業績一覧
国際社会医学講座 高次脳機能
1.領域構成教職員・在職期間
准教授

西住裕文

平成27年10月～

特命教授

坂野仁

平成25年4月～特命助教山崎崇裕

平成27年4月～平成28年3月

2.研究概要研究概要
化学情報の受容 (chemosensing) は、餌となる物質への誘引、危害を及ぼす物質からの忌避、フェロモンを介した異性の識別など、線虫から高等動物に至るまで、生き物の存在にとって極めて重要な役割を担う。これを反映して、嗅覚系における嗅覚受容体 (odorant receptor;OR) の遺伝子は、マウスの場合で全ゲノムの約5%を占め、免疫系の抗原受容体遺伝子をしのぐ最大の多重遺伝子ファミリーを形成している。ゲノム解読の結果、ヒトでは約400、マウスでは1,000種類以上の OR 遺伝子が同定され、これに加えて多数の偽遺伝子が存在する。これ迄の研究により、個々の嗅細胞の発現する機能的 OR 遺伝子は一種類に限られ(1 神経・1 受容体ルール)、その軸索の嗅球での投射先である糸球構造と OR の間には1 : 1 の対応関係が成り立つことが知られている(1 糸球・1 受容体ルール)。当グループでは、これらの二つの基本ルールの分子基盤の解明に取り組み、その大筋を明らかにした。
高等動物において匂い情報は先ず嗅上皮で受容され、情報は上記二つの基本ルールに基づき、嗅球表面において二次元的画像に変換される。一般に、匂い分子は複数種類の OR 分子と特定の親和性を持って結合するので、嗅球では複雑な匂い情報に対応して多数の糸球が異なる強さで発火する。従って嗅球表面には1,000個の糸球を素子とする電光掲示板のように、様々な発火パターンが形成され、この画像によって匂い情報の識別が行われると考えられている。
当グループでは、同じ匂いリガンドが、先天的な本能判断と記憶に基づく学習判断の為の独立した神経回路によって、別々に情報受容・処理されている事を見出した。当グループではまた、嗅球表面の糸球マップが、本能判断の為の回路と、対応する学習判断の為の回路にどの様に使い分けられているのか、また、それぞれの情報を担う糸球群が何を指標に二次神経と接続し、嗅皮質へと情報伝達するのかについて研究を進めている。今後当グループでは、これら二つの情報判断が中枢においてどう balancing され統合されるのか、また価値付けのなされていない学習判断の為の入力情報に、記憶に基づく学習情報がどこで付加されるのかなど、行動判断の回路レベルでの理解を目指す。更に自閉症など精神発達障害の理解も視野に研究を行う。
キーワード
神経科学 , 神経回路形成 , 軸索投射 , 行動判断 , 情動発達障害
業績年の進捗状況
2015年度は、これ迄進めてきた3つのプロジェクトについて、論文にまとめるべく詰めの実験を行った。
第一のプロジェクトでは、光遺伝学の手法を嗅覚系に応用して、先天的な本能行動が単一の糸球体の光刺激によって誘導出来る事を世界に先がけて証明した。
2つ目のプロジェクトでは、様々な嗅覚情報が、嗅上皮から嗅球へと投射される過程で、忌避すべきものと好ましいものとに分別され、それらが更に扁桃体の異なる領野に分配されて忌避と誘引の出力が発動されるメカニズムを解明した。
第3のプロジェクトでは、出生直後の臨界期に受けた感覚入力に対し強い刷り込み現象が生じる事、またそれが成長後の社会行動に重要な影響を与え、その適正な入力が阻害されると自閉症的発達障害の表われる事が示された。
以上3つの研究成果は国内外の主要学会の特別講演として発表され、国際主要学術誌に論文として投稿中もしくは投稿準備中である。
特色等
当グループでは、ヒトを含む高等動物の脳において感覚情報がどの様に受容され、情動及び行動という出力にどう結びつくのかの解明を目指している。当グループ
では最近、マウスの嗅覚神経回路の形成について、嗅細胞の一次投射とそれに伴う神経地図形成のメカニズムのほぼ全貌を明らかにした。また、遺伝子操作マウスを用いて、嗅覚情報が本能判断の為の神経回路と記憶に基づく学習判断の為の回路とによって、情報入力の段階から独立に処理されている事を発見した。当グループではマウス嗅覚系をモデルシステムに用い、感覚情報の受容と情動・行動判断のリンクを神経回路レベルで解析している。
高等動物の嗅覚系は入力情報が匂いリガンドとして特定出来、それを受容する匂いセンサーとしての嗅覚受容体を蛍光標識する事によって、担当する一次神経とその軸索及び投射先を単一神経レベルで検出出来るという特色がある。当グループでは現在、嗅神経回路の研究の軸足を一次神経から二次神経に移し、感覚情報がどの様に中枢に伝えられ、情動や行動の判断として出力されるのかという decision making の解明を目指している。当研究室では特別推進研究によってサポートされた二光子レーザー顕微鏡やオプトジェネティックス等、最高水準の機器や技術を駆使して、世界最先端レベルの成果を挙げている。また動物飼育施設を新たに整備し、遺伝子操作マウスの研究を一層押し進める。
本学の理念との関係
当グループの研究活動は、本学の神経科学の研究レベルを向上させる事に貢献しているのみならず、国際学会での発表や国際誌への論文投稿などを通じて、本学医学部の存在を広く世界に知らしめる事にも大きく寄与している。
当グループの研究はまた、医学部における講義や学生実習の場を通して、本学教育及び学生の研究に対する関心のレベルアップにも貢献しており、本学理念に合致するものである。我々はまた、臨床研究者との交流を通じて、特に精神発達障害の解明と治療の研究にも関心を寄せて居り、本学の医学研究を臨床及び基礎研究の両面から支える事にも貢献している。我々の研究室メンバーは、様々な機会を据えて研究内容を社会に発信し、本学の地域社会への取り組みにも協力している。

3.研究実績
区分
和文原著論文英文論文

ﾌｧｰｽﾄｵｰｻｰ
ｺﾚｽﾎﾟﾝﾃﾞｨﾝｸﾞｵｰｻｰ
その他
合計

編数
2015年分
02202

インパクトファクター（うち原著のみ）
2015年分
―20.284（20.284）
20.284（20.284）0（0）20.284（20.284）（A） 著書・論文等(1) 英文：著書等
a． 著書
b． 著書（分担執筆）
c． 編纂・編集・監修(2) 英文：論文等
a． 原著論文（審査有）H. Nishizumi, H. Sakano: Deconding and deorphanizing an olfactory map, Nat Neurosci., 18(10), 1432-1433, 201510, DOI:
1525001
10.1038/nn.4121, #16.095

1525002

H. Nishizumi, H. Sakano: Developmental regulation of neural map formationin the mouse olfactory sysem, Dev Neurobiol., 75(6),594-607, 201506, DOI: 10.1002/dneu.22268, #4.189

b． 原著論文（審査無）c． 原著論文（総説）
d． その他研究等実績（報告書を含む）
e． 国際会議論文

ページ 1

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(3) 和文：著書等
a． 著書
b． 著書（分担執筆）
c． 編纂・編集・監修(4) 和文：論文等
a． 原著論文（審査有）b． 原著論文（審査無）c． 総説
d． その他研究等実績（報告書を含む）
e． 国際会議論文（B） 学会発表等(1) 国際学会
a．招待・特別講演等
H. Sakano: Olfactory circuits: from receptors to behavior, European Chemoreception Research Organization (ECRO), Keynote
1525003
Speaker, Istanbul (Turkey), 20150901
b．シンポジスト・パネリスト等
c．一般講演（口演）H. Nishizumi, H. Sakano: Circuit formation of mitral / tufted cells in the mouse olfactory system, The 13th International
1525004
Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception, 福岡市, 20151103
d．一般講演（ポスター）
H. Saito: Fear response induced by optogenetic activation of olfactory bulb represent single type of odorant receptor, 2015
1525005
Modulation of Neural Circuits & Behavior Gordon Research Conference, Hong Kong (China), 20150621

1525006

N. Inoue: Sema7A-PlxnC1 signaling is essential for trggering activity-dependent synapse formation in the mouse olfactory bulb,
2015 Modulation of Neural Circuits & Behavior Gordon Research Conference, Hong Kong (China), 20150621

e．一般講演f．その他(2) 国内学会（全国レベル）
a．招待・特別講演等
b．シンポジスト・パネリスト等
c． 一般講演（口演）d． 一般講演（ポスター）
e． 一般講演
f． その他（3） 国内学会（地方レベル）a．招待・特別講演等
b．シンポジスト・パネリスト等
c． 一般講演（口演）d． 一般講演（ポスター）
e． 一般講演
f． その他（4）その他の研究会・集会
a．招待・特別講演等
b．シンポジスト・パネリスト等
c． 一般講演（口演）d． 一般講演（ポスター）
e． 一般講演
f． その他（C） 特許等
区分

内容（発明の名称）

発明者又は考案者（D）その他業績

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4.グラント取得（A） 科研費・研究助成金等
区分
プロジェクト名

代表者名

分担者名

期間（年度）

区分
研究種目
文部科学省科学研究費 特別推進研究
補助金

研究課題名
課題名
マウス嗅覚系を用いて 坂野
遺伝子-神経回路-行動のリンクを解く

代表者名
仁

分担者名
健史

期間（年度）

文部科学省科学研究費 若手研究（Ｂ）
補助金

マウス嗅覚系における 山﨑二次神経細胞の情報処理機構の解明

崇裕

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菊水

金額（配分額）

2015

金額（配分額）
877500002015

1820000