな視覚運動変換タスクを課したこの時，手先運動に対す二つの異なるシステムが脳内で運動学習に関わっている

る視覚フィードバックとタスクの成否に関する情報の二ことを示唆している。さらに，ERR では，手先の知覚がつを同時に提示するグループ (ERR) と手先運動に対す

変化したことから，視覚フィードバックによって環境のる視覚フィードバックを与えないで，タスクの成否に関モデルが学習されたことがわかる。この二つの現象は，する情報を提示するグループ (RWD) の二つのグループ

運動学習を最適化プロセスとしてとらえるの比較を行った。視覚運動変換に対する適応は ERR およ「optimallearner model」によって上手く説明できることがび RWD 両グループ共に同程度観察された。しかし，運分かった。

動記憶の空間的汎化パターンは，ERR に比較して RWD

運動学習に関する研究を行う際には，環境や身体の同は優位に尖鋭的な形をしており，同じ運動学習に対する定プロセスと，同定した対象に対する最適化問題の二つ記憶であっても，手先軌道に関するフィードバックが無のプロセスが同時に駆動していることを意識し，観測しい場合には，記憶が周辺に汎化しにくいことが発見されている現象がそのどちらに関わっているのかを明らかにた。また，学習後に，運動方向の知覚を計測する実験でしながら研究を進めることが必要不可欠である。

は，ERR では学習中に自分実際の手先から大きく外れた（シンポジウム4）最新技術を用いた神経システム研究
企画提案者：武井智彦（国立精神・神経医療研究センター神経研究所）

神経システム研究において，これまで侵襲的および非は，神経システム研究における最新の技術（操作脳的実

侵襲的方法を含め様々な神経活動記録手法が用いられて験手法，神経ネットワークイメージング手法）によって，きた。これらの手法がはらむ問題として，(1) 神経活動

従来の研究手法では困難であった神経システムの解析がと機能の相関関係としてしか捉えられず“因果関係”にどのように可能になるのか。最先端の現場で研究をされ迫ることができない，(2)「個々の神経活動」と「ネットている先生方に現状と展望についてご自身の研究内容をワークとしての機能」を関連づけることが困難であると含めてご解説いただく。

いった方法論的な限界が挙げられる。本シンポジウムで（S13）上丘をめぐる神経回路のユニークな解析法
金田勝幸（北海道大学大学院薬学研究院薬理学研究室）

中脳上丘は視覚－運動情報変換の要であり，眼球サッ

丘中間層ニューロンのバースト発火は眼球サッケード運

ケード運動の制御に重要な神経核である。過去十余年に動の開始に重要である。このバースト発火の生成には黒わたるインビトロスライス標本を用いた研究により，そ質網様部由来のトニックな GABA 作動性入力からの脱の局所神経回路の動作原理に関する知見が蓄積されてき抑制が重要であると考えられている。しかし，上丘中間

た。本トークでは主にスライス標本を用いた上丘をめぐ層には興奮性投射ニューロンだけでなく GABA 作動性る神経回路のユニークな解析法について紹介したい。上ニューロンも存在することから，黒質による上丘活動の411

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

制御機構を理解するためには，黒質からの投射が上丘中い。この点を明らかにするには，各入力の選択的なブロ

間層 GABA 作動性ニューロンも抑制しているのか否かックが有効であるが，従来の損傷や薬理学的手法では代を明らかにすることが重要である。そこでトークの前半

償機構の誘導や時空間的解像度の点で問題があった。こでは，遺伝子改変動物に解剖学的・電気生理学的手法をれらの問題点を克服するために，近年注目を集めている

適用することで，黒質－上丘 GABA 作動性ニューロン投

optogenetics に着目した。トークの後半では，軸索に発現射が実際に存在することを証明した研究について紹介しさせたハロロドプシンの光照射により網膜－上丘経路選たい。

択的に神経伝達を遮断する方法を開発したので紹介した

一方，上丘の浅層は網膜と皮質一次視覚野から視覚情報入力を受けているが，それぞれの入力がどのように上い。以上の研究手法は今後 Motor Control 研究の領域でも活用できると期待される。

丘の活動を制御しているのかは必ずしも明らかではな（S14）光制御法とイメージングを用いた運動野研究の進展
松崎政紀（基礎生物学研究所）

我々は約 5 年前から光遺伝学的手法を取り入れ，チャ

活動を単一細胞レベルで同時計測することも報告され始ネルロドプシン 2 (ChR2)，ハロロドプシン (NpHR) の光めた。このことは運動関連細胞の時空間分布や学習過程

刺激を個体マウス大脳運動野に適用することで，運動領における活動変化を追跡することも可能であることを示

野やシナプス結合のマッピング，四肢運動の誘発制御がしており，細胞種ごとの活動を光制御することで，細胞可能であることを示してきた。一方，2 光子カルシウム

活動と行動の因果関係の解明にも迫りうることが期待さ

イメージング法によって，覚醒マウス脳内の多数の細胞れる。これらの現状と展望についてお話したい。

（S15）経路選択的・可逆的神経伝達遮断法を用いた随意運動出力経路の解析
伊佐正（自然科学研究機構生理学研究所）

随意運動の指令は大脳皮質運動関連領野から皮質脊髄動するのには不十分なので，間接経路を介して皮質脊髄路を介して出力される。皮質脊髄路は高等霊長類では運路の信号は増幅されているとする仮説がある。これまで

動ニューロンに直接接続するようになり，この直接経路に，我々はサルにおいて C4/C5 髄節で脊髄側索背側部をが，手指の精密な運動制御に重要であるとされている。

切断することで，直接経路を完全に遮断し，間接経路だ

一方で，ネコなどのより下等な哺乳類では，皮質脊髄路

け残した場合に，数週間で手指の精密把持運動が脊髄固は直接運動ニューロンには接続せず，脊髄固有ニューロ

有ニューロン系の働きによって回復することを示してき

ンなどの中継ニューロンを介して，最短で 2 シナプス性た。しかし，このことは間接経路が直接経路の損傷後のの経路によって間接的に接続する。そこでこのような系

機能代償に貢献することは示していても，通常の状態で

統発生学的に「古い経路」である間接経路が霊長類にお何をしているかについてはまだ何も言えていない。そのいてはどのような機能を果たしているのかが問題になことを知るためには，やはり脊髄介在ニューロン系を選る。一つの仮説は，脊髄介在ニューロン系は多数の運動

択的かつ可逆的に遮断して行動への影響を観察する必要

ニューロンに広汎な投射をするので，精密な筋活動の制がある。

御にはむしろ邪魔になるので積極的に抑制されていると今回，我々は福島県立医大小林研，京大渡辺研，基生

いう説であり，それに対して，直接結合だけでは筋を駆研山森研と共同し，ウィルスベクターの 2 重感染法を用

412

研究会報告いて特定の経路を可逆的に遮断する方法を開発した。まされた。その後，灌流固定して脊髄を観察すると，従来ずサルの C6-Th1 髄節の前角にテタヌストキシンと EGFP

より皮質脊髄路入力を運動ニューロンに中継することがを TRE 配列の下流に配置・搭載した高頻度逆行性レンチ

知られている脊髄固有ニューロンが存在すると知られてウィルスベクターを注入し，さらに C2-C5 髄節中間帯にいる中間帯外側部に EGFP の蛍光を発するニューロン群

増強型 Tet-ON 配列を搭載した AAV ベクターを注入しが観察された。以上のように，今回，経路選択的・可逆た。このようにすることにより，C2-C5 髄節にあって手的に神経伝達を遮断し，かつ行動に影響を与えることが指の運動核に投射する脊髄固有ニューロンだけが 2 重感

でき，かつ遮断された細胞を可視化する方法論をサルに染し，そこでテトラサイクリン誘導体 Dox の投与によっおいて確立でき，それによって皮質脊髄路から運動ニてテタヌストキシンと EGFP が翻訳されることになる。

ューロンに至る間接経路が通常から精密把持運動の制御

上記 2 種類のベクター注入後 1-2 カ月経過してから Doxに重要な役割を果たしていることを示すことができた。

をサルに投与すると数日後に手指の精密把持運動が障害

一般演題（1）運動軌跡情報をコードする末梢神経の検出
梅田達也，佐藤雅昭，川人光男，伊佐正（生理学研究所・認知行動発達機構，ATR 脳情報研究所，ATR 脳情報通信総合研究所）

末梢ニューロンの活動は正確に四肢の位置と動きをめに，リニアーレグレッションにより，DRG ニューロン

コードしていると考えられている。しかしながら，皮膚の発火パターンから関節角度，角速度，および角加速度

受容体や筋受容体といった種々の感覚ニューロンが，集の経時変化を推定することができた。次に，スパースレ

団としてどのように運動軌跡をコードするか明確ではな

グレッション (SR) を用いることで，より少ない数のユニ

い。私達は，サルの後根神経節 (DRG) の多数のニューロットで運動軌跡情報を推定できた。SR による抽出されたン活動を同時に記録することで，上肢の運動軌跡がこれ

ユニットは，筋受容体に加え皮膚受容体を含んでいた。

らのニューロン集団活動でどうコードされるか調べた。

そこで，皮膚受容体が運動軌跡をコードしているか解析

2 つのマルチ電極アレイを麻酔下サル頸部の DRG に挿すると，皮膚受容体だけからでも適度に関節角度・角速

入した。指/手首/肘関節における受動運動，及びブラシ度の経時変化を推定でき，更に，皮膚受容体の情報を加による触覚刺激を与え，そのときのニューロン活動を記えることで筋受容体だけより精度よく推定できた。以上，録した。手/腕の運動軌跡は，モーション・キャプチャー

SR によって運動軌跡をコードする末梢ニューロンを抽システムで記録した。スパイクソーティングで 200 個以出することで，四肢の位置と動きの検知に皮膚受容器が上のユニット活動を抽出し，それぞれのユニットを刺激

機能していることが明らかとなった。

に対する応答から皮膚受容体・筋受容体に分類した。初413

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（2）サルの神経活動から指先の力を予測する研究
辛徳，武井智彦，神原裕行，小池康晴，関和彦（東京工業大学，精密工学研究所，小池康晴研究室，国立精神・神経医療研究センター）

ブレイン・マシン・インターフェース (BMI) とは，障築し，再構築した筋電信号を用いて指先の力を予測する

害者のための機能ツールを提供する外部デバイスと脳の新しい BMI システムを提案する。まず，ピンチングタス

間を直接的な繋ぐ経路である。これまでの BMI のアプ

ク中のニホンザルの M1 から単一神経活動と指の筋電信

ローチは神経活動から直接的に関節角度や方向を予測す

号を記録し，合計 6 組のデータセットを取得した。そしることに焦点を当てている。しかし，環境とのインタラて，スパース線形回帰を用いて，114 個の神経活動から 8クション時にデバイスの力制御を行うには不十分であ個の筋電信号を再構築した。再構築した筋電信号と計測る。我々の脳は，物体を操作する際には筋肉の粘弾性をしたものを比較した結果，決定係数がピンチング－開始

巧みに調節している。一方，筋肉の粘弾性情報は，筋電時 で は 0.984±0.004 で あ り ， ピ ン チ ン グ 終 了 時 で は図から推定することが可能である。したがって，神経活

0.908±0.099 であった。その後，筋肉骨格系の数式モデル

動から筋電信号の予測が可能であれば，再構築した筋電を用いて，再構築した筋電信号から親指と人差し指の力

信号から力情報や粘弾性情報を得ることでき，デバイスを予測した。そして，予測した力と実際の力を比較したを自らの身体のように操作可能である。最近の研究によ

結果，決定係数は親指と人差し指それぞれに関してって M1 の活動から筋電信号を推定できることが示され0.9321±0.031 と 0.906±0.059 になった。このことから，ているものの，粘弾性情報や力までを予測する研究は行

M1 の神経活動から力の推定が高精度で行えることが示

われていない。本研究では神経活動から筋電信号を再構された。

（3）fMRI 脳活動を用いた2つの異なる複雑な指系列運動の判別
南部功夫，羽倉信宏，廣瀬智士，川人光男，内藤栄一（情報通信研究機構

未来 ICT 研究所

脳情報通信研究室，UCL，JSPS，ATR 脳情報通信総合研究所）

近年，fMRI 脳活動パターン (multi-voxel pattern) からヒみた。参加者には事前に学習しておいた右手の 3 つの指トの知覚・運動状態を予測する fMRI デコーディングが（人差し指，中指，薬指）を使った異なる 2 つの系列をで注目を集めている。これまでの fMRI デコーディング研

きる限り素早く実行してもらい，そのときの脳活動を究から，異なる効果器を使った比較的簡単な運動の予測

fMRI によって計測した。スパースロジスティック回帰を（左右の手の判別など）が可能であることが示されている

用いて，脳活動パターンからどちらの系列を実行していが，同じ効果器を異なる順序で組み合わせるような複雑るのかを判別したところ，対側感覚運動領域で 2 つの複な運動に関しては調べられていない。ヒトは非常に複雑雑な系列が判別でき，さらに運動前の脳活動からも判別な運動であっても正確な運動を実現できることから，複ができることがわかった。このことから，複雑な運動ス

雑な運動も脳内において異なる特有の表現を持っている

キルは特定の異なる脳活動パターンによって表現されてのではないかと考えられる。そこで我々は，2 つの異ないることが示唆される。

る複雑な指系列運動を fMRI 信号から判別することを試

414

研究会報告（4）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
渡辺秀典，佐藤雅昭，鈴木隆文，川人光男，西村幸男，南部

篤，伊佐

正

（生理学研究所，ATR 脳情報解析研究所，東京大 情報理工学 システム情報学
ATR 脳情報研究所，生理学研究所 認知行動発達，さきがけ，総研大
生理研 生体システム，総研大，生理学研究所 認知行動発達，総研大）ブレインマシンインターフェース (BMI) においてはモーションキャプチャによって検出し，同時に対側第一比較的低侵襲で高周波数の情報を検出できる硬膜下皮質

運動野から 32 極 ECoG (regular grid with 1mm inter-

電位 (ECoG) の適用が期待されている。一方で皮質内か

electrode distance) と 64 極 LFP (0.2mm inter-electrodeら記録される局所電位 (LFP) は電極近辺の神経細胞膜のdistance with linear arrangement.16 electrodes in a probe) を発生電流に起因する実質的な神経活動であり，運動に関記録した。Sparse linear regression によって推定された LFP

する直接的な情報を与える。しかし LFP 記録は脳実質へ

は実際の LFP に対して高い相関を得た (r =0.71+/-0.02 atの侵襲を伴い，長期の安定記録も容易ではない。それに0.2mm from the cortical surface)。加えて推定 LFP は上肢の対して ECoG 信号から皮質内深部 LFP の推定が可能とな

運 動 状 態 に 応 じ た ベ ー タ (10-35Hz) と 高 ガ ン マ

れば BMI に有益である。そこで我々は ECoG から皮質内(80-170Hz) 帯域の信号をよく再現した。我々の結果はLFP 信号の推定を試みた。使用するデータとしてサル到

Sparse linear regression によって ECoG から高精度の運動

達把持運動時の神経活動を用いた。サルの上肢運動は関連 LFP 推定を実現し得ることを示している。

（5）多関節外骨格構造を有するラット神経ー車体インターフェース RatCar-Ex を用いた歩行制御系のモデル化に関する検討
深山理，鈴木隆文，満渕邦彦（東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報第 7 研究室）

運動出力型 Brain-Machine Interface において，脳・神経

これまでに，自由行動下での歩行軌跡（速度・方向変化）

系から得られた情報と目的動作の対応付けは，安定したと大脳運動皮質から計測された神経信号を線型モデルに

信号計測の実現と並び，性能向上の鍵を握っている。個々

よって相関付け，両者の差異を最小化するようなモデルの組織・領野の機能を解明し，これらの関係を記述してパラメータの同定を行ってきた。この枠組みは，中枢神

いくことが正攻法ではあるが，生理学研究として妥当な経系あるいは車輪状駆動装置以外にも容易に拡張可能で実験系と BMI が用いられる実環境との間には大きな乖ある。本発表では，身体動作の指令源として，中枢神経離があるのが現状である。これに対し，制御対象となる系に加え坐骨神経などの末梢神経信号の情報を複合的に身体を模した人工運動器を構築し，生来の身体動作との用い，制御対象として多関節外骨格構造を有するデバイ

誤差を最小化することによって対応付けを実現する，構ス RatCar-Ex (Exoskeletal scheme) を用いた実験系につい成論的アプローチもまた，有望な手法の一つである。我々て紹介する。このような系におけるシステム同定の手法，の開発する車体型 BMI「ラットカー」システムは，運動

将来的に実現しうる BMI プラットホームの可能性につ系神経信号のパターンに基づき，車体下部の車輪を駆動いて考察したい。

することでラット歩行動作の代替を目指すものである。

415

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（6）BMI 型上肢アシストスーツによる多様なリハビリ運動実現のための多関節制御手法
櫻田（国立障害者リハビリテーションセンター研究所

武，高野弘二，小松知章，神作憲司

脳機能系障害研究部

脳神経科学研究室）

脳卒中等に伴う上肢運動機能障害に対するリハビリ装ら，2009）。今回我々は，脳波検出の時間短縮を目指して置が提案されているが，障害者が把持した装置上のハンP300 と SSVEP を複合利用し（Sakurada ら，2011），さらドルを動作させるなど，その多くで実現できる運動は単に制御の柔軟性を高める目的で，動作途中での一時停止

純なものに限られていた。我々は，脳波により駆動するや動作の逆再生などを任意のタイミングで指令できるよBMI 型上肢アシストスーツを開発している（特願 2005;

うソフトウェア部を改変し実装した。また，ある姿勢に

Komatsu ら，2009）。この装置は指・手首・肘・肩に計 8おける関節角度からの相対変化角を指令値として扱える

自由度を装備し，複雑な作業療法様の上肢運動が構成可ようにし，上肢運動の細かな調節を可能にした。これら能である。さらに，アシストスーツを両側に装着して制の改良により，脳波から検出される装着者の意図は，運御し，両手運動を行うことも可能である。これまで，制動開始時に加え運動中にも反映できるようになり，アシ

御器に事前登録された複数の動作パターンの中からストスーツの操作性の向上が期待される。今後は，多関P300 様脳波を用いることで一つを選択しその一連の動節制御によって実現される多様な運動パターンの中か作を再生させるシステムを作成し，四肢麻痺の障害者がら，大脳神経の可塑的変化を効率的に誘導するリハビリ

脳からの信号で把持運動等を行うことに成功した（池上運動内容を検証したい。

（7）バイオフィードバック刺激装置の開発
加藤健治，笹田周作，西村幸男（生理学研究所 認知行動発達機構研究部門 総合研究大学院大学 生命科学研究科 生理科学専攻，生理学研究所 認知行動発達機構研究部門，
生理学研究所 認知行動発達機構研究部門 科学技術研究機構 さきがけ）

近年，脊髄損傷や脳梗塞などの中枢神経障害後に，バ

スフィルター (10-1000 Hz，70-300 Hz)，3V バッテリー，

イオフィードバックを用いたリハビリテーションによっbluetooth 通信機能（転送速度：57.6 kbps，通信距離：最て機能回復する例が報告されている。しかし，現状のシ

大 10 m）を内蔵し，筋電図，脳波，LFP，神経細胞が記

ステムは，大掛かりな装置であり，日常生活で利用でき録可能である。PC に転送された生体信号の振幅を，PCるものではない。本研究では，携帯型ワイヤレス生体信

画面上のカーソルの XY 軸に割り当て，カーソルを随意号計測機器を考案し，患者さん自身の脳や筋活動を用い的に動かすことができる。また，要求されたようにタスた汎用性の高いバイオフィードバックトレーニングシス

クが成功すると，パルス信号を USB より出力でき，それテムのプロトタイプを開発した。システムは，1) 記録ユを用いて外部装置を制御できる。この装置は，患者だけ

ニット，2) バイオフィードバック用タブレット型 PC ででなく，無拘束自由行動下のサルから記録された生体信構成されている。記録ユニットは（本体：13×7 cm）は，号を用いたオペラント条件付けにも応用できる。将来的

2 チャネルの高インピーダンスアンプと 3 軸のジャイロには，電気刺激装置を付加した神経代替装置としてのシセンサー，AD 変換器（2 kHz サンプリング），バンドパ

ステムを目指す。

416

研究会報告（8）iSLR：fMRI デコーディングのための新たなパターン識別法の提案
廣瀬智士，南部功夫，内藤栄一（ATR，認知機構研究所，情報通信研究機構，脳情報通信研究室，大阪大学，医学系研究科）

近年，fMRI を用いた脳情報復号化 (fMRI decoding) がっている。本研究では，捨てられたボクセルを利用して，SLR の情報抽出精度を向上する手法を提案する。

注目を浴び始めている。fMRI decoding とは，教師あり学
習を用いて，fMRI で計測された信号から被験者が観察し提案手法の Iterative SLR (iSLR) では，SLR による学習ている刺激，被験者の行う運動の情報を抽出する fMRIを繰り返し行う。それぞれの SLR 学習では，それ以前の信号の解析手法である。他の教師あり学習問題に比べ，SLR 学習で選択されたボクセルは除外され，同一のボク

fMRI decoding は，観測可能な信号の自由度（ボクセル

セルを選択することはできない。この繰り返し学習のの

数：数万）に対して，観測数（試行数：数十〜数百）がち，複数の SLR 学習の結果を統合し，脳内の情報を抽出

非常に小さく，“over-fitting”（脳内の真の情報表現ではなする。

く，観測データ内で偶然起こった脳活動と情報の関係を

iSLR をシミュレーションデータに適応したところ，1)

捉えてしまい，情報抽出の精度が低下すること）に陥り

ボクセル数が非常に多くても，iSLR は SLR 同様に，効やすい。

果的に over-fitting を回避できること，2) 情報抽出に有用

近年 fMRI decoding のために開発された Sparse Logistic

なボクセルが多い場合，SLR を上回る情報抽出精度を得

Regresssion (SLR: Yamashita et al., 2008) というアルゴリられること，の二点が明らかになった。また実際の fMRI

ズムは，少数の必要なボクセルを選択し，残りのボクセ

decoding 実験において，iSLR は，従来手法 (SLR，SVM)

ルを捨てることで効果的に over-fitting を回避できるとい

より高い精度が得られることが分かった。
以上より，本提案手法 (iSLR) は fMRI decoding に有用う利点を持つ。しかし一方で SLR は，情報を持つ多くのボクセルも捨ててしまうという弱点 (over-pruning) も持な手法であると考えられる。

（9）経頭蓋直流電気刺激を用いた線条体細胞外ドパミン濃度の調節
田中智子，高野裕冶 2，田中悟志 3，花川隆，小林和人 4，廣中直行 2，本田学

2

（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， NTT コミュニケーション科学基礎研究所，
3

自然科学研究機構生理学研究所，4 福島県立医科大学）

非 侵襲脳刺 激法の一 種である 経頭蓋直 流電気刺激

タン麻酔下のラットへ陰極電極を用いて 800µA の tDCS

(transcranial direct current stimulation: tDCS) は，さまざまを印加することにより，線条体におけるドパミン濃度のな神経疾患の治療や加齢に伴う運動・認知機能障害の補有意な増加が認められ，この増加は 400 分以上維持され強手段として，医療・福祉分野での応用が期待されていていた。一方，陽極電極を用いた 800µA の tDCS を印加る。しかしながら，その作用点や影響を受ける神経ネッ

しても，ドパミン濃度に有意な変化は認められなかった。

トワークに関しての基礎研究はほとんど実施されておら線条体におけるセロトニン濃度においては，両極性のず，より安全かつ有効な臨床応用のためにも，tDCS の効

tDCS を印加しても，有意な変化は認められなかった。本

果発現メカニズムの解明は急務である。そこで本研究で研究の結果は，運動野への陰極 tDCS 処置が，線条体には，tDCS のパーキンソン病への臨床応用を視野に入れ，投射するドパミン神経に直接または間接の影響を与える

運動野への tDCS 処置がラットの線条体細胞外ドパミン可能性を示唆している。特にドパミン濃度が刺激後長時

ならびにセロトニン濃度に対してどのような影響を与え間にわたって継続したことから，パーキンソン病のようるかを，In vivo microdialysis 法を用いて検討した。ウレな大脳基底核疾患への tDCS を用いた非侵襲的治療法の417

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

開発が期待される。

（10）単相性4連発磁気刺激法が刺激直下の脳血流に与える影響の検討
グロイス純，望月仁志，古林俊明，小林俊輔，榎本雪，中村耕一郎，杉浦嘉泰，宇川義一（福島県立医科大学医学部神経内科学講座）【目的】反復磁気刺激により誘発される脳血流や代謝変化

ローブが開発された。

を測定する脳機能イメージングを用いた研究はいくつか【結果】QPS 5ms では運動皮質の酸素化ヘモグロビン

報告されているが，刺激パラメーターの違いなどにより(oxy-Hb) が 有 意 に 低 下 し ， 脱 酸 素 化 ヘ モ グ ロ ビ ン

相反する結果も見られる。そこで光トポグラフィー(deoxy-Hb) が変化しない抑制パターンを認めた。QPS(Near Infrared Spectroscopy: NIRS) を用いて，刺激頻度に50ms では oxy-Hb，deoxy-Hb 共に有意な変化は認められ依存する形で大脳皮質の長期可塑性を 2 方向に誘導し得なかった。

る単相性 4 連発磁気刺激法 (Quadripulse stimulation: QPS)

【結論】この結果は QPS が大脳皮質に与える影響は刺激が刺激直下の脳血流に与える影響を検討した。

頻度に依存することを示唆する｡しかし，QPS により誘【方法】健常成人 10 名を対象とし，長期増強を誘導する

導される 2 方向性の長期可塑性とは異なり，QPS 刺激中Interstimulus Interval (ISI) を 5ms とした高頻度 QPS (QPSの脳血流変化は 2 方向性ではなかった。刺激中の効果は5ms)，長期抑圧を誘導する ISI を 50ms とした低頻度 QPS

膜電位の変化などの短期的なものに基づき，長期効果は(QPS 50ms)，そしてシャム刺激を左運動野に行い，NIRS

蛋白合成を含めたシナプス可塑性の誘導が機序であるとをもって刺激中の脳血流変化を評価した。また刺激直下考える。

の血流の測定を可能にする特別な刺激コイル及び測定プ（11）咀嚼運動リズムの随意的調節の変化が脳機能に及ぼす影響をみるための基礎的検討1
松浦康之，宮尾克，大森正子，高田宗樹（福井大学産学官連携本部，名古屋大学大学院情報科学研究科，
神戸女子大学家政学部家政学科，福井大学大学院工学研究科）

咀嚼回数の増加が肥満予防に有効であるという報告がおける脳内血中酸素化ヘモグロビン濃度変化 (oxy-Hb)

散見されるように，近年，咀嚼運動は栄養学など広い分を計測，記録した。前頭葉・後頭葉および頭頂葉の脳活野で着目されている。一方，運動による脳血流の増加に

動計測には近赤外光脳機能イメージング装置

ついてはいくつかの研究がなされており，運動強度に比FOIRE-3000（島津製作所）を使用し，それぞれ 3×5 (22ch)，

例して脳血流が増加する可能性が示唆されているが，ヒ3×5 (22ch) と 3×10 (47ch) のプローブを配置した。尚，本トの咀嚼運動時における循環動態に関する報告は少な実験については名古屋大学大学院情報科学研究科倫理委

く，特に，脳血流動態については詳細に確認されていな

員会の承認を得ている。被験者は座位にて実験を行い，い。そこで，咀嚼運動リズムの随意的調節に着目し，そ最初に，安静状態で 5 分間の計測を行った。次に，１試の変化が脳機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的

行を前安静 30 秒，タスク（咀嚼運動）を 30 秒，後安静とした。本研究では，その基礎的な検討を行うために，を 30 秒として，9 試行繰り返した。ここで，2 粒のガム

健常若年者 1 名（24 歳・男性）を対象とし，自然な運動

を，1, 4, 7 試行前安静時に口に含み，3, 6, 9 試行後安静時

リズムに従ったキシリトールガム（ロッテ）の咀嚼時ににガムを口から出した。最後に，安静状態で 3 分間の計418

研究会報告測を行った。その結果，前安静と比較して，咀嚼運動時分布した (p<0.05)。

において有意に賦活化した部位が前頭葉および頭頂葉に（12）サル脚橋被蓋核ニューロンの周期発火とサッカード抑制応答
岡田研一（大阪大学大学院，生命機能研究科，視覚神経科学研究室）
小林康（JST さきがけ）

私たちはサッカードと呼ばれる高速な眼球運動によっの結果，1 群の PPTN ニューロンが課題遂行中に規則的て視線を動かし外界をスキャンすることで物を見ていまな発火パターンを示し，さらにその中でも 10Hz 程度のす。サッカードに伴って視覚系は運動刺激を受け取って低頻度で発火するニューロン群が，サッカード抑制的ないますが，私たちがそれを知覚することはありません（サ応答を示すことを見出しました。PPTN のサッカード抑

ッカード抑制）。このようなサッカード抑制に対応する神制応答の特徴として，(1) サッカード開始前から始まり

経活動は，視覚処理の初期段階に位置する視床の LGN

終了後まで続く活動の停止と，(2) サッカード終了後のをはじめとした多くの視覚領野で報告されていますが，

リバウンド活動とわずかな発火頻度の上昇，がみられま

そのメカニズムについては未だ明らかではありません。

した。また，このニューロン群から記録されたスパイク

いっぽう過去の研究により，脳幹網様体からのアセチル

波形は幅が広いもので，過去に報告されているアセチル

コリン入力が視床の活動調節に重要な役割を果たすこと

コリン性細胞のスパイク波形の特徴と一致しました。
今回明らかになった PPTN でのサッカード抑制応答はが示唆されてきました。
我々は脳幹網様体の主要なアセチルコリン性細胞の核LGN でみられるものと非常に良く似ており，脳幹網様体である脚橋被蓋核 (PPTN) に着目し，サッカード課題遂からのアセチルコリン入力が視覚領野でのサッカード抑行中のサル PPTN ニューロンの活動を記録しました。そ

制に寄与している可能性を示唆しています。

（13）第一次視覚野損傷後の視覚誘導性サッケードにおける網膜視蓋経路の役割
加藤利佳子，高浦加奈，池田琢朗，吉田正俊，伊佐（生理学研究所正

認知行動発達機構研究部門）

第一次視覚野 (V1) に損傷のある患者の中には，損傷さと反対側の正常視野に対応した上丘にムシモルを注入れた視野に提示された視覚対象に対し，その対象を見えし，その活動を抑制した場合，サルは注入部位対応視野るという認識がないにも関わらず，強制されると，眼をに提示された視覚目標に向ってサッケード可能であっ向けたり手を伸ばしたりといった定位行動が可能な事例た。これに対し，V1 損傷側と同側上丘の活動を抑制したがあり，この現象は，「盲視」として知られている。こ場合，抑制部位に対応した視野に提示された視覚目標をの「盲視」には，V1 損傷により失われた視覚入力を補償定位することが出来なかった。しかし，この同側上丘のする経路として，網膜視蓋経路の寄与が示唆されてきた。

抑制効果は，サッケードの運動機能の障害が原因である

しかし，その直接的な証拠は未だ少ない。我々は，V1

可能性もある。この可能性を検討するために，視覚情報

損傷後の視覚情報の入力に，この経路が寄与しているかに依存しない暗闇における自発性サッケードへのムシモを明らかにする目的で，片側 V1 を除去したサルの上丘

ル注入効果を調べた。その結果，同側上丘へのムシモルに GABAA 受容体のアゴニストであるムシモルを注入し，注入後も，注入部位へ向う自発性サッケードの頻度に変視覚誘導性サッケードに対する影響を調べた。V1 損傷側化は見られなかった。これらの結果は，視覚誘導性サッ419

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ケードへの同側上丘抑制の効果は主に視覚機能の障害にサッケードの遂行には，網膜視蓋経路を介した視覚情報

依存していたことを示しており，V1 損傷後の視覚誘導性の入力が重要であるとの結論に達した。

（14）眼球運動のタイミング制御における前頭葉背内側部のはたらき國松淳，田中真樹（北海道大学医学研究科認知行動学分野）

自発的な運動の発現に，前頭葉背内側部が関与してい位を記録したところ，陰性の運動準備電位が記録された。

るとの報告がこれまで多くされてきた。しかし，自発運

これらの活動が記録された部位の近傍で，運動準備期間

動のタイミングがどのような神経機構によって制御され中に閾値以下の微小電気刺激を行った結果，73 ヶ所で運ているのかは未だ明らかになっていない。最近，眼球運

動開始時間に有意な変化がみられた。そのうち約 75%の動の準備期間に徐々に増強する神経活動が運動性視床に部位では電気刺激によって Self-timed 課題での運動開始

おいて報告され，これが自発性眼球運動のタイミング制

時間が遅延したが，のこりの部位では運動が促進された。

御に関与することが示唆されている。解剖学的な結合か

この促進効果は指標を提示する場所を変えても同様にみら，これら視床の信号は前頭葉背内側部に送られ，自発られた。一方で，前頭眼野で同様の刺激実験を行った場

運動のタイミングを制御している可能性がある。これを合には Self-timed 課題において有意な影響はみられなか検証するため，視覚刺激に応じて即座に眼球運動を開始った。これらの結果から，前頭葉背内側部の運動準備期

させる課題（Triggered 課題）と，視覚刺激の提示後，一間中の徐々に増加していく神経活動は，運動の方向では定の遅延期間をおいて自発的に眼球運動を開始させる課

なく，自発的な運動のタイミング制御に関与しているこ

題（Self-timed 課題）を 3 頭のサルに訓練した。刺激実験とが明らかとなった。

に先立って，補足眼野を含む前頭葉背内側部から集合電（15）健常者における膝歩きと歩行の運動特性の違い
倉山太一，田所祐介，宮内美緒，栗田美奈，橋爪善光，大高洋平（東京湾岸リハビリテーション病院，千葉大学医学研究院，山口大学大学院，ATR）【目的】膝立ち位を利用した運動は脳卒中患者に対する理その比率（RMS 比）を算出して規格化した。重心変位は学療法として臨床で頻繁に用いられるが，その効果や特

上下左右方向の最大移動距離を算出した。

性については明らかでない。本研究は健常者を対象に膝【結果】
膝歩き中の RMS 比は通常歩行よりも有意に高く，歩きと歩行の運動特性の違いについて検討することを目

最速歩行とは差が無かった。左右方向での重心変位は膝的とした。

歩き課題において，通常歩行，最速歩行よりも有意に大【方法】20 名を対象に体幹・下肢の筋活動量ならびに重きくなった。

心変位について測定した。
測定課題は treadmill を使用し，【考察】膝歩きにおける体幹・下肢近位部の筋活動量は最

1) 通常歩行（主観的快適速度），2) 最速歩行，3) 膝歩き

速歩行と差が無く，通常歩行よりも高かった。これより，（主観的快適速度）とした。表面筋電図は右の腹直筋，脊膝歩きは，自然な速度で行うだけでも体幹・下肢近位部

柱起立筋，大殿筋，中殿筋，半腱様筋，大腿直筋より測の筋活動量を高める可能性が示唆された。膝歩きで見ら定した。重心変位は第 3 腰椎棘突起上の光学マーカーにれた筋活動の高まりは，膝立ち位により姿勢が制限され，より測定した。筋活動量の解析は 30 歩分のデータから

通常の歩行に比べて体幹と骨盤を大きく引き上げて遊脚

root mean square (RMS) を計算し，さらに基準課題を元にクリアランスを得ている為と推察された。なお最速歩行420

研究会報告と膝歩きで同程度の筋活動量の増加が観察されたが，最示唆される。今後は脳卒中片麻痺患者を対象に検討する

速歩行における筋活動増加は，単に運動エネルギーの増予定である。

大に起因することから，その増加の機序は異なることが（16）ヒトとニホンザルの二足歩行における脚関節間協調の比較
垣内田翔子，橋爪善光，荻原直道，西井淳（山口大学大学院理工学研究科，山口大学大学院理工学研究科，
慶応義塾大学理工学部，山口大学大学院，理工学研究科）

ヒトが行う様な直立二足歩行は，四足以上で体幹を支がわかった。このことは関節間協調の活用によりつまずえる歩行様式に比べて不安定であり，その実現には巧みきを防いでいることを示唆する。一方で，遊脚終期の着な制御機構が必要である。ヒトは，例えば膝関節が伸び

地前の関節運動にはヒトとニホンザルで違いが見られすぎたら足関節を曲げるというように，互いの関節の動た。ヒトの場合，着地時の脚姿勢及び各関節角速度の一きを補い合うように協調的に動かすことで，外乱に柔軟

歩毎のばらつきは小さいが，関節間協調はあまり活用しに対応して転ばずに歩行をしていることが近年の研究結ていない。それに対しニホンザルでは，毎回の着地姿勢

果により示唆されている。ニホンザルも訓練により長時のずれはヒトのそれより大きいが，遊脚終期から関節間間二足歩行を続けることができるようになるが，その歩協調を活用することで着地時の足先の高さ及び速度の鉛行様式にはヒトと異なる点があることが報告されてい直成分を調節していることがわかった。衝撃を伴う着地る。そこで本研究では，関節間協調の視点によりヒトとの際に足先の位置や速度を調節することは，転ばずに歩ニホンザルの歩行様式を比較・検討し，両者の歩行制御行を続けていくために重要であると考えられるが，ヒト戦略に相違点があるかを探った。その結果，ヒト，ニホとニホンザルの二足歩行では接地の際の歩行の制御様式

ンザルに共通して，遊脚中期の脚を振り抜く際の最も指が違うことを本結果は示唆している。

先と床が近づく瞬間に関節間協調が強く働いていること（17）歩行周期間の運動ゆらぎに基づく関節間協調を介した歩行制御機構の検討
舩戸徹郎，青井伸也，冨田望，土屋和雄（京都大学大学院工学研究科，京都大学大学院工学研究科，JST CREST，同志社大学理工学部）
歩行運動は CPG によるリズミックな運動パターンが(1) 全身の関節間協調が DSCT の信号，及び片足の関節感覚情報を介したフィードバック制御によって調整され間協調のパターンに相関が高い足の回転・伸縮動作のパることで実現する。脊髄から小脳へと体性感覚情報を送ターンに相当するか？を調べることで全身の関節間協調る dorsal spinocerebellar tract (DSCT) では節間のキネマテ

が DSCT の信号として使われている可能性を調べ，(2) 関ィックな協調関係である片足の関節間協調と相関の高い

節間協調の歩行周期ごとのばらつき（ゆらぎ）が足の各

信 号 が 観 察 さ れ て お り (Poppele RE, J Neurophysiol,

関節のゆらぎ，重心，足先，頭を動かす運動のゆらぎよ2002.)，感覚系と運動系の両方の面で協調関係を示す回

り小さいか？を調べる。その結果，関節間協調は DSCT

路構造の存在が示唆されている。本研究では全身の関節で観察されたものと同じ，足の回転・伸縮で構成されて間協調が体性感覚を凝縮し，凝縮された低自由度の信号いること，両足支持期，片足支持期，step の期間で関節をフィードバックする制御構造が存在すると仮定する。

間協調のゆらぎは関節運動のゆらぎより小さく，両足支421

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

持期，及び両足支持期と片足支持期を併せた期間で関節られる考えを元にして考えると，本研究で得られた結果

間協調のゆらぎは他の運動に比べて最も小さいことが分は，歩行運動において関節間協調を介して低自由度下さかった。制御されている運動ではゆらぎが抑えられて小れた体性感覚情報のフィードバック制御が存在する可能さくなるという uncontrolled manifold (UCM) 解析で用い性が，重心や足先の制御以上に高いことを示している。

（18）α-キメリンノックアウトマウスの歩行中枢における腰髄局所回路の出力パターン解析
西丸広史，谷由加利，柿崎美代，岩里琢治，糸原重美（筑波大学大学院人間総合科学研究科，遺伝研

形質遺伝，理研

脳科学総合研究センター）

哺乳類の歩行の際の左右肢および交代性の活動パター

ム活動は左右で同期した活動パターンを示すことから，

ンは脊髄に局在する歩行中枢パターン発生器 (Central

その歩行異常は脊髄内の軸索の左右混線が原因となってPattern Generator (CPG)) によって生み出されていることいることが示唆されている (Iwasato et al. 2007)。本研究でが知られているが，私たちヒトを含めた哺乳類の歩行はキメリン KO マウスの左右同期したパターンが，歩行

CPG を構成する局所回路を構成するニューロンの性質

CPG を構成する局所回路における左右結合の異常に起やその結合については依然として不明な点が多い。本研因するのかどうかを調べることを目的に，マウス腰髄の究では，左右肢が同期したウサギ様跳躍歩行を示すα-キ1 髄節を単離し，誘発される歩行運動様リズム活動の左

メリンノックアウト（キメリン KO）マウスに着目した。

右の活動パターンを解析した。その結果，全脊髄標本とα-キメリンは，脊髄の正中において神経軸索の伸長を抑同様の左右同期したパターンと共に，左右交代性のパ制するエフリン B3-EphA4 シグナリングにおいて不可欠ターンも観察された。また，この左右交代性のパターンな分子である。これを欠損しているキメリン KO マウス

は抑制性シナプス伝達を遮断すると消失した。以上のこの脊髄では，通常ならば左右のうち片側のみに軸索を投とから，キメリン KO マウスの歩行 CPG を構成する局所射するはずのニューロンが，正中を超え反対側にも投射回路では，主に左右の興奮性神経結合の異常によって同している。このマウスの脊髄摘出標本において，NMDA

期したパターンが形成されていることが示唆された。

と 5-HT の灌流投与によって誘発された歩行運動様リズ（19）正常歩行と揃い型歩行時の大脳皮質活動の違い
植田耕造，信迫悟志，森岡周（畿央大学大学院健康科学研究科）

近年，脳機能イメージング装置によりヒトの歩行運動型歩行 2 は各々その逆の足から振り出した。計測は，安中，歩行運動イメージ中の脳活動が調べられているが，静 20 秒後に各歩行課題を行った。fNIRS は，横 5×縦 6

トレッドミル歩行以外の歩行様式中の脳活動を報告した

でファイバーを配列し，左右前頭から頭頂を含む 49 チャ

ものは少ない。本研究では，機能的近赤外分光イメージ

ンネルで測定した。測定項目は酸素化ヘモグロビン濃度

ング (fNIRS, FOIRE-3000, Shimadzu) を用い，平地での正長 (oxy-Hb) とし，解析は安静時 5 秒間，歩行時 1 から 5

常歩行と揃い型歩行時の脳活動を測定した。

歩目，5 から 10 歩目で，チャンネルごとに effect size を

健常者 7 名を対象とした。歩行課題は，30m の正常歩算出し，左右感覚運動野，補足運動野，左右運動前野，行，15m の揃い型歩行 1，揃い型歩行 2 の 3 条件を，各 3

左右頭頂領域における ROI 解析を実施した。その後，歩回ずつこの順序で，全て任意速度にて行った。揃い型歩

行課題間の統計分析には一元配置分散分析を用い，各歩行 1 は，3 名は右足から，4 名は左足から振り出し，揃い

行課題時の 1 から 5，5 から 10 歩目の比較には Wilcoxon422研究会報告全ての歩行課題において左右運動前野領域に oxy-Hb の符号順位和検定を用いた。
一元配置分散分析の結果，有意差は認められなかった

有意な増加を認めた (P<0.05) が，右感覚運動野では有意が，多くの領域で正常歩行と揃い型歩行 2 に比べ揃い型

差は認められなかった。歩行パターンの修飾には運動前

歩行 1 で oxy-Hb の増加傾向を示し，特に左右運動前野

野の活動が必要と考えられ，大脳皮質の活動は歩行初期においてその傾向が顕著であった。Wilcoxon 符号順位和に高くなることが示された。

検定の結果は，1 から 5 歩目は 5 から 10 歩目と比較し，（20）曲線上歩行による歩行非対称性の改善
河島則天，小川哲也（国立障害者リハビリテーションセンター研究所・運動機能系障害研究部）

曲線に沿って歩く場合，進行方向が円の内側寄りにシ（時間因子），足部に懸かる総荷重量（荷重因子）を計測

フトし，重心を曲線上に移動させる必要性から，内側脚し，これら変数の健患側比を歩行非対称性の評価指標との立脚時間の増加，外側脚の遊脚時間およびストライドした。立脚時間，荷重量のいずれも直線上歩行時には顕長の増加などの非対称性が生じる。これらの特性は曲線

著な左右非対称性が認められた一方で，曲線上を歩行す

上を歩く際の物理的な制約によって生じるものである

る際には，麻痺側を内側とすることで麻痺側への荷重量

が，多少の歩きづらさは生じるものの歩行運動そのもの増加が生じる（非対称性が改善される）結果が得られた。

は円滑に実行できる。本研究では，曲線上歩行の特性を

特に，緩やかな曲線上を麻痺側を内側として歩行する際

利 用 し て ， 脳 卒 中 片 麻 痺 患 者 の 歩 行 非 対 称 性 (gaitには，歩行の安定性を損なうことなく，かつ明確な意図

asymmetry) の改善を図る，新たな歩行リハビリテーショ

を伴わずに麻痺側への荷重印加が実現できることが明らン方法の可能性を検討することを目的とした。脳卒中片かにされ，同方法を用いることで脳卒中片麻痺患者の歩麻痺患者 22 名を対象として，直線上および異なる３種類

行非対称性を合目的的に改善できる可能性が示唆されの曲線上（半径 1.5, 2.5, 3.5m）の歩行を麻痺側が内側・た。

外側となる各条件下で行った。歩行運動中には立脚時間（21）同一速度下の歩行・走行間における学習効果の転移の有無
小川哲也，河島則天，中澤公孝，緒方徹（国立障害者リハビリテーションセンター研究所，東京大学大学院総合文化研究科）

歩行の速度を増加させると，ある速度を境に走行へと左右のベルトがそれぞれ独立の速度（2.0 ms-1 と 1.0

移行する (walk-run transition)。この連続性ゆえに，歩行ms-1）で動作する split-belt トレッドミル上における 10と走行はそれぞれ，互いの延長として捉えられることが分間の走行を学習課題として設定し，その前後における多い。本研究では，これまで主に上肢の到達運動を対象

通常（ベルト速度が左右対称：1.5 ms-1）歩行と走行の比に調べられてきた運動学習効果の転移と消去（ウォッシ較により，1) 走行についても先行研究で示された歩行とュアウト）の概念を基盤として，同一の速度条件下にお同様の学習が成立するか，2) 走行によって獲得した（すける歩行と走行間の運動制御過程の独立性（もしくは，ると見込まれる）運動パターンがその後の歩行に転移す共有性）について議論する。今回は特に，走行で獲得しるか，3) 走行によって獲得した運動パターンがその後のた学習効果の歩行への転移と，歩行による消去の有無に歩行によって消去されるか，について調べた。運動パター

ついて検討した。

ンの転移と消去の指標として，トレッドミルに内蔵され423

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

た床反力によって計測した地面反力の前後成分を解析の後の歩行では顕在化しにくい，且つ，3) 歩行では消去さ対象とした。

れにくい，ことが明らかとなり，歩行と走行それぞれの結果，1) 走行についても歩行と同様に学習が成立す
る，2) 走行によって獲得した新規の運動パターンはその運動制御過程の独立性を示す一端となる結果が得られた。

（22）Microvascular endothelial cells transplantation improves the locomotor function
after lacunar infarction in the rat internal capsule
プエンテス サンドラ，倉知正 1，柴崎貢志 1，成瀬雅衣 1，

三國雅彦 2，好本裕平 3，今井英明 4，石崎泰樹 1（独立行政法人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，
1

群馬大学大学院医学系研究科分子細胞生物学，2 群馬大学大学院医学系研究科神経精神医学，3

群馬大学大学院医学系研究科脳神経外科，4 東京大学大学院医学系研究科脳神経外科）

Ischemic insults affecting the internal capsule (IC) result inthey neither migrated nor proliferated. Only a few of themsensory-motor disabilities which severely affect the patient’s

were incorporated into the host vasculatures. Serial slices

life. Cerebral endothelial cells may exert a protective effectwere stained with luxol fast blue to calculate the volume ofagainst ischemic brain damage, so the transplantation of

IC. We found a reduction of 20% in the volume of IC in MC

healthy microvascular endothelial cells (MVECs) might haveand BSA groups; on the other hand, MVEC group showed aa beneficial effect on the outcome. In this study, we injected

reduction of only 3%, suggesting that MVEC transplantation

Endothelin-1 into the left IC of SD male rats stereotactically.

induces remyelination of IC. We also evaluated theSeven days later, we performed footprint analysis, and foundinflammatory response using an activated microglia marker

an increment in the limb rotation of all ET-1 injected animals(ED-1), and found fewer activated microglial cells in MVEC

when compared with non-operated animals (P<0.01). At thegroup than in MC and BSA groups. This finding wassame day, MVECs were transplanted into the IC using theconfirmed by RT-PCR. Our data indicate that MVEC

same coordinates. Meningeal cells (MCs) or vehicle (BSA)transplantation

were injected as controls. At day 21, we performed footprint

inflammatory response, and improves the locomotor function.

analysis, and obtained a significant difference in limb rotation

Elucidation of the mechanisms by which MVEC ameliorates(angle correction) of the MVEC group when compared with

the ischemic damage of white matter may provide importantday 7, MC and BSA groups (p<0.01). No significant

information for the development of effective therapies fordifferences

brain ischemia.

were

found

between

MVEC

group

and

non-operated animals. Transplanted MVECs survived, but

424

inducesremyelination,

suppresses

the研究会報告（23）人工神経接続を利用した歩行様運動の随意制御
笹田周作，加藤健治，宇川義一，小宮山伴与志，西村幸男（生理学研究所 認知行動発達機構研究部門；東京学芸大学大学院連合学校教育学研究科，総合研究大学院大学生命科学研究科，福島県立医科大学医学部神経内科，千葉大学教育学部，
生理学研究所認知行動発達機構研究部門，科学技術振興機構さきがけ）

脊髄損傷による歩行機能の喪失は脊髄にある下肢の歩活動パターンによる腰髄脊髄上への ADS を行ったとこ

行中枢 (CPG) への下降性入力の遮断が原因の一つと考ろ，下肢の屈筋伸筋群間で交代性の EMG パターンが出えられる。しかし，損傷領域の上流である大脳皮質や脳現し，下肢の歩行様運動が誘発することができた。また，幹にある上位歩行中枢および，下流である脊髄内神経回

それは皮膚刺激を加える事で更に増大した。随意的に上路網は機能を残しており，それらを人工的に神経接続で肢筋の筋活動を変調させることにより，歩行様運動リズ

きれば，随意歩行機能再建の可能性がある。本研究は随ムは変調可能であった。一定周波数 (15 Hz) での脊髄及意的に活動させた上肢筋の筋活動パターンに依存した腰び皮膚刺激では歩行様運動がほとんど生じない，あるい髄への脊髄上磁気刺激 (Activity dependent stimulation：

は非常に小さかった。

ADS) による上肢筋から腰髄への人工神経接続により下

この結果は，ヒトにおいても脊髄内に歩行運動の CPGが存在することを示すものである。また，人工神経接続

肢歩行様運動の随意制御を試みた。
上肢の EMG による ADS は，三角筋後部 (PD) の EMG

を利用し，下肢歩行様運動を随意制御することが可能で振幅に比例した刺激波形を AM・FM (1-15 Hz) 変調し，あることを示した。この上肢筋から腰髄への人工神経接脊髄上磁気刺激 (Th10-L3) および腓腹神経へ電気刺激の続は下部頚髄－胸髄レベルでの脊髄損傷患者への随意歩

アイソレーターを駆動することによって達成した。健常

行運動の機能再建をする方法として期待が持てる。

成人男性 4 名に対して，歩行運動に関わる上肢筋 (PD) の（24）運動の視覚情報が体性感覚-運動統合に与える影響
和坂俊昭，柿木隆介（生理学研究所

統合生理研究系）

スポーツを行っていると，「今日は調子が悪くて，身の屈曲伸展を行わせ（右手は安静），運動している左手

体をうまくコントロールできない」という感覚を経験しの視覚情報のフィードバックが運動を行っていないようたことがあることでしょう。運動を行うとき，体性感覚に見えるときの体性感覚領域の活動を記録し，安静状態

や視覚の感覚情報は，運動の遂行に伴い出力される運動の反応と比較した。また Mirror Box がない正常な状態で指令のコピーと統合されるが，運動のコントロールに変も同じ課題を行わせた（NoMirror 条件）。

調がみられるときには，感覚運動統合がうまく行われて安静条件と比較して左手の運動によって一次体性感覚

いないと考えられる。本研究では，身体部位の感覚情報

野の活動は減少し，両側の二次体性感覚野の活動は増大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した。さらに興味深いことに，視覚フィードバックが実的として，実際の運動の感覚情報とは異なる情報がフ際のものと異なるとき（Mirror 条件）と視覚フィードバィードバックされたときにみられる脳活動の変化を脳磁

ックが正常なとき（NoMirror 条件）では，二次体性感覚図で計測した。

野，頭頂葉，島皮質の活動に変化がみられた。これらの被験者には Mirror Box 内に両手を挿入させ，右手の鏡領域は，運動のコントロールに際して，運動情報と体性像が左手の位置に映るように調整させた（Mirror 条件）。

感覚情報ばかりではなく，視覚情報との統合を行ってい

その後，左正中神経刺激を無視しながら自発的な左拇指ることを示している。

425

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（25）実行訓練後と運動イメージ後の両側間転移効果の比較について
雨宮

薫，小嶋祥三，山岨達也（東京大学院医学研究科，慶応義塾大学 Carls）

ある一側での運動学習は，体側の運動学習効果の促進
効果をもたらす。この般化効果を学習の転移と言い，こ法 (fMRI) を用いて転移中の活動と学習中の活動の共通領域を検討した。

の転移の能力により，ヒトは一つ一つの学習の労力から実行訓練後における転移効果と運動イメージ訓練後に解放され，効率的な学習が可能となると考えられる。

よる転移効果を比較すると，転移効果自体に群間差は認運動学習の転移には，学習における効果器非依存（学められず，両者ともに転移テスト中の賦活として，背外習した四肢非依存）の認知的要因が転移に関連するとも

側運動前野および下頭頂領域の重複がおおく認められ考えられており，本先行研究において，四肢を実際にはた。しかし，運動イメージ後のテスト時には，運動前野

動かさない運動イメージにおいても学習の転移が可能で背側部の活動がより前方に限局して見られること，またあることを示した。

転移が運動イメージ訓練だけでも可能であるとの行動結

本実験では，実際の運動学習と運動イメージそれぞれ

果から，特に運動前野背側部の前方領域が転移に重要との効果器依存性（学習した四肢に特有の学習効果）およ

なる，効果器非依存の認知学習と関連しているのではな

び効果器非依存性を比較するため，機能的磁気共鳴画像

いかと考えられる。

（26）近赤外分光法 (NIRS) を用いたニューロフィードバックによる運動想像時の脳活動変化
三原雅史，服部憲明，宮井一郎（森之宮病院

神経リハビリテーション研究部）

ニューロフィードバックとは，被験者の脳活動を逐次

feedback によって変化するかどうかを検討した。対側運的に提示し，被験者自身が随意的に脳活動を変化させる

動野付近からの脳活動をフィードバックすることで，手法である。今回われわれは，近赤外分光法 (NIRS) 信号

Motor Imagery 中の賦活が対側運動前野で上昇し，頭頂連を real-time で解析するシステムを開発し，ニューロフ

合野 (Precuneus) 付近で低下することが明らかになった。

ィードバックシステムとしての有効性を検討した。まずこれにともなって運動知覚性 Motor Imagery Score にも変5 名の健常成人を対象に conventional な手法による解析化が認められたことから，対側運動野付近からのニューと，real-time での解析とを比較し，real-time NIRS として

ロフィードバックには，運動知覚的な Motor Imagery をの妥当性を検証し，両者の間には高い相関を認めた。次促進させる効果があることが示唆された。

に，21 名の健常成人を対象に運動想像による脳活動が（27）マカクザルの前頭前野におけるタスクフェーズの多重表現
佐賀洋介，射場美智代，丹治

順，星

英司

（玉川大学脳研・東京都医学研，ペンシルベニア大学，東北大学）

前頭前野は，短期記憶や行動の企画といった多様な認御に問題が生じるという臨床症状に注目し，その神経基

知的な情報処理に関わっていることが知られているが，盤を調べることを目的とした。まず，マカクザルに以下

その神経メカニズムには未解明の部分が多い。本研究での行動課題を学習させた。1) 右手にてボタンを押すと課は，前頭前野が損傷すると複数の手順からなる行動の制

題が開始され，2) 1 秒間の感覚刺激が約 2 秒の遅延期間426研究会報告をはさんで断続的に提示され，3) 4 回目の刺激が提示さ択的に応答する細胞，そして 4) 感覚様式選択的且つ，れている間にボタンを放すと，4) 報酬（ジュース）が与回数選択的細胞群と遅延期間選択的細胞群が見出されえられた。感覚刺激には，視覚・聴覚・体性感覚の 3 つた。これらの回数選択的に応答する細胞の潜時は感覚様の感覚様式を用いた。続いて，単一細胞外記録法にて，式選択的に応答する細胞群より遅かった。また，感覚様

課題遂行中のサルの前頭前野から細胞活動を記録したと式選択性細胞の分布は解剖学的な細胞分布に従っていころ，いくつかの興味深い知見を得ることができた。1)た。これらの結果は，前頭前野内において感覚情報がま

感覚刺激が提示されて短潜時 (<200ms) で感覚様式選択

ず入力され，その後，抽象的なレベルで行動の段階を多的に応答する細胞群，2) 感覚様式に関係なく 1 回目，2

重表現していると考えられ，前頭前野が行動までの複数回目，3 回目，あるいは，4 回目の刺激提示に選択的に応の段階を様々な形で制御を行っている神経基盤が存在す

答する細胞群と 3) 感覚様式に関係なく遅延期間中に選ることが示唆された。

（28）他者の動きを予測する－倒立振子モデルを用いたアプローチ
藤井慶輔，進矢正宏，山下大地，神崎素樹，小田伸午（京都大学大学院人間・環境学研究科，東大院，総合文化，京大院，人間・環境学，京大院，人間・環境学，関大，人間健康学）

他者の未来の動きを予測する際，ヒトは関連した情報

刻と，重心情報に基づく判定時刻，重心＋足情報に基づを知覚し，抽象化を行う。この典型例は，球技選手が相く判定時刻，倒立振子モデルの判定時刻をそれぞれ比較

手の動きを予測するところに見ることができる。本研究した。結果，防御者は攻撃者が方向転換を行う 340ms 前はヒトがどのようにして他者の動きを知覚し，予測するには関連した手がかりを知覚していることが明らかになのかを心理学的手法とバイオメカニクス的手法を用いてった。また，倒立振子モデルの判定時刻は，重心情報に検討した。まず心理学的アプローチにより，被験者（防基づく判定時刻よりは有意に早く，重心＋足情報に基づ御者）に他者（攻撃者）の方向転換動作が撮影された映く判定時刻と変わらないことが明らかになった。このこ像刺激を見せることで，いつ防御者が手がかりを知覚し，とから，予測における重心と足の情報の重要性およびそ反応を行ったかを推定した。次に，動作分析により抽出の力学的根拠が示された。さらに，倒立振子モデルの判された身体重心と足圧中心情報から，倒立振子モデルを定時刻と攻撃者の意思決定時刻との間に有意な正の順位構成し，順動力学シミュレーションを行った。倒立振子相関が認められた。この結果から，ヒトが倒立振子の挙が初めて左右に倒れる初期値を与える時刻を，倒立振子

動を順方向にシミュレートすることで他者の身体重心のモデルの判定時刻と定義した。最後に，防御者の知覚時

移動方向を予測している可能性が示唆された。

（29）パーキンソン病患者では Libet 課題での運動開始意図の認識に異常がある椨

勇人，麻生俊彦，高橋良輔，福山秀直，美馬達哉（京都大学大学院医学研究科付属脳機能総合研究センター，
京都大学大学院医学研究科脳病態生理学講座臨床神経学）

パーキンソン病 (PD) 患者は運動緩慢を示し，とくに運伴っているかどうかは知られていない。

動開始に強い障害があることが知られている。しかし，

この仮説を検証するため，我々は，PD 患者 11 名（HY1

運動障害に運動開始意図を発生するメカニズムの障害を～3 度）と年齢をマッチさせた高齢健常者 12 名を対象と427

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

して，PD での運動開始意図の異常の有無を Libet の時計
課題によって検討した。

高齢健常者では S 課題 83 ms，W 課題 385 ms，M 課題
154 ms で，PD 患者では S 課題 83 ms，W 課題 243 ms，Libet の時計課題 (Libet B, 1983) では，被験者は画面上

M 課題 131 ms であった。W-M 時間は高齢健常者で 235の時計をみながら，自発的なタイミングでボタンを押す。

ms，PD 患者で 112 ms であった。W 課題時刻と W-M 時

そしてボタン押しをすることを欲したと意識した時刻

間は PD 群では有意に短縮していた (p < 0.05)。

（W 課題），また実際に自分の体が動いたと意識した時刻

これは，PD 患者では，運動開始意図の認識が運動開始（M 課題）を事後に確認し，ボタンの押された時刻と比の認識に比べて相対的に遅れていることを示唆する。こ較した。対照課題として，皮膚に電気刺激を与えてそのの所見は，運動関連脳電位や脳機能イメージングで指摘

時刻を述べさせる S 課題も行った。なお，若年健常者でされている一次運動野や補足運動野の活動低下と関連すはボタン押しの時刻より W 課題で 200 ms，M 課題で 90

る可能性がある。

ミリ秒先行する時刻と報告される。

（30）Effect of endpoint error on trajectory adaptation during force field learning:experiment
G. Ganesh, T. Ikegami, T. Gibo, T. Yoshioka, M. Kawato, R. Osu (NICT, ATR-CNS, Johns Hopkins University)
To elucidate how the CNS uses error information to drive

substantial endpoint error. The results show that thatmotor learning, most force field target studies have utilized

trajectory adaptation pattern changes significantly in thethe velocity-dependent force field (curl field), which induces

presence of endpoint error. Furthermore, de-adaptation afterlarge trajectory deviations around the mid-point of reaching

exposure to an endpoint error inducing field results in a

movement but only small endpoint errors near the target.

persistent new trajectory in the null field environment, which

Surprisingly, little is known about how the error at the final

is substantially different from the null trajectory before thehand position near the target (endpoint error), which isforce field adaptation. In this poster we show experimental

normally most relevant to the task goal, affects motor

data and in the partner poster we examine the possible neural

adaptation. To answer this question, we examined reachingmechanisms by developing a new computational model.

movement in five force fields, including two that induced（31）Effect of endpoint error on trajectory adaptation during force field learning: Model
池上剛，G. Ganesh，T. Gibo，吉岡利福，川人光男，大須理英子 (NICT, ATR, Johns Hopkins Univ.)

本研究会において共同で発表する Ganesh らの行動学

Flanklin のモデルは，運動のスタート地点とターゲット

研究では，終点誤差（運動終了時の手先とターゲットとを結ぶ直線を理想軌道と仮定し，その理想軌道と実際のの差）を生じる力場環境下で到達運動を学習する際，1)運動軌道の差を減らすように試行毎に運動指令を修正す

終点誤差が運動軌道に比べて極めて早く収束こと，2) 運る。まずは，このモデルを用いて終点誤差を生じる力場

動軌道が非単調な適応過程を示すこと，3) 学習の前後にの学習過程のシミュレーションを行った。我々の実験結

おいて，力場なし環境で生成される運動軌道が異なるこ果とは異なり，運動軌道は単調的に直線軌道に収束した。

とを報告する。本研究では，これらの結果を説明する数

さらに，力場を切った後に生じる後効果はすぐに消えて理モデルを構築する。我々は，Flanklin らの運動学習モ

学習前と同じ運動軌道に戻ることを予測した。そこで，

デル (2008, J Neurosci) を拡張したモデルを考案した。

我々は，Flanklin のモデルを拡張し，理想軌道が試行毎

428

研究会報告の終点誤差によって修正されるという仮定を導入した。

ことができた。我々のモデルは，終点誤差に応じて調整

それによって，終点誤差を生じる力場における，早い終される理想軌道が，課題を素早く達成するために計画さ点誤差の収束，運動軌道の非単調な適応過程，力場なし

れていることを示唆する。

環境における学習前後の運動軌道の変化を全て説明する（32）円運動における上肢運動の左右差の解析
大山剛史（岡山県立大学情報工学部スポーツシステム工学科認知行動科学研究室）

ヒトの左右の上肢は関節の可動範囲や発揮できる力なの手本円との誤差，軌道の曲率，速度の最大値，計算機

どでは大きな差がないにもかかわらず，それぞれの上肢

シミュレーションによって抽出した経由点のばらつき，が生成する運動は巧緻性や正確さにおいて差がある。一経由点を仮定した躍度最小軌道との誤差を調べた。これ

般的にはよりパフォーマンスの高い側が利き手として扱らの値に関する分散分析は以下を明らかにした。視覚フ

われている。本研究はヒトの上肢運動が利き手と非利きィードバックがないときでは軌跡の誤差に左右差はな

手でどのように異なるのかについて調べるために，ペンい，曲率への視覚フィードバックの影響は左腕にのみあタブレットによる円運動を計測・解析した。健常な右利る，経由点を仮定した躍度最小軌道による軌道の再現性

きの 19-21 歳の被験者が実験に参加した。円の直径は 1, 4,に左右差はないがそのときの経由点のばらつきについて

16 cm の 3 種類を設定した。運動中の視覚フィードバッ

は視覚フィードバックがないときに左右差がある，接線クの影響を見るためにペン先の表示に 2 通りの条件を設

速度の最大値は視覚フィードバックの影響を受けるが左けた。実験 1 では円の経路とペン先の位置はモニタに常右差はない。これらの結果より，利き手と非利き手によに表示されていた。実験 2 では円の経路は常に表示される運動の違いの要因として，運動中のフィードバック制

るが，ペン先の位置は被験者が運動を開始すると消える

御の巧みさの差，運動計画において求める経由点の正確ように設定した。計測した円運動の軌道について，軌跡性の差などがあると推測する。

（33）連続的目標追従運動においてみられる運動制御の間欠性
阪口豊（電気通信大学大学院情報システム学研究科人間情報学講座）

生体の運動制御ループには神経伝達経路や筋収縮など

ォワード制御を行なっている」という「間欠的制御モデ

種々の時間遅れ要素が含まれている。このような遅い運ル」を設け，この仮説を検証するために目標追従課題を

動制御系を用いて脳が運動を実時間で遂行するメカニズ

題材とする行動実験を行なった。

ムは運動制御研究の重要な問題である。このような運動

実験では，1 次元の目標追従課題を実行中の手の動き

制御の実時間性の要請は（到達運動のような弾道的運動を解析した。目標の動きが低周波 (<0.5Hz) の正弦波であよりも）追従運動のような連続的運動において切実である条件や目標の動きの予測が難しい条件では，手の運動る。なぜならば，脳は，課題遂行に必要な感覚情報を得，の速度波形には時間幅数百 ms 程度の多数のベル型成分

それに応じて運動指令を生成し，その結果を観察するとが観察された。このことは，連続的な追従運動が（少ないう過程を休みなく続けなくてはならないからである。

くとも部分的には）到達運動様の離散的な運動の繰り返

脳はこの問題をどのようにして解決しているのであろう

しによって実行されていることを示唆している。一方，か？

この問いに答える作業仮説として，本研究では「脳目標の動きが高周波 (>1Hz) の正弦波である条件では，手は時間軸を適応的に分節し，分節内においてフィードフの動きが目標の動きに先行する傾向に加えて被験者が周429

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

期単位で運動の調整を行なっている様子が観察された。

区間に分節し，それを単位として運動を前向きに計画・

これらの結果は，脳が運動を 100ms オーダーの離散的な遂行していることを示唆している。

（34）手話翻訳実験によるジャーク最小規範に基づく経由点の抽出法の検討
猪狩晋平，福村直博（豊橋技術科学大学大学院情報・知能工学専攻生体運動制御システム研究室）

ヒト腕の運動は複数の経由点が拘束条件として加わるャーク最小軌道との誤差が小さくなる方向へ経由点をず

運動規範に従って生成されるという仮説が提唱されていらして最適な経由点の探索を行う。(2) 曲率のピークがる。しかし，この経由点による運動表現の妥当性の検証存在しない場合，計測軌道を等分割した点を経由点の初は十分でない。本研究では手話運動から抽出される経由期位置とし，(1) と同様の探索を行い，面積誤差が閾値

点情報を用いた単語翻訳実験を通して，この経由点表現

以下になるまで経由点数を増加しながら探索を繰り返の妥当性を検証する。手話が 3 次元運動であることを考す。提案した経由点抽出アルゴリズムによって抽出した

慮し，ジャーク最小規範に基づいて経由点抽出を行う。

経由点の位置による翻訳実験を行った。70 種類の手話運

手話運動の照合は複数の運動データの経由点平均を用い動データを用い，手話単語ごとに 5 個のデータで照合用て作成した照合用データベースとの比較で行われるたデータベースを作成し，残り 5 個のデータで翻訳を行っ

め，抽出された経由点がばらつく場合，翻訳の正解率がた結果，97.14%という高い正解率を示した。この結果は減少する。よって，手話運動の特徴を表し，かつばらつ

ジャーク最小規範に基づく経由点がヒト腕の運動の特徴

きが小さくなる経由点を抽出するアルゴリズムを提案すを表すのに適した情報であることを示すと共に，この手る。(1) 計測軌道に曲率のピークが存在する場合，その法は計算時間も極めて短いことから，リアルタイムでの位置を経由点の初期位置とし，その経由点を通過するジ

手話翻訳についても有効性を確認できた。

（35）両手運動と鏡像錯覚に着目した運動制御に関する研究
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，両手運動と鏡像錯覚に着目し，上肢運動付け，一方の手の鏡像を提示するユニークな操作環境を制御を解明することを目的としている。なお，両手運動形成することで，新たな知見の獲得を試みている。鏡像の一つとして，車のステアリング操作を念頭においていを提示しているため，鏡裏の手が拘束（グリップが固定）

るが，実験ならびに考察は幅広い条件下で行っている。

されていても，視覚情報から両手で回しているように見ステアリング操作は基本的に両手操作であり，しかも重える。なお，回す以外に両手を上げる同相運動を行った

力下での操作となる。一方の手は重力に従い，もう一方り，通常姿勢に加え仰向け姿勢での実験も行った。実験は重力に逆らう逆相運動を行うことにより，操舵というの結果，条件によって鏡像錯覚の有無が変わり，またあ

回転運動を行っている。ここで，左右それぞれの手を独る種の違和感を伴う場合があった。本稿では，錯覚の生

立に調べられるように，左右独立構造のステアリングを起パターンから，上肢の位置あるいは力制御について議独自開発し用いている。さらに，左右の中央に鏡を取り

論した。

430

研究会報告（36）視覚フィードバックの遅れによる視覚運動課題の学習低下が，遅れに適応することで軽減される
本多卓也，平島雅也，野崎大地（東京大学大学院教育学研究科

野崎大地研究室）

視覚フィードバックに遅れがあると，到達運動におけト 20 セットの計 70 セット（約 40 分）であった。学習期

る視覚運動変換の学習率が低下する事が知られている。

のみ，1 セットにつき 1 度の増加率でカーソルが実際の一方，ある一定遅れに暴露されるとその遅れ時間の認知

手の位置から反時計回りに回転して提示された。被験者が実際よりも短く感じられる事が，心理物理実験で確か

は，カーソルがターゲットからずれるのでそれを補償しめられている。この時間認知の短縮が，時間遅れに対すようとターゲットに対して時計回りの方向に到達運動をる適応の結果得られるならば，一定遅れに暴露しておくするように学習する。この学習率を，終始遅れなし・終事で，視覚運動変換学習率の低下が軽減されると予測で始遅れあり・学習期以降で遅れありの 3 条件で比較したきる。本研究では，その点を調べた。

（ここで遅れは全て 200ms）。

水平スクリーン上のスタート点から，同じ平面上のその結果，学習期から遅れを挿入した場合は他の 2 条

ターゲット（1 セット 6 方向シュードランダムに提示）件に比べて有意に学習率が低い事が示された。これは，に向かって手を動かす到達運動を行った。被験者の手は視覚フィードバックの遅れにより学習率が低下する事，

スクリーン下にあり直接観察する事は出来ない。ベース

また，あらかじめその遅れに暴露した後だと学習率低下

ラインは 20 セット，学習期 30 セット，ウォッシュアウが軽減される事を示唆している。

（37）視覚運動変換学習における潜在的な複数の視覚エラー処理過程
春日翔子，平島雅也，野崎大地（東京大学大学院・教育学研究科・野崎研究室）

新奇な環境に身体運動を適応させる能力は，動作に伴の次の試行で生じる回転と逆方向への運動方向を定量化

うエラー情報をもとに，フィードフォワード制御器（内した（後効果）。回転変換角度と後効果の間に線形な関部モデル）の状態が適切修正されるメカニズムによって係を仮定し，各々のエラーによって運動方向がどれくら支えられている。このようなエラー情報の参照と運動修

い修正にされたかを推定した。カーソルが 1 個呈示され正は，意識に上らない潜在的な過程で処理されるる条件では，回転変換角度が小さいほど，変換角度に対(Mazzoni & Krakauer, JNS 2007)。それでは，エラー情報

する修正の比率が高まるという関係が観察された。このと制御器との対応関係が一対一でない場合，たとえば，

回転角度と修正比率の関係は，カーソルを 2 個呈示した動作に伴って複数の視覚的なエラーが同時に生じる状況

条件でも保たれていたが，その絶対値は約 1/2 となってでは，エラー情報はどのように運動修正に用いられるのいた。さらに，カーソルを 3 個に呈示する追加実験によだろうか。

って推定された修正比率はカーソル一個の場合の約 1/3

この問題を検討するため，片腕リーチング運動中に 5～であった。

6 試行に 1 回，手先の位置を表すカーソルを，スタート

これらの結果は，複数の視覚エラー情報が，同時に，位置を中心に回転させ，1 個または 2 個表示した。回転しかし加算平均という単純な様式で，運動修正に利用さ角度は 0 度，±15 度，±30 度，±45 度の中からランダムにれることを示している。

選択した。運動修正度合いの指標として，回転変換試行

431

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（38）視野移動の段階的導入はプリズム順応の長期効果を促進するか？
内村元昭，井上雅仁，北澤茂（順天堂大学大学院医学系研究科生理学第一講座）

視野をプリズムで平行移動すると目標に手を伸ばす到30mm の視野移動を 490 回かけて段階的に導入した後 10達運動に誤差を生じるが，運動を繰り返すことで減少す

回もしくは 260 回続けて到達運動を行った。多数回条件る。プリズムを外すと，逆方向の誤差が生じる（残効）。

における視野移動の積算量（30mm×500 回もしくは 30×

視野の移動を 1 段階で導入した場合，250 試行繰り返し(490/2＋ 260)）は，少数回条件の積算量 (30×250, 30×

ただけでは 24 時間後には残効が消えるが，500 試行繰り(490/2＋10)) の約 2 倍となっている。24 時間後の残効は，返すと 72 時間後にも残効があることが知られている。本

2.6±5.8mm（1 段×少数回），14±3.5mm（1 段×多数回），

研究では，視野移動を徐々に多段階で導入することで，3.9±1.2mm（多段×少数回），15±3.6mm（多段×多数回）でプリズム順応の長期効果が促進されるか否かを 2 頭のサあった。二元配置分散分析を適用したところ，試行数（少ルを用いて検討した。実験は導入法 2 条件（1 段/多段導数/多数）の主効果は有意 (F (1,25) = 8.763, p < 0.01) だっ入）×試行数 2 条件（少数回／多数回）の 4 条件で行った。

たが，導入法も交互作用も有意ではなかった。これらの1 段導入条件では，30mm の視野移動を導入し 250 回も結果は，長期残効は視野移動量の積算値のみに依存し，1

しくは 500 回到達運動を繰り返した。多段導入条件では，段か多段かの導入法には依存しないことを示す。

（39）心理社会的ストレスがピアノ演奏中の筋活動及び事象関連脱同期に及ぼす影響
吉江路子，三浦哲都，工藤和俊，井澤修平，木村健太，大築立志，中澤公孝（University of Sussex, Brighton and Sussex Medical School, Clinical Imaging Sciences Centre・
順天堂大学大学院医学研究科・日本学術振興会，東京大学大学院総合文化研究科，
労働安全衛生総合研究所，関西学院大学大学院文学研究科）

音楽公演場面では，演奏不安（いわゆる“緊張・あがの増加が認められ，心理/生理的にストレスが喚起されたり”）によって演奏者の運動パフォーマンスが損なわれことが確認された。また，高不安群のみにおいて，前腕ることがあり，プロ・アマチュアを問わず多くの演奏家と肩の筋活動強度及び前腕拮抗筋同士の共収縮レベルのを悩ませている。本研究では，心理社会的ストレスがピ増加が認められ，筋活動の変化がパフォーマンス低下の

アノ演奏のパフォーマンスに及ぼす影響を媒介する生理一因であることが示唆された。さらに，演奏開始直前?

心理学/運動生理学的機構を検討した。事前の質問紙調査

演奏中の脳波の分析により，こうした両群の反応の違いに基づき，熟練ピアノ奏者 17 名（高不安群 9 名，低不安の背景には，感覚運動関連領域におけるミュー・リズム

群 8 名）を実験参加者としてリクルートした。参加者に，の事象関連脱同期 (event-related desynchronization) の変化

ストレス／コントロールの 2 条件下で，第 4, 5 指を用いたがあることが明らかとなった。本研究結果より，心理社

トリル課題を弾いてもらい，主観的不安強度，唾液中コ

会的ストレスによる感覚運動情報処理様式の変化が，演

ルチゾール濃度，上肢表面筋電図，脳波を測定した。そ奏者の運動パフォーマンスに影響を及ぼす可能性が示唆の結果，高不安群のみで主観的不安やコルチゾール濃度

された。

432

研究会報告（40）サル頸髄に留置された電極アレイによる刺激効果の長期的変化
矢口博彬 1,2，大屋知徹 2，武井智彦 2，満渕邦彦 1，関和彦 2（1 東京大学大学院，情報理工学系研究科，満渕・鈴木研究室，
2

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）

四肢の運動機能に障害を持つ患者の運動再建には，自刺激振幅は 50-500µA である。5/32ch では，最も小さな力での運動が著しく困難な場合，筋や末梢神経への FES

刺激強度で左第 1 指の屈曲運動が誘発されたため，そのが用いられてきた。しかし，この方法は，多関節協調運閾値を計測した。電極埋め込みより 85 日後には，閾値は動の誘発は困難，疲労に弱い，といった欠点が存在する。

150±50µA であった。220 日頃より閾値は上昇し，285 日

我々は，脊髄刺激によってこれらの問題を克服できると後には 3 つのチャネルで閾値が >500µA となった。この

考え，サルの頸髄に対して微小電気刺激を行い，機能的時，他の 2 チャネルの閾値は 500±10µA であった。27/32ch

な運動の誘発・制御を行っている。本研究では，運動再では，振幅 500µA の刺激によって誘発される運動の種類

建術としての臨床応用において必須となる，刺激効果のを記録した。刺激により第 1 指の屈曲，他の指の MCP

長期安定性について調べた。32ch のフローティング電極

関節屈曲／PIP 関節伸展，肘の屈曲／伸展等が誘発された。

アレイ（電極径 50µm，長さ 3mm，チャネル間 400µm）

特定のチャネルからの刺激によって誘発される運動の種をサル脊髄の C8 に刺入し，単一チャネルからの刺激を類は日によって変化した。これらの結果は，多チャネル行った。刺激は電極埋め込みの 85 日後より開始し，以後，電極による脊髄長期刺激が実現可能であることを示唆す

刺激効果の経時的変化を観察した。刺激列は，biphasic，る。

200µs の矩形パルスを周波数 50Hz にて 25 パルスとした。

（41）覚醒動物の随意運動制御における脊髄反射回路の機能
金祉希，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）

従来の脊髄反射に関する生理学的知見ほとんどが麻制効果 (n=7) もしくは，同時に促進と抑制効果 (n=3) を酔・除脳動物を対象として行われてきた。そのため，こ及ぼした。促進効果を及ぼした介在ニューロンの大部分

れまでの膨大な研究によって確立されてきた脊髄反射回が路の，覚醒動物の随意運動制御における機能については

facilitation)。それらの発火活動は，手首を伸展方向にト

ほとんど知られていない。そこで，我々は随意運動制御

ルクを出す運動局面と，トルクを一定に維持する運動局

における脊髄反射回路の機能を検討するために，覚醒行

面において，高まった。一方，DR から短潜時入力を受動下サルから筋感覚神経由来の反射回路における脊髄介

けているが，筋に対し出力効果を持っていない脊髄介在在ニューロンを同定し，その発火活動を記録した。3 頭

ニューロン (n=34) の発火活動は，トルクを出す運動局面のサルに手首の屈曲伸展運動を行わせ，主に前腕の伸筋で高まるが，トルクを一定に維持する運動局面において群を支配している神経，橈骨神経深枝 (DR) から短潜時は，有意に減少した (P>0.01)。これらの結果から，筋力入力を受ける脊髄介在ニューロンを同定し，spike-trigged

を一定に維持する事が求められる運動時に，随意的筋活

averaging 方法により筋に対する出力効果を調べた。その動を自動的に高めるために，自原性の興奮性反射回路が結果，DR から短潜時入力を受けている 66 個の脊髄介在使われている可能性が示唆された。

(n=18) ， 伸 筋 群 に 対 し 出 力 し た(autogenetic

ニューロンの中，32 個が筋に対し，促進効果 (n=22)，抑433

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（42）把握運動の筋シナジー形成に関わる脊髄介在ニューロン活動
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）

霊長類の把握運動は 27 個もの筋肉が関わる非常に複に 記 録 し た PreM-IN の 筋 出 力 効 果 を 筋 活 動 の雑な運動である。これまで把握運動中の筋活動が数個の

spike-triggered avereging によって同定した結果，PreM-IN

基本的な協働活動パタン（筋シナジー）の組み合わせには平均 2.1±1.5 個の筋肉へ発散したシナプス投射 (muscle

よって説明可能であることが示されてきている。しかし，

field，MF) を持つことが分かった。そこで，PreM-IN MF

この筋シナジーが中枢神経系によってどのように生み出と筋シナジーの重み付けの筋肉空間での広がりを比較しされているのかは未だに明らかではない。本研究では，たところ，PreM-IN MF は 3 つのうち 1 つの筋シナジー

脊 髄 に 存 在 す る 前 運 動 性 介 在 ニ ュ ー ロ ン (premotorと選択的に高い相関を示すことが分かった（最適シナinterneuons，PreM-IN) に着目し，PreM-IN 活動が筋シナ

ジー）。さらに，この PreM-IN と最適シナジーの時系列

ジーの活動とどのような時間・空間的な相関を持つのか

活動の相関を調べたところ，その他のシナジーの時系列を検討した。2 頭のサルに把握運動課題を行わせ，その活動に比べて有意に高い相関を示すことが明らかとなっ際の手指に関わる筋活動（12 個）を記録した。筋シナジー

た。この結果は PreM-IN の活動が把握運動中の協働筋活を同定するため，筋活動群の時系列パタンに対して非負

動パタンの形成に貢献していることを強く示唆するもの

値因子分解を行なったところ，3 つの時系列信号（シナである。様々な下行性・求心性入力が収束する PreM-IN

ジー活動）の線形和によって 12 個の筋活動の分散の 85%

が協働筋活動を作り出すことによって，より上位の運動

以上が説明できることが明らかになった。さらに，同時中枢の制御負荷が軽減されていると考えられる。

（43）手首運動課題中のサル小脳プルキンエ細胞の単純スパイク活動の変化
石川享宏，戸松彩花，角田吉昭，李（東京都医学総合研究所

鍾昊，筧

慎治

運動失調プロジェクト，理研 BSI 運動学習制御ラボ）

小脳が運動制御に重要な役割を果たすことは多くの研での間の活動には，3 つのタイプがあることが確認され究者により繰り返し示されてきた。しかし，実際に運動た。1 番目のタイプでは，全ての方向の運動でスパイクの準備や遂行において小脳の神経回路が何をどのように活動が減少するか，または変化がみられなかった。この計算しているのか未だ明らかでない。本研究では小脳皮タイプの活動は小脳核に対して脱抑制による興奮作用を質から小脳核への唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞

及ぼすと考えられ，3 匹のサルに共通して最も多く見らの活動様式を明らかにすることを目的として，手首運動れた。一方，2 番目のグループでは全ての方向で単純ス

課題を遂行中のサル小脳皮質から単一ニューロン記録を

パイク活動の増加が見られ，小脳核を抑制すると考えら

行ない，単純スパイク活動の課題関連変化を分析した。

れた。さらに，3 番目のグループでは，ある方向ではス

本研究では，サルは 2 自由度マニピュランダムを手首でパイク活動が減少し，別の方向では増加した。以上から，

操作し，モニター上の中央に保持したカーソルを，周辺

手首運動の遂行に関連するプルキンエ細胞から小脳核ニの 8 方向のいずれかに表示されるターゲットの枠内に素ューロンへの作用は脱抑制による興奮制作用が優位であ速く移動することが求められる。3 匹のニホンザルからり，以前から存在が疑問視されている苔状繊維の軸索側記録した 150 個のプルキンエ細胞の単純スパイク活動を枝からの強い興奮性入力を前提としなくても小脳核ニ分析した結果，Go の合図から実際に運動が開始されるまューロンを興奮させ得ることが明らかとなった。

434

研究会報告（44）チャネルロドプシン2を用いた光刺激マッピングによる前肢運動野と運動野間機能的結合の同定
大久保文貴，平理一郎，河西春郎，松崎政紀（基礎生物学研究所松崎研究室，東京大学医学系研究科疾患生命工学センター構造生理学部門（※河西春郎教授のみ。他共同研究者は発表者所属と同一）

随意運動においては，複数の運動領野で運動のタイミ層に強く発現しているトランスジェニックマウス

ングに同期した神経細胞の発火が見られる。げっ歯類も（ChR2 マウス）の脳表に青色レーザーを網羅的に照射し複数の運動領野をもち，caudal forelimb area (CFA) とて前肢運動の応答によりマッピングを行うことで，前肢rostral forelimb area (RFA) の二つの運動領野が存在する

運動領野を同定した。これにより，マウスにおいて，CFAことが皮質内微小電気刺激により示されている。解剖学の前方に分離して RFA が存在することを見出した。これ

的には両者は相互に投射があることが示されており，運らの領域は皮質内微小電気刺激によっても確認された。

動時においても協調して働くことが考えられる。しかし次に，RFA から CFA への機能的シナプス結合を調べる

この二つの運動領野間において，一方の領野の活動がもため，CFA に電極を刺入して同様に網羅的光刺激を行う一方の領野の活動を誘起するような機能的シナプス結い，光刺激領域からのシナプス入力による活動電位応答合が存在するのかについては調べられていない。そこででのマッピング (optogenetic functional tracing) を行った。

本研究では，channelrhodopsin-2 (ChR2) を用いた大脳皮質

その結果，CFA にシナプス入力する領域として RFA と

光刺激マッピングを行い，そのような機能的シナプス結一致した領域が見出され，RFA 第 5 層から CFA に機能合が存在するのかを調べた。まず，ChR2 が新皮質第 5的シナプス結合が存在することが明らかになった。

（45）動作の企画，準備，実行を反映する細胞活動の6つの運動領野内の分布
中山義久，山形朋子，有村奈利子，丹治（玉川大学脳科学研究所

順，星

英司

星研究室，東京都医学総合研究所，東北大学脳科学センター）

本研究は，前頭葉の運動関連領域の機能的特性を明ら

pre-PMd，PMdr，PMdc に多く見られた。運動の準備に関かにすることを目的として，視覚運動課題 (Nakayama et

わると考えられる第 3 グループの細胞は 6 領域に広く見

al., J Neurosci, 2008) を遂行中のニホンザルの 6 つの運動

られたものの，運動の方向選択性は主として PMdc，PMv，

関連領域から細胞活動を記録した。記録部位は，一次運

MI に強く反映されていた。運動の開始に関わる第 4 グ

動野 (MI)，運動前野背側部の F2 領域の吻側部 (PMdr) とループの細胞は主に PMv，CMAc，MI に見られ，ターゲ

尾側部 (PMdc)，F7 領域の前方部位 (pre-PMd)，運動前野ットへの到達の際に活動を上昇させる第 5 グループの細腹側部 (PMv)，帯状皮質運動野尾側部 (CMAc) であった。

胞は，CMAc と MI に多く見られた。第 4 および第 5 グ

細胞活動を標準化したものについてクラスター分析（kループの細胞において PMv と MI は運動の方向選択性を平均法）を行ったところ，6 つのクラスターに分類され，強く示したが，CMAc の方向選択性は非常に弱いものでそのうちの 5 つが，動作の企画，準備，および実行に関あった。これらの結果は，動作の企画，準備，実行の過わると考えられた。第 1 および第 2 グループの細胞は動程において，前頭葉の各領域がそれぞれ異なる役割を担作の計画に関与すると考えられ，これらの細胞はうということを示すものである。

435

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（46）RMP モデルを用いた人間の動作バランスの解析：重心まわりの角運動量の影響
SUNG ChangHyun，香川高弘，宇野洋二（名古屋大学大学院 工学研究科 宇野研究室）
歩行などの身体動作における安定性の指標としては，が提案された。RMP モデルは COP と COM を結ぶ脚と身体の重心 (COM) と圧力中心 (COP) がよく用いられ楕円型の胴体で構成されている。楕円型の胴体は各主軸る。人間の身体動作の解析によく用いられる倒立振子モの両端に Reaction Mass がついており，
その Reaction Mass

デルは COM と COP のみに注目し，各関節の動きを無視

から CAP を表現している。本研究では，RMP モデルをしたモデルである。一方，ヒューマノイドロボットの制用いて人間の物持ち上げ動作の力学的解析を行った。3

御においてバランス保持は重心まわりの角運動量 (CAP)

次元位置計測装置と床反力計を用いて，被験者がしゃがの変化量に依存していることが指摘されている。動作バ

んでいる状態から物を持って立ち上がる動作と，また物

ランスと密接に関係がある CAP はロボットに限らず人の重さを変化させたとき，物を持たないで立ち上がる動間の動作においても考慮する必要があると考えられる。

作をそれぞれ計測した。実験データを解析した結果，人

しかし，単純な倒立振子モデルでは身体のバランスと密間は物を持ち上げるとき，物を持たずに立ち上がるとき

接に関係する重心まわりの角運動量を表現できない。近より，バランス保持における CAP の影響が大きい結果を年，重心まわりの角運動量を考慮したヒューマノイドの示し，CAP を利用していることが示唆された。

力学モデルとして，RMP (Reaction Mass Pendulum) モデル（47）手先振動抑制の関節間協調に視覚情報は影響するのか東郷俊太，香川高弘，宇野洋二（名古屋大学大学院，工学研究科，機械理工学専攻，宇野研究室）

人間には自然に行うことの出来る，巧みな動作がたく

二つの成分から協調度を定義し，視覚の有無によって協さんある。その中でも本研究では，コップの水をこぼさ

調度がどのように変化するのかを調べた。結果として，ずに運ぶ，すなわち歩行中の手先振動を抑制するという手先ジャークに関しては性能変数の値，協調度共に視覚タスクに注目し，人間がどのような方策を用いてこの巧遮断による影響は受けず，コップ角度に関しては視覚のみな動作を実現させているのかを解析した。手先振動の遮断により性能変数の値が変化し，協調度が低下した。

抑制中に視覚を遮断する実験を行い，タスクを達成する

以上の結果から，コップの角度を協調的に制御するためのに重要であると考えられる変数である，手先のジャーに，視覚情報が必要であることがわかった。また，手先

クとコップの角度がどのように変化するのかを調べた。

のジャークに関しては，視覚遮断の影響を受けなかった

また，関節間の協調動作を定量的に評価するために UCMことから，視覚情報のフィードバックによる制御は行わ解析を用いた。UCM 解析とは冗長性を持つ多要素（各関れていないことがわかった。さらに，この視覚遮断実験

節）の分散を性能変数（手先ジャーク，コップ角度）にとは別の，手先振動抑制中にコップに外乱を加える実験

直接性能を与えない UCM 成分と，直接影響を与えるの結果から，外乱に対する応答の方策の違いや，人腕のORT 成分の異なる二つの分散成分に分ける。また，このインピーダンス特性についても考察していく。

436

研究会報告（48）二肢協調運動の制約が発生する要因
中川剣人，村岡哲郎，彼末一之 1（早稲田大学大学院スポーツ科学研究科スポーツ神経科学研究室 日本大学経済学部，
1

早稲田大学スポーツ科学学術院）

ヒトが周期的に二肢を動かすとき，同方向に動かすと係しないと考えられる。実験 2 では，足関節からの体性

きは安定し，逆方向では不安定になるという動作方向の感覚情報の干渉が方向の制約を生むかを検討するため，制約が発現する。この現象の発現要因を探るため，二肢受動的に動かされる足関節とは独立に手関節を動かしたが動く際の運動指令を送る肢の数（実験 1），体性感覚情が，方向の制約は現れなかった。これらのことから，二報の干渉（実験 2），二肢の組み合わせ（実験 3）の影響

肢が動く際，方向の制約が発現する要因は，二肢からのを検討することを本研究の目的とした。実験 1 は，同側

体性感覚情報をフィードバックして，それらを利用する

手足の矢状面上協調運動をモデルに行い，二肢とも能動という運号制御過程を経ることであると結論づけられ的に動かすタスクと受動的に動かされる足関節に合わせた。この仮説を検討するために，両手協調運動をモデルて手関節を動かすタスクを同方向，逆方向のそれぞれでにした実験 3 を行ったところ，その妥当性が確かめられ比較した。その結果, 両タスクとも方向の制約が発現した。

た。よって，運動指令を送る肢の数は方向の制約には関（49）三次元キネマティック・シナジーの抽出法
藤原祐介，阪口豊（電気通信大学 大学院情報システム学研究科）

ヒトの身体は多数の身体パーツより構成され高い自由

三次元回転は幾何学的に結びついた少なくとも三つの変度を持つが，それらの身体パーツは別々に変化するので数によって表現されるが，主成分分析ではそれら関連のはなく，運動に応じて特定の協調構造を保ちながら変化ある変数を独立に扱ってしまうため，三次元回転の幾何する。このような身体パーツの協調構造はキネマティッ

学的な構造が壊れてしまう。本研究では，主成分分析がク・シナジーと呼ばれる。その協調構造を調べるために，もつこの問題点を解決し，三次元回転の幾何学的特性を計測した関節角データを統計的に次元縮約して理解しよ考慮した新しいシナジー解析法を提案する。提案手法でうとする研究が行われてきた。しかし，これまでのキネ

は，関節の三次元回転角を四元数により表現し，四元数

マティック・シナジーを調べる研究では，ヒトの関節がの空間において次元縮約を行なう。これにより，複数の三次元の自由度を持っているにも関わらず，二次元平面

関節の三次元回転角時系列データを，関節数よりも少な

内の運動に限定して解析が行われてきた。その理由の一

い数の三次元回転角時系列に次元縮約する。本発表では，つとして，シナジー解析において一般に用いられる主成提案手法をいくつかの身体運動データに適用した解析結分分析では三次元の回転を扱えないことが挙げられる。

果を示す。

（50）ゴール指向性共同課題の運動学習：相手を知り己を知ることの影響
阿部匡樹，渡邊克巳（東京大学先端科学技術研究センター認知科学分野）

二人の動作の統合結果のみが提示されるゴール指向性

共同課題において，提示された結果にどの程度各個人が437

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

貢献しているかは常に曖昧である。また，結果が誤差を試技中および全試技終了後にお互いの結果が提示される含んでいる場合，その修正には二人がどのようにも関与

事前知識群と，個別課題の試技中も全試技終了後も相手できる。このような冗長な状況下での共同課題の運動学のパフォーマンスに関する情報が提示されない対照群が習に関して，本研究では自身および相手のパフォーマン

設定された。

スに関する事前知識がその学習過程に及ぼす影響を調べ

定常状態到達後の平均誤差は，個別課題においては事
前知識群および対照群の間に差が見られなかったが，統た。
二人一組のペアが，一過性把持力のピーク値を標的力

合課題においては対照群の誤差が事前知識群の誤差よりに合わせる課題を 2 種類行った。個別課題においてはも有意に小さかった。また，事前知識群では，個別およ

各々の把持力を 10N に一致させる課題，その後行われた

び統合課題間の分散の変化や共同課題時の誤差修正率に

統合課題においては二人の合計把持力を 20N に一致させおいて事前知識提示との関連が示された。これらの結果

る課題が課された（単位：ニュートン）。両課題ともに試は，自身および相手のパフォーマンスに関する事前知識

技数は 60 回で，試技中には把持力の変化は提示されず，の提示が，その後の共同課題の運動学習過程を修飾しう

試技後にそのピーク値のみが提示された。相互のパフることを示唆した。

ォーマンスの事前知識の影響を調べるため，個別課題の（51）「褒められること」によって手続き運動技能は身に付きやすくなる菅原（総合研究大学院大学

翔，田中悟志，岡崎俊太郎，渡邊克巳，定藤規弘

生命科学研究科，生理学研究所

心理生理学研究部門，

東京大学 先端科学技術研究センター）「褒めて伸ばす」や「褒めて育てる」とはよく聞く言葉のであると教示される群，(3) 非称賛群では被験者自身のですが，果たして本当でしょうか。この疑問に答えるた

学習課題の成績が称賛なしで呈示される群でした。

め，本研究では「褒められること」によって手続き運動

翌日に被験者は学習した運動系列を突然再度遂行する技能の定着 (consolidation) が促進されるかを実験的に検ことが求められました。前日の学習課題終了時の成績か討しました。

らどれくらい成績が向上しているかを 3 群間で比較しま

被験者 (n=38) は系列ボタン押しの学習課題を行いました。その結果，他者成績称賛群や非称賛群に比べて，した (Walker et al., 2002)。30 秒間の間に決められた順序

自己成績称賛群の成績が有意に向上していました

で出来るだけ多くボタンを押すという課題を学習しまし(p<.01)。前日に学習していない運動系列の課題成績にはた。課題学習後，被験者は成績のフィードバックの仕方

3 群間で有意に差がありませんでした。

の違いによって 3 群に分けられました。(1) 自己成績称賛

学習直後に「褒められること」によって運動技能の学

群は被験者自身の学習課題の成績について称賛が与えら習や定着に重要な大脳基底核が活動することにより，学れる映像を観察する群，(2) 他者成績称賛群は観察する映習した系列の定着が促進されたと考えられます。本研究

像自体はまったく自己成績称賛群と同一であるが，その結果から，手続き運動技能は「褒められること」により映像は同じ研究に参加した別の被験者の成績に対するも身に付きやすくなる可能性が示唆されました。

438

研究会報告（52）神経細胞の冗長性は運動学習の速度を最大化する
瀧山健，岡田真人（東京大学大学院新領域創成科学研究科岡田真人研究室，東京大学大学院，理化学研究所）

我々が運動するとき，様々な種類の冗長性が種々の機る必要十分条件であることを解析的に示した。この解析能的役割を果たしている。例えば，関節角度の冗長性は

結果はニューロン集団の最適方位の分布に依存しない。

姿勢の維持，筋肉の冗長性はインピーダンスコントロー

すなわち，電気生理実験から示唆されている一様分布，

ルという機能的役割を果たしている。運動システムは神

歪んだ分布のいずれにおいても，神経細胞の冗長性は学

経細胞の冗長性を内在する。すなわち，筋肉の数は高々習速度を最大化する。加えて，神経細胞の冗長性はシナ400 個であることに対し，一次運動野は 1 億個以上ものプス可塑性の更新則と，心理物理実験から示唆されていニューロンを含み，目標とする筋活動を実現するニューる運動指令の更新則とが等価になる必要十分条件である

ロン活動は一意に定まらない。しかしながら，この神経ことも示した。つまり，我々の解析結果は行動実験結果

細胞の冗長性が果たしている機能的役割は未だ明らかでをも説明することができる。さらに，チューニングカー

ない。我々はニューラルネットワークモデルを用い，モブの高さの分布が非対称であること，そして運動学習速デルニューロンの数をパラメータとして扱うことで，神度を最大化する力場の種類は従来用いられている回転外経細胞の冗長性が果たす機能的役割を議論した。その結乱，鞍点外乱であることを予測結果として示唆した。

果，神経細胞の冗長性は運動学習の学習速度を最大化す（53）力場学習に伴う皮質脊髄路の興奮性の変化
門田宏，平島雅也，野崎大地（東京大学大学院教育学研究科身体教育学コース）

サルを対象とした研究によれば，腕到達運動中の運動

このとき，動作速度依存性の時計回り回転力場に適応し方向に依存した一次運動野ニューロン活動度のチューニてもらった。動作実行前に左一次運動野に経頭蓋磁気刺ング特性は，新奇な力場環境の学習前後で変化する。し激を加え，手首運動に関与する筋から運動誘発電位

たがって，一次運動野ニューロンは，運動学習に関与す(MEP) を誘発した結果，MEP は運動学習に伴う至適方向

る内部モデルの構成要素の 1 つであると考えられる。本の時計回りの回転変化が観察された。さらに，片手運動研究では，学習に伴う個々のニューロンの活動特性の変で時計回りの力場，両手運動で反時計回りの力場，と同化が，よりマクロな皮質脊髄路興奮性の変化としてヒト

時に二つの力場を学習する課題を行った場合にも，学習でも観察されるかどうか，また，こうした変化が運動実したコンテクストに応じた皮質脊髄路興奮性の変化が運

行前の準備段階においても観察されるのかどうか検討し

動準備段階において観察された。これらの結果は，新たた。

な内部モデルの構築過程を，皮質脊髄路興奮性の運動方

被検者は，右手首関節を使ってロボットマニピュラン

向依存性という形で取り出せること，獲得された内部モダムを操作し，ディスプレイに表示されたカーソルをデルが運動準備段階で系統的かつ柔軟に想起されることターゲットに向かって動かす運動課題を行った。また，を示している。

439

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（54）第一次運動野損傷後の把握動作回復に対する運動前野腹側部の役割
村田弓，肥後範行，西村幸男，林拓也，杉山容子，大石高生，塚田秀夫，伊佐正，尾上浩隆（産総研ヒューマンライフテクノロジー，生理研認知行動発達，理研分子イメージング科学研究センター，
京大霊長研分子生理，浜松ホトニクス中央研究所）

脳卒中などで脳が損傷を受けた際に起こる運動麻痺のっているかを調べるために，損傷半球 PMv の手の領域に回復のためにリハビリ訓練が行われるが，その回復の背GABAA レセプターのアゴニストであるムシモールを投景にある脳内メカニズムは明らかになっていない。機能

与して脳活動を一時的に不活性化する実験を行った。そ回復に関わる脳領域を特定するために，サルの第一次運の結果，損傷前は動作手と反対側の PMv の脳活動を抑制

動野手領域損傷モデルを用いて脳活動と薬物注入によるしても精密把握はほとんど影響が認められなかったが，抑制実験を行った。まず，PET（陽電子放出断層撮影法）

損傷後 1 ヵ月の精密把握が回復した時期に損傷半球 PMvを用いて，精密把握（親指と人差し指の先端でつまむ動を抑制すると，回復していた精密把握が困難となった。

作）を行っている時の脳活動を，第一次運動野 (M1) のこの傾向は損傷後 3 ヶ月後に行っても同様であった。こ

損傷前と，損傷後に把握動作が回復した時期（損傷後 1のことから，損傷半球の PMv が M1 損傷後の精密把握のヵ月後と 3 ヶ月後）に調べた。その結果，回復時には，回復に重要であることが示唆された。PMv から生じる皮損傷前と比べて損傷半球の運動前野腹側部 (PMv) の活質脊髄路が強化され，M1 損傷によって失われた経路の動が上昇する傾向が認められた。次に，この損傷半球のバイパス経路となることが，精密把握の回復の背景にあPMv で見られた活動上昇が精密把握の機能回復に関わると推察される。

（55）Independent activation of primate corticomotoneuronal cells and target muscles demonstrated
by operant conditioning
Yukio Nishimura，R. W. EATON, S. I. PERLMUTTER, E. E. FETZ
（生理学研究所・認知行動発達，ワシントン大学・医学部・生理・生物物理学）

haveof the CM cell and a target muscle. Cell and muscle activity

sufficiently strong synaptic linkages to motoneurons tocontrolled the position of a cursor on a screen, with x and ymediate post-spike facilitation in spike-triggered averages of

positions determined by cell spike rates and EMG activity of amuscle activity. We investigated whether activity of CM cells

target muscle (M). Monkeys received rewards for holding theand their target muscles could be independently controlled bycursor in target positions requiring all possible combinations

operantly conditioning their relative activation levels. In twoof activation (+) and inactivation (-), namely CM+M+;

Macaca nemestrina monkeys, single cortical neurons were

CM+M-; CM-M+ and CM-M-. The monkeys learned torecorded with moveable microwires chronically implanted inreciprocally activate cells and target muscles exhibiting

the caudal bank of the pre-central gyrus. Activity of 12 distal

post-spike facilitation, in both directions. For muscles with

forelimb

sub-cutaneously

post-spike suppression, monkeys learned to co-activate these

implanted pairs of wires in each muscle in one monkey.

cell-muscle pairs. PSpEs compiled during periods of

Spike-triggered averages of rectified EMG were compiled

cell-muscle co-activation could differ in magnitude fromwhile the monkeys performed a force step-tracking task about

those generated during reciprocal activation. These results

the wrist. Nineteen CM cells, with post-spike effects (PSpEs)

indicate that cortical cells with strong synaptic linkages towere selected for operantly conditioning the relative activity

motoneurons can be flexibly activated relative to their target

In

440

primates,

corticomotoneuronalmuscleswasrecorded

(CM)

with

cells

研究会報告muscles.

（56）Changes in directional tuning of motor cortex cells driving an artificial corticospinal connection
in monkeys
YUKIO NISHIMURA, S. I. PERLMUTTER, E. E. FETZ
（生理学研究所・認知行動発達，ワシントン大学・医学部・生理・生物物理学）

In primates, corticospinal (CS) connections are essential to

Many

cells

changedtheirtuningproperties

in

the

control forelimb movements. Patients with damaged CS

flexion-extension and radial-ulnar plane during operation ofpathways exhibit severe motor deficits, and might benefit

the novel CS connection. Changes in tuning properties

from artificial connections. We investigated the effects ofdepended upon spinal output effects. The depth of tuning

introducing novel CS connections in 2 intact monkeys.

tended to decrease or increase when the preferred directions

Microwires were chronically implanted in motor cortex toof cell and spinal output were matched or mismatched,record neural activity and in cervical spinal cord to deliverrespectively. One group of cells resumed their baseline tuning

electrical stimuli during voluntary wrist movements. Action

properties after the artificial connection was turned off. A

potentials of 92 single cells were used to trigger stimuli at

second group maintained the pattern of activity acquired

spinalThe

during the connection, even after it was turned off. These

activity-dependent stimulation (10-400µA, 1-3 pulses/spike)changes occurred when the connection was established for

produced responses in multiple finger and wrist muscles (bothshort periods (30-60 min) in the lab. These results indicate

activation and suppression), and modulated hand movements.

that changes in CS control can be induced by artificial CS

Monkeys performed a 2D center-out torque tracking taskconnections, and suggest a potential neuroprosthetic treatment

about the wrist, with and without the artificial CS connection.

for patients with damaged motor pathways.

sites,

using

laboratory

instrumentation.

（57）Primate corticospinal connections can be strengthened by prolonged spike-triggered stimulationof spinal cord during free behavior
YUKIO NISHIMURA, R. W. EATON, S. I. PERLMUTTER, E. E. FETZ
（生理学研究所・認知行動発達，ワシントン大学・医学部・生理・生物物理学）

Previous

studiesdocumented

that

intracortical

so-called “Neurochip” was programmed to detect action

synaptic

potentials of a single CM cell recorded by a wire electrode inplasticity, which can strengthen physiological connections

motor cortex and to deliver spike-triggered electrical stimuli(Jackson et al., Nature 2006). We investigated whether

at a cervical spinal site. The synaptic efficacy of CM

corticospinal connections can be strengthened by an artificial

connections was assessed by the magnitude of post-spikerecurrent connection between a single corticomotoneuronaleffects (PSpEs) in spike-triggered averages of rectified EMG.

(CM) cell and a related spinal site in freely behaving

The relative amplitudes of PSpEs were compared before,monkeys. The artificial connection was produced by anduring andautonomous head-fixed brain-computer interface that operated

spike-triggered stimulation. We investigated the effects of thiscontinuously during free behavior in the home cage. The

conditioning paradigm in 19 different sessions, using 12

spike-triggered

stimulation

produces

Hebbianafter

19-23 hours of conditioning with441

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

different pairs of CM cells and spinal sites in two monkeys.

conditioning effects could be produced only with delays of

The amplitudes of both post-spike facilitation and suppression

15-25ms between the action potentials and stimuli. These

wereovernight

results indicate that corticospinal synaptic connections can beconditioning. The increased output effects were sustained

potentiated by activity-dependent Hebbian plasticity. This

through multiple successive days of conditioning. However

protocol suggests a possible neurorehabilitative treatment for

the PSpEs returned to their original amplitudes after thepatients with damaged corticospinal pathways.

found

to

increaseoremergeafter

artificial connection was terminated for 24 hours. These442

研究会報告16．情報伝達物質としてのプリンの意義
2011 年 10 月 21 日－10 月 22 日
代表・世話人：二ノ宮裕三（九州大学大学院歯学研究院口腔機能解析学）
所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）神経発生における P2Y-Ca 動員系の役割
山下勝幸（奈良県立医科大学第一生理）（２）TGF-β1 によるがん細胞運動能亢進における VNUT の関与
高井英里奈（東京理科大学大学院薬学研究科）（３）培養マウスアストロサイトにおける P2X7 受容体活性制御への splice variant の関与－マウス系統間における比較検討
長澤一樹（京都薬科大学生命薬科学系衛生化学分野）（４）P2X7 受容体を介した炎症反応における P2X4 受容体の関与
河野鮎美（東京理科大学大学院薬学研究科）（５）特別講演：ATP 研究に関する最近の話題
井上和秀（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）（６）膵臓癌由来細胞の遊走能に対する細胞外ヌクレオチドの作用伊藤政明（高崎健康福祉大学薬学部薬効解析学研究室）（７）ミクログリアにおける ATP の作用に対する抑制効果とそのメカニズム
野田百美（九州大学大学院薬学研究院病態生理学分野）（８）ATP 情報が発信されるメカニズム小泉修一（山梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学講座）（９）味覚情報伝達における ATP の役割
吉田竜介（九州大学大学院歯学研究院口腔機能解析学）（10）UDP 誘発性マクロピノサイトーシスにおける PKD の関与
上杉歩未（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）（11）アデノシン受容体の活性化を介した海馬アストロサイト自発的カルシウム・オシレーション頻度の長期増強
川村将仁（東京慈恵会医科大学薬理学講座）（12）転写因子 IRF8 を介したミクログリア ATP 受容体発現制御および神経障害性疼痛における役割
増田隆博（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）【参加者名】
岩槻健（味の素（株）イノベーション研究所味覚・消松岡功（高崎健康福祉大学薬学部薬学科薬効解析学研

化管研究グループ），山下勝幸（奈良県立医科大学医学部究室），伊藤政明（高崎健康福祉大学 薬学部，薬学科薬生理学第一講座），岩永ひろみ（北海道大学大学院 医学

効解析学研究室），野田百美（九州大学 大学院 薬学研究研究科組織細胞学分野），高井英里奈（東京理科大学大学

院病態生理），古家喜四夫（名古屋大学革新ナノバイオデ

院薬学研究科薬学専攻放射線生命科学研究室），長澤一樹

バイス研究センター），加藤総夫（東京慈恵会医科大学医（京都薬科大学薬学部衛生化学分野），河野鮎美（東京理学部神経生理学），井上和秀（九州大学大学院薬学研究院

科大学大学院薬学研究科 薬科学専攻放射線生命科学研

薬理学），小泉修一（山梨大学医学部薬理学講座）
，森澤

究室）
，原田

陽介（山梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学），津田均（鈴鹿医療科学大学薬学部分子毒性学），

443

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

誠（九州大学大学院薬学研究院薬理学），柴田圭輔（山梨学院 薬学研究院薬理学分野），下山裕（九州大学大学

大学医学工学総合研究部薬理学講座），井村誉史雄（山梨院 薬学研究院薬理学分野），中畑義久（総合研究大学院

大学大学院医学工学総合教育部薬理学講座），篠崎陽一

大学大学院生命科学研究科生理科学専攻），宮田広行（九（山梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学講座），齊藤

州大学大学院薬学研究院薬理学分野），小嶋ちなみ（九州秀俊（九州大学薬学研究院薬理学分野），二ノ宮裕三（九大学大学院薬学研究院薬理学），川田

州大学大学院 歯学研究院口腔機能解析学分野），吉田竜

院薬学研究院薬理学），宮本愛喜子（総合研究大学院大学介（九州大学大学院歯学研究院口腔機能解析学分野），今大学院生命科学研究科生理科学専攻生体恒常機能発達機

井利安（日本ケミファ株式会社創薬研究所），仁木麻由（九構研究部門），坂口瑛美（九州大学大学院 薬学研究院薬

州大学歯学研究院口腔常態制御学専攻口腔機能解析学講

理学教室）
，苑

座）
，増田隆博（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野），

科学部門薬理学分野），井上裕雅（九州大学薬学部薬理学

吉永遼平（九州大学大学院 薬学研究院薬理学分野），西研究室），南絵美子（九州大学大学院薬学研究院医療薬科

本奈央（九州大学大学院 薬学府 創薬科学専攻薬理学教学部門薬理学分野），石橋室），落石龍太郎（九州大学大学院創薬科学専攻薬理学講

能発達機構研究部門），加藤 剛（生理学研究所生体恒常座），増田潤哉（九州大学大学院薬学研究院薬理学），上

機能発達機構研究部門），金 善光（生理学研究所生体恒杉歩未（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野），鍋倉淳

常機能発達機構研究部門），江藤一（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），山口

恒常機能発達機構研究部門），稲田浩之（生理学研究所生

純弥（総合研究大学院大学大学院生命科学研究科生理科

体恒常機能発達機構研究部門），平尾顕三（生理学研究所

学専攻生体恒常機能発達機構研究部門），高露雄太（九州

生体恒常機能発達機構研究部門），石川達也（生理学研究

大学大学院薬学研究院薬理学分野），米田聡介（九州大学

所生体恒常機能発達機構研究部門），加塩麻紀子（生理学

大学院 薬学研究院創薬科学専攻薬理学分野），川村将仁

研究所 細胞生理研究部門），高山靖規（統合バイオサイ（東京慈恵会医科大学薬理学講座），山下智大（九州大学

エンスセンター細胞生理），森山芳則（岡山大学薬学部），

大学院 薬学研究院薬理学分野），岩本祥佑（九州大学大南竜（九州大学大学

政一（九州大学大学院薬学研究院医療薬仁（生理学研究所生体恒常機圭（生理学研究所生体

雅文（北海道大学薬学部）【概要】
本研究会は，「情報伝達とプリン」をキーワードとし

クレオチドの作用について高崎健康福祉大・伊藤が，ミて，生理学的あるいは病態生理学的な状況におけるクログリアの ATP 作用に対するオレキシンの抑制効果

ATP・アデノシンを介した情報伝達に関する基礎・臨床について九大・野田が，アストロサイト，ミクログリア，研究において優れた研究成果をあげている研究グループ

膀胱上皮，皮膚における ATP シグナリングについて山梨が一堂に会して情報交換を密にするとともに，最新の研大・小泉が，味細胞－味神経間の情報伝達物質としての究状況について情報交換することにより，我が国のATP の役割について九大・吉田が，PKD による UDP 誘

ATP・アデノシン情報伝達研究のレベル向上を図るべく

発性マクロピノサイトーシスおよびファゴサイトーシス

企画された。特別講演として，九大・井上が ATP 研究にの抑制について九大・上杉が，アデノシン受容体を介す関する歴史，および最近の知見を紹介した。一般講演とる海馬アストロサイトの自発的カルシウムオシレーショ

して，神経発生における P2Y-Ca 動員系の役割について

ン頻度の長期増強について東京慈恵医大・川村が，ミク

奈良医大・山下が，がん細胞の運動能亢進に VNUT 依存

ログリアの過活動状態への移行に重要な転写因子につい的 ATP 開口放出が関与する可能性について東京理大・高て九大・増田が，それぞれ発表した。各演者は，最新の井が，アストロサイトにおける P2X7R の活性制御におけさまざまな分子・細胞レベルの手法を駆使した他領域にる splice variants の関与について京都薬大・長澤が，P2X7

わたる研究成果を報告し，これらに対して，さらなる研を介した炎症反応における P2X4 の関与について東京理究の深化をもたらすべく，多様な視点から活発な討論が大・河野が，膵臓癌由来細胞の遊走能に対する細胞外ヌ交わされた。

444

研究会報告（1）神経発生における P2Y-Ca 動員系の役割
山下勝幸（奈良県立医科大学第一生理）P2Y 型受容体を介する細胞内 Ca 上昇は，発生過程の膜の膜電位は，Ca 放出にともない変動する。この膜電位

極めて早期から起こる。中枢神経の発生過程では，幹細変動は，核膜と細胞膜のキャパシタンスを介して細胞間胞に相当する神経上皮細胞において，P2Y-Ca 動員系の応で同期し，この容量性結合により神経活動が同期化する。

答が顕著に生じる。今回，神経発生における P2Y-Ca 動3) 神経上皮組織では基底膜の内側直下に，Ca 動員に起員系の役割に関して，1) 増殖，2) 神経活動の同期化，因すると考えられる正の直流電位が存在する。この電位

3) 軸索ガイダンス，の 3 点について最新の知見を含めては増殖活動が盛んな部位において大きく，神経上皮内で紹介した。

細胞外電位勾配が生じる。この電位勾配に沿って分化直1) P2Y 型受容体の活性化は，神経上皮細胞の増殖を促後のニューロンが軸索を伸長すると考えられる。なお，進する。ATP を網膜器官培養系の培養液に添加すると増上記 2) の内容は，Yamashita, M. Biochem. Biophys. Res.

殖が促進し，逆に ATP 受容体のアンタゴニストを加える

Commun., 406:107-111 (2011) として発表した。

と増殖が阻害される。2) 細胞内 Ca ストアを形成する核（2）TGF-β1 によるがん細胞運動能亢進における VNUT の関与
高井英里奈 1，月本光俊 1，原田

均 2，澤田啓介 3，森山芳則 3，小島周二 1（1 東京理科大学大学院・薬学研究科，2 鈴鹿医療科学大学薬学部，
3

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科）

TGF-β1 はがん組織で多く産生されているサイトカイ

体選択的アンタゴニストの処置によって抑制された。まンで，転移能亢進などがん悪性化に関与する。また，がた，TGF-β1 刺激により A549 細胞からの ATP 放出が認ん微小環境において多量の ATP の放出蓄積が報告されめられ，これは開口放出によるものであると推測された。

ている。最近，ATP 開口放出に重要である vesicular

そこで shRNA を用いて VNUT のノックダウンを行った

nucleotide transporter (VNUT) が同定されたが，がんを含ところ，TGF-β1 による ATP 放出は顕著に抑制され，めた病態における役割については明らかでない。そこで，

VNUT ノックダウン細胞においては TGF-β1 による細胞

今回我々は TGF-β1 による細胞運動能亢進過程における運動能亢進およびアクチンストレスファイバー形成も抑P2 受容体および VNUT 依存的 ATP 開口放出の関与につ制された。以上の結果から VNUT 依存的 ATP 開口放出

いて検討を行った。TGF-β1 によるヒト肺がん A549 細胞

が TGF-β1 によるがん細胞の運動能亢進に寄与しているの運動能亢進およびアクチンストレスファイバー形成はことが明らかとなり，がんの悪性化に VNUT が重要な役

apyrase，P2X 受容体アンタゴニスト，および P2X7 受容割を果たしている可能性が示唆された。

445

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（3）培養マウスアストロサイトにおける P2X7受容体活性制御への splice variant の関与－マウス系統間における比較検討－
長澤一樹，木戸悠佳，河原知世，寺井易子，深川愛未，
松浦未工，宮本優里，松尾剛明，西田健太朗（京都薬科大学生命薬科学系衛生化学分野）

極めて fighting 傾向が強い SJL 系マウス由来の培養ア

ぼ同じであり，それら cDNA 塩基配列にも違いはなかっストロサイト（SJL-アストロサイト）において，P2X7 受た。P2X7R splice variants の発現について検討した結果，容体（P2X7R）の恒常的活性化が認められたが，その活SJL-アストロサイトにおける variant-3 及び 4 の mRNA 発性制御機構は不明である。今回，比較的気性の穏やかな現量は，ddY-アストロサイトにおけるそれらよりも有意ddY 系マウス由来アストロサイト（ddY-アストロサイト）に低かった。さらに，P2X7R とその variant-3 を共発現さにおける P2X7R の活性化状態を調べるとともに，これらせた細胞におけるポア活性は，P2X7R のみを発現させたアストロサイトにおける P2X7R の活性制御における細胞の場合と比較して低かった。したがって，SJL-及びsplice variants の関与を比較検討した。SJL-アストロサイ

ddY-アストロサイトにおける P2X7R 活性化状態の差異

トにおける P2X7R のポア活性は，ddY-アストロサイトのは，少なくとも一部，P2X7R variant-3 の発現量の違いに場合よりも高かった。両アストロサイトにおける P2X7R

起因することが示された。

並びにポア形成の実体とされる pannexin-1 の発現量はほ（4）P2X7受容体を介した炎症反応における P2X4受容体の関与
河野鮎美 1，月本光俊 1，原田均 2，小島周二 1（1 東京理科大学大学院薬学研究科，2 鈴鹿医療科学大学薬学部）

P2X7 受容体は，リンパ球やマクロファージなど免疫系

HMGB1 放出は P2X7 受容体アゴニストである BzATP に細胞の細胞膜上に多く発現しており，免疫応答においてよっても誘導され，P2X7 受容体選択的阻害薬の処置によ重要な役割を担っている。近年，P2X7 受容体と P2X4 受り抑制された。これらの結果より，マクロファージにお容体は免疫細胞に限らず多くの細胞で同時発現しておける P2X7 受容体を介した細胞死誘導と HMGB1 放出がり，機能的相互作用をもつことが報告されてきた。そこ確認された。P2X4 受容体の関与を検討するため，shRNA

で，本研究ではマクロファージ様 RAW264.7 細胞を用いを導入して P2X4 受容体のノックダウンを行ったところ，て，P2X7 受容体活性化による細胞死誘導及びそれに伴うATP 処置による LDH 及び HMGB1 放出は，P2X4 受容体

炎症性核内蛋白質 High Mobility Group Box 1 (HMGB1)

ノックダウン細胞において顕著に減少した。

放出における P2X4 受容体の関与について検討した。

以上の結果より，P2X7 受容体を介した細胞死及びLPS により分化誘導した細胞へ ATP を処置したとこ

HMGB1 放出誘導に P2X4 受容体が機能的に相互作用する

ろ，1 mM ATP 処置後 3 時間以降において乳酸脱水素酵

ことが示唆され，ATP-P2X7 受容体を介した炎症反応にお素 (LDH) 及び HMGB1 の放出が認められた。この LDH・

ける P2X4 受容体の重要性が示唆された。

446

研究会報告（5）特別講演：ATP 研究に関する最近の話題」
井上和秀（九州大学 大学院薬学研究院 薬理学分野）

近年，ATP およびアデノシンなどを細胞間シグナル分

al., Nature 2003; Coull et al., Nature 2005)，血流ずり応力に子とする情報伝達の生理的および病態生理的役割の解明

対 す る 血 管 内皮 細 胞 応答 (Yamamoto et al., Nat Med

が急速に進み，細胞外プリンが，驚くほど多様な臓器の2006)，P2Y6 受容体刺激によるミクログリアの貪食誘発

多様な細胞間での基幹的情報伝達分子であることが理解(Koizumi et al., Nature 2007)，さらには腸内細菌が放出すされつつある。しかも，そのメカニズムは従来の教科書

る ATP が難病クローン病を誘発する発見 (Atarashi et的な概念の枠を超えており，ATP と関連プリン類の生体

al.,Nature 2008)，心機能障害を引き起こす線維化への機能制御に関して新しい研究領域の扉が開かれようとし

P2Y6 の関与 (Nishida et al., PNAS 2011) など，生体の病態ている。ここで最も重要なことは，解明された多くの知生理において細胞外プリンが幅広く関与しているという見が日本の研究グループから生み出されたことである。

新事実が私たちの仲間により次々に明らかにされてい例えば，P2X4 受容体刺激によるミクログリアからのる。これらを紹介することにより，我が国の若手の研究

BDNF 遊離と神経因性疼痛発症に関する発見 (Tsuda et

者が一層士気を高め，研究に精進されることを望む。

（6）膵臓癌由来細胞の遊走能に対する細胞外ヌクレオチドの作用
矢部晴香，伊藤政明，松岡功（高崎健康福祉大学・薬学部・薬効解析学研究室）

細胞外ヌクレオチドはプリン作動性受容体を介して多とが示唆された。一方，P2Y2 受容体刺激が Gi/o シグナ

様な生理機能を調節するメディエーターとして重要な役ルを伝達する機構として，受容体の細胞外第 1 ループの割を果たしている。今回，我々は癌細胞の細胞遊走能とRGD 配列が，受容体の活性化に伴いインテグリンと相互

細胞外ヌクレオチドの作用に焦点を当てて検討した結果作用することが必要であることが確認された。これらのを発表した。

結果から，膵臓癌由来 PK9 細胞は ATP，UTP によって転移能が高いことが報告されているヒト膵臓癌由来細胞遊走が亢進し，その応答には特に P2Y2 受容体がインPK9 細胞におけるプリン受容体の遺伝子発現を解析した

テグリンとの相互作用により Gi/o 蛋白質と共役すること

結果，Gq 蛋白共役型である P2Y2 受容体の顕著な発現がが重要であることが示唆された。また，本研究の成果か認められた。また，Boyden Chamber 法により PK9 細胞

らプリン作動性シグナルを標的とした新しい癌の治療戦の各種ヌクレオチドに対する遊走能を評価した結果，特略に繋がる可能性があると考えられた。

に ATP，UTP に対して高い遊走活性が認められ，それらの応答は P2Y2 受容体および Gi/o 蛋白質依存的であるこ本研究会では，以上の成果報告に対して多くの意見を交換することができ非常に有意義であった。

（7）ミクログリアにおける ATP の作用に対する抑制効果とそのメカニズム
野田百美（九州大学

大学院薬学研究院

病態生理学分野）

我々は，ミクログリアの特記すべき機能の一つであり，ATP の他，ブラジキニンやニューロテンシン等のニュー

様々な病態時に重要となる遊走能のメカニズムを解明しロペプチドが挙げられる。ミクログリアにはニューロペてきた。ミクログリアの遊走能に影響を与える因子には，プチド受容体が多数発現しており，ミクログリアが様々

447

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

なニューロペプチドを厳密に見分け，病態時の脳機能を容体に対するリガンドとして 1998 年に同定された新規

極めて巧妙に制御している可能性が示唆される。我々は，生理活性ペプチドであり，摂食や睡眠に深く関わっていこれらニューロペプチドがミクログリアの遊走能に及ぼる上に，自発運動量の亢進，交感神経系の活性化，さらす影響を模索すべく，網羅的に検討を行ってきた。これにはうつ病や痛みとの関連も報告されている。神経系でまでに報告されているミクログリアの遊走能に関与するは ATP の作用と逆の作用があることが報告されており，

ニューロペプチドはすべて，その遊走性を増加させるも本研究では，免疫系において拮抗作用があることが示唆のであったのに対し，オレキシンはそれ自身では何ら影された。今後，オレキシン特有のシグナル系と ATP との響がなかったが，ATP によるミクログリア遊走能を顕著

拮抗作用を解明する予定である。

に抑制した。オレキシンはオーファン G 蛋白質共役型受（8）ATP 情報が発信されるメカニズム小泉修一 1，藤下加代子 1，中込宙史 2，井上かおり 1，井村誉史雄 1，小松龍平 1，
柴田圭輔 1，篠崎陽一 1，平山友里 1，森澤陽介 1，武田正之 2，森山芳則 3（1 山梨大学大学院医学工学総合研究部薬理学講座，
2

山梨大学大学院医学工学総合研究部泌尿器科学講座，3 岡山大学大学院医歯薬総合研究科）

多くの細胞が種々の刺激によって ATP 等ヌクレオチ

オートクラインメカニズムにより自身の機能制御を行っドを放出するこが，その放出メカニズムには不明な点がている可能性が示唆された。膀胱上皮：膀胱に尿が溜ま多い。本研究会では，2008 年に森山らが報告した VNUT

り伸展すると，膀胱上皮から VNUT 依存的な開口放出にの切り口から，各種細胞の ATP 放出メカニズムについて

より ATP が放出された。この ATP が一次求心性神経上検討を行った。アストロサイト：アストロサイトには開の P2X 受容体を刺激することで，尿意が伝わることが予

口放出関連分子及び VNUT 陽性シグナルが存在し，開口想される。皮膚：皮膚は機械刺激や，光，熱に晒される放出により ATP が放出され，周辺細胞の機能を制御して機会が多い。皮膚はこれらの刺激，VNUT 依存的な ATP

いることが明らかとなった。ミクログリア：ミクログリ

開口放出に変換し，周辺細胞の機能制御を行っている可アの機能は複数の P2 受容体で異なる制御を受けている能性が示唆された。

が，ミクログリア自身も開口放出により ATP を放出し，（9）味覚伝達における ATP の役割
吉田竜介 1，仁木麻由 1，村田芳博 2，二ノ宮裕三 1（1 九州大学大学院歯学研究院口腔機能解析学，2 高知大学医学部生理）

近年，ATP は，味細胞－味神経間の主要な伝達物質とII 型細胞からは味刺激による ATP 放出が検出されたが，して注目されている。ATP は，味蕾内の細胞のうち II 型

酸味，塩味刺激に応答する III 型細胞では味刺激による細胞からヘミチャネル（connexin43 および pannexin1）を

ATP 放出が検出できなかった。ATP 放出量は味細胞の発介して放出される可能性が示唆されており，我々はルー火頻度に依存して増大し，pannexin1 の阻害剤カルベノキ

ズパッチ法とルシフェラーゼアッセイを組み合わせ，味ソロンで抑制された。また，テトロドトキシン投与によ細胞応答とそれにより放出される ATP の定量を同時にり活動電位を抑制すると，II 型細胞からの ATP 放出量が，行った。その結果，甘味，うま味，苦味刺激に応答する

約 3 分の 1 に減少した。これらの結果から，味刺激で生448

研究会報告じる活動電位により II 型細胞からの ATP 放出が増強さ

TNP-ATP により ATP 投与による鼓索神経活動の上昇はれることが示唆された。またマウスの血中 ATP 投与によ抑制された。以上のことから，ATP が，甘味，うま味，り，濃度依存的な鼓索神経の神経活動の上昇を認めた。

苦味応答細胞から味神経線維への情報伝達物質として機

味神経には，これまでに ATP 受容体として P2X2，P2X3，能している可能性が示唆された。

P2X2/3 が 確 認 さ れ て お り ， こ れ ら の 阻 害 剤 で あ る（10）UDP 誘発性マクロピノサイトーシスにおける PKD の関与
上杉歩未，片岡彩子，齊藤秀俊，津田誠，井上和秀（九州大学大学院薬学研究院薬理学分野）

ミクログリアは常に突起を伸縮させて脳内の環境を監および液胞周囲への PKD の集積は，全て PKD の選択的視しており，死細胞や有害な細胞外物質を即座に除去す

阻害薬 (CID755673) により抑制された。これらの結果かることにより中枢神経系の恒常性維持に貢献している。

ら，液胞形成は細胞外物質の取り込みに重要であり，こ今回は，細胞外物質の取り込み機構として知られる食作の過程に PKD が関与していることが示された。また，用と飲作用の中でも，特に飲作用に着目して研究を行っ

UDP 刺激によりミクログリアの貪食作用が促進される，た。

という過去の報告と一致し，UDP 刺激によりオプソニン

ミクログリアに UDP 刺激を行うと，細胞膜の運動性が化ビーズや可溶性 Aβ，デキストラン溶液の取り込みは有亢進し，刺激 1 時間後には多くの細胞で細胞膜成分由来

意に増加し，この取り込み促進作用は PKD 阻害薬によりの液胞が形成された。形成された液胞の周囲には PKD が抑制された。オプソニン化ビーズや可溶性 Aβは，デキス

集積しており，液胞の内部には細胞外溶液由来のトランと同様に細胞内の液胞やその周囲に多く取り込ま

FITC-Dextran が取り込まれていた。UDP 刺激後にみられれていたことから，これらの取り込みはマクロピノサイ

た液胞形成の増加やデキストラン溶液の取り込み増加，トーシスの機構である可能性が示唆された。

（11）アデノシン受容体の活性化を介した海馬アストロサイト自発的カルシウム・オシレーション頻度の長期増強
川村将仁（東京慈恵会医科大学・薬理学講座）

アストロサイトが自発的カルシウム・オシレーション

ム・オシレーションの頻度増加を引き起こした。この自を引き起こすことはグリア細胞において観察される自発発的カルシウム・オシレーション頻度長期増強はアデノ活動の一例として知られている。しかしながら，神経細シン受容体作動薬である NECA 投与によっても引き起こ

胞－グリア間伝達物質であるアデノシンおよび ATP がされ，アデノシン受容体拮抗薬によって抑制された。まおよぼすアストロサイトの自発的カルシウム・オシレー

た，NECA は luciferin-luciferase 法により測定した外液中ションの調節機構およびその機能的役割については未解の ATP 濃度をアデノシン受容体の活性化を介して減少明である。本研究では海馬アストロサイトにおける自発させた。アデノシン受容体の活性化は内因性 ATP からア的カルシウム・オシレーションの調節機構を解明するた

デノシンへの加水分解を調節することにより，海馬アス

めに，細胞外 ATP の影響について，海馬スライス培養標

トロサイトの自発的カルシウム・オシレーション頻度を本によるカルシウム・イメージング法を用いて検討した。

制御していると考えられる。

細胞外 ATP 投与は 20 分以上持続する自発的カルシウ

449

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（12）転写因子 IRF8を介したミクログリア ATP 受容体発現制御
および神経障害性疼痛における役割
増田隆博 1，津田

誠 1，吉永遼平 1，齊藤秀俊 1，田村智彦 2，井上和秀 1（1 九州大学大学院薬学研究院薬理学分野，2 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室）

神経障害性疼痛を含めた種々の中枢性疾患発症時，の顕著な発現増加が観察された。一方，培養ミクログリ

ATP 受容体など様々な細胞内シグナル分子を過剰発現さア細胞に IRF8 を強制発現させたところ，P2X4 受容体やせるなどして劇的な functional phenotype shift を遂げた過P2Y12 受容体の顕著な発現増加が観察されるなど，過活活動ミクログリアが，その病態発症・維持に重要な役割

動状態ミクログリアに見られる特徴的変化を示した。まを果たしていることが明らかになっている。しかしながた，IRF8 欠損マウスにおいては，野生型マウスと比較しら，ミクログリアの過活動状態への移行を司る遺伝子発て，末梢神経損傷後に観察されるミクログリア関連分子

現メカニズムは未だ明らかになっていない。本研究で，（P2X4 受容体や P2Y12 受容体など）の発現増加および疼我々は転写因子 Interferon regulatory factor-8 (IRF8) がミ痛症状が有意に抑制された。以上の結果から，脊髄ミククログリアの過活動状態への移行に重要な役割を果たし

ログリアで発現増加した IRF8 は，ミクログリアの過活ていることを見出した。

動状態への移行に関与し，神経障害性疼痛発症に重要な

末梢神経損傷後，脊髄内でミクログリア特異的に IRF8450

役割を果たしていると考えられる。

研究会報告17．上皮細胞の恒常性維持機構におけるイオン・物質輸送の新しい分子生理2011 年 11 月 21 日－11 月 22 日
代表・世話人：酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部）
所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）トロンボキサン A2 により誘導されるヒト大腸癌細胞増殖における Kv7.1 K+チャネルの役割
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）（２）水電解質代謝におけるマクラデンサ細胞のプロスタグランジン受容体の役割
福田英一（北里大学医学部生理学）（３）CFTR の R ドメインへの結合分子による CFTR 機能制御
杉田誠（広島大学大学院医歯薬学総合研究科・創生医科学専攻病態探究医科学講座（口腔生理学））（４）アクチン結合タンパク質エズリンの上皮輸送，組織構築に対する働き
浅野真司（立命館大学薬学部）+（５）アルドステロンは p38 依存的な ENaC エンドサイトーシスを介して Na 再吸収を制御する
新里直美（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）-（６）Micropuncture による単離膵導管からの HCO3 分泌測定
石黒洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）（７）ヒト及びラット大腸粘膜の陰イオン分泌における TRPA1 チャネルの関与
加治いずみ（静岡県立大学大学院・環境科学研究所

環境生理学研究室）（８）プロカテロール刺激時 PDE1 によるマウス細気管支線毛運動の周波数と振幅の調節
中張隆司（大阪医科大学生理学）（９）陰イオン輸送体 SLC26A3 の細胞膜表面の発現並びに蛋白質分解からの保護における糖鎖の役割
林

久由（静岡県立大学食品栄養科学部生理学研究室）+（10）足場タンパク質 PDZK1 上における Na 依存アニオン輸送体 SMCT2 と尿酸-アニオン交換体 URAT1 の機能共役
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）（11）胎盤上皮細胞における尿酸輸送機構
木村徹（杏林大学医学部薬理学）（12）タンパク質ホメオスタシス容量の制御機構
中井彰（山口大学大学院医学系研究科医化学分野）（13）prostasin による腎尿細管における Na 再吸収の調節機構
實吉拓（熊本大学大学院生命科学研究部腎臓内科）（14）ABC トランスポータ・CFTR チャネルにおける ATP 依存性ゲーティング機構：
ATP 加水分解サイクル－ポアゲーティングサイクル間のカップリング様式
相馬義郎（慶應義塾大学医学部，米国ミズーリ大学医学部）（15）Function and Regulation of Epithelial Barrier
Hong LUO(Faculty of Medicine, Tottori University, Chinese Academy of Medical Scicence, Amsterdam University)【参加者名】
石黒洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学），

浅野真司（立命館大学薬学部分子生理学研究室）
，櫻井裕

451

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

之（杏林大学医学部薬理学教室），相馬義郎（慶應義塾大裕一（静岡県立大学食品栄養科学部生理学研究室），新里

学医学部薬理学教室），丸中良典（京都府立医科大学大学

直美（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学），

院医学研究科細胞生理学），北川真希（京都府立医科大学

福田英一（北里大学医学部生理学），河原克雅（北里大学

医学部細胞生理学），早田洋樹（京都府立医科大学大学院

医学部生理学），中張隆司（大阪医科大学医学部生理学），

医学研究科細胞生理学教室），加藤山口純弥（総合研究大学院大学生理科学研究科生体恒常剛（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），稲田浩

機能発達機構研究部門），孫之（生理学研究所発達生理学研究系生体恒常機能発達機学研究科細胞生理学），永森收志（大阪大学大学院医学系

構研究部門），平尾顕三（生理学研究所生体恒常機能発達研究科生体システム薬理），酒井秀紀（富山大学大学院医機構研究部門），宮本愛喜子（総合研究大学院大学生理科

学薬学研究部薬物生理学），清水貴浩（富山大学医学薬学学専攻生体恒常機能発達機構研究部門），木村

研究部（薬学）
薬物生理学），杉田徹（杏林紅昕（京都府立医科大学医

誠（広島大学大学院

大学医学部薬理学教室），中畑義久（生理学研究所発達生

医歯薬学総合研究科口腔生理学研究室），實吉

理学系生体恒常機能発達機構研究部門），近藤志保（名古大学生命科学研究部腎臓内科学），植田美紀（熊本大学腎屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学研究室）
，江藤

臓内科）
，金井好克（大阪大学大学院医学系研究科生体シ圭（生理学研究所発達生理学研究系生体恒常機能発達機

ステム薬理学），鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能発構研究部門），中井達機構研究部門），石橋彰（山口大学大学院医学系研究科医拓（熊本仁（生理学研究所生体恒常機能

化学分野），加治いずみ（静岡県立大学生活健康科学研究

発達機構研究部門），桑原厚和（静岡県立大学大学院・環科・環境科学研究所環境生理学研究室），Kim Sun Kwang

境科学研究所環境生理学研究室），中島謙一（京都府立医（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），小川侑

科大学医学研究科細胞生理学），山口

記（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学），林

学系研究科健康栄養医学研究室），鈴木喜郎（自然科学研

久由（静岡県立大学食品栄養科学部生理学研究室），石川

究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部

達也（総合研究大学院大学生命科学研究科生体恒常機能門），Hong LUO（鳥取大学医学部），芦原英司（京都府立発達研究部門），北村健一郎（熊本大学腎臓内科），鈴木

医科大学細胞生理）誠（名古屋大学医【概要】
上皮細胞は，基底側壁膜および頂部膜を有しており，

特に若手研究者の積極的な姿勢が目立った。

多種の膜輸送タンパク質により，体内環境恒常性維持の講演では，大腸癌細胞におけるトロンボキサンとためのイオン輸送や物質輸送が行われている。これらのKv7.1 K+チャネルの病態生理機能，マクラデンサ細胞のタンパク質は，単分子で機能するもの，サブユニット構

プロスタグランジン受容体の役割，CFTR の R ドメイン造をとるもの，異種のタンパク質で機能複合体を形成すへの結合分子によるチャネル生成制御，エズリンの上皮るものなど様々である。各種機能体の調節に関与する生輸送，組織構築に対する機能解析，腎皮質集合管細胞に理活性物質，リガンドも多種に及ぶ。加えて，基底側壁

おける p38 による ENaC のエンドサイトーシスと Na+再膜と頂部膜をつなぐ上皮細胞固有の種々の細胞内情報伝吸収の制御機構，マイクロパンクチャー法による単離膵

達系や細胞内オルガネラにおけるイオン・物質輸送系も導管からの重炭酸イオン分泌測定，大腸粘膜のアニオン

重要である。これらの点が系統的に明らかになれば，上分泌における TRPA1 チャネルの関与，PDE1 による細気皮細胞の機能異常や破綻により引き起こされる様々な病

管支線毛運動の周波数と振幅の調節機構，Cl /HCO3-交換

態のメカニズムが解明でき，創薬基盤の確立につながる

輸送体 SLC26A3 の細胞膜表面への発現ならびに蛋白質可能性がある。

分解酵素からの保護に対する糖鎖の役割，PDZK1 上にお−本研究会は，平成 23 年 11 月 21 日～22 日に開催し，ける Na+依存アニオン輸送体 SMCT2 と尿酸-アニオン交上皮関連分野で活躍する国内の一流研究者が集まり，よ換体 URAT1 の機能共役，胎盤上皮細胞における尿酸輸

り深いレベルでの意見交換を行うことを目的とした。研

送機構，熱ショック因子 HSF1 による蛋白質ホメオスタ

究会では，15 題の講演（発表 20 分，討論 10 分）が行わ

シス容量の制御機構，prostasin による腎尿細管におけるれ，非常に活発で有益なディスカッションが行われた。

Na+再吸収の調節機構，CFTR における NBD エンジンと452

研究会報告チャネルゲート間のカップリング様式，上皮バリアの制今後，本研究分野のさらなる発展，若手研究者のます御機構等についての最新の研究成果が発表された。

ますの活躍，ならびに共同研究の推進等が期待できる。

+（1）トロンボキサン A2により誘導されるヒト大腸癌細胞増殖における Kv7.1 K チャネルの役割
清水貴浩，髙橋祐太，藤井拓人，竹口紀晃，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）・薬物生理学）

本研究では，TXA2 により誘導されるヒト大腸癌細胞

Kv7.1 カリウムチャネルの機能的発現を観測すると，増殖に対する Kv7.1 カリウムチャネルの役割を明らかに

STA2 処理した KM12-L4 細胞では，コントロールの細胞することを目的とした。まずヒト大腸の正常組織と癌組に比べ，より大きな電位非依存性カリウムチャネル電流

織における Kv7.1 カリウムチャネルの発現量の比較を行が観測された。このチャネル電流は，Kv7.1 カリウムチったところ，Kv7.1 カリウムチャネルがヒト大腸癌組織

ャネルの特異的阻害剤のクロマノール 293B に感受性でにおいて高発現していることが明らかとなった。次に，あった。さらに，TXA2 誘導性細胞増殖に対する効果を

ヒト大腸癌培養細胞 (KM12-L4) において， TXA2 が検討したところ，クロマノール 293B は STA2 により誘導

Kv7.1 カリウムチャネルの発現量に影響を与えるのかをされるヒト大腸癌細胞の増殖を濃度依存的に抑制した。

検討したところ，STA2 を 2 日間処理した KM12-L4 細胞以上の結果から，ヒト大腸癌において産生される TXA2

において，Kv7.1 カリウムチャネルの発現量が有意に増は，Kv7.1 カリウムチャネルの発現および機能を亢進し，加していた。パッチクランプホールセル記録法を用いて，細胞増殖に重要な役割を果たすことが示唆された。

（2）水電解質代謝におけるマクラデンサ細胞のプロスタグランジン受容体の役割
福田英一，河原克雅（北里大学医学部生理学）

慢性的な体液量減少時，マクラデンサ (MD) 細胞の発現させた CHO 細胞の EC50 値により近かった (EP2=25

COX-2 発現が増加し，傍糸球体装置領域にプロスタグラ

nM, EP4=3.9 nM, Nishigaki et al, 1996)。また，0 Cl 誘導（5ンジン E2 (PGE2) が放出される。PGE2 は尿細管糸球体フ時間）による PGE2 産生は，AH-23484（EP4 特異的アンィードバック (TGF) 機構の感受性を低下させ，糸球体濾

タゴニスト）濃度依存的に阻害された（100 µM AH-23484

過量の基礎値を確保する。我々はマウス MD 由来不死化

添加時には 17.9%に低下した）。

細胞株 (NE-MD) を用いて，細胞外 PGE2 が COX-2 発現【結論】NE-MD 細胞の COX-2 発現調節における“正のフを持続的に亢進させる“正のフィードバック機構”の存ィードバック機構”には，EP4 が重要な役割を果たして在を明らかにした。

いる。更に，持続的な PGE2 産生における本フィードバ【方法】EP 受容体 (EP4) 特異的アンタゴニストを用い，ック機構の“寄与率”（AH-23484 添加によって PGE2 産生

MD 細胞における COX-2 発現のフィードバック機構修飾が減少する割合）は，全 PGE2 産生量の 80%以上だった。

に関与する EP 受容体を明らかにした。

【展望】今後は，COX-2 発現量や cAMP 産生などにおい【結果】NE-MD 細胞の PGE2 誘導 cAMP 産生量は，濃度ても AH-23484 添加の影響を測定し，本フィードバック

依存的に増加した。PGE2 の EC50 値は 4.5 nM で，EP4 を機構の生理学的意義を明らかにしたい。

−

453

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（3）CFTR の R ドメインへの結合分子による CFTR 機能制御
杉田

誠，柴

芳樹

（広島大学大学院医歯薬学総合研究科・創生医科学専攻病態探究医科学講座（口腔生理学））−

粘 膜 上 皮 細 胞 の 腺 腔 側 膜 Cl チ ャ ネ ル と し て 働 く

R-domain Interacting Protein (CRIP)：CRIP1・CRIP2・CRIP3)

CFTR の遺伝的機能不全症（嚢胞性線維症）は，呼吸器を得た。CRIP1・CRIP2・CRIP3 は，N 末端領域に Zinc Finger

感染を誘発する致死率の高い疾患である。変異型を有し，C 末端領域に Zinc Ring Finger を有する。3 種間(∆F508) CFTR は細胞内の ER で異常分解され，結果としで相同性が非常に高く Zinc Ring Finger を有する C 末端−て粘膜上皮細胞の腺腔側細胞膜に CFTR Cl チャネルが領域で CFTR の R ドメインに結合する。CRIP1・CRIP2・

存在しないために疾患が誘発される。従来の研究でCRIP3 は主に核内もしくは核周囲領域に存在するが，一CFTR の R ドメインに結合する分子によって CFTR の生部は細胞質にも存在する。CRIP1・CRIP2・CRIP3 は，成・分解が 制御されることが示唆され たため， yeast

ALLN 感受性プロテアーゼにより切断修飾を受け細胞内

two-hybrid system により R ドメインに接着する分子を探

局在を変化させながら，CFTR の分解と成熟型 CFTR 生

索し，遺伝子ファミリーを形成する 3 種の分子 (the CFTR成の双方を多角的に制御することが示唆された。

（4）アクチン結合タンパク質エズリンの上皮輸送, 組織構築に対する働き
波多野亮 1，田村

淳 2，月田早智子 2，向所賢一 3，服部隆則 3，浅野真司 1（1 立命館大学薬学部，2 大阪大学大学院生命機能，3 滋賀医科大学医学部）

エズリンは, 消化管や腎尿細管などの上皮組織の刷子

腎臓において，エズリンは糸球体や近位尿細管の刷子縁膜に発現して，膜タンパク質とアクチン細胞骨格とを縁膜に高発現する。Vil2KD/KD マウスでは，尿中へのリン

クロスリンクするタンパク質である。私達は，遺伝子改酸排泄の亢進と，血漿中のリン酸濃度，Ca2+濃度の低下，変によってエズリンの発現を抑制したノックダウン

活性化ビタミン D 濃度の上昇が見られた。近位尿細管に

(Vil2

KD/KD

) マウスを用いて，in vivo 条件でのエズリンのNaPi-IIa 輸送体によって行われる。Vil2KD/KD マウスでは，機能を検討した。
胃 粘膜にお いてエズ リンは胃 壁細胞に 発現する。
Vil2

KD/KD

おけるリン酸の再吸収は，おもに Na+との共輸送を行う
足場タンパク質 NHERF1 と NaPi-IIa の刷子縁膜へのトラ

マウスでは，分泌小胞と頂端膜との融合が阻害

フィッキングが障害され，リン酸の再吸収が妨げられた。

され，胃酸分泌障害が観察された。血漿中のガストリン

また，Vil2KD/KD マウスの成長遅滞や骨格の矮小化と合わ濃度が上昇し，被蓋上皮細胞の過形成が認められた。ませて，骨密度の低下や骨石灰化の障害が見られ，ビタミ

た，胃腺の萎縮や胃壁細胞の減少が認められた。さらに，ン D 抵抗性のくる病に対応する所見が観察された。この

副細胞から主細胞への分化が阻害され，主細胞数が減少

ように，エズリンは上皮組織の構築や上皮組織におけるし，副細胞が増殖する擬幽門腺化生が観察された。

物質輸送に深く関わることが確認された。

+（5）アルドステロンは p38依存的な ENaC エンドサイトーシスを介して Na 再吸収を制御する
新里直美，太田麻利子，丸中良典（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）
腎臓での Na+再吸収は，体液量や血圧調節に重要な役454割を担っている。アルドステロン (ALD) は，Na+再吸収

研究会報告を制御する主要なホルモンであり，上皮型 Na+チャネル

p38 阻害剤を添加すると Na+再吸収は急速に減少した。

(ENaC) の遺伝子発現亢進したり，serum and glucocorticoid -この p38 シグナル抑制による Na+再吸収減少は，プロテinduced kinase (SGK) 1・Nedd4-2 の活性制御を介して ENaC

アソーム阻害剤である MG132 によりほぼ回復し，p38 活+

膜発現量を増大し，Na 再吸収を亢進することが知られ性化は ENaC エンドサイトーシスを遅延させている可能ている。Xenopus laevis 皮質集合管モデル細胞株（A6 細性が示唆された。一方，p38 は Akt の活性化を介して胞）において，我々は，ADL が p38 を活性化し，p38 阻

SGK1・Nedd4-2 の活性制御をしていることが示唆され+害剤は ADL により亢進した Na 再吸収を著しく抑制するた。以上の結果より，p38-Akt 依存的なシグナルは，ことを見出した。本研究では，p38 シグナル抑制が ENaC

Nedd4-2 のリン酸化を介して ENaC のユビキチン化を抑遺 伝 子 発 現 に は 顕 著 に 影 響 し な い こ と か ら ， ENaC

制し，ENaC の膜発現量の増大に貢献し，ALD による Na+

trafficking を介した膜発現制御に注目し，p38 の役割につ再吸収亢進メカニズムとして機能していると考えられ+

いて検討したところ，ADL により亢進した Na 再吸収にる。

-

（6）Micropuncture による単離膵導管からの HCO3 分泌測定
石黒洋，山本明子，中莖みゆき，衣石黒真理子，山口蘭娟，誠，近藤志保，持丸由香（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）−−

モルモットの膵臓から直径～100µm の小葉間膵管を単内 pH (pHL) の上昇，管腔内 Cl 濃度 ([Cl ]L) の低下が観離して，数時間培養すると，両端が自然に閉じる。この察される。管腔容積を同時に測定すれば，HCO3 flux と

−

−

−

単離膵管を 37℃の HCO3 -CO2 緩衝液で表層灌流すると，

Cl flux が算出される。secretin 最大刺激下に，表層灌流

fluid secretion により管腔が拡大する。secretin で（最大）

液に 1mM の ethanol を加えると，fluid secretion は約 60%

−1

−2

−

刺激すると，2～3 nl min mm （上皮面積当たり）の fluid

増加し，pHL はわずかに低下し，[Cl ]L の低下は止まった。

secretion が観察される。管腔内に BCECF-dextran あるい分泌液の HCO3 濃度と Cl 濃度を計算すると，secretin 刺−−

激中は～150mM と～0mM，ethanol を加えると～80mM と−～70mM であった。

は ABQ-dextran を注入すると，HCO3 分泌（＋条件によ−−っては Cl 吸収）に伴う管腔内 HCO3 濃度の上昇→管腔（7）ヒト及びラット大腸粘膜の陰イオン分泌における TRPA1チャネルの関与
加治いずみ，唐木晋一郎，桑原厚和（静岡県立大学大学院・環境科学研究所

環境生理学研究室）

これまで我々は，ヒト及びラット大腸粘膜において，

ヒト及びラット大腸の粘膜―粘膜下組織標本を用いた

短鎖脂肪酸受容体 FFAR，苦味受容体 T2R，及び嗅覚受Ussing chamber 法により，管腔側の TRPA1 活性化は，腸容体 OR ファミリーの発現を確認し，また，そのリガン

管神経系に依存しない prostaglandin 産生経路により Cl－

ドが誘発する起電的陰イオン分泌作用について報告し及び HCO3－分泌を惹起することが示唆された。さらに，た。この中で，温度感受性 TRP チャネルの一つ，TRPA1

単離 crypt を用いた RT-PCR，in situ hybridization 及び免の大腸粘膜における機能的発現が示唆された。そこで今

疫組織化学法を用い，大腸上皮細胞の頂端膜に TRPA1

回は，TRPA1 が大腸管腔内容物の認識機構に関与する可が発現することを確認した。

能性を検討した。

455

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（8）プロカテロール刺激時 PDE1によるマウス細気管支線毛運動の周波数と振幅の調節
中張隆司（大阪医科大学生理学）
丸中良典（京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理学）

末梢気道粘液線毛クリアランスは，吸入異物を粘液層

PDE1 阻害剤 (8-Methoxymethyl IBMX) は CBA 増加なで捉え，線毛運動により輸送している。本研究では，マ

しに CBF 増加を引き起こした。PDE1 は [Ca2+]i 増加によ

ウス単離末梢気道線毛細胞の運動線毛を，高速度カメラ

り活性化されることから，iomomycin 存在下に procaterol(500Hz) により観察した。Procaterol（β2 刺激薬）は cAMP

刺激を行った。Procaterol は，CBF 増加なしに CBA 増加を介し線毛運動周波数 (CBF) と振幅 (CBA) を増加させを引き起こした。免疫電顕は，PDE1 が軸糸中の 9 対のた。Procaterol 濃度依存性から，CBA 曲線が CBF 曲線かmicrotubules に存在することを示していた。

ら低濃度側へシフトしていることが明らかとなった。

一方で，Chlamydomonas の研究から outer dynein が CBF

CBA の低濃度シフトは forskolin でも観察された。一方を，inner dynein が CBA を調節していることが報告されで，非選択性 phosphodiesterase (PDE) 阻害剤の IBMX でている。今回の結果は，末梢気道線毛では PDE1 が outer

は CBA の低濃度シフトは観察されなかった。このこと

dynein を調節している microdomain の cAMP を調節しては，CBF と CBA を調節している microdomain におけるいることが示唆された。

PDE subtype が異なる可能性を示唆している。

（9）陰イオン輸送体 SLC26A3の細胞膜表面の発現並びに蛋白質分解からの保護における糖鎖の役割
林久由，山下裕香理，鈴木裕一（静岡県立大学−−

SLC26A3 は消化管に発現している Cl /HCO3 交換輸送−

食品栄養科学部

生理学研究室）鎖は絶対的に必要ではないことが示唆された。細胞膜表体であり，Cl 吸収に重要であると考えられている。

面の SLC26A3 をビオチン化で定量化した。糖鎖除去に

SLC26A3 の細胞外ドメインは N 結合型糖鎖付加を受けより細胞膜上の SLC26A3 の発現の低下が観察された。

ることが想定されているが，その生理的な機能について

SLC26A3 は消化管に発現しており，多くの消化酵素に晒は検討されていない。このため本研究では N 結合型糖鎖されている。このため糖鎖が SLC26A3 を消化酵素から付加抑制剤，点変異体の作製により SLC26A3 の糖鎖付保護しているか検討を行った。成熟した糖鎖付加を受け加を抑制し検討を行った。脱糖鎖酵素処理実験により，た SLC26A3 はトリプシン処理では蛋白分解を受けなか成熟した糖鎖が付加した SLC26A3 は細胞膜表面に発現ったが，糖鎖除去した SLC26A3 ではトリプシン処理にしており，すべての糖鎖は SLC26A3 の細胞外ループにより蛋白分解を受けた。以上より SLC26A3 の糖鎖は細付加していることが示された。糖鎖除去により，胞膜表面への発現並びに蛋白分解酵素からの保護に重要

SLC26A3 のイオン輸送活性は低下したが，依然として大な役割をしていることが示唆された。

きな細胞内 pH 変化は観察され，イオン輸送活性には糖456

研究会報告+（10）足場タンパク質 PDZK1 上における Na 依存アニオン輸送体 SMCT2 と尿酸-アニオン交換体 URAT1 の機能共役
永森收志 1，梅村康浩 1，Pattama Wiriyasermkul1，中込咲綾 1，西中由美子 1，
高藤和輝 1，大垣隆一 1，木村

徹 2，金井好克 1（1 大阪大学大学院医学系研究科生体システム薬理，2 杏林大学薬理学）

トランスポーターは，膜を超えて基質を輸送するため

テオミクス解析により明らかにした。したがって足場タに，膜を隔てて存在する電気化学的勾配を利用する。ほンパク質である PDZK1 を介して URAT1 と SMCT2 が複乳類細胞の細胞膜においては，ナトリウムの化学的勾配

合体を形成していることが強く示唆される。次に生細胞が存在するため，多くの細胞膜トランスポーターはナト

イメージングによる FRET 解析を行ったところ，PDZK1

リウム濃度勾配を利用することでナトリウムと基質を共存在下において URAT1 と SMCT2 の複合体形成は，顕著

輸送し基質を細胞内に取り込む。一方，交換輸送体は，に促進することが示された。そこで，複合体形成による細胞内外の基質を交換することにより基質の輸送を行

輸送活性への影響，すなわち複合体におけるトランス

う。通常，細胞膜全体に対して安定して大きな濃度勾配

ポーターの機能共役を実証するため，URAT1 およびを保つナトリウムと異なり，これらの交換輸送体の基質

SMCT2 を精製し，同様に精製した PDZK1 存在下・非存の多くは，その存在量の少なさや不安定さ・不均一性か在下でプロテオリポソームに再構成し，尿酸の取り込み

ら，輸送に適した化学的勾配を作り出すには不利である。

活性を測定した。その結果，尿酸のプロテオリポソーム

この弱点を補い安定して基質の輸送を行うため，交換輸への取り込み初速度は，PDZK1 存在下においてはナトリ

送体は他のトランスポーター，特にナトリウム依存的ト

ウムの添加によって上昇したが，PDZK1 非存在下においランスポーター，と近接して存在し，そのトランスポーてナトリウムによる初速度の変化は見られなかった。こターが作り出した基質の化学的濃度勾配を利用する必要の結果は，URAT１が PDZK1 を介して SMCT2 近接に存があるが，この機能共役の実例は示されていない。

在しうるときのみ，尿酸の取り込み初速度を上昇させた+

そこで本研究では，その一例として，Na 依存アニオ

ことを現しており，SMCT2 がナトリウムと共に取り込んン輸送体と尿酸-アニオン交換体の機能共役を明らかにだアニオンを，URAT1 が交換基質として利用して尿酸をした。マウス腎皮質から尿酸-アニオン交換体である

取り込んでいる機能共役の存在を強く示唆するものであ+

URAT1 (SLC22A12) を免疫沈降したところ，Na 依存アニ

り，これは新しい上皮細胞の恒常性維持機構におけるイオン輸送体である SMCT2 (SLC5A12) と足場タンパク質

オン・物質輸送の分子生理を提唱するものである。以上

である PDZK1 が URAT1 と共沈降してくることを，プロを 2011 年度生理研研究会において報告した。

（11）胎盤上皮細胞における尿酸輸送機構
木村徹（杏林大学医学部薬理学）

妊娠高血圧症候群 (PIH) 発症時や多胎妊娠時に併発すと免疫組織染色により，胎盤における尿酸トランスポー

る高尿酸血症発症メカニズムの解明を最終目標として，

ターの発現解析を行った。PIH や双胎妊娠において，母未だ不明な点が多い胎盤での尿酸輸送機構の解析を行っ

体血の血清尿酸値が上昇することを確認した。母体血とた。杏林大学医学部付属病院において帝王切開を受ける

臍帯血の血清尿酸値に大きな差は見られず，胎盤におい患者から，インフォームドコンセントを取得の上，母体て母体・胎児間の尿酸輸送が積極的に行われていること

血，臍帯血，胎盤を採取した。母体血および臍帯血の血が示唆された。免疫組織染色の結果から，ABCG2 は合胞

清尿酸値の測定を行い，両者を比較した。また RT-PCR

体栄養膜細胞の母体側，OAT4 は合胞体栄養膜細胞の胎457

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

児側，OAT10 は合胞体栄養膜細胞全体，URATv1-short

トランスポーターの極在部位に変化が見られていないこ

isoform は合胞体栄養膜細胞の母体側と血管内皮細胞，とから，尿酸トランスポーターの発現部位の違いによっ

URATv1-long isoform は血管内皮細胞と結合組織にそれて高尿酸血症を発症するということはないと考えられぞれ発現が見られた。双胎妊娠や PIH において，これらる。

（12）タンパク質ホメオスタシス容量の制御機構
藤本充章，高木栄一，瀧井良祐，Ramachandran Prakasam，譚克，林田直樹，中井彰（山口大学大学院医学系研究科医化学分野）

上皮細胞を含むすべての細胞内のタンパク質ホメオスは非活性型の単量体として存在し，熱ストレスにより活

タシスの容量は，それぞれ一定に保たれている。その容性型の三量体（DNA 結合型）へ転換すると信じられてき量は老化の進行とともに減少し，生理的な容量の減少にた。しかし，最近の研究から，オリゴマー構造の転換を伴って神経変性疾患などのタンパク質ミスフォールディ

伴うことなく，HSF1 がタンパク質凝集体形成を抑制しング病の病態が進行する。従って，その容量の調節はイていることが分ってきた。今回，非ストレス条件下でオンチャネルなどを含む全てのタンパク質の機能発現に

HSF1 が転写制御を行う分子機構を明らかにした。HSF1

重要で，熱ショック応答がその調節機構として重要であが DNA 複製・修復に関わる因子を介してゲノム DNA にる。熱ショック応答は，タンパク質のフォールディング

安定に結合して転写を促進しており，その機構がタンパを介助する熱ショックタンパク質 (HSP)，ならびに分解

ク質ホメオスタシスの維持に必要であった。本研究は，等に関連するタンパク質の発現誘導による恒常性維持機

HSF1 が生理的なタンパク質ホメオスタシス容量を規定

構で，熱ショック因子 (HSF) によって転写レベルで制御することを初めて明らかにし，タンパク質ミスフォール

される。これまでの研究から，非ストレス条件下で，HSF1

ディング病の新たな治療ターゲットを示唆している。

（13）prostasin による腎尿細管における Na 再吸収の調節機構
實吉

拓，柿添

豊，脇田直樹，冨田公夫，北村健一郎（熊本大学大学院生命科学研究部腎臓内科学）

prostasin は腎尿細管細胞を始めとする上皮細胞に多くと考えられた。また，aldosterone 負荷により，prostasin発現するセリンプロテアーゼである。近年，上皮型 Naの尿中排泄が亢進した。以上より prostasin は aldosterone

チャネル (ENaC) のγ-subunit の細胞外ループの二か所が依存性 Na 感受性高血圧において，重要な役割を果たしそれぞれ furin 及び prostasin によって切断を受けることている可能性が示唆された。

により ENaC の不活性化領域が切り出され，ENaC を活

マウス集合尿細管細胞株である M1 細胞に NO donor

性化させるメカニズムが明らかにされた。また，prostasinを作用させると，ENaC の活性や prostasin の発現を濃度

は ENaC と同様に aldosterone により正の発現調節を受け依存的に抑制した。また，NF-κB の inhibitor を作用させる。

ると，著明に ENaC 活性と prostasin の発現を抑制し，ま私達は prostasin 阻害活性を持つ合成セリンプロテアー

た両薬剤はは NF-κB の核移行を阻害した。さらに，NOゼ阻害薬であるメシル酸カモスタット (CM) を aldosterone

donor はリン酸化 IκBαを減少させた。以上の結果より，

負荷モデルラットへ投与した。CM はγENaC の二ヶ所のprostasin は，NO がリン酸化 IκBαの減少を介する NF-κB

うちの一ヶ所の切断を阻害し，ENaC 活性を低下させたの核移行を阻害することにより，その発現が減少し，

458

研究会報告ENaC 活性を低下させることが示唆された。

な病態における腎集合尿細管の Na 再吸収の調節機構に

prostasin は aldosterone や NO による調節を受け，様々

おいて，重要な役割を果たしていることが示唆された。

（14）ABC トランスポータ・CFTR チャネルにおける ATP 依存性ゲーティング機構：
ATP 加水分解サイクル－ポアゲーティングサイクル間のカップリング様式
相馬義郎（慶應義塾大学医学部，米国ミズーリ大学医学部）
T.-C. Hwang（米国ミズーリ大学学部）
ABC トランスポータは，Nucleotide Binding Domain(NBD) を 2 つ共通して持つ蛋白スーパーファミリーであ量体が形成されることによってチャネルゲートが開口
し，部分解離によって閉口すると考えている。

る。2 つの NBD は，その接合面に 2 つの ATP Binding

最近，CFTR チャネルのゲートが開口状態のまま，Pocket (ABP1&2) を形成しており，ABC トランスポータ

ABP2 に結合していた ATP が pyrophosphate (PPi) に入れの機能発現のための機械的駆動力を発生していると考え替わることが可能であることを示唆するチャネル電流

られているが，その詳細なメカニズムは未だ不明である。

データが得られた。このことは，ゲートが開口したまま

CFTR チャネルでは，ABP1 に常時 ATP が結合して2 つの NBD が（部分）解離している状態が存在しており，

NBD 部分二量体を形成しており，ABP2 においてのみ

NBD エンジンとチャネルゲート間のカップリングがATP の結合・加水分解・解離プロセスが起こり，完全二ルーズであることを示唆している。

（15）Function and Regulation of Epithelial Barrier
Hong LUO(Faculty of Medicine, Tottori University, Japan
Chinese Academy of Medical Science, China
Amsterdam University, Netherlands)
1. The gastrointestinal mucosal homeostasis plays animportant role in keeping health, in which unstirred layer(precellular) and epithelium are main barriers.
2. The barriers prevent the diffusion of toxins, allergens,and pathogens from the gastrointestinal lumen into the tissue
not only, but also control the absorption in intestine.
3. The epithelial tight junctions and gap Junction constitutethe major components of paracellular barriers; on the otherfactors of transcellular barriers.
4. It was observed that the activities of transporter andchannel not only affected on transcellular barrier function but
also regulated paracellular as well as precellular barrier
functions.
5. Cytoskeleton manipulated through protein kinase C andmyosin light-chain kinase pathway could be involved in theregulations.

hand transporter and channel are the mainly determinative459

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）18．シナプス伝達の概念志向型研究
2011 年 12 月 5 日－12 月 6 日
代表・世話人：持田澄子（東京医科大学細胞生理学講座）
所内対応者：鍋倉淳一（生体恒常機能発達機構研究部門）（１）シナプス小胞再充填のメカニズム
高森茂雄（同志社大学 生命医科学部

分子神経生物学研究室）（２）中枢シナプスにおける興奮性神経伝達物質の小胞充填機構
堀哲也（同志社大学 生命医科学部

神経生理学研究室）（３）シナプス小胞開口放出に関するシナフィンの役割
得丸博史（徳島文理大学 香川薬学部）
2+（４）神経伝達物質放出の Ca センサーシナプトタグミンの SNARE 膜融合複合体からの解離
西木禎一（岡山大学大学院 医歯薬学総合研究科

細胞生理学）（５）生後発達に伴う PKG 依存性小胞エンドサイトーシス制御機構の変化とその役割
江口工学（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）（６）交感神経ダイナミンアイソフォームの役割
谷藤章太（東京医科大学

細胞生理学講座）（７）脳幹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
平尾顕三（生理学研究所

生体恒常機能発達機構研究部門）（８）長期増強における AMPA 受容体動態の光不活化法による解析
神谷温之（北海道大学 医学研究科

神経生物学分野）

山下愛美（京都大学大学院 理学研究科

生物物理学教室）（９）シナプス後 GluD2 によるシナプス前可塑性制御（10）小脳プルキンエ細胞 LTD の新たな PKC 依存性メカニズム
山口和彦（理化学研究所 脳センター

運動学習制御）（11）植物由来の生理活性物質によるラット脊髄後角ニューロンへの自発性グルタミン酸放出促進－TRP チャネルの関与
熊本栄一（佐賀大学 医学部

生体構造機能学講座）（12）シナプス伝達のモノカルボン酸輸送依存性に影響する因子
永瀬将志（東京慈恵会医科大学 神経科学研究部

神経生理学絵研究室）（13）アストロサイト長期培養によるニューロンのサイレントシナプス発現
桂林秀太郎（福岡大学 薬学部

臨床疾患薬理学教室）（14）カルバコール誘導 β 振動のサーカディアンリズムによる変動
中司弘樹（九州工業大学大学院

生命体工学研究科

脳情報専攻

夏目研究室）

太田宏之（防衛医科大学校 医学教育部

生理学講座）（15）ラット海馬における逆行的可塑性（16）培養ラット小脳顆粒細胞の生存に対する共存橋核の影響：代謝型グルタミン酸受容体の関与
長谷川卓也（大阪大学大学院 生命機能研究科

神経可塑性生理学研究室）（17）アンジェルマン症候群における小脳顆粒細胞 tonic inhibition の低下と小脳機能障害
江川460

潔（浜松医科大学医学部・生理学第一講座）

研究会報告【参加者名】
高木博（沖縄科学技術研究基盤整備機構高橋ユニッ化学研究所脳センター運動学習制御）
，八尾

寛（東北大

ト）
，平野丈夫（京都大学理学研究科生物物理），高森茂

学生命科学研究科脳機能解析分野），熊本栄一（佐賀大学

雄（同志社大学生命医科学部分子神経生物学研究室），

医学部生体構造機能学講座（神経生理学分野）），桂林秀

佐々木哲也（基礎生物学研究所脳生物学研究部門山森哲

太郎（福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室），夏目季代久雄研究室），福田敦夫（浜松医科大学医学部生理学第一講（九州工業大学大学院生命体工学研究科神経回路情報処座），神谷温之（北海道大学医学研究科神経生物学分野），

理），水田恒太郎（佐賀大学医学部生体構造機能学講座），

坂場武史（同志社大学），中畑義久（生理学研究所発達生

小西史朗（徳島文理大学香川薬学部病態生理学講座），持

理学系生体恒常機能発達機構研究部門），江藤

田澄子（東京医科大学細胞生理学講座），鍋倉淳一（生理圭（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

学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），石橋門），稲田浩之（生理学研究所発達生理学研究系生体恒常

理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），加藤

機能発達機構研究部門），山口純弥（生理学研究所生体恒（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），Kim Sun

常機能発達機構研究部門），平尾顕三（生理学研究所生体Kwang（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），

恒常機能発達機構研究部門），江川潔（浜松医科大学医

宮本愛喜子（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部

学部生理学第一講座），山下愛美（京都大学大学院理学研門），川口真也（京都大学大学院理学研究科生物物理平野

究科生物物理学教室機能統合学講座機能構造認識分野

研究室），山田順子（弘前大学大学院医学研究科脳神経生（平野研究室）），江口工学（沖縄科学技術大学院大学細胞理学講座），加藤総夫（慈恵医大神経科学研究部神経生理

分子シナプス機能ユニット），高橋智幸（同志社大学生命学研究室），永瀬将志（東京慈恵会医科大学神経科学研究

医科学部神経生理学研究室），三木崇史（同志社大学生命部神経生理学絵研究室），栗生俊彦（徳島文理大学香川薬医科学部神経生理学研究室），中村行宏（同志社大学生命学部病態生理学講座），高橋由香里（東京慈恵会医科大学

医科学部神経生理学研究室），石川達也（総合研究大学院

神経生理学研究室），谷藤章太（東京医科大学細胞生理学

大学（生理学研究所）
生命科学研究科生体恒常機能発達研講座），窪田寿彦（東北大学歯学研究院歯科薬理学），河究機構），中司弘樹（九州工業大学大学院生命体工学研究

野洋幸（福岡大学薬学研究科臨床疾患薬理学），小倉明彦

科脳情報専攻夏目研究室），西木禎一（岡山大学大学院医（大阪大学大学院生命機能研究科），廣野守俊（理化学研

歯薬学総合研究科細胞生理学），増本年男（岡山大学医歯究所・BSI），佐竹伸一郎（生理学研究所神経シグナル），

薬学総合研究科細胞生理学），得丸博史（徳島文理大学香山肩葉子（生理学研究所神経シグナル），松井

川薬学部薬理），太田宏之（防衛医科大学校医学教育部生学研究所脳形態解析），別府 薫（生理学研究所脳形態解理学講座），石川大介（東京大学大学院薬学系研究科薬品析），原田春美（生理学研究所脳形態解析），川本恭平（筑作用学教室），長谷川卓也（大阪大学大学院生命機能研究

波大学大学院フロンティア医科学専攻），久保義弘（生理科神経可塑性生理学研究室〈小倉研究室〉），堀学研究所神経機能素子），重本隆一（生理学研究所脳形態

哲也（同志社大学生命医科学部神経生理学研究室），山口和彦（理

仁（生
剛

広（生理

解析）

【概要】
脳の働きについて理解を深めるために，異なる分野かともに若い研究者の発表を多く採用し，新たなシナプス

らの様々なアプローチを有機的に統合し，シナプス伝達研究の方向性を探るために多角的な討論を行った。シナ

機構に関する新しい概念の形成を推進することを目的とプスでの神経伝達物質の小胞充填メカニズム，シナプス

して，多様な分野において多様な方法論を用いてシナプ

小胞開口放出制御，小胞再取り込みのメカニズム，シナス研究に取り組んでいる研究者の間で，共同研究の推進

プス前・後細胞受容体の動態と制御，チャネルや輸送体を視野に入れた徹底的な議論を行い，情報交換を通しての活性化制御，逆行性シナプス制御，神経を取り囲むグの相互理解を深める機会として企画された「シナプス伝リア細胞の機能解析，さらにシナプス可塑性やサーカデ達の概念志向型研究」と題した本研究会には，50 名を超

イアンリズムとの関連などを，電気生理学と分子生物学

える参加者があった。研究会では，最先端の研究発表との融合，電気生理学と光学生理学の連携，さらにシナプ461

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

ス機能とシステムレベルの脳機能の因果関係などを模索

プス研究に不可欠であるにもかかわらず，近年，非常にしている生理学者や，新たなシナプス局在分子からその少なくなりつつある電気生理学的手法用いた成果が多数

生理機能を追求している分子生物学者，シナプス局在分

発表され，緻密な機能解析結果から得られた生理現象の子の形態や分布と機能の連関を追求している形態学者に

理論的見解が熱く討議された。企画された時間内では収よって解析された研究成果が発表された。それに対して

まりきらずに，コーヒーブレイクや懇親会会場でも，活活発な質疑応答や助言がなされ，たいへん密度の濃い議発な議論が繰り広げられるとともに，情報交換がなされ，論が参加者相互の間で展開された。本研究会では，シナ

共同研究の可能性が討議されていた。

（1）シナプス小胞への神経伝達物質再充填のメカニズム高森茂雄（同志社大学生命医科学部）

神経終末において一度エキソサイトーシスに使われたに，シナプス小胞膜の塩化物イオン透過性を司る塩化物

シナプス小胞は，エンドサイトーシスによって新たに合イオンチャネルの分子実体に関してコンセンサスは得ら成され，神経伝達物質が再充填されることで次のエキソ

れていない。更に，興奮性神経伝達物質であるグルタミ

サイトーシスに備える。神経伝達物質の再充填過程は小ン酸のシナプス小胞への取込は，小胞外塩化物イオン濃胞 膜 上 に 存 在 す る 起 電 性 の 液 胞 型 プ ロ ト ン ATPase度に対して二層性の効果を示すが，そのメカニズムの詳(V-ATPase) が作るプロトン電気化学勾配によって駆動

細や塩化物イオンチャネルの寄与に関しては不明であっされる。プロトン電気化学勾配は，電気勾配 (∆Ψ) と化た。本講演では，グルタミン酸のシナプス小胞への取り

学勾配 (∆pH) に分けられるが，その比は小胞内外の塩化込みに対する塩化物イオンの作用機序とエネルギー依存

物イオン濃度によって決まる。すなわち，塩化物イオン

性に加えて，近年議論されている抑制性神経伝達物質でが無い場合は∆Ψ が優位に形成され，高濃度の塩化物イ

ある GABA 再充填の塩素イオン依存性に関しても議論オンが存在する時は∆pH が優位に形成される。現在までする。

（2）中枢シナプスにおける興奮性神経伝物質の小胞充填機構
堀哲也，高橋智幸（同志社大学生命医科学部神経生理学教室）

小胞へのグルタミン酸取り込みは小胞性グルタミン酸

ミン酸 (MNI-caged glutamate) 光分解を用いてシナプス前トランスポーターVGLUT を介して行われ，前末端細胞

末端内のグルタミン酸濃度を急速に操作し，シナプス小内から小胞内に約 10 倍の濃縮を行う。生化学的な方法で胞への伝達物質充填時間を測定した。室温では，小胞充測定されたシナプス小胞のグルタミン酸充填時間は数分

填時定数は約 15 秒であり，生理的温度では約 8 秒であっないし 10 分と推定されている。一方，培養海馬シナプス

た 。 こ の 効 果 は ， 液 胞 性 ATPase 阻 害 剤 で あ る

においては，高頻度刺激中のシナプス抑制をグルタミン

BafilomycinA1 投与により阻害された。また，充填時定数

酸取り込み阻害薬が増強するとの結果から，充填時間がの生後発達依存性と細胞質 Cl 濃度依存性が観測され1-2 秒と推定されている。これらの実験根拠はいずれもた。

間接的であり，前末端において直接小胞充填時間を測定することが必要である。
我々は，げっ歯類脳幹部台形体内側核の聴覚中継シナ
プス calyx of Held において，前末端にてケイジドグルタ

462−

小胞充填に必要な時間は小胞の再利用に必要な時間を規定するため，小胞充填機構は，シナプス伝達における重要な律速段階と考えられる。

研究会報告（3）シナプス小胞開口放出に関するシナフィンの役割
得丸博史（徳島文理大学香川薬学部薬理）シナプス小胞開口放出には Ca2+濃度を感知して迅速に我々は，シナフィンが SNARE 複合体と Syt1 の両方に結小胞と形質膜を融合させる仕組みが必要である。小胞と合し，Syt1 と SNARE 複合体の結合を促進することを見

形質膜の間で形成される SNARE 複合体によって 2 種類出した。さらに，Syt1 が結合する C 末端配列を除いたシの膜は融合可能な距離まで接近する。一方，シナプトタ

ナフィン (Syp∆C) は Syt1 と SNARE 複合体の結合の促進

2+

効果が消失すること，Syp∆C を過剰発現させた PC12 細

グミン 1 (Syt1) は Ca を感知して融合を誘導する。開口2+

放出のスピードが極めて速いことを考慮すると，Ca 流

胞からの開口放出は約 90%阻害されることを示した。以入前に Syt1 は SNARE 複合体と結合していると想定され上の結果から，我々はシナフィンと結合した SNARE 複

2+るが，Ca 非存在下における両者の結合親和性は低いた合体が Syt1 の高親和性受容体となり，Ca2+流入前に Syt1

め，Ca2+を感知する仕組みはよく解っていない。

を積極的に動員することが開口放出に重要であると考えている。

神経終末の可溶性蛋白質，シナフィン/コンプレキシン
は SNARE 複合体と結合し神経伝達物質放出を制御する。

2+（4）神経伝達物質放出の Ca センサーシナプトタグミンのスネア膜融合複合体からの解離
西木禎一，増本年男，鈴木孝一朗，松井秀樹（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科細胞生理学）
神経伝達物質放出機構を解明するために，Ca2+ センは C2B への Ca2+結合が必須であることが明らかとなっサーシナプトタグミンと膜融合装置スネア複合体の結合た。この結果は，神経細胞からの伝達物質放出におけるを解析した。ラット脳から可溶化したシナプトタグミン

シナプトタグミンの C2 ドメインの役割と良く一致する。

2+2+とスネア複合体は Ca 非存在下で結合し，Ca 濃度依存以上の結果から，私達は次のようなモデルを提唱する。

的に解離した。組換えタンパク質同士の結合実験においシナプス小胞がドッキング後，シナプトタグミンがシンて，シナプトタグミンはスネアの 3 種類の構成因子のう

タキシンを介してスネア複合体に結合する。この時，シ2+

ちシンタキシンとのみ結合し，Ca により解離した。シナプトタグミンはスネアによる膜融合を Ca2+流入まで抑ナプトタグミンの 2 つの C2 ドメイン (C2A, C2B) の Ca2+制していると考えられる。Ca2+がシナプトタグミンに結結合部位は，5 つのアスパラギン酸から構成されている。

合するとスネア複合体から解離することで抑制が解除さこれらのアミノ酸残基をアスパラギンに置換した変異シ

れ，伝達物質が放出される。

ナプトタグミンを用いた実験から，スネアからの解離に（5）生後発達に伴う PKG 依存性シナプス小胞エンドサイトーシス制御機構の変化とその役割
江口工学 1，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

神経伝達物質を格納したシナプス小胞は，シナプス前同志社大学大学院生命医科学研究科神経生理学教室）

末端膜へと融合・開口することで，神経伝達物質を細胞463

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

外へと放出する。その後，融合した小胞膜は前末端内にを活性化し，エンドサイトーシスを加速する逆行性調節

取り込まれ（エンドサイトーシス），小胞として再生さメカニズムの存在が示唆された。

れる。本研究において，PKG 阻害剤を脳幹の calyx of Held

PIP2 の前駆体である PIP の合成酵素 PI キナーゼの阻害

シナプス前末端に注入したところ，エンドサイトーシス

剤をシナプス前末端に注入したところ，PKG 阻害剤と同の時間経過を顕著に遷延させることが明らかになった。

様小胞エンドサイトーシスを抑制した。このことは，PKG

PKG 阻害剤の効果は聴覚獲得後のシナプスでのみ見らが PIP2 を制御することによって小胞エンドサイトーシス

れ，獲得前の未成熟なシナプスでは見られなかった。さを加速することを示唆する。以上の結果から，らに，これと同様な抑制効果が，NO 吸収剤の投与によNO-PKG-PIP2 経 路 に よ る 小 胞 エ ン ド サ イ ト ー シ ス がって惹起された。このことから，Calyx of Held の後シナ

calyx of Held シナプスの成熟過程において出現し，情報

プス細胞から放出された NO が前シナプス末端内の PKG

伝達効率の向上に寄与しているものと考えられる。

（6）交感神経ダイナミンアイソフォームの役割
谷藤章太，持田澄子（東京医科大学細胞生理学講座）

小胞エンドサイトーシスの鍵分子として機能し，再取様式が中枢神経系とは異なり，①ダイナミン 1 がクラス

り込み小胞を形質膜から切断するダイナミンには 3 種のリンコート小胞エンドサイトーシスに，ダイナミン 3 がアイソフォームが知られており，ノックアウトマウス大速いエンドサイトーシスに選択的に関わり，ダイナミン

脳皮質シナプスでの機能解析は，シナプス活動中にダイ2 が両者に関わること，②ダイナミン 1 を介する小胞エ

ナミン 1 と 3 が，活動後にダイナミン 2 が異なる小胞エ

ンドサイトーシス→RRP 充填の経路は，活動電位発生後

ンドサイトーシス経路を駆動すると報告している。交感に 0.05-5 秒のタイムウインドウを持って活性化されるこ神経では，これまでに，シナプス活動に依存したクラスと，③頻回シナプス活動中には，ダイナミン 3 を介する

リンコート小胞エンドサイトーシスとシナプス活動に依小胞エンドサイトーシス→RRP 充填経路だけでなく，ダ存しない速い小胞再利用エンドサイトーシスにダイナミ

イナミン 1 を介するエンドサイトーシス経路→RRP 充填ンが関わることを確認している。そこで，siRNA を導入も活性化されること，④頻回シナプス活動後にはダイナ

して各アイソフォームの機能を阻害したシナプスでの活ミン 1 を介するエンドサイトーシスが活性化されること

動電位発火パターンに応じたシナプス伝達を記録して，が判明した。

それぞれの役割を解析した結果，各イソフォームの駆動（7）脳幹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
平尾顕三 1，石橋

仁 1，永井拓 2，鍋倉淳一 1（1 生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門，2 名古屋大学大学院医学研究科医療薬学）

中枢聴覚神経系の核である外側上オリーブ核 (LSO)

増強されることが報告されている。

は，音の周波数に依存した処理領域を持つが，これは発ノルアドレナリン (NA) は発達初期から成熟期にかけ達期に形成されることがわかっている。実際生後二週以て，神経活動を調節し回路発達に寄与していることが報内の LSO において，聴覚系の神経活動に依存して，LSO

告されている。更に LSO は，脳幹背側部に位置する青斑に投射する線維終末や LSO ニューロンの樹状突起が核からの投射を受けている。したがって NA が，聴覚系

pruning を起こすこと，単一線維あたりのシナプス入力がの神経活動を調節することで，LSO 回路の発達に寄与し464

研究会報告DSP-4 投与により内因性 NA を不可逆的に除去した状態ている可能性が考えられる。
本研究では生後二週以内のマウス LSO を用いて，興奮

で，その後の LSO ニューロンへの興奮性軸索の投射数と性入力の発達変化に対する NA の役割を調べた。スライ

強度を検討した。その結果，DSP-4 を投与したマウスでスパッチクランプ法を用いた電気生理学的検討の結果，は，正常発達に伴い認められる軸索の elimination と単一

NA がプレシナプスのα2 受容体活性化を介し興奮性シナ

軸索あたりの入力の強化が有意に阻害されていた。

プス伝達を抑制すること，この作用が生後二週以内に限局していることが分かった。次に生後の時期に神経毒以上の結果から，ノルアドレナリンは LSO 神経回路の発達に重要であると考えられる。

（8）長期増強に伴う AMPA 受容体動態の光不活化法による解析
神谷温之（北海道大学医学研究科神経生物学分野）

脳の興奮性シナプス伝達を担う AMPA 型グルタミン

活性化するか，どのステップがグルタミン酸受容体のシ酸受容体のシナプス局在は動的に制御されていることがナプス移行における律速的過程として機能するか，など

示されてきた。シナプス下膜の AMPA 受容体の局在は，の詳細については不明な点が多い。そこで本研究では，

細 胞 内 プ ー ル か ら シ ナ プ ス 後 膜 へ の (1) 膜 移 行

光反応性 (caged) グルタミン酸受容体ブロッカーである

exocytosis や，シナプス外からの (2) 側方拡散 lateral

ANQX の光分解を脳スライス標本に適用し，シナプス後

diffusion，シナプス後肥厚の受容体スロットに固定化さ部のグルタミン酸受容体を光照射で不活化した後のシナ

れる (3) 拡散捕捉 diffusional trapping の 3 つのステップがプス応答の回復の時間経過を測定することで，海馬シナ関わることが示唆されている。このグルタミン酸受容体

プスでの「内在性」グルタミン酸受容体の生理的な分子トラフィックの 3 ステップモデルは，従前のモデルでは動態の解明を試みた。入力線維に高頻度刺激を与え長期説明できない多くの実験結果を整合的に説明できること

増強を誘発した後に，様々なタイミングで光不活化を行から，グルタミン酸受容体のシナプス移行に関する統一

い，神経活動依存的なシナプス移行の加速がどの時点で的モデルとなると考えられている。しかしながら，(1) - (3)

見られるかについて解析を行った。

のそれぞれが長期増強の発現においてどのタイミングで（9）シナプス後 GluD2によるシナプス前可塑性制御
山下愛美，川口真也，平野丈夫（京都大学大学院理学研究科生物物理学教室）

イオン透過型グルタミン酸受容体δ2 サブユニット

少している可能性が考えられた。野生型マウスでは，(GluD2) は，小脳平行線維-プルキンエ細胞間シナプス後R-type Ca2+チャネルブロッカーによりシナプス前部への部特異的に発現しており，小脳長期抑圧に必須の分子でCa2+流入が減少して PPR が大きくなるが，GluD2 欠損マある。GluD2 欠損マウスが作成されており，シナプス後ウスでは R-type Ca2+チャネルブロッカーによる PPR の変部で起こる長期抑圧不全だけでなく，シナプス前部で起化が観察されなかった。またシナプス前部で起こる長期

こる短期可塑性 (Paired Pulse Ratio; PPR) も変化している増強が阻害されていることもわかった。この長期増強にことが報告されている。シナプス後部に発現しているは P/Q, N-type Ca2+チャネルは関与せず，R-type Ca2+チャ

GluD2 がどのようにシナプス前部での放出確率の変化にネルがはたらくマイクロドメインでの Ca2+流入が必須で影響を与えるかを調べた。実験と理論的検討によりあることが報告されている。以上の結果は，シナプス後2+

GluD2 欠損マウスでは，シナプス前部への Ca 流入が減部の GluD2 がシナプス前部の R-type Ca2+チャネルの機能465

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

または局在に影響を与えていることを示唆している。

（10）小脳プルキンエ細胞 LTD の新たな PKC 依存性メカニズム
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）

小脳の平行線維 (PF) -プルキンエ細胞 (PC) 間シナプ

れた。一方，ダイナミン阻害剤を用いてエンドサイトー

スの長期抑圧 (LTD) の分子メカニズムとして，PKC によ

シスを阻害し，受容体エキソサイトーシスを単離して測る GluA2-C 末端のリン酸化により，GluA2 はシナプス膜定したところ，LTD 刺激により，AMPA 受容体エキソサから脱安定化され，エンドサイトーシスにより内在化さイトーシスは著しく抑圧されていた。PKC 阻害剤を投与れるというメカニズムが提案されている。しかし，このした場合は，LTD も，この AMPA 受容体エキソサイトー「脱安定化仮説」の定量的な検討はなく，AMPA 受容体

シスの抑圧も生じなかった。この AMPA 受容体エキソサ

トラフィッキングに関する反応速度も不明であった。ラ

イトーシスの抑圧と脱安定化のデータを用いてシミュット小脳スライス標本にパッチクランプ法を適用し，レーションしたところ，生理的な LTD を充分に説明でき

ケージ化阻害ペプチドのアンケージングにより，GluA2

た。PKC の下流に，脱安定化に加え，AMPA 受容体エキエキソサイトーシスを阻害し，エンドサイトーシス速度

ソサイトーシスの抑圧というメカニズムがあることが結-1を測定したところ，0.8 min 。であった。また LTD はこ論された。

のエンドサイトーシス速度に影響を与えないことが示さ（11）植物由来の生理活性物質によるラット脊髄後角ニューロンへの自発性グルタミン酸放出促進－TRP チャネルの関与
熊本栄一，藤田亜美，岳海源，井上将成，楊

柳，蒋

昌宇，

徐

年香，柳

涛，水田恒太郎，川崎弘貴，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））

我々は，今まで，1 次感覚ニューロンを通って痛み情

れもグルタミン酸の自発放出を促進し，それらの EC50

報が伝えられる脊髄後角第 II 層（膠様質）のニューロン

値は，それぞれ 1.5 mM，3.6 mM，0.052 mM であった。

にパッチクランプ法を適用し，1 次感覚ニューロンの中TRPV1 阻 害 薬 の カ プ サ ゼ ピ ン や TRPA1 阻 害 薬 の枢端に発現している transient receptor potential (TRP) V1

HC-030031 を用いた実験により，ジンゲロンとオイゲ

や TRPA1 が植物由来成分により活性化されると膠様質

ノールは TRPA1 を，ピペリンは TRPV1 を活性化するこ

ニューロンへのグルタミン酸の自発放出が促進されることが示された。カプサイシンと同様にバニロイド化合物とを明らかにしてきた。今回，生姜成分ジンゲロン，月であるジンゲロンとオイゲノールは，1 次感覚ニューロ

桂樹成分オイゲノールおよび黒胡椒成分ピペリンの作用

ンの細胞体で TRPV1 を活性化することが報告されておについて報告する。実験は成熟雄性ラットの脊髄スライり，今回示された中枢端における結果と異なっていた。

ス標本の膠様質ニューロンにパッチクランプ法を適用し以上の植物由来生理活性物質の結果は，その中枢端に存て行った。ジンゲロン，オイゲノール，ピペリンのいず

在する TRP の性質を知るのに役立つことが期待される。

466

研究会報告（12）シナプス伝達のモノカルボン酸輸送依存性に影響する因子
永瀬将志 1，渡部文子 1,2，加藤総夫 1（1 東京慈恵会医科大学神経生理学研究室，2 科学技術振興機構さきがけ）

アストロサイトで産生されたラクテートはモノカルボ

電荷移動量（等電流起電力で記録した AMPA 受容体電流ン酸トランスポーター (MCT) によってニューロンへ輸の場合）が大きい電流，および，(4) 抑制性よりも興奮性送され，ニューロンの活動を支えるエネルギー源となりシナプス，で有意に高値を示した。一方，NMDA 電流とうる。しかし，このようなラクテート輸送のシナプス伝

AMPA 電流の違い，あるいは，温度，電流起電力，およ達の維持における意義は大部分未解明である。MCT 発現

び，放出確率の実験的変化などは有意な差をもたらさなが報告されている延髄孤束核を用いて，シナプス後電流かった。以上より，アストロサイトから供給されるラクにおよぼす MCT 阻害薬 α-cyano-4-hydroxycinnamic acid

テート由来エネルギーは，主にシナプス伝達時のシナプ(4-CIN) の影響を評価した。4-CIN によるシナプス後電流

ス局所的イオン環境恒常性の維持に用いられている可能

振幅の抑制率は，(1) 高頻度のシナプス伝達，(2) 外向き性を報告した。

電流よりも内向き電流（AMPA 受容体電流の場合），(3) 総（13）アストロサイト長期培養によるニューロンのサイレントシナプス発現
桂林秀太郎（福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室）

脳が老化すると，ニューロンのみならずグリア細胞にで染色したところ，その数は不変であったが，FM1-43FX

も加齢的変化が生じると考えられる。ニューロンの数十にて同定した開口放出可能シナプスはアストロサイトの倍存在すると言われるグリア細胞，中でもその多数を占長期培養により減少していた。一方，シナプス後膜のめるアストロサイトの老化は，脳全体の老化に多大な影

NMDA 受容体や APMA 受容体特性は不変であった。以響を与える可能性がある。そこで本研究では，アストロ上の結果より，アストロサイトを長期培養することで，サイトを長期間培養した加齢標本を作製し，老化アスト

シナプス後膜由来ではなく神経終末部に起因したサイレ

ロサイトがシナプス伝達とシナプス形成にどのような影

ントシナプスが発現する可能性が示唆された。神経終末

響を与えるかをパッチクランプ法と免疫染色法を用いて部由来のサイレントシナプスの存在は既に知られている検討した。パッチクランプ法により，アストロサイトを

ものの，その導入因子や発現機序は全く不明である。今長期培養すると，開口放出可能なシナプス小胞数は減少回の結果を基軸とし，今後は老化アストロサイト由来の

2+

したが，シナプス伝達確率や Ca 感受性，シナプス小胞サイレントシナプス導入分子を探索したいと考えてい放出確率は不変であった。興奮性シナプスを VGlut1 抗体

る。

（14）カルバコール誘導β振動のサーカディアンリズムによる変動
中司弘樹，西村基志，夏目季代久（九州工業大学大学院

生命体工学研究科）

脳は，おおよそ 24 時間周期で振動するサーカディアン

り記憶・学習に関わっている。海馬スライスにアセチル

リズムを持っており，神経活動に影響を及ぼすと考えら

コリン受容体作動薬であるカルバコール (CCh) を投与れている。海馬では，様々な神経リズムが観測されておすると，間欠的なβ 振動が発生する。本研究では，サー467

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

カディアンリズムがβ 振動にどのように影響するかを調受容体が関与している事を示唆している。また L 期のβべた。

振動の IBI は，メラトニンの投与によって短くなった。

実験は，Wistar 系雄のラットを明期（L 期）と暗期（D

この結果は，L 期の海馬においてメラトニン受容体を介期）の 2 グループにわけた。L・D 期における海馬スラしてメラトニンが抑制性神経活性を調節して D 期に移行

イスに CCh (30µM) を投与すると，間欠的に発生するβしている可能性を示唆している。

振動の inter burst interval (IBI) が D 期に比べ L 期の方が有以上の結果より，海馬内では，松果体から放出された意に長かった。このβ 振動に GABAA 受容体の阻害薬であ

メラトニンによって抑制性神経の活性化が制御され，そる SR95531 を投与すると，L 期で有意に短くなった。この結果，海馬神経回路で発生するβ振動の発生がサーカの結果は，L・D 期におけるβ振動の IBI の差に，GABAA

ディアンリズムで変化していると考えられる。

（15）ラット海馬における逆行的可塑性
太田宏之 1,2，酒井誠一郎 2,3，伊藤晝間

恵 5，虫明信 2,3，石塚徹 2,3，深澤有吾 4，煙山健仁 5，

元 2,3，佐藤義昭 5，八尾

寛 2,3，西田育弘 5（1 防衛医科大学校生理学講座，2CREST JST，3 東北大学大学院生命科学研究科，
4

自然科学研究機構生理学研究所，5 防衛医科大学校生理学講座）

我々は，チャネルロドプシン 2 発現ラットと局所光刺

局所光刺激手法を用い，ペアリング刺激のための 2 点の激手法を用い，海馬スライスにおいてシナプス前ニュー

局所光刺激と，時間幅を持った光刺激による刺激応答特ロンの応答性が，シナプス後ニューロンとのペアリング

性の簡易な細胞外記録を実現した。CA3 soma と CA1

刺激のタイミングに依存して変化することを発見した。

alveus に対して局所的に光によるペアリング刺激を行

近年，ペアリング刺激に対応したシナプス前ニューロン

い，その前後における CA3 soma への 200 ms の光刺激にの応答性の変化（逆行的可塑性）に関するエビデンスが対する細胞外スパイク応答頻度を記録した。結果，ペア

若干ながら報告されつつある。逆行的可塑性を捉えるた

リング刺激が CA3, CA1 の順である場合 CA3 の応答は増めには，多電極のパッチクランプが必要であるため主に大し，逆の場合減弱した。また，これらの変化は AP5 に培養環境下で実験が行われてきたが，ネットワーク構造

よって消失したため，NMDA 受容体が関与していることが維持された環境下での逆行的可塑性の実態は不明であが示された。さらに，colchicine によっても CA3 応答のった。そこで，我々は海馬スライス上において逆行的可変化が消失したため，本現象には何らかの軸索輸送が関塑性を捉えるため，チャネルロドプシン 2 発現ラットと与していることが示唆された。

（16）培養ラット小脳顆粒細胞の生存に対する共存橋核の影響：代謝型グルタミン酸受容体の関与
長谷川卓也，冨永恵子，小倉明彦（大阪大学大学院生命機能研究科）

発生期の脳では，神経細胞は過剰に生産され，正しく研究室では，CGN への本来の興奮性入力源の一つである

シナプス結合を形成しえたものだけが生き残る「活動依橋核 (PN) と共存培養すると，CGN が KCl や Glu の添加

存的な淘汰」の過程がある。その機構を解析するモデル

なしでも長期生存し，この生存に AMPA 型 Glu 受容体が系として，ラット小脳顆粒細胞 (CGN) の分散培養がしば関与することを報告した (Morita et al., 2005)。今回，このしば用いられる。CGN は，KCl やグルタミン酸 (Glu) の生存に，代謝型 Glu 受容体 (mGluR) も関与することを見添加でシナプス活動を模擬しないと長期生存しない。当出した。Wistar/ST ラット PN の組織小片と同系ラット468

研究会報告CGN の分散細胞を共存させると，PN の突起と接していにより AMPAR の動態が調節される。今回の mGluR の生

る CGN は，そうでない CGN と比べて生存率が高い。こ存作用も，mGluR の直接効果ではなく，AMPAR の調節のとき group I mGluR の阻害剤を投与すると，生存率がを介している可能性がある。しかし，CGN 単独の分散培低下した。そこで一つの可能性が浮上する。CGN とその養で mGluR 作動薬と AMPAR 作動薬の効果を定量的に検出力先プルキンエ細胞とのシナプス可塑性では，mGluR

討したところ，想定した干渉作用はみられなかった。

（17）アンジェルマン症候群における小脳顆粒細胞 tonic inhibition の低下と小脳機能障害
江川

潔 1，井上浩一 1，斉藤伸治 2，木住野達也 3，福田敦夫 1（1 浜松医科大学生理学第一講座，2 名古屋市立大学小児科，
3

長崎大学・先導生命科学研究支援センター・ゲノム機能解析分野）

今回，AS における小脳機能障害メカニズムの解明を目機序と考えられた。WB にて小脳 GAT1 蛋白発現が亢進，的として，母性 Ube3a 欠失マウス（以下 AS マウス）小

GAT1 RT-mRNA1 には差が見られなかったことから，

脳急性スライスを用いた電気生理学的検討について報告

Ube3a が GAT1 の degradation に関与している可能性を提

した。

示した。

小脳顆粒細胞 (CGC) におけるシナプス性 GABA 抑制

減少したトニックコンダクタンスを GABA 受容体δサには変化を認めなかったもののシナプス外 GABAA 受容

ブユニット選択的アゴニスト，THIP で補完すると，小脳体を介する持続抑制 (tonic inhibition) が AS モデルマウス

機能障害は in vivo, in vitro でレスキューされることを示

で有意に低下していることを報告した。GABA transporter

した。GAT1 発現の制御不全による CGC tonic inhibition

1 (GAT1) inhibitor, NO711 投与による tonic conductance のの低下が，AS における小脳機能障害の原因である可能性

上昇が AS マウスで有意に大きく，GAT1 up-regulation にを提示した。

よる ambient GABA 濃度の減少が，tonic inhibition 減弱の469

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

19．中枢・末梢臓器連関による生体恒常性と仲介分子機構
2012 年 2 月 10 日－2 月 11 日
代表・世話人：矢田俊彦（自治医科大学

医学部）

所内対応者：箕越靖彦（生殖・内分泌系発達機構）（１）多彩な機能を示し始めた Nesfatin-1 precursor Nucleobindin-2
岡田秀一 1，森（1 群馬大学医学部附属病院

昌朋 2

肝臓代謝内科，2 群馬大学大学院医学系研究科病態制御内科学）（２）食物選択行動に及ぼす視床下部室傍核 AMP キナーゼ調節作用
岡本士毅，箕越靖彦（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，

総合研究大学院大学

生命科学研究科

生理科学）（３）摂食により海馬 CA1 ニューロンの可塑性は増大する
大村

裕 1，片淵俊彦 1，福永浩司 2（1 九州大学医学部統合生理学，2 東北大学薬学部薬理学）（４）ヒスチジンによる肝糖新生抑制作用井上啓（金沢大学フロンティアサイエンス機構）（５）希少糖 D-プシコースの 2 型糖尿病ラット OLETF の抗糖尿・抗肥満作用
徳田雅明 1，Hossain Akram1，飯田哲郎 1，平田裕子 1，豊田行康 2（1 香川大学医学部細胞情報生理学，2 名城大学薬学部病態生化学）（６）D-プシコース及び希少糖含有シロップの抗肥満作用
豊田行康 1，田中茉衣 1，小西美穂 1，渡邊崇平 1，川口真奈 1，山田貴子 2，飯田哲郎 2，徳田雅明 3（1 名城大・薬，2 松谷化学工業株式会社研究所，3 香川大学・医）（７）末梢オキシトシン投与は摂食量，内臓脂肪，体重を減少させる
前島裕子，岩﨑有作，荒井健，Udval Sedbazar，Darambazar Gantulga，矢田俊彦（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）（８）摂食調節における GLP-1 とレプチンの相乗効果に関する研究伊達紫（宮崎大学フロンティア科学実験総合センター・生命科学研究部門・生理活性物質機能解析分野）（９）Rapid, reversible activation of AgRP neurons drives feeding behavior in mice
幸田修一（アスビオファーマ株式会社）（10）POMC・AgRP ニューロンでの Sirt1 過剰発現マウスの摂食・エネルギー消費調節機構
佐々木努，北村忠弘（群馬大学生体調節研究所

代謝シグナル研究展開センター）（11）インスリンによるエネルギー代謝のスイッチング機構
三木隆司（千葉大学大学院医学研究院代謝生理学）（12）白色脂肪組織 TNF-αの mRNA 発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調節作用
唐（生理学研究所

発達生理学研究系
総合研究大学院大学

麗君，箕越靖彦

生殖・内分泌系発達機構研究部門，
生命科学研究科

生理科学専攻）（13）Nesfatin-1 neurons in the hypothalamic paraventricular nucleus are regulated by meal-evoked factors
Darambazar Gantulga，前島裕子，中田正範，矢田俊彦（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）

470

研究会報告【参加者名】
井上啓（金沢大学フロンティアサイエンス機構），中林肇（金沢大学），佐々木努，北村忠弘（群馬大学
節研究所），岡田秀一（群馬大学），伊達か，ペ・チョロン（宮崎大学合センター），島津生体調

紫，秋枝さやフロンティア科学実験総孝（愛媛大学），大村裕（九州大

生体調節研究所），蔡

明倫（鹿児島大学

大学院），幸

田修一（アスビオファーマ株式会社），山田貴子（松谷化
学工業株式会社研究所），三木隆司，李恩瑛（千葉大学

大学院），矢田俊彦，前島裕子，岩﨑有作，Udval Sedbazar，Darambazar Gantulga（自治医科大学），箕越靖彦，岡本士学），徳田雅明，飯田哲郎（香川大学），豊田行康（名城毅，戸田知得，横田繁史，唐大），金子慶三，片桐秀樹（東北大学

代，Eulalia Coutinho，佐藤達也，斉藤久美子（生理学研平，志内哲也（徳島大学

大学院）
，堀尾修

大学院）
，新福摩弓（群馬大学

麗君，上条真弘，高木一

究所）

【概要】
本研究会は「中枢・末梢臓器連関による生体恒常性とる中枢メラノコルチン-AMPK 経路を介した摂食抑制機

仲介分子機構」をテーマとした。室傍核 AMP キナーゼ

構が紹介され，中枢神経からの摂食行動や末梢臓器機能による食物選択行動の変化，室傍核 Nesfatin-1 ニューロ

に関する仲介分子とその機能が報告された。摂食抑制性

ンの食後因子の感受機構，海馬 CA ニューロンのグル神経ペプチド Nesfatin-1 の前駆ペプチド NUCB2 が細胞増コースによる可塑性増大が報告され，栄養成分の中枢神

殖や脂肪分化に関連していることが紹介された。代謝異経への作用における分子機構とそれと連関した摂食調常における予防・治療の観点から，食品成分の D-プシ節・食物選択性・学習記憶機構が明らかにされつつある。

コース摂取やオキシトシン末梢投与が肥満モデル動物や摂食中枢の視床下部において，最新の遺伝子改変・導入

高脂肪食誘発のメタボリックシンドロームを改善するこ技術を応用した動物を用いた弓状核 AgRP ニューロンにとが新たに報告された。さらに，インスリン受容体変異

よる摂食調節解析，弓状核 POMC ニューロンと AgRP ニ

マウスが肥満を呈さずに糖尿病を発症することが紹介さューロンの Sirt-1 が摂食とエネルギー代謝をそれぞれにれ，新たな代謝疾患モデル動物として有用であることが調節していること，中枢 AgRP が交感神経活動の低下に示唆された。大学院生や若手研究者も活発に討議に参加

より白色脂肪組織中の TFN-α mRNA を増大させること，し，種々の異なる手法・アプローチによる研究成果の情

末梢ヒスチジン投与が中枢神経系を介して肝糖新生を低報交換を行い，懇親会では世代を超えた研究者間の親睦

下させること，低用量 GLP-1 とレプチンの相乗効果によを深め，実り多い研究会となった。

（1）多彩な機能を示し始めた Nesfatin-1 precursor Nucleobindin-2
岡田秀一（群馬大学医学部附属病院
森

Nucleobindin 2 (NUCB2) は Nesfatin-1 の precursor であ

肝臓代謝内科）昌朋（群馬大学大学院医学系研究科病態制御内科学）

せて細胞増殖を促進していることを見出した。

るが，NUCB2 自身も分泌蛋白であり，実際に血中や培養

2. この現象の重要性は以下の点から窺い知れる。

液中に存在することから独自の生理作用を有すると推測

Preadipocyte から adipocyte へ分化する際に，EGF 受容体されている。実際，今日迄に，インスリン分泌の調節にの発現や EGF シグナルが減少することが必要であるが，関与することが示唆されている。我々は，一連の実験過NUCB2 はその過程で down regulate されており，血中濃程で複数の新たな NUCB2 の生理機能を見出す機会に恵度にほぼ等しい濃度の NUCB2 を細胞培養液中に添加しまれた。

た時や，NUCB2 を恒常的に過剰発現させると 3T3-L1 細

1. 細胞増殖促進作用：NUCB2 は EGF 刺激下において，胞の脂肪分化が抑制されることから，脂肪分化の過程に

PP2A 活性を低下させ MEK，Erk 活性を選択的に上昇さおいて，「NUCB2 の発現減弱による EGF シグナルの減471

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

弱」が重要であることを明らかにした。

見出している。

3. また，NUCB2 はヒト肺癌組織に特異的に発現して以上の様に，NUCB2 は多彩な機能を有する可能性がおり，肺癌との関連が強く示唆される結果を得ている。

強く，生体にとって非常に重要な分子であることを我々

4. 更に，NUCB2 が senescence を抑制していることもは明らかにしつつある。

（2）食物選択行動に及ぼす視床下部室傍核 AMP キナーゼ調節作用
岡本士毅，箕越靖彦（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，
総合研究大学院大学

生命科学研究科

生理科学）

視床下部室傍核 (PVH) は，摂食量及び食餌嗜好性の調

今回，AMPK に対する shRNA を PVH に発現させると節に関与することが知られている。我々は，マウス PVH

絶食による PVH での脂肪酸酸化亢進作用，食物嗜好性へ

神経細胞にレンチウイルスを用いて活性型 AMPK を発の効果が消失すること，さらに AMPK を介する食餌嗜好

現させると，炭水化物食に対する嗜好性が高まり通常食

性の変化は PVH に存在する CRH ニューロンを介するこや高蔗糖食の摂食量が増加して肥満すること，反対に，とを報告する。一方，KKAy 肥満マウスや高脂肪食負荷

高脂肪食では過食とならず肥満しない事を見出し，PVH

肥満マウスでは，PVH での AMPK 活性，脂肪酸酸化がにおける脂肪酸酸化と脂肪酸酸化関連遺伝子の変化が食低下すると共に，CRH mRNA レベルも減少しており，高餌嗜好性の調節に関わることを報告した。また，マウス

脂肪食に対する嗜好性が亢進していた。以上から，肥満を 1 日絶食させると PVH の AMPK 活性が高まり，脂肪マウスでは PVH 内の CRH ニューロンにおいて AMPK-

酸酸化が亢進する事によって炭水化物食を多く摂取する

脂肪酸酸化調節機構に異常を来たし，その結果，高脂肪ことを見出した。この効果は PVH に CPT1 阻害剤を選択

食に対する食餌嗜好性が高まると考えられる。

的に投与すると消失した。

（3）摂食により海馬 CA1ニューロンの可塑性は増大する
大村裕，片淵俊彦（九州大学医学部統合生理学）
福永浩司（東北大学薬学部薬理学）

摂食によりラツトの 3mM 血糖値は 2 倍になる。海馬の増大による。NMDA および AMPA を CA1 ニューロン

切片標本で 6mM のグルコースリンガーを CA1 領域に投に electrophoretic application すると，EPSPs 振幅は 6mM

与すると，Schaffer 刺激による EPSPs 振幅が優位に増大

グルコースで優位に増大している。Schaffer の高頻度刺する。また Paired-pulse facilitation 実験でも節前繊維から激で CA1 領域の LTP は 3mM グルコースでは起らないの伝達物質遊離が優位に増大している。これらの増大はが，6mM で回復する。行動でも 6mM グルコースの CA1

同領域 Ca-calmodulin 由来の protein kinase II (CAMKII) に領域注入で water maze が優位に促進する。これらのこと

より，また伝達物質増大は節前繊維の synapsin リン酸化から摂食は脳の可塑性に重要な要素である。

472

研究会報告（4）ヒスチジンによる肝糖新生抑制作用井上啓（金沢大学フロンティアサイエンス機構）【目的】ヒスチジンは，摂食抑制や血糖上昇抑制を介し，産生の減少，肝糖新生酵素遺伝子発現の抑制を示した。

個体エネルギー代謝調節と関与していることが知られヒスチジン投与により，高インスリン正常血糖クランプている。ヒスチジン摂取後の血糖上昇抑制作用について

下における肝臓 STAT3 活性化は増強したが，肝臓 Akt

は，中枢神経ヒスタミン作用の関与が知られているが，活性は変化を示さなかった。初代培養肝細胞へのヒスチ

末梢臓器における糖代謝変化については，十分な解明は

ジン処理は，肝臓 STAT3 活性化・肝糖新生酵素遺伝子

なされていない。そこで，本研究では，ヒスチジンによ発現に変化を認めなかった。中枢神経ヒスチジン投与にるマウス糖代謝改善作用について，肝糖産生調節を中心

よって，肝臓 STAT3 が活性化し，肝糖産生が抑制されとした検討を行った。

た。

【方法・結果】マウス個体へのヒスチジン投与は，糖負【結論】ヒスチジン投与は，中枢神経作用を介して，肝荷試験において，軽度に耐糖能を改善した。高インスリ

糖産生を抑制し，個体糖代謝を改善する可能性を見出し

ン正常血糖クランプ法・肝臓遺伝子発現解析では，肝糖

た。

（5）希少糖 D-プシコースの2型糖尿病ラット OLETF の抗糖尿・抗肥満作用
徳田雅明，Hossain Akram，飯田哲郎，平田裕子（香川大学医学部細胞情報生理学）
豊田行康（名城大学薬学部病態生化学）

D-プシコースは D-フラクトースの C3 エピマーであ

腹腔内および肝臓など内臓内の脂肪の蓄積を抑制した。

り，ノンカロリーで砂糖の 7 割程度の甘味を有する希少

血液中のコレステロールやトリグリセライドの低下作用

糖（自然界に微量にしか存在しない単糖）である。我々が認められた。血中の TNF-α値が有意に低下していた。

は 2 型糖尿病および肥満を呈するラットである OLETF

またレプチン値も有意な低下を示した。D-プシコースはを用いて，D-プシコースの作用を検討した。D-プシコー

血管内皮細胞からの MCP-1 の分泌を抑制するとともに，スは，OGTT において濃度依存性に血糖の上昇を抑制しコレステロール逆転送系で重要な肝臓の CLA-1 の高血た。またインスリン抵抗性を改善するとともに，膵臓に糖状態での発現低下を防止することから，動脈硬化症におけるβ 細胞の変性を抑えた。さらに肝臓においてグル

対しても良い効果が期待できる。D-プシコースによる副コキナーゼの核から細胞質への移行を促進し，グリコー作用は認められなかった。今後はさらに D-プシコースのゲンの合成を高めた。また，D-プシコースの摂取により，抗糖尿・抗肥満のメカニズムの解明を目指していく。

OLETF の体重の過剰な増加（肥満）を著しく改善した。

（6）D-プシコース及び希少糖含有シロップの抗肥満作用
豊田行康 1，田中茉衣 1，小西美穂 1，渡邊崇平 1，川口真奈 1，
山田貴子 2，飯田哲郎 2，徳田雅明 3（1 名城大・薬，2 松谷化学工業株式会社研究所，3 香川大学・医）

希少糖 D-プシコースをラットへ自由飲水下で長期投与し，その抗肥満作用について検討を行った。5 週齢の473

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Wistar 系雄性ラットを無作為に 2 群に分け，3.75% D-プ

与群の血中アディポネクチン濃度は対照群より有意に高シコースを飲水投与した。対照群として水を投与した。

く，逆に血中レプチン濃度は有意に低かった。糖負荷後飼料は AIN-93G を用いた。D-プシコース投与 8 週後にイの尾静脈血糖値及びインスリン濃度は，いずれも D-プシ

ンスリン負荷試験を施行した。10 週後に内臓脂肪量の測

コース投与群において対照群より有意に低かった。希少定及び糖負荷試験（2g/kg D-グルコース）を施行した。

糖含有シロップ投与ラットにおいても，内臓脂肪量の低D-プシコース投与群のインスリン感受性は対照群より下を認めた。D-プシコースの摂取は肥満の予防や治療に有意な増強を認めた。精巣上皮，腎周囲脂肪，及び腸管有用である可能性が示唆された。

膜脂肪量は対照群より有意に低下した。D-プシコース投（7）末梢オキシトシン投与は摂食量，内臓脂肪，体重を減少させる
前島裕子，岩﨑有作，荒井健，Udval Sedbazar，Darambazar Gantulga，矢田俊彦（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）

オキシトシンは，分娩，射乳など，周産期に深く関連改善をもたらし，抗肥満・抗メタボリックシンドローム

する古典的ホルモンであるが近年，その中枢作用として作用が観察された。
一方，オキシトシンの長期投与は DIO

信頼・絆形成，摂食抑制作用が注目されている。本研究

マウスの正常血圧レベルおよび自発運動量には影響を与

は，オキシトシンの末梢投与による摂食抑制，抗肥満作えなかった。DIO マウスにおいて 17 日間のオキシトシ用を検討した。

ンの皮下連日投与も摂食量・体重を有意に減少させ，さオキシトシンの末梢投与により摂食・エネルギー代謝

らに投与終了後も 1 週間以上にわたり有意な体重低下が中枢である視床下部弓状核 (ARC) と室傍核 (PVN)，延髄

持続し，遺産効果が示された。以上の結果は，末梢投与

孤束核 (NTS) を含むいくつかの神経核に c-FOS タンパクオキシトシンの摂食・体重減少作用を明らかにし，その発現の増加が見られた。皮下埋め込み式浸透圧ポンプか作用の少なくとも一部は PVN，ARC，NTS などの摂食・らの除放による 13 日間のオキシトシン投与は，高脂肪食

代謝中枢を介している可能性を示唆する。末梢からのオ誘発の肥満 (DIO) マウスにおいて，摂食量・体重・内臓

キシトシンの長期投与は肥満・メタボリックシンドロー

脂肪量の低下，脂肪利用の亢進，脂肪肝・耐糖能障害のムに対する有効な治療法となる可能性がある。

（8）摂食調節における GLP-1とレプチンの相乗効果に関する研究伊達紫（宮崎大学フロンティア科学実験総合センター・生命科学研究部門・生理活性物質機能解析分野）

GLP-1 は，インスリン分泌作用とともに摂食抑制にも受けなかったが，AMPK のリン酸化は減少した。また，機能する消化管ホルモンである。脂肪細胞で産生される同時投与により，視床下部 POMC mRNA 発現が有意に増

レプチンは，摂食抑制・エネルギー代謝亢進作用を有し，加し，弓状核の POMC ニューロンで Fos タンパクの発現

生体の恒常性維持に重要な役割を果たしている。今回，を認めた。MC4 受容体アンタゴニストである AGRP およ

私たちは，単独では摂食抑制に機能しない用量の GLP-1

び SHU9119 をラット脳室内に前投与すると，GLP-1 およとレプチンをラット腹腔内に同時投与すると，有意に摂びレプチンの相乗効果は消失したことから，両ホルモン

餌量が減少することを見出した。両ホルモンの同時投与の相乗効果には，視床下部の POMC/MC4 受容体システ

により，視床下部における STAT3 のリン酸化は影響を

ムの活性化およびそれに伴う AMPK の抑制が重要な分

474

研究会報告子機構であると考えられた。さらに，同時投与による摂脳幹部の first-order ニューロンで統合された後，視床下

食抑制，AMPK リン酸化の抑制，POMC ニューロンの活部に伝達され，
POMC/MC4 受容体システムおよび AMPK

性化は，脳幹から視床下部への神経路を遮断した中脳切の抑制を介して摂食抑制をもたらす可能性を示唆してい断ラットでは，全く見られなくなった。これらの結果は，る。

低用量 GLP-1 とレプチンの同時投与によるシグナルは，（9）Rapid, reversible activation of AgRP neurons drives feeding behavior in mice
幸田修一（アスビオファーマ株式会社）

AgRP ニューロンは摂食促進・体重増加調節においてことができる。我々は，目的の神経細胞を簡便かつ自由

重要な役割を果たしていると考えられているが，これまに，薬物依存的に操作できる DREADD テクノロジーをでの報告はこれを明確に証明しているとは言い難い。

使用し，急性に AgRP ニューロンを特異的に活性化する

Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugsと急速かつ劇的に摂食を促進し，エネルギー消費を低下(DREADD) テクノロジーはマウスの神経活性を細胞特させ，脂肪の蓄積を亢進する事を明らかにした。対照的

異的に調節する事ができる研究ツールである。

に，暗期直前に，AgRP ニューロンの活性を抑制すると

DREADD には Gq カップリング GPCR と Gi カップリン

摂食が著明に低下した。以上より，AgRP ニューロンのグ GPCR が存在する。それをアデノ随伴ウィルスを用い活性化は摂食を誘発するのに必要かつ十分であることがて Cre-recombinase 誘導性に目的の神経細胞特異的に発わかった。また，上記手法と mouse genetics を組み合わ現させ，この GPCR 特異的なリガンドである Clozapine-N-

せて AgRP ニューロンの摂食調節シグナルを伝達する神Oxide を作用させることで，神経細胞を Gq-pathway を介

経伝達物質や upstream, downstream の神経核を同定する

して活性化したり，Gi-pathway を介して抑制したりする

試みについても議論させて頂きたい。

（10）POMC・AgRP ニューロンでの Sirt1過剰発現マウスの摂食・エネルギー消費調節機構
佐々木努，北村忠弘（群馬大学生体調節研究所

代謝シグナル研究展開センター）【目的】NAD+依存性タンパク脱アセチル化酵素である

PGC-1b，Tfam，Ucp1，Ucp2 の発現亢進を認めた。それ

Sirt1 の POMC・Agrp ニューロンを介した全身のエネル

に対し，雄の Agrp-Sirt1-KI マウスでは，基礎代謝と自発

ギーバランス制御機序を検討した。

運動に変化はなく，摂食量の抑制による体重抑制を認め【方法】Sirt1 コンディショナルノックイン (KI) マウスをた。また，酵素不活性型の Sirt1 (H355Y) を発現するメス

Pomc-Cre または Agrp-Cre マウスと交配し，摂食量・体の Agrp-Sirt1 (H355Y) -KI マウスは，摂食量の増加を認め

重変化・呼吸代謝・遺伝子発現を検討した。

た。

【結果】雄の Pomc-Sirt1-KI マウスは普通食飼育下で太ら【結論】Sirt1 は，POMC ニューロンでは視床下部－下垂ず，精巣周囲白色脂肪は軽く，脂肪細胞が小型化してい体－甲状腺系と交感神経系を介してエネルギー消費を調た。摂食量は変わらず，基礎代謝亢進と血漿甲状腺ホル

節し，AgRP ニューロンでは摂食を調節し，エネルギー

モン (T4) の有意な上昇を認めた。褐色脂肪細胞では，バランスを負に制御する。

475

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（11）インスリンによるエネルギー代謝のスイッチング機構
三木隆司（千葉大学大学院医学研究院代謝生理学）

インスリンは糖および脂質の代謝制御に重要な役割

告されている。したがって，本マウスでは高脂肪食に応を果たしている。われわれは，インスリン抵抗性を示す

じて代謝状態を調節し，血糖値を維持できない可能性がインスリン受容体変異マウスに高脂肪食を負荷したとこ示唆される。欧米に比較し，日本人をはじめとするアジろ，肥満の発症は抑制されていたにもかかわらず，明ら

ア人では高度な肥満は多くはないものの，脂肪摂食量のかな糖尿病を発症することを見いだした。本マウスにお増加と共に糖尿病患者は急増している。本マウスは，肥ける糖尿病発症機序を解析したところ，糖および脂質の満抵抗性だが脂肪食により発症が誘発されるアジア型の異化の制御機構が障害されており，高脂肪食負荷時には糖尿病の動物モデルと考えられ，現在詳細な代謝病態を

糖質を処理しきれずに糖尿病が発症することが明らかに解析中である。

なった。高脂肪食は脳の視床下部で感知されることが報（12）白色脂肪組織 TNF-αの mRNA 発現に及ぼす AgRP 及び交感神経の調節作用
唐麗君，箕越靖彦（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，
総合研究大学院大学

生命科学研究科生理科学専攻）

肥満動物における TNF-αの過剰産生は，インシュリン

発現が亢進することを見出した。交感神経は，脂肪組織

抵抗性と深く関わることが知れられている。これまで，に存在するマクロファージのβ2 受容体－PKA 経路を介

白色脂肪組織における TNF-αの過剰産生は，脂肪組織のして TNF-αの発現を抑制しており，AgRP は交感神経活肥大とそれによって引き起こされるマクロファージの浸動を抑制することによって TNF-αの発現を高める。一方，

潤によると考えられてきた。しかしながら，TNF-αの過高脂肪食誘導性肥満マウスの脂肪組織では，ノルエピネ

剰産生に，脳がどのような調節作用を営むかは不明であ

フリンによる抑制作用は認められなかった。以上の実験る。本研究において，我々は，摂食促進ペプチドである

結果から，脂肪組織における TNF-αの過剰産生は，肥満

AgRP を脳室内に投与すると，副睾丸脂肪組織においての結果だけでなく，脳－交感神経－β2受容体経路の異常

マクロファージの浸潤を促進することなく，TNF-α mNA

によって引き起こされることが示唆される。

（13）Nesfatin-1 neurons in the hypothalamic paraventricular nucleus are regulated
by meal-evoked factors
Darambazar Gantulga，前島裕子，中田正範，矢田俊彦（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）
Nesfatin-1, an anorectic peptide, is expressed in thestudied. Since starvation decreases and refeeding stimulates

neurons in specific brain areas including the hypothalamic

nesfatin-1 expression specifically in the PVN, we examinedparaventricular nucleus (PVN), which is the integrative center

direct effects of meal-evoked metabolic factors, glucose,for feeding regulation. Nesfatin-1’s downstream anorectic

insulin and cholecystokinin (CCK), on PVN nesfatin-1

neural pathway has been well investigated. In contrast, theneurons. Glucose (10 mM), insulin (10-13M) and CCK

regulation of nesfatin-1 neurons in the PVN has been little(10-13M) induced increases in cytosolic calcium concentration476

研究会報告([Ca2+]i) in 16.6%, 12.9% and 20.5% of single PVN neurons

glucose, insulin and CCK directly interact with and increase

tested, respectively. Moreover, 58% of glucose-responsive,[Ca2+]i in PVN nesfatin-1 neurons, and that the nesfatin-1

63% of insulin-responsive, and 50% of CCK-responsive

neuron is the major target for all of them in the PVN.

neurons were immunocytochemically identified as nesfatin-1

Postprandial activation of the PVN nesfatin-1 neurons could

neurons. Intracerebroventricular injection of CCK (30 pmol)

be mediated by these meal-evoked nutritional/endocrine/

significantly increased nesfatin-1 mRNA expression in theneural factors, which potentially contributes to generation of

PVN and inhibited feeding. These results demonstrate thatsatiety.

477

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

20．電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用
ー3D イメージングの最先端ー
2011 年 11 月 30 日－12 月 1 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）二光子蛍光寿命イメージング法による神経細胞内シグナル分子活性化観察
村越秀治（生理学研究所

脳機能計測・支援センター）（２）光シート型顕微鏡によるマウス全胚のライブイメージング
野中茂紀（基礎生物学研究所

時空間制御研究室）（３）CLSM による細胞内構造要素の四次元解析村山尚（順天堂大学

医学部薬理学講座）（４）Correlated CLSM-EM による神経科学
福田孝一（熊本大学大学院

生命科学研究部

形態構築学）（５）共焦点顕微鏡を利用した脳神経回路の三次元再構成解析
伊藤啓（東京大学

医学部

解剖学講座

分子細胞生物学研究所）（６）FIB-SEM による組織・細胞メゾスケール構造解析
太田啓介（久留米大学

顕微解剖・生体形成部門）（７）マウス脳連続切片における高精細 SEM 画像の自動取得と巨大モンタージュ作成の試み
小倉一道（日本電子（株）SM 事業ユニット）（８）X 線顕微鏡によるマウス大脳皮質のナノ分解能 3 次元構造観察
水谷治央（東京大学

新領域創成科学研究科）（９）500Kv Linac TEM の開発と現状
永谷幸則（生理学研究所

特別研究室）（10）Cryo STEM トモグラフィによる細胞構造の解析
青山一弘（日本 FEI（株）アプリケーションラボラトリー）（11）超高圧電顕の神経科学への応用清蔭恵美（川崎医科大学

解剖学）（12）アクチン細胞骨格の空間構造
臼倉治郎（名古屋大学

エコトピア科学研究所）（13）水和した細胞のクライオ電子線トモグラフィー
岩崎憲治（大阪大学

蛋白質研究所）（14）低温電子顕微鏡による多様な試料の構造解析
光岡薫（産業技術総合研究所

バイオメディシナル情報研究センター）（15）電子顕微鏡画像自動収集加藤貴之（大阪大学

生命機能研究科）（16）電子トモグラフィーの省力化・自動化の現状－ソフトウェアでできること－
古河光弘（（株）システムフロンティア）（17）ミラー電顕による量子定量解析をめざして
岡本

478

洋（秋田県立大学

システム科学技術学部

電子情報システム学科）

研究会報告（18）Mathematical morphology に基づく画像情報解析
木森義隆（新分野創成センター

イメージングサイエンス研究分野）

安永卓生（九州工業大学大学院

情報工学研究院

生命情報工学系）

工藤博幸（筑波大学

システム情報系）（19）電顕画像解析ソフト Eos の開発（20）医療用 CT における画像再構成法の進歩－部分領域再構成問題－（21）疎な対象物に適した CT 像再構成法と位相差電顕への適用方針
寺西大（広島工業大学

情報学部

知的情報システム学科）

情報学部

コンピューター科学科）（22）情報欠落に影響されない新たな非線形離散濃度諧調再構成法
馬場則男（工学院大学（23）電顕 CT を想定した大規模悪条件問題に対する数値解析的なアプローチについて（24）生物電子顕微鏡のフロンティアー

細田陽介（福井大学大学院

工学研究科）

永山國昭（生理学研究所

特別研究室）

分子的生物世界の真の姿【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），

藤山文乃（京都大学），木村博之（オリンパス（株）），重

村越秀治（生理学研究所），野中茂紀（基礎生物学研究所），

中義信（広島大学），安藤繁（東京大学）
，長澤

凌（神

村山

戸大学）
，佐々木哲也（基礎生物学研究所）
，大井

泉（日

尚（順天堂大学），福田孝一（熊本大学），伊藤啓（東京大学），太田啓介（久留米大学），小倉一道（日本電本電子（株）），清水美代子（（株）システムフロンティア），子（株）），水谷治央（東京大学），永谷幸則（生理学研究芹澤所），青山一弘（日本 FEI（株）），清蔭恵美（川崎医科大

UNIVERSITY)，越智拓海（岡山大学），鈴木良典（川崎学），臼倉治郎（名古屋大学），岩崎憲治（大阪大学）
，光

医科大学）
，樋田一徳（川崎医科大学），鈴木克之（日本

岡電子（株）），須賀三雄（日本電子（株）），神谷由紀子（分薫（産業技術総合研究所），加藤貴之（大阪大学），

実 （ 科 学 振 興 機 構 ）， Park Sejin (KOREA

洋（秋子科学研究所），大田繁正（日本電子（株）），西山嘉男（分

田県立大学），木森義隆（新分野創成センター），安永卓

子科学研究所），清水美里（神戸大学大学院），五十嵐健生（九州工業大学），工藤博幸（筑波大学）
，寺西

大（広

輔（筑波大学大学院），川本克巳（（株）システムフロン

島工業大学），馬場則男（工学院大学），細田陽介（福井ティア），石村貴暢（（株）マックスネット），相馬崇裕（理大学），宮崎直幸（大阪大学），我妻竜三（九州工業大学），

化学研究所），川崎正博 (JEOL USA Inc)，山口正規（千宮田知子（大阪大学），阮

娟芳（大阪大学）
，川本晃大

葉大学）
，花市敬正（花市電子顕微鏡技術研究所），森下（大阪大学大学院），峰雪芳宣（兵庫県立大学），玉置大介

尚活（（株）国際バイオインフォマティックス研究所），（兵庫県立大学），田村豪主（東京大学大学院），保國惠一

田渕克彦（生理学研究所），北舘（総合研究大学院大学），Maniette Yves (TVIPS GmBH)，

松崎政紀（基礎生物学研究所），稲熊あすみ（分子科学研

早川昌志（神戸大学大学院），武田隆顕（国立天文台），究所），畠中由美子（生理学研究所），桧山武史（基礎生金子康子（埼玉大学），関由起子（埼玉大学），米谷祐太

物学研究所），真野善有（名古屋大学），窪田芳之（生理（埼玉大学），高内幸一（（株）日本ローパー），木下学研究所），重本隆一（生理学研究所），前橋

古河光弘（（株）システムフロンティア）
，岡本

専（名

祐（基礎生物学研究所）
，

寛（生理

古屋大学）
，栗田浩之（名古屋大学），荒牧慎二（九州工学研究所），東島眞一（生理学研究所），谷口美恵子（名業大学），重松直樹（熊本大学），馬場美鈴（工学院大学），

古屋大学），香山容子（テラベース（株）），甲斐憲子（テ美崎佳寿代（理化学研究所），奈良高明（電気通信大学），

ラベース（株）），斎藤善平（テラベース（株）），Seok Won

速水

Jeong（KyngHee 大学），村田和義（生理学研究所）

謙（国立情報学研究所），岩間尚文（大同大学），

479

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）【概要】
細胞・組織内の物質を可視化する研究手法の進展は目顕微鏡で電子・光子の同時観察ができるハイブリッド顕

覚しい。GFP を始めとする蛍光蛋白による細胞内の蛋白微鏡の開発は，細胞内の標識された物質の局在を nm か質に対する遺伝子レベルでの標識法や，小分子化合物にら mm レベルの広範囲で示すことができるようになっより細胞内の特定の物質を化学的に標識するた。本研究会においては，これら 2 つの技術の融合によbio-orthogonal labeling の開発が進んでいる。標識物質とり達成できる近未来の細胞形態機能観察法，「電顕と光しての Qdot は電顕と光顕の双方に用いることが可能で顕の双方に用いることができる標識法」と「電子・光子

あるが他の標識法はいずれか一方にのみ用いることが可の同時観察ができるハイブリッド顕微鏡」による high能である。標識法の進歩とともに進みつつある，1 台のthroughput な研究法について議論した。

（1）二光子蛍光寿命イメージング法による神経細胞内シグナル分子活性化観察
村越秀治（自然科学研究機構 生理学研究所）

シナプスの後端を形成するスパインの形状や大きさのた。また，Cdc42 の活性化は刺激されたスパイン内に局

変化は，シナプス結合の増強や収縮にともなって起こる。

在化するが，RhoA の活性化はスパインから近隣のスパ

スパインの形態は主にアクチンの動態により決定されてインへと広がることが分かった。PAGFP を用いて Rho

いる。アクチンの重合と脱重合を制御する中心的な分子

GTPase のスパイン内での滞在時間を調べたところ，どちとして Cdc42 や RhoA などの Rho GTPase がよく知られらも数秒程度の滞在時間であった。このことから，Cdc42ているが，スパインへの入力刺激時にこれらの分子がどと RhoA の活性化の空間分布の違いは拡散によるものでのように活性化しスパインの形態変化に関与しているのはなく，Cdc42 の不活化が RhoA よりも早く起こること

かは殆ど分かっていない。本研究では，2 光子蛍光寿命によるためであることが示唆された。次に，単一シナプ

イメージング顕微鏡法を用いて，単一のスパインをケイスに長期増強を誘起したときの Rho GTPase の機能を薬

ジドグルタミン酸で刺激したときの Cdc42 と RhoA の活剤処理や shRNA を用いて調べたところ，RhoA の活性化

性化の時空間的特性を調べた。Cdc42 と RhoA は刺激開はスパイン体積増大の引き金として，また，Cdc42 は体始後 20 秒程度で，スパインサイズの増大が始まるよりも積増大を維持するために必要であることが分かった。

前にスパイン内で活性化し始め，活性は 30 秒以上持続し（2）光シート型顕微鏡によるマウス全胚のライブイメージング
野中茂紀（自然科学研究機構

基礎生物学研究所）

現代の発生生物学における典型的な顕微鏡観察は，蛍ン光シート顕微鏡 (DSLM) は既にゼブラフィッシュ胚の光タンパク質を発現する胚または組織といった厚みのあイメージングに成果をあげている。一方で，マウス胚発る生きた試料について，長時間にわたる高頻度のタイム

生への応用は，主に試料のマウント方法の制限によってラプス撮影を行う。このような解析に使われる顕微鏡は阻まれてきた。我々はこの問題を解決することで，原腸深部到達能，低光毒性，高速性が高い次元でバランスし陥入期のマウス胚をほぼ 1 日間にわたって培養しつつ 1ている必要がある。観察用対物レンズの焦点面のみに試

細胞レベルで可視化することに成功した。この観察から料側面から励起光を照射する光シート型顕微鏡法はこの得られる 4D 画像はマウス胚のすべての細胞の移動と分点において優れており，その一種であるデジタルスキャ

裂に関する時空間情報を含んでおり，いまだ解析途上で480

研究会報告はあるが，原条で生成され移動していく中胚葉細胞の移

movement, INM) など，いくつかの興味深い現象を含んで動パターン，原始外胚葉（エピプラスト）における細胞いる。今回はこれらの解析結果と，さらに幅広い試料に周期依存的な核のエレベーター運動 (interkinetic nuclear

応用できる光シート型顕微鏡の試みを紹介したい。

（3）CLSM による細胞内構造要素の四次元解析
村山尚 1，呉林なごみ 1，武田隆顕 2，木森義隆 3（１順天堂大・医・薬理，2 国立天文台・天文シミュレーションプロジェクト，
3

自然科学研究機構・新分野創成センター）

生きた細胞では，タンパク質をはじめとした細胞内構のある情報を得るためには幅広い画像処理技術が必要

造要素は常にダイナミックに動いている。運動や分裂ととなるが，既存技術では必ずしも十分とは言えない。わ

いった細胞自身に大きな形態変化が起こる際には細胞

れわれは，培養細胞の細胞内構造要素を蛍光ラベルして骨格をはじめとした構造要素の大規模な再編成が起こ

ニポウディスク型高速 CLSM により 4D イメージングをる。これらは神経突起の伸長やがんの浸潤といった多く

行い，数理形態学 (Mathematical Morphology) を基盤としの生命現象を理解する上で極めて重要である。最近の共た対象構造要素の抽出，三次元再構成，および抽出構造

焦点レーザースキャン顕微鏡 (CLSM) の進歩により，Z要素のトラッキング等の画像処理技術を駆使した 4D 解

スタック画像を取得しながら高速タイムラプス撮影を析を行っている。本研究会では，培養細胞における細胞行う「四次元 (4D) イメージング」が強力なツールとなっ骨格および細胞内小器官の 4D 解析の成果を紹介したてきた。得られた膨大な 4D データから生物学的に意味い。

（4）Correlated CLSM-EM による神経科学
福田孝一（熊本大学大学院生命科学研究部形態構築学分野）

シナプスの発見を初め，中枢神経系の構造を解明するな電子顕微鏡により，海馬や線条体の parvalbumin (PV)

ために電子顕微鏡は大きな役割を果たしてきた。しかし

含有 GABA ニューロンが，お互いの樹状突起間にギャッ脳の重要な特質として，組織空間内に三次元的に広がる

プ結合を形成することが示されてきた。私は大脳皮質やさまざまなスケールの構造があり，それらが重層的に組線条体の PV ニューロンがギャップ結合を介して，組織

み合わされたシステムを形成している。大事なことは，空間の中でどのような三次元的連結を形成し，それが機自分が見ているものをその中に適切に位置づけて解析す

能と関連づけられている既知の構造といかなる空間的関ることである。すなわち微細形態学的にしか検出できな係を有するかという課題に取り組んできた。この目的をい構造であっても，それをいかにして微細形態学を越え達成するために，共焦点レーザー顕微鏡の高い分解能とる perspective の中に正しくとらえるかという問題意識を

光学顕微鏡としての広い視野を有効に組み合わせ，さら

もって，これまで私は研究を進めてきた。ニューロン間に同一構造物の電子顕微鏡観察により方法論の妥当性をに形成されるギャップ結合は，電子顕微鏡がその同定に検証し，脳組織空間に広がる樹状突起の密な網状構造をもっとも威力を発揮してきた構造の一つである。先駆的

初めて可視化した。

481

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（5）共焦点顕微鏡を利用した脳神経回路の三次元再構成解析
伊藤啓（東京大学・分子細胞生物学研究所）

脳内の複雑な三次元空間を縦横に走る神経回路の構同時に取得するため，露出の異なる画像を合成する HDR造を解析するには，脳の連続断層撮影像を重ね合わせた(High Dynamic Range) 法を併用する。異なる標本から取三次元再構成が欠かせない。厚さ 200µm 程度までの標本得した画像は大きさや傾きが微妙に異なるため，神経組であれば，蛍光標識した標本のレーザー共焦点顕微鏡撮

織全体をラベルした対染色像を用いて正規化 (warping)

影像がもっとも効率的かつ高精度に神経回路を可視化を行う。連続切片像の三次元再構成では，アルゴリズムできる。我々は，ショウジョウバエの脳を用いてさまざの違いが画質を大きく左右する。当研究室 OB の大綱ら

まな神経細胞で特異的に蛍光タンパクを発現させ，神経が開発したソフト Fluorender は，GPU による計算を用い投射の総体（プロジェクトーム）を解析している。細胞てリアルタイムに高精度のレンダリングを行う。さら質全体に分布する蛍光タンパクとシナプス小胞に結合に，一つの標本にはさまざまな神経がラベルされるたするタグ付き蛍光タンパクを共発現させることで，各神め，解析対象以外の神経のシグナルを消去する必要があ

経の投射の全貌と出力シナプスの分布を同時に可視化るが，Fluorender はこれを効率よく行う機能を備えていしている。脳の手前から奥まですべてのシグナルを同レる。これら高精度な三次元構造解析に不可欠な技術を解ベルで撮影するには，レーザー強度や検出器感度を手動説する。

で細かく微調整する。暗いシグナルと明るいシグナルを（6）FIB-SEM による組織・細胞メゾスケール構造解析
太田啓介（久留米大学医学部 解剖学講座

顕微解剖・生体形成部門）

細胞内のオルガネラの空間的配置やニューロンなどることが可能であり，細胞から組織へのメゾスケールを細胞間の空間的関係などを知るためには 3 次元的な解析

定量的に解析することができる。どちらの方法も，試料が必要である。細胞，組織の個々の構造は様々な顕微鏡の表面を連続的に数 nm づつ切削し，反射電子による組により詳しく調べられているものの，大きさ数 µm～数成コントラストを得る作業を自動的に繰り返すことで組100µm の領域の立体空間を可視化するためには，これま織構造の再構築を行う。現在我々は専用の樹脂を開発しでは透過型電子顕微鏡 (TEM) による連続超薄切片法な

FIB-SEM を用いた解析を行っており，オルガネラの構造

ど極めて困難な研究が必要であった。このようなメゾス

解析（厚さ分解能 10 nm）や神経系および間葉系組織のケール構造を解析する手法として近年 serial block face

構造解析を行っている。これらのデーターは TEM 連続

scanning electron microscope (SBF-SEM) 法や focused ion

切片法に比べ厚さ分解能が高く，且つ定量性を持つ点で

beam-scanning electron microscope (FIB-SEM) を用いた立優れている。今回，これらの例を示しつつ，この手法の体再構築法が注目されている。これらの方法は，組織を利点を解説する。

数 nm レベルの分解能で 0.1mm の空間を完全に再構築す482

研究会報告（7）マウス脳連続切片における高精細 SEM 画像の自動取得と巨大モンタージュ作成の試み
小倉一道，山田貢（日本電子）シナプスのネットワーク構造を 3 次元解析するために成する手法を確立した。マウス脳は化学固定～オスミウ

は，連続切片を作製して各切片の画像を収集し，得られ

ム 染 色 ～ 包 埋 の 後 ， Harvard 大 が 開 発 し た ATLUMた画像を 3 次元再構築しなければならない。しかし各切(Automatic Tape Collecting Laithe Ultramicrotome) 装置に片の画像を収集する際に，細胞内の構造が十分に観察でより連続切片となり，導電性テープの上に自動的に並べきる倍率（最低でも 2 万倍程度）が求められた場合，各られた。このテープをシリコンウエハーに貼り付けたも切片において膨大な枚数の画像をつなぎ合わせてモンのを観察対象とした。各切片の画像の取得にはショット

タージュを作る必要がある。我々は，Harvard 大学の

キー電子銃 SEM (JSM-7001F) の反射電子像を用いた。さLichtman 教授とともに，50nm の厚みのマウス脳の連続らに我々はモンタージュのでき具合（隣り合う画像のつ切片に対して，各切片の同一視野で任意の枚数のつなぎなぎ精度や歪など）の評価方法も確立した。

写真を自動取得し，それぞれの切片のモンタージュを作（8）X 線顕微鏡によるマウス大脳皮質のナノ分解能3次元構造観察
水谷治央（東京大学・新領域創成科学研究科）

X 線顕微鏡は，測定対象物を広い範囲で，かつ高い空のとき，大脳皮質内の神経線維の走行が確認できたとと間分解能で 3 次元的に観察することが可能な装置である。

もに，シナプス小胞やミトコンドリアを含む細胞小器官

X 線光源として輝度の高い放射光を利用することで，撮を描出することができた。また，硬 X 線領域では，比較

像時間の短い高感度な X 線顕微鏡を構築することでき的厚い試料を観察することが可能となるが，空間分解能

る。今回，脳内に含まれる神経ネットワークの解剖学的とコントラストがやや低下するため，感度のより高い位構造を解き明かす手段として，結像型 X 線顕微鏡を用い相差 X 線顕微鏡を構築して標本の CT 解析を行った。そたトモグラフィー法を適用し，マウス大脳皮質の 3 次元の結果，1 辺 22nm の等方ボクセルで脳組織のイメージ

高分解能観察を行った。マウスの神経組織は，電子顕微

データを取得することに成功し，神経線維やシナプス構鏡で観察する時とほぼ同様な方法により染色すること

造などの非破壊的な 3 次元画像化が実現した。よって，で，微細構造の画像化を行うことができる。軟 X 線領域

X 線顕微鏡を使用したトモグラフィー法は，脳神経回路

では，特に高分解能・高感度な画像取得が可能であり，網の配線図を解読するうえで，今後有用な手法の一つに得られた X 線顕微鏡の空間分解能は 25nm に達した。こなると期待される。

（9）500kV LinacTEM の開発と現状
永谷幸則（生理研）

透過電子顕微鏡 (TEM) において，厚い切片試料の観察

来型の高加速 TEM は加圧した絶縁ガスを詰めた大型でには 500kV 以上の高い加速電子ビームが必要となる。近重量のある高圧タンクを高精度に設置する必要などの年はトモグラフィ法による 3 次元立体構造の観測など，為，一般に 10 億円を越える極めて高価かつ大型の装置と厚い切片試料の観察への要求が高まってきているが，従なってしまう難点があった。生理研ではテラベース株式483

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

会社など多くの企業の協力を得て，線形加速器の技術をる事により，試料部と対物レンズのみを高加速化するも電子顕微鏡に導入することにより，巨大な高圧タンクをのであり，大幅な低コスト化と小型化を実現するのもで不要とする方式の 500kV 電子顕微鏡を開発し，最終的なある。本講演では，この 500kV LinacTEM の技術と開発調整を行なっている。これは，市販の 200kVTEM の試料の現状について報告するとともに，超電導加速技術を用部と対物レンズの前後に線形加速器と線形減速器挿入すいた 5MV TEM の将来計画についても紹介する。

（10）Cryo STEM トモグラフィによる細胞構造の解析
青山一弘 1，小川瑠璃子 2，岩根敦子 2（1 日本エフイー・アイ（株）アプリケーションラボラトリー，2 大阪大学大学院生命機能研究科）

生物の分野において STEM は最近までなじみの薄い結ると考えられる。1) 対物レンズの色収差に起因する像の像法であったが，トモグラフィと組み合わせた場合，数々

ボケがないため，試料の厚さに対して強い。2) 傾斜時にのメリットがあることはすでに広く受け入れられているも全視野にフォーカスが合う。3) 対物レンズの球面収差と思う。そこで，急速凍結による無染色の細胞試料を用の影響を受けにくく，コントラストがリニアである。4)いた細胞レベルのトモグラフィを試みた。試料となる細プローブの収束角を小さくすれば，被写界深度を深くで胞は電子顕微鏡のグリッド上に直接培養され，浸漬法にきる。また，最近注目されているシリアルブロックフェー

よる急速凍結のあとクライオトランスファーにより電子

ス SEM 法においては Cryo 試料では像のコントラストを顕微鏡内に直ちに持ち込まれる。観察には大阪大学の得ることが非常に困難であることから，この手法に対しTitan Krios (FEI) を用いた。クライオにおいても通常のても優位性があると考えられる。

TEM トモグラフィと比較して以下のような優位性があ（11）超高圧電顕の神経科学への応用
清蔭恵美，樋田一徳（川崎医科大学解剖学）

嗅覚の一次中枢の嗅球について，マウス及びラット嗅きく蛇行し，部分的に数珠状に糸球体内に，一部は傍糸球の糸球体層ニューロンとグリアの三次元的な微細構造

球体領域へ伸長していた。これらの突起は 2 次分枝に留について，超高圧電子顕微鏡（電顕），レーザー顕微鏡，

まり，3 次分枝はまれであった。

及び電顕連続切片再構築法を組み合わせた解析を進めてきた。

顆粒細胞層のアストロサイトは特異的な形態を示す。
ゴルジ超高圧電顕立体トモグラフィー像では，細胞体か糸球体層の glutamic acid decarboxylase 65KDa (GAD65)

ら派生する一次突起と更に分枝する二次突起及び薄いと tyrosine hydroxylase (TH) ニューロンのうち，1～2 個のシート状の構造が観察され，これは隣接の顆粒細胞の細糸球体内で突起の伸長が留まっている GAD65 ニューロ

胞体を断続的に覆っている。顆粒細胞は数十個単位で島

ンは 0.1-0.4 mm 径の不規則な突起が複雑に折れ曲がり，状に集塊しており，この島をグリアが不完全に取り囲ん

2 次，3 次の分枝が絡み合いながら糸球体内に蜂の巣状構でいた。

造を呈していた。一方，多数の糸球体に突起を伸長してニューロンの微細構造解析には超高圧電子顕微鏡はいた TH ニューロンは 0.4-0.8 mm 径のやや太い突起が大非常に有用であり，今後も詳細な解析を行っていきたい。

484

研究会報告（12）アクチン細胞骨格の空間構造
臼倉治郎（名古屋大学エコトピア科学研究所）
南方志帆（名古屋大学大学院工学研究科）

アクチン細胞骨格はこれまで蛍光顕微鏡による観察（制御タンパク質）についても同様な空間特異性が存在すを基盤に行われてきた。生きている状態の変化を捕捉することが明らかとなった。また，細胞質細胞骨格は光顕ることはできるが，ストレス線維のような蛍光強度の強観察とは異なり極めて豊富で有り，各所で集合離散を行い線維束の周囲では 1 本 1 本のアクチン線維を観察する

い細胞質を多数のドメインに分けていた。特に我々は核ことはできない。また対物レンズの近傍以外では蛍光の膜から派生する多くのアクチン線維を捉えることができ減少と広がりにより十分な分解能が得られないのが普通た。その一部はストレス線維も形成していた。これらのであるである。そこで，我々は幾つかの unroofing 技術とアクチン線維は核膜を覆う中間径線維と複雑に絡み合っ電子顕微鏡観察技術とを組み合わせ，膜細胞骨格から細ていた。M 期に入る直前に核膜は消失するが，その時間

胞質細胞骨格に至までの空間構造観察に成功した。膜細は 1 分間と極めて短いため，アクチン線維が関与してい胞骨格については膜面に対する空間的位置関係から 3 種ると考えられる。一方，分裂後核膜が回復するまでの時類に分類でき，それらに対するアクチン結合タンパク質間は多少長く，10 分程度を必要とした。

（13）水和した細胞のクライオ電子線トモグラフィー
岩崎憲治，宮崎直幸（大阪大学・蛋白質研究所，CREST）

単離精製した蛋白質の構造解析が様々な手法によりメージング技術を駆使してその形を捉えることに努力を進む一方で，細胞というコンテクストの中で働いている

注 い で い る 。 CEMOVIS (Cryo-Electron Microscopy of

分子の姿をとらえることが，細胞生物学での次の命題とVItreous Sections) とも呼ばれる非晶質凍結切片法や，クなっている。点としてではなく形を捉え，ターゲット分

ライオ電子線トモグラフィー法 (Cryo-ET)，蛍光－電子相子だけでなく周辺構造も同時に観察できる電子顕微鏡技

関顕微鏡法 (CLEM) を駆使することで，分子分解能イ

術は，他のイメージング法と相補的な役割を果たしながメージングを試みている。CEMOVIS 法の適用が効果的

ら，ここにおいて大きな貢献をすると期待できる。我々に働いた例としてミドリムシの光センター器官であるは，水溶液というよりも，むしろゲルに近い細胞内環境

PFB (Paraflagellar body) の解析を，Cryo-ET の例としてウあるいは，細胞外マトリクスにおいて，特に数十ナノのイルスのライフサイクル解明への適用を紹介する。

大きさをした超分子構造に焦点を当て，電子顕微鏡イ（14）低温電子顕微鏡による多様な試料の構造解析
光岡薫（産業技術総合研究所）

二次元結晶を用いた電子線結晶構造解析は，膜タンパ

ロトンポンプである V-ATPase とグリセロールチャネル

ク質の高分解能の構造を決定できる方法の一つであり，である AQP3 という異なる膜タンパク質を例としてとりタンパク質が脂質二重層中にあることから，天然の状態

あげ，その投影像からどのような構造情報が得られるか，に近い構造が得られることが期待できる。講演では，プ研究結果を紹介する。V-ATPase に関しては，その膜貫通485

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

部分について二次元結晶を得て，その投影像から，12 サ

その結果から得られた投影像からの情報を紹介するととブユニットから構成されていることを明らかにした。そもに，AQP3 の熱安定性に関する測定結果を示し，そのの結果を機能解析と組み合わせることで，種で異なるサ

二次元結晶化に関する知見について述べる。以上の結果

ブユニット数の理由について検討した。また，AQP3 にから，多様な試料に対する低温電子顕微鏡法の応用につついても電子回折が得られる結晶を得ることができた。

いて議論する（15）電子顕微鏡画像自動収集加藤貴之，宮田知子，Jaunfang Ruan，難波啓一（大阪大学大学院・生命機能研究科）
低温電子顕微鏡を用いた構造解析手法は構造生物学解析ができる唯一の方法である。そのデータ取得は視野において必須の技術になっている。中でも単粒子像解析

範囲を変えることなく-70°～70°程度の範囲で傾斜して法は，近年飛躍的に分解能が改善し，ウィルスなど対称撮影するため，単粒子像解析とは違った自動データ取得性の高い分子では X 線結晶構造解析と遜色のない分解能が要求される。これまで様々な単粒子像解析法，電子線での解析がなされている。しかし，対称性の低い分子でトモグラフィー法のための自動画像取得ソフトが開発さはヘリックスが解像できる分解能 7Å以上の解析には数れてきた。本研究会では Leginon（単粒子像解析）と万～数十万もの粒子像が必要となるため，多くの領域を

Xplor3D（電子線トモグラフィー）について実例を交え自動で撮影する画像収集システムの利用が重要である。

て紹介する。

一方，電子線トモグラフィー法は細胞中での分子の構造（16）電子線トモグラフィーの省力化・自動化の現状－ソフトウエアでできること－
古河弘光（株式会社システムインフロンティア・furukawa@ieee.org）

TEM の連続傾斜シリーズから三次元再構成を行える
ソ フ ト ウ エ ア パ ッ ケ ー ジ と し て と し て Boulder

適化されるので，操作者はその存在すら意識する必要は無い。

Laboratory (University of Colorado) から IMOD が発表され

しかし TEM の観察対象は様々であり，物理的な条件て 15 年。今日，電子線トモグラフィーは分野を問わず広が決してトモグラフィー向きとは言えないケースも多く知られるようになり，多くのトモグラフィー用ソフト

い。こうした観察対象の場合，そのソフトウエアがどこ

ウエアが繚乱の様を呈している。特に最近の 3-4 年間をまで操作者の意図を反映できるかが，撮影の成否にかか見てみると，ソフトウエア自体の改良に加え，顕微鏡本

わってくる。また，収録した傾斜シリーズの特徴によっ体においても機構の最適化やシステムとの親和性が改善ては，計算のパラメータを手動で調整する必要も生じてされ，“そこそこに条件の良い”試料であれば全自動でくる。

撮影できることが常識となっている。また，再構成や可本研究会においては，普段はあまり論じられる事の無視化といった後工程に関しても，連続傾斜像の読み込みい“自動化の難しい”ケースについて，弊社製品であるから三次元の観察まで簡単なマウス操作だけで可能なまTEMography (www.temography.com) を例にその使いこな

でに進化した。原理的には，各種計算にパラメータは必しのポイントについて解説させていただこうと思う。

要であるが，それらはソフトウエアによって自動的に最486

研究会報告（17）ミラー電顕による量子定量解析をめざして
岡本洋（秋田県立大学）

イメージ解析というと通常はすでに実験的に得られ構成による高効率データ取得法について紹介する。電子たデータの解析を指すが，ここでは実験プロセスそのもミラーは静電界により電子を跳ね返す，古くから研究がのに積極的に介入するようなイメージ解析の可能性を議続けられている装置であり，我々の提案では電子の跳ね論する。クライオ電顕ではサンプルの損傷によって分解返り点近傍に微細構造素子を配置することによりイメー能が決まっているため，最小の電子数で最大の情報を得ジングに用いる電子波を能動的に操作する。具体的には，ることが至上課題となる。そこでは一見無関係な量子情

量子的イメージ“確認”法[1]，適応量子測定を使った分報分野で注目されている効率よい量子測定手法の研究が解能改善法[2,3]，超伝導回路を用いて量子もつれを作り出意味を持ってくる。ここでは筆者が近年理論的観点からし，これを利用する新手法[4] について報告する。

提案している，電子ミラー装置を組み込んだ新しい TEM（18）Mathematical morphology に基づく画像情報解析
木森義隆（自然科学研究機構・新分野創成センター）
武田隆顕（国立天文台）
村山

尚（順天堂大学・医学部）

生物医学研究においては，現象の客観的理解のためにしかし，通常のモルフォロジ演算を生物医学画像に適用

画像の定量解析が重要となる。これには，解析対象から，した場合，構造要素の作用方向の制限により，生物試料

形，位置，大きさ，向きなどの特徴を抽出し，計量しうの微細かつ複雑な構造が変形，破壊されるという問題がる画像処理手法が必須である。しかし，この処理は，対知られていた。我々は，この問題を解決すべく，より頑象の形状を直接的に取り扱うことが必要であるため，線

健な新規のモルフォロジ演算を考案し，それを用いた特形フィルタを用いる一般的な画像処理では実現が困難な

徴抽出手法を開発した。現在，この画像処理手法を細胞場合があった。そこで，我々は以前より，形状に基づくの蛍光顕微鏡像に適用し，細胞骨格などオルガネラの構処理手法を提供しうる，Mathematical morphology（以下造特徴を抽出することによって，細胞のマルチスケール

モルフォロジ）と呼ばれる論理体系を用いて，画像解析

な動的構造の定量解析を行っている。本発表では，細胞手法を開発してきた。モルフォロジは，1960 年代中頃，

骨格ネットワークと細胞核の空間的配置ならびに相互関

G. Matheron と J. Serra らによって考案されて以来，処理連についての解析事例とともに，本解析手法の詳細につ対象画像と構造要素との集合演算に基づく非線形処理手

いて説明する。

法の多くが，科学，工学，産業分野等で使用されてきた。

（19）電顕画像解析ソフト Eos の開発
安永卓生（九州工業大学・大学院情報工学研究院生命情報工学系）

3 次元電子顕微鏡法において，画像処理法は未だ改善

は電子顕微鏡画像のための画像解析ソフトウェア Eos

し続けられているフロンティアである。これまでも，我々(Extensible object-oriented system) を開発してきた。汎用的487

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

な画像処理法に加え，コントラスト変調関数の補正，ら

成果展開事業

せん対称性を用いた画像処理，単粒子解析，トモグラフ

事業・ソフトウェア開発タイプ【プラットフォーム開発】

ィー解析，ランダムコニカルティルト法などを makefileの採択を受け，ユーザ，及び，ベンダーが開発・利用す等を用いて統合化処理可能なシステムとしてきた。また，るための画像処理プラットフォームとして整備し，ネッ

画像の統計的処理，三次元再構成法の改善なども手がけトワークを介したプロセス制御のためのプロトコルをもてきた。これらの成果の一部は，Source Forge 上にオー

ち，GUI の展開も意図したプラットフォームを目指して

プンソースとして公開している。しかし，これまでも一いる。今回は開発の方向を示すと共に，今回の参加者の部は GUI をもつものであったが，決してユーザビリティ

意見を得，適切なプラットフォーム開発を目指す足がかの高いシステムとはいえなかった。今回，新たに，「研究りとしたい。

（20）医療用 CT における画像再構成法の進歩

先端計測分析技術・機器開発プログラム」－部分領域再構成問題－
工藤博幸（筑波大学システム情報系）

2000 年以降の医療用 CT における画像再構成の進歩は

密に再構成する問題である。この問題は 2004 年までは解目覚ましく，多くのブレークスルーが存在する。例えば，が一意に定まらないと考えられていたが，フィルタ補正

部分領域再構成問題の厳密解の発見，厳密なコーンビー

逆投影法とは異なる微分逆投影

ム再構成法の発見，圧縮センシングを用いた少数方向投Backprojection) 法と呼ばれる画像再構成が発見されて以影データからの画像再構成，などの大発見がある。本講

来，ROI の配置や被写体に関する微少な事前情報があれ

演では，その中から，被曝量低減や測定データ削減を実ば厳密な画像再構成が可能であることが解明された。

現する新手法として期待されている『部分領域再構成』

1973 年に CT 装置が発明されて以来 30 年間誰も解くこと呼ばれる問題について解説する。この問題は，心臓やとに成功しなかった問題がエレガントに解けていく過程

乳房など物体の一部関心領域 (ROI) のみを撮影したい場

を，分かりやすく解説する予定である。

(Differentiated合に，ROI を通過する投影データのみを用いて ROI を厳（21）疎な対象物に適した CT 像再構成法と位相差電顕への適用方針
寺西

大 1，岩間尚文 2，工藤博幸 3，村田和義 4（1 広島工業大学，2 大同大学，3 筑波大学，4 生理学研究所）

位相コントラストの強調により鮮明な投影像が得ら

圧縮センシング法は，データフィッティング計算にれる位相差電子顕微鏡トモグラフィは，現在の電顕トモ

L1-ノルムを用いることで，投影経路方向に広がるアーテ

グラフィが抱えている投影角欠損および低 S/N 問題を解ィファクトを軽減し空間的に疎な像を再構成する。再構

決することにより，鮮明な 3 次元構造を得られると期待成像の計算には逐次反復で像を修正する Row-action 方式

できる。近年，対象物の空間構造が疎な性質を利用してを用いる。

トモグラフィ像の画質を改善する圧縮センシング法が位相差電顕トモグラフィに圧縮センシング法を適用提案され，医療用 CT の画質改善で成果を上げている。

するに際して，乗り越えるべき主要な課題点である位相

本報告では電顕トモグラフィに有効と考えられる 2 つの差電顕特有の物理量測定原理と積分投影との整合，なら

圧縮センシング法について説明し，位相差電顕トモグラ

びに低 S/N データへの対策について述べる。

フィへの適用方針について述べる。

488

研究会報告（22）情報欠落に影響されない新たな非線形離散濃度諧調再構成法
馬場則男（工学院大学）

逆問題において，一般に情報欠落（試料傾斜角度制限）

しい元素・組成分析トモグラフィ，更には，時間経過をを伴う電子線 CT は，悪条件問題 (ill-posed) である。これ含めた 4D トモグラフィの応用が期待できる。これを実を適切化 (well-posed) する汎用性のある拘束条件を見出現するために，新奇な演算法を考案した。それは画素のした。それは「理想断層画像の濃度量子化諧調ごとの断濃度量子化単位（1 ディジタル値）を使う演算方法であ面（2 値化像）は連続領域から構成される」である。こる。ここでは平面上にこの単位のブロックを積み上げたれを拘束条件とする再構成法が実現すれば，試料に依存状態を画像とし，このブロックは単独に，発生，消滅，せず多くの材料で情報欠落による劣化のない断層像が得

移動操作可能とした。この演算法をナノ粒子の再構成にられる。さらに，少ない投影方位数（例えば通常の約 5応用したところ，情報欠落の劣化をほぼ完全に払拭した

分の 1）でも可能となり，撮影時間が大幅に削減でき，

3 次元断層像が得られた。

電子線損傷に弱い材料の再構成や投影データの取得が難（23）電顕 CT を想定した大規模悪条件問題に対する数値解析的なアプローチについて
細田陽介（福井大学）
阿部邦美（岐阜聖徳学園大学）

電子顕微鏡 CT 像再構成問題は大規模疎行列を係数行いう欠点をもつ。大規模問題に対する数値計算法には定列に持つ連立一次方程式として定式化される。このとき，

常反復以外に非定常反復法があり，非定常反復の方が収問題はデータ欠損を伴うため行列は横長となり，さらに束が速いことが多い。しかし，非定常反復は悪条件性に積分方程式の性質から悪条件となる。現在，このような弱いという特性もある。本報告では，大規模悪条件線形問題に対する数値計算法は ART や SIRT に代表される定問題に対する非定常反復を用いたアプローチについて報常反復法が主流であるが，これらの方法は収束が遅いと告する。

（24）生物電子顕微鏡のフロンティアー：分子的生物世界の真の姿
永山國昭（生理学研究所）

10 年以上に亘る位相差顕微鏡の歴史を振り返ると常の自動連続切片 SEM 観察などで大きな成果が上がってに生物電子顕微鏡のフロンティアーの淵に立っていた己いる。ただし電顕は生物の活性動態を見るのは不得意での姿が思い浮かぶ。位相差電顕を生物電顕の最先端でこあり，この点で分子生物学手法と結びついた蛍光蛋白質

そ働かせたいという思いが常にあった。大局的に見れば利用の蛍光顕微鏡法に比し生物学の本流になれない弱み

３次元電子顕微鏡が最大のフロンティアーだったと言えを持っている。強みを伸ばすのかそれとも弱みを克服するだろう。それは生物の活動を分子世界の真の姿としてるのか生物電顕のフロンティアーは岐路に立たされてい見たいという人々の共通願望の表れとも言える。実際こる。このジレンマを解く糸口となる 2 つの新技術，位相の 10 年間で，蛋白質複合体，ウイルスの電子線 1 粒子解

差 3 次元電顕と電子線励起発光顕微鏡，を紹介したい。

析，細胞，組織の電子線トモグラフィーさらには神経系

前者は位相差法の 1 粒子解析やトモグラフィーへの応用489

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

で本シンポジウムにおいて他の演者からの報告がある。

用されている。我々はこれが有機物でも可能であること

後者は 2006～2009 年に遂行された CREST プロジェクトを見出した。この発見が蛍光蛋白質の利用と結びつけばにおける再発見でかってテレビのブラウン管に多用され電顕・光顕融合の 1 つの形として先のジレンマを解決し，たカソードルミネッセンス (CL) の顕微鏡応用である。

分子的生物の真の姿をとらえられると期待したい。

CL 顕微鏡そのものはすでに市販され鉱物学の分野で応490

研究会報告21．神経活動の光操作（行動制御への応用）
2011 年 9 月 29 日－9 月 30 日
代表・世話人：尾藤晴彦（東京大学大学院
所内対応者：小泉医学研究科）

周・田中謙二（生理学研究所）（１）光感受性電位変換色素発現マウスの現状
田中謙二（生理学研究所

分子神経生理部門）（２）光による記憶操作の可能性
松井広（生理学研究所・脳形態解析研究部門）（３）がんの生体光イメージング
今村健志（愛媛大学大学院医学系研究科

分子病態医学分野）（４）生体多光子励起イメージングによる骨髄・免疫細胞の動態解析
石井優（大阪大学免疫学フロンティア研究センター・細胞動態学分野，JST・CREST）（５）2 光子レーザー顕微鏡を用いた免疫細胞動態の解析
木梨達雄，片貝智哉，植田祥啓，羽廣克嘉（関西医科大学附属生命医学研究所分子遺伝学部門）（６）Arc の活動依存的遺伝子発現とシナプス局在機構
奥野浩行（東大・院医・神経生化学）（７）G-CaMP によるカルシウムイメージングと線虫神経細胞の光操作
中井淳一（埼玉大学

脳科学融合研究センター）（８）ケージド化合物開発の現状と展望
古田寿昭（東邦大学理学部生物分子科学科）（９）生体分子を見る技術・操作する技術
佐藤守俊（東京大学大学院総合文化研究科）（10）ビジュアルサーボ顕微鏡における画像処理と Z 追跡
橋本浩一（東北大学大学院情報科学研究科）（11）光第二高調波イメージングの生理学研究への応用
塗谷睦生（慶應義塾大学医学部薬理学教室）（12）神経回路の自発性を光観測・操作する池谷裕二（東京大学・大学院薬学系研究科）（13）光ファイバーを用いた神経活動の操作と観察
村山正宜（理化学研究所 BSI 行動神経生理学研究チーム）（14）大型動物（霊長類）の行動の制御を可能にする optogenetics の実現に向けて
木下正治，伊佐正（生理学研究所

認知行動発達）（15）神経活動の光操作による行動制御を用いた睡眠覚醒調節に関わる神経の動作機構解明
山中章弘，常松友美（生理学研究所

細胞生理研究部門）（16）新型光源 (Lumencor Light Engine) を用いた光刺激
東生宗樹（株式会社オプトライン）（17）フリームービング光刺激の動向（オプティカルシーベルの近況）
幸村裕治（株式会社ルシール）（18）ワイヤレス光刺激装置の開発
枝村光浩（バイオリサーチセンター株式会社）491

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（19）多点独立光刺激装置 (MiLSS) の開発
上野賢一，長沼恒雄（アスカカンパニー株式会社）（20）Optogenetics 用照明装置を組合せた顕微鏡斎藤良治（株式会社オリンパスエンジニアリング）【参加者名】
大村

優（北海道大学），吉田隆行（北海道大学大学院），（京都大学），田川義晃（京都大学），和中明生（奈良県立寛（東北大学）
，橋本浩一

医科大学）
，辰巳晃子（奈良県立医科大学）
，竹田

秀（慶

（東北大学），竹内大吾（東京大学），尾藤晴彦（東京大学），

應義塾大学），荒田晶子（兵庫医科大学）
，井上

剛（岡

奥野浩行（東京大学），池谷裕二（東京大学）
，堤新一郎

山大学）
，今村健志（愛媛大学大学院医学系研究科），本（東京大学），堀金慎一郎（東京大学大学院），金蔵直樹（愛媛大学大学院），利嶋奈緒子（九州大学），新

高橋亮介（岩手大学）
，八尾

亮（東

京大学大学院），石川大介（東京大学），舟山健太（東京里大学），小林千晃（東京大学），飯野雄一（東京大学），佐

基盤整備機構），宮崎佳代子（沖縄科学技術研究基盤整備

藤博文（東京大学大学院），小田茂和（東京大学），佐藤機構），松崎政紀（基礎生物学研究所），正水芳人（基礎

陽介（東京大学大学院），大城洋明（東京大学），澤村佳

生物学研究所），田中康裕（基礎生物学研究所），大久保之（東京大学），佐藤守俊（東京大学），鈴木秀幸（東京

文貴（基礎生物学研究所），平理一郎（基礎生物学研究所），

大学大学院），冨田太一郎（東京大学）
，喜田

聡（東京

村越秀治（生理学研究所），鍋倉淳一（生理学研究所），

農業大学），長野慎太郎（東京都医学総合研究所），塗谷

植田禎史（生理学研究所），畠中由美子（生理学研究所），

睦生（慶應義塾大学），菊水健史（麻布大学），茂木一孝

稲田浩之（生理学研究所），佐野裕美（生理学研究所），（麻布大学），増山郁（東京大学大学院），古田寿昭（東知見聡美（生理学研究所），木下正治（生理学研究所），

邦大学），能瀬聡直（東京大学），大森敏明（東京大学），

笠井昌俊（生理学研究所），望月秀紀（生理学研究所），

板倉由季（東京大学大学院），松永光幸（東京大学），中

東島眞一（岡崎統合バイオ），松井広（生理学研究所），

井淳一（埼玉大学），鶴野

佐々木拓哉（生理学研究所），別府

薫（生理学研究所），

高雄啓三（生理学研究所），小泉周（生理学研究所），

宜（理研

瞬（理化学研究所），村山正

脳科学総合研究センター）
，黒木

暁（理研

直（九州大学大学院），宮崎勝彦（沖縄科学技術研究

BSI），柳川右千夫（群馬大学），森澤陽介（山梨大学），

森藤

大川宜昭（富山大学），岩里琢治（国立遺伝学研究所），

田中謙二（生理学研究所），稲村直子（生理学研究所），

岩田亮平（国立遺伝学研究所），吉野彬子（国立遺伝学研

石野雄吾（生理学研究所），杉尾翔太（生理学研究所），究所），鈴木亜友美（国立遺伝学研究所），高橋阿貴（国山中章弘（生理学研究所），鈴木喜郎（岡崎統合バイオサ

立遺伝学研究所），浅川和秀（国立遺伝学研究所），植木

イエンスセンター），内田邦敏（岡崎統合バイオサイエン

孝俊（浜松医科大学），植木美乃（名古屋市立大学），塚

スセンター），常松友美（生理学研究所），加塩麻紀子（生田祐基（名古屋大学大学院），小田洋一（名古屋大学），

理学研究所），周

岡崎史子（名古屋大学），高木新（名古屋大学），井上理学研究所），田淵サワコ（生理学研究所），橘高裕貴（生摩耶（名古屋大学），谷本昌志（名古屋大学），神取秀樹

理学研究所），波多野仁（オリンパス株式会社），田村恵（名古屋工業大学），松本正幸（京都大学），井上謙一（京祐（オリンパス），斎藤良治（株式会社オリンパスエンジ

都大学霊長類研究所），石井ニアリング），小林優（大阪大学），賀川義規

暁（生理学研究所），毛利達磨（生理学研究所），

一鳴（生理学研究所），高山靖規（生茂（（株）オリンパスエンジニアリン

免疫学フロンティア研究センター），参加者

グ），上野牧男（オリンパス株式会社），本村伸二（オリ

名井之上幸範（大阪大学大学院），菊田順一（大阪大学免

ンパス株式会社），宮薗侑也（オリンパス株式会社），幸

疫学フロンティア研究センター），深見美和（大阪大学免村裕治（株式会社ルシール），小島太郎（株式会社ルシー

疫学フロンティア研究センター），檀上輝子（大阪バイオル），永井健彦（株式会社ルシール），渡部重夫（浜松ホサイエンス研究所），林勇一郎（大阪バイオサイエンス研

トニクス株式会社），建部益美（浜松ホトニクス株式会社），

究所），木梨達雄（関西医科大学），松尾直毅（京都大学），

枝村光浩（バイオリサーチセンター株式会社），石井淳一

出口雄一（京都大学），笠原洋紀（京都大学）
，田中康代

（（株）
オプトライン），東生宗樹（（株）
オプトライン）
，

（大阪大学

492

研究会報告幸田修一（アスビオファーマ（株）），長沼恒雄（アスカ会社），福島絵里子（ライオン株式会社）カンパニー株式会社），上野賢一（アスカカンパニー株式【概要】
イメージングの進歩により，特定の神経活動そのも会し，光操作を成功させるための情報交換および良いの，神経活動に伴う形態変化など光を使って記載できる

question を解くに資する光操作の応用について議論しようになってきた。記載された現象の背後に潜むメカニた。

ズムを明らかにするためには，その活動を恣意的に制一方で，光操作の技術は神経科学にとどまらない可能

御・操作し，得られた現象の変化を記載する必要がある。

性が指摘された。なぜならばグリア細胞のような

この目的に現在もっともかなうツールが光感受性電位変non-excitable な細胞の機能をも光で操作できることが本

換色素を用いたオプトジェネティクスである。オプトジ研究会での議論から明らかになってきたからである。イェネティクスの成功には，プローブ分子の十分な発現とメージング技術の発展が著しい免疫，がん分野の最前線

有効な光照射の 2 つが最低必要であるが，ほ乳類でこれで活躍している研究者をも招聘した本研究会で，光操作を達成するのは容易ではない。本研究会において，ほ乳技術を non-excitable な免疫担当細胞やがん細胞，がん幹類神経系でオプトジェネティクスに成功している研究者

細胞の細胞機能操作にどのように利用可能か，どのようおよび明確な biological question を持ちオプトジェネティな連携が可能か議論を深めることが出来た。

クスをこれから応用したいと考えている研究者を一堂に（1）光感受性電位変換色素発現マウスの現状
田中謙二（生理学研究所

分子神経生理部門）

チャネルロドプシンをはじめとする光感受性電位変換

ば，それを手に入れて再現性の高い実験が可能になる。

色素を自分の好きな神経細胞に発現させて，自分の研究本トークでは，Guoping Feng が作成した遺伝子改変マウを発展させたいと誰もが願う。Karl Deisseroth や Edスを含めて，これまでに作成された遺伝子改変マウスをBoyden は論文になり次第，発現ベクターをばらまいてく

紹介する。そして生理研のグループで樹立しつつある

れる。これは大変ありがたいことだが，その発現ベクター

ChR2 (C128S) 発現レパートリーについて紹介する。どのを用いて自分でエレクトロポレーションをするなり，ウ

システムが一番良いのか結論づけるのは難しいが，是非，イルスを精製して感染させるなりしないと先に進めな動いているマウスを手に入れて予備実験を行い，研究をい。分子生物学になじみがないものにとっては垣根が高展開してもらいたい。

い。ひとたび，誰かが遺伝子改変マウスを作ってしまえ（2）光による記憶操作の可能性
松井広（生理学研究所・脳形態解析研究部門）

記憶する能力は，健康な社会生活を営む上で不可欠でな事柄に関しては，実は明らかになっていない点が多い。

あり，そのことは障害や加齢によって失われた場合に顕動物の脳を取り出して作製したスライス標本では，神経著になるが，そもそも記憶が形成・定着されていく過程

細胞を人為的に電気刺激すると，神経細胞同士をつなぐで，脳内の何がどのように変化するのかといった基礎的シナプスでの信号伝達が可塑的に変化することは知られ493

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）ている。しかし，生きたままの動物の脳内でも同様の変興奮状態を光で操作し，神経活動がどのように記憶に結化が生じ，それが記憶形成と直結していることを示した

び付いていくのかを解明することを目指している。本研

研究は未だない。また，スライス標本からはせいぜい数

究会では，小脳顆粒細胞やバーグマングリア細胞に ChR2

時間程度の記録しか取れないため，シナプスの可塑的変を発現させたトランスジェニック動物を使って，小脳依化が，数日を経る間にどのように定着していくのか，明存性運動学習に関わる平行線維−プルキニエ細胞間のシらかではない。我々は，近年開発された光感受性タンパ

ナプス伝達の長期抑制を光によって操作することに成功

ク質（channelrhodopsin-2; ChR2 等）を神経細胞やグリアした事例を示し，in vivo での実験へとつなげる構想を紹細胞に発現させる技術を使って，生体脳内の神経細胞の介する。

（3）がんの生体光イメージング
今村健志（愛媛大学大学院医学系研究科

がんは日本人の疾患別死亡者数第一位であり，その大分子病態医学分野）

重要な課題の一つであるといっても過言ではない。

きな要因はがん転移が克服されていないことであると言

近年，動物が生きた状態で細胞や生体分子を可視化すっても過言ではない。がん転移とは，原発巣で増殖した

る生体光イメージングが急速に進歩した。本発表では，がん細胞が悪性化し，血行性・リンパ行性に遠隔臓器にがん研究領域への生体光イメージングの応用について，転移し，転移巣で新たな増殖・浸潤を開始することであ

最近の我々のデータを紹介する。具体的には，生きていり，その治療法は未だ確立されていない。また，最近のるマウスでのがんの増殖と転移，およびがん細胞内のシがん研究のトピックスとして，がん微小環境の重要性がグナル伝達系のモニタリング，がんの血管新生，リンパ挙げられる。すなわち，がん細胞そのものだけでなく，

管新生およびセンチネルリンパ節などのイメージングを周囲の微小環境が，発がんやがんの悪性化に大きな影響紹介する。さらに，分子プローブを用いたプロテアーゼを及ぼしていることがわかってきた。よって，がんの病

活性の生体イメージングやがん細胞の細胞周期の生体イ態解明には，組織や細胞を固定したりすりつぶしたりす

メージングの実例を紹介する。以上を踏まえ，光イメー

る解析だけではなく，生体でがん細胞機能やがん微小環

ジング技術を用いた新たながん研究戦略の近未来の展望

境を時空間的かつ統合的に解析することが必須であるとについて考察し，さらに，光操作技術をがん細胞，がん考えられる。このように，細胞や生体分子の動態および幹細胞やがん微小環境の細胞群の細胞機能操作にどのよ

機能を，生きている動物の中で解析して理解することは，

うに利用可能かについて議論したい。

がん研究分野のみならず現在の生命科学研究分野の最も（4）生体多光子励起イメージングによる骨髄・免疫細胞の動態解析
石井優（大阪大学免疫学フロンティア研究センター・細胞動態学分野，JST・CREST）

血液・免疫細胞は「動き」が重要なシステムである。

解析することはできない。細胞の動きを見るためには，多種多様な細胞の遊走・位置決めは時空間的に極めて精「生きた細胞」を，「生きた組織」の中で観察する必要が緻にコントロールされている。このようなシステムの研ある。さらには，免疫細胞のように血流を介して細胞が究には，従来の組織学的解析法では不十分であった。固

流出入するシステムの解析のためには，‘摘出した生か

定・薄切した組織観察では，細胞の「形態」や「分子発した’組織ではなく，個体そのものを生かした状態，即現」などを解析することはできるが，細胞の「動き」をち「生きた個体」の中で観察する必要がある。本演者は494

研究会報告深部組織の観察に適した多光子励起顕微鏡を駆使して，の活性制御機構を解明した。本講演では，これら最新の実験動物を生かしたままの状態で組織・臓器を観察する

研究成果の解説に加えて，最近演者が取り組んでいるそ研究を行っている。特に，従来極めて困難であると考えの他の組織・臓器（皮膚，腸管，呼吸器など）の多光子られていた，生きた骨組織・骨髄腔の内部を高い時空間

励起ライブイメージングの方法論の実際や今後の発展性分解能で観察することに世界に先駆けて成功し，古い骨について議論し，特に本方法論におけるオプトジェネテ

を吸収して骨代謝回転を調節する破骨細胞の in vivo でィクスの応用について討論を行う。

（5）2光子レーザー顕微鏡を用いた免疫細胞動態の解析
木梨達雄，片貝智哉，植田祥啓，羽廣克嘉（関西医科大学附属生命医学研究所分子遺伝学部門）

リンパ球の生体内動態は生体防御や様々な免疫疾患の系として，in vivo 系である intravital 法，リンパ節を取り病態に大きな影響を与えている。
低分子量 G 蛋白質 Rap1

出して観察する explant 法に加えて，組織内に直接アプとそのエフェクター分子である RAPL, Mst1 はリンパ球

ローチ可能なリンパ節スライス法を確立して解析を進めインテグリン LFA-1 を介する血管内皮や抗原提示細胞へている。組織内移動を比較検討した結果，スライス法はの接着，組織内遊走に関与し，自己寛容の成立や維持に他の方法同様に活発な T リンパ球の移動を再現でき，こも関与していることがノックアウトマウスの解析から示の系を用いることによってリンパ節ストローマ細胞がリ

唆されている。生体内での Rap1 シグナルの役割を検討

ンパ球の組織内移動に重要な役割を果たしており，Rap1

するにはリンパ球の動態を可視化して解析する必要があ

シグナルが関与している Gi 依存性の LFA-1/ICAM-1 を介るが，2 光子レーザー顕微鏡によってリンパ球移動の解する接着と LFA-1/ICAM-1 に依存しない接着様式が介在

析ができるようになった。我々はリンパ組織内での観察していることが明らかになった。

（6）Arc の活動依存的遺伝子発現とシナプス局在機構
奥野浩行（東大・院医・神経生化学）

神経特異的前初期遺伝子の一つである Arc（またはり，マウスやラットの個体脳において神経活動をモニタ

Arg3.1）はシナプス活動によって極めてすばやく（5 分

リングする系の構築を行っている。また，我々は並行し以内）転写誘導され，その mRNA および遺伝子産物は大て，神経活動によって誘導された Arc タンパクがどのよ

脳において神経活動に非常に良く相関した発現パターン

うにシナプスへ運ばれ，どのように機能するかについてを示す。このことから Arc は認知活動等によって活性化の解明に力をいれてきた。本研究会では，Arc のシナプされる神経細胞群の分子マーカーとして，主にげっ歯類

ス局在は PSD タンパクとのタンパク間相互作用によっの行動心理学的研究分野で頻繁に用いられている。このて制御されており，さらにこの相互作用がシナプス活動

Arc の神経活動依存的な発現制御の分子機構に関してはによって調節されていることを見出したので報告したい

解明が遅れていたが，近年，我々はシナプス活動依存的(Okuno et al., under revision)。また，これらの研究に対し発現を担うゲノム機構の一端を明らかにしたて光操作技術をどのように利用して進めていくのかにつ(Kawashima, Okuno et al., PNAS 2009)。現在，我々はこのいて論じたい。

Arc の活動依存的ゲノムエレメントを利用することによ495

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（7）G-CaMP によるカルシウムイメージングと線虫神経細胞の光操作
中井淳一（埼玉大学

脳科学融合研究センター）

線虫は，神経細胞数が 302 個と少なく，神経回路接続

肉活動および GABA 作動性運動神経細胞の活動が行動

が電子顕微鏡レベルで解明されているため，行動と神経依存的にダイナミックに変化していることが明らかにな回路機能の研究が行いやすい優れたモデル生物である。

った。GABA 作動性運動神経細胞にチャネルロドプシン

線虫は固体培地上では S 字状の形態をとり規則的なリズを発現させ光刺激を与えたところ，体壁筋が弛緩するのム活動を行なって移動する。我々は Green Fluorescentが観察された。レチノールを含まない培地で飼育した線

2+

Protein (GFP) を用いて Ca イオンに感受性を持つ蛍光カ

虫では光刺激を与えても体壁筋の弛緩は観察されなかっルシウムセンサー (G-CaMP) を開発し，このセンサーをた。

用いて線虫の運動出力系の解析を行った。

G-CaMP4 を用いた Ca2+イメージングは，行動と神経回

G-CaMP4 を体壁筋，または GABA 作動性運動神経細路機能の関係を研究する上で非常に有効であった。チャ胞に発現させた野生型または GABA 合成酵素 (GAD) 欠

ネルロドプシンによる光刺激を組み合わせることにより損株 (unc-25) を用いて，運動時の体壁筋および GABA 作

さらに詳細な解析が可能になると期待される。

動性運動神経細胞の活動について解析を行った結果，筋（8）ケージド化合物開発の現状と展望
古田寿昭（東邦大学理学部生物分子科学科）

細胞の生理機能を観察および操作するためには，目的概説する。続いて，我々のグループの研究を中心に，ケーに最適なプローブ分子の選択が欠かせない。分子量の小ジド化合物に変換できる分子と光制御できる生理現象のさな有機化合物性のプローブ分子には，遺伝子でコード例を紹介する。さらに，現在手に入る主なケージド化合された分子とは異なる特性が期待できる。両者の相違点

物の化学的な性質を解説して，新しい化合物開発の現状を理解して効果的に使い分けることで，光操作技術はさと問題点を考える。最後に，脳スライスやモデル生物個らに発展すると考えられる。そこで，有機化合物性の光体で実用的に用いるためには何が求められているのか，

感受性分子であるケージド化合物について，開発者の立またそれは実現可能であるのかを明らかにして，今後の場から現状を紹介し，今後の展望を議論する。主な内容

開発課題を明確にする。

は以下を予定している。まず，ケージド化合物の基礎を（9）生体分子を見る技術・操作する技術
佐藤守俊（東京大学大学院総合文化研究科）

光を使った可視化計測技術は，様々な生体分子が細胞により光学特性を変化させる機能性分子（プローブ）ののどこで・いつ・どの程度生成し機能しているのかを高開発が必要となる。筆者らは，タンパク質ドメインを分

い時間・空間分解能で探索する上で極めて強力なツール

子認識素子として活用し，遺伝子工学的アプローチに基を提供する。この可視化計測には，細胞内に数多ある生

づいて，セカンドメッセンジャーと呼ばれる種々の生体体分子の中から，目的の分子を特異的に捕まえて，それ小分子，各種生体脂質，タンパク質リン酸化など，細胞496

研究会報告の生理機能や疾患の理解に重要な生体分子のプローブを作するための新しいプローブの開発研究にも従事してい

開発し，それらが細胞内で生起する分子過程の可視化計る。本講演では，可視化計測や光操作に関係したプロー

測において強力なツールになることを実証してきた。筆ブの開発研究に関して筆者らの最近の成果を紹介し，今者らは最近，上述の可視化計測を実現するプローブに加後の展開等について議論したい。

えて，生体や細胞の中で生起するシグナル伝達等を光操（10）ビジュアルサーボ顕微鏡における画像処理と Z 追跡
橋本浩一（東北大学大学院情報科学研究科）

私たちのグループでは，ロボットビジョンの研究を行を用いる方法。もうひとつは蛍光を観察しているってきた。とくに，高速ビジョンシステムの開発に携わ

EMCCD カメラの画像を追跡にも使う方法である。前者ってからは，機械の性能をビジョンが超える体験をどのは透過光のあまり特徴のないパターンを画像処理する必ように伝えるか，ロボットを用いたデモを考案してきた。

要がある。
対象が変形したり Z 方向に動いたりするので，東京大学石川正俊研究室におけるロボットフィンガーのなかなか厄介である。一方で，蛍光はバックグラウンド

妙技やロボットバッティングなどは，2000 年前半の「どとの差が大きく，明るい場所を抜き出せば神経細胞を見のようにすればビジョンが速いことが伝わるか？」を失うことはない。しかし，Z に関する条件が失われ（てテーマとして考案したデモである。同時に，「マイクロないるように思う），高いフレームレートでは退色の問題も世界には速いものがいるらしい」とのうわさをもとに，気になる。

作成したのがゾウリムシ 1 個体のトラッキングシステム

この研究会では，私たちが使っている「高速なパターである。野球のボールを追いかけることを得意としていンマッチング」と「変形を推定して元に戻す画像処理」

たので，さほど困難はなかったが，Z 方向の推定には新を上記の問題にどのように利用しているかを紹介し，しい方法の開発が必要であった。

「高倍率で対象の狙った場所を追いかける」技術の現状を

現在は，線虫を対象として，神経細胞の発する蛍光を報告します。この技術が光操作技術と一体化した時にな観察しようとしている。アプローチはふたつある。高速にか新しい方向性が見えてくるのか，どのような連携がであるけれども透過光の観察しかできない CCD カメラ

可能なのか，いろいろ教えていただきたいと思います。

（11）光第二高調波イメージングの生理学研究への応用
塗谷睦生（慶應義塾大学医学部薬理学教室）

第二高調波発生 (Second Harmonic Generation: SHG)

心対称性を崩して分布する界面，特に形質膜においてそは，2 つの光子が中心対称性を欠いて分布する極性物質のシグナルが強く観測される。このように，SHG は無染と相互作用した後，入射光のちょうど 2 倍のエネルギー

色での生体構造のイメージングや形質膜での生理的変化を持ち半分の波長の 1 つの光子へと変換される 2 光子現の特異的な計測などにおいて，通常の 2 光子励起顕微鏡象である。生体内においては，整然と規則正しく並んだとは全く異なるイメージングを可能にする。我々はその分子からなる微小管やコラーゲン繊維などが内因性の1 つの応用として，SHG の形質膜特異性と膜電位応答性

SHG 物質として働き，超短パルスレーザーを用いた SHGを利用した神経細胞の定量的な膜電位変化計測を試み

イメージングによりラベルをする事無く可視化される。

た。これにより，神経細胞のスパインや軸索における電一方，外因性の色素を加えた細胞においては，色素が中位変化を計測することに成功した。今回の発表ではこれ

497

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

らの結果に合わせ，他の研究者らにより行われている

様々な試みや SHG 応用の可能性についても紹介する。

（12）神経回路の自発性を光観測・操作する池谷裕二（東京大学･大学院薬学系研究科）

神経回路を特徴づける性質の一つは自発活動である。

発生と，海馬ニューロンの樹状突起スパインの活動時空

外部からの入力がなくても，回路は内発的に活動していパターンの創発のメカニズムを，オプトジェネティクスる。その活動パターンは無秩序ではなく，回路構築を反の手法を用いて解析した例を紹介したい。前者は非興奮映しながら自己組織的に内部構造を創発したプロセスが細胞を光操作によって刺激することで，後者はシナプス反映されている。近年の研究からそのパターンは感覚応

可塑性の履歴を光標識することで，自発活動のメカニズ

答の事前分布をなしていることが示唆されている。今回

ムとそこに潜むルールに迫った。

の発表では，脳幹スライス標本が生み出す呼吸リズムの（13）光ファイバーを用いた神経活動の操作と観察
村山正宜（理化学研究所 BSI 行動神経生理学研究チーム）
動物の行動時における神経活動を記録するため，我々ァイバーを介して励起光を神経細胞に照射し，神経活動は潜望鏡型蛍光顕微鏡を開発した。これは，脳内に刺入に由来する蛍光を同じ光ファイバー介して蛍光顕微鏡

する光ファイバーと落射型蛍光顕微鏡で構成された顕に取り付けた CCD カメラで記録した。本研究会では潜微鏡である。我々は光ファイバーの端面にマイクロプリ

望鏡型顕微鏡を用いた研究例と，本装置の利点と欠点をズムを接着てこれを脳内に刺入し，もう一方の端面を顕説明し，その欠点を補う新しい装置の紹介を行う。また

微鏡の対物レンズ下に設置した。神経細胞はあらかじめ本研究会では明確な biological question に答えるための光

脳内に負荷したカルシウム蛍光指示薬で染色した。光フを用いた神経活動の操作例も紹介する。

（14）大型動物（霊長類）の行動の制御を可能にする optogenetics の実現に向けて
木下正治，伊佐正（生理学研究所

認知行動発達）

光刺激によりニューロン活動をコントロールすること

げっ歯類に比べてはるかに巨大な脳を有するサルの行を可能にする optogenetics は，単に機能とニューロン活動の制御に関連して，大脳皮質第一次運動野への光照射動の相関関係を示すのではなくニューロン活動と機能のにより筋電図に抑制が見られた。しかし行動制御につい因果関係を解き明かす上で非常に重要なツールとなる。

ては現状ではさらなる改善を要する。optogenetics の効率

我々は optogenetics の中でも主にハロロドプシンなどの改善のためには少なくとも 1) 高効率な opsin を用いるこ

過分極応答を引き起こす opsin を用いて，特定のニューと，2) 目標細胞群への遺伝子導入効率を高めること，3)ロン群の活動を抑制しその機能を調べること，さらには導入細胞での遺伝子発現効率を高めること，などが必要

高次脳機能研究のためにサルの行動を制御することを目と考えられる。これらの問題点に関連する最近の成果に指している。

ついて報告する。具体的には eNpHR と ArchT をマウス

498

研究会報告の網膜−上丘系に導入し比較した結果，ArchT でより強い

スベクターなどを用いて経路選択的にテタヌストキシン抑制効果が確認された。また opsin を導入した実験ではを発現させ，サルの精密把持運動を変容させることに成ないが，最新の改良型 Tet-ON システム，逆行性ウイル

功したので報告する。

（15）神経活動の光操作による行動制御を用いた睡眠覚醒調節に関わる神経の動作機構解明
山中章弘，常松友美（生理学研究所

細胞生理研究部門）

オレキシンは視床下部に存在する少数の神経細胞にお覚醒調節に重要なオレキシン神経やセロトニン神経特異

いて産生される神経ペプチドである。オレキシンを欠損

的に光活性化タンパク質を発現する遺伝子改変マウスをした動物は，ヒトの睡眠障害「ナルコレプシー」酷似し作成した。これらのマウスを用い，インビボにおいてそた表現型を呈したことから，オレキシン神経が睡眠覚醒

れらの神経活動を制御したときに表出する睡眠覚醒状態

調節において，重要な役割を担っていることが明らかに変化と縫線核神経活動を同時に記録した。その結果，オなってきた。

レキシン神経活動特異的な抑制によって，縫線核神経活

我々は，これまで電気生理学的解析を用いて，オレキ動が抑制され，脳波の徐波成分が増加することを見いだ

シン神経を中心とした神経回路を明らかにしてきた。しした。この結果は，縫線核神経活動がオレキシン神経活

かしながら，睡眠覚醒は個体でのみ生じる現象であるた動に強く依存していることを示しており，また，オレキ

め，この神経回路がどのように機能して睡眠覚醒を調節

シン神経活動の抑制によって徐波睡眠が誘導されることしているのかがよく分かっていない。オプトジェネティ

から，覚醒維持におけるオレキシン神経の重要性が明ら

クスは，特定神経の活動を光で制御するため，個体を用かとなった。

いた神経回路機能研究に大変適している。我々は，睡眠（16）新型光源 (Lumencor Light Engine) を用いた光刺激
東生宗樹（株式会社オプトライン）

チャネルロドプシンなどの光感受性タンパク質を光刺れています。コンパクトな本体に 1 波長から最大 7 波長激するための光源として新型光源 Lumencor 社 Lightを搭載でき，同軸からの出射を実現。蛍光顕微鏡への接Engine を紹介する。

続はもちろん，in vivo における POF への接続も可能です。

ランプ，レーザー，LED とは全く違う発光方式の新型

各波長の ON-OFF を TTL で制御する Stimulator への接続

光源は，高出力，安定性，耐久性の良さ，高速波長切りも専用ハーネスで簡単に行えます。低価格で高性能な新替えが可能で光刺激用途においてその使い易さが実証さ

型光源を提案します。

（17）フリームービング光刺激の動向（オプティカルシーベルの近況）
幸村裕治（株式会社ルシール）

チャネルロドプシンなどの光感受性タンパク質をフベルを発表して約一年。オプティカルシーベル，ディス

リームービング下で光刺激するためのオプティカルシー

ポファイバー，及び周辺機器は様々なご実験の条件に合499

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

わせて改造・改定・進化を遂げてきました。今回はその・バイラテラル用小型オプティカルシーベル

代表例をご紹介いたします。また，新たにフリームービ

・ディスポファイバー (250um POF,100um Silica,)

ング用脳神経活動蛍光測定装置（Model COME2-MM シ・フリームービング用脳神経活動蛍光測定装置

リーズ）を発表いたします。

・サイドビューファイバー（18）ワイヤレス光刺激装置の開発
枝村光浩（バイオリサーチセンター株式会社）

オプトジェネティクスの浸透に伴い，マウスなどの小弘先生と共同で，マウスに装着できるほどに小型かつ軽動物を覚醒下，自由行動下で光刺激したいという需要が量な，ワイヤレスの光刺激装置を開発いたしました。

高まってまいりました。弊社では生理学研究所・山中章（19）多点独立光刺激装置 (MiLSS) の開発
上野賢一，長沼恒雄（アスカカンパニー株式会社）

近年神経科学における研究手法として光遺伝学的手法

異なる関心点を設定し，時間的・空間的に高い精度で刺が注目されている。この手法では，チャネルロドプシン

激することで，神経科学における光遺伝学的研究手法をなどの光感受性タンパクを発現させた神経系に光刺激をより簡便で使いやすくそれぞれの研究に役立てられるよ

加えて，局所的に活動を修飾できる。この装置は顕微鏡

うにとの目的で東北大学大学院・生命科学研究科・八尾

下で複数の点に，独立した照射タイミングおよび面積の寛先生と共同で開発したシステムです。

（20）Optogenetics 用照明装置を組合せた顕微鏡斎藤良治（株式会社オリンパスエンジニアリング）

顕微鏡下での Optogenetics 用照明方法は 30～500Hz 程【FV1000 エリア走査照明顕微鏡】
レーザ走査型顕微鏡 FV1000 のセカンドスキャナ部を度のパルス照射可能な光源装置と組合せて，4 つの方法に分類できます。
オリンパスでは，ハロロドプシンの応用が発表された2007 年よりオリンパスエンジニアリングを中心に研究者の要望に応じて，様々な Optogenetics 用照明装置を組合せた顕微鏡を開発してきました。

改造し，細胞 1 個分程度の大きさを走査照明できる顕微鏡【DMD 利用パターン照明顕微鏡】
デジタルマイクロミラー (DMD) を利用して，任意の位置を任意のパターンで照明できるようした顕微鏡【MVX10 マクロ全体照明顕微鏡】
明るいシングルズームマクロ蛍光顕微鏡に Hg パルス
照明を組合せた顕微鏡

500

様々なニーズに合わせた顕微鏡を提供することが可能ですので，ぜひご相談下さい。

研究会報告22．病気の進化研究会シンポジウム
2011 年 12 月 1 日－12 月 2 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（自然科学研究機構動物実験センター）

１．乳腺腫瘍の比較病理学（１）ヒトの乳腺腫瘍の臨床と病理秋山太（がん研究会・がん研究所病理部）（２）犬と猫の乳腺腫瘍の病理
尾崎清和（摂南大学薬学部）（３）イヌの乳腺腫瘍における間葉性組織分化と骨形成性因子の発現内田和幸（東京大学大学院農学生命科学研究科・獣医病理学）（４）犬の乳腺腫瘍の分子病理学
道下正貴（日本獣医生命科学大学・獣医病理学）
２．皮膚腫瘍の比較病理学（５）ヒトの皮膚腫瘍の臨床と病理真鍋俊明（滋賀県成人病センター・研究所）（６）犬と猫の皮膚腫瘍の臨床永田雅彦（ASC 動物皮膚病センター）（７）犬と猫の皮膚腫瘍の病理
代田欣二（麻布大学・獣医病理学）【参加者名】
憲全 (Animal Technology Institute Taiwan)，平野中山裕之（東京大学），内田和幸（東京大学）
，ジェーム

学）
，陳

ズ・ケン・チェンバーズ（東京大学），代田欣二（麻布大裕幸（保健科学東日本），船橋諭美（名古屋大学），山本学），永田雅彦（ASC 動物皮膚病センター），道下正貴（日雅義（岡崎市），田中

本獣医生命科学大学），秋山淳

寒川祐見（科研製薬），竹林しづき（栗東指月病理診断科），（東京農工大学），山手丈至（大阪府立大学），尾崎清和（摂矢野智仁（保健科学），山上哲史，荻原喜久美（麻布大学），

南大学），真鍋俊明（滋賀県成人病センター研究所），木

納谷裕子（麻布大学），賀川由美子（ノースラボ），佐藤

村透（生理学研究所），寸田祐嗣（北海道大学），二瓶

純平（アイデックスラボラトリーズ），山形葉子（生理研），

和美（日本動物高度医療センター），土井邦雄（日本生物児玉吉正（ふしや動物病院），三井伸二（名古屋大学），

科学研究所），谷合枝里子（東京農工大学），林

後藤啓介（海南病院）

太（がん研究所），渋谷

仁美（東慎，小野田秀和（中部科学資材），

京農工大学），渡邉謙一（東京大学），坪井誠也（東京大【概要】
病気は動物種，品種，性，年齢など生体内に内在するまでは制御できていない。その結果，核酸，タンパク質

要因（内因）と生体外からの物理的，化学的，生物学的の老化（構造異常）がそれぞれ腫瘍，神経変性疾患（ア

刺激（外因）とが複雑に関連しあって生じる。現在進化

ルツハイマー病，パーキンソン病など）として顕在化しの極みにある人類は，感染体（外因）との争いに一応勝てきたと考えられる。

利し，個体寿命の延長を実現した。しかしながら，自ら

分子生物学の隆盛により，病気の発生メカニズムが細の体を構成している核酸・タンパク質分子の老化（内因）胞・タンパク質・遺伝子レベルで説明できるようになっ501

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）た。こうした還元論的病因論の威力を実感しつつも，近うした missing link も解消できると考えられる。

年，同時に分子反応の総体に注目したシステム生物学的こうした観点から，「生物の進化にともなう病気の変思考も重要視されるようになった。「病気は生命の反応

遷」，すなわち「病気の進化学」という新しい研究分野のシステムの異常である」とする現象論的な病因論を再評創成を目指して，「病気の進化研究シンポジウム」を企画

価すべき時なのかもしれない。

した。昨年は，その第 1 回目として「神経病の比較病理

また，現在ヒトの疾患研究に利用されているモデル動学」と題したシンポジウムを行ったが，第 2 回目の今回

物はほとんどが齧歯類であるが，そこで得られた成果をは「乳腺腫瘍と皮膚腫瘍の比較病理学」を企画した。ヒヒトに直接外挿するには両者の進化的距離が大きすぎ

トと動物（犬と猫）の乳腺腫瘍および皮膚腫瘍について，る。ヒトと齧歯類との間に存在する牛，羊，馬，豚など

人医および獣医分野の病理学者と臨床医が知見を交換の有蹄類，犬，猫などの肉食類の生理・病理についてもし，病気の進化を軸として有意義な議論を行った。

検討し，進化を軸とした比較学問体系が確立すれば，こ（1）ヒトの乳腺腫瘍の臨床と病理秋山太（がん研究会・がん研究所病理部）

乳癌診療のここ 20 年間の進歩に伴い，病理に求められと，適正に病理診断が行われることが重要である。乳腺る診断内容は大きく変化した。超早期乳癌の病理診断，

針生検の病理診断は，病変が採取されているか否かの判

治療方針決定のための病理診断など臨床の現場での必要断に始まり，可能な限り良悪性の鑑別診断を行うべきで性・重要性は格段に増加している。診断の変化としてはある。その際，悪性と診断すべき所見，良性と診断すべ画像診断による乳癌検診，針生検，治療の変化としてはき所見，悪性と誤りやすい所見，良性と誤りやすい所見，

乳房温存療法，センチネルリンパ節生検，抗体治療薬，良悪性の鑑別診断で無理をしてはいけない所見をしっか

術前薬物療法が大きな出来事である。乳房温存療法ではりと認識しておくことが大切である。画像診断による乳断端診断，センチネルリンパ節生検では詳細な検索（全癌検診で発見される石灰化病変の病理診断は難しいこと

割，OSNA 法）による診断，抗体治療薬では HER2 診断，が多い。この診断の困難さは，部分像の観察による病理

術前薬物療法では組織学的治療効果判定が求められる。

診断であること，非常に異型が弱い早期の非浸潤癌の病

免疫組織化学的方法によるホルモン受容体の診断も大き理診断であることに起因する。これらの病変をどのような変化である。

に診断しているのかを解説する。

正しい情報を得るためには的確に病変が採取されるこ（2）犬と猫の乳腺腫瘍の病理
尾崎清和（摂南大学薬学部病理学研究室）

犬の乳腺腫瘍は，雌犬において最も発生率が高い腫瘍

間葉系組織に富むことである。筋上皮細胞が腫瘍化するで約 50%を占める。腫瘍発生と性ホルモンが関係していと，紡錘形，多角形など様々な形状となり，腺上皮とはるため，初回発情前に避妊をすると発生率が著しく低下

無関係に増殖しはじめる。粘液様物質を間質に蓄積し粘する。多くの場合，多発性であり，その組織像も様々，

液腫様組織となり，軟骨が形成され，時に骨形成もみら

すなわち良性悪性をまじえて多種類の腫瘍が形成されれる。このような間葉系組織の由来は筋上皮であると示る。組織学的特徴は，筋上皮細胞の増殖が非常に旺盛で唆されるが，様々な意見があり確定していない。間葉成502

研究会報告分を含む腫瘍は混合腫瘍として，上皮成分と間葉系組織成されるが，犬とは異なり，単一な組織像であることががともに増殖し，軟骨，骨などを認めるものと定義され多い。腫瘍の約 80%は悪性で，周囲組織への浸潤に加えている。

てリンパ節にも頻繁に転移する。組織学的な特徴は，腺猫の乳腺腫瘍は，雌猫において 3 番目に多い腫瘍である。猫も犬の場合と同様性ホルモンと関係しており，非上皮細胞の増殖が大部分を占めることで，犬とは異なり筋上皮細胞の増殖は目立たない。

避妊猫の腫瘍発生率は高い。孤在性あるいは多発性に形（3）イヌの乳腺腫瘍における間葉性組織分化と骨形成性因子の発現内田和幸（東京大学大学院獣医病理学研究室）

イヌの乳腺腫瘍の組織構築は極めて多彩であり，この性を失うと同時に，サイトケラチン，SMA の発現が減弱ため良性／悪性の判断についても診断機関によるばらつし，ビメンチンにのみ陽性を示す細胞が増殖巣の主体をきが出やすいとされている。ここでは，特にイヌの乳腺占めるようになることが明らかになった。さらに，筋上における筋上皮細胞の変化に注目し，正常，単純型（腺皮細胞には正常時より BMP とその受容体が発現し，増上皮）腺腫／腺癌，複合型（腺上皮／筋上皮）腺腫／腺癌，

殖性病変においては，特に軟骨や骨形成を伴う状態にお良性混合腫瘍における筋上皮細胞の基本的な細胞骨格

いて，これらの分子が強発現することが明らかになっタンパク（サイトケラチン，ビメンチン，α平滑筋アクた。これらの結果より，筋上皮細胞は増殖に伴いビメン

チン SMA）の発現変化を紹介する。さらにこれらの非腫チンのみを発現する間葉性細胞としての特性が明瞭と

瘍／腫瘍性病変における筋上皮細胞の骨形成因子 BMP やなると同時に，BMP の産生や受容体の発現を維持し，その受容体の発現の変化を検討した。検索の結果，正常

BMP のオートクラインあるいはパラクライン機構によな筋上皮細胞は，サイトケラチン，ビメンチン，SMA をり軟骨・骨形成を誘導すると考えられた。

発現しているが，複合型腺腫/腺癌では，基底膜との連続（4）犬の乳腺腫瘍の分子病理学
道下正貴（日本獣医生命科学大学

獣医病理学）

ヒト乳癌では，ER，PgR，HER2 などを用いた免疫組発現乳癌は正常レベルの HER2 発現乳癌と比べて予後が織化学によるタンパク発現に基づき，① Luminal A（ER

良い傾向にある。一方，④は①と比べて予後良好ないし

and/or PgR 陽性，HER2 陰性），② Luminal B（ER and/or PgR

不良と 2 つの研究グループ間で異なっている。

陽性，HER2 陽性），③ HER2-enriched（ER，PgR 陰性，

犬の乳癌においてもヒト乳癌幹細胞と同様の方法；①

HER2 陽性），④ Basal-like（ER，
PgR，HER2 陰性，cytokeratin

細胞表面マーカー (CD44/CD24) 解析，② side population

5/6 and/or HER1 陽性）に亜分類され，予後予測および治解析，③ sphere assay，④ aldefluor assay を用いて同定す

療法選択に有用とされている。犬の乳癌でも，上記のよることができ，免疫不全マウスへの皮下移植により高い

うな分子病理学的分類が提唱されているが，ヒト乳癌と腫瘍形成能を有する細胞集団であることが明らかになっ異なる点もみられる。例えば，ヒト乳癌では③および④ている。

は予後が悪いことが知られているが，犬では HER2 過剰

503

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（5）ヒトの皮膚腫瘍の臨床と病理真鍋俊明（滋賀県立成人病センター 研究所 および 病理診断科）

皮膚は，表皮，真皮，皮下脂肪織に分けられ，皮膚附属器と呼ばれる特異な構造を有している。面白いことに，る腫瘍は以下の如くである。
毛包系腫瘍：

ヒトの皮膚構造は，いずれもがそれぞれに複雑であるの

表皮嚢腫，軟毛嚢腫，皮膚嚢腫，脂漏性角化症，毛包みならず，部位，年齢，性，生活条件によってかなり異腺腫，外毛根鞘腫，毛包癌（外毛根鞘癌），ケラトアカなる。そのため，ヒトの皮膚に発生する腫瘍は実に多彩

ントーマ，毛包腫，増殖性毛包性嚢胞腫瘍，毛母腫，である。また，皮膚は目につきやすく触れやすい場所に

毛芽腫，基底細胞癌あり，病変に気付きやすく，容易に切除，生検できる。

脂腺系腫瘍：

従って，多くの腫瘍が組織学的に検索され，いろいろな

脂腺嚢腫，脂腺腫，脂腺腺腫，脂腺癌

腫瘍概念が形成，認識されてきた。今回は皮膚腫瘍の中アポクリン・エックリン腺・管系腫瘍：

でも，皮膚附属器に関連するものに焦点を当て，その臨

汗孔腫，汗孔癌，汗腺線維腺腫，汗腺腫，汗腺嚢胞腺

床と病理について解説する。

腫，汗腺嚢腫，アポクリン腺腫，混合腫瘍，パジェッ

腫瘍を理解するには，発生時および成熟時の正常皮膚ト病，アポクリン腺癌，腺様嚢胞癌，粘液癌の構造について詳しく知っておく必要がある。取り上げ（6）犬と猫の皮膚腫瘍の臨床永田雅彦（ASC Animal Specialist Center 皮膚科）
犬や猫の皮膚はほぼ全身が被毛に覆われているも，そ状，カリフラワー状の隆起を呈す。被覆表皮の色調は，の組織構造は本質的にヒトと共通している。動物におい

常色，褐色，褪色，黒色と多彩である。また強固な構造てもヒトと同様にそれぞれを原基とする腫瘍が発生し，を欠き外傷による出血や感染を併発しやすい。ごくまれ

その構造や機能的特性を反映した臨床がみられる。

に悪性腫瘍を認めるが，この場合局所浸潤により不整な

表皮ケラチノサイトの良性腫瘍は外方へ増殖し，通常境界を認める。汗腺系腫瘍はその部位によって深度や性皮表の欠損なく境界明瞭な隆起として認められる。一方状が様々であるも，良性腫瘍の多くは皮内および皮下に悪性腫瘍は境界不明瞭な病巣を認め，特に未分化細胞で孤立性の境界明瞭な結節を呈する。被覆表皮はび漫性なは接着構造の喪失によるびらん潰瘍を呈しやすい。毛包

いしムラのある青色ないし褐色を帯び，通常は毛を認め系良性腫瘍はその原基により臨床像が多彩であるも，孤ない。悪性腫瘍はまれであるが，高分化では不整な腫瘤，

立性の境界明瞭な隆起として認めることが多い。被覆表

そして未分化では皮膚炎を思わせる炎症性癌を呈す。犬

皮は常色ないし褐色で，疎毛や潰瘍を呈し，時に角化をの皮膚メラノーマは悪性所見を有しているにも関わらず伴う。脂腺系良性腫瘍は，通常皮表不整な丘疹状，乳頭

良性の挙動を示すことが多い。

（7）犬と猫の皮膚腫瘍の病理
代田欣二（麻布大学獣医学部 病理学研究室）

現在用いられている動物皮膚腫瘍の臨床および病理504

分類や用語については，ヒトのそれと若干の違いがあ

研究会報告る。また，皮膚腫瘍の原因，誘発因子についても，ヒトと動物では当然の事ながら相違が認められる。同じ診断名でも組織像に違いが認められる腫瘍もあり，比較病理学的に興味深い。
現在，動物の上皮系皮膚腫瘍の診断には下記の WHO

2. 表皮腫瘍
1) 良性腫瘍・乳頭腫（パピローマウイルス感染）
2) 悪性腫瘍・日光角化症分類を採用しているが，WHO 分類に記載のない稀な腫・多中心性表皮内扁平上皮癌（ボーエン様疾患）

瘍として，脂漏性角化症，Clear cell adnexal carcinoma，・扁平上皮癌

非上皮系腫瘍としてメラニン細胞由来腫瘍，肥満細胞・基底扁平上皮癌腫，皮膚型リンパ腫，組織球増殖性疾患などが挙げられ

3. 付属器腫瘍る。また，非腫瘍性嚢胞性病変，脂腺や肛門周囲腺の過1) 毛包系腫瘍（良性・悪性）形成も犬では発生頻度が高い。

2) 爪母腫瘍（良性・悪性）－動物の皮膚上皮性腫瘍の分類（抜粋）－3) 脂腺および変形腺の腫瘍（良性・悪性）1. 扁平上皮および付属器への分化を示さない上皮系腫瘍

4) アポクリン汗腺および変形腺の腫瘍（良性・悪性）

1) 基底細胞上皮腫
2) 基底細胞癌

5) エックリン汗腺腫瘍（良性・悪性）4. 過誤腫505

国際研究集会

国際研究集会〔目

次〕

１．Cutting edge in synapse research（代表者：喜多村和郎

2011 年 12 月 8 日－12 月 9 日）.......................................... 510

509

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

Cutting edge in synapse research2011 年 12 月 8 日－12 月 9 日
代表・世話人：喜多村和郎（東京大学大学院医学系研究科）
所内対応者：重本隆一（脳形態解析研究部門）（１）Cbln1-GluD2 signaling induces dynamic axonal structural changes at the onset of cerebellar synapse formation
Aya Ito-Ishida (The University of Tokyo)（２）Presenilins are essential for regulating neurotransmitter release
Chen Zhang (Peking University, China)（３）Traffiking and Function of NMDA Receptors. A Tale of Two Receptors.
Andres Barria (University of Washington, USA)
（４）Wiring specificity in the mouse olfactory circuits
Takeshi Imai (RIKEN, CDB)
（５）Dendritic computation in cortical pyramidal cells
Tiago Branco (University College London, UK)+（６）Effective coupling between synaptic inputs and axonal Na channels
Hiroshi Kuba (Nagoya University)（７）Co-existence of lateral and cotuned inhibitory configurations in auditory cortex
Alex Reyes (New York University, USA)
（８）Heterogeneity and plasticity on the tonotopic map of the auditory cortex
Hirokazu Takahashi (The University of Tokyo)（９）Time determines the neural circuit underlying associative fear learning
Marta Moita (Instituto Gulbenkian de Ciência, Portugal)（10）Individual sensory synaptic inputs in mouse barrel cortex
Kazuo Kitamura (The University of Tokyo)【参加者名】
AndresInstitute of Health Sciences), Ishikawa Taro (Jikei University(University of Washington), Bito Haruhiko (University of

School of Medicine), Ito Shin (Tohoku University Graduate

Tokyo Graduate School of Medicine), Branco Tiago

School of Life Sciences), Ito-Ishida Aya (Graduate School of(University College London), Chang Wen Hsin (NIPS), Chen

Medicine and Faculty of Medicine, The University of Tokyo),

Zhang (Peking University), FUKAZAWA Yugo (Nagoya

Jitsuki Susumu (Yokohama City University Graduate School

University

Kouichiof Medicine), KANO MASANOBU (Graduate School of(Hiroshima University), Hayashi Takashi (Graduate School of

Medicine, The University of Tokyo), Kawamura Yoshinobu

Medicine, University of Tokyo), Hayashi Yasunori (RIKEN),(Hiroshima University), Keceli Batu (NIPS), Kitamura Kazuo

HAYASHI-TAKAGI Akiko(The University of Tokyo), Komai Shoji (Nara Institute of

AMANO,

Taiju

School(RutgersofUniversity),

Medicine),

BarriaHashimoto(Faculty of Medicine, The

University of Tokyo), Hirai Hirokazu (Gunma University

Science

Graduate School of Medicine), HOSOI Nobutake (Gunma

University ), Kubota Yoshiyuki (National Institute for

University Graduate School of Medicine), HOSOKAWA

Physiological Sciences), LUO Hong (Tottori University),

TOMOHISA (RIKEN BSI), IMAI Takeshi (RIKEN Center

Masamizu Yoshito (National Institute for Basic Biology),

for Developmental Biology), Irie Tomohiko (National

Matsuo

510

and

Naoki

Technology),(KyotoKuba

University),

Hiroshi

Misonou(Nagoya

Hiroaki

国際研究集会(Doshisha University), Miura Yuki (Graduate School of(Yokohama City University Graduate School of Medicine),

Pharmaceutical Sciences The University of Tokyo), MIYATA

Takahashi Hirokazu (The University of Tokyo), TANAKA

Mariko (Tokyo Women’s Medical Univ.), Moita MartaYASUYO (National Institute for Basic Biology), TENG

(Instituto Gulbenkian de Ciência, Portugal), Myeong Jeong

JINFENG (Graduate School of Medicine, Tokyo University),

CHOO

waki

Timotheus Budisantoso (National Institute for Physiological(Yokohama city university graduate school of medicine),

Sciences), Tsutsumi Shinichiro (University of Tokyo),

Norimoto Hiroaki (Graduate School of Pharmaceutical

Yamagata

Sciences The University of Tokyo), Nur Farehan Mohamed

Sciences), Yamane Masayuki (Yokohama city University,

Asgar (NIPS), Oda Yoichi (Nagoya University), Oya daisuke

Graduate school of Medicine), Yamashita Naoya (Yokohama(yokohama city university), Reyes Alex (New York

City University School of Medicine), Tanaka Yasuhiro

University), Sasaki Takuya (NIPS), SHIGEMOTO Ryuichi(National Institute for Basic Biology), Yuzaki Michisuke(National Institute for Physiological Sciences), TADA

(Sch. of Med., Keio Univ.), Amane KOIZUMI (NIPS)(The

UniversityofTokyo),

Nakajima

Yoko(National

InstituteforPhysiologicalHirobumi (Yokohama City University), TAKAHASHI AOI【概要】
例年，生理研研究会として行われてきた「シナプス研による講演が行われました。未発表データを含む最新の究会」を，本年は生理研国際研究集会「Cutting Edge in

成果について発表が行われ，講演時間 50 分のうち半分程

Synapse Research」として 2011 年 12 月 8 日～9 日の 2 日

度を質疑応答に当てていたにもかかわらず，ほぼ全ての間，岡崎カンファレンスセンターにおいて開催致しまし

講演について，時間超過するほど活発かつ密度の高い議た。

論が交わされ，シナプス研究が大変ホットな研究分野でこの研究集会では，シナプス研究における分子・細あることが実感できました。1 日目の夜には懇親会が行胞・システムの多階層に渡るトピックスについて 9 題のわれ，講演者と参加者，特に大学院生・ポスドクをはじ

講演と 19 題のポスター発表を行いました。特に，講演者めとする若手の間で交流が深まり，極めて意義深い会とは全 9 名のうち 5 名を海外（アメリカ，中国，イギリス，なりました。

ポルトガル）から招聘し，大変国際的な研究集会となり研究集会は大変盛会のうちに終了し，講演者・参加者ました。

から高い評価を得ることができました。異なる視点や手「Molecular Basis of synaptic function」, 「Cellular physiology

法でシナプス研究を進めている研究者間で新たなネット

of synapses」, 「Synapse and Systems Neuroscience」の 3 セッワークが形成され，今後，世界に先駆けた研究が進展す

ション構成とし，各研究分野における気鋭の若手研究者

ることが期待されます。

（1）Cbln1-GluD2 signaling induces dynamic axonal structural changes at the onsetof cerebellar synapse formation
Aya Ito-Ishida1, Taisuke Miyazaki2, Eriko Miura3, Keiko Matsuda3,Masahiko Watanabe2, Michisuke Yuzaki3, Shigeo Okabe1(1 The University of Tokyo, 2 Hokkaido University, 3 Keio University)
Formation of functional synapses is achieved throughbidirectional

structuralchangesofpresynaptic

across synapses, the mechanisms by which this process isandregulated are not well understood. In the cerebellum, synapse

postsynaptic components. Although pre-and postsynaptic

formation between Purkinje cells (PCs) and parallel fibers

differentiation must be coordinated by reciprocal interaction(PFs) depends on presynaptically expressed Cbln1 and511

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

glutamate receptor delta 2 (GluD2) in the spines. Recently, itboutons. Interestingly, PF protrusions frequently formed

was revealed that the tripartite protein complex formed bycircularCbln1, GluD2 and Neurexin serves as a unique synaptic

Immunohistochemical and electron microscopic analyses

organizer required for the formation and maintenance of theconfirmed that such PF protrusions were observed insynapses in vivo. In the present study, we performed

immature mouse cerebellum in vivo and some completely

morphological analysis of PFs during PF-PC synapse

encapsulated

formation in vitro and in vivo. Taking advantage of the strong

encapsulation of the spines was associated with accumulation

synaptogenic effect of Cbln1, we performed dual time-lapseof postsynaptic GluD2. These findings indicate that Cbln1

imaging of PFs and PCs to observe sequential events ofreleased from presynaptic sites interacts with postsynaptic

synaptogenesis in the organotypic culture. We found that

GluD2 to induce axonal morphological changes, which may

activation

further accumulate GluD2 to promote bidirectional maturationofCbln1-GluD2

signaling

inducesaxonalprotrusions from PFs prior to the formation of presynaptic

structures

the

that

spines.

encapsulated

Finally,wePCsspines.

observed

thatof PF-PC synapses by a positive feedback mechanism.

（2）Presenilins are essential for regulating neurotransmitter release
Chen Zhang (Peking University, China)
Mutations in the presenilin genes are the major cause ofpresenilins

impairs

short-term

plasticity

andsynaptic

familial Alzheimer’s disease (AD). Loss of presenilin activity

facilitation. Strikingly, depletion of endoplasmic reticulum

and/or accumulation of amyloid-β peptides have beencalcium-stores by thapsigargin or inhibition of calcium -proposed to mediate the pathogenesis of AD by impairing

release from these stores by ryanodine receptor inhibitors

synaptic function. However, the precise site and nature of

mimics and occludes the effects of presynaptic presenilin

synaptic dysfunction caused by loss of presenilins remain

inactivation. Collectively, these results reveal a selective role

unknown. Here we employ a genetic approach to inactivate

for presenilins in the activity-dependent regulation ofpresenilins conditionally in either presynaptic (CA3) orneurotransmitter release and LTP induction via modulation of

postsynaptic (CA1) neurons of the hippocampal Schaeffer -intracellular calcium-release in presynaptic terminals, andcollateral pathway. We found that long-term potentiation

further suggest that presynaptic dysfunction might be an early(LTP) induced by theta burst stimulation is decreased after

pathogenic event leading to dementia and neurodegeneration

presynaptic but not postsynaptic deletion of presenilins.

in AD.

Moreover, presynaptic but not postsynaptic inactivation of（3）Traffiking and Function of NMDA Receptors. A Tale of Two Receptors.
Andres Barria (University of Washington, USA)
NMDA-type glutamate receptors are major components ofneuropathology. Not surprisingly, the number and properties

glutamatergic synapses. Unique properties, including calciumof NMDA-Rs present at synapses must be well controlled inpermeability, allow the NMDA-Rs to play a critical roleorder to regulate calcium influx and signaling cascades

during maturation of functional neuronal circuits, synaptic

associated with the receptor and its activation. Number andplasticity -a cellular model of learning and memory-, andsubunit composition of synaptic NMDA-Rs are dynamically512

国際研究集会

regulated by synaptic activity and different neuromodulators,

proper synaptogenesis. In contrast NR2A subunit, decreases

including members of the Wnt-ligand family. Thus, thespine dynamics and decreases the rate of synapse formation.

threshold necessary for induction of synaptic plasticity can be

These effects are not due to different ionotropic properties of

rapidly regulated and adjusted to the recent history of synaptic

NR2 subunits, but to their different carboxyl-termini, and inactivity. Subunit composition of NMDA-Rs regulatesparticular to their differential interaction with CaMKII. Thesebiophysical aspects of the channel as well as interactions withfindings highlight the structural role that NMDARs play insignaling complexes and scaffolding proteins that compose

recruiting

the postsynaptic density. Recently, we have described thatsynapses.

appropriatedcomponentsofglutamatergic

NR2B subunit increases spine dynamics and is necessary for（4）Wiring specificity in the mouse olfactory circuits
Takeshi Imai (RIKEN, CDB)
In the mouse olfactory system, odorants are detected by ~In the olfactory bulb, inputs to a single glomerulus are

1,000 types of olfactory sensory neurons, each expressing arelayed to 20-50 second-order neurons, mitral and tufted

single type of odorant receptor (OR). Olfactory sensory(M/T) cells. It has remained unclear whether the odor

neurons expressing a given type of OR converge their axons

information processing is redundant or independent among

to a pair of glomeruli in stereotypical locations in thethese “sister” M/T cells. We established a method to visualize theolfactory bulb. Thus, the receptor-topic olfactory map iswiring diagram of sister M/T cells innervating a common

formed in the olfactory bulb. We have previously reported

glomerulus. We could visualize the entire neuronal processes

that OR-derived cAMP signals control anterior-posterior

from olfactory bulb through the olfactory cortex. In the(A-P) coarse targeting of axons through the transcriptional

olfactory bulb, sister M/T cells receiving excitatory inputs

regulation of axon guidance molecules, Neuropilin-1 andfrom a common glomerulus showed variable pattern of lateral

Semapholin3A. This cAMP signaling is distinct from that for

dendrites, suggesting that sister cells are differentiallyodorant recognition mediated by Golf. We found that cAMPinhibited by surrounding glomerular inputs. In the piriform

signals for axonal projection is driven by another stimulatory

cortex, each sister cells showed non-stereotyped and random

G protein, Gs. In a reconstituted assay system, ORs generated

axonal projection profiles. Our findings support the idea thathigh constitutive activities with Gs, but not with Golf,

each sister cells independently process and transfer thesuggesting that OR constitutive activity may control axonal

combinatorial odor information to the piriform cortex.

wiring specificity.

（5）Dendritic computation in cortical pyramidal cells
Tiago Branco (University College London, UK)
Cortical pyramidal neurons receive thousands of synaptic

two-photon glutamate uncaging, calcium imaging andinputs, arriving at different dendritic locations with varying

compartmental modeling, we tested how different regions

degrees of temporal synchrony and in different sequences.

along single cortical dendrites integrate excitatory inputs, andUsingwhether they are sensitive to the sequence of synaptic

electrophysiologicalrecordings

combined

with

513

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）activation. We found that basal and apical oblique dendrites

and also confers high sensitivity to the temporal input

have a gradient of non-linear synaptic integration, whereby

sequence, allowing dendrites to efficiently discriminate

proximal inputs sum linearly and require precise temporal

different sequences of synaptic activation. Pyramidal cellcoincidence for effective summation, whereas distal inputs are

dendrites can thus exhibit multiple computational strategies inamplified with high gain and integrated over broader timea single branch, and act processing compartments forwindows. The mechanism involves dendritic impedance

detection of synaptic sequences, implementing a fundamental

gradients and non-linear synaptic NMDA receptor activation,

cortical computation.

+（6）Effective coupling between synaptic inputs and axonal Na channels
Hiroshi Kuba (Nagoya University)
Localization of sound sources requires detecting a

within the nuclei. Our recent studies in chicken brain slices

difference in sound arrival times between two ears (interaural

have revealed that these neurons are specialized in theirtime difference, ITD). In avian species, temporal information

biophysical properties, including types of ion channelsof sounds is carried by auditory nerve to nucleus

expressed, their number and location along the tonotopic axis,

magnocellularis (NM) and relayed to bilateral nucleus

which enables the neurons to calculate ITDs with high acuity

laminaris (NL). Projection fibers of NM neurons form delay

at each CF. Axon initial segment accumulates Na+ channels

lines, while NL neurons act as coincidence detectors ofand initiates spikes in most neurons. The CF-specificbilateral synaptic inputs. Consequently, each ITD is encoded

distribution of Na+ channels at the axon initial segment in NM

as a place of the most active neuron within NL. In NM andand NL neurons optimizes the signal processing of theseNL, neurons are tuned to a specific frequency of sounds

neurons.

(characteristic frequency, CF) and arranged tonotopically（7）Co-existence of lateral and cotuned inhibitory configurations in auditory cortex
Alex Reyes (New York University, USA)The responses of neurons in primary auditory cortex (AI)simulations to show that the same E-I network gives rise todepend on the summation of excitatory (E) and inhibitory (I)both. By changing the spatial extent of the input to thesynaptic inputs. How the E and I inputs scale with stimulus

network, we show that the spatial extent of the input

depends on the network architecture, broadly classified either

determined the configuration: LIN when the input was narrowas the lateral inhibitory network (LIN) where the E inputs are

and CON when broad. Coexistence of both configurations

more narrowly tuned than the I inputs, or the co-tuned

permits multiple operational modes, enabling the auditory

network (CON) where the both are tuned equally. The

cortex to process a wide range of stimuli under a variety ofunderlying circuitry that gives rise to the CON and LIN is yet

conditions.

unclear. We use a combination of experiments and computer514

国際研究集会（8）Heterogeneity and plasticity on the tonotopic map of the auditory cortex
Hirokazu Takahashi (The University of Tokyo)
Functional units for neural computation seem to be

was more variable in high BF columns than in low BF

heterogeneous at all the level of hierarchy from individualcolumns, suggesting that BF columns are heterogeneous, i.e.,

neurons to entire brain. Such heterogeneity would beeach BF column encodes a stimulus in different manners. In

advantageous to achieve energy efficient computation.

Inaddition, training-induced map plasticity was associated withthe present study, we investigate in the auditory cortex ofaltered MI distribution such that MI variability increased inanesthetized rats how neural responses are heterogeneous

overrepresented

across tonotopic columns, i.e., functional units in a place code

underrepresented columns. Thus, the tonotopic map andof frequency, and how this heterogeneity alters throughplasticity in the auditory cortex is closely correlated withappetitive operant auditory training that induces map

heterogeneity of neural responses. Moreover, each tonotopic

plasticity. At each recording site, mutual information (MI)column is likely to obtain heterogeneity on demand according

between spike counts and test tone frequency was estimatedto training and experience when serving as a functional unit offrom multi-unit responses. Consequently, we found that MIneural computation.

columns,

whereasdecreasedin（9）Time determines the neural circuit underlying associative fear learning
Marta Moita (Instituto Gulbenkian de Ciencia, Portugal)
Ultimately associative learning is a function of the temporal

increasing the interval length between tone and shock leads tofeatures and relationships between experienced stimuli.

the requirement of an increasing number of brain areas for the

Nevertheless how time affects the neural circuit underlying

association between the two stimuli to be acquired. Since thethis form of learning remains largely unknown. To address

hippocampus is required only when longer trace intervals

this issue, we used single-trial auditory trace fear conditioning

were used, and as it is involved in episodic memory formationand varied the length of the interval between tone and(i.e. coding of events in their spatio-temproal context), we

foot-shock. Through temporary inactivation of the amygdala,hypothesized that the hippocampus is bridging the tone andmedial-prefrontal cortex (mPFC) and dorsal-hippocampus inshock by associating them to the same spatial context. To test

rats, we tested the hypothesis that different temporal intervals

this, we overexposed rats to the training environment, abetween the tone and the shock influence the neuronalmanipulation that blocks the formation of an association

structures necessary for learning. We show for the first time

between the context and shock delivery. We found thatthat the amygdala is critically involved in the acquisition ofoverexposure to the training context decreases fear of the tone

auditory fear learning when there is a temporal gap between

to the same degree as hippocampal inactivation in the normal

the tone and the shock. Moreover, imposing a short interval (5training paradigm, and that inactivating this structure ins) between the two stimuli also recruits the medial pre-frontal

overexposed rats had no effect. These results suggest that

cortex (mPFC), while learning the association across a longer

indeed the hippocampus contributes to trace fear conditioning

interval (40 s) becomes additionally dependent on a thirdusing contextual learning.

structure, the dorsal-hippocampus. Thus, our results show that515

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）（10）Individual sensory synaptic inputs in mouse barrel cortex
Kazuo Kitamura (The University of Tokyo)
Neurons integrate thousands of synaptic inputs into spikelayer 4 and 2/3 neurons in the barrel cortex. We found that theoutput, and understanding the mechanism of this single

spatiotemporal patterns of synaptic inputs were highly

neuronal computation is one of the most fundamental

heterogeneous; 1) both spontaneous and sensory-evokedquestions in neuroscience. To address this question, it is

inputs tended to be locally clustered, 2) vast majority ofcritical to uncover the spatiotemporal patterns of individual

sensory inputs were assigned to a small fraction of spines. The

synaptic inputs in the intact brain. We used whole-cellresults indicate that functionally coupled neurons, which arepatch-clamp recordings in combination with two-photon

synaptically connected or receiving common inputs, tend to

calcium imaging to visualize individual sensory synaptic

innervate nearby spines. Co-activation of nearby spines might

inputs to layer 2/3 pyramidal neurons in the barrel cortex of

be an efficient way for integrating synaptic inputs from amouse. Both spontaneous and sensory-evoked synaptic inputs

given sensory stimulus.

were very sparse, consistent with the very low firing rate in516

特別プロジェクト

特別プロジェクト
〔

目

次

〕

１．ドレブリンノックアウトマウスを用いた神経細胞及び筋細胞の解析（梶田裕貴ほか） ........................................................................... 520
２．青斑核ノルアドレナリン神経が黒質・線条体系の機能とパーキンソン病の病態に及ぼす影響（井樋慶一ほか） ........................................................................... 520
３．小脳のオリゴデンドロサイトの発生機構の解析（成瀬雅衣） ............................................................................... 521
４．ニューロングリア機能連関の分子機構解明（柴崎貢志） ............................................................................... 521
５．Rho GTPase シグナル伝達系の高次脳機能における役割の解析（小林憲太ほか） ........................................................................... 522
６．脊髄損傷マーモセットを用いた大脳皮質一次運動野の同定および神経トレーサーの注入による皮質脊髄路の可視化（吉野紀美香ほか） ......................................................................... 522
７．GnRH ニューロンにおける興奮性 GABA 入力の役割（渡部美穂ほか） ........................................................................... 523
８．神経幹細胞に対するアラキドン酸とドコサヘキサエン酸の効果の解析（大隅典子ほか） ........................................................................... 524

519

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

1．ドレブリンノックアウトマウスを用いた神経細胞及び筋細胞の解析
梶田裕貴，白尾智明（群馬大学大学院医学系研究科神経薬理学神経薬理学）

ドレブリンは神経組織や筋組織などの発生に関連して粒細胞層の神経回路に組み込まれ，学習や記憶などに重発現する蛋白質である。これらの組織におけるドレブリ

要な役割を持っていると考えられている。脳室下帯で作ンのはたらきを知るために，ドレブリン遺伝子の相同組られた新生ニューロンは吻側移動経路 (RMS) を通り，嗅み換えによるノックアウトマウスを作製した。ノックア

球へ移動し，そこで顆粒細胞へ分化して嗅覚の情報処理

ウトマウス組織のウェスタンブロット解析や RT−PCR でにはたらく。これまでの研究で，脳室下帯の新生ニューはドレブリン蛋白，mRNA の欠損が確認された。ドレブ

ロン細胞体には，ドレブリン E が多く発現することがわ

リンアイソフォームのうち胎生期より発現するのはドレ

かっている。ドレブリンノックアウトマウスを深麻酔後，ブリン E である。ドレブリン E は筋細胞の分化に伴って灌流固定を行い，固定脳を凍結後，前顎断で凍結切片を発現することがわかっている。また脳においても発達期

作成し，幼若神経細胞のマーカーである抗ダブルコルチにある神経細胞で多く発現している。これらの組織でのン (DCX) 抗体で新生ニューロンを標識した。陽性細胞

組織化学的解析を行なうことによりドレブリン E 欠失の数を比較したところ，DXKO マウスの RMS で，有意に効果を調べた。まず，骨格筋組織，心筋のヘマトキシリ

少ないことがわかった。海馬歯状回や脳室下帯での陽性

ンエオジン染色像には特に目立った形態異常は認められ細胞数に差がないことから，ドレブリン E は新生ニューなかった。同様に成体脳においても形態異常も認められ

ロンの分裂，増殖や生存，には関与していないと考えらなかった。

れる。また，海馬歯状回の各切断部位での差も見られな

次にドレブリン E が多く発現する成体脳の新生ニューいことから，新生ニューロンの分化にも関与していない

ロンに注目した。成体脳においても海馬歯状回及び，脳と考えられる。よって，RMS において，DCX 陽性細胞

室下帯など限られた部位でニューロンの新生が起こるこ数の減少が見られたことは，ドレブリン E が新生ニューとが知られている。海馬歯状回での新生ニューロンは顆

ロンの移動速度に関係している可能性を示唆する。

2．青斑核ノルアドレナリン神経が黒質・線条体系の機能とパーキンソン病の病態に及ぼす影響
井樋慶一（東北大学
佐野裕美，南部

情報科学研究科

篤（生理学研究所

情報生物学分野）

生体システム研究部門）

Itoi らは最近，ドパミンβ-水酸化酵素プロモーター下難となり，施設復旧までの間，自然科学機構生理学研究にヒトインターロイキン 2 受容体α (hIL-2α) を発現させ所に供与され，ここで繁殖と系統維持が行われたものでた transgenic mouse 青斑核 (LC) にイムノトキシン（抗ある。

hIL-2Rα抗体 Fc 領域-緑膿菌体外毒素キメラ蛋白）を注入

生理研で行われた実験内容は以下のとおりである：

し，LC 選択的 NA ニューロン破壊マウスを作成した

1. 東北大から搬入された DBH-hIL2Rα (+/-) マウスを

(Itoi et al, J Neurosci, 31, 6132-6139, 2011)。このマウスを用い体外受精を行い，得られた仔マウスを代理母で哺乳用い LC-NA ニューロンが黒質・線条体系の機能とパーし生育させる。

キンソン病の病態に及ぼす影響を検討する。
マウスは福島県立医大，小林和人博士から供与され，所定の手続きを経て東北大学動物実験センターで飼育・繁殖中であったが，東日本大震災で実験施設の稼働が困520

2. このようにして得られた DBH-hIL2Rα (+/-) マウス
を野生型マウス (C57BL6N) と交配し児を得る。
3. 生後 3 週時に尾から DNA を採取し，PCR 法を用いて核型を判別する。

特別プロジェクト

4. このマウスはノルアドレナリンによる黒質・線条

5. 繁殖されたマウスは 2012 年 4 月東北大医学系研究

体系の機能修飾についての研究に有用なリソースなので，科附属動物実験施設に再度搬入され，震災で中断された

生理研南部研究室で繁殖を続け井樋との共同研究を行東北大での実験が再開された。

う。

3．小脳のオリゴデンドロサイトの発生機構の解析
成瀬雅衣（群馬大学大学院医学系研究科

分子細胞生物）

オリゴデンドロサイトの発生様式は，脊髄，前脳でよ

収すると自己複製能と多分化能を持つ神経幹細胞が単離く知られており，発生初期に Shh よって誘導されるオリできる。興味深い事にこの神経幹細胞は 90%以上がアス

ゴデンドロサイト前駆細胞が腹側脳室層から産生され，トロサイトへ分化した。さらにオリゴデンドロサイト前発生後期には Shh に非依存的なオリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖や分化に作用する PDGF, T3, FGF-2 などを駆細胞が背側部の脳室層から産生される。これらオリゴ

添加してもオリゴデンドロサイトへは分化しなかった。

デンドロサイト前駆細胞は移動した後に軸索とのしかしながらこの神経幹細胞を移植により小脳白質へ戻interaction などによって成熟化する。一方で，小脳のオ

すと，半数近い細胞がオリゴデンドロサイトへ分化し未

リゴデンドロサイトの発生様式は未解明な部分が多く，知のオリゴデンドロサイトへの分化誘導機構が存在する

小脳脳室層から産生される可能性や，または小脳外から事が示唆された。そこで，これら神経幹細胞と小脳の有侵入する可能性など様々な報告がある。我々は生後発達髄線維である橋核由来の苔状線維，プルキンエ細胞，さ期の小脳白質に神経幹細胞が存在する事に着目し，これらに大脳皮質の神経細胞と共培養したところ，苔状線維

ら神経幹細胞からのオリゴデンドロサイトの産生機構にと接触した神経幹細胞の一部はオリゴデンドロサイトへ関して研究をおこなった。これまでアストロサイト前駆と分化した。一方で，プルキンエ細胞と接触した神経幹細胞のマーカーとされていた CD44 を発現する細胞を哺細胞はオリゴデンドロサイトへもアストロサイトにも分

乳 3 日齢のマウス小脳から単離すると，神経幹/前駆細化しなかった。また，大脳皮質の神経細胞と共培養した胞様の性質を持つ細胞が回収できた。これらの細胞は既神経幹細胞は多くがアストロサイトへと分化した。以上

存のオリゴデンドロサイトの培養に用いられる因子にはより小脳では白質に位置する神経幹細胞から他の領域と反応せず FGF-2 によって増殖しオリゴデンドロサイトへは異なるメカニズムでオリゴデンドロサイトの分化することが明らかになった。また，autoMACS を用

subpopulation が産生される可能性が示唆された。

い生後 7 日齢のマウス小脳より CD133 を指標に細胞を回4．ニューロングリア機能連関の分子機構解明
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）

2011 年 3 月 11 日に発生した東日本大震災により，東研究所の被災地支援プロジェクトにより，1 ヶ月近くの北地域を中心に甚大な被害に見舞われた。前橋市の群馬間，受け入れて下さったおかげで，研究活動を継続する

大学医学部では建物の被害には見舞われなかった。しかことが出来た。この紙面を借りて，心より御礼を申し上しながら，大学事務部が実施する計画停電に伴い，1 日げる。

に 8 時間以上電力供給がシャットアウトされることが頻中枢神経系には神経細胞だけでなく，神経細胞の数倍繁に続き，研究の遂行が不可能になった。今回，生理学のグリア細胞が存在する。このようなグリア細胞は神経521

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）細胞と機能連関していると想定され，近年の研究で，積へと分化する結果を得た。これらの結果より，前述した

極的に神経情報伝達に貢献することがわかってきた。しin vitro 実験ではオリゴデンドロサイト分化因子が欠失しかしながら，グリア細胞を用いた研究の進展は，神経研ていたために選択的にアストロサイトへと分化したこと

究に比べるとまだまだ発達段階にあり，グリア細胞の機が考察された。つまり，小脳白質に CD133 陽性細胞を能解析・分子レベルの研究の推進が急務である。

オリゴデンドロサイトへと分化させる何らかの因子が存在すると考えられた。

本被災地支援プロジェクトに伴う滞在中は，発生期小脳をモデルとして，神経幹細胞からオリゴデンドロサイ

そこで，CD133 陽性細胞と小脳白質を構成しているトへの分化メカニズムを解析した。生後 1 週目の様々な細胞を共培養し，その因子の同定を試みた。小脳

EGFP-Tg マ ウ ス 小 脳 か ら MACS を 用 い て 調 製 し た

橋核（苔状線維），プルキンエ細胞，顆粒細胞，アストロ

CD133 陽性細胞を群馬大学から持ち込み，実験を行った。

サイトとの共培養を行い，どの細胞との共培養に伴い，

In vitro において，この細胞は EGF 存在下に増殖し，神オリゴデンドロサイトへの分化が促進するのかを検討し

経幹細胞様の性質を示すことを見いだしている。この細た。
本研究結果を含む内容は現在学術論文に投稿中である。

胞は，多分化能を有するものの，デフォルトでアストロ
サイトへ分化しやすい細胞であることを突き止めた。と

震災後に，スピーディーに受け入れをして下さった富永

ころが，ex vivo の移植実験では，半数がアストロサイト

真琴教授，池中一裕教授をはじめ，関係者の方々に感謝に分化したものの，残りの半数はオリゴデンドロサイト

致します。

5．Rho GTPase シグナル伝達系の高次脳機能における役割の解析
小林憲太，小林和人（福島県立医科大学医学部
等

附属生体情報伝達研究所誠司，池中一裕（生理学研究所

佐野裕美，南部篤（生理学研究所

特定の神経経路における Rho-GTPase シグナル伝達系

かになった。

の役割の解析を行うため，新たに開発した逆行性遺伝子（発表論文）

生体機能研究部門）

分子神経生理研究部門）
生体システム研究部門）

導入ベクター（FuG-C レンチウイルスベクター）と，従Neuron-specific gene transfer through retrograde transport

来型の VSV-G レンチウイルスベクターのマウス神経幹

of lentiviral vector pseudotyped with a novel type of fusion

細胞への遺伝子導入効率を比較検討した。neurosphere 法

envelope glycoprotein.

を用いて GFP を導入することにより遺伝子導入効率を

Kato S, Kuramochi M, Tkasumi K, Kobaashi K, Inoue K,

比較検討した結果，FuG-C レンチウイルスベクターは，Takahara D, Hitoshi S, Ikenaka K, Shimada T, Takada M,

VSV-G レンチウイルスベクターと比較して，神経幹細Kobayashi K.

胞への遺伝子導入効率が顕著に低下していることが明ら

Hum Gene Ther, 22 (12) : 1511-1523, 2012.

6．脊髄損傷マーモセットを用いた大脳皮質一次運動野の同定および神経トレーサーの注入による皮質脊髄路の可視化
吉野紀美香，近藤崇弘（慶應義塾大学・医学部・生理学教室）
西村幸男，伊佐所属研究室ではこれまで，脊髄損傷モデルをマーモセ

522

正（生理学研究所

認知行動発達機構研究部門）

ットで作成し，軸索再生阻害因子の阻害剤等の薬剤や細特別プロジェクト

胞移植などの脊髄損傷に対する治療法の開発を行ってき領域に対して，順行性の神経トレーサーである

た。これまで，治療効果は運動機能の回復及び神経の可

Biotinylated Dextran Amine を注入し，上肢の脊髄運動ニ塑的変化をイメージングや形態学的方法で追跡する方法

ューロンが分布する頚髄における皮質脊髄路の投射様式で評価してきたが，新生軸索などの機能回復メカニズムを検討した。脊髄白質における軸索の分布は，トレーサをより詳細に追跡する為には，電気生理学的なアプロー

ーを注入した M1 に対して対側の背側側索部がもっとも

チと解剖学的アプローチによる大脳皮質-脊髄運動ニュ

多く，同側の背側側索及び後索にも少数の軸索が認めらーロン間の結合様式を明らかにする必要がある。一方，れた。脊髄白質における軸索の分布は，手指の運動ニュ

実験動物としては比較的新しいマーモセットではこれまーロンが存在する第 8 頸髄の Rexed 第 IX 層では，まれ

で，大脳皮質-脊髄運動ニューロン間の結合様式は不明に少数の軸索の投射がみられた。新世界サルのマーモセな点が多かった。

ットは，旧世界サルのマカクサルに比較して，手指の巧

そこで，本研究はマーモセットの大脳皮質-脊髄運動

緻性の低いことが知られており，おそらく，手指の運動

ニューロン間の結合様式を明らかにするために，ケタミ

ニューロンへの皮質脊髄投射の少なさを反映しているのン麻酔下で皮質内微小電極刺激法 (ICMS) により，大脳ではないかと考えられた。

皮質運動野の体部位再現を同定し，運動閾値の低い皮質

7．GnRH ニューロンにおける興奮性 GABA 入力の役割
渡部美穂（群馬大学先端科学研究指導者育成ユニット）
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

本年度は，神経機能における GABA 興奮性作用の役割

γ-アミノ酪酸 (GABA) が発達期や傷害時には興奮性伝達について個体レベルで明らかにするために，GABA 応答

物質として働くことが近年注目されている。GABA が興の興奮／抑制を時空間的に限定して可逆的に行うことが−奮性であるか抑制性であるかは細胞内 Cl 濃度により決できる遺伝子改変マウスを作出した。作出した遺伝子改定される。生殖内分泌調節において重要な働きを持つ生変マウスで，時期特異的，部位特異的に GABA 応答を

殖腺刺激ホルモン放出ホルモン (GnRH) ニューロンでは，抑制性にすることが出来ることを確認できた。また，成熟動物においても GABA が興奮性に作用しているこ

GnRH ニューロンでも，GABA 応答を抑制性に変化させとを我々はこれまでに明らかにしてきた。生殖機能は視ることが出来た。今後は，GnRH ニューロンで GABA の床下部－下垂体－性腺軸を中心とした複雑な神経内分泌作用を興奮性から抑制性に変化させた時に，排卵や妊娠，機構により維持されているが，GnRH ニューロンは下垂性周期に変化がみられるか検討していく。また，GnRH

体からの黄体形成ホルモン分泌を制御し，この軸の中心

ニューロンは嗅粘膜と鋤鼻期に由来し，胎生期に脳に入を担っている。GnRH ニューロンが正常に機能することり，視床下部まで移動し定着することが知られているが，がいかに重要であるかは明らかであるが，その機能制御

GnRH ニューロンの移動のメカニズムにおける GABA 興

メカニズムについては未だに十分に解明されていない。

奮性作用の役割についても明らかにしていく。

523

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

8．神経幹細胞に対するアラキドン酸とドコサヘキサエン酸の効果の解析
大隅典子，酒寄信幸（東北大学大学院医学系研究科）
等

誠司（生理学研究所）

哺乳類の脳の発達過程において，神経幹細胞の増殖やARA の代謝を担う酵素であるシクロオキシゲナーゼや，

分化は厳密に制御され，必要充分な神経細胞・グリア細これら脂肪酸の細胞内における運搬を担う脂肪酸結合タ胞が適切なタイミングで産生されている。神経幹細胞のンパク質の神経幹細胞における機能についても解析して増殖・分化の制御のメカニズムについて，各種成長因子

いる。

やサイトカイン，あるいは転写制御因子に関する研究がマウス成体脳側脳室下帯由来の神経幹細胞に ARA を進んできた。しかしながら，脳に多量に存在する脂肪酸

添加し，その増殖能に対する効果を BrdU を取り込ませの影響については，解析が遅れている。協同研究者の大ることにより解析した。ARA 10-5～10-8 M において，

隅らは，ラット胎仔脳由来の神経幹細胞の培養系におい

BrdU を取り込んだ細胞の割合に変化はなかった。以上て，アラキドン酸 (ARA) またはドコサヘキサエン酸をの知見から，ARA はマウス成体脳側脳室下帯における添加し，増殖能と分化能を評価することにより，これら

神経幹細胞の増殖能に対し効果はもたないと考えられの脂肪酸の神経幹細胞への影響を解析している。本研究る。

ではこの研究を発展させ，マウス成体脳由来の神経幹細胞に対する脂肪酸添加の効果を解析した。さらに，

524

現在は ARA が神経幹細胞の分化に及ぼす影響について解析を行っている。

各種シンポジウム

平成 23 年度生理研国際シンポジウム
42nd NIPS International Symposium- NIPS and BRI Niigata University Joint Symposium “Advanced Research Areas for the Future Breakthrough in Neuroscience”
第 42 回生理研国際シンポジウムとして新潟大学脳研究所と共催で，「Advanced Research Areas for the Future
Breakthrough in Neuroscience（明日の脳科学を拓く新領域）」（生理研担当者：池中一裕教授）が，2012 年 3 月 6, 7 日の 2 日間，山手キャンパス大会議室他において開催された。本シンポジウムは，脳科学研究の推進における大学共同利用機関及び共同利用・共同研究拠点としての生理研と新潟大学脳研究所の活動について紹介し，将来的な共同利用・共同研究のさらなる活性化に向けて議論を行う目的で実施した。生理研，新潟大学脳研究所からは各 5 名の共同利用に関わる研究者が講演を行った。また，米国，韓国からも両国の共同研究の推進に関わっておられる研究者を招聘し特別講演を実施した。生理研のメンバーを含む脳科学を専門とする研究者・学生を中心に，60 名の参加者による活発な意見が交わされた。
講演は大きく分けて，1. Advanced Mouse Model，2. Biological Fluctuations，3. Advanced Analysis for Alzheimer’s Disease，
4. Advanced Molecular Imaging，5. Brain Imaging の 5 つのトピックスを対象としたセッションとし，両研究所の特徴である，齧歯類のモデル動物を利用した新しい研究手法，ヒト脳バンクを活用した疾患研究，分子レベルの新しい解析
手法，最新の脳機能イメージングを用いた研究など，今後の脳科学研究に不可欠な研究内容について紹介する構成となっている。また，新たに機構内連携として実施されている自然科学研究機構プロジェクト「機能生命科学における揺らぎと決定」について，セッション 2 で現状の紹介を行った。また，1 日目の夕方には，生理研と新潟大学脳研究所の若手研究者を中心としたポスターセッションを実施し，研究現場での具体的な事例を紹介しつつ，共同研究の進め方などについて議論を行った。
人体の基礎生理学を中心とした生理研と神経疾患の臨床医学を元にした新潟脳研究所の研究実績を同時に発表や議論を行った本シンポジウムは，性格の異なる両研究所の相互理解を格段に深め，また，基礎生理学と臨床医学との間で有効な共同研究の可能性が見出される場を提供でき，今後の両研究所の連携や基礎と臨床を関連付けた共同利用・共同研究の取り組みにとって有意義であった。

527

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

42nd NIPS International Symposium- NIPS and BRI Niigata University Joint Symposium “Advanced Research Areas for the Future Breakthrough in Neuroscience”
March 6 (Tue) - 7 (Wed), 2012
Yamate Conference Room, Seminar Room, Okazaki, Japan
INational Institute for Physiological Sciences (NIPS) is an inter-university research institute for research andeducation on human physiology. On the other hand, The Niigata University Brain Research Institute (BRI) is a Joint
Usage / Research Center for the specific purpose of conducting basic neuroscientific research and clinicalapplications thereof to brain and brain-related disorders. Various cutting-edge approaches for basic neurophysiology
and clinical medicine were discussed in the NIPS and BRI Niigata University Joint Symposium. It was interesting topick up wide range of topics such as candidate disease genes, functional molecules, in-vivo neuron-glia interaction,
brain imaging of healthy person and patient, social behavior, etc. Thus participants have understood both institutes
from a multilateral standpoint.
During a two-day symposium, the following five topics have been discussed.
1. Advanced Mouse Model
2. Biological Fluctuations
3. Advanced Analysis for Alzheimer’s Disease
4. Advanced Molecular Imaging
5. Brain Imaging
March 6 (Tue)
Welcome Remarks
Yasunobu Okada (Director-General, National Institute for Physiological Sciences)Session I: Advanced Mouse Model Chair: Akiyoshi Kakita, BRI Niigata Univ.
“Systematic generation of gene manipulated mice using C57BL/6 ES cell RENKA”
Kenji Sakimura (Basic Neuroscience Branch, Department of Cellular Neurobiology, BRI Niigata Univ.)“GABA accelerates the migration of cortical interneurons in vivo”
Junichi Nabekura (Section of Multiphoton Neuroimaging, Center for Brain Experiment, NIPS)
Session II: Biological Fluctuations Chair: Kazuhiro Ikenaka, NIPS
“Regulatory role of hypothalamic AMP-kinase in food selection behavior”
Yasuhiko Minokoshi (Section of Metabolic Physiology, Center for Genetic Analysis of Behavior, NIPS)(Special Lecture)“Molecular regulation of voltage-gated ion channel expression, localization and function in mammalian brain neurons”
James S. Trimmer (University of California, Davis)
Session III: Advanced Analysis for Alzheimer’s Disease Chair: Keiji Imoto, NIPS
“Molecular dissection of Alzheimer's disease (AD) pathogenesis by analysis of familial AD-linked molecules”
Takeshi Ikeuchi (Center for Transdisciplinary Research, BRI Niigata Univ.)528

各種シンポジウム“Genomics of Alzheimer disease”
Ryozo Kuwano (Department of Molecular Genetics, Center for Bioresource-based Researches, BRI Niigata Univ.)(Special Lecture)“Preventive and therapeutic effects of intravenously injected adipose-derived stem cells in Alzheimer’s disease and advanced
human brain imaging in neurodegenerative diseases”
Yoo-Hun Suh (Seoul National Univ.)
Poster Session & Reception
March 7 (Wed)Session IV: Advanced Molecular Imaging Chair: Ryuichi Shigemoto, NIPS“High voltage electron microscopy for biological specimens”
Kazuyoshi Murata (Section of Brain Structure Information, Supportive Center for Brain Research, NIPS)“Axonal distribution of lipids revealed by imaging mass spectrometry”
Mitsutoshi Setou (Division of Neural Cell Structure, Department of Cell Physiology, NIPS)
Session V: Brain Imaging Chair: Hitoshi Takahashi, BRI Niigata Univ.
“Surgical Pathologic Features of Epileptogenic Lesions”
Akiyoshi Kakita (Department of Digital Medicine, Center for Integrated Human Brain Science, BRI Niigata Univ.)“Dynamics of water in brain: focusing on ischemic edema”
Hironaka Igarashi (Department of Biological Magnetic Resonance, Center for Integrated Human Brain Science, BRI
Niigata Univ.)“Inter-individual neural synchronization during eye-contact and joint attention”
Norihiro Sadato (Section of Brain Function Information, Center for Brain Experiment, NIPS)
Closing Remarks
Hitoshi Takahashi (Director, Niigata University Brain Research Institute)529

トレーニングコース

第 22 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―
2011 年 7 月 25 日－8 月 6 日
担当：定藤規弘（心理生理学研究部門）【概要】
生理学研究所のトレーニングコースは，今年で 22 回目を迎え，大学院生やポスドクレベルの広い分野からの若い研究者が，生理科学における実験技術を学ぶ場として完全に定着した感がある。本年度は研究棟の耐震改修工事に伴い，開催の難しいコースもあったが，各部門の努力により受講希望者の数やコースの内容に例年に比べて大きな変化はな
く，127 名の参加者を得て，好評のうちに終了することができた。本年も実習内容に関する満足度は極めて高く，アン
ケートにおいては「満足した」という回答が 96%を占めた。またトレーニングコースをきっかけとして，研究者間の交流が始まったり深まったりすることによって，共同研究に発展することも頻繁に認められる。このことは，生理学研究所の大学共同利用機関としての使命を果たしていく上でも，トレーニングコースが既に重要な位置づけを持っていることを示している。今後とも我が国における最先端の生理科学実験技術の普及，生理学研究のレベル向上，新たな共同研究の促進に，生理学研究所のトレーニングコースは大きな役割を果たしていくものと考えられる。

【講演】受講者全員を対象とする講演：大脳皮質ニューロンタイプと局所・遠隔回路結合
川口泰雄（生理学研究所・大脳神経回路論研究部門）【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)

免疫電子顕微鏡法(4)

ジーンターゲティングマウス作製の基礎から応用へ(5)

パッチクランプ法(6-1) スライスパッチクランプ法(6-2) スライスおよび in vivo ブラインドパッチクランプ法(7)

ゼブラフィッシュを用いた神経回路機能の解析(8)

麻酔下動物での急性電気生理実験(9)

慢性動物実験法入門(10)

ポリアクリルアミドゲル中の目的タンパク質に修飾されている糖鎖の解析(11)

脳磁図によるヒト脳機能研究の基礎(12)

ヒト脳機能マッピングにおけるデータ解析入門(13-1) 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）(13-2) 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）(14)

超高圧電顕トモグラフィー

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/2011/courses/syoukai.html

533

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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 に最近 5 年間のアンケー
トの主な質問項目に対する回答結果の集計を示す。ほとんどの項目について，毎年似かよった結果が出ており非常に安定した高評価を得ている。具体的なコメントについても公開されている。
http://www.nips.ac.jp/training/2011/TC2011Q.pdf【アンケート結果】受講者 127 名，うち回答者 122 名（回収率 96%）534

セミナー報告

セミナー報告2+

1.「Ca ナノドメイン」を介する細胞容積センサー外向整流性アニオンチャネル (VSOR)
活性化機構とその意義についての展望秋田天平（機能協関研究部門）(2011.4.28)
細胞内 Ca2+を介する細胞機能発現は，Ca2+供給源とな
2+

るチャネル分子と Ca センサー分子間の位置関係，さら2+2+

達物質放出や心筋の興奮収縮連関においてはよく知られています。しかし，最近私たちは，分のオーダーで制御に Ca 供給の時間経過やセンサー分子の Ca 感受性の違される細胞容積調節機構において重要な役割を担う細胞い等を通じて多様に制御されており，各細胞におけるそ

容積センサー外向整流性アニオンチャネル (VSOR) につの機能の役割に応じてそれらは合目的に配備されていまいても，Ca2+ナノドメインを介する制御が関わりうるこす。特に Ca2+チャネル開口部近傍数十ナノメートル以内とを見出しました。

2+2+に形成される高 Ca 濃度領域は「Ca ナノドメイン」と本セミナーではその詳細についてお話させていただ

呼ばれ，そのドメイン内でセンサー分子が活性化される

き，その生理的意義や今後の研究の発展性等について議ことにより，1 細胞上の限局した部位でマイクロ秒オー

論させていただければ幸いです。

ダーの素早い機能発現がもたらされることが，神経の伝2. GABAC receptors: How ligands interact within the GABAC receptor binding site
Yamamoto Izumi (University of Sydney, Faculty of Pharmacy, Mary Collins Lab)
(2011.5.18)
GABA is the major inhibitory neurotransmitter in the CNS.

GABAC

receptors

using

S-

and

R-enantiomersof

GABAC receptors (rho1-3) belong to the Cys-loop family of

3-fluoro-GABA (S- and R-3F-GABA) expressed in Xenopus

ligand-gated ion channels and can form homo-pentamericoocytes

receptors. The agonist and/or competitive antagonist binding

Furthermore, we also explored the role of tyrosine 102

site is formed by residues located on five discontinuous(Y102) located on loop D on rho1 receptors. The substitution

regions of the N-terminal region referred to as loops A-E atof Y102 with serine (Y102S) produces constitutively active

the interface of two rho subunits. There is strong evidence

receptors and the antagonist 3-APMPA was shown to be ansuggesting all members of the Cys-loop family share similar

inverse agonist. Y102 was also mutated to serine, cysteine

3D structure. There is also a lot of interest in developing

and alanine (Y102S, Y102C and Y102A), expressed inhomology

using

Xenopus oocytes to explore the effect of the receptor

acetylcholine-binding protein (AChBP) crystal structure.

conformational changes on the activity of a range of

Herein, we explore the conformation of how GABA binds tostructurally diverse GABA antagonists.

modelsof

GABA

receptors

using

two-electrodevoltageclamp

methods.

537

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

3. 宇宙医学研究のデザイン～軌道上実験を中心に～
山田

深（宇宙航空研究開発機構

有人宇宙技術部宇宙医学生物学研究室）(2011.5.19)

ガガーリンによる人類初の宇宙飛行から半世紀，国際ミッション期間に研究に割ける時間の配分には限度があ

宇宙ステーションが実運用を開始し，2011 年 6 月からはるとともに，倫理面の問題については極めて慎重な配慮

古川聡宇宙飛行士の長期滞在ミッションが予定されていが求められる。また，利用できる機器の制限，無重量環る。人類が宇宙に出ても生存できるかどうかすら分かっ

境での操作，サンプルの保管や輸送など技術的側面やコていなかった時代から，微小重力や宇宙放射線に長期間ストの問題に加え，多くの国家が参画するプロジェクト

曝されることに対する諸々の問題解決へと宇宙医学研究では様々な国際間の調整も必要となってくる。軌道上実の目的はシフトし，宇宙環境を活かしたライフサイエン

験を実現するために乗り越えなければならないハース研究とともに新しい道を拓きつつある。

ドルは数多い。

宇宙航空研究開発機構 (JAXA) は筋の萎縮と骨量の減

宇宙医学研究が成果を挙げるためには，こうした特有

少，循環機能や起立耐性の低下，閉鎖空間における環境の条件を理解した上で，綿密に研究計画を立案し，相応

衛生管理や精神心理支援，放射線被曝管理，そして軌道の準備をもって臨まなければならない。本セミナーでは

上遠隔医療をとくに重要な研究対象として掲げ，数々のJAXA 宇宙医学生物学研究室が現在実施している軌道上実験に取り組んでいる。軌道上実験では，宇宙飛行士が実験を中心に現場のディテールを伝え，より多くの科学研究者の代わりとなって実験操作を行い，さらにヒト対者が宇宙環境利用の枠組みを共有し，人類の知的探究心

象研究の場合は自らが被験者の役割も果たすことになる。

を満たしていくための道を展望する。

4. 活動電位は軸索の伝導中に制御される
佐々木拓哉（脳形態解析研究部門）(2011.5.24)
細胞体近傍で発生した活動電位は一定の強度で軸索ました。神経伝達物質であるグルタミン酸を，軸索に局を伝播すると考えられています。この基本概念に反し，所適用すると，下流の軸索で記録される活動電位の幅が近年の研究では，細胞体付近で発生する活動電位の大き増大することが明らかになりました。また，軸索周辺にさがアナログ的に変化し，より複雑な情報を伝播できる

分布するアストロサイトを活動させた場合にも，同様のという可能性が示唆されつつあります。しかしながら，作用を認めました。さらに，シナプス結合を持つ 2 つのすでに発生した活動電位が，軸索を伝播する中途で調節神経細胞からパッチクランプ記録を行うことで，活動電されるかについては知られていません。これを検証する

位の増幅が軸索終末でのシナプス出力の増強に繋がるこため，本研究では，新規に開発した蛍光パッチクランプとを明らかにしました。セミナーでは，このような局所電極を用いることにより，海馬スライス標本において的な活動電位の調節が，軸索での高次な演算処理を担う

CA3 野錐体細胞の軸索からパッチクランプ記録を試み

可能性について考察してみたいと思います。

5. Striatal GABA-A control on local and cortical activity in monkeys
Olivier Darbin (Department of Neurology, University of South Alabama College of Medicine, Mobile, AL 36608, USA)(2011.5.26)
The striatum is the major input nucleus of the basal ganglia

538

and receives glutamatergic inputs from cortex and thalamus.

セミナー報告This structure exhibits a complex gabaergic circuitry

injection site, but in most cases there was no correlation

composed by different subpopulations of interneurons andbetween single-neuron activity and the concomitantly

collaterals arising from the output neurons of the striatum.

recorded LFP signals from the same striatal region. In contrast,

Despiteneurochemical

intrastriatal application of gabazine increased the correlation

characterization of this nucleus, its functional contribution on

between striatal LFPs and EEG, and resulted in thethe activities of the cortico-cortical loops remains unclear. To

appearance of recurrent EEG events that were temporally

elucidate the role of ambient striatal γ -aminobutyric acidrelated to the striatal LFP events.

anextensive

histologicaland(GABA) in the regulation of neuronal activity in the basal

These data provide electrophysiological evidence that aganglia-thalamocortical circuits, we studied the effects ofGABAergic “tone” in the monkey striatum controls theblocking striatal GABAA receptors on the electrical activities

spontaneous activity of striatal neurons, as well as the level ofof single striatal neurons, on local field potentials (LFPs) instriatal and cortical synchrony. Therefore, the modulation of

the striatum, and on motor cortical electroencephalograms

the striatal GABAergic neurotransmission can be considered(EEGs) in two monkeys.

as a putative pharmacological target to control abnormal

Striatal LFPs were recorded with a device that allowed us
to simultaneously record field potentials and apply drugs bycortico-cortical synchronizations that occur in movement
disorders or epilepsy.

reverse microdialysis at the same site. Administration of the
GABAA-receptor antagonist gabazine induced large -Olivier Darbin 博士は，外国人研究員として 4 月から 3 ヶamplitude LFP fluctuations at the infusion site These events

月間の予定で，生体システム研究部門に滞在しています。

were prevented by cotreatment with a GABAA-receptor

これまでの博士の研究について，とくに霊長類の大脳基agonist (muscimol) or a combination of ionotropic glutamate

底核における GABA 性コントロールについてのセミナ

receptor antagonists (CNQX and MK-801). Gabazine also

ーをお願いしました。是非，御来聴下さい。

increased the firing of single neurons recorded close to the

6. 大脳皮質視覚野神経回路の経験依存的発達
吉村由美子（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・神経分化研究部門）(2011.5.26)

大脳皮質一次視覚野の機能発達には生後の視覚体験

高い割合で共有しており，非常に微細なスケールの神経が重要であることが知られており，その基盤として，視回路網を形成していることを報告した。本セミナーでは，覚野の神経回路が神経活動に応じて調整されると考えら

この微小神経回路網形成の視覚体験依存性について，最れている。これまでに，我々は，ラット視覚野切片標本

近の解析結果を紹介するとともに，その機能的役割につを用いた解析を行い，興奮性シナプスで結合している 2/3

いて議論したい。

層錐体細胞ペアは，その周辺の細胞からの興奮性入力を

7. Cortical representations of olfactory input by transsynaptic tracing
Kazunari Miyamichi (Liqun Luo lab, HHMI/Department of Biology, Stanford, CA, USA)(2011.5.30)
In the mouse, each class of olfactory receptor neurons

projections to two specific glomeruli in the olfactory bulb,

expressing a given odorant receptor has convergent axonal

thereby creating an odor map. However, it is unclear how this539

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

map is represented in the olfactory cortex. Here we combine

Future improvements of the system will be discussed. These

rabies-virus-dependent retrograde mono-transsynaptic tracing

include 1) a potential anterograde trans-neuronal tracer; 2)

with genetics to control the location, number and type ofgenetic modification of starter cells to combine circuit tracing‘starter’ cortical neurons, from which we trace theirwith genetic loss- or gain-of-function experiments; 3) a novel

presynaptic neurons. We find that individual cortical neurons

strategy to select starter cells of tracing based on theirreceive direct convergent input from multiple mitral cells

receptive fields. These approaches will facilitate therepresenting broadly distributed glomeruli. Different corticalinvestigation of not only connection diagrams, but also

areas represent the olfactory bulb input differently. For

molecular basis and functional organization of neuronal

example, the cortical amygdala preferentially receives dorsal

connections within neural circuits.

olfactory bulb input, whereas the piriform cortex samples theReference:

whole olfactory bulb without obvious bias. These differences

Miyamichi K, Amat F, Moussavi F, Wang C, Wickersham

probably reflect different functions of these cortical areas inI, Wall NR, Taniguchi H, Tasic B, Huang ZJ, He Z,

mediating innate odor preference or associative memory. This

Callawaytranssynaptic tracing method should be widely applicable torepresentations of olfactory input by trans-synaptic tracing.

mapping connections throughout the mouse nervous system.

Nature 472, 191-196, 2011.

EM,

Horowitz

MA,

Luo

L.

Cortical

8. 抑制性シナプスの可視化と発生依存的な形態変化
栗生俊彦（徳島文理大学香川薬学部病態生理学講座）(2011.5.30)
中枢神経系の興奮性シナプスは，シナプス前部の態を可視化することができた。一方，抑制性シナプス後varicosity とシナプス後部の spine との接触部位に形成さ部の足場蛋白質である gephyrin に蛍光蛋白質 mCherry をれ，発生および活動に依存して，その形態を変化するこ

つないだ遺伝子をアデノウイルスにより培養海馬ニューとが知られている。一方，抑制性シナプスは，シナプス

ロンに導入発現させると，抑制性シナプス後部に局在し前部の varicosity と樹状突起 shaft との接触部位にシナプ

た mCherry-gephyrin 分子の集積が見られた。遺伝子改変

スを形成する。樹状突起 shaft 部に形成された抑制性シナマウスを用いた抑制性シナプス前部 varicosity の標識とプス後部には，足場蛋白質である gephyrin が集積しておmCherry-gephyrin による抑制性シナプス後部の標識を組り，GABA 受容体や glycine 受容体の動きや数の調節にみ合わせることにより，抑制性シナプス前部および後部

重要な役割を果たしている。Gephyrin は，樹状突起内で，を同時に可視化することが可能となった。

秒・分単位でマイクロメーター以下の微小な動きを示し，コンフォーカル顕微鏡を用いた形態観察と電気生理

その動きは活動依存的に制御されることが報告されてい学的測定から，培養日数に依存した抑制性シナプス密度る。

の増加とそれと同期した mIPSC の頻度と振幅の増大が今回，私たちは，抑制性シナプス前部及び後部を同時見られた。培養の各ステージで time-lapse imaging を行っに可視化し，時間・日にち単位での抑制性シナプスの形たところ，培養初期 (9-11DIV) では，形成された抑制性

態変化について観察した。抑制性シナプスの動態を可視

シナプス前部・後部が顕著な形態変化していることが明化するために，抑制性シナプス前部および後部を蛍光蛋

らかになった。培養後期 (16-25DIV) ではこれらの形態変

白 質 を 用 い て 標 識 し た 。 Vesicular GABA transporter

化は安定化された。シナプス形態の安定化が急速に進む(VGAT) - Venus トランスジェニック・マウスの海馬神経

時期とシナプス密度が上昇する時期はよく一致しており，細胞を分散培養すると，Venus 蛍光シグナルは抑制性神

その時期 (12-14DIV) に長時間の time-lapse imaging を行経細胞に特異的に発現しており，その軸索およびったところ，特徴的な形態変化（シナプスの融合，分裂，

varicosity にも蛍光が認められ，抑制性シナプス前部の形

移動）が観察された。これらの結果は，抑制性シナプス540

セミナー報告が培養初期からシナプス形成が活発な時期にかけて，顕て，その配置や密度を調節することを示唆している。

著な形態変化をしながら，融合・分裂・移動を繰り返し

9. ヒト TRPV4 チャネルのアンキリンリピートドメインにおける ATP 結合によって引き起こされる構造変化：TRPV チャネルにおける構造比較
稲田

仁（ハーバード大学，分子細胞生物学）(2011.5.30)

TRPV4 は TRP チャネルファミリーに属する Ca2+イオ

チーフ (ANK) とそれらの間をつなぐ 5 つのフィンガー

ン透過性の高い陽イオンチャネルであり，浸透圧受容やループ (Finger) からなる。TRPV4-ARD において ATP 結

機械刺激受容，皮膚のバリアー形成，骨の発達など，様々

合型／非結合型の構造を比較したところ，3 番目のフィン

な生理機能に重要な機能を果たしている。最近，神経変

ガーループ (Finger 3) に顕著な違いが観察された。この性や骨 形成異常を生じるヒトの遺伝病が，TRPV4 の変

ことは Finger 3 が ATP 結合における制御スイッチとして異によって引き起こされることが報告された。変異を含働くことを示唆している。さらに，生化学的解析から，

む TRPV4 は培養細胞において恒常的な活性を示し，こATP の結合は TRPV4-ARD の構造の安定化に寄与するこ

2+の恒常的活性化による細胞内 Ca の上昇が神経変性を引と が 示 唆 さ れ た 。 興 味 深 い こ と に ， ATP 結 合 型 のき起こすことが示唆された。

TRPV4-ARD の構造は，ATP 結合能を持たない TRPV チ

TRPV4 は低浸透圧刺激や体温近傍の温刺激，脂質など

ャネルの ARD（TPV2-ARD および TRPV6-ARD）の構造のリガンドによって活性化される。その活性は，細胞内に似ていた。また，ヒトの遺伝病に関与する変異を持つ

N 末に存在するアンキリンリピートドメイン (ankyrin

13 の TRPV4-ARD 変異体の熱安定性を解析したところ，

repeat domain, ARD) に，ATP やカルモジュリンといったほとんどの変異体において熱安定性が顕著に減少してい細胞内因子が結合することによって制御されることが，た。さらに，これら変異体の ATP 結合能を調べたところ，

我々の研究グループによって報告された。我々は，ATP結合能が野生型よりも顕著に 1) 増加したもの，2) 減少

による TRPV4 活性制御の機構を明らかにするために，したもの，3) 差がなかったもの分類された。これらの結ATP 結合型／非結合型の TRPV4-ARD の構造を決定した。

果は，遺伝病を引き起こす TRPV4- ARD 変異体恒常的活

TRPV チャネル ARD の構造は，6 つのアンキリンモ

性化の機構を説明できるかもしれない。

10. 下垂体後葉ホルモンの視床下部内外での発現～その生理作用の謎への挑戦～
視床下部室傍核における局所神経分泌，ニューロン連携と摂食行動調節
上田陽一（産業医科大学医学部第 1 生理学）
，矢田俊彦（自治医科大学医学部生理学）(2011.6.7)【上田教授】

時の子宮筋の収縮や授乳時の射乳反射を引き起こす。バ「下垂体後葉ホルモンの視床下部内外での発現～そのゾプレッシンは，視床下部内では上記の 2 つの核以外に生理作用の謎への挑戦～」

も生体リズムの中枢として知られる視交叉上核でも産生

下垂体後葉ホルモンであるバゾプレッシンとオキシされている。視床下部外においては，嗅脳，青斑核およトシンは視床下部室傍核および視索上核に局在する細胞

び後根神経節においても産生されている。遺伝子改変技体で産生され，下垂体後葉に投射した軸索終末から循環術を用いて下垂体後葉ホルモンを蛍光標識したラットを血液中に分泌される。血中のバゾプレッシンは腎臓に作用いて，我々がこれまでに明らかにした視床下部内外に用して抗利尿ホルモンとして働き，オキシトシンは分娩おける下垂体後葉ホルモンの発現動態からその生理作用541

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）の謎に迫りたい。

ーロンを活性化し，また単離したオキシトシンおよび【矢田教授】

Nesfatin-1 ニューロンを直接活性化する。室傍核スライス「視床下部室傍核における局所神経分泌，ニューロンからのオキシトシン分泌は，外来 Nesfatin-1 添加により連携と摂食行動調節」

増加し，Nesfatin-1 中和抗体により低下する。Nesfatin-1

新規満腹ペプチド Nesfatin-1 (Nature 443:709, 2006) はによる摂食抑制はオキシトシンアンタゴニストにより阻

視床下部に広範に局在するが，食事摂取は室傍核害される (Maejima et al. Cell Metab. 10:355, 2009)。従って，

Nesfatin-1 ニューロンを特異的に活性化する。室傍核にお室傍核 Nesfatin-1 ニューロンは食事により活性化され，いて，Nesfatin-1 はオキシトシンと高頻度に共存する。

paracrine/autocrine 作用によりオキシトシンニューロンを

Nesfatin-1 は，脳室内投与により室傍核オキシトシンニュ

活性化し，オキシトシン放出により摂食を抑制する。

11. 公開ミニシンポ「脳内ホルモン研究の新展開」
講演者なし(2011.6.7)
1. 「視床下部室傍核 CRH ニューロンによる食餌嗜好性

3. 「バソプレシン・オキシトシンによる覚醒レベルと自調節機構」

発行動量調節」

岡本士毅（生殖・内分泌発達機構研究部門）

山中章弘（細胞生理研究部門）
4. 総合討論

2. 「脳内に分泌される AVP の役割」

with 上田陽一，矢田俊彦，箕越靖彦，前島裕子ら

佐藤かお理（機能協関研究部門）

12. Towards deciphering the neuronal circuits for visual object recognition
Gabriel Kreiman (Harvard Medical School)(2011.6.8)
The remarkable pattern recognition abilities of primateswith images containing one or more objects or with movies.

(humans and non-humans) surpass the best computational

We could accurately decode object category information inalgorithms available today.

single trials as early as~100 ms post-stimulus. Decoding

The difficulty of visual recognition stems from the need toperformance was robust to changes in rotation, scale andachieve high selectivity in hundreds of milliseconds while

clutter. Furthermore, visual information could also be

maintaining robustness to object transformations. We record

decoded under dynamic viewing conditions during movies.

neurophysiological activity from the human temporal lobe in

The results revealed that physiological activity in the humansubjects who suffer from intractable epilepsy; this provides atemporal lobe can account for some of the key properties ofwindow of opportunity to examine activity in the human brain

visual recognition and provide strong constraints forat high spatial and temporal resolution.

computational models of human vision.

Recording activity from thousands of electrodes in tens of

We compare the neurophysiological results against simple

human subjects, we quantified at high temporal resolution thehierarchical and feed-forward models of visual object

amount of information conveyed by intracranial fieldrecognition.

potentials in human visual cortex. Subjects were presented542

セミナー報告13. Plastic changes of tripartite synapses in the somatosensory cortex of neuropathic pain micefollowing peripheral nerve injury
金

善光（Kim, Sun Kwang; 生体恒常機能発達機構研究部門）(2011.6.9)

Peripheral nerve injury triggers maladaptive plastic

increased their volume during the late phase. Further,changes along the somatosensory nervous system so thatpre-existing stable spines survived less following injury thanalteredbycontrols and such lost persistent spines were smaller in size

neuropathic pain hypersensitivity (e.g. tactile allodynia

than the survived ones that displayed long-term potentiation(painful response to innocuous mechanical stimuli), occurs.

(LTP)-like enlargement over weeks. These results suggest

Previous studies have suggested that structural and functionalthat peripheral nerve injury induce rapid and selective

plastic changes in the primary somatosensory cortex (S1)remodeling of cortical synapses, which is associated withfollowing peripheral nerve injury contribute to neuropathic

neuropathic pain development, probably underlying, at least

pain. However, remodeling of cortical connections following

partially, long-lasting sensory changes in neuropathic

injury has been believed to take months or years, based on

subjects.

nociceptive

signalprocessing,

represented

macroscopic imaging or static measurement; this is not

However, it is still unknown whether and how the othertemporally correlated with the rapid development of allodynia

members of ‘tripartite synapse’, presynaptic axonal boutons

and S1 hyperexcitability. Recently, we first reported, by using

and astrocytes, in the S1 change after nerve injury. Here, welong- term two-photon imaging of postsynaptic dendritic

found that formation and elimination of axonal boutons

spines in living adult mice, that synaptic connections in theslightly increased and decreased, respectively, only in the

S1 are rewired within days following sciatic nerve ligation

early phase of neuropathic pain. Furthermore, in vivo

injury through phase-specific and size-dependent spine

two-photon Ca2+ imaging experiments showed that thesurvival/growth. Spine turnover in the S1 area corresponding

frequency andto the injured paw markedly increased during an early phasesignificantly increased in the early phase and subsequently,of neuropathic pain and restored in a late phase of neuropathic

but not completely, decreased in the late phase of neuropathic

pain, which was prevented by immediate local blockade ofpain. These results suggest that the correlated, phase-specificthe injured nerve throughout the early phase. New spines thatchanges in the S1 astrocytes and synaptic structures may play

generated before nerve injury showed volume decrease after

a role in neuropathic pain development.The pyramidal neuron

injury, whereas more new spines that formed in the early

as an associative element - insights into the organizing

phase of neuropathic pain became persistent and substantiallyprinciples of the cerebral cortex

amplitude of astrocytic Ca2+ activity

14. Toward an understanding of how neural circuits regulate dopamine neuron activities
Naoshige Uchida (Center for brain Science, Department of Molecular and Cellular Biology Harvard University)(2011.6.15)
Dopamine plays a key role in motivation and reward. It has

importance, the mechanisms that regulate their activities

been proposed that dopamine neurons in the ventral tegmental

remain elusive. In this talk, I will present our recent efforts

area signal the discrepancy between expected and actual

toward understanding neural circuits that regulate dopamine

rewards (i.e., reward prediction error) while those in theneuron firing using a mouse model.

substantia nigra pars compacta signal salience. Despite their543

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

15. Two issues in neural value-decision making: emulating the other's decision processes,
and time representations
中原裕之（理化学研究所

脳科学総合研究センター

理論統合脳科学研究チーム）(2011.7.6)

I plan to present our two recent works in the fields offor neural valuation processes.

neural value- based decision making. The first topic concerns

Although the TD learning becomes a major paradigm forvalue-based decision making in social contexts, in which

understanding value-based decision making and related neuralpredicting another’s decision making is often indispensable

activities (e.g., dopamine activity), the representation of time

for making one’s own decision.

in neural processes modeled by a TD framework is poorly

How does our brain learn and emulate the other’s

understood. I will present the formulation and possible

value-based decision making, so as to incorporate it into one’s

consequences of a TD model (called internal- time TD model)

own value-based decision making? To address this issue, wethat treats time of operator/neural valuation process separately

have been conducting a model-based fMRI study and I willfrom time of observer/experiments. The separation of the twosummarize the results of this study (unpublished). In brief, wetimes allows us to uncover so called operator-observer

found that two different errors, emulated-other’s reward andproblems that intrinsically exist when applying TD models toaction prediction errors, contribute to learning for emulatingneuralthe other; the errors are respectively correlated with neuralexpressions of TD error dependent upon both the time frame

signals in the ventromedial prefrontal and dorsolateral /and time unit, and co-appearance of exponential anddorsomedial prefrontal cortex.

hyperbolic discounting at different delays in intertemporal

The second topic is to refine the frameworks ofvalue-based

decisionmaking:e.g.,

different

choice tasks.

reinforcement learning, or temporal difference (TD) learning,

16. RNA structure confers substrate-specific interaction and processing by human Dicer
David Taylor (JSPS Summer program student, Yale University)(2011.7.8)

17. 温度感受性 TRP チャネルの脊椎動物における機能進化齋藤茂（細胞生理研究部門）(2011.7.14)

温度感受性 TRP チャネルは，温度刺激だけでなく，複較することにより脊椎動物における機能の進化過程を推数の物理的刺激や化学物質の受容に関わることから動物定している。哺乳類では高温，酸，カプサイシンで活性が外界の環境に適応する際に大きな役割を担っている。

化される TRPV1 はニシツメガエルにおいても高い熱刺

温度感受性 TRP チャネルの機能と生理的な役割はマウ

激や酸に対する感受性は保持しており，侵害受容体としスなどの哺乳類で詳細な研究がなされているが，一方，ての機能が進化過程で保存されてきたことが分かった。

他の脊椎動物種における情報は乏しく，機能の進化過程

一方，TRPV1 のカプサイシン感受性は哺乳類に比べニシはあまり分かっていない。そこで，哺乳類とは系統的にツメガエルでは著しく低く，この差異は 2 つのアミノ酸

遠縁な両生類であるニシツメガエル Xenopus tropicalis の置換が原因であった。次に，哺乳類において体温近傍の温度感受性 TRP チャネルの機能解析を行い，哺乳類と比温かい温度の受容体である TRPV3 の機能解析を行った

544

セミナー報告

ところ，ニシツメガエル TRPV3 は高温では活性化され化してきたと考えられる。また，時間に余裕があれば，ず，むしろ低温で活性化され，その活性化温度の閾値は，

TRPA1 の化学物質および温度刺激に対する感受性を複

ニシツメガエルにとって有害な温度域であることが分か

数の脊椎動物種間で比較した，最新の結果についても紹った。TRPV3 の温度感受性は哺乳類およびニシツメガエ

介したい。

ルにおいてそれぞれの生理的な特性に適合するように進18. ストレス応答における脳幹部ノルアドレナリン作動性ニューロンのはたらき
井樋慶一（東北大院

情報科学

情報生物学，東北大院

医学系

神経内分泌学）(2011.7.15)「ストレス」という用語は Walter Cannon により医学・

CRF ニューロンからのホルモン放出がどのように調節

生物学の領域に導入されたが，Hans Selye は視床下部－されるのかについては未だ不明な点が多い。

下垂体－副腎 (HPA) 系の内分泌応答がストレスの種類

これまで井樋研究室では脳内ノルアドレナリン作動によらず惹起されることを明らかにした。1981 年，Wylie

性 (NA) ニューロンがストレス応答において果たす役割

Vale らにより視床下部に存在する副腎皮質刺激ホルモを明らかにしてきた。本セミナーでは従来の研究成果にン放出因子 (CRF) が同定され，HPA 系調節メカニズムの加え，延髄の NA ニューロンに共存するプロラクチン放研究が飛躍的に進んだ。

出ペプチドのはたらき，ストレスによって CRF ニューロ

副腎皮質から分泌される糖質コルチコイドは最も重ンに誘導される最初期遺伝子産物 FosB の意義について

要なストレス防御因子である。しかしながら，ストレス考察する。また，最近開発された青斑核選択的 NA ニュ

情報がいかにして脳内で統合され，その結果，視床下部ーロン破壊マウスについても紹介する。

19. 神経軸索の活動電位によるミエリンベーシックプロテインの局所発現の制御
Hiroaki Wake (Nervous System Development & Plasticity Section National Institutes of Health)(2011.8.3)
神経軸索の周囲のミエリンの形成は細胞間の結合・シンドロサイト前駆細胞間の結合（広義のシナプス）を定

グナルによって形成される。ミエリンは軸索内の神経伝義し可視化した後，この結合がどのようにミエリン化さ達を 50 倍まで高めることができるため，感覚認知の情報れる軸索の選定にかかわるかを，もっとも重要なミエリ

処理に非常に重要な役割を持つ。しかしながら神経活動

ン関連タンパクであるミエリンベーシックプロテインのがどのようにこのミエリンの形成に関与するかは不明の

局所タンパク発現を可視化することにより明らかにした。

ままであった。今回われわれは，神経前終末とオリゴデ

20. MRI of Cortical and Subcortical Microarchitecture at 7T
Robert Turner（マックス・プランク認知神経科学研究所）(2011.8.30)
The high spin magnetization at 7T provides better MRI andmatter, on the basis of MRI-visible myeloarchitecture, now

fMRI than at lower field strengths. The goal of in-vivo

appears to be at least partly feasible, which enables precise

Brodmann mapping of anatomically distinct regions of grey

association of function with neuronal substrate. With545

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

appropriate MRI methods, cortical layering due to theiron content. MRI of the corpus callosum also shows

myelinated bands of Baillarger has been observed in several

unexpected fine-scale structure.

regions, such as primary visual cortex V1, and the visual

Novel fMRI methods enable an isotropic EPI resolution of

motion area V5. A study of normally sighted and congenitally0.65 mm with enough SNR to measure localized BOLD

blind volunteer subjects reveals that the myelinated layer

signal changes. Good diffusion-weighted images withstructure of V1, the Stria of Gennari, remains unaltered inisotropic 1 mm resolution can also be obtained, showing grey

blindness, showing that this structure is independent of visualmatter anisotropy. We perform comparisons of cortical

input for development in childhood or maintenance instructure visualized with microscopy of stained cadaver brain

adulthood. At 7T, 350 micron resolution in-vivo images ofsections, ex-vivo MRI and in-vivo MRI. Examples will behuman hippocampus allow unwrapping of its folded structure.

shown of the S1/M1 border, and a complete automated

The basal ganglia are visualized with unprecedented clarity,

parcellation of primary visual cortex.

and their magnetic susceptibility can be mapped, indicating

21. 膵島移植の現状と展望
後藤昌史（東北大学）(2011.8.31)
膵島移植は，血糖コントロールに苦しむ重症 1 型糖尿blood - mediated inflammatory reaction) である。膵島移植

病患者にとり，まさに理想的な“患者にやさしい”治療を今後より広く普及していくためには，IBMIR を効果的法である。しかし，その目覚ましい進歩にも関わらず，に抑制し得る臨床応用可能なアプローチを確立すべく，

依然一人の患者を治癒するために複数のドナーを必要と積極的にトランスレーショナルリサーチを展開していく

しているのが現状であり，まだ多くの課題を有している。

必要がある。本講演においては，これまでの我々の取りその主たる原因の一つは，膵島自身に起因する組みに加え，今後の膵島移植の展望について見解を述べ

inflammatory mediator によってグラフトとホスト血流とる。

の間で移植後即座に引き起こされる，IBMIR (instant

22. Desynchronization of Multivesicular Release Enhances Purkinje Cell Output
Stephanie Rudolph (University of Alabama at Birmingham, Department of Neurobiology,
Evelyn Mc Knight Brain Institute, Birmingham, USA University of Freiburg, Germany)(2011.9.5)
The release of neurotransmitter-filled vesicles after action

generating complex spikes. Here we show that stimulation at

potentials occurs with discrete time courses: submillisecond

physiological frequencies drives the temporal dispersion ofphasic release that can be desynchronized by activity

vesicles undergoing multivesicular release, resulting in afollowed by “delayed release” that persists for tens ofslowing of the EPSC on the millisecond timescale.

milliseconds. Delayed release has a well-established role in

Remarkably, these changes in EPSC kinetics robustly alter

synaptic

the Purkinje cell complex spike in a manner that promotes

integration,

but

it

is

not

clear

whetherdesynchronization of phasic release has physiologicalaxonalconsequences. At the climbing fiber to Purkinje cell synapse,

desynchronization of multivesicular release enhances thethe synchronous fusion of multiple vesicles is critical for

precise and efficient information transfer by complex spikes.

546

propagationofindividual

spikelets.

Thus,セミナー報告23. Principles of neuronal network architecture: Insights from locomotor circuits in larval zebrafish
小山実 (Dept of Neurobiology and Behavior Cornell University)(2011.9.21)

Understanding the function and development of neuronal

input resistance and are active in slow ones. Furthermore, thecircuits is one of the major goals in neuroscience. Finding

extent and location of axonal projections differ across age

general principles of neuronal network architecture isgroups. To see how this general patterning is used inessential to accomplish this goal. Despite the accumulating

functional circuits, I mapped hindbrain-spinal cord networks

knowledge in a wide variety of circuits, it still remains elusive

involved in fast and slow locomotion, the Mauthner andif there are such general principles. In search of such

MiV1 circuits respectively, and examined their age,principles of neuronal networks, we found a relatively simple

recruitment

pattern throughout the hindbrain that contains variety ofcomponent of the networks arises from a predictable stripe

sensory-motor circuits in larval zebrafish. Neurons are

and age group supporting the notion that the stripe patterning

arranged into stripes that represent broad neuronal classes thatis the foundation of a variety of circuits in hindbrain.

differ in transmitter identity, morphology and transcription

Furthermore, I found preferential connectivity among neurons

factor expression. Within the stripes, neurons are organizedin similar age groups. I will discuss the principles of neuronalaccording to their birth time as previously reported in spinal

network construction that emerge from these findings andcord; older neurons have lower input resistance and aretheir explanatory power in other systems.

patterns

andconnectivity.

I

found

each

recruited during fast movements while younger have higher

24. シナプス内シグナル分子の活性化観察と操作
村越秀治（脳機能計測・支援センター

多光子顕微鏡室）(2011.9.22)

シナプスの後端を形成するスパインの形状や大きさ

可塑的変化を引き起こしたスパイン中での，Cdc42 との変化は，主にアクチンの動態により決定されている。

RhoA の活性化の時空間的特性を可視化し，活性化メカ

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ニズムと機能を調べたので，これについて報告する。まCdc42 や RhoA などの低分子 G タンパク質 Rho GTPase

た，最近我々は，青色光で CaMKII の活性を 1 ミクロンがよく知られているが，スパインへの入力刺激時にこれの空間分解能と秒レベルの時間分解能で可逆的に操作すらの分子がどのように活性化しスパインの形態変化に関ることができる光感受性タンパク質の開発に成功したの与しているのかは殆ど分かっていなかった。これまでにで，後半はこれについて報告する。

我々は，2 光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いて，

25. ゼブラフィッシュ幼魚を用いた，脊髄・脳幹運動系神経回路の機能解析
東島眞一（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・神経分化研究部門）(2011.9.30)
脊椎動物の運動パターンの生成には，主に脳幹・脊髄れている。哺乳類の運動系神経回路が非常に複雑で解析

内の神経回路が関与している。しかし，脳幹・脊髄内のが難しいことがその原因である。この背景のもと，我々実際の運動系神経回路に関する我々の知識は非常に限ら

は神経回路が比較的単純なゼブラフィッシュ幼魚を用い，

547

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

脊髄・脳幹運動系神経回路が運動パターンを作り上げて本セミナーでは，逃避運動に関与する脊髄内交叉型抑いる仕組みを調べている。脊椎動物全般に通用する概念

制性神経回路と，脳幹内で遊泳運動の生成・維持に関与を提唱していきたいと考えている。

する同側興奮性神経回路を紹介したい。

26. TRP チャネルを利用した選択的な痛覚伝達抑制
歌

大介（神経シグナル研究部門）(2011.10.4)

術後鎮痛や慢性疼痛の治療において局所麻酔薬を使る一部の C 線維に特異的に発現することが知られている。

用する際に，触覚や運動系を抑制することなく痛みだけ

TRPA1 を活性化すると，痛み情報が入力する脊髄後角表を選択的に抑制することが望まれている。主に Na チャ

層の一部の細胞において微小興奮性シナプス後電流の発ネルを阻害する局所麻酔薬は，非選択的に痛みだけでな

生頻度は増加するものの，興味深いことに，C（Adelta

く触覚や運動系を抑制してしまう事が多い。

ではなく）線維によって誘起された単シナプス性興奮性

今回のセミナーでは，まず，局所麻酔薬光学異性体がシナプス後電流は抑制した。

痛覚伝達に対して選択的抑制効果を持つことを見出した

本セミナーでは，現在行っている in vivo パッチクラン

ので報告する。さらに，痛みだけを選択的に抑制する新プ法から得られたデータもあわせてお話しさせて頂きま

たな鎮痛薬のターゲットとして TRPA1 チャネルにも着す。多くのご意見を宜しくお願い致します。

目した。TRPA1 は，侵害性の冷覚や炎症の痛みを伝達す

27. 他者の視線に対する知覚精度と神経症傾向に代表される性格特性との相関
磯谷悠子（（株）国際電気通信基礎技術研究所 (ATR) 脳情報研究所）(2011.10.24)
人が人らしく生きるためには，他者との社会的な共同会的シグナルを感受することは，情動と認知の統合処理

生活を欠くことはできず，そのためには絶えず他者の心の一種であると考えられる。前頭葉皮質は情動と認知のや注意の動きを察知し理解し続ける必要がある。この他

統合処理を行っている領野であり，視線感受能力と前頭者の心の動きを類推する能力に関し，Simon Baron-Cohen

葉皮質の脳活動とは何らかの関連を示すと考えられる。

は，意図検出器，視線検出器，注意共有の機構，心の理

本研究は人の社会的な発達過程において重要な役割

論の機構という 4 つの構成要素を提案している（心の理を演じていると考えられる視線知覚の精度と性格傾向及論）。この心の理論の発達は社会能力の発達に密接にかかびその時の脳活動との関連を明らかにするため，まず行

わっており，社会性の根幹ともいえる心理状態（意図，動実験手法により人の視線知覚精度と性格特性との関連

注意，情動）の共有の前提である共同注意の発動の条件を検証し，ついで光トポグラフィーを用いた脳活動計測として，アイコンタクトが必須であることが指摘されてにより視線感受に対する脳活動差異の検証を試みた。

いる。アイコンタクトが他者の情動や意図の共有にも重まず行動実験として，視線方向判断課題を用いた視線要なものであることから，視線情報処理においては当然

知覚精度の計測と 4 種類の質問紙調査 (NEO-PI-R, STAI,

情動系の関連領野も関わっていると考えられる。特にCES-D, K6+) を実施した。視線知覚精度指標と各尺度得

快・不快や恐怖・怒りなどの情動反応を司る扁桃体は表点との相関分析を行ったところ，男性においてのみ，視情認知に深く関わることが知られており，視線知覚にお

線知覚精度指標と質問紙調査の神経症傾向得点および特

いても，特に相手の視線を真っ直ぐ受ける（直視）条件

性不安得点との間に有意な相関が見られ，視線知覚精度において賦活することが示唆されている。視線という社と性格傾向との間に関連があることが示された。
ついで，

548

セミナー報告

光トポグラフィー装置を用いて被験者が 1-back 課題を遂

る脳活動が見られ，逸視条件においては前半区間に有意行している時の前頭葉活動を計測した（前頭部 1～47 チ

な活動は見られなかった。神経症傾向が強い＝視線知覚

ャンネル）。直視条件（直視刺激 70%逸視刺激 30%で構成）精度が高い男性は，他者の視線が自分を向いていることと逸視条件（直視 30%逸視 70%で構成）を設定し，それに敏感であり，自分に視線が向いているか否かを精密にぞれ 1-back 課題（今提示されている人物は 1 つ前に提示処理していると考えられる。教示により視線に注意が向された人物と同じか否か）を実施した。課題遂行時間のかないう工夫された課題であったにも関わらず直視条件

前半区間と後半区間に分け，オキシヘモグロビンのときに特異的な活動パターンが見られたことから，こ(Oxy-Hb) 信号の変化量を算出し，チャンネル毎に t-検定の脳活動は直視刺激によって引き起こされたと考えられを用いて有意な脳活動信号が得られたかを検討した。そる。

の後，性別や視線知覚精度により群分けし，脳活動信号以上，本研究は視線方向判断課題の精度と性格傾向とを比較したところ，1-back 課題による活動部位は，群間の相関分析から，男性においては視線知覚精度には各自によりはっきりとした差異が見られた。男性の高視線知の性格特性である神経症傾向と関連した個人差があるこ

覚精度群においてのみ，有意な脳活動信号値の上昇が認と，そして光トポグラフィーを用いた脳機能計測により，められた。特に直視条件の課題前半区間において下前頭その脳内処理には右の下前頭回を中心とした広範な前頭回付近（右半球の 42ch）をピークとして強く広範にわた皮質領野が関与することを明らかにした。

28. OPTOGENETIC MAPPING OF BRAIN CIRCUITRY
George J. Augustine (Director, Center for Functional Connectomics, KIST, Seoul, Korea Professor of Neuroscienceand 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. 運動イメージの効果とその特異性について
雨宮薫（東京大学大学院医学系研究科脳神経医学専攻）(2011.10.31)

通常，随意運動の学習は，自身が計画・実行した動作

運動イメージによって，なぜ運動学習が成立するのかは，と，実際に身体が行った動作との間に生じる誤差を修正

未だほとんど解明されておらず，従来の研究では，実際する過程で成立する。一方，実際に運動を行なわない運

運動との行動，脳内神経機序などの類似性が強調されて動イメージによっても，運動学習は可能である。しかし，きた。学習効果についても，実際運動との類似性に焦点549

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）が当てられる反面，運動イメージによる学習効果は，実示唆されている前方領域に特化しており，運動感覚のフ際の運動学習より低いというのが通説であった。しかし

ィードバックの賦活領域とも異なっていた。このことは

近年，運動イメージと実際運動の脳内神経機序が相違す

つまり，運動実行や実際のフィードバック処理領域とはることに注目が集まっている。このことから，運動イメー

異なる領域で運動イメージを生成している可能性を示唆

ジの学習の効果も，単に運動学習の縮小版ではない，異している。また，運動イメージは実際に四肢を動かさずなる特異性が存在するのではないかと予測できる。本研に指令を行うという特異性に注目し，四肢非特異の運動

究では，運動実行と運動イメージがどのような相違点を

学習効果を検討するため，運動イメージによる両側性転持つのかにとどまらず，運動イメージが，実際の運動や移の効果を検討した。両側性転移とは，ある学習した四感覚のフィードバックと，どのような共通点を持ちなが肢の効果が他方の四肢などにも促進する効果をいう。系

ら，特有の領域を持つのか，3 者を比較することで，運列学習運動を利用し，左手で (1) 実際の運動練習，(2) 運動イメージの神経機序を細かく検討した。さらに，運動動イメージ訓練を比較し，各々の学習後，左手での学習

イメージ特有の学習効果とその関連領域を検討するため，

効果と右手への転移効果を比較した。すると，運動を実

実際運動による学習効果と比較することで，特異領域の際に行った群では左手（学習側）に特化した訓練効果が同定を試みた。最初に行ったのは，運動実行時の脳活動，見られたのに反し，運動イメージ群では学習側・非学習

運動感覚情報処理に関連する脳活動，そして運動イメー

側に同等レベルの訓練効果が得られることが分かった。

ジ時の脳活動の比較である。機能的磁気共鳴画像法

このことは，運動イメージ訓練が四肢に非依存な学習効(fMRI) を用いて，右手首の屈曲伸展運動の (1) 実際運動，果を持っている可能性を示唆する。さらに，運動イメー(2) 運動錯覚による再現（感覚フィードバック），(3) 運

ジ群では前実験同様に，運動実行より前方の高次運動領動イメージを比較した。結果，運動イメージ中の脳活動は域に特化した賦活領域が観察された。これらの領域は四実際運動と同様に，運動の指令にかかわる高次運動領域

肢非依存の運動との関連が示唆されていることからも，を中心とした活動がみられた。しかし補足運動野や運動

運動イメージの特異性およびその特異的な効果が，四肢前野などの高次運動領域はより，認知に関連することが非依存性にある可能性を示唆する。

30. 二台の機能的 MRI 同時計測による見つめ合いおよび共同注意の神経基盤と二個体間の機能的結合
田邊宏樹（心理生理学研究部門）(2011.11.10)
ヒトの社会は遺伝的に無関係な個体の間での役割分ている。今回のセミナーでは，福井大学と共同で開発し担と共同により成立している。このような社会にあってた二台の MRI それぞれに被験者が入った状態でリアル

円滑なコミュニケーションが出来ることはきわめて重要

タイムにお互いの目を見られるシステム (prototype dual

であり，近年その神経基盤の解明が進んでいる。しかし，

fMRI system) を用いた見つめ合いおよび共同注意の神経

これまでは社会的事象に対する個々の脳の働き（社会的基盤について，認知）に関する研究が多く，リアルなコミュニケーショ(1) 健常－健常ペア，

ン場面での視線や脳活動を計測する研究は，装置上の制(2) 高機能自閉症－健常ペアでの研究結果をお話しす

約や困難性・解析手法の複雑さなどからほとんどなされる。さらに昨年度から取り組んでいる生理研の二台の機てこなかった。そこで我々心理生理学研究部門では，二能的 MRI 同時計測装置についてもその概要を簡単に紹台の機能的 MRI 同時計測系 (dual functional MRI system)介する。

を立ち上げ，「視線のやりとり」を社会的インタラクショ
ンの例として，その神経基盤の解明を目指し研究を行っ

550

防災訓練が 11 月 10 日になれば，開催時間を 12:00 12:50 に変更します。

セミナー報告31. Semantic and episodic-like memory signals in the medial temporal lobe
納家勇治（ニューヨーク大学）(2011.11.24)
Declarative memory, which depends on the medial

memories of visual objects (Naya, Yoshida and Miyashita,

temporal lobe (MTL) structures, consists of two sub -2001 and 2003). On the other hand, episodic memory was

categories: semantic memory and episodic memory. The

tested using a temporal-order memory task in which subjects

former refers to general knowledge of facts, while the latter

were required to encode two visual items and their temporalrefers to memories of autobiographical events containing

order. The data of single-unit and local-field-potential

items, times and places. In this talk, I will present

recording indicated that the hippocampus (HPC) provided

neurophysiological data examining the two memories inincremental timing signals from one item presentation to themacaque brains. Semantic memory was tested using an

next while the PRC signaled the conjunction of items anditem-item association task in which subjects were required totheir relative temporal order. These results suggest converging

retrieve a particular visual object when its paired object was

information flows that the continuous timing signal in thepresented as a cue stimulus. The single-unit data suggested

HPC is conveyed to the PRC where it is integrated with itemthat bidirectional signaling between the perirhinal cortex

information from area TE and converted into a discrete(PRC) of the MTL and visual association area TE is involved

item-based temporal order signal (Naya and Suzuki, 2011).

in the encoding and retrieval of item-item association

32. ラット ES / iPS 細胞の樹立とその応用
平林真澄（遺伝子改変動物作製室）(2011.12.8)
ラットはマウスに比べて体が大きいことから手術等が遅れていたため，ノックアウト (KO) ラットを利用しの操作性に優れ，ライフサイクルもマウスのそれとほぼた研究はまったく進展しなかった。しかし 2008 年，つい変わらないので，ヒトの生理機能や疾患を研究するモデにラットの ES 細胞株ならびに iPS 細胞株が樹立され，ル動物として広く利用されてきた。ラットにおける一連2010 年には p53 遺伝子 KO ラットの誕生が報告されるにの生殖工学関連技術（過剰排卵誘起，胚採取，胚移植，至った。条件が整ったこれからは，ラットを用いた胚の凍結保存，体外受精，顕微授精，外来遺伝子導入な

Reverse Genetics の研究が大きく発展するものと期待さど）は，マウス並の高いレベルの完成度にあると言える。

れる。本セミナーでは，ラット ES/iPS 細胞の樹立とその2003 年には体細胞クローン個体の誕生が報告され，応用として，KO ラットの作製と異種間キメラ動物の作

2004 年には全ゲノム配列の解読（BN 系統）も完了した。

製について紹介したい。

一方，遺伝子ターゲッティングに必須な ES 細胞の開発

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）(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不可欠である。話し手は言語内容に加えて，表情や声の維持するためには，相手の情動を正しく認知することが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，

551

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

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響が大きいのに対して，声判断時には顔からの影響は小る可能性がある。そこで，話し手の顔と声が表現する情さく，一貫してオランダ人よりも声への依存性が高かっ

動を独立に操作したときに，聞き手は相手の情動をどのた。この結果は，文化が多感覚統合における情報の重み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づけに影響を与えることを示唆している。

た。心理実験の結果，日本人は顔判断時には声からの影

34. クライオ電子線トモグラフィーによる細胞内分子分解能構造解析
宮崎直幸（大阪大学蛋白質研究所 CREST）(2011.12.28)
構造生物学においては，生体分子が実際に機能していウイルスの細胞内侵入や細胞間移動では，電顕グリッる細胞内で構造を決定することやそれらの分子間相互作

ド上で培養した細胞にウイルスを感染させ，液体エタン

用を直接見ることが，最終目標の一つだと考えられる。

により瞬時に凍結する（浸漬凍結法）ことで，その構造

クライオ電子線トモグラフィーは，細胞内での生体分子を水和した天然に近い状態で，尚かつ従来の方法よりもの局在と構造を同時に観察出来る現在唯一の方法ではあ高い 解像度で見ることが可能となった。一方，ミドリム

り，その目標を達成する可能性を秘めているが，ハード

シ の 光 セ ン サ ー の 構 造 は ， CEMOVIS (Cryo-electron

ウェアから解析まで，いまだ発展途上である。

microscopy of vitreous sections) 法によって観察すること

我々は，本手法を用いて，分子の形状が分かる程の高に成功した。CEMOVIS 法とは，非晶質に凍結した試料分解能で細胞内超分子複合体やウイルスの構造を観察す

をクライオミクロトームを使用して超薄切片に加工してる為の観察方法の構築に取り組んでいる。そして，生体クライオ電子顕微鏡で観察する手法である。このミドリ分子を実際に機能している細胞内で構造を決定すること

ムシの光センサーは，副鞭毛体と呼ばれ，ミドリムシのにより，機能している複合体状態やそれらの相互作用様

鞭毛の尾部で光センサータンパク質である PAC と呼ば式に関する知見を多数得ている。本セミナーにおいては，れるタンパク質が集まった細胞内小器官である。
我々は，我々が最近行った，細胞間移動をしているウイルスやミCEMOVIS 法を用いて，ミドリムシの光センサーオルガ

ドリムシの光センサーの構造解析等を例にして，本手法

ネラの構造が，PAC が結晶状に並んだものであることをを使った細胞内での構造解析の現状を紹介したいと考え明らかにした。

ている。

35. 代謝性疾患治療薬創生に向けた胆汁酸受容体モジュレーターの開発
佐藤寛之（愛媛大学

医学部内総合科学研究支援センター）(2012.1.6)

36. Mechanisms of excess androgen alteration in women’s body weight regulation
野原一成 (Franck Mauvais-Jarvis Lab Division of Endocrinology,
Metabolism and Molecular Medicine Feinberg School of Medicine Northwestern University)(2012.1.6)

552

セミナー報告37. 脳内シナプスの分子局在解析
足澤悦子（生理学研究所・神経分化研究部門）(2012.1.11)
脳内における個々のシナプス結合は，機能に即したシ

告されているので，私は歯状回および CA3 の興奮性細胞

ナプス伝達特性を持ち，それが特定の神経細胞間で形成上のシナプスでのカイニン酸型受容体の分布を解析し，されることによって，情報処理機構の基盤を担う神経回

入力経路特異的な発現を見出したので，その結果につい路を形成していると考えられる。シナプス伝達特性の多て報告する。最後に，特異的なシナプス結合を規定する様性やシナプス結合の特異性を支える分子メカニズムを分子メカニズムの解明を目的として，クラスター型プロ

解明することは，脳内情報処理機構の理解に必須である。

トカドヘリンシナプス接着分子群に着目して現在行ってそのためには，シナプス内に存在する機能分子の局在をいる研究について紹介する。

知ることが重要であると考えられる。これまでに私は，大脳皮質には特異的な神経結合により微小神経回路

SDS-digested Freeze-fracture Replica Labeling (SDS-FRL)

網が形成されていることが明らかになってきているが，法を用いて，単一シナプスにおけるグルタミン酸 受容体

そのような特異的神経回路形成の分子基盤についてはほの局在様式とシナプス伝達特性の関係を解析してきたの

とんど明らかにされていない。クラスター型プロトカド

で，本セミナーではそれらの成果と今後の研究について

ヘリンはその isoform の多様性に特徴があり，この接着紹介する。外側膝状体の中継細胞は，網膜と大脳皮質か

分子群の多様性が神経回路形成の特異性を生み出していらグルタミン酸作動性シナプス入力を受けており，それる可能性がある。そこで，形態学的手法によりその単一

ぞれ異なるシナプス伝達特性を示す。この二種類のシナ

シナプスレベルでの局在を解析するとともに，電気生理プスに着目し，AMPA 型受容体および NMDA 型受容体学的手法により，特定の isoform のみを発現する遺伝子の発現様式を明らかにしたのでそれを紹介したい。次に，改変動物に形成される神経回路を調べることで，特異的

これまでに海馬を対象とした電気生理学的解析により，な神経回路形成メカニズムについて明らかにして行きた

カイニン酸型受容体がシナプス伝達に関与することが報いと考えている。

38. Creating Rodent Models of Human Dystonia
P. Shashidharan (Department of Neurology, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY 10029)(2012.1.26)
私たちの部門は，Shashi 博士と日米脳の支援を受けて，ました。これまでの博士の研究について，とくにげっ歯

大脳基底核疾患のひとつであるジストニアの病態生理に類のジストニアモデルの作成についてセミナーをお願い関する研究を行ってきました。今回，Shashi 博士は，米しました。是非，御来聴下さい。

国側の日米脳の支援を受けて，共同研究のため来日され39. 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
江藤圭（生体恒常機能発達機構研究部門）(2012.1.30)

慢性疼痛は末梢組織の炎症や末梢神経系の損傷がき大脳皮質において，侵害刺激に対して複数の領域が応答

っかけとなって生じ，その発生・維持過程に脊髄を含むし，慢性疼痛時にはこれらの脳領域活動が亢進すること

中枢神経系の異常が関与していることが示唆されている。

が 機 能 的 MRI (fMRI) を 用い た 研究 で明 らか にさ れ553

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）(Moisset and Bouhassira, 2007)，単一の脳領域のみならず，や，他の大脳皮質領域へと伝達する。一方，抑制性神経

複数の脳領域間の相互作用も慢性疼痛処理に関与する可細胞は興奮性神経細胞の活動を調節することにより，感能性が示唆されている。大脳皮質の中でも一次体性感覚

覚情報処理に関与する。しかし，これまで，慢性疼痛時

野 (S1) は痛みの強度，部位，刺激時間を認知するのに重にこれらの細胞群の活動がどのように変化し，疼痛行動

要な役割を担っており，慢性疼痛時には，触刺激で誘発にどのように関与するか不明であった。そこで，本セミされる活動が亢進することが機能的核磁気共鳴法

ナーでは，2 光子顕微鏡を用いた in vivo カルシウムイメ(fMRI) を用いた研究で明らかになっている（Endo ら，ージングや行動実験を組み合わせて得られた慢性疼痛時

2008）。S1 は 6 層構造からなり，興奮性神経細胞と抑制の興奮性，抑制性神経細胞の役割についての知見を紹介

性神経細胞が存在する。その中でも第 2/3 層興奮性神経

したい。

細胞は，末梢からの痛み情報を統合し，S1 の第 5 層細胞

40. In vivo evidence of astrocytic contribution to LTP in the cortex
高田則雄（理化学研究所・脳科学総合研究センター

回路機能メカニズムコア・神経グリア回路研究チーム）(2012.1.31)

Synaptic plasticity is postulated to be the basis of learningand memory. Although pre- and post-synaptic mechanisms ofvarious forms of synaptic plasticity have been investigated inapplication of atropine, suggesting that activation of thecholinergic projection plays a significant role.
Layer

2/3

corticalastrocytes

showedincreasesof2+

remained

intracellular Ca concentration in response to NBM stimulation,

controversial. Electrical stimulation of the nucleus basalis ofas observed with in vivo two-photon microscopy. Such Ca2+

Meynert (NBM) transiently changes the synchronized EEG

increases were diminished by atropine or in inositol 1,4,5-

state (UP/DOWN states) to the desynchronized state in thetrisphosphate receptor type 2 (IP3R2) knockout mice. Although

cerebral cortex and such changes are abolished by the

IP3R2 knockout mice showed similar transient desynchronizedmuscarinic acetylcholine receptor antagonist atropine. In

EEG by NBM stimulation, conjunctive presentation of sensory

urethane anesthetized C57BL6 mouse barrel cortex, local

stimulation and NBM stimulation did not produce an enhanced

field potential response to whisker deflection became

local field potential response in IP3R2 knockout mice. Our

significantly larger when the sensory stimulation was

results provide in vivo evidence for possible involvement of

combined with electrical stimulation of the NBM. The

astrocytic Ca2+ activity in the sensory and acetylcholine

enhancement of synaptic response was blocked by topicaldependent synaptic plasticity.

detail,thecontributionofastrocytes

has

41. 発達期化学物質曝露が脳神経発達に与える影響を鋭敏かつ包括的に評価し得る系の確立
根岸隆之（青山学院大学理工学部化学・生命科学科）(2012.1.31)
高次脳機能を支える脳の発達は胎児期から新生児期

図的に強い生理活性を有しているものもあり，環境中をにかけて遺伝的因子・環境的因子の両者により絶妙にコ汚染しているものも多い。爆発的に進行する脳発達がこ

ントロールされている。

れら外来の化学物質により乱されると，たとえそれが致

一方，産業目的で日々何千種類という化学物質が開発死的でなくとも脳機能の成熟，高次脳機能等に影響を与され，その利用により我々の生活は成り立っている。とえ得ることは既に周知の事実となっている。しかしながころがこれらの化学物質，特に有機化合物の中には非意らこの脳発達の異常を検出・評価するための方法が毒性554

セミナー報告

学的に完成しているとは言い難い。現在の化学物質に対化学物質曝露による脳発達影響評価を試みた。ここではする毒性評価系では，確かな，しかし微かな変化・影響

内分泌かく乱化学物質のひとつであるビスフェノール Aを検出することは難しい。つまり毒性学を土台とした影の胎生期曝露により，オスの生後の行動がメス化するこ

響評価だけでは足らず，神経科学の知見を巧みに利用しとを明らかにした。また基礎的情報が少ないカニクイザ

た化学物質ばく露の脳発達影響評価系が望まれている。

ルの脳発達を分子生物学的に解析した上で，新生仔期甲

演者はこれまで化学物質汚染問題についてヒトにおける状腺ホルモン欠乏カニクイザルにおける抑制性神経伝達

リスク評価に役立つ実験動物を用いた脳発達影響評価系

システム発達の遅延，樹状突起の形成異常等を明らかにの確立を目指し，大きく分けて 2 つのアプローチを展開した。結果，発達期カニクイザルは発達行動学的，分子した。一つは通常毒性学で用いるげっ歯類とヒトの脳発

生物学的，および組織学的に化学物質ばく露の影響評価

達の系統発生学的違いを意識し，ラットに加えて医学実系として利用可能であることが明らかとなった。

験用霊長類であるカニクイザルを評価系に取り入れるこ

一方，in vitro（培養細胞）および in vivo（組織，行動）とでヒトにおけるリスク評価の際に問題となる種差の壁

レベルで一貫した評価系の確立を目指し，ビスフェノーを低くする。もう一つは，化学物質ばく露に起因する微ル A，水酸化 PCB に加えて甲状腺ホルモンの影響等を評

細な影響を的確に検出・評価し，その意味を適切に解釈価する種々の実験を行ってきた。ここでは茨城県神栖市するために in vitro（培養細胞）および in vivo（組織，行での井戸水ヒ素汚染による神経症状発症事故の原因物質

動）レベルの評価を一連のバッテリーとし，影響の蓋然と考えられるジフェニルアルシン酸が神経症状を発症さ性を高めることである。医学実験用霊長類は言うまでもせるメカニズムを解明するために細胞毒性，網羅的遺伝なくヒトの脳を理解する上で貴重な情報を与えてくれる。

子発現解析，タンパク発現解析，形態学的評価等を in

毒性学的にも医薬品等の前臨床試験でカニクイザル等のvitro および in vivo で包括的に検討した結果を紹介する。

サル類が用いられるが，ここで求めているような脳発達

結論としてはアストロサイトがジフェニルアルシン酸にに与える影響に焦点をあわせて評価することはあまり無より生じる酸化ストレスに応答して MAPK カスケード

い。そこで私はまず in vitro での影響評価系にカニクイザを活性化させ抗酸化ストレス因子を発現し，神経細胞をルを用いるために，
カニクイザル胎齢 80 日胎仔大脳組織

酸化ストレスから保護しようとするかたわら，MCP-1，から神経細胞，アストロサイト，およびミクログリアのFGF2，Adrenomedullin，Neuropeptide Y 等のペプチドを選択的培養系を確立した。これらの系は化学物質影響評

異常放出することで神経機能，脳血管機能を撹乱し神経価だけでなく，例えば霊長類でしか発現しない遺伝子の症状を発症させる可能性が明らかとなった。

機能解析等にも有用である。次いで，in vivo レベルでの42. 神経外胚葉およびオリゴデンドロサイト系譜への発生分化を制御する分子機構の解析：
GSK3-β-catenin 経路と Mechanotransduction
清水健史 (MechanoBiology Institute (MBI), National University of Singapore)(2012.2.1)
神経外胚葉およびオリゴデンドロサイト系譜への発である。和田ら (Wada et al., Dev Biol, 2000) により，マウ

生分化を制御する分子機構の解析：GSK3-β-catenin 経路

ス胚 OL の発生を抑制する未知の脊髄背側因子の作用がと Mechanotransduction ■_要旨=オリゴデンドロサイト

報告されていたので，その因子の同定を試みた。この背（以下 OL）の発生分化機構を明らかにすることは，脱髄側抑制因子の活性変化と，脊髄背側における Wnt1, Wnt 3,性疾患の治療法の確立に向けて，内在性の OL 前駆細胞

Wnt 3a の発現変化が相関していることから Wnt タンパ（以下 OPC），及び移植した OPC が，どのような分子メク質に着目した。マウス胚脊髄の分散培養と組織片培養

カニズムで脱髄部位において成熟した OL に分化し，効において，Wnt タンパク質の添加，Wnt シグナルの下流

率よく髄鞘を再形成するのかを理解する上で極めて重要

因子 active β-catenin の遺伝子導入，および Wnt 阻害剤，

555

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）

GSK3 阻害剤の添加を行い，OL の発生過程への影響を調(FAK) -Src-ShcA-MAP kinase 経路が活性化され，ES 細胞

べた。それらの結果，液性因子 Wnt が canonical β-cateninの分化が誘導されることを見出した。次に，GSK3 と MAP

経路を活性化することによって，PDGFRα陽性の OPC かkinase に対する 2 つの inhibitior (2i) を N2B27 培地に添加

ら O4 陽性の OL への分化ステップを抑制することを明した状態下では，血清と LIF を添加しなくてもマウス ES

らかにした。これらの結果によって，マウス脊髄腹側の細胞の未分化性が維持されることが知られているが，弾Shh と，脊髄背側の Wnt，BMP の双方の複合的なバラン

性の柔らかい基質上で 2i 培養を行うと，ES 細胞が伸長スによって，OL の発生が厳密に制御されることが示唆

し，その形態変化に伴った FAK-Src の活性化を介して，されるとともに，OL の発生が Wnt シグナルによって制神経外胚葉系への分化が誘導されることを見出した。最御されることが初めて明らかになった。

後に，Mechanotransduction 経路を遮断することによって近年，液性因子のみならず，機械的刺激による化学シ

ES 細胞の多能性が維持可能かどうかを解析したところ，グナルの活性化 (Mechanotransduction) によっても細胞のGSK3 と Src の Dual inhibition (Alternative 2i) によっても性質が制御されることが明らかとなってきている。中枢維持可能であることが明らかとなった。これらの結果か神経系の再生医療への応用が可能な多能性幹細胞である

ら，液性因子のみならず Mechanotransduction を介してもマウス ES 細胞をモデル細胞として用い，その機械的刺ES 細胞の分化が誘導されることが明らかになり，今後，激に対する応答，及び活性化されるシグナリング経路に細胞骨格，細胞形態，細胞接着と関連した様々な生理現ついて解析を行なった。まず異なった弾性硬度をもつポ象における更なる研究の展開が期待できる。本セミナー

リアクリルアミドゲル基質上で ES 細胞を培養したとこ

では，上記二つの話題と共に，今後展開する OL 研究にろ，特定の硬さの基質上から ES 細胞が抗力を受けた場

ついても議論したい。

合に，ES 細胞の形態が伸長し，Focal Adhesion Kinase

43. Imbalance between basal ganglia circuits may affect anxiety-related behavior
Bongjune Yoon Section of Cell signaling, (School of Life Sciences and Biotechnology, Korea University)(2012.2.8)
Recent developments in the neurobiology of anxiety havestriatum receives major excitatory input seems to be criticalhighlighted the neurotransmitter glutamate as an importantfor maintaining this balance. Here we examined the effect ofelement

Particularly,

altering glutamatergic synapses in the striatum of mice within

experimental evidences that support roles for glutamatergic

the context of anxiety-related behavior. Mice that express thesynapses within the striatum in mood disorders are increasing.

G2CT peptide, which interferes with AMPAR trafficking,The striatum receives convergent excitatory inputs from thespecifically in the striatum show increased anxious behaviors

cortex and the thalamus and forms the efferent connection toin the several anxiety-related behavioral tests. Our results

the basal ganglia through the direct (striatonigral) and indirectsuggest that the alteration of glutamatergic synapses,(striatopallidal) pathways, which are involved in motor andespecially the synaptic strength and structure in the striatum

cognitive function control. Because the basal ganglia provides

can affect anxiety-related behavior and that the tilted balance

input to the thalamus, and this input is modulated by the

between the direct pathway and the indirect pathway may

balance between the direct and indirect pathways, theunderlie these behavioral abnormalities.

inanxiety-related

behavior.

regulation of corticostriatal synapses through which the556

セミナー報告44. Imbalance between basal ganglia circuits may affect anxiety-related behavior
Ja-Hyun Baik (School of Life Sciences and Biotechnology, Korea University)(2012.2.8)
Recent developments in the neurobiology of anxiety havestriatum receives major excitatory input seems to be criticalhighlighted the neurotransmitter glutamate as an importantfor maintaining this balance. Here we examined the effect ofelement

Particularly,

altering glutamatergic synapses in the striatum of mice within

experimental evidences that support roles for glutamatergic

the context of anxiety-related behavior. Mice that express thesynapses within the striatum in mood disorders are increasing.

G2CT peptide, which interferes with AMPAR trafficking,The striatum receives convergent excitatory inputs from thespecifically in the striatum show increased anxious behaviors

cortex and the thalamus and forms the efferent connection toin the several anxiety-related behavioral tests. Our results

the basal ganglia through the direct (striatonigral) and indirectsuggest that the alteration of glutamatergic synapses,(striatopallidal) pathways, which are involved in motor andespecially the synaptic strength and structure in the striatum

cognitive function control. Because the basal ganglia provides

can affect anxiety-related behavior and that the tilted balance

input to the thalamus, and this input is modulated by the

between the direct pathway and the indirect pathway may

balance between the direct and indirect pathways, theunderlie these behavioral abnormalities.

inanxiety-related

behavior.

regulation of corticostriatal synapses through which the

45. Neural correlates of experience of visual and musical beauty
視覚と音楽における美の経験に関係する脳の活動
石津智大 (University College London)(2012.2.20)
We studied the brain activity that correlates with thevisual and musical domains. A conjunction analysis toexperience of beauty derived from two different sensory

determine brain activity that was common to the experiencesources, visual and auditory stimuli, with the aim of learningof visual and musical beauty revealed that the same part of thewhether activity in the same brain area(s) correlates with themOFC correlated with the experience of beauty in bothexperience of beauty when derived from different sources.

modalities. Moreover, we have found that the strength of

Activity in the brains of 21 participants from different
cultural and ethnic backgrounds was studied using functional

activation in this area was proportional to the strength of thedeclared intensity of the experience of beauty.

magnetic resonance imaging (fMRI). Participants rated

We conclude that, as far as activity in the brain is

pictures of paintings and musical excerpts on a scale of 1-9

concerned, there is a faculty of beauty that is not dependent tobefore the scanning experiment. This allowed us to selectany specific modality but can be activated by at least two

three sets of stimuli - beautiful, indifferent and ugly - whichsources - visual and musical stimuli. In addition, our results

subjects viewed and listened to, and rated in the fMRI scanner

reinforce earlier findings that the subjective experience ofaccording to how beautiful they perceived each stimulus was,beauty can be objectively ascertained and its intensity

by pressing buttons at the end of each presentation.

quantitatively determined by measuring activity in the mOFC

Among the several areas that were active with each type ofusing brain imaging techniques.

stimulus, only the medial orbit-frontal cortex (mOFC) was
significantly active when subjects experienced beauty in both

※この講義は日本語で行います557

生理学研究所年報 第 33 巻（Dec,2012）46. 大脳皮質興奮性神経細胞の移動と軸索投射形成過程の解明
畠中由美子（大脳神経回路論研究部門）(2012.2.27)
大脳皮質，特に新皮質はほ乳類で高度に発達した脳のる神経細胞の発達過程を固定切片上や，スライス培養下部位で，その発達が複雑な神経機能の基盤となっている。

の time-lapse imaging 法などで解析している。今回，これこの部位の形態学的特徴としては領野や層構造を持つこらの細胞がどのように軸索を形成するかに焦点をあててとがあげられ，これらは主に神経細胞の約 8 割を占める解析したところ，神経上皮から分化した幼弱細胞が，上興奮性神経細胞の配置に依存している。近年の解析によ

皮の極性を失い，しばらくの間短い複数の突起を交互にり，これら神経細胞は，大脳皮質の神経上皮に由来する

伸縮させた後，突然軸索伸長を開始すること，そして層ことが明らかになった。しかし，そこから，層形成に至形成のための移動はその後に起こることを見いだした。

る移動過程や，皮質内外への軸索投射形成過程について

本セミナーではこの現象を紹介し，その後，大脳皮質は未解明の点も多い。そこで，エレクトロポレーション

内の脳領域を結ぶ連合・交連線維，皮質外への投射線維法を用いて in vitro または in vivo のもと，神経上皮細胞への発達過程について考察したい。

を GFP などの蛍光タンパク質で標識したのち，生じてく

47. ストレス脆弱性における前頭前皮質ドパミン系の役割とその制御機構
古屋敷智之（京都大学大学院医学研究科

神経・細胞薬理学教室）(2012.2.29)

ストレスはうつ病や統合失調症，PTSD など精神疾患

ストレスによる著明な社会的忌避行動が誘導された。すのリスク因子とされる。しかしストレス脆弱性に関わる

なわち，皮質ドパミン系は社会挫折ストレスへの脆弱性

分子機序は不明であり，創薬標的として確立していない。

を抑制すると考えられる。さらに我々は反復ストレスに

近年，小動物ストレスモデルでの解析やうつ病患者の脳よる皮質ドパミン系抑制の分子基盤を探索し，プロスタ

イメージングにより，前頭前皮質がストレス脆弱性に関グランジン PGE2 とその受容体 EP1 の関与を明らかにし与することが示唆されている。そこで我々は小動物うつた。PGE2 はアラキドン酸由来の生理活性脂質であり，病モデルである反復社会挫折ストレスを用い，ストレス

EP1 など G 蛋白共役型受容体に結合して作用を発揮する。

による前頭前皮質の機能変化とそのメカニズムを調べた。

EP1 欠損マウスでは，単回の社会挫折ストレスによる皮情動制御にはモノアミン系が重要であることから，前頭質ドパミン応答は正常であるにも関わらず，反復社会挫前皮質と側坐核におけるモノアミン系の応答を，モノア

折ストレスによる皮質ドパミン応答の減弱が特異的に消ミン放出の生化学的指標とされるモノアミン代謝回転と失した。さらに EP1 欠損マウスでは，反復社会挫折スト

中脳ドパミン細胞における c-fos 発現を指標に調べた。そレスによる社会的忌避行動や不安行動が惹起されず，この結果，社会挫折ストレスにより前頭前皮質に選択的なの行動異常はドパミン D1 受容体阻害薬 SCH23390 によドパミン応答を認め，その皮質ドパミン応答は社会挫折

り正常化した。すなわち EP1 欠損マウスの行動異常は前ストレスの反復により減弱した。

頭前皮質ドパミン系の脱抑制によると考えられる。

さらに，その減弱の度合いは反復社会挫折ストレスに以上の結果から，PGE2-EP1 系による前頭前皮質ドパより誘導される社会的忌避行動と正の相関を示した。前ミン系の抑制が反復ストレスによる情動行動可塑性に重頭前皮質ドパミン系の役割を調べるため，要であることが明らかとされた。今後，前頭前皮質ドパ

6-hydroxydopamine の局所投与により前頭前皮質へのドミン系制御に関わる分子群は精神疾患における新たな創パミン投射を選択的に破壊したところ，単回の社会挫折

薬標的になると期待される。

558

セミナー報告48. マーモセットは神経科学研究のモデル動物になりえるか？
～覚醒下マーモセットの神経生理学と遺伝子ノック・ダウン法の応用～
纐纈大輔（生体システム研究部門）(2012.3.26)
マーモセットは小型の霊長類（体重 300-400 g）で扱いはアプローチが難しい大脳皮質 3a 野の神経ネットワー

やすく，遺伝子改変マーモセットや脳障害モデルも報告

クについて解析を行った。また分子生物学的手法の応用されていることから，神経科学の分野におけるモデル動はマーモセットの大きな利点である。運動の制御におけ物としての利用が期待されている。しかし脳の構造をヒる大脳基底核のドーパミン投射の役割を解明するために，

トやマカクザルなどと比べると大きさや脳溝など異なる

線条体のドーパミンの D1 受容体と D2 受容体のそれぞれ点もあり，どの程度利用できるかは未知数である。当研を選択的にノック・ダウンしたマーモセットを作製し，究室では今後の神経科学での利用を見据えて，覚醒下で行動の変化と大脳基底核の細胞活動の変化を測定した。

の神経活動記録を確立した。そして運動関連皮質のマッ本セミナーでは以上の研究から得られた結果と共にマー

ピングをし，領野間の神経連絡を調べた。マカクザルでモセットの可能性についても紹介していきたい。

49. Sex differences in hippocampal memory formation
Keiko Mizuno (Institute of Psychiatry, King’s College London, UK)(2012.3.27)
Sex differences exist in brain function and behavior. Recent

kinases. My main focus on this talk will be that there arestudies in rodents have started to reveal molecularmale-specific gene transcriptional regulations underpinningmechanisms underlying sex differences in memory formation.

spatialIt is becoming clear that sex differences are not only

hippocampus-dependent memories. These transcriptions arereflection of sex hormones, but also reflect differences in

CREB-dependent and they involve regulation via thesynaptic signaling mechanisms including the role of synaptic

Ca2+/calmodulin kinase cascade.

andcontextual

fear

memory,

two

types

of

50. Mechanisms of memory formation: fast tracks and slow routes
Karl Peter Giese (Institute of Psychiatry, King’s College London, UK)(2012.3.27)
We have used mouse molecular genetic approaches to study

one-trial learning. However, despite impaired CA1 LTP,

memory mechanisms. We found that the autophosphorylation

memory can be formed in aversive conditioning tasks afterof alphaCaMKII (alpha-isoform of calcium / calmodulin -multiple training trials. We found evidence that this memory

dependent kinase II), a major kinase in the excitatory

is dependent on increased PSD-95 expression followed by the

post-synapse, is essential for NMDA receptor-dependent LTP

generation of multi-innervated spines, a type of synapse(long-term potentiation) in hippocampal area CA1. This LTP

where a dendritic spine receives more than one presynaptic

deficit correlates with impaired one-trial learning in aversive

input. We suggest that generation of multi-innervated spines isconditioning tasks, suggesting that LTP is required for rapid,

a slow learning mechanism when LTP is impaired.

559

大学院特別講義

大学院特別講義
１. 第 144 回 (2011.4.13)
演者：細胞器官研究系・細胞生理研究部門

山中章弘

准教授

演題：睡眠覚醒を調節する神経メカニズム

２. 第 145 回 (2011.5.18)
演者：細胞器官研究系・神経細胞構築研究部門（客員）/浜松医科大学

瀬藤光利

教授

演題：細胞は何種類あるか

３. 第 146 回 (2011.6.15)
演者：生体情報研究系・神経シグナル研究部門

古江秀昌

准教授

演題：In vivo パッチクランプ法を用いた内因性痛覚抑制機構の解析
４. 第 147 回 (2011.9.28)
演者：生体情報研究系・神経分化研究部門

東島眞一

准教授

演題：ゼブラフィッシュ運動系神経回路の発生と機能

５. 第 148 回 (2011.10.19)
演者：発達生理学研究系・認知行動発達機構研究部門

伊佐

正

教授

演題：神経回路機能をひも解く新技術

６. 第 149 回 (2011.11.2)
演者：生体情報研究系・神経分化研究部門

吉村由美子

教授

演題：大脳皮質の，情報処理の基盤となる神経回路

７. 第 150 回 (2011.12.7)
演者：発達生理学研究系・環境適応機能発達研究部門（客員）/自治医科大学

矢田俊彦

教授

演題：食欲と代謝の新しい調節因子ネスファチンとオキシトシン

８. 第 151 回 (2012.1.18)
演者：分子生理研究系・分子神経生理研究部門

池中一裕

教授

南部

教授

演題：グリア細胞の機能と病態

９. 第 152 回 (2012.2.15)
演者：統合生理研究系・生体システム研究部門

篤

演題：大脳皮質―大脳基底核ループと大脳基底核疾患

10. 第 153 回 (2012.3.21)
演者：細胞器官研究系・生体膜研究部門

深田正紀

教授

演題：パルミトイル化脂質修飾によるタンパク質の局在決定機構563

生理学研究所年報
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行
編 集 者
発 行 者

2012 年 12 月 25 日
定 藤 規 弘自然科学研究機構生理〒444-8585

印刷製本

第３３巻

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研

究

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