Vol.12, October, 2014

脳科学研究戦略推進プログラム事務局
愛知県岡崎市明大寺町字西郷中 38 生理学研究所内
tel: 0564-55-7803,7804 fax: 0564-55-7805
website: http://brainprogram.mext.go.jp /平成 26 年 10 月 31 日発行 / October 31, 2014©2014 MEXT SRPBS Printed in Japan
本書を無許可で複写・複製することを禁じます

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Info

コラム ： 脳プロの “ 技術”
神経活動を光で自在にコントロール ｢ 光遺伝学 ｣2・3!

ionr mat

特集 ： 出張授業 ・ 施設見学アフターリポート

第７回脳プロ公開シンポジウム

育ち ・ 暮らし ・ 老い

江戸川区子ども未来館 子どもアカデミー～人生を支える生涯健康脳～生理学研究所 見学 （ 高田高等学校）

体験展示もあります！

出張授業 ・ 東京大学ラボツアー （ 樹徳高等学校）

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日時：2015 年 2 月 7 日（土）場所 : 学術総合センター（東京都千代田区一ツ橋）

シリーズ : ｢ これが私の生きる道」
実験動物中央研究所 応用発生学研究センター
佐々木 えりか センター長 編

コラムの“脳プロ技術

12 月上旬より脳プロ ウェブサイトでご案内いたします！

”

神経活動を光で自在にコントロール

これらの光活性化分子を２種類以上組み合わせ、同じ神経細胞に遺伝子導入・発現させ、照射する光を変えることで、ひかりいでんがく「 光 遺伝学 」

その神経活動の興奮 / 抑制を瞬時 ( ミリ秒単位 ) に切り替えることができます。

脳内には複雑に絡み合う無数の神経ネットワークが存在

このように、光遺伝学を用い、目的とする神経ネットワークのします。その中から、目的とする神経細胞の活動だけ操作活動のみを正確にコントロールすることができるようになったすることができれば、個々の神経ネットワークが担う詳細なことで、これまで困難であった、動物の行動変化と神経活動との機能を明らかにすることができます。今回は、光を用いて因果関係を明らかにする研究を行うことが可能となりました。

それを可能にした研究技術「光遺伝学」についてのお話です。

脳プロでも、光遺伝学をマウスに適用し、神経伝達物質の一種であるセロトニンを産生する神経細胞の活動の働きについて光遺伝学は 2005 年に開発された全く新しい技術です。この調べ、辛抱強さや不安行動との関係を

技 術 が 論 文 発 表 さ れ て か ら、 瞬 く 間 に 神 経 科 学 研 究 分 野 に

明 ら か に し ま し た。 こ れ ら の 成 果 は、 HaloR

広まり、今では必要不可欠な技術となっています。

うつ病などの精神疾患のメカニズム解

この技術には光活性化分子が用いられます。光活性化分子の一 つ で あ る チ ャ ネ ル ロ ド プ シ ン 2(ChR2) は、 青 色 光 を 感 知
すると活性化され、細胞外の Na＋ ( ナトリウムイオン ) が細胞内に流入、脱分極 ( 膜電位※がよりプラス側になること ) することで、活動電位が発生し、神経を興奮させることができます。反対に、明につながることが期待されます。

ChR2

青色光

光活性化分子活性化用いられています。HaloR は細胞内に Cl－ ( 塩素イオン ) を汲みNa+緑色光

H+脱分極（細胞内）入れ、また、ArchR は細胞外に H ＋ ( 水素イオン ) を汲み出す

過分極抑制

ArchR(HaloR) や、緑色光で活性化するアーキオロドプシン 3(ArchR) がこと ) を起こし、神経活動を抑制します。

Cl-（細胞外）細胞膜

神 経 活 動 の 抑 制 に は、 橙 色 光 で 活 性 化 す る ハ ロ ロ ド プ シ ン

ことでいずれの場合も過分極 ( 膜電位がよりマイナス側になる

橙色光

過分極抑制

興奮
図： 光活性化分子には、ChR2 のようにイオンチャネルと呼ばれる扉が開いてイオンを通すものや、HaloR や ArchR のように、イオンポンプがイオンを移動させる働きをするものがあります。

※ 活動していない時の電位は細胞外に対して細胞内が約 -60mV

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Vol.12, October, 2014

雲一つない
真っ青な夏空の下、江戸川区子ども未来館にて開催いたしました！

江戸川区子ども未来館 子どもアカデミー

脳の不思議を大研究！
〜味覚マップと触覚マップをつくろう〜

舌で感じる「味覚」について調べる実 験を行いました。 実 験 で は、「 甘 い、 塩 辛 い、 酸 っぱ い、苦い」の四つの味について 5 段階の濃度の溶液を用いました。それらをスポイトで自分の舌にのせて、どのような味を 感じた か を 記 録しま す。 どの 濃さの 溶 液 でど ん な 味を感じるか、溶液をのせる場所によって味の感じ方が異なるか、などを調べました。参加者の皆さんそれぞれ が 何を知りたいの か、 自 分 自身で 実 験 方 法 を 考 えて決 め、 実 行してもらい８月６日

１日目ました。一通り実験が終わったあと、まとめとして、どのような実験を行い、それによってどんな結果が得られたか、お互いに発表してもらいました。同じ種類で同じ濃さの溶液に対しても、「 味 覚 」 の 感じ方 が人によって異 な ってい ること や、 とても
濃 度の 濃 い 溶 液は、 味 が 強いだけ でなく、 そ の 味 の 感 覚 が長 時 間 続くこと、 ま た、 痛 み を感じる場合があることなどが分かりました。

Vol.12, October, 20142014 年 8 月 6 日（水）・7 日（木）、江戸川区子ども未来 館（東京都江戸川区）子どもアカデミー夏休み応援プロジェクト
にて、小学校高学年向けの「感覚」に関する実験教室を企画しました。小学 4 ～ 6 年生の 12 名と、2 名のボランティアの方にご参加いただきました。講師として脳プロ事務局より丸山めぐみが登壇いたしました。

皮膚で感じる「触覚」について調べる実験を行いました。直径 0.4mm のナイロンテグスを用いて、同じ強さで刺激した場 合の、場所による感じ方の違いを調べました。手や足よりも顔や首などの方がや や 鋭い
痛みを感じることや、くすぐったく感じる場所があることなどが分かりました。次に、2 mm 角のマス目が縦 5 つ×横 5 つ並んで日

８月７いる網目状のスタンプを使い、マス目にしたがい、25 か 所 刺 激 を 行 い、「触 れている」、「痛い」、「何も感じない」などの感 覚 に つ いての 分 布 を調べました。触覚や痛覚などを感じる神経の 分布は、身体 の場所ごとに異なることが分かりました。

2 日目

子ども未来館の館長さんも実験に参加してくださいました！

今 回 の イベ ントで は、 脳 の 働 き の 一 つで あ る「 感 覚 」 について、自らが被験者となり体感することにより、脳に興味を持ち、科 学を身 近に感じてもらえるきっかけになったのではないかと思います。
ご参加いただいた児童の皆さんや、江戸川区子ども未来館のスタッフの皆様、誠にありがとうございました。

自然科学研究機構 生理学研究所 見学（高田高等学校）

出張授業・東京大学ラボツアー（樹徳高等学校）

生理学研究所は、人体の生命活動の総合的な解明を目指し、人の からだと 脳 の 働きを 大 学と 共 同で研 究し、 そ のた め の研究者を育成している研究機関です。
生 理 学 研 究 所及び、脳プロの 事 業 内 容 のご 紹 介後、まず始 め に、 脳 プ ロ 「BMI 技 術 」 課 題 の 西 村 幸 男 准 教 授 に、ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）についての講義をしていただきました。
BMI とは、脳と機械を直接つなぐ技術のことです。特に医療分野では、失われた脳・身体機能の代替・回復に役立つ技術開発のほか、精神・神経疾患の治療を目指した研究への取組も進められており、脳プロでも推進しています。今回の講義では、西村先生が研究者を目指したきっかけについてお話しいただくとともに、研究の実際の様子など、動画を交えてご紹介いただきました。
次に、生理学研究所発のベンチャー企業であるテラベース（株）の新井氏、伊藤氏によるスマートフォン顕 微 鏡 Leye の実習がありました。顕微鏡というと、取り扱いや設定が難しいなどの印象がありますが、Leye は、拡大倍率 30 ～ 100 倍でありながら、2 × 6.5 × 0.3cm とスライド グラスほどのコ ン パ クト サ イ ズ で、誰でも気 軽にミクロの世界に飛び込むことができます。 実 際 にタブレットのフロントカメラにエ ルアイ

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脳科学を支えるモデル動物研究！
特集：出張授業・施設 見学 アフターリポート
今年の夏休みは皆さんい かが過ごされましたか？
脳プロでは、小学生から高 校生の皆さんに、脳科学に触れていただく機会をたく さん 持つことができました。
これからも、若い世代の方 々に向けた企画を進めてまいります。ご要望・ご依 頼をお待ちしています！

生理学研究のトビラはいつでも誰にでもオープン！
未来の研究者の誕生を楽しみにしているよ！

Leye を取り付け、ミドリムシや木工用ボ ンド で 写し 取った 葉 の 気 孔や 皮 膚などのレプリカを観 察しました。想像以 上の 綺 麗 な 画 像に、 皆さん 熱 心にタブレットを覗き込んでいました。
また、国内最先端の研究設備を誇る
生理学研究所の超高圧電子顕微鏡、二光子励起顕微鏡、MRI（磁気共鳴画像装置）、MEG（生体磁気計測装置）の見学では、これらの技術を用いた近年の脳科学研究の進展の様子などをご紹介しました。
講義や実習、機器見学を通して、多くのご質問をいただきました。
研 究 施 設 を訪 れていただくことで、現場の雰囲気を楽しんでいただけたのではないかと思います。遠い所
来てくださり、ありがとうございました！

Taku NAGAI

2014 年 8 月 21 日（木）、自然科学研究機構
生理学研究所（愛知県岡崎市）に、新潟県立高 田 高 等 学 校 の 2 年 生 37 名 を お 招 きし、施設見学を実施いたしました。お弁当休憩をはさんで丸一日のプログラム、様々な企画に取り組んでもらいました。

Yukio NISHIMURA

からだと脳の仕組みを探る 最先端研究所！

2014 年 8 月 29 日（金）・30 日（土）、群馬県桐生市の樹徳高等学校からのご依頼で、「高校出張授業」と「東京大学ラボツアー」を実施いたしました。２日間にわたって、課題Ｇの研究者より、専門的には「情動」と呼ばれる、喜怒哀楽などの感情に関する研究内容をご紹介いたしました。
将来の目的や夢に向かって、実現できそうな短期の目標を立て、達成していく。やる気を出すコツだよ！

樹 徳 高等学 校で行った出張 授 業では、名古屋大学の永井 拓 准教 授より、情動に関わるセロトニンやドーパミンなどの神経伝達物質に関する基礎的な内容から、先生が研究されている遺伝子改変マウスを用いた行動実験のお話まで、盛りだくさんでした。授業後の質問コーナーでは、参加いただいた 15 名の高 校 生の 皆様 から多くのご質問をいただき、授業に関するお話のほか、先生が研究者を目指したきっかけや大学 の 進 路 のことなど興味深いお話を伺うことができました。
１日目

高校生 6 名が参加した東京大学ラボツアーでは、二つのラボ を 訪 問し、 実 際 の 研 究 現 場 の 様 子 を 見 学 さ せ ていただきました。
医学部にある河西春郎研究室では、柳下祥 助教から脳が情動を記憶する仕組みと、そのメカニズムの解明に向けたマウスの研究についての紹介がありました。その後、生きている動物の脳を直接の ぞ ける 二 光 子 励 起 顕 微 鏡 を用いてマウスの 神 経 細 胞やシナプスを観察しました。神経細胞やス パインを 直 接 観 察 する の は初めてで、新鮮だったようです。
「学食」で昼食をとった後には、Sho YAGISHITA分子細胞生物学研究所の伊藤啓 特別な試薬を使用するため黄色い照明の実験室でした。
研究室を訪問しました。伊藤啓 准教授は、ショウジョウバエを用いて神経ネットワークを可視化する研究をされています。このハエは、身体が小さく扱いやすい上に複雑な行動も行う、脳科学研究に適したモデル動物です。研究のご紹介に次いで、特定の 神経回路を蛍光標識した 3 次元脳画像を3D 眼鏡で観察しました。顕微鏡がいくつも並んだ実験室では、蛍光標識した脳を実体顕微鏡で観察したり、生きているショウジョウ
バ エの 脳 活 動 をリアル タイムに 測 定する実験の様子を見学しました。立体的で大変鮮明な蛍 光画像に高校 生のKei ITO皆様も興奮していました。

2 日目

２日間を通して、脳科学を支える 2 種類のモデル動物の多様な研究についてご紹介しました。実際に動物を観察する機会も多かったことから、研究現場を直接肌で感じていただく良い機会となったのではないかと思います。

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ニューズレターに関する御意見・御感想をお寄せください。
今後の紙面作りの参考にさせていただきます。
srpbs@nips.ac.jp

Vol.12, October, 2014y lifemThis is

佐々木 えりか

Erika SASAKI

1989 年 筑波大学第二学群農林学類卒業。1995 年 筑波大学大学院博士課程農学研究科卒業。1996 年 カナダ国ゲルフ大学博士研究員。2001 年 東京大学医科学研究所リサーチアソシエイトを経て、2003 年 4 月 実験動物中央研究所の研究員。
2012 年 4 月より現職。

シリーズ：「これが私の生きる道」
実験動物中央研究所 応用発生学研究センター
佐々木 えりか センター長 編

用いた遺伝子改変が難しかったため、ウイルスベクターを用いる今のお仕事について方法によって遺伝子改変マーモセットを作製することに成功しました。霊長類の遺伝子改変動物の作製は世界初であり、マーモセットは南米に住む体長 20cm ほどの小型の猿で、2009 年に念願の Nature 誌に論文を出すことができました。

同じ霊長類のアカゲザルなどよりも飼育しやすく、多様な将来的に、マーモセットが現在よく使われているマウスの研究を支えるモデル動物として注目されています。私たちはようにメジャーなモデル動物となり、多くの研究の場で使われる世界に先駆けて霊長類であるマーモセットで遺伝子改変動物をことが夢です。マーモセットを使った前臨床研究がたくさん作製することに成功しました。遺伝子改変マーモセットを広く行われて新薬の開発につながると良いと思います。

普及させることにより、国内の疾患研究・創薬開発の促進を目指しています。

最近嬉しかったこと
研究者を目指したきっかけ

最近、研究者の中でもマーモセットに注目する人が増えて
き て い て、 国 内 外 の 学 会 で 知 り 合 い が 増 え る こ と が 多 く、

私は、父が研究者で、子供の頃はマーモセットを通じてネットワークが広がっているのが嬉しい

筑波研究学園都市に住んでいました。

です。 そ う い っ た 中 か ら 共 同 研 究 に つ な が る こ と も あ り、

また、私のように、親が研究者であるとてもエキサイティングです。国や立場が違う様々な人とも、友人も多かったため、研究者を特別にサイエンスの楽しみを分かち合えるのは大きな喜びです。

思わない環境で育ちました。そうした中で、研究者は自分の好きな研究をすることで生活ができて、それが世の若い方々へのメッセージ中の役に立つのだから良い仕事だなとやりたいこと、好きなこと、面白いと思ったことであれば、思っていました。

勉強ではなくても良いので、諦めずに一生懸命に取り込む

また、高校生の頃にマウスに色々な姿勢はとても大切だと思います。結果として、自分が面白いと遺伝子を導入する研究を紹介したテレビ番組を見て、発生の思って徹底的に行ったことが人の役に立つとしたら、さらに運命を変えることができる「発生工学」に大きな興味を持ち素晴らしいことだと思います。私の場合も、大学院に行くことをました。当時、理系科目は苦手でしたが、そのような研究を両親に反対されましたが、研究が好きだったので自分を信じしたいと強く思い、大学で発生工学を学べる分野に進学しました。

やり通しました。結果は後からついてくるものだと実感しています。

誰もやらない研究を（取材：矢口 邦雄）

大学院に進んだ時、マウスを用いた発生学の研究を行おうと考えていましたが、父に「既にできていることをやっても面白く佐々木先生の研究ない」と言われたのをきっかけに、当時誰も成功していなかったニワトリの遺伝子改変に挑みました。その研究はうまく実り、世界で初めて遺伝子改変ニワトリの作製に成功しました。

遺 伝子改変マーモセットの作出技 術の高度化と普及に取り組んでいます！

ました。マーモセットは霊長類であり高い知能を持ちながらも、精神・神経疾患の発症の仕組みを明らかにし、新しい治療・予防法の開発につなげていくためには、ヒトに近いモデル動物を用いた研究が必要不可欠です。佐々木先生は脳プロ霊長類モデルに参画し、マーモセットの遺伝子改変技術の高度化・普及体制の確立、さらに脳科学への応用に取り組んでいます。

性成熟までが約 1 年半と他の霊長類よりも短く、モデル動物

詳しくは、脳プロ ウェブサイト 霊長類モデルのページへ

その後、カナダに留学してニワトリの ES 細胞に関する研究をしていました。数年後、日本に戻る際にマーモセットの ES 細胞研究をすることになり、そこで初めてマーモセットに出会いとして大きな有用性を感じました。マーモセットでは ES 細胞を

こ ん に ち は！脳 プ ロ 事 務 局 の矢 口 邦 雄 で す。 ニ ューズ レ タ ー
第 12 号、 いかがでしたか？今号の特集では、三つの出張授業・施設見学のアフターリポートをお届けしました。小学生から高校生▶▶▶ http://brainprogram.mext.go.jp/missionPrimates/

まで科学に興味を持っていただけたら嬉しいです。脳プロでは、
11 月 7 日 ～ 9 日 に お 台 場 の 日 本 科 学 未 来 館 で 開 催 さ れ る
サ イエ ンス ア ゴ ラ 2014 に 出 展 い たしま す。 次 号 で は、 そ の様 子をご紹介いたしますので、どうぞお楽しみに！

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