第36巻

２０１５

はじめに生理学研究所年報第 36 巻をここに刊行し，2014(平成 26)年度における大学共同利用機関としての生理学研究所の事業活動，研究成果を報告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，2004 年 4 月の法人化に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研究機関となり現在に至っています。その間，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大学共同利用機関」としての役割を果してきました。2013 年には自然科学研究機構の研究大学強化促進事業の開始に伴ない，生理学研究所にも研究力強化戦略室が設けられ，研究所の運営体制の整備が進められています。研究面では，2011 年度からは 5
年間の「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ています。また 2014 年度末には待望の７テスラ超高磁場磁気共鳴画像装置の設置が完了しました。2014 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（167 件；法人化以前の約２倍）の共同研究・共同利用実験を行いつつ大きな成果をあげることができたものと思います。今後とも研究レベルの向上と大学共同利用機関としての更なる機能強化に努力していく所存であり，関係者各位の評価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です。幸い，2014 年度も約 170 編の原著論文・英文総説を発表することができました。その内，およそ１割がインパクトバクターが８以上の雑誌に掲載されています。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です。2014 年度は，「一般共同研究」38 件，「計画共同研究」73 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」35 件，「研究会」25 件，「国際シンポジウム」１件，「国際研究集会」２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。また自動切削装置内蔵型走査型電子顕微鏡（3D-SEM）の共同利用
や遺伝子導入用ウイルスベクターの供給など，研究者コミュニティの要望に応える新しい研究手法の提供
を共同利用・共同研究として実施いたしました。本研究所の第３の使命は，若手研究者を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。更には，生理科学実験技術トレーニングコースを開催
し，全国から 100 名以上の若手研究者・院生・学生を受け入れて教育すると共に，「多次元共同脳科学推進センター」を中心として，分野をまたぐ若手脳科学研究者の育成のための異分野連携的脳科学に関する多次元トレーニング＆レクチャーを開催しました。加えて，「せいりけん市民講座」開催や出前授業やその他講演会 23 回の開催など，多種の情報発信活動も研究力強化戦略室が中心となって行ってまいりました。
所員一同「生体を対象に分子，細胞，器官，個体レベルの研究を推進し，究極において人体の機能を総合的に解明することを目標とする」という創設来の基本姿勢を堅持しながら，主として脳の働きと生体恒常性の仕組みについての世界トップレベルの研究を推進し続けることができるよう，引き続き努力を重ねてまいりたいと考えております。皆様方のご支援・ご鞭撻を心よりお願い申しあげます。
2015（平成 27）年 9 月 4 日
生理学研究所 所長 井本敬二

生理学研究所年報
〔

目

次

〕

職 員（2014 年度）......................................................................... ⅰ
研究活動報告分子生理研究系 ......................................................................... 11
細胞器官研究系 ......................................................................... 18
生体情報研究系 ......................................................................... 23
統合生理研究系 ......................................................................... 32
大脳皮質機能研究系 ...................................................................... 44
発達生理学研究系 ........................................................................ 54
個別研究 ............................................................................... 66
行動・代謝分子解析センター ............................................................... 70
多次元共同脳科学推進センター ............................................................. 75
脳機能計測・支援センター ................................................................ 76
岡崎統合バイオサイエンスセンター ......................................................... 81
動物実験センター ........................................................................ 84
技術

課 ............................................................................. 87

研究発表
ａ．発 表 論 文 ..................................................................... 103
ｂ．学 会 発 表 ..................................................................... 123
一般共同研究報告 .......................................................................... 153
計画共同研究報告 ......................................................................... 181
超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告 ......................................................... 233
生体機能イメージング共同利用実験報告 ..................................................... 243
研究会報告 ............................................................................... 263
国際研究集会 ............................................................................. 439
各種シンポジウム
2014(平成 26)年度生理研国際シンポジウム ................................................... 465
トレーニングコース
第 25 回生理科学実験技術トレーニングコース .................................................. 471

セミナー報告 .............................................................................. 475
大学院特別講義 ............................................................................ 507

職員

職員（2014年度）
所

長

井

本

敬

二

【細胞器官研究系】
生体膜研究部門【分子生理研究系】

教

神経機能素子研究部門

准

教
准

教

助

教

授

深

田

正

紀

授

深

田

優

子

紀

彦（～2015.3.31）

中

庸

授

久

保

義

弘

特任助教

横

井

授

立

山

充

博

NIPSリサーチフェロー 上條

教

生理研研究員中條浩（2014.4.1～2015.3.31）

一（～2015.2.28）

KECELI, Batu（～2014.7.16）

大学院生

関

谷

敦

志（～2015.3.31）

〃

村

上

達

郎（2014.4.1～）

技術支援員

鈴

木

由

美

〃

渡

邊

聖

愛

瀬

藤

光

利

授

富

永

真

琴

日本学術振興会特別研究員
山

本

大学院生

北

沢

泉（～2014.12.31）

〃

粂

〃

ANDRIANI, Rizki Tsari

和

寛

慎一郎

（2014.10.1～）
技術支援員

内

藤

知津江

神経細胞構築研究部門
客員教授

細胞生理研究部門
教

分子神経生理研究部門
教

授

池

中

一

裕

特任准教授

岡

田

俊

昭

助

教

清

水

健

史

助

教

鈴

木

喜

郎

〃

吉

村

武（2014.12.3～）

特任助教

齋

藤

特任助教

稲

村

直

子（～2014.8.31）

助

教

内

田

邦

NIPSリサーチフェロー 橋本

弘和（2014.11.1～）

特任助教

加

塩

麻紀子（～2014.8.31）

杉

尾

翔

太（～2015.3.31）

〃

高

山

靖

規（2014.10.1～）

橋

本

弘

和（～2014.10.31）

NIPSリサーチフェロー 高山

靖

規（～2014.9.30）

〃

長

内

康

幸（～2015.2.15）〃

WISESSMITH, Wilaiwan

〃
研

究

員

（2014.4.10～2014.11.30）
大学院生

江

〃
研

究

員

〃

周

一

鳴（～2014.11.30）

沼田(佐藤)かおり（2014.8.16～2015.3.31）〃

半田(鳴海)麻衣（2014.4.1～）

〃

橘

〃

國

〃
〃

和

生

〃

孫

李

佳

益

〃

平

菊地原

沙

織

技術支援員

田

口

理

恵

〃

赤

坂

英里子（2014.6.16～）

〃

吉

田

寛

事務支援員

田

中

真由美（2014.7.1～）

〃

川

上

綾

髙

裕

貴（2014.4.1～）

武平（2014.10.7～）

沢統（～2014.9.30）

日本学術振興会特別研究員
田

淵

紗和子
（2014.10.1～2015.3.31）

日本学術振興会外国人特別研究員
DEROUICHE, Sandra

子（～2014.7.15）子（～2014.7.18）

敏

沼田(佐藤)かおり（～2014.8.15）

文

澤

茂

〃
大学院生

ISLAM, Md. Rafiqul田淵紗和子（～2014.9.30）

i生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

大学院生

新

〃

孫

〃

西

〃
〃

宅

健

司

武
れ

琢

磨（～2015.3.31）

下

俊

雄

木

村

梨

絵（2014.4.1～）

GUPTA, Rupali

NIPSリサーチフェロー 山

浦

KURGANOV, Erkin日本学術振興会特別研究員

特別共同利用研究員 藤

本

特任助教

森

平（～2014.9.30）

〃

宮

い

〃

山

雄

一（2014.10.1～）

洋

石

川

理

子（～2015.3.31）

〃

西

尾

奈

々

〃

渡

邊

成

樹（～2014.9.30）

事務支援員

伊

藤

嘉

美

大学院生

山

本

真理子（2014.4.1～）

技術支援員

齋

藤

くれあ

技術支援員

石

神

久美子

〃

重

本

久

実

事務支援員

比

賀

昌

子

〃

安

井

尚

美（～2015.1.31）

心循環シグナル研究部門
教

授

西

田

基

宏

【生体情報研究系】

助

教

冨

田

拓

郎（2014.4.1～）

感覚認知情報研究部門

特任助教

西

村

明

幸

教

授

小

松

英

彦

特別訪問研究員外山

喬士（～2015.3.31）

助

教

郷

田

直

一

大学院生

武

吉

恭

子（～2014.4.30）

〃

横

井

功

特別共同利用研究員 北島直幸（～2015.3.31）

特任助教

眞

田

尚

研

西

尾

〃

岡

〃

〃

島

内

亜希子

技術支援員

藤

森

仁

美

澤

剛

起（～2015.1.8）

事務支援員

岡

安

友

美

波

間

智

行

技術支援員

太

田

知

宏

〃

庭

木

由

紀

〃

澤

栄

恵

昌

究

員

久

神経シグナル研究部門
准

教

古

江

秀

教

佐

竹

伸一郎

山

肩

葉

秋

元

〃

池

田

〃

平

沢

助
〃
研

究

員

子
望

あずさ（～2015.3.31）
統（2015.10.1～2015.10.31）

大学院生

箱

崎

敦

志（～2015.3.31）

特別共同利用研究員 山田彬博（2014.4.1～）

技術支援員

田

中

美

穂

技術支援員

中

村

亜由美

視覚情報処理研究部門
教

ii

授

吉

（2014.4.1～2014.12.31）【統合生理研究系】
感覚運動調節研究部門
教
准

授

村

由美子

司（2014.4.1～）

教

授

柿

授

乾

木

隆

介

幸

二

〃

岡

本

秀

彦

特任准教授

木

田

哲

夫（2014.12.1～）

助

三

木

研

作

特 任 助 教（併任） 坂本

貴和子

NIPSリサーチフェロー 中川

慧

特別訪問研究員

多

結城子

教

本

日本学術振興会特別研究員
小
〃

林

恵

KECELI, Sumru

技術支援員

廣

岡

裕

子

事務支援員

加

藤

三津子（～2014.9.30）

〃

中

村

和

子（～2014.4.30）

職員

生体システム研究部門
教
准

教

助

篤

〃

塩

津

千

尋（～2014.8.31）

授

逵

本

徹（～2015.3.31）

〃

服

部

宣

子

教

畑

中

伸

彦

〃

兵

藤

智栄美

吉

寿（～2014.4.30）〃

AHMED, Syed Tanvir

聡

美
〃

加

藤

幸

奈（～2014.4.30）

〃

渡

邉

晴

子（2014.4.16～）〃

ALSAYED, Alsayed Abdelhamid

〃

知

見

佐

野

裕

美

〃

纐

纈

大

輔（～2014.6.23）

〃

近

藤

秀

樹（2015.3.1～）

NIPSリサーチフェロー 金子

将也（2014.4.1～）

員

大学院生

長谷川

拓（2015.2.1～）

Dwi Wahyu Indriani

〃

竹

内

佐

織（～2015.3.31）

〃

若

林

正

浩（2014.4.1～）〃

WONGMASSANG, Woranan（～2015.3.31）

Mohamed（2014.7.1～014.11.26）

心理生理学研究部門
教

授

定

藤

規

弘

授

福

永

雅

喜（2014.4.1～）

教

北

田

特任助教

原

田

宗

子

〃

小

池

耕

彦

客員准教授

廣

谷

昌

子

NIPSリサーチフェロー 菅

原

研

岡

崎

俊太郎

中

川

恵

准

特別共同利用研究員 尾崎充宣（～2015.3.15）

〃

金

沢

星

慶（～2015.3.15）

技術支援員

宮

本

香

奈（～2014.7.15）

〃

磯

谷

ひとみ

〃

松

澤

敬

〃

粟

村

香奈子（2014.6.16～）

教助（2014.10.1～）

客員教授

合

究

員

〃

子（～2015.3.31）

原

一幸（～2015.3.31）

脳形態解析研究部門
古瀬幹夫（2014.4.1～）

大脳神経回路論研究部門

准

教

助

究

（2014.9.1～2015.3.31）
日本学術振興会特別研究員

究

日本学術振興会外国人特別研究員
宮

原 資 英（2014.7.1～2015.1.31）

大学院生

高

橋

陽

香

〃

橋

口

真

帆

〃

濱

野

友

希

〃

青

木

直

哉

川

口

泰

雄

〃

小

山

総市朗

授

窪

田

芳

之

〃

角

谷

基

文

教

大

塚

岳

〃

山

崎

英

明

森

島

美絵子

〃

吉

本

隆

明（2014.10.1～）

植

田

禎

史

特別共同利用研究員 石

井

牛

丸

弥

香

畠

中

由美子（～2015.3.31）

員

〃
研

理

授

〃
研

翔（2014.4.1～）

東島(宍戸)恵美子（～2014.5.31）【大脳皮質機能研究系】
授亮（2014.4.1～2014.8.31）

計算神経科学研究部門

教

子

部

橘

教

啓

南

〃

究

北

授

特任助教

研

技術支援員

員

大学院生

WAHAB, Luna（～2015.3.31）

技術支援員

犬

塚

小百合

徹（～2015.3.31）

〃

川

口

彰

子（～2015.3.31）

特任専門員

木

村

玲

子

技術支援員

中

川

恵

理

〃

竹

中

（2014.5.16～2014.8.31）
邦

子

iii

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

技術支援員

岩

瀬

〃

伊

藤

〃

大河内

恵
竜

技術支援員

柴

田

あゆみ（～2014.11.30）

〃

嶋

田

ゆ

樹（～2014.8.31）

真須美（～2014.5.31）

う（～2014.11.30）

生体恒常機能発達機構研究部門
教

授

鍋

倉

淳

一

【発達生理学研究系】

准

授

和

氣

弘

明（2014.4.1～）

認知行動発達機構研究部門

特任助教

稲

田

浩

之

〃

江

藤

教

授

伊

佐

授

西

村

特任准教授

郷

助

教

吉

特任助教

小

准

研

教

究

員

渡

正
男

NIPSリサーチフェロー 石

川

達

康

広

研

宮

本

愛喜子（2014.4.1～）

田

正

俊

江

藤

川

正

晃
加

藤

辺

秀

典

〃

加

藤

利佳子

〃

笠

井

昌

俊

〃

加

藤

健

治（～2015.3.31）

〃

石

野

誠

也（2015.1.16～）

大学院生

高

桑

徳

宏

〃

鈴

木

迪

諒

〃

西

原

陽

子

〃

徳

岡

広

太（2014.4.1～）

〃

辻

本

憲

吾（2014.4.1～）

〃

中

尾

弥

起（2014.4.1～）〃

ST CLAIR, Griffin（2014.10.1～）
田真

寛（～2015.3.31）
道

〃

當

山

峰

特任専門員

伊

佐

かおる

〃

柴

田

あゆみ（2014.12.1～）

〃

嶋

田

ゆ

う（2014.12.1～）

技術支援員

高

田

和

子

〃

山

西

ユ

ミ

〃

高

橋

伸

明

〃

山

崎

瞳

子（2014.6.16～）

〃

水

谷

裕

美

（2014.8.16～2015.3.31）
〃

iv

石

野

真

麻（2015.1.16～）

員也（～2015.3.31）

圭（2014.8.1～2014.9.30）

特別協力研究員

大輔（2014.4.1～）

義久

日本学術振興会特別研究員
中畑

日本学術振興会外国人特別研究員
STEVENSON, Tamara（2014.7.1～2015.3.31）
大学院生

中

村

佳

代

〃

穐

吉

亮

平

〃

戸

田

拓

弥（2014.4.1～）

VEALE, Richard（2014.7.10～）
MATROV, Denis（2014.11.24～）

究〃

日本学術振興会外国人特別研究員

特別共同利用研究員 澤圭（2014.10.1～）

幸（2014.7.1～2015.3.31）〃

教特別共同利用研究員 STEVENSON, Tamara（～2014.12.31）
技術支援員

大

場

多津子

〃

市

橋

結

貴

〃

小

林

知

子（2014.4.1～）

〃

蜂須賀

由香里

事務支援員

齋

藤

永

子

〃

小

林

文

絵

生殖・内分泌系発達機構研究部門
教

授

箕

越

靖

彦

助

教

岡

本

士

毅

麗

君（～2015.3.31）

NIPSリサーチフェロー 唐
〃
研

究

員

大学院生

横

田

繁

史

髙

木

一

代（2014.10.1～）

COUTINHO, Eulalia

〃

佐

〃

MOHAMED ASGAR, Nur Farehan

技術支援員

藤

林

達

也

めぐみ

環境適応機能発達研究部門
客員教授

矢

田

俊

彦（～2015.3.31）

職員【個 別 研 究】【多次元共同脳科学推進センター】

個別研究（村上グループ）

センター長（併任） 伊

佐

正

隆

特 任 教 授（併任） 吉田明（～2014.5.31）

飛（～2014.9.30）

事務支援員

井

優（～2014.10.31）

子（2014.4.1～）

脳科学新領域開拓研究室

准

教

授

村

大学院生

魏

特別協力研究員

古

上

家

政

園

個別研究（大橋グループ）
助

教

大

橋

正

教

助

教

毛

利

達

授（併任） 池

中

一

裕

〃

山

森

哲

雄

客員教授

小

林

和

人

〃

佐

倉

〃

高

田

昌

彦

人

個別研究（毛利グループ）
磨

個別研究（樫原グループ）
助

土

統

教

樫

原

康

博（～2015.3.31）

〃

西

田

眞

也

技術支援員

野

村

智

美（～2015.3.31）

〃

宮

田

卓

樹

〃

望

月

秀

樹

小早川

令

子（～2015.3.31）【行動･代謝分子解析センター】

客員准教授

センター長（併任） 池脳情報基盤研究開発室

中

一

裕

遺伝子改変動物作製室
准教

教授（併任） 伊佐

正授（併任） 鍋

倉

淳

一

授

平

林

真

澄

教

特任助教

足

澤

悦

子

客 員 教 授

川

人

光

男

弘

真（～2015.3.31）

〃

銅

谷

賢

治

特別共同利用研究員 原
技術支援員

山

内

恵

子

〃

横

井

浩

史

〃

大

西

皆

子

〃

大

木

研

一

〃

道

木

美

香（2014.5.1～）

〃

森

郁

恵

客員准教授

大

伸

彦

代謝生理解析室

野

教授（併任） 箕越靖彦

社会的脳表現解析開発室

助教（併任） 鈴

木

喜

郎

教

授（併任） 定

藤

規

弘

教

授（併任） 小松

英彦

行動様式解析室
客員教授

宮

川

特任准教授

高

雄

特別訪問研究員

林

特任専門員

腰

高

由美恵（2014.4.1～）

脳科学研究戦略推進室

技術支援員

今

井

篤

子

特任准教授

〃

石

川

美

香（～2014.12.31）

〃

中木原

敦

子（～2014.4.30）

〃

宮

嶌

直

人（～2014.4.20）

〃

古

川

佐千子（2014.7.16～）

〃

兵

藤

美

事務支援員

高

松

啓

剛

客員教授

酒

井

邦

嘉

三

〃

尾

崎

紀

夫

愛

〃

友

田

明

美

丸

山

めぐみ（～2015.3.31）

特任助教

大

塩

り

つ（～2015.3.31）

〃

矢

口

邦

夫（～2015.3.31）

員

本

木

和

美（～2014.9.30）

特任専門員

嶋

田

弘

子（～2015.3.31）

〃

寺

嶋

恵

子（～2015.3.31）

技術支援員

齋

藤

理

恵（～2015.3.31）

和（2014.7.16～）
香

研

究

v

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

流動連携研究室
選考准教授（併任） 村上政隆

医学生理学教育開発室（客員研究部門）

中

客員教授

渋

谷

まさと

【脳機能計測・支援センター】
センター長（併任） 久

保

義

弘

形態情報解析室

【安全衛生管理室】
教授（併任） 定

藤

准

教

授

村

田

和

義

研

究

員

宮

崎

直

幸

【研究力強化戦略室】

技術支援員

山

田

幸

子

教

〃

永

吉

美代子（～2015.3.31）

〃

河

口

美

〃

加

藤

勝

授（併任） 定

藤

規

淳

一

倉

〃

吉

田

明（～2014.5.31）

江

特任教授

浦

野

徹

己

特任助教

坂

本

貴和子

特任専門員

内

山

千保美（2014.6.1～）

事務支援員

内

山

千保美（～2014.5.31）

〃

安

井

亜

弘

多光子顕微鏡室教

弘授（併任） 鍋生体機能情報解析室教

規紀（2014.4.1～）

授（併任） 鍋

倉

淳

一

授

村

越

秀

治

博士研究員

柴

田

明

裕（～2015.3.31）

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】

技術支援員

安

井

尚

美

バイオセンシング研究領域

准教（2015.2.1～2015.3.31）

電子顕微鏡室教
准

細胞生理研究部門（兼務）（ i 頁の細胞生理研究部門を参照）

授（併任） 古瀬幹夫（2014.4.1～）

教授（併任） 村

田

和

義

〃

（併任） 窪田芳之

生体制御シグナル研究部門
特任准教授

教

幸

治

心循環シグナル研究部門（兼務）

授（併任） 伊佐正（ ii 頁の心循環シグナル研究部門を参照）（併任） 南部

篤

神経分化研究部門〃
准藤

生命時空間設計研究領域

ウイルスベクター開発室
教

佐

授

小

林

憲

太

准

教

授

東

島

眞

技術支援員

影

山

梨

衣

研

究

員

木

村

有希子

技術支援員

鈴

木

幸

霊長類モデル動物室教

一子

授（併任） 伊

佐

正

〃

伊

木

志成子

員

山

根

到

〃

伊

藤

浩

子

事務支援員

岡

本

紀

〃

寺

澤

洋

子

靖

彦

研

究

友

生命動秩序形成研究領域【情報処理・発信センター】
センター長（併任） 柿

木

隆

介

点検連携資料室教vi

授（併任） 伊佐正

【動物実験センター】
センター長（併任） 箕越

特 任 教 授（併任） 浦野徹（2014.4.1～）

職員

助

振

吉（2014.4.1～）

係

員

神

谷

絵

美（～2014.6.30）

教

王

技術支援員

水

野

みどり

発達生理学研究系

技術係

〃

松

永

ゆう子

係

長

戸

川

森

〃

古

山

真基子

主

任

齊

藤

久美子

〃

不

退

久

恵

吉

友

美

樹

〃

鈴

木

敏

文（～2015.3.31）

研究施設技術班

〃

山

中

緑

課 長 補 佐（班長） 小

原

正

裕

〃

山

本

忍

脳機能計測･支援 技術係

〃

本

多

千

佳（2014.6.1～）

係

長

前

橋

寛

事務支援員

橋

谷

久

美

係

員

山

田

元

〃

浦

川

裕

乃

情報処理･発信

〃

雄

技術係

係

長

永

田

【動物実験コーディネータ室】

主

任

吉

村

伸

明

特任教授

佐

藤

浩

係

員

村

田

安

永

事務支援員

鈴

木

子

動物実験 技術係
昭

光

【技

術

課

長

邦

課】
大河原

浩

係

長

伊

藤

主

任

廣

江

猛

係

員

窪

田

美津子

神

谷

絵

研究系技術班
班

長

〃
市

川

修

分子生理研究系 技術係

係

長

（未選考）

長

佐

治

俊

幸

係

員

三

寳

係

員

山

本

友

美

特任専門員

腰

高

加

納

雄一朗

細胞器官研究系 技術係
係

長

山

口

主

任

福

田

係

員

髙

橋

長

永

係

員

森

由美恵（2014.4.1～）

長（併任） （未選考）登

研究力強化戦略室

直

美

特任専門員

内

山

千保美（2014.6.1～）

直

樹

〃

岡

安

友

美（2015.1.1～）

己

技術支援員・事務支援員

田治（2014.7.1～）

技術支援員

加

藤

勝

将

浩

〃

粟

村

香奈子（2014.6.16～）

〃

髙

木

正

浩

〃

石

神

久美子

〃

石

原

博

美

〃

磯

谷

ひとみ

〃

犬

塚

小百合
恵

統合生理研究系 技術係
主

任
〃

竹

島

康

行

〃

岩

瀬

佐

藤

茂

基

〃

大

西

皆

〃

大

場

多津子

大脳皮質機能研究系 技術係
係

誠

多次元共同脳科学推進 技術係
係

生体情報研究系 技術係
係

美（2014.7.1～）

行動･代謝分子解析 技術係

係〃

治（～2014.6.30）

長

伊

藤

嘉

子

邦

vii

生理学研究所年報

技術支援員

第 36 巻（Dec,2015）

加

藤

三津子
（2014.5.1～2014.9.30）

〃

齋

〃

澤

〃

鈴

〃

藤

くれあ
栄

恵

木

敏

文（～2015.3.31）

鈴

木

由

美

〃

高

田

和

子

〃

田

口

理

恵

〃

田

中

美

穂

〃

内

藤

千津江

〃

永

吉

美代子（～2015.3.31）

〃

新

関

奈央子

〃

橋

本

〃

林

〃

廣

岡

裕

子（2014.10.1～）

〃

藤

森

仁

美

〃

不

退

久

恵

〃

古

山

真基子

〃

本

多

千

〃

松

永

ゆう子

viii

恵（2014.11.1～）
めぐみ

佳（2014.6.1～）

技術支援員

宮

本

香

奈（～2014.7.15）

〃

水

野

みどり

〃

山

田 幸 子（2014.4.1～）

〃

山

中

緑

〃

山

本

忍

事務支援員

浅

井

明

〃

内

山

千保美（～2014.5.31）

〃

浦

川

裕

乃

〃

小

澤

祐

子

〃

後

藤

美

穂（～2015.3.31）

〃

小

林

文

絵

〃

坂

本

〃

佐

藤

明

子

〃

柴

田

利

江

〃

芝

村

賞

子

〃

高

松

〃

長

尾

法

子

〃

橋

谷

久

美

〃

安

井

亜

紀

代

愛

香

研究活動報告

研究活動報告〔目

次〕分子生理研究系
神経機能素子研究部門 ············································································· 11
概要オーファン代謝型受容体 Prrt3 の機能解明に向けた，遺伝子改変マウスの作成（山本友美，山本 泉，久保義弘，周 麗，夏目里恵，崎村建司）
オーファン代謝型受容体 Prrt3 の機能解明に向けた，脳内発現パターンの解析（山本友美，山本 泉，久保義弘，今野幸太郎，渡辺雅彦）
オーファン代謝型受容体 Prrt3 結合蛋白同定と切断酵素同定に向けた研究（山本 泉，山本友美，久保義弘，横井紀彦，深田優子，深田正紀，中尾和貴，清成渡辺雅彦）

寛，今野幸太郎，

受容体－GIRK チャネル複合体形成に関する研究（立山充博，久保義弘）
G タンパク質共役型受容体による KCNK13 チャネルの機能修飾（立山充博，久保義弘，松原美紀）
QT 短縮を起こす変異が KCNQ1 チャネルのゲーティングに与える影響（中條浩一，久保義弘）
全反射赤外分光法によるカリウムチャネル機能の解析（中條浩一，久保義弘，塚本寿夫，古谷祐詞）
ATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出（Rizki Tsari Andriani，Batu Keceli，久保義弘）
相対発現量に依存した Kv4.2/DPP10 複合体のストイキオメトリーと性質の変化（北沢和寛，中條浩一，久保義弘）
hERG チャネルの脱活性化機構における S4-S5 リンカー-C リンカー間相互作用の研究（粂慎一郎，中條浩一，久保義弘）

分子神経生理研究部門 ············································································· 15
概要オリゴデンドロサイトの機能と病態（清水健史，長内康幸，國澤和生，Wilaiwan Wisessmith，李佳益，池中一裕）

アストロサイトの機能と病態（稲村直子，杉尾翔太，菊地原沙織，池中一裕）
脊髄神経発生における硫酸化プロテオグリカンの役割（橋本弘和，江 文，吉村 武，池中一裕）
Ｎ結合型糖鎖の構造決定と機能解析（吉村 武，半田（鳴海）麻衣，加納雄一郎，池中一裕）

細胞器官研究系
生体膜研究部門 ··················································································· 18
概要

てんかん関連リガンド LGI1 の分子病態機構の解明（横井紀彦，加勢大輔，大川都史香，井本敬二，深田正紀，深田優子）
自己免疫性辺縁系脳炎における新規抗原の同定（大川都史香，佐竹伸一郎，横井紀彦，渡邊修，深田優子，深田正紀）

PSD-95 パルミトイル化サイクルによるシナプス機能制御（深田優子，横井紀彦，関谷敦志，村上達郎，深田正紀）
脱パルミトイル化酵素ファミリーの探索と性状解析（村上達郎，関谷敦志，横井紀彦，深田優子，深田正紀）

神経細胞構築研究部門 ············································································· 19
概要3生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

神経変性におけるリン脂質組成の質量顕微鏡解析（有馬秀幸，由木 大，瀬藤光利）

細胞生理研究部門 ················································································· 20
概要

モノテルペン化合物によるヒト TRPA1 阻害とその構造基盤（高石雅之，藤田郁尚，内田邦敏，富永真琴）
TRP チャネルと膀胱機能（水野秀紀，鈴木喜郎，渡邊成樹，富永真琴）
脳脈絡叢に発現する TRPV4 とアノクタミン１の機能連関（高山靖規，鈴木喜郎，内田邦敏，富永真琴）
プロポフォールによるヒト TRPA1 チャネルの活性化（西本れい，加塩麻紀子，富永真琴）

生体情報研究系
感覚認知情報研究部門 ············································································· 23
概要

下側頭葉皮質における光沢選択性ニューロンの解剖学的結合（西尾亜希子，郷田直一，小松英彦，一戸紀孝）
サル視覚領野の物体素材情報表現に視触覚経験が与える影響：fMRI 研究（郷田直一，横井 功，小松英彦 ，橘 篤導，南本敬史）
マカクサルＶ２ニューロンの自然テクスチャ選択性を説明する画像統計量（岡澤剛起，小松英彦）
素材画像に対する下側頭葉皮質ニューロンの反応（横井 功，小松英彦）
実物と画像の素材刺激を用いたサルの行動実験（横井 功，郷田直一，小松英彦）
サル外側膝状体ニューロンの色選択性応答に対する輝度コントラスト極性の影響（波間智行，小松英彦）
大脳皮質 V4 野における色情報の空間的な統合（眞田尚久，小松英彦）

神経シグナル研究部門 ············································································· 26
概要

青斑核を介した覚醒と痛覚抑制の中枢連関機構（古江秀昌，井本敬二）
RuBi-glutamate を用いたグルタミン酸輸送体機能評価システムの構築：ジストニア病態モデルマウス（Atp1a3+/-）への適用（佐竹伸一郎，井本敬二，川上 潔，池田啓子）
神経活動と ERK1/2-MAP キナーゼ・フォスファターゼ活性と基質蛋白質シナプシンＩのリン酸化（山肩葉子，Angus C. Nairn，井本敬二）
下部尿路から脊髄に入力する感覚シナプス伝達機構の解析（秋元 望, 古江秀昌, 井本敬二）

視覚情報処理研究部門 ············································································· 28
概要

大脳皮質における細胞系譜依存的な神経細胞間結合の分子メカニズム（足澤悦子, 宮下俊雄, 吉村由美子，平林真澄, 三寶 誠，八木健）

２光子励起顕微鏡を用いた，機能的な一次視覚野神経回路の形成メカニズム（宮下俊雄, 足澤悦子, 吉村由美子，平林真澄, 三寶 誠，八木健）

一次視覚野ニューロンにおける空間周波数選択性の経験依存的発達（西尾奈々, 石川理子, 吉村由美子）
視覚野可塑性における一酸化窒素の役割（山浦 洋, 吉村由美子，小松由紀夫）
視知覚・運動連関に関する多領域・多細胞の神経活動（木村梨絵, 吉村由美子）
大脳皮質一次視覚野における経験依存的機能発達の層特異性（石川理子，吉村由美子）

4

研究活動報告

心循環シグナル研究部門 ··········································································· 30
概要TRPC3 チャネル－NADPH オキシダーゼ機能的共役による心臓の線維化シグナル制御（北島直幸，冨田拓郎，西田基宏）
TRPC6 チャネルによる末梢循環制御（冨田拓郎，島内 司，西田基宏）
ミトコンドリア分裂による心筋老化制御（外山喬士，西村明幸，西田基宏）
高血圧症の新たなリスク要因としての P2Y6 受容体（西村明幸，Caroline Sunggip，西田基宏）

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門 ············································································· 32
概要

表皮内電気刺激法による皮膚 Aδ，C 線維機能障害評価（小平 農，乾 幸二，柿木隆介）
正立顔および倒立顔に対する定常的視覚誘発脳磁場の計測（鶴原亜紀，乾 幸二，柿木隆介）
雑音下での静寂に対する神経活動の適応（岡本秀彦，柿木隆介）
静寂の軌跡が聴覚誘発脳磁場に与える影響（岡本秀彦，柿木隆介）
外耳道へのカプサイシン刺激による咳嗽反射を用いた機能性嚥下障害の治療法（近藤英司，陣内自治，大西皓貴，川田育二，中野誠一，合田正和，北村嘉章，阿部晃治，星川広史，
岡本秀彦，武田憲昭）
耳鳴りに対する周波数除去音楽療法と経頭蓋直流電気刺激の効果（タイスマン・ヘンニング，ウォルブリンク・アンドレアス，岡本秀彦，シュラウグ・ゴットフリード，
ルダック・クラウディア，パンテフ・クリスト）
突発性難聴に対する音響療法（岡本秀彦，福嶋宗久，タイスマン・ヘンニング，ラーゲマン・ロター，北原
柿木隆介，パンテフ・クリスト）
共感覚における単語色決定の脳内メカニズム（横山武昌，野口泰基，古賀裕紀，齋木糺，猪原秀典，潤，柿木隆介，喜多伸一）

道具刺激の無意識的認識による μ リズムの低下（鈴木恵美，野口泰基，柿木隆介）
注意欠陥多動性障害のある子の表情観察時の脳血流反応（市川寛子，仲渡江美，金沢 創，島村圭一，作田由衣子，作田亮一，山口真美，柿木隆介）
多チャンネル NIRS 計測データを二群に識別する新規手法の提案：チャネル組み合わせを探る（市川寛子，北園 淳，永田賢二，萬田 暁，島村圭一，作田亮一，岡田真人，山口真美，金沢
柿木隆介）

創，

他者による観察が自己顔認知へ与える情動的影響（守田知代，田邊宏樹，佐々木章宏，島田浩二，柿木隆介，定藤規弘）
自閉症スペクトラムにおけるバイオロジカルモーション知覚処理に関する異なる脳反応（平井真洋，軍司敦子，井上祐紀，北 洋輔，林 隆，西牧謙吾，中村みほ，柿木隆介，稲垣真澄）
エコイックメモリの時間分解能：オフセット応答を用いた検討（西原真理，牛田享宏，元村英史，守田知代，小平農，望月秀紀，大鶴直史，乾感覚不一致による自己身体所有感の喪失が一次体性感覚野に及ぼす影響（大鶴直史，橋詰 顕，仲村大地，遠藤勇輝，乾 幸二，柿木隆介，弓削幸二，柿木隆介）

類）

表情変化を超えた人物同定は生後７ヶ月頃に発達する（小林 恵，大塚由美子，金沢 創，山口真美，柿木隆介）
微弱な先行刺激の呈示による感覚処理における抑制系の評価（中川 慧，乾 幸二，柿木隆介，弓削 類）
表皮内電気刺激法による C 線維選択刺激の皮質応答（根木 潤，村垣善浩，乾 幸二，小平農，柿木隆介）5

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

閾下意味プライミングにおける前頭−側頭部の領域間結合の変化（松本 敦，柿木隆介）

生体システム研究部門 ············································································· 39
概要

睡眠中の海馬における律動波の研究（逵本 徹，竹内佐織，金沢星慶）
パーキンソン病モデルマーモセットにおける視床の神経活動（若林正浩，近藤秀樹，畑中伸彦，南部 篤）
大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節（金子将也，畑中伸彦，南部 篤）
パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経路の情報伝達異常（知見聡美，長谷川拓，Wongmassang Worana，高田昌彦，南部篤）

大脳皮質−線条体経路による大脳基底核の神経活動の調節（佐野裕美，小林憲太，加藤成樹，知見聡美，小林和人，南部篤）

線条体−淡蒼球外節投射ニューロンによる大脳基底核の神経活動調節と運動制御（佐野裕美，田中謙二，知見聡美，南部 篤）
ジストニン欠損マウスの病態生理学的解析（佐野裕美，堀江正男，知見聡美，竹林浩秀，南部篤）

ゾニサミドが神経栄養因子に与える影響の解析（佐野裕美，村田美穂，南部 篤）
L-DOPA 誘導性ジスキネジアの病態生理学的解析（Dwi Wahyu Indriani，佐野裕美，知見聡美，南部篤）

計算神経科学研究部門 ············································································· 42
概要

短期的シナプス可塑性と新しい神経ダイナミクスの描像（香取勇一，合原一幸）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門 ··············································································· 44
概要

トリセルラータイトジャンクションにおけるアクチン線維制御（小田裕香子，古瀬幹夫）
トリセルラータイトジャンクションの異常と難聴（東 智仁，勝野達也，北尻真一郎，古瀬幹夫）
ゲノム編集技術による細胞間接着装置構成分子欠失培養上皮細胞の作製（徳田深作，古瀬幹夫）

大脳神経回路論研究部門 ··········································································· 45
概要大脳皮質錐体細胞に分布する抑制性シナプスの形態・機能分化（窪田芳之，山口 登，畑田小百合，北 啓子，川口泰雄，根東Joachim Lübke）

覚，野村真樹，苅部冬紀，

光刺激によって誘発される皮質回路のオシレーション活動（大塚 岳，川口泰雄）
前頭皮質 5 層錐体細胞から抑制性細胞へのシナプス結合特性（森島美絵子，川口泰雄）
大脳皮質興奮性細胞の分類とその細胞系譜（畠中由美子，服部宣子，川口泰雄）
錐体細胞サブタイプの軸索層分布様式（植田禎史，川口泰雄）

心理生理学研究部門 ··············································································· 47
概要統合失調症と脳皮質下構造変化の横断的検討 −多施設 MRI 研究−（福永雅喜，岡田直大，越山太輔，橋本亮太）

6

研究活動報告

視覚脱失が線条体外身体領域の形成に与える影響（北田 亮，吉原一文，佐々木章宏，橋口真帆，河内山隆紀，定藤規弘）
素材の視触覚の不一致性に関わる神経基盤（北田 亮，佐々木章宏，岡本悠子，橋口真帆，河内山隆紀，定藤規弘）
幸福及び悲しみの顔表情による情動伝染の神経基盤（原田宗子，林亜希子，定藤規弘，飯高哲也）
コミュニケーションのオンライン性検出に対応した脳領域：Hypersacanning fMRI を用いて
（小池耕彦, 中川恵理，角谷基文，岡崎俊太郎，定藤規弘）
体動の無意識な同期に対する視界と注意の影響（岡崎俊太郎，吉本隆明，小池耕彦，廣谷昌子，定藤規弘）
系列運動技能の睡眠依存的改善と線条体活動の関連性（菅原 翔，小池耕彦，川道拓東，牧田快，濱野友希，高橋陽香，中川恵理，山崎英明，定藤規弘）

運動速度条件の異なる練習の組み合わせによる系列運動技能固定化の妨害（菅原 翔，濱野友希，青木直哉，山崎英明，吉本隆明，定藤規弘）
日本人英語学習者による統語処理プロセスの神経基盤：fMRI による解明（中川恵理，横川博一，小池耕彦，牧田 快，島田浩二，定藤規弘）
描画時における視線先行と書字習熟度の関係（宍戸恵美子，福村直博，尾崎紀夫，岡崎俊太郎，定藤規弘）
他者の感情推定時における涙と顔表情の統合に関わる神経基盤（高橋陽香，北田 亮，佐々木章宏，川道拓東，岡崎俊太郎，河内山隆則，定藤規弘）
手指の順序運動学習の神経基盤 機能的 MRI を用いた研究（濱野友希，菅原 翔，青木直哉，山崎英明，定藤規弘）
口頭復唱による外国語単語学習定着の促進（青木直哉，菅原 翔，廣谷昌子，岡崎俊太郎，山崎英明，吉本隆明，吉田春世，横川博一，定藤規弘）
第二次体性感覚野に対する経頭蓋直流電気刺激が痛み感覚に与える影響（小山総市朗，中川 慧，定藤規弘，田中悟志）
聞き手の肯定的反応が話し手に与える影響の神経基盤（角谷基文，小池耕彦，岡崎俊太郎，北田歌唱におけるピッチ制御の学習メカニズム（山崎英明，岡崎俊太郎，菅原亮，定藤規弘）

翔，小山総市郎，定藤規弘）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門 ········································································· 54
概要

ヒト精神疾患・高次認知機能解明のための霊長類モデル動物の開発（郷 康広，渡我部昭哉，山森哲雄，大石高生，豊田敦，藤山秋佐夫，伊佐マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立（吉田正俊，辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜，関野正樹，金

正）

東珉）

刺激ー報酬間連合学習における前頭前野神経回路機能の解明（小川正晃，伊佐 正）「盲視」サルにおける視覚―運動変換の皮質神経機構（加藤利佳子，吉田正俊，伊佐 正，池田琢朗，林塚田秀夫）

拓也，河原正幸，尾上嘉代，尾上浩隆，高浦加奈，

In vivo２光子イメージングをもちいた上丘浅層，側方抑制機構の解明（笠井昌俊，伊佐 正）
脳梗塞モデルサルにおける大脳皮質⇒筋間の人工神経接続による運動機能の再建（加藤健治，澤田真寛，西村幸男）
Parameterization of Large-Scale Simulations of Superior Colliculus（Richard Veale，Tadashi Isa，Masatoshi Yoshida）
皮質盲視野に提示された条件刺激に対する中脳ドーパミンニューロンの応答（高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave，伊佐 正）
モチベーションと運動パフォーマンスを繋ぐ神経因果律の解明（鈴木迪諒，伊佐 正，西村幸男）
随意運動時における皮質活動と体性感覚情報を用いた筋活動推定（西原陽子，梅田達也，伊佐 正，西村幸男）

7

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

脊髄損傷患者に対する上肢筋活動依存的な経脊椎磁気刺激による随意的歩行機能回復の試み（中尾弥起，笹田周作，加藤健治，村山尊司，門脇 傑，吉田 晋，飯塚正之，小宮山伴与志，
宇川義一，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，加藤健治，伊佐 正，西村幸男，尾上浩隆）
サル皮質脊髄路損傷後の手指巧緻性回復における脊髄固有ニューロンの寄与の検証（當山峰道，伊佐 正，木下正治，松井亮介，渡邉 大，加藤茂樹，小林和人，里宇明元）
経路選択的光遺伝学的活性化による上丘出力系回路の操作；指向運動と恐怖反応の誘導（Thongchai Sooksawate，小林憲太，伊佐かおる，伊佐 正）

生体恒常機能発達機構研究部門 ····································································· 61
概要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（江藤 圭，石川達也，金 善光，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，中村佳代，戸田拓弥，鍋倉淳一）
In Vivo 多光子顕微鏡を用いたミクログリア・アストロサイトによる大脳皮質神経回路再編機構の解析（和気弘明，宮本愛喜子，加藤大輔，穐吉亮平，鍋倉淳一）
生体イメージングのためのデバイスの開発（平等拓範，澤田和明，和気弘明，江藤圭，稲田浩之，鍋倉淳一）

生殖・内分泌系発達機構研究部門 ··································································· 63
概要

視床下部室傍核 AMPK による摂食調節機構（岡本士毅，箕越靖彦）
交感神経系による脂肪組織マクロファージの TNF-α 発現調節機構（唐 麗君，岡本士毅，箕越靖彦）
加齢依存性の体重増加に及ぼす視床下部 SIRT1 の調節作用（佐々木努，北村忠弘，唐 麗君，箕越靖彦）

環境適応機能発達研究部門 ········································································· 64
概要末梢投与オキシトシンの迷走神経を介した脳情報伝達，摂食抑制と肥満改善（岩﨑有作，矢田俊彦）
Kv2.1 チャネル阻害の併用による GLP-1 関連薬のインスリン分泌促進・血糖改善効果の増強（出崎克也，RauzaSukma Rita，矢田俊彦）

個別研究
個別研究（村上グループ） ········································································· 66
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，澁川義幸，佐藤正樹）

個別研究（大橋グループ） ········································································· 67
概要

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） ········································································· 68
概要

ウニ卵受精時のミトコンドリア活性化と一酸化窒素遊離（毛利達磨，経塚啓一郎）
ウニ卵受精時の ATP 生成の探査（毛利達磨，井尻貴之，佐藤賢一）
ヒトデ卵母細胞成熟におけるカルシウム遊離機構と活性電流の研究（毛利達磨，経塚啓一郎）

個別研究（樫原グループ） ········································································· 69
概要

生後運動神経細胞のチャネル発現の支配標的筋依存性（樫原康博，野村智美）

8

研究活動報告

行動・代謝分子解析センター
遺伝子改変動物作製室 ············································································· 70
概要

フォルスコリンの 2i 培地への添加はラット ES 細胞株の樹立に有効か（平林真澄）

代謝生理解析室 ··················································································· 70
概要

環境汚染物質による心臓リスク増加のメカニズム（外山喬士，石原博美，西村明幸，西田基宏）
環境汚染物質による心臓リスク増加のメカニズム（渡邊成樹，鈴木喜郎，富永真琴）
中枢性呼吸調節における TRP チャネルの役割（平田 豊，鈴木喜郎，富永真琴）
エネルギー消費に及ぼす脱共役タンパク質１と骨格筋 AMPK の調節作用（高木一代，岡本士毅，箕越靖彦）
ジストニアモデルマウスの病態解析（佐野裕美, 知見聡美，南部篤，堀江正男，竹林浩秀）

行動様式解析室 ··················································································· 73
概要

精神疾患の中間表現型「未成熟脳」のメカニズム解明と制御法の探索（高雄啓三，宮川 剛）
ヒト炎症性疾患のモデル動物としてのマウスの再評価（高雄啓三，宮川 剛）
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）

多次元共同脳科学推進センター
概要脳機能計測・支援センター
形態情報解析室 ··················································································· 76
概要

超高圧電子顕微鏡トモグラフィーによる出芽酵母細胞丸ごとの超微形態解析（村田和義，江崎雅俊，小椋 光，荒井重勇，山本悠太，田中信夫）
連続ブロック表面走査型電子顕微鏡によるマラリア感染赤血球の三次元形態観察（宮崎直幸，村田和義，坂口美亜子，金子 修，藤岡 壽）

生体機能情報解析室 ··············································································· 77
概要

多光子顕微鏡室 ··················································································· 77
概要

FRET プローブのフォールディング効率改善法の確立（柴田明裕，中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治）
光応答性 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，柴田明裕，安田涼平）
光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用（柴田明裕，村越秀治）
分子間相互作用検出のための高感度蛍光タンパク質の開発（村越秀治，鍋倉淳一，柴田明裕）

ウイルスベクター開発室 ··········································································· 79
概要9生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発・提供と共同研究の推進（小林憲太）
特定の神経路あるいは神経領域の機能解析（小林憲太）

霊長類モデル動物室 ··············································································· 80
概

要

オリオンプロジェクト
概生体制御シグナル研究部門 ··················································· 81

要

匂い認識における嗅粘液の役割の解明（佐藤幸治）
光によるカルシウムシグナル伝達系の制御（佐藤幸治）

神経分化研究部門 ················································································· 82
概要

CRISPR/Cas9 システムによる高効率ノックイン法の確立（木村有希子，東島眞一）
胸びれのリズム運動司る神経回路の解析（東島眞一）

動物実験センター ················································································· 84
概

要

管理運営
研

究

教

育

社会貢献

技術課

·························································································· 87
概要（大河原浩）

施設の運営状況①統合生理研究系(1) 生体磁気計測装置（竹島康行）②大脳皮質機能研究系(1) 磁気共鳴装置（伊藤嘉邦）③脳機能計測・支援センター(1) 形態情報解析室（小原正裕，山田(2) 多光子顕微鏡室（前橋元，加藤勝己）寛）(3) 電子顕微鏡室(生理研・基生研共通施設)（小原正裕，山田 元）(4) 機器研究試作室(生理研・基生研共通施設)（佐治俊幸）④情報処理・発信センター(1) ネットワーク管理室（吉村伸明，村田安永）⑤岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター（伊藤昭光，廣江10

猛，窪田美津子，神谷絵美）

研究活動報告／分子生理研究系

分子生理研究系
神経機能素子研究部門【概要】
イオンチャネル，受容体，G 蛋白質等の膜関連蛋白は，遺伝子発現系における機能発現の再構成を行った。また，神経細胞の興奮性とその調節に重要な役割を果たし，脳2 本刺し膜電位固定法，パッチクランプ等の電気生理学

機能を支えている。本研究部門では，これらの神経機能的手法，細胞内 Ca2+イメージング・全反射照明下での素子を対象として，生物物理学的興味から「その精妙なFRET 計測・一分子イメージング・膜電位固定下蛍光変分子機能のメカニズムと動的構造機能連関についての化測定等の光生理学的手法，細胞生物学的研究手法によ研究」に取り組み，また，神経科学的興味から「各素子り，その分子機能調節と構造機能連関の解析を行った。

の持つ特性の脳神経系における機能的意義を知るため

また，生理研内外の研究室との共同研究により，遺伝子の個体・スライスレベルでの研究」を進めている。

改変マウスの作成と行動解析，免疫組織化学的解析，質

今年度，これまでに引き続き，神経機能素子の遺伝子量分析による結合タンパク質の同定，マイクロアレイ解の単離，変異体やキメラ分子の作成，タンデムリピート

析による遺伝子破壊の影響の解析，赤外分光による膜タ

コンストラクトの高効率作成，tag の付加，非天然蛍光

ンパク質の構造変化の解析等も進めている。以下に，今アミノ酸の導入等を進め，卵母細胞，HEK293 細胞等の年度行った研究課題とその内容の要約を記す。

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

泉，久保義弘麗，夏目里恵，崎村建司（新潟大学脳研究所細胞神経生物学分野）

我々は，代謝型グルタミン酸受容体や GABAB 受容体

Flox マウスの作成に取り組み，昨年度までに，Flox マウと同じく，大きな N 末細胞外領域と 7 回膜貫通部位を持スを得，また，Emx1-Cre マウスと交配させて大脳におつ，Family C に属するオーファン代謝型受容体（Prrt3）

いて Prrt3 遺伝子を脱落させたヘテロマウスを得た。今の機能の解析に取り組んでいる。機能に関する手がかり

年度，網羅的行動解析に向け，flox ホモかつ Emx1-Creを得るために，Prrt3 遺伝子破壊（KO）マウスを作成しヘテロマウス（大脳特異的 KO ホモマウス）と，同腹のた。しかし，KO ホモマウスは，1 週間以内に高率に死亡

flox ホモマウスを充分数確保することを目指して交配をしたため，KO ヘテロマウスを用いて網羅的行動解析を継続したが，大脳特異的 KO ホモマウスの生存率がかな

行い，空間記憶，恐怖条件付け記憶の長期保持が低下しり低く，充分数の個体は得られていない。今後，薬剤投ていることを明らかにした。次に，KO ホモマウスを用

与により Cre 発現が誘導されるマウスとの交配も視野にいた網羅的行動解析を行うために，条件的 KO のための入れて，実験を継続する。

11

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

オーファン代謝型受容体 Prrt3 の機能解明に向けた，脳内発現パターンの解析
山本友美，山本泉，久保義弘今野幸太郎，渡辺雅彦（北海道大学大学院医学研究科解剖学講座解剖発生分野）

オーファン代謝型受容体（Prrt3）の機能に関する手がVGluT2 陽性グルタミン作動性ニューロンに発現するこかりを得るために，特異抗体を作成し，脳内発現パターと，グリア細胞には発現していないことが明らかになっン，神経細胞内局在に関する解析を進めている。これまた。

でに，昨年度，マウス脳新鮮凍結標本を用いて脳内発現

さらに，ニューロンにおける細胞内局在を明らかにす部位を解析し，視床，黒質，橋核，海馬等で，KO マウるために Prrt3 と各種マーカータンパク質の特異抗体をスで消失する特異的染色を観察した。

用いて二重免疫染色を行った。用いたマーカー分子は，

今年度，Prrt3 の発現細胞種を決定するために，各種

グルタミン酸作動性神経終末マーカーVGluT1（皮質由来マーカーを用いて，2 重 fluorescent in situ hybridization を終末）・VGluT2（脳幹由来終末），抑制性神経終末マー行った。用いた細胞マーカーは，グルタミン酸作動性

カーVIAAT，グリアマーカーGLAST である。その結果，ニューロンマーカーVGluT1（海馬・大脳皮質），VGluT2

視床・海馬において Prrt３は VGluT1 陽性グルタミン酸（視床），抑制性インターニューロンマーカーGAD67，作動性神経終末部，あるいはその近傍に多く存在するこ

グリアマーカーGLAST である。その結果，Prrt3 mRNAとが明らかになった。今後，免疫電子顕微鏡観察により，はニューロン選択的に発現し，大脳皮質・海馬では発現部位が，終末部の pre 側か post 側かを確定すること

VGluT1 陽性グルタミン作動性ニューロンと GAD67 陽を目指す。

性抑制性インターニューロンに，視床後腹側核ではオーファン代謝型受容体 Prrt3 結合蛋白同定と切断酵素同定に向けた研究
山本泉，山本友美，久保義弘

横井紀彦，深田優子，深田正紀（生理学研究所細胞器官研究系生体膜研究部門）
中尾和貴（理化学研究所発生・再科学総合研究センター，東京大学大学院医学系研究科疾患生命工学センター）
清成

寛（理化学研究所発生・再科学総合研究センター）

今野幸太郎，渡辺雅彦（北海道大学大学院医学研究科解剖学講座解剖発生分野）

オーファン代謝型グルタミン酸受容体 Prrt3 は，長いれることが確認された。なお，Furin の遺伝子破壊マウ

N 末端細胞外領域を有する 7 回膜貫通型の受容体である。

スは致死であるため，Furin 非存在マウスで，Prrt3 の切(1) 我々は，脳に発現する Prrt3 タンパク質の特異抗体を断が起きなくなるかどうかについては，解析できていな

用いた western blot 解析により，N 末端細胞外領域が根元い。 (2) 我々は，Prrt3 の機能を知る手がかりを得るため付近で切断された，受容体が存在することを見出した。

に，免疫共沈タンパク質の質量分析による解析を行った。

切 断 は ， 当 初 ， 細 胞 外 に 放 出 さ れ る protease ， tPA,

その結果，たくさんの候補分子のリストが得られたが，Neuropsin, Neurotrypsin 等によると推測したが，これらの非特異的ではないと判断できるものとして，グルタミン

遺伝子破壊マウスでも Prrt3 の切断は同様に観察された。

酸トランスポーター EAAT1, EAAT2，G 蛋白質 alpha i/o

今年度，細胞内でのタンパク質のプロセシングに関わる

サブユニットが同定された。このことから，興奮性シナ

pro-protein convertase (PCs) によるものと推測し，遺伝子

プス前終末に局在する Gi/o 共役型受容体であることが発現系を用いた実験を行ったところ，PC のひとつであ強く示唆された。

る Furin によって，Prrt3 が，少なくとも部分的に切断さ12研究活動報告／分子生理研究系

受容体－GIRK チャネル複合体形成に関する研究
立山充博，久保義弘

G 蛋白質依存性内向き整流カリウムチャネル（GIRK）

である M2R はリンカーのサイズに関わらずチャネルを

は，主に，百日咳毒素（PTX）感受性 Gi/o 蛋白質を介し活性化した。さらに，蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）て活性化される。これに対し，我々は，Gq 共役型受容効率の計測から，M2R は受容体の近傍に存在することが体であるムスカリン性アセチルコリン受容体 1 型（M1R）

明らかとなり，M2R はチャネルと複合体を形成すると考とチャネルを 34 のアミノ酸残基で結合すると，Gq 蛋白

えられた。受容体のキメラ変異体を用いた実験から，複質を介して GIRK が活性化されることを見出した。この合体の形成には M2R の細胞内第 3 ループの中でも膜近作用は，チャネルと受容体をつなぐアミノ酸残基の数を傍の N 端と C 端のアミノ酸配列が重要であることを見出増やすと消失した。これに対して，Gi/o 共役型の受容体した。

G タンパク質共役型受容体による KCNK13 チャネルの機能修飾
立山充博，久保義弘
松原美紀（新潟大学医学部医学科）

2 ポアカリウムチャネルの一種である KCNK13 チャネ

リン性アセチルコリン受容体 2 型などの Gi/o 共役型受容ルは，常時開口していることから背景電流を構成すると体も KCNK13 チャネル電流増加作用を示すことが明ら考えられている。我々は，小脳プルキンエ細胞においてかとなった。これらの作用は，百日咳毒素により抑制さ

KCNK13 チャネル電流が代謝型 GABA 受容体の活性化れたことから，Gi/o 蛋白質を介すると考えられた。さらにより増加することを報告している。そこで，KCNK13に，我々は，Gq 共役型受容体も KCNK13 チャネル電流

チャネルを HEK 細胞に発現させ，各種 G 蛋白質共役型増加作用を示すことを見出した。現在，KCNK13 チャネ

授与体の作用を検討した。その結果，代謝型 GABA 受容

ル電流を増加させるメカニズムを解明すべく研究を進体のみならず，代謝型グルタミン酸受容体 2 型やムスカめている。

QT 短縮を起こす変異が KCNQ1 チャネルのゲーティングに与える影響
中條浩一，久保義弘

心臓の電位依存性カリウムチャネルである KCNQ1 は，細胞外側に局在していることに注目し，電位センサーのその修飾サブユニット KCNE1 とともに心臓の IKs 電流

動きとゲーティングにどのような影響を与えているのを担う。どちらの遺伝子の変異も心臓の不整脈の一種でかについて，アフリカツメガエル卵母細胞を用いた二本ある QT 延長症候群を引き起こすことから，心臓の興奮

刺し膜電位固定法と，Voltage clamp fluorometry 法により性に重要な役割を果たしていると考えられている。そし検討した。S1 セグメント上の S140G と S5 セグメント上て非常にまれではあるが，KCNQ1 チャネルの機能を亢

の I274V に関しては，KCNE1 が存在しているときにの進する変異により，心房細動や QT 短縮症候群などの興み電位センサーが up state に安定化されることがわかっ

奮性異常を引き起こすことも知られている。これらの機た。一方で S140G の隣のアミノ酸である V141M に関し

能亢進変異が，KCNQ1 の主に電位センサーに隣接するては，KCNE1 の存在の有り無しに関わらず，常に電位

13生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

センサーが up state に安定化されていることが明らかともに，KCNE1 が構造上どのような位置で KCNQ1 と相互なった。以上の結果は，これらの変異が興奮性異常を引作用しているかについても，重要な示唆を与えている。

き起こすメカニズムについて新たな知見を与えるとと

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

赤外分光法はタンパク質のイオン結合状態を赤外差できる “緩い”選択性フィルターを持つ。野生型とナスペクトルの取得により解析する非常に鋭敏な方法で，トリウムを良く通す変異体（T118I）を比較することで，ロドプシンを中心とした構造機能連関研究に大きな成“緩い”選択性フィルターがどのような構造的基盤ある果を上げてきている。この方法をイオンチャネル，特にいは分子相互作用によってもたらされるのかを赤外分

哺乳類のイオンチャネルに適用し，イオンの透過機構や光法によって解析，検討した。すでに発表済みのカリウ

分子間相互作用などを明らかにすることを目指していムイオンに高い選択性を示す KcsA チャネルと比較するる。これまで KCNK1 とよばれる two-pore タイプのカリと，KCNK1 の特徴である“緩い”選択性が，選択性フィ

ウムチャネルについて，全反射赤外分光法による解析をルターとイオンとの結合様式の違いによるものである

行ってきた。KCNK1 はカリウムチャネルでありながら，ことを示唆するデータを得た。

pH などの条件によってナトリウムイオンも通すことがATP 受容体チャネル P2X2 の膜電位と ATP に依存する構造変化の光学的手法による検出
Rizki Tsari Andriani，Batu Keceli，久保義弘
ATP 受容体チャネル P2X2 は，膜電位依存性チャネル

い部位の情報は得られない。これらの問題を克服して構にみられる典型的な膜電位センサードメインが存在し造変化の詳細に踏み込むために，今年度，コード領域中ないにも関わらず，膜電位依存的ゲーティングを示すこの任意の箇所を終止コドンに変異させ，ツメガエル卵母とを，我々は示してきた。また，膜電位と ATP に依存す細胞に改変 tRNA と共発現させることにより，非天然蛍

る P2X2 の構造の変化を，点変異により導入した Cys 残光アミノ酸を導入する実験を開始した。作成した変異体

基の Cys 修飾剤による修飾の速度の状況に依存する違いから，P2X2 チャネル電流が電気生理学的に記録され，として捉える実験を行い，膜電位と ATP 結合の有無に依また，卵母細胞表面に蛍光発現が観察されたことから，存して，導入した Cys の修飾速度が変わること，すなわ

デザイン通りに，終止コドンの箇所に非天然蛍光アミノ

ち，構造変化が確かに起きていることを明らかにした。

酸を取り込んだ P2X2 タンパク質が細胞膜に発現し機能この手法では，Cys 修飾剤がアクセスしにくい膜貫通していることが確認された。今後，P2X2 の膜貫通部位

部位等の構造変化を解析することは困難である。また，を含む様々な個所に非天然蛍光アミノ酸を取り込ませ，

Cys 残基に蛍光物質をラベルして，蛍光強度の変化とし膜電位変化，ATP の有無に伴う蛍光強度変化を網羅的にて構造変化を捉える手法でも，ラベルがアクセスできな解析し，構造変化の詳細に迫る計画である。

14

研究活動報告／分子生理研究系

相対発現量に依存した Kv4.2/DPP10 複合体のストイキオメトリーと性質の変化
北沢和寛，中條浩一，久保義弘
電位依存性 K＋チャネルの一つ Kv4.2 は，神経細胞のことで解析，検討した。まず DPP に mEGFP をつないだ樹状突起等において興奮性を調節している。Kv4.2 はい

コンストラクト mEGFP-DPP10 を作成し，DPP10 単独でく種類かの修飾タンパク質によって機能修飾を受ける

発現させたときのストイキオメトリーを検討したとこことが知られているが，そのうちのひとつ，一回膜貫通

ろ，およそ 70%の DPP10 が細胞膜上で二量体として存在

型の膜タンパク質 DPP10 について，Kv4.2 との相対発現していた。これは細胞外ドメインが二量体構造をとりや量に依存した機能修飾量変化とストイキオメトリーにすいことに由来していると考えられた。次に Kv4.2 と共ついて検討した。さまざまな濃度の DPP10 の cRNA を発現させたところ，最大 4 分子の DPP10 が結合できるこ

Kv4.2 の cRNA とともにアフリカツメガエルの卵母細胞とがわかったが，特に DPP10 が 2 分子結合した状態，すに発現させたところ，主に電流量と不活性化からの回復

なわち 4:2 のストイキオメトリーを取りやすいことがわ

速度が，DPP10 の cRNA 量に依存して変化した。この結かった。DPP10 が単独で二量体構造をとりやすいことが，果から，Kv4.2-DPP10 複合体のストイキオメトリーも相ストイキオメトリー分布の偏りに影響を与えているこ

対発現量に依存して変化すると予想し，一分子イメージとが示唆された。

ングによるサブユニットカウンティング法を適用する

hERG チャネルの脱活性化機構における S4-S5 リンカー-C リンカー間相互作用の研究
粂慎一郎，中條浩一，久保義弘
電位作動性 K+ チャネル（Kv）ファミリーに属する

末端側細胞内領域に存在する C リンカーについての研究

hERG チャネルは，ファミリー内の他のチャネルと比較を行った。S4-S5 リンカーおよび C リンカーには，それして脱活性化が遅く，複数の細胞内ドメイン間相互作用

ぞれ負電荷アミノ酸であるグルタミン酸が存在するが，がこれを制御することが示唆されている。これまでに，

このいずれか片方のみを正電荷アミノ酸であるリシン

電位センサードメイン-ポア形成ドメイン間を繋ぐ S4-S5に置換した際，脱活性化は著しく速くなる。しかし，両リンカーへの変異によって遅い脱活性化が速くなるこ

領域の各グルタミン酸を同時にリシンに置換した場合，とが知られている。また，この領域は他の細胞内ドメイ

ふたたび脱活性化が遅くなることが分かった。この結果

ンと相互作用することが示唆されているが，未だ制御機から，遅い脱活性化の制御機構には，S4-S5 リンカーと構の解明には至っていない。今回，我々は S4-S5 リンカー

C リンカーの間の相互作用が影響している可能性が示唆と相互作用している新しい領域の候補の 1 つとして，Cされた。

分子神経生理研究部門【概要】
分子神経生理部門では以下に示す３つのテーマに関して研究している。
1）グリア細胞の機能とその病態解明。

2）哺乳類神経系の発生・分化。
3）脳神経機能発現における糖鎖の役割。
1）グリア細胞は神経回路同様にネットワークを作っ15

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）ているが,その情報伝達様式は神経伝達と全く異なっている。特に，プロテオグリカンがモルフォゲンの分布をおり，しかも神経回路とは独立している。このネット制御することにより神経発生を調節している可能性にワークがどのように脳機能を制御しているのか研究す

ついて検討している。
3）糖蛋白質糖鎖解析法を開発し極めて微量な試料かる。
2）神経幹細胞からどのようにして全く機能の異なるらの構造解析が可能となった。脳神経系において，新し細胞種（神経細胞，アストロサイト，オリゴデンドロサ

い糖鎖構造を発見し，その生理学的意義について検討しイトなど）が分化してくるのか，について研究を進めてている。

オリゴデンドロサイトの機能と病態
清水健史，長内康幸，國澤和生，Wilaiwan Wisessmith，李佳益，池中一裕

オリゴデンドロサイト（以下 OL）は，ミエリン形成

た OL-ニューロン間相互作用に破綻をきたすノックアウ

後もニューロンの活動電位の伝導速度を調節している

トマウスを用いて，ミエリン依存的なニューロン遺伝子

ことが明らかとなり，また一つの OL は複数の軸索に対の発現変動を解析し，同定した候補遺伝子の機能解析をしてミエリンを形成することから，OL がニューロン間行っている。さらに脱髄性疾患の病態解明に取り組むたの情報伝達を仲介し,ひいては脳高次機能の発現に寄与

め，我々は髄鞘巣のミクログリア，および好中球で特異している可能性が考えられる。この課題に取り組むため，的に発現するシスタチン F とカテプシン C を同定し，そOL-ニューロン間相互作用の分子機構の解析と，それら

れら遺伝子発現を人為的に操作できる遺伝子改変マウ

相互作用をマウス生体内で可視化する新しい技術の開スを作製し，脱髄性疾患への作用を明らかにしつつある。

発を行った。その結果 OL は，ニューロンのサブタイプ

それと並行して，脱髄誘導時にミクログリア依存的に活に依存して軸索を選別している可能性が示唆された。ま性化される Wnt シグナルの機能解析も行っている。

アストロサイトの機能と病態
稲村直子，杉尾翔太，菊地原沙織，池中一裕

近年，神経伝達物資がアストロサイトから放出され，イトが脳白質の形成・維持に関与することが指摘されてシナプス伝達を調節することが提唱されているが，そのいる。そこで我々はアストロサイトの病態と白質脳症のメカニズムについては不明な点が多い。我々は，名古屋関連を明らかにしようと考えた。当該白質脳症の一つで大学曽我部正博教授のグループ，国立医薬品食品衛生研

ある MLC 病に着目し，その原因遺伝子である Mlc1 の遺究所関野祐子部長との共同研究により，ルシフェリン発

伝子改変マウスを慶應義塾大学田中謙二准教授との共光を利用して，培養アストロサイトまたは海馬スライス

同研究により作成して，アストロサイトと白質脳症の病をグルタミン酸で刺激することにより多量の ATP 放出態との関連について解析を行なった。Mlc1 遺伝子改変マが見られることを観察した。薬理学的実験から，この爆

ウスでは，生後１週から２週目にかけて白質脳症を発症

発的な ATP 放出には複数のチャネルが協調的に関わっすること，白質脳症がアストロサイトの膨化を起点としていること，そして興味深いことに開口放出が関与してて生じることを明らかにした。加えて，新たな Mlc1 遺いないことを明らかにした。

伝子改変マウスの表現型として小脳形成不全を見出し

近年，ヒトにおいてアストロサイト異常に起因して発た。野生型マウスの小脳において Mlc1 の発現を解析し症する白質脳症が複数報告されてきており，アストロサたところ，アストロサイトの一種であるバーグマングリ

16

研究活動報告／分子生理研究系

アに強い発現が認められ，その細胞内局在が小脳発生にナプスの除去と移行が抑制されていることがわかった。

伴って変化することを明らかにした。さらに Mlc1 遺伝

この結果より，バーグマングリアに発現する Mlc1 が小子改変マウスでは，小脳プルキンエ細胞-登上線維間シ

脳回路形成・精緻化に関与することが示唆された。

脊髄神経発生における硫酸化プロテオグリカンの役割
橋本弘和, 江 文, 吉村

武, 池中一裕

胎生期の脊髄では Wnt，BMP や Shh といったモル

異マウス（Bromi マウス）において Shh の分泌源となる

フォゲンが分泌される。これら分泌性因子は濃度勾配を底板が消失しており，Shh シグナリングレポーター遺伝

形成し，その濃度に応じて様々な細胞応答を引き起こす子の発現についても確認したところ Patched1 のシグナルことが知られている。しかしながら，モルフォゲンの濃は残っていたが Gli1 の発現は消失していた。分化に関し

度勾配形成機構についてはいまだ不明な点が多い。

ては胎生 12.5 日 Bromi マウスにおいてオリゴデンドロサ

本研究室では新しいモルフォゲンの濃度勾配形成機

イト前駆細胞の産生が著しく遅れており，代わりに運動構として硫酸化糖鎖による制御について提唱している。

神経細胞の産生が増加していた。また，ヘパラン硫酸脱

これまでにコンドロイチン硫酸，へパラン硫酸，ケラタ

硫酸化酵素の発現パターンにも変化を与えていること

ン硫酸といった糖鎖に着目し，細胞の分化異常や Shh シが明らかとなった。この表現系はこれまでに解析を行っグナリングの異常を明らかにしている。本年度は Shh シ

た糖転移酵素欠損マウスのものと類似している。以上のグナリング変異マウスを用い胎生期脊髄の発生への影ことから硫酸化糖鎖−Shh の相互作用が腹側脊髄の発生

響や硫酸化糖鎖の分布を解析した。Shh シグナリング変に関与していることが考えられる。

Ｎ結合型糖鎖の構造決定と機能解析
吉村武，半田（鳴海）麻衣，加納雄一郎，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

equal contribution）。また，この新規シアル酸構造が特定間相互作用やシグナル伝達に深く関わる。これまでにの蛋白質に結合していることを見出した。解析手法をさ

我々は糖鎖解析手法を改良し，脳内に発現しているＮ結らに改良し，髄鞘の酸性糖鎖を網羅的に解析した結果，合型糖鎖構造および糖鎖生合成過程に関わる遺伝子発中枢神経系と比べて末梢神経系の髄鞘に硫酸化Ｎ結合

現を網羅的に解析してきた。本年度は，マウス脳内のＮ型糖鎖が豊富に存在することを見出した。硫酸化Ｎ結合

結合型糖鎖のシアル酸結合様式の詳細な解析を行い，脳型糖鎖の詳細な構造解析や mRNA 発現量などから，硫酸発 達 期 に お い て 新 規 シ ア ル 酸 化 糖 鎖 構 造 [Gal β (1-3)

化糖鎖の合成に関わる硫酸転移酵素を突き止めた。硫酸

{NeuAcα(2-6)}GlcNAc-]の発現レベルが上昇することを転移酵素ノックアウトマウスの座骨神経において，髄鞘見出した（Torii*, Yoshimura*, et al., Glycoconj J, 2014; *,構造の異常や軸索変性が観察された。

17

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

細胞器官研究系
生体膜研究部門【概要】
本研究部門では，脳高次機能の基本機能単位であるシイル化酵素ライブラリースクリーニング法やパルミト

ナプス伝達を制御する中心的分子機構，さらには脳病態

イル化蛋白質の可視化プローブなど新しい実験手法をにおけるその破綻機構について明らかにすることを目開発し，超解像顕微鏡イメージング，マウス遺伝学，電指している。具体的には，記憶や学習の分子基盤をなす

気生理学などを組み合わせて，これら AMPA 受容体制御と考えられている AMPA 型グルタミン酸受容体（AMPA

分子の生理機能と脳病態（てんかんや自己免疫性脳炎）

受容体）の制御機構に着目している。我々はこれまでに，における機能破綻のメカニズムの一端を先導的に明ら

特異性と定量性を重視した生化学的手法に基づいて，２かにしてきた。現在，これら AMPA 受容体制御分子がい

種類の AMPA 受容体制御分子（パルミトイル化脂質修飾

かにしてシナプス伝達の可塑的側面，さらにはマウス・

酵素 DHHC と，てんかん関連リガンド・受容体である

ヒトの記憶，学習，認知機能を制御するのかを明らかに

LGI1・ADAM22）を独自に発見した。さらに，パルミト

するため研究を展開している。

てんかん関連リガンド LGI1 の分子病態機構の解明
横井紀彦，加勢大輔（神経シグナル研究部門），大川都史香
井本敬二（神経シグナル研究部門），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

蛋白質が構造異常を起こし，ADAM22 と結合不全となる遺伝子として考えられている LGI1 が ADAM22 を介してことが本てんかんの分子病態であることを明らかにし

AMPA 受容体を制御することを独自に見出し，その分子た。さらに，ケミカルシャペロン（シャペロン活性を持機構の解明を進めている。今回，LGI1 の生理的意義を明

つ低分子化合物）による LGI1 変異蛋白質の構造異常のらかにするために，家族性てんかん患者における LGI1

修復が，てんかん治療に有効である可能性を見いだした。

変異の解析を行い，その分子病態の解明を試みた。まず，以上より，LGI1-ADAM22 結合が正常な脳機能，すなわ

報告されているすべての LGI1 ミスセンス変異を分泌型

ち安定な脳興奮状態の維持に必須であることが示され変異と分泌不全型変異に分類し，それぞれの型の LGI1

た。

変異蛋白質を発現するてんかんモデルマウスを作製しYokoi N et al (2015) Nat Med. 21:19-26.

た。そして，このモデルマウス脳に発現する LGI1 変異

自己免疫性辺縁系脳炎における新規抗原の同定
大川都史香，佐竹伸一郎（神経シグナル研究部門）
横井紀彦，渡邊修（鹿児島大学），深田優子，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対する自己抗体が存在することが報告された。我々は鹿する自己免疫性辺縁系脳炎の患者血清の多くに LGI1 に

児島大学医学部の渡邊修博士との共同研究により，日本

18

研究活動報告／細胞器官研究系

国内の辺縁系脳炎の多くの患者血清中に抗 LGI1 抗体が電気生理学的手法により明らかにし，抗 GABAA 受容体

存在することを報告した。一方，新規自己抗体の標的分抗体が GABAA 受容体の機能を阻害することがけいれん

子の同定も同時に試み，新たに 7 種類の自己抗体を発見

症状を主訴とする病態機構であることを明らかにした。

した。今回は，抑制性シナプス伝達の中核を担う GABAA

本研究は，自己免疫性辺縁系脳炎の診断や治療方針の決受容体に対する自己抗体を世界に先駆けて同定した。さ

定に重要な知見と考えられる。
Ohkawa T et al (2014) J. Neusosci. 34:8151-8163.

らに，抗 GABAA 受容体抗体の作用機序を細胞生物学，

PSD-95 パルミトイル化サイクルによるシナプス機能制御
深田優子，横井紀彦，関谷敦志，村上達郎，深田正紀

AMPA 受容体は外部からの刺激に応じて，シナプス後とを見出した。今回，我々は PSD-95 の脱パルミトイル

肥厚部（PSD）に輸送され，その PSD における AMPA

酵素を同定するため，セリン加水分解酵素に着目し，受容体の数の変化がシナプス可塑性に重要と考えられ

PSD-95 に対し，脱パルミトイル化活性を示す候補遺伝子ている。PSD-95 は PSD における主要な足場蛋白質で，を複数単離した。現在，これら酵素の機能欠損時の表現

附属サブユニットを介して，AMPA 受容体と結合する。

型を評価し，その生理的意義を明らかにしつつある。こ

我々はこれまでに，PSD-95 パルミトイル化酵素を同定し，のようにして，PSD-95 のパルミトイル化サイクルの全容

PSD-95 のパルミトイル化レベルが外部刺激によってダを明らかにし，AMPA 受容体を介したシナプス伝達の制

イナミックに変化し，AMPA 受容体の局在を制御するこ御機構の一端を解明しようとしている。

脱パルミトイル化酵素ファミリーの探索と性状解析
村上達郎，関谷敦志，横井紀彦，深田優子，深田正紀

蛋白質パルミトイル化の修飾サイクルは DHHC ファ

羅的に単離し，過剰発現系を用いて様々なパルミトイル

ミリーと脱パルミトイル化酵素群により制御されるが，化基質蛋白質に対する活性（効果）を評価した。その結脱パルミトイル化酵素の全容に関しては未だ議論され

果，約 10 種類の蛋白質が脱パルミトイル化活性を示すており，統一的な見解には至っていない。我々は脱パル

ことを見出した。現在，これら酵素の基質特異性やそのミトイル酵素が酵素学的にセリン加水分解酵素に属す

生理的意義を解析している。

ることに着目し，機能未知のセリン加水分解酵素群を網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なデータを元に統計学的手法やバイオインフォマティを支配する分子基盤解明を目指して研究を進めている。

クスを融合させ，これまでにない新しい視点から神経細独自に開発した質量顕微鏡法を駆使して，極性決定や微胞の極性決定，微小領域確立に関与する分子基盤解明に

小領域確立に寄与する物質，とりわけ脂質や脂質代謝物

挑戦している。加えて，極性決定や微小領域確立におけの特異的局在情報の蓄積を進めている。集められた膨大る細胞骨格の寄与にも注目し，アクチン繊維や微小管に19

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

よる脂質局在の制御などを新しいテーマとして研究に

経細胞構築の破綻についても，脂質や代謝物に着目し，取り組みだしている。また，傷害や変性疾患における神その分子基盤解明に向けた研究を展開している。

神経変性におけるリン脂質組成の質量顕微鏡解析
有馬秀幸（浜松医大），由木大（ライオン），瀬藤光利

アルツハイマー病（AD）患者死後脳を質量顕微鏡で観インターロイキン 6 受容体をブロックする分子標的抗

察し，患者の疾患レベルと脂質組成の相関を解析した。

体薬 MR16-1 の脊髄損傷に対する作用機序探索を目指し，

AD 脳では，ドコサヘキサエン酸（DHA）を含有するホ

脊髄損傷マウスモデルに対し MR16-1 を投与し，質量顕スファチジルコリン（PC）が灰白質において選択的に減微鏡で解析した。溶媒を投与した対照群では，損傷部位

少していた。さらに，DHA 含有 PC の減少率は AD 発症において DHA 含有 PC が顕著に減少した。MR16-1 を投からの経過年数に非常に強く相関した。また，DHA 含有

与した個体では，損傷部位における DHA 含有 PC の減少

PC の減少は後シナプスの減少を伴っていた。一方で，が有意に抑制された。さらに，MR16-1 により DHA 含有

前シナプスの変化は伴わなかった。興味深いことに，PC の減少が抑制された部位では，GFAP 陽性アストロサ

DHA 含有 PC の減少は，Aβ の蓄積や神経細胞の脱落とイトの集積が見られた。これらの結果より，MR16-1 のは相関しなかった。これらの結果は， DHA 含有 PC の作用として，損傷部位において DHA 含有 PC を豊富に含減少が，前シナプスの脱落と神経細胞の脱落の間に，後むアストロサイトの増殖を高めることが示唆された。

シナプスの脱落と同時に起こることを示している。本発（文献 2）。

見は，AD 脳における分子および細胞レベルの病態進行

1. Yuki et al. Sci Rep (2014) 4: 7130.

に新しい洞察を与えた（文献 1）。

2. Arima et al. Neuroscience (2014) 269: 1-10.

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，そこれらの細胞環境情報センサーの分子システム連関をの環境情報を他のシグナルに変換し，細胞質・核や周囲解明していくことは，個体適応の理解のための基本単位の細胞に伝達することによって環境変化にダイナミッである「細胞の生存応答」を解明するうえで極めて重要

クに対応しながら生存応答を行っている。細胞が存在すである。この細胞外環境情報を感知するイオンチャネル

る臓器・組織によって細胞が受け取る環境情報は異なり，型のセンサー蛋白質の構造機能解析，活性化制御機構の従って細胞が持っている環境情報を受信する機能も異解析を通して細胞感覚の分子メカニズムの解明を目指なる。それらセンサー蛋白質は環境の変化に応じてダイしている。特に，侵害刺激，温度刺激，機械刺激の受容ナミックに感受性や発現等を変化させてセンシング機機構について TRP チャネルに焦点をあてて解析を進め構の変化からよりよい生存応答を導く機能を有していている。また，センサーは進化の過程で環境変化に応じる。これらのセンサー蛋白質は種々の化学的，物理的情てその機能や発現を変化させて適応してきたと考えら

報を受容し，センサー間の相互作用を行い，多くは最終

れ，センサー蛋白質の進化解析によっていかに生物が環的に核への情報統合を行う。そして，それは細胞の，組境変化に適応してきたかも解析している。

織の，さらには個体の環境適応をもたらす。したがって，

20

研究活動報告／細胞器官研究系

モノテルペン化合物によるヒト TRPA1 阻害とその構造基盤
高石雅之，藤田郁尚，内田邦敏，富永真琴

ヒト TRPA1 の阻害剤は有望な鎮痛薬候補となること

AITC による活性化電流の抑制に関する濃度依存性を検から，Ca2+イメージング法を用いて天然由来物質でヒト討したところ，borneol, 2-methylisoborneol, fenchyl alcohol

TRPA1 阻害物質をスクリーニングして（いずれも 1 mM），による抑制の IC50 値はそれぞれ 0.20 mM, 0.12 mM, 0.32

borneol, 2-methylisoborneol, fenchyl alcohol を同定した。

mM で既知の TRPA1 阻害剤である camphor (1.3 mM),

HEK293 細胞にヒト TRPA1 を発現させてパッチクラン

1,8-cineole (3.4 mM)より小さい値であった。また，点変プ法を用いて解析し，1 mM の borneol, 2-methylisoborneol,

異体を用いた解析により，ヒト TRPA1 の S873, T874,

fenchyl alcohol はヒト TRPA1 活性化能をもたず，また，

Y812 がその抑制に関与することが明らかになり，それ1 mM menthol, 100 µM flufenamic acid あるいは 20 µM

ら阻害剤の六員環構造の水酸基がヒト TRPA1 のアミノ

AITC (allyl isothiocyanate)に よ っ て 活 性 化 さ れたヒト酸に結合して阻害活性が生じる可能性が示唆された。

TRPA1 電流を完全に抑制することを見いだした。20 µM

TRP チャネルと膀胱機能
水野秀紀，鈴木喜郎，渡邊成樹，富永真琴

マウス膀胱癌における温度感受性 TRP チャネルの意

激物質 GSK1016790A）は Ca2+イメージング法でも確認

義を明らかにする目的で，C3H/He マウスの膀胱から調した。ヒト膀胱癌由来細胞 T24 細胞でも TRPV2, TRPV4,

整した上皮細胞と C3H/He マウスに発癌物質 MBT-2 を投TRPM7 の遺伝子発現，TRPV2, TRPV4 の蛋白質発現を確与して作成した膀胱癌から調整した上皮細胞で温度感認し，TRPV2 の機能が大きいこと，TRPV4 の機能が小受性 TRP チャネル遺伝子の発現を比較検討し，TRPV2,

さいことを観察した。さらに，マウス膀胱癌細胞 MBT-2

TRPM7 遺伝子の発現が癌細胞で増大し，TRPV4 遺伝子

細胞の増殖が TRPV2 の dominant negative 体の共発現で発現量が逆に減弱していることが分かった。TRPV2 の発増大し，TRPV2 刺激物質（LPC, 2-APB）で減弱するのを現増大，TRPV4 の発現現象は特異的抗体を用いた免疫蛍観察した。膀胱癌における TRPV2 発現増大は癌細胞の光染色法でも確認された。膀胱癌細胞での TRPV2 の機増殖抑制に働いている可能性が考えられた。

能増強（刺激物質 2-APB, LPC）と TRPV4 の機能減弱（刺脳脈絡叢に発現する TRPV4 とアノクタミン１の機能連関
高山靖規，鈴木喜郎，内田邦敏，富永真琴

マウス脳における温度感受性 TRPV チャネル遺伝子おなった。マウス脈絡叢では TRPV4 を介して Ca2+が流入

よび蛋白質の発現を解析して，TRPV4 が脈絡叢に強く発し，その Ca2+が Ca2+活性化クロライドチャネルを活性化現することが分かった。この脳脈絡叢における TRPV4するのではないかと考えた。まず，単離マウス脳脈絡叢の発現は BAC transgenic mice を作成して確認された。ま上皮細胞での Ca2+活性化クロライドチャネルの機能的発

た，NaK/ATPase との共発現解析によって，TRPV4 がマ

現と Ca2+活性化クロライドチャネルの１つアノクタミン

ウス脈絡叢のアピカル膜に発現することも明らかに

１（ANO1）蛋白質の発現を確認した。次に HEK293 細21

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

胞に TRPV4 と ANO1 を共発現させてクロライド電流を細胞に TRPV4 と ANO1 を共発現させて，陰性電位で GSK観察したところ，TRPV4 刺激物質 GSK1016790A（GSK）

依存的な細胞容積の減少を観察した。よって，単離脈絡による細胞外 Ca2+依存的なクロライド電流の活性化が観叢上皮細胞では，TRPV4 の活性化を介して流下した Ca2+

察された。HEK293 細胞での TRPV4 と ANO1 の物理的が Ca2+活性化クロライドチャネル ANO1 を活性化させて結合も生化学的実験で確認された。単離脈絡叢上皮細胞

クロライド流出を引き起こし，それが駆動力となって水でも GSK による細胞外 Ca2+依存的なクロライド電流の流出がもたらされているものと推定された。これは，脈活性化と物理的結合が観察された。単離脈絡叢上皮細胞

絡叢からの脳脊髄液排出の分子メカニズムの一つと考における 37 度下での低浸透圧によるクロライド電流のえられた。

TRPV4 依存的な活性化も観察された。最後に，HEK293

プロポフォールによるヒト TRPA1 チャネルの活性化
西本れい，加塩麻紀子，富永真琴

静脈麻酔薬 propofol は投与時に血管痛を惹起することによる細胞内 Ca2+上昇は GABAA 受容体阻害剤でかなりが知られている。そこで，propofol による TRPA1, TRPV1

抑制され，T-type, L-type Ca2+チャネル阻害剤によっても活性化を HEK293 細胞を用いてパッチクランプ法によっ抑制された。TRPV1/TRPA1 double knockout マウスの感て解析し，propofol はヒト TRPV1 を活性化しない（マウ

覚神経細胞を用いたパッチクランプ法による解析で，ス TRPV1 は活性化する）が，ヒト TRPA1 を強く活性化

GABA, propofol とも陰性電位で内向き電流を活性化させ，する（マウス TRPA1 と比較して）ことが明らかになっpropofol による活動電位発生が GABAA 阻害薬で消失した。次に，マウス感覚神経細胞に Ca2+イメージング法をた。感覚神経細胞内クロライド濃度は高く，クロライド

適用して解析した。propofol による細胞内 Ca2+濃度上昇

チャネルの活性化はクロライド流出から脱分極をもたCa2+ 依 存 的 で ， 応 答 細 胞 の 多 く は

TRPV1,

らす。よって，propofol は TRPA1, TRPV1 に作用するの

TRPA1 刺 激 に も 応 答 し た が ， TRPV1/TRPA1 double

みならず，GABAA 受容体に作用することによって脱分

knockout マウスの感覚神経細胞でも観察されたことから，極をもたらし，その結果，電位作動性 Na+チャネル，電TRPV1, TRPA1 以外の関与も推測された。TRPV1/TRPA1

位作動性 Ca2+チャネルを活性化して活動電位を発生させdouble knockout マウスの感覚神経細胞において，propofolて痛みを惹起しているものと推定された。

は細胞外

22

研究活動報告／生体情報研究系

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間で整合性のある理解が生み出される仕組みがあると構を研究対象としている。我々の視覚神経系は階層的に考えらえる。視知覚に関するこれらの問題を解明するた

構築された複雑な並列分散システムである。そこでは低めに，大脳皮質を中心とするニューロンの刺激選択性と次領域で検出された比較的単純な特徴が高次領野で統

特定の視覚情報の脳内分布様式および行動との関係を合されて，生体にとって意味のある情報が取り出されて調べている。具体的な課題として（１）物体表面質感の行動に利用される精巧な仕組みがあると考えられる。ま重要な要素である光沢の表現，（２）素材識別のメカニ

た視覚系で取り出された情報は，体性感覚や聴覚など他ズムに関するいくつかの研究，および（３）色情報処理の感覚情報と統合されて外界の事物についての多感覚メカニズムの研究を行った。

下側頭葉皮質における光沢選択性ニューロンの解剖学的結合
西尾亜希子，郷田直一，小松英彦，一戸紀孝（国立精神神経医療研究センター）

特定の光沢に選択性を持つ細胞は下側頭皮質上側頭の前端背側部付近，後頭側頭溝の腹側部付近といった領

溝下壁において 2-3mm の領域に限局して存在していた。

域は，fMRI を用いた先行研究で，光沢の強い視覚刺激

そこで，光沢選択性細胞がどのような領域から入力を受によって賦活した領域と良く一致している。これらの結けているのかを解剖学的に調べるため，この領野に逆行

果は，下側頭皮質上側頭溝下壁，後中側頭溝前端背側部性のトレーサーを注入した。その結果，上側頭溝内の多付近，後頭側頭溝腹側部付近がネットワークを形成し，くの細胞がラベルされたが，その他にも後中側頭溝の前光沢情報の脳内処理を担っている可能性が高いことを

端背側部付近や，後頭側頭溝の腹側部付近においてラベ

示唆している。

ルされた細胞のクラスターが見られた。この後中側頭溝

サル視覚領野の物体素材情報表現に視触覚経験が与える影響：fMRI 研究
郷田直一，横井功，小松英彦 ，橘篤導（獨協医科大学），南本敬史（放射線医学総合研究所）

本研究では，サルを対象とした fMRI 実験により，金る影響を調べる新たな fMRI 実験を進めてきた。数ヶ月

属，石材，木材などの素材に関する視覚情報が脳においにわたり，サルに９種の素材で作られた棒状の実物体をてどのように処理されるかについて研究を行ってきた。

掴む視触覚経験課題を課し，この視触覚経験課題の前後

前年度までに，サル V4 及び後部下側頭皮質（PIT）の活において，サルがそれら９種の素材を観察しているとき

動が素材の多感覚的印象を反映していることを明らかの脳活動を計測した。マルチボクセルパターン解析法をにし (Goda et al., 2014)，さらに，これらサル脳領域の素用いて，脳の情報表現を調べたところ，PIT の活動パター

材情報表現がどのように形成されるのかを明らかにす

ンが視触覚経験によって大きく変化していることが明るため，様々な素材の視触覚経験が脳の情報表現に与えらかとなった。視触覚経験後においては，PIT の情報表

23

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

現は，素材の触覚的特性（硬さ，重さなど）の類似度を

よって触覚特性を反映するように変化すると考えられ良く反映していた。すなわち，触覚入力を直接受けないる。

サル高次視覚野の情報表現は，長期的な視触覚経験に

マカクサルＶ２ニューロンの自然テクスチャ選択性を説明する画像統計量
岡澤剛起，小松英彦

脳がどのように画像特徴を抽出することでテクス

V2 野から記録を行いテクスチャ選択性を解析した。そチャ知覚を行っているかについて明らかにするために，の結果，V2 野ニューロンの活動は V4 野と多くの点で類

我々はこれまでに Portilla と Simoncelli（2000）の開発し似しており，Portilla と Simoncelli の統計量の組み合わせた自然テクスチャ統計量に基づく画像刺激を作成して，で説明できることがわかった。ただし V4 野のニューロ

サルの V4 野ニューロンの記録を行い，この部位のテクンに比べ単純なスペクトル統計量に反応するニューロ

スチャ選択ニューロンの活動がこれらの統計量の組みンが多かった。この結果は，V2 野でテクスチャ高次統

合わせである程度説明できることを示してきた。今年度

計量の計算が始まるという考えを支持する結果である

は，同様の刺激を用いて注視課題を行っているサルのと考えられる。

素材画像に対する下側頭葉皮質ニューロンの反応
横井功，小松英彦世の中に存在する物体は様々な素材によって構成さニューロンの反応を記録した。素材刺激に選択的な応答れている。我々は対象がどのような素材によって構成さを示したニューロンのうち，多くのニューロンは同じカれているのかを見ることだけで容易に判断することがテゴリーに属する複数の刺激に対して強く反応する傾出来る。これまでに下側頭葉皮質が素材知覚に関与して向があり，素材カテゴリーに対してある程度選択的な反いることが機能的 MRI の研究によって示されているが，応を示した。さらに個々のニューロンのカテゴリー選択

個々のニューロンがどのように素材を表現しているか性は複数種の素材カテゴリーに広がる傾向を示した。一は明らかでない。９種類の素材カテゴリー（金属，ガラ

方，数種類の素材画像に対してのみ強く反応し，鋭い選ス，陶器，石材，樹皮，木目，皮革，布，毛）からなる択性を示したニューロンも少数みられた。この結果は下

素材画像セット（合計３６画像：９カテゴリー×各４サ

側頭葉皮質のニューロンが素材知覚の基となる神経表ンプル）を注視課題遂行中のサルに視覚刺激として呈示

現に関与している可能性を示唆する。

し，単一細胞外電位記録を用いてサルの下側頭葉皮質の実物と画像の素材刺激を用いたサルの行動実験
横井功，郷田直一，小松英彦

ヒトの素材知覚の神経メカニズムを明らかにする上材を知覚しているかの手掛かりを得るために，実物素材

でサルは有用なモデル動物である。サルがどのように素刺激と画像素材刺激を用いてサルの行動実験を行った。

24

研究活動報告／生体情報研究系

実物素材刺激を用いた実験では，９種類の素材カテゴ

真撮影して画像素材刺激セットを作成し，タッチパネル

リー（金属，ガラス，陶器，石材，木目，樹皮，皮革，を装着したディスプレイ上に呈示した。サルは素材画像布，毛）からなる実物素材刺激セット（合計３６個：９を一定期間タッチすることで報酬を得る。実物素材を用カテゴリー×各４サンプル）を，サルの前面に設置したいた実験の結果とは異なり，素材間での成功率の差はほ

実物素材提示装置を用いて呈示した。サルは実物素材をとんど見られなかった。これらの結果は，素材に対する一定期間把持することで報酬を得る。サルの行動は素材

サルの行動には過去に素材に触れた経験と，生物学的なのカテゴリーに依存し，簡単に触る素材（金属，ガラス，重要性が反映されていることを示唆する。実物素材を用木目）と，触ることを避ける素材（毛）が存在することいたときにだけ明らかな行動の差が見られたことは，実が明らかになった。実物素材を用いた実験が終了した後，物素材を実験に用いることの有用性を示している。

画像素材刺激を用いた実験を行った。実物素材刺激を写

サル外側膝状体ニューロンの色選択性応答に対する輝度コントラスト極性の影響
波間智行，小松英彦

色刺激の輝度コントラスト極性の変化は色の見えにセットと背景より暗い色刺激セットを用いて，輝度コン影響を与えることがあり，ニューロンの色選択応答におトラストの極性変化が色刺激へのニューロン応答に与ける輝度コントラストの影響を明らかにすることは色える影響を調べた。その結果，外側膝状体の個々のの見えの神経基盤を理解する上で重要である。色情報をニューロンの色選択性は輝度コントラストの極性に大脳に伝える中継地点である外側膝状体では，赤-緑反対

よって全く影響を受けないことが分かった。一方，色ご

色細胞と青-黄反対色細胞の二種類の色選択性細胞で色とに明るい色に対する神経活動と暗い色刺激に対する情報が表現されることが知られているが，輝度コントラ

神経活動を比較した結果，無彩色を中心に相関の低い領ストが色選択性に及ぼす影響を直接調べた研究は無い。

域が見られ，この結果は以前に調べた V4 野および下側

そこで注視課題を行っているサルの外側膝状体から赤-頭皮質と異なっていた。

緑反対色細胞の活動を記録し，背景よりも明るい色刺激

大脳皮質 V4 野における色情報の空間的な統合
眞田尚久，小松英彦

私たちは，観察する環境が変わっても見ている物体固したとは言えない。そこで，複数色の組み合わせ刺激に有の色が識別できているように感じるが，実際の色の見

対する神経細胞応答を定量的に調べることで，色情報がえ方はその色単体だけでなく，照明環境や背景の色，そ空間的にどのように統合されているのかを調べた。

の周辺の視覚情報によって影響を受ける。色知覚は，物

CIE-Luv 色度座標からサンプルした 8 色から 2 色をラン

体とその周辺を含めた色情報が視野空間上で統合されダムに選び，サル V4 野細胞の受容野内外に同時に呈示た結果だと捉えることができる。これまでの色情報処理することで，色の組み合わせに対する応答特性を網羅的に関する生理学研究では，単一色刺激に対する神経細胞に計測した。その結果，約半数の V4 野細胞が単色より応答が主に調べられてきた。この手法では視覚野細胞のも色の組み合わせに強く応答することが分かった。また，

基本的な色選択性を調べることはできるが，複雑な情報

その２色を呈示する位置を入れ替えると反応が減弱す処理をしていると考えられる色知覚の神経基盤を理解ることから，色の組み合わせに対する応答には空間的な25

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

特性があることが示唆された。これらのことから，V4れる。

野において色情報が空間的に統合されていると考えら

神経シグナル研究部門【概要】
当部門では分子，シナプス，神経回路からシミュレー

伴う輸送体の機能低下と病態，ジストニアの発症との関ションに至る幅広い視点から神経シグナル伝達の機構係を評価する系を構築した。また，シナプス小胞の局在を詳細に捉え，さらに in vivo 標本を用いた解析や行動を制御するシナプシンＩのリン酸化，ERK1/2 キナーゼ

解析など統合的視点から，それら多様なシグナル伝達のと神経活動との関係を分子レベルで捉える研究，更に，生理的意義や個体や行動に及ぼす影響を明確にする独脳から脊髄に至る中枢神経広範に投射する神経核の 1 つ

創的な研究を行っている。

である青斑核に着目し，光遺伝学や in vivo パッチクラン

神経シグナル伝達機構の詳細な解析を行うために，スプ法を用いて脳活動や意識レベルの制御，疼痛抑制など

ライスパッチクランプ法にグルタミン酸の光遊離法を中枢機構の連関を統合的に捉える研究を遂行した。内臓組み合わせたグルタミン酸輸送体機能評価システムをから脊髄へ至る感覚シナプス応答を in vivo で捉え，その新規に導入し，小脳神経回路において Na ポンプ欠損に神経回路を同定した。

青斑核を介した覚醒と痛覚抑制の中枢連関機構
古江秀昌，井本敬二

青斑核は覚醒や意識レベルの調節に重要な役割を果る研究に着手した。まず，痛みの記憶や情動的側面を担たす神経核の 1 つであり，脳幹背側部より大脳皮質など

う前帯状回からの in vivo 細胞外や in vivo パッチクラン

上行性に投射してその活動を制御する。一方で下行性にプ記録を行い，青斑核の興奮と同時に皮質の活動を捉え脊髄へ投射し痛みの伝達を強烈に抑制することが知らる記録・解析法を開発した。また，前年度から明らかにれている。しかし，青斑核を介した意識レベルと痛覚伝してきた脊髄 GABA ニューロンを利用した下行性の青達調節の連関機構の詳細は不明である。そこで，ウィル斑核ノルアドレナリン神経による痛覚抑制機構も同時スベクターなどを用い光遺伝学的に青斑核ノルアドレに解析するなど，青斑核を介した覚醒と痛覚抑制の中枢

ナリン神経の活動を制御し，大脳皮質の活動調節と痛覚連関機構の研究を進めた。

抑制との連関を in vivo シナプスレベルで詳細に解析す

RuBi-glutamate を用いたグルタミン酸輸送体機能評価システムの構築：
ジストニア病態モデルマウス（Atp1a3+/-）への適用
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）

グルタミン酸輸送体（興奮性アミノ酸輸送体;

26

excitatory amino acid transporter, EAAT）が担うグルタミン

研究活動報告／生体情報研究系

酸 (Glu) 取り込み機構（回収機構）は，興奮性神経伝達とにより，電位固定（VH = −60 mV）したプルキンエ細物質 Glu のシナプス外拡散・蓄積過程に大きな影響をお胞から内向き電流を記録することに成功した。この内向

よぼす。この影響を検討するため，caged-Glu の光遊離にき電流は，EAAT 阻害薬 TBOA（200 μM）の投与に伴いより EAAT の Glu 輸送機能を評価する実験系の構築を試

著しく減弱したことから，EAAT の Glu 輸送電流が記録みた。幼若マウス（2 週齢）から小脳の傍矢状断スライできたと結論した。この評価系を Na ポンプ3 サブユスを作成し，Glu/GABA 受容体阻害薬（NBQX, 100 μM;

ニット遺伝子ヘテロノックアウトマウス（Atp1a3+/-）にAIDA, 100 μM; bicuculline, 10 μM）ならびに Na チャネル

適用し，プルキンエ細胞の EAAT 機能が野生型よりも有阻害薬 tetrodotoxin（1 μM）とともに caged-Glu（RuBi-

意に低下していることを示唆する結果を得た。バーグマ

glutamate, 30μM）をスライス標本に灌流投与した。可視

ングリアの Glu 回収能も併せて評価するため，引き続き

光パルス（430 nm, 5 ms）を照射して Glu を遊離させるこ

実験条件の最適化を進めている。

神経活動と ERK1/2-MAP キナーゼ・フォスファターゼ活性と基質蛋白質シナプシンＩのリン酸化
山肩葉子，Angus C. Nairn (Yale University, Rockefeller University)，井本敬二
シナプシンＩは神経終末におけるシナプス小胞結合

よってどのように制御されるのか，統一的な解析を試み

蛋白のひとつで，複数のキナーゼ・フォスファターゼにた。その結果，神経活動が軽・中・強度に上昇するに従っ

よってリン酸化・脱リン酸化を受け，リン酸化依存的にて，site 4/5 の脱リン酸化・リン酸化・脱リン酸化が観察

シナプス小胞の局在を制御する。我々はこれまで，様々

され，一方，ERK1/2 は中・強度の神経活動によって活

な神経活動時におけるシナプシンＩのリン酸化とそれ性が上昇することが判明した。すなわち，生体内におけを制御する複数のキナーゼの活性を解析してきた。本研

る基質蛋白質のリン酸化は，神経活動に依存したキナー究においては，シナプシンＩの site 4/5 のリン酸化とそのゼ・フォスファターゼの活性のバランスによって制御をキナーゼである ERK1/2 の活性が，神経活動の強弱に受けているものと考えられる。

下部尿路から脊髄に入力する感覚シナプス伝達機構の解析
秋元

望,

古江秀昌,

井本敬二

膀胱と尿道からなる下部尿路は蓄尿と排尿を司り，下測定する手法を開発し，膀胱や尿道から脊髄へ入力する

部尿路から知覚神経を介して脊髄へ伝えられる感覚情感覚シナプス応答の解析やその伝導路を同定した。下部報は尿意の発現や畜・排尿時の膀胱－尿道の協調機能の尿路に神経トレーサーを注入して後根神経節を観察す

制御に重要な役割を果たす。しかし，痛みの入力を含む

ると，異なるグループの後根神経節細胞が膀胱と尿道か

下部尿路から脊髄中枢への感覚入力様式やその情報処らそれぞれ情報を伝えることが明らかとなり，また脊髄理機構の詳細は未だ不明なことが多い。そこで本研究で後角においても異なる細胞に膀胱と尿道の感覚情報がは，in vivo パッチクランプ法や細胞外記録法を用いて脊運ばれることが見出されるなど，下部尿路の感覚や痛覚

髄の活動やシナプス応答を，また同時に膀胱機能も同時伝達機構を明確にする研究を遂行した。

27

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

視覚情報処理研究部門【概要】
大脳皮質の情報処理はその神経回路を基盤として成的には，ラットやマウスの大脳皮質を対象として，１）立している。機能的な神経回路の形成には，遺伝的プロ

特異的な神経結合による微小神経回路網の形成メカニ

グラムにより進む過程と，その神経回路の動作を体験・

ズムとその機能，２）発生期の細胞系譜に依存した神経学習を通してより効率化する可塑的調整の２つの段階

結合特異性と視覚反応特性，３）発達期の視覚入力がシがあり，前者は脳の安定した機能発現につながり，後者

ナプス可塑性と視覚反応可塑性に及ばす影響，４）視覚は個々の生存環境に適合した脳機能の獲得に重要と考

誘発性の行動課題を担う神経活動の解析を行っている。

えられる。本研究部門では，大脳皮質で行われている情人事としては４月から木村梨絵 特任助教と山本真理子

報処理の基盤となる神経回路やその形成のメカニズム

総研大生が加わった。以下に本年度に行った研究内容のを明らかにすることを目指して研究を行っている。具体

要約を記載する。

大脳皮質における細胞系譜依存的な神経細胞間結合の分子メカニズム
足澤悦子, 宮下俊雄, 吉村由美子
平林真澄, 三寶 誠（遺伝子改変動物作製室）
八木健（大阪大学大学院生命機能研究科）

我々は昨年度までに，バレル皮質４層星状細胞間の双に 関 与 す る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 本 年 度 は ， in situ

方向性結合が細胞系譜依存的に形成されることを明ら

hybridization 法により大脳皮質における cPcdh 分子の発

かにし，その細胞系譜依存性がクラスター型プロトカド

現と細胞系譜との関係を検証した。その結果，同じ細胞ヘリン（cPcdh）分子の欠損により消失することを示した。

系譜の神経細胞では，同種の cPcdh 分子を発現する確率cPcdh 分子のアイソフォームは 58 種類存在し，大脳皮質が高いことを明らかにした。以上の結果より，大脳皮質の個々の神経細胞において個性的な発現パターンを示

における細胞系譜依存的なシナプス結合には，同種のすことが報告されている。以上の知見から，cPcdh 分子

cPcdh 分子発現による細胞認識が関わる可能性が示唆さが細胞系譜依存的に発現し，シナプス形成時の細胞認識れた。

２光子励起顕微鏡を用いた，機能的な一次視覚野神経回路の形成メカニズム
宮下俊雄, 足澤悦子, 吉村由美子
平林真澄, 三寶 誠（遺伝子改変動物作製室）
八木健（大阪大学大学院生命機能研究科）

本研究ではマウス一次視覚野を対象とし，機能的な神伝子の発現制御をエピジェネティックに調整する DNA

経回路の形成メカニズムの解明を目指す。大脳皮質の神

メチル基転移酵素をコードする Dnmt3b に注目した。

経回路を構成する細胞群は胎生期に神経前駆細胞より

Dnmt3b を欠損したマウス胎児より樹立した iPS 細胞を分裂し適切な皮質層へ移動したのちに各細胞の持つ遺受精卵に移植することによって作製されたキメラマウ

伝プログラムに従い精緻な神経回路網を形成する。このスを使い，ノックアウト遺伝（KO）型及び野生型細胞の過程に重要な働きを持つ分子として，胎生期に様々な遺視覚応答を，麻酔下の同一個体より２光子顕微鏡を用い28

研究活動報告／生体情報研究系

た生体内カルシウムイメージングにより記録し，解析ししていることが示唆された。今後は覚醒下のマウスにおた。その結果 KO 型では野生型に比べ視覚反応性が低下

いても同様の実験を行い，再検証する。

一次視覚野ニューロンにおける空間周波数選択性の経験依存的発達
西尾奈々, 石川理子, 吉村由美子

これまでに我々は，一次視覚野(V1)ニューロンが持つより幼若な時期や成熟後には見られなかったため，生後空間周波数(SF)選択性が発達期の視覚経験に依存して可4 週から 5 週にかけてが SF 選択性の可塑性感受性期であ塑的に調整されることを見出している。本年度はその感ると考えられる。また，発達期に形態視を遮断したマウ

受性期を特定する目的で実験を行った。生後 4 週目のマスの V1 に２光子 Ca2+イメージングを適用して，低 SF

ウスの両眼瞼を縫合し，形態視を遮断した状態で 1 週間に応答選択性を示すニューロンの割合が高くなること飼育した。V1 を対象にフラビン蛍光によるマクロイメーを確認した。今後は遺伝子組換えマウスを使用して，最ジングを行った結果，コントロールに比べ最適 SF が低

適 SF のシフトに伴う興奮性細胞と抑制性細胞のそれぞ

空間周波数側にシフトしていた。このようなシフトは，れの変化を明らかにする予定である。

視覚野可塑性における一酸化窒素の役割
山浦洋, 吉村由美子

小松由紀夫（名古屋大学環境医学研究所）

これまでに感受性期のラット一次視覚野より作成し優位可塑性をモデルに，アルギニン投与の効果を検討したスライス標本を用いた解析により，一酸化窒素(NO)合た。ラット一次視覚野の神経細胞のスパイク活動を，多成酵素の基質であるアルギニン投与により，シナプス長チャンネル電極を用いた電気生理学的手法により記録期増強が阻害される結果を得ている。従って，NO が発した。片眼遮蔽の期間，浸透圧ミニポンプにより一次視

達期の視覚経験に依存した視覚反応可塑性に関与して覚野にアルギニンを持続的に投与した視覚野では，眼優いる可能性が考えられる。そこで本研究では，感受性期

位可塑性が抑制されることを見出した。この結果は，視に片眼遮蔽することにより誘導される一次視覚野の眼覚野での NO の増加が可塑性を抑えることを示唆する。

視知覚・運動連関に関する多領域・多細胞の神経活動
木村梨絵, 吉村由美子

本研究では，学習を成立させるための神経回路変化をの視覚刺激（横縞）のときにはレバーを引くということ明らかにすることを目指す。そこで，課題の難易度，学を学習させた。二種類の視覚弁別刺激に対応して，二種習成績に応じて，どの脳領域で，どのような神経活動の類の運動出力を行わせた。あらかじめ，押すと引くの二変化が起こるかについて検討する。まず，行動実験系の種類の運動があることを学習させておくと，弁別開始か確立を行った。頭部を固定したラット個体動物に，特定ら 10 日間近くで，視覚弁別誘発性の運動課題の学習がの視覚刺激（縦縞）のときにはレバーを押し，別の特定達成された。視覚刺激提示から運動開始までの時間（反29生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

応時間）は，弁別の難易度に応じて，有意に長くなった。

から，多細胞の神経活動をマルチユニット記録しており，

このような弁別課題遂行時に，一次視覚野，高次運動野

現在，その解析を進めている。

大脳皮質一次視覚野における経験依存的機能発達の層特異性
石川理子，吉村由美子

一次視覚野(V1)浅層（2-4 層）と深層（5-6 層）の神経

後，正常な視覚体験を経ると，類似した視覚反応性をも細胞の同期発火性の発達を調べるために，正常な視覚環

つ浅層神経細胞ペアは高い割合で同期発火が強くなっ境で飼育した，開眼直後および生後 24-28 日齢のラット，たが，その発達は暗室飼育や形態視遮断により阻害され24-28 日齢の暗室飼育ラットおよび両眼瞼縫合により形た。深層も発達に伴い同期発火性は上昇したが，その視態視を遮蔽したラットを用いて解析を行った。上記ラッ覚特徴選択性は浅層に比べて弱かった。また，深層細胞

トの V1 細胞から視覚刺激による神経活動を多チャネルの同期発火性は正常な視覚入力が遮断されたラットに電極により記録し，同期発火性を調べた。開眼直後ではおいても観察された。以上の結果は V1 の同期発火特性

全層において同期発火する細胞ペアは稀であった。そのとその形成機構は層ごとに異なることを示唆する。

心循環シグナル研究部門【概要】
心循環シグナル研究部門では，心血管組織が血行力学である transient receptor potential canonical 3 (TRPC3) や的負荷に対して適応する機構または適応できずに機能

ミトコンドリア GTP 結合タンパク質 Dynamin-related不全に陥る機構を，シグナル伝達の視点から明らかにし

protein 1 (Drp1)が筋細胞の修復・再生を制御する重要タようとしている。筋肉細胞に物理的負荷がかかると，筋

ンパク分子であることを見出した。また，プリン作動性細胞は負荷に打ち勝つべく代償的に肥大する。しかし，

P2Y6 受容体が加齢に伴う高血圧の新たなリスク要因と過度な負荷に対して適応できなくなると，筋肉は拡張し，なることをマウスレベルで見出した。各タンパク質の病

やがて機能不全に陥る。今年度は非代償性肥大のメカニ

態生理学的意義に関する研究成果は以下に示す。

ズム解析を行い，非古典的 Ca2+透過型カチオンチャネル

TRPC3 チャネル－NADPH オキシダーゼ機能的共役による心臓の線維化シグナル制御
北島直幸，冨田拓郎，西田基宏

TRPC3 欠損マウスにおいて，心臓の圧負荷により誘発ズムとして，TRPC3 がチャネル活性非依存的に ROS 生

される心肥大は抑制されないものの，間質の線維化がほ成酵素（NADPH オキシダーゼ）の発現をタンパクレベ

ぼ完全に抑制されることを見出した。そこで，ラット新ルで安定化させることを明らかにした。さらに，TRPC3

生児心筋細胞に機械的伸展刺激を与え，炎症メディエーを介した局所的な Ca2+流入が NADPH オキシダーゼの活ターである活性酸素（Reactive Oxygen Species; ROS）生性化に必須となることも明らかにした。Ca2+ 流入から成を調べたところ，伸展誘発性の ROS 生成が TRPC3 阻

ROS 生成へのシグナル変換が，TRPC3 が特異的に線維化害により完全に抑制されることが分かった。このメカニを誘導する機序となる可能性が示された。

30

研究活動報告／生体情報研究系

TRPC6 チャネルによる末梢循環制御
冨田拓郎，島内司，西田基宏閉塞性動脈硬化症（PAD）の末梢循環障害における骨以降の末梢血流量が有意に回復した。TRPC3/6 阻害化合

格筋 TRPC3/6 チャネルの役割解析を進めている。今年度

物は，末梢血管平滑筋細胞の成熟だけでなく，骨格筋細は，TRPC3/6 チャネルに対する選択的阻害化合物を新た胞の再生・修復も促進し，運動能力を上げることで末梢に同定した。この化合物は多くの TRPC チャネル阻害薬

循環を著しく改善することがわかった。TRPC6 欠損マウに共通して見られる store-operated

Ca2+ channel(SOC)阻スにおいても著しい末梢循環改善効果が観察されたこ

害作用は全く持たなかった。大腿動脈結紮 1 週間後からとから，TRPC3/6 阻害化合物は TRPC6 を阻害すること

TRPC3/6 阻害化合物を投与したところ，下肢虚血 3 週間

で抗 PAD 治療効果を示す可能性が示された。

ミトコンドリア分裂による心筋老化制御
外山喬士，西村明幸，西田基宏

心筋梗塞後の左室リモデリングの原因として新規院刺激となることが示唆された。その一方で，低酸素から早期老化が示唆されている。心筋老化は，主に梗塞周辺解除された心筋細胞では再酸素化刺激に伴う ROS 生成

領域の心筋細胞で起こっていることを新たに見出した。

により Drp1 がジスルフィド 2 量体を形成し，むしろミそこで心筋老化の前段階で起こる心筋細胞の形態変化

トコンドリア分裂活性が抑えられることで心筋老化がを，電子顕微鏡を用いて観察したところ，ミトコンドリ

誘導されることが明らかになった。さらに，国が安全性

ア分裂が促進していることに気づいた。梗塞周辺部位でを保証する既承認薬の中から Drp1 阻害作用をもつ新た

は血液は普通に灌流されているものの，一過的な低酸素な薬を同定し，これが慢性心不全を抑制することをマウ状態となっており，これが Drp1 を活性化するトリガー

スレベルで明らかにした。

高血圧症の新たなリスク要因としての P2Y6 受容体
西村明幸，Caroline Sunggip，西田基宏
アンジオテンシン II（Ang II）は個体発生段階におけ細胞の表現型を増殖型から肥大型へと変換することで，る血管新生や成熟の制御，および血圧調節に関わる重要

Ang II による高血圧発症のリスクを増大させる要因とな

な生理活性ポリペプチドである。しかし一方で，高血圧る可能性を新たに見出した。P2Y6 受容体阻害化合物での原因物質としても注目されている。我々は，プリン作

ある MRS2578 が AT1 受容体と P2Y6 受容体との相互作

動性 P2Y6 受容体という炎症誘導性の膜タンパク質が加用を軽減し，Ang II 誘発性高血圧を軽減したことから，齢に伴って発現増加することで Ang II 受容体（AT1 受容

P2Y6 受容体を標的とする薬が副作用の少ない新たな高体）とヘテロ２量体を形成し，Ang II 刺激による平滑筋血圧治療薬となる可能性が期待される。

31

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

統合生理研究系
感覚運動調節研究部門【概要】
初めに 2014 年の人事異動を列挙する。国内では，4 月

良女子大学（中田先生），千葉大学（桑原教授，大森先に鶴原亜紀さんが航空自衛隊航空医学実験隊に栄転さ生，磯瀬先生），また国外では，ドイツ Munster 大学（Prof.

れた。新しい研究室での活躍を祈っている。また，坂本

Pantev），ドイツ Heidelberg 大学（Prof. Treede）との共貴和子さんが広報室に，本多結城子さんが広島大学の同研究を行っている。

URA に移動された。二人とも生理学研究所の所内での勤

脳波と脳磁図を用いた研究が本研究室のメインテー

務 で あ り ， 今 後 も 緊 密 な 連 携 を 保 っ て い く 。 Sumru

マだが，最近はそれに加えて機能的磁気共鳴画像(fMRI)，KECELI さんは出産，育児のためトルコに帰国中である。

近赤外線分光法(NIRS)，経頭蓋磁気刺激(TMS)を用いた

逆に１０月には木田哲夫君が特任准教授として教室に研究も行い成果をあげている。１つのテーマに固執せず，加わった。

各研究者の自主性に任せて研究を行っていることが本2014 年も他施設との共同研究が順調に進んでいる。国研究室の最大の特徴である。研究テーマの幅が非常に広内では中央大学文学部（山口教授），三重大学精神科（元いことは，以下の研究報告を読んでいただければ自明の村先生），神戸大学文学部（野口先生），愛知医科大学事だと思う。

（牛田教授，西原先生），早稲田大学（木田先生），奈

表皮内電気刺激法による皮膚 Aδ，C 線維機能障害評価
小平農，乾幸二，柿木隆介

表皮内電気刺激法（IES）により皮膚 Aδ，C 線維機能た。Aδ，C 線維刺激ともにリドカインテープ貼付 30 分

障害を評価できるかを，両側足背へリドカインテープも後より経時的に感覚閾値は上昇し，誘発電位の振幅は低

しくはプラセボを貼付し，貼付前，30 分後，60 分後に Aδ，下した。60 分後には C 線維の機能障害は Aδ 線維より強C 線維刺激の刺激反応時間，感覚閾値，誘発電位を計測く認めた。プラセボでは各種計測項目に変化はなかった。

することで検討した。Aδ，C 神経刺激は鋭い痛み，C 線

IES は末梢神経細径線維障害の病態解明に有用である可維刺激は弱い痛みを誘発した。選択的 Aδ，C 線維刺激は能性がある。(Clin Neurophysiol 125:1870-1877, 2014)

刺激反応時間により明瞭に判別することが可能であっ正立顔および倒立顔に対する定常的視覚誘発脳磁場の計測
鶴原亜紀，乾幸二，柿木隆介

本研究では，正立顔を模した図と，それを上下反転さの平面型グラジオメーターの記録を分析した。その結果，せた倒立顔図を 11 名の健常者に刺激を 6Hz で提示し，正立顔と倒立顔で共通して刺激周波数の 6Hz およびその定常的視覚誘発脳磁場（SSVEF）を解析した。脳磁場は調和周波数にピークを持つ明瞭な SSVEF が記録された。

306 チャンネル全頭型脳磁計で計測し，204 チャンネル

6Hz の活動の各部位での Areal Mean を計算したところ，

32

研究活動報告／統合生理研究系

正立顔と倒立顔で振幅の差は有意ではなかったが，位相る傾向が見られたと言える。この結果は，誘発反応とは，右側頭部の Areal Mean では，倒立顔観察時で正立顔SSVEF の反応の発生機序が異なること示唆するもので観察時よりも有意に遅かった。通常の顔刺激に対する誘あり，SSVEF 解析により，脳内の視覚情報処理の解明に

発反応では，いわゆる倒立顔効果（倒立顔刺激に対する

新たな知見を得ることが期待される。

潜時の遅延と振幅増大）が見られるが，SSVEF では異な(Neurosci Lett 562:19-23,2014)

雑音下での静寂に対する神経活動の適応
岡本秀彦，柿木隆介

本研究では音の呈示により惹起される神経活動と，連認められたが，その減少パターンは有意に異なっていた。

続雑音下に呈示された静寂により惹起される神経活動

会話や音楽の「間」のように静寂も音信号処理に重要なが，繰り返しによりどのように変化するかを調べた。そ働きを担っていると考えられる。

の結果，実際に音刺激を与えた場合の神経活動も，静寂(Brain Behav 4: 3927, 2014)

により惹起される神経活動も繰り返す事により減少が静寂の軌跡が聴覚誘発脳磁場に与える影響
岡本秀彦，柿木隆介

聴覚誘発脳磁場反応の大きさは刺激音の直前の静寂

する静寂の長さが聴覚誘発脳磁場反応の振幅に影響をの長さに依存することが知られている。しかしながら，与えることを明らかにした。静寂の軌跡は音信号処理にさらに先行する静寂の持続時間の影響を受けるか否か

重要な役割を果たしていると考えられる。

は不明であった。本研究では 3 個以上前であっても先行(Eur J Neurosci 40: 3380-3386, 2014)

外耳道へのカプサイシン刺激による咳嗽反射を用いた機能性嚥下障害の治療法
近藤英司（徳島大学），陣内自治（阿南共栄病院），大西皓貴（阿南共栄病院）
川田育二（阿南共栄病院），中野誠一（国立病院機構高知病院）合田正和（徳島大学）,
北村嘉章（徳島大学）, 阿部晃治（徳島大学）, 星川広史（香川大学）
岡本秀彦, 武田憲昭（徳島大学）

本研究では外耳をカプサイシンで刺激することで，咳

炎を引き起こすことも多いがその予防は難しい。そのた

嗽反射を誘発し誤嚥を防止できるのではないかと考えめ，耳咳嗽反射を用いた，副作用の少ない新しい嚥下機

た。26 人の機能性嚥下障害の高齢者に対して 0.025％の能障害の治療法は非常に重要であると考える。

カプサイシン軟膏 0.5 グラムを外耳道に塗布することで，(Clin Interv Aging 9: 1661-1667, 2014)

嚥下機能の回復が認められた。高齢者の誤嚥は重篤な肺33

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

耳鳴りに対する周波数除去音楽療法と経頭蓋直流電気刺激の効果
タイスマン・ヘンニング（ミュンスター大学），ウォルブリンク・アンドレアス（ミュンスター大学）
岡本秀彦，シュラウグ・ゴットフリード（ハーバード大学医学大学院）
ルダック・クラウディア（ミュンスター大学），パンテフ・クリスト（ミュンスター大学）

私達は先行研究において，周波数除去音楽を耳鳴り患

気刺激の有無には影響を受けなかった。耳鳴りに対する者に聞かせることで症状を改善させることに成功した。

音響療法に対して，経頭蓋直流電気刺激による相乗効果

本研究では周波数除去音楽療法に経頭蓋直流電気刺激はあまり期待できないのではないかと考えられる。

を加えることで，治療効果を高めようと試みた。しかし(PLoS ONE 9: e89904, 2014)

ながら，周波数除去音楽療法の治療効果は経頭蓋直流電突発性難聴に対する音響療法
岡本秀彦，福嶋宗久（大阪労災病院）
タイスマン・ヘンニング（ミュンスター大学），ラーゲマン・ロター（ミュンスター大学）
北原糺（大阪労災病院），猪原秀典（大阪大学）

柿木隆介，パンテフ・クリスト（ミュンスター大学）

本研究では音の呈示により惹起される神経活動と，連なっていた静寂により惹起される神経活動は繰り返す

続雑音下に呈示された静寂により惹起される神経活動

事により減少するが，そのパターンは，会話や音楽の「間」

が，繰り返しによりどのように変化するかを調べた。そのように静寂も音信号処理に重要な働きを担っているの結果，実際に音刺激を与えた場合は，音刺激前の異と考えられる。(Sci Rep 4: 3927, 2014)

共感覚における単語色決定の脳内メカニズム
横山武昌（名古屋大学），野口泰基 （神戸大学）
古賀裕紀 （京都大学）, 齋木 潤 （京都大学）
柿木隆介, 喜多伸一（神戸大学）「共感覚（synaesthesia）」は限られた人にのみ見られよって決定される場合（たとえば「blood」という単語をる稀有な能力で，ある刺激に対して通常は起こり得ない白黒で見せられた時に，単語全体をカバーする赤い共感

感覚（無彩色の文字に対する幻の色など）が共起される色を知覚する場合），左半球側頭・前頭部の言語野の活現象を指す。従来は主に文字に対する共感色の発生メカ

動が共感覚の発生に関与していることが分かった。これ

ニズムが調べられてきたが，個々の文字ではなく単語全らの結果は，従来文字レベルでの共感色で報告されてい体に対して知覚される共感色（単語共感色）の決定・発た腹側高次視覚野の活動だけでなく，前頭葉をも巻き込

生の仕組みは不明な点が多かった。本実験では共感覚者

んだより広範な神経ネットワークが，単語レベルの共感を対象に，様々な文字や単語に対する脳磁場反応を記録

色を発生させていることを示唆する。

した。その結果，単語共感色が当該単語の意味情報に（NeuroImage 94:360-371, 2014）34

研究活動報告／統合生理研究系

道具刺激の無意識的認識による μ リズムの低下
鈴木恵美（神戸大学），野口泰基 （神戸大学）
柿木隆介

視覚腹側経路の顔ニューロンと同じく，視覚背側経路

具刺激知覚時の特徴として，ヒトの脳では左半球におけには道具刺激（ナイフやハンマーなど手の把握運動を誘る μ リズム（8-13Hz）の抑制が見られる。今回，無意識発する刺激）に強い反応を示すニューロンの存在が示唆提示された道具刺激への脳磁場反応を調べたところ，意されている。先行研究は主に脳損傷患者を対象としてき

識提示時と同様の μ リズム（8-13Hz）抑制が見られた。

たが，本研究では健常人を対象とし，この道具選択的反これらの結果は，①道具刺激の知覚に特化した左半球背応の有無を検討した。特に症例報告では道具知覚の自動側の神経処理回路が，無意識状態においても機能し得る的・無意識的な特徴が記述されていたため，本実験ではこと，②このような無意識回路が脳損傷を受けていない

心理物理学的手法を用いて道具刺激を無意識的に提示

健常者の脳にも既に存在すること，を示唆する。

し，その時の健常者の脳磁場反応を記録した。一般に道（Cortex 50: 100-114, 2014）

注意欠陥多動性障害のある子の表情観察時の脳血流反応
市川寛子（中央大学文学部・日本学術振興会），仲渡江美（大阪樟蔭女子大学学芸学部）
金沢

創（日本女子大学人間社会学部），島村圭一（獨協医科大学越谷病院子どものこころ診療センター）

作田由衣子（中央大学研究開発機構），作田亮一（獨協医科大学越谷病院子どものこころ診療センター）
山口真美（中央大学文学部），柿木隆介

学童期の ADHD（注意欠陥多動性障害）のある児は表

一方，定型発達児では幸福顔に対しては脳活動の上昇が情認知に障害があることが近年報告されている。本研究見られ怒り顔には見られなかった。さらに，ADHD 児ででは，ADHD 児と定型発達児に幸福または怒り表情を観は右半球における脳血流増加のピークが，定型発達児よ

察させ，その時の脳活動を NIRS を用いて計測した。そりも早いことがわかった。これらの結果から，ADHD 児の結果，定型発達児では幸福および怒り顔に対して強いの表情認知の神経基盤の非定型性を NIRS を用いて明ら活動が見られたが，幸福表情には活動が見られなかった。

かになった。(Neuropsychologia 63: 51-58, 2014)

多チャンネル NIRS 計測データを二群に識別する新規手法の提案：チャネル組み合わせを探る
市川寛子（中央大学文学部・日本学術振興会），北園淳（東京大学新領域創成科学研究科）

永田賢二（東京大学新領域創成科学研究科），萬田暁（東京大学新領域創成科学研究科）

島村圭一（獨協医科大学越谷病院子どものこころ診療センター）
作田亮一（獨協医科大学越谷病院子どものこころ診療センター）
岡田真人（東京大学新領域創成科学研究科，理研 BSI），山口真美（中央大学文学部）
金沢

創（日本女子大学人間社会学部），柿木隆介

注意欠陥多動性障害（ADHD）と自閉性スペクトラムとからも一度きりの臨床面接からは鑑別が難しい。そこ

障害（ASD）は，共通する症状が多く，併存例が多いこ

で客観的な指標である脳活動計測の結果から二群を鑑

35

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

別する試みを行った。島村らが行った，ADHD 児およびせの全状態探索を行った。その結果，識別率 84%となる

ASD 児が母親顔を観察中の脳活動を NIRS 計測したデー

チャネルの組み合わせを選択できた。従来のチャネルごタを利用した。計測に用いた 24 チャンネルのうち，二との t 検定では抽出できない構造を抽出した。

群の鑑別に有効なチャネルを選び出すために機械学習(Front Hum Neurosci 8:480(pp. 1-10), 2014)（サポートベクタマシン）を利用し，チャネル組み合わ他者による観察が自己顔認知へ与える情動的影響
守田知代（大阪大学），田邊宏樹（名古屋大学）
佐々木章宏（理化学研究所），島田浩二（福井大学）

柿木隆介，定藤規弘（生理学研究所）「他者による観察」により，自己顔を見た時に惹起さ観察されることで，エラー検出に重要な前部帯状回と，れる恥ずかしさ情動を操作し，それに応じた情動関連領

内省的自己の処理に関わる内側前頭前野との機能的結域の活動変化について機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を合が増大することが明らかとなった。これらの結果から，用いて調べた。被験者は同性の 16 ペア（32 名）とした。

前部島皮質は主観的な情動経験の生成に重要であり，そ2 名の被験者が視覚的に相互作用できる dual MRI を用い，の一方で，前部帯状回は自己顔の認知および評価に必要

相手被験者から観察されながら自身の顔写真を見る状な情報を統合するための中継点としての役割を果たす

況を設定した。その結果，観察に伴い，自己顔に対することが示唆された。

恥ずかしさが有意に増大し，その増加量は右側前部島皮(Social Cognitive Affective Neuroscience 9 (5): 570-579,

質の活動増加量と正の相関を示すことが分かった。また，

2014)

自閉症スペクトラムにおけるバイオロジカルモーション知覚処理に関する異なる脳反応
平井真洋（自治医科大学），軍司敦子（横浜国立大学）
井上祐紀（横浜市南部地域療育センター）
北洋輔（国立精神神経センター），林隆（医療法人テレサ会

西川医院）

西牧謙吾（国立障害者リハビリテーションセンター），中村みほ（愛知県心身障害者コロニー）
柿木隆介，稲垣真澄（国立精神・神経医療研究センター）

自閉症スペクトラム児におけるバイオロジカルモー

関しては保たれていた。一方脳活動の振幅において，定ション(BM)知覚処理の時間的機序について検討した。本型発達群では，右半球において BM 知覚時には，統制刺研究では，8-22 歳の 12 名の自閉症スペクトラム(ASD)

激のスクランブルモーション(SM)知覚処理に比べて有児・者ならびに統制群として 12 名の定型発達児・成人

意に強い活動が見られたものの，ASD 児群においてはそを対象に BM 知覚児の脳波計測を実施した。新たに開発のような有意差は認められなかった。これは ASD 児にした視覚刺激を用いることにより，運動視処理と BM 知

おける運動処理の鋭敏性による可能性が考えられた。

覚処理における大域的な処理を分離した脳活動を計測(Res. Autism Spectr. Disord. 8: 1623-1634, 2014)

した。結果，BM の大域的な処理に関するタイミングに36

研究活動報告／統合生理研究系

エコイックメモリの時間分解能：オフセット応答を用いた検討
西原真理，牛田享宏（愛知医大痛みセンター）
元村英史（三重大学医学部神経精神科）
守田知代，小平農，望月秀紀，大鶴直史，乾幸二，柿木隆介

感覚刺激誘発脳活動は，先行する感覚入力履歴に影響ト反応（P50）を記録した。クリック連発の頻度は，25Hzを受けることが知られている。これには秒単位で変化すから 400Hz とした。オフセット P50 の潜時は，クリック

る記憶が関与しており，感覚記憶と考えられる。本研究の頻度と極めて高い相関を示した（r=0.99）。すなわち，

では，聴覚オフセット反応を指標に，エコイックメモリ

オフセット応答がクリック頻度の記憶に依存すること，の時間分解能を検討した。感覚記憶は一般的に，写真におよびエコイックメモリが 5 ミリ秒程度の高い時間分解撮るような高い分解能を有すると考えられているが，実能を有すること，を示している。

験的にこれを証明するのは難しい。1 秒間のクリック連(PLOS ONE 9: e106553, 2014)

発音を呈示し，脳磁図を用いて 50 ミリ秒付近のオフセッ

感覚不一致による自己身体所有感の喪失が一次体性感覚野に及ぼす影響
大鶴直史（広島大学），橋詰
遠藤勇輝（広島大学），乾顕（広島大学），仲村大地（広島大学），
幸二，柿木隆介，弓削類（広島大学）

脳磁図を用い，自己身体所有感の喪失状態が一次体性（cover 一致条件）の 4 条件とした。mirror 非一致条件に感覚野に及ぼす影響を検討した。被験者は健常成人 9 名

おいてのみ，視覚による身体位置と固有受容覚による身とした。ミラーボックスを用い，左示指にリング電極で体位置に不一致が生じ，自己身体所有感が自分の手から電気刺激を与えた際の体性感覚誘発磁場を記録した。実喪失することを確認して実験を行った。結果，一次体性

験条件は，1）右手の鏡像の位置と左手の位置が一致し感覚野に活動源が推定される刺激後 50 ミリ秒の活動ている条件（mirror 一致条件），2）右手の鏡像の位置と（M50）は，mirror 非一致条件において有意に振幅が増

左手の位置が一致していない条件（mirror 非一致条件），大がした。このことは，M50 成分が他感覚統合処理を受

3）1）と両手の位置は同じだが，鏡をプラスチックボー

けた後の成分であることを示唆し，自己身体所有感に関ドで覆った条件（cover 一致条件），4）2）と両手の位連のある成分である可能性が示された。

置は同じだが，鏡をプラスチックボードで覆った条件( Cortex 58: 1-8, 2014)

表情変化を超えた人物同定は生後７ヶ月頃に発達する
小林
金沢恵，大塚由美子（School of Psychology, The University of Sydney）

創（日本女子大学人間社会学部），山口真美（中央大学文学部），柿木隆介

近赤外分光法（Near-infrared Spectroscopy; NIRS）を用

応を計測した。神経順応パラダイムを適用し，「表情がいて，表情変化に不変な人物同定の神経基盤を検討した。

変化する複数人物の顔」と「表情が変化する同一人物の実験では生後 5-6 ヶ月児および生後 7-8 ヶ月児各 12 名顔」を提示した際に，複数人物の顔に比べ同一人物の顔を対象に，T5・T6 を中心とする後側頭領域の脳血流反に対して脳血流反応が低下するか検討した。その結果，

37

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

生後 7-8 ヶ月児では「表情が変化する複数人物の顔」にような反応は示されなかった。本研究の結果から，表情

比べ「表情が変化する同一人物の顔」で両側頭領域の脳変化を超えた人物同定能力は生後 7-8 ヶ月頃に発達する

血流反応の低下が見られたが，生後 5-6 ヶ月児ではそのことが示唆された。(BMC Neurosci 15: 81, 2014)

微弱な先行刺激の呈示による感覚処理における抑制系の評価
中川慧，乾幸二，柿木隆介

弓削

類（広島大学）

正中神経連発刺激時の脳磁場応答を記録し，連発刺激意義を検討するために，その後（500ms 後）の刺激応答による脳磁場応答の減衰が持つ生理学的意義を検討しへの影響を検討した。結果，100ms 前に微弱な先行刺激た。健常成人 12 名を対象とし，テスト刺激の直前 100msを付加した条件ではテスト刺激の刺激応答が減衰したに，感覚閾値の 2.5 倍，1.5 倍，1.1 倍，0.9 倍の先行刺激にも関わらず，その後の刺激への抑制率は先行刺激を付を付加し，テスト刺激の脳磁場応答の減衰を記録した。

加しない条件と変わらなかった＜実験２＞。これらの結結果，先行刺激の強度に応じて抑制率が大きくなること，

果より，先行刺激呈示によるテスト刺激の減衰は，疲労

そして辛うじて認知できる程度の微弱な刺激（1.1 倍）や慣れ等の皮質興奮性の経路とは異なる抑制系の神経の先行によっても有意な抑制が生じることを確認した

回路の動態を反映している可能性が示唆された。

＜実験１＞。次に，実験１で観察された減衰の生理学的(NeuroImage. 101: 416-424, 2014)

表皮内電気刺激法による C 線維選択刺激の皮質応答
根木潤（東京女子医科大学先端生命医科学研究所）

村垣善浩（東京女子医科大学先端生命医科学研究所）
乾

幸二，小平

農，柿木隆介安定した C 線維選択刺激を実現するため，表皮内電気

ぞれ対側弁蓋皮質 1327±116ms，同側弁蓋皮質 1318±

刺激電極の外筒から針の突出量を 100μm から 20μm に変90ms，第一次体性感覚野 1326±131ms であった。この研更した電極を作成した。この電極 6 個を健常成人 7 名の究結果はレーザーによる先行研究と一致している。また，両足背に貼付し C 線維選択刺激した時の皮質応答を脳磁被験者が感じる感覚は，pricking が多かった。この結果

計により計測した。結果は，被験者全員の両足で刺激対は，一部の C 線維終末は Aδ 線維終末よりもより表皮の側，同側の弁蓋皮質，第一次体性感覚野に相当する位置

浅い場所に位置している可能性を示唆している。

に皮質応答が計測された。被験者全員両足の潜時はそれ(Neurosci Lett 570C:69–74, 2014)

閾下意味プライミングにおける前頭−側頭部の領域間結合の変化松本敦（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター），柿木隆介

意味的に関連する語が直前に呈示されると，ターゲッ

は先行呈示されるプライム語が閾下に呈示された場合ト語の処理が促進される意味プライミングという現象でも起こることが示されている。本研究では閾下意味プ

38

研究活動報告／統合生理研究系

ライミングにおいて領域間の情報連絡がどのように行

400ms 以降では側頭部と前頭部の相互連絡が変調するこわれているのかを脳波を用いて検討した。ターゲット語とが示され，閾下意味プライミングによって神経連絡がの呈示から 200ms から 400ms ではシータ帯域の活動を介変化することが示された。

して側頭部から前頭部にかけての情報の連絡が閾下意(J Cogn Neurosci 26: 165-174, 2014)

味プライミングによって変調するのが観察された。

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そのために，①大脳基底核を巡る線維連絡を調べる，じて最適な行動を選択し，あるいは自らの意志によって②課題遂行中の霊長類の神経活動の記録を行う，③大脳四肢を自由に動かすことにより様々な目的を達成して基底核疾患を中心とした疾患モデル動物（霊長類・げっいる。このような随意運動を制御している脳の領域は，歯類）からの記録を行う，④このような疾患モデル動物

大脳皮質運動野と，その活動を支えている大脳基底核とに様々な治療法を加え，症状と神経活動の相関を調べる，小脳である。逆にこれらの領域に異常があると，パーキ⑤様々な遺伝子改変動物の神経活動を記録することにンソン病やジストニアに見られるように，随意運動が著より，遺伝子・神経活動・行動との関係を調べる，⑥霊

しく障害される。本研究部門においては，大脳皮質・大長類の大脳皮質に電極を埋め込み，フィールド電位を記

脳基底核を中心に，このような随意運動の脳内メカニズ

録・解析し，随意運動や意志・判断・学習・睡眠などのムおよびそれらが障害された際の病態，さらには病態を中枢神経機構を調べる，ことを行っている。

基礎とした治療法を探ることを目的としている。

睡眠中の海馬における律動波の研究逵本徹，竹内佐織，金沢星慶

脳内の律動的神経活動が多様な情報処理過程の基盤

睡眠中に増加する。このためガンマ波とデルタ・シータ

として役立っている可能性が指摘されているが，その詳波の振幅は全体としては逆相関する。ところが NREM ス

細については未解明な点が多い。そこで，律動的神経活

テージ 4 だけに限ると，ガンマ波とデルタ・シータ波の動の発生部位とその性状についての基礎的データを取

振幅は正の相関をしめす。また，デルタ・シータ波の位得する目的で，ケージ内で自由行動中のニホンザルの大相とガンマ波の振幅は相関を示し，この相関は REM 睡脳皮質フィールド電位を記録解析する実験を計画した。

眠よりも NREM 睡眠の方が高く，NREM ステージ 4 でそのためにまず，サルの頭部に設置できる小型増幅器と最も高い。このことは，ガンマ波とデルタ・シータ波の

無線テレメータと，テレメータと同期をとって撮影でき

周波数間結合が NREM ステージ 4 で最も高いことを示唆る近赤外線ビデオ装置を開発製作した。そして手始めにしている。記憶固定の二段階モデルに基づいて，NREM

睡眠中の電位活動を記録しその律動波の特徴を解析し睡眠では短期記憶から長期記憶への転送がなされ，REMた。その結果，海馬脳波におけるガンマ波とデルタ・シー

睡眠ではシナプス結合が増強されるという仮説が提唱

タ波について以下の特徴が明らかになった。ガンマ波はされている。今回見つかったガンマ波とデルタ・シータ

REM 睡眠中に増加し NREM 睡眠中に減少する。これに波の周波数間結合は，このような記憶転送のメカニズム

対して，デルタ・シータ波は REM 睡眠中に減少し NREMに関係している可能性がある。

39

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

パーキンソン病モデルマーモセットにおける視床の神経活動
若林正浩，近藤秀樹，畑中伸彦，南部篤

1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine（MPTP）をと，マカクよりも振戦が多く観察されることがわかった。

動物に投与すると，中枢神経系ドーパミンニューロンの平成２６年度はマーモセットの慢性実験のセットアッ

特異的な脱落を引き起こし，パーキンソン病様の症状をプを行った。今後は，１）マーモセット大脳皮質の運動引き起こすことが知られている。これまでわれわれは，関連領野を皮質内微小刺激法で同定し，大脳基底核へのマカクサルを用いてパーキンソン病モデル動物とし，病投射様式を調べる。２）大脳基底核の出力核である淡蒼態生理学的な研究に用いてきた。しかし筋固縮や寡動な球内節と，小脳の出力核である歯状核に慢性刺激電極をどは非常によく再現できるが，振戦はほとんど観察され埋め込み，両者からの入力を確認しながら，運動性視床なかった。ところが，小型の新世界サルであるマーモのニューロン活動と，腕に取り付けた加速度センサーのセットを MPTP で処理し，パーキンソン病モデルにする

データとの間に相関があるか調べる予定である。

大脳基底核における上肢運動ストップ課題遂行中の活動調節
金子将也，畑中伸彦，南部篤

淡蒼球内節は大脳基底核の出力核であり，淡蒼球外節は淡蒼球内節・外節どちらでも，ほとんど活動の変化がは大脳基底核を構成する全ての核と連絡する中継核で認められなかった。今回われわれは，Hamker らによるある。よって，それらの活動は大脳基底核ループに大き大脳基底核の計算論モデルにおいて，淡蒼球外節が運動な影響を与えると考えられている。これまでわれわれは，のストップに大きな役割を担っている仮説に注目し，手淡蒼球の内節と外節は両者とも視床下核から興奮性のがかり刺激の提示後，Go もしくは Stop 刺激を与えるこ

入力，線条体から抑制性の入力を受けるため，そのバラとで，No-go 課題では観察できなかった，運動停止時のンスによってその活動が調節される事を調べてきた。そ活動変化を観察しようとしている。平成 26 年度は４種の際に用いた運動課題は，Go もしくは No-go の手がか

類 の 課 題 （ Global-go ， Global-stop ， Local-go お よ び

り刺激ののちに，ランダムな遅延期間を置き，その後

Local-stop）をサルに訓練した。今後は淡蒼球内節・外節

Go 刺激を与える課題であった。その結果，No-go 課題での単一ユニット記録を行う予定である。

パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経路の情報伝達異常
知見聡美，長谷川拓，Wongmassang Worana，高田昌彦（京大・霊長研），南部
パーキンソン病の病態を明らかにするため，ドーパミ

篤ン病症状の発現に寄与していることを示唆している。

ン選択的神経毒 MPTP の投与により作製したモデルサル

淡蒼球内節は GABA 作動性の抑制性ニューロンで構の神経活動を覚醒下で記録した。大脳基底核の出力部で成され，常時連続発火することによって，その投射先である淡蒼球内節では，自発発火頻度に変化はなく，大脳ある視床と大脳皮質を抑制している。正常な状態では，

皮質の電気刺激に対する応答が変化していた。この結果

直接路を介した入力によって淡蒼球内節が一時的に抑は，平均発火頻度の変化ではなく，大脳皮質－大脳基底制されると，脱抑制によって視床と大脳皮質の活動が増核経路における phasic な伝達様式の異常が，パーキンソ

大し運動を起こすが，パーキンソン病では大脳皮質から40

研究活動報告／統合生理研究系の入力によって淡蒼球内節が十分に抑制されず，視床とが起こると考えられる。

大脳皮質に対する抑制を解除出来ないため，無動や寡動

大脳皮質−線条体経路による大脳基底核の神経活動の調節
佐野裕美，小林憲太，加藤成樹（福島県立医科大学），知見聡美，小林和人（福島県立医科大学），南部

篤

大脳皮質−線条体経路と大脳皮質−視床下核経路は大イオンチャネルであるチャネルロドプシンを大脳皮質−

脳基底核への入力経路である。各々の経路には特異的に線条体経路に特異的に発現させた。そして，大脳皮質に発現する受容体やマーカー分子が知られておらず，各々

光刺激用の光ファイバー，淡蒼球外節や黒質網様部に記の経路の選択的な神経生理学的役割の解析は限られて

録電極を刺入し，大脳皮質−線条体経路の興奮を特異的きた。そこで，注入部位から逆行性に遺伝子導入が可能に誘導したときの応答を記録した。その結果，大脳皮質

なレンチウイルスベクター（FuGC ベクター）とアデノへの電気刺激により大脳皮質−線条体経路と大脳皮質−

随伴ウイルス（AAV）ベクターの二重感染を利用した

視床下核経路の両方を電気刺激した場合と異なるパCre-loxP システムによる遺伝子導入法を用い，光駆動性

ターンの一過性の応答が認められた。

線条体−淡蒼球外節投射ニューロンによる大脳基底核の神経活動調節と運動制御
佐野裕美，田中謙二（慶応義塾大学），知見聡美，南部篤

線条体には，線条体−黒質投射ニューロンと線条体−淡投射ニューロンの興奮を誘導した時の応答を記録した

蒼球外節投射ニューロンの二種類の投射ニューロンがところ，淡蒼球外節では抑制−興奮あるいは抑制，黒質存在する。線条体−淡蒼球外節投射ニューロンによる大網様部では遅い興奮などの一過性の応答が認められた。

脳基底核の神経活動の調節と運動制御との関係を解明

さらに，片側の線条体に光ファイバーを刺入し，自由行

するため，線条体−淡蒼球外節ニューロンにチャネルロ

動下で光刺激したときの行動変化を観察したところ，光

ドプシンを発現するマウス（Drd2-tTA::tetO-ChR2 マウス）

刺激と同側への回転運動を数回示したあと，運動を停止を利用した。線条体に光ファイバー，淡蒼球外節あるい

した。線条体−淡蒼球外節投射ニューロンは単に運動をは黒質網様部に記録電極を刺入し，線条体−淡蒼球外節抑制するだけではないことが示唆された。

ジストニン欠損マウスの病態生理学的解析
佐野裕美，堀江正男（新潟大学），知見聡美，竹林浩秀（新潟大学），南部篤

Dystonin-a アイソフォームを欠損するジストニン欠損

る筋収縮の特徴とよく一致していた。この運動異常の原

マウスでは上肢の捻転，下肢の伸展，歩行時の体幹捻転因を解明するため，大脳基底核から神経活動を記録した。

が認められ，典型的なジストニアの表現型を示す。筋電淡蒼球外節，黒質網様部において自発発火および大脳皮図の記録から，ジストニン欠損マウスでは周期的な筋収質運動野を電気刺激したときの応答を記録した。その結縮が認められ，さらに伸筋と屈筋が同時して収縮するこ果，野生型マウスと比較して顕著な差は認められなかっとが多いことが明らかになっており，ジストニアにおけた。ジストニン欠損マウスの運動異常は小脳など大脳基41

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

底核以外の脳領域の異常に起因することが示唆された。
Horie M, Watanabe K, Bepari AK, Nashimoto J, Araki K,
Sano H, Chiken A, Nambu A, Ono K, Ikenaka K, Kakita A,

Yamamura K, Takebayashi H, Disruption of actin-binding
domain-containing

Dystoninproteincausesdystonia

musculorum in mice. Eur J Neurosci. 40(10), 3458-71, 2014

ゾニサミドが神経栄養因子に与える影響の解析
佐野裕美，村田美穂（国立精神・神経医療研究センター），南部篤

ゾニサミドは元々てんかんの薬として開発された薬

モデルマウスは生理食塩水を投与した野生型マウスお剤であるが，パーキンソン病の運動障害も改善すること

よびパーキンソン病モデルマウスと比較して，線条体おから，現在では抗パーキンソン病薬としても認可されてよび中脳腹側領域において神経栄養因子の含有量が有いる。これまでの我々の実験で，ドーパミン神経細胞が意に増加していた。ゾニサミドの神経保護作用に神経栄脱落していくパーキンソン病モデルマウスにゾニサミ

養因子が関わっていることが示唆された。

ドを投与したところ，ドーパミン神経細胞の細胞死を防

Sano H, Murata M, Nambu A, Zonisamide reduces

ぐ作用があることが分かってきた。ゾニサミドの神経保nigrostriatal dopaminergic neurodegeneration in a mouse

護作用のメカニズムを解明するため，ゾニサミド投与がgenetic model of Parkinson’s disease. J Neurochem. 134,

神経栄養因子に与える影響を解析した。その結果，ゾニ

371-381, 2015

サミドを投与した野生型マウスおよびパーキンソン病

L-DOPA 誘導性ジスキネジアの病態生理学的解析
Dwi Wahyu Indriani，佐野裕美，知見聡美，南部篤

パーキンソン病は中脳黒質のドーパミンニューロン

製し，このマウスに L-DOPA を連日投与してジスキネジ

が選択的に脱落することに起因する神経変性疾患で，無アを誘導した。L-DOPA 投与後のジスキネジアが出現し動や寡動などの運動障害を主症状とする。治療にはドーているとき（on）と L-DOPA 投与後から数時間以上経過

パミンを補う L-DOPA の投与が有効であり，運動障害がしてジスキネジアが認められないとき（off）において，改善する。しかし，長期間の L-DOPA の投与によりジス

淡蒼球外節や黒質網様部から神経活動を記録した。そのキネジアと呼ばれる不随意運動が出現する。このジスキ

結果，on と off では大脳皮質運動野を電気刺激したとき

ネジアの病態生理学的解析を行うため，6-hydroxydopamineの淡蒼球外節や黒質網様部における応答パターンが異をマウスに投与してパーキンソン病モデルマウスを作なっていた。

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・神経回路網のを目指している。中でも記憶や注意などの高次機能の発非線形ダイナミクスが，脳機能にいかに関わっているか

現に，多安定性，引き込み，カオス，遷移ダイナミクスを解明し脳型コンピュータの基本原理を構築することなど，非線形動力学系の豊かな特質がいかに活かされて

42

研究活動報告／統合生理研究系

いるかについて，数理モデルによる解析を行い，実験的築手法や，脳科学ビッグデータの非線形解析手法の開発に検証可能な諸特性を明らかにしてきている。多様な神なども行い，現実に即した数理モデル化・数理解析の方

経活動の時系列データに基づく神経回路網モデルの構法を探求している。

短期的シナプス可塑性と新しい神経ダイナミクスの描像
香取勇一（東京大学），合原一幸

脳内では多数の神経細胞（ニューロン）が，シナプス

造・アトラクタ構造の変化にともない，局所的な神経を介して結合し信号を伝達することで，多様な神経ダイ

ネットワークの情報表現における役割が動的に変化すナミクス，柔軟な情報処理機構を生み出している。近年ることを示し，生理実験データと併せて検証し，その妥シナプスの信号伝達強度が様々な要因により短期間の当性を示した。また前頭前野における行動の計画・実行

うちに変化することが明らかになってきた。シナプスのに関する数理モデルの研究では，短期的シナプス可塑性

信号伝達効率が短時間のうちに大きく増大（促進型シナがワーキング・メモリー機能を実現し，系列的動作の生プス）あるいは減少（減衰型シナプス）する短期的シナ成に重要な役割を担う可能性を示している。

プス可塑性の特性は，神経ネットワークのダイナミクス，

また我々はニューロンの状態が 2 値変数で表されるス

脳の情報処理に大きな影響を与えると考えられるが，そ

ピン・モデルを基に短期的シナプス可塑性を持つ神経の詳細は明らかではない。我々は短期的シナプス可塑性

ネットワークモデルを構築，対応する平均場モデルを導の影響を数理モデルを用いた数値解析や非線形動力学

出することで，その特性を多面的に解析している。連想などの理論解析により検証している。セル・アセンブリ，

記憶ネットワーク，興奮性・抑制性ニューロンからなる

すなわちシナプスを介して互いに強く結合したニューネットワークなど様々な神経ネットワークの特性，分岐ロンのグループが活動する状態は，脳内での情報処理の構造を解析し，短期的シナプス可塑性が振動現象，記憶基本単位とも解釈することが出来，力学系のアトラクタ

パターンの間の状態遷移などの多様な神経活動ダイナ状態として特徴付けられる。我々は短期的シナプス可塑

ミクスを生じさせることを示した。さらに短期的シナプ性による実効的なネットワーク構造の変化にともない，

ス可塑性を機械学習に応用し，新しい情報処理機構の枠

セル・アセンブリの構成とアトラクタ構造が動的に変化組みを構築することも試みている。

するという描像を提案し，神経ダイナミクスを新しいア

これらの神経ダイナミクスの研究は，生理・医学的なプローチで理解しようと試みている。スパイキング・観点からの脳の理解をとおして，関連する疾患の理解・ニューロンを基に構成した神経ネットワークモデルの治療などへの臨床的応用の可能性があるだけでなく，脳数値実験や神経集団のダイナミクスを扱うための平均の柔軟な情報処理装置としての側面を，新しい脳型コン場モデルを用いて，その特性を解析した。特に前頭前野

ピュータなどへ応用するなど，工学・情報科学的な応用の柔軟な情報表現に関する研究では，ネットワーク構へと発展していくものと期待される。

43

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

大脳皮質機能研究系
脳形態解析研究部門【概要】
脳形態解析研究部門では，IST Austria に転出した重本のうち傍細胞輸送は細胞間接着装置により制限されて隆一教授の後任として平成 26 年 4 月に古瀬が着任し, 新いるが，傍細胞輸送の特性は各器官の生理機能に応じてしい研究室をスタートさせた。我々の体の様々な器官を異なっており，その調節機構を解明することは上皮輸送

形作る上皮は，二つのコンパートメントを隔てるバリア研究における重要な課題の一つである。当部門では，上としてはたらくとともに, それらの間で選択的な物質輸

皮細胞に特徴的な構造である細胞間接着装置の構成分送を行っている。上皮を横切る物質の輸送は，細胞膜上子および制御分子群の同定とその機能解析を通じて，上のトランスポーター等と細胞質を介する経細胞輸送と皮における傍細胞輸送の制御とそれに伴う上皮バリア

細胞間隙を介する受動的な傍細胞輸送に分けられる。こ

機能形成の分子機構の解明に取り組んでいる。

トリセルラータイトジャンクションにおけるアクチン線維制御
小田裕香子（京都大学ウイルス研究所），古瀬幹夫

上皮には，2 細胞間の間隙以外に，3 つの細胞が接する Cdc42 の活性化因子 Tuba を同定した。培養細胞を用る狭い領域の細胞間隙が存在する。この領域にはトリセ

いた強制発現実験において，トリセルリンは Tuba 依存

ルラータイトジャンクション（tTJ）とよばれるタイト

的に Cdc42 を活性化した。さらに，Tuba との結合能を欠ジャンクションに付随する特殊な接着構造が観察されいたトリセルリンの変異分子はトリセルリン発現抑制る。我々は，培養上皮細胞において tTJ の構成分子トリ上皮細胞のアクチン線維形成異常を回復できなかった。

セルリンの発現抑制が細胞間接着形成時のアクチン線

以上の研究から，tTJ の構成分子であるトリセルリンが維に影響を及ぼすことを見出した。そこでトリセルリン

アクチン線維形成を制御するメカニズムが明らかにの結合分子の探索を行った結果，低分子量 GTPase であなった。

トリセルラータイトジャンクションの異常と難聴
東智仁（University of Michigan），勝野達也（京都大学大学院医学研究科）
北尻真一郎（京都大学大学院医学研究科），古瀬幹夫

我々が同定した tTJ の構成分子アンギュリンファミ型マウスのコルチ器の tTJ にはアンギュリン 2/ILDR1 がリー（アンギュリン 1/LSR, アンギュリン 2/ILDR1，ア

発現し，アンギュリン 1/LSR はほとんど検出されない。

ンギュリン 3/ILDR2）の個体における機能を解明するた

ところが，Ildr1 null マウスのコルチ器ではアンギュリン

めに Ildr1 遺伝子欠失マウスの表現型を解析した結果，1/LSR が代償的に tTJ に発現していることがわかった。

Ildr1 null マウスは内耳コルチ器の有毛細胞が生後アポ本研究から，聴覚におけるアンギュリン 2/ILDR1 の役割

トーシスにより変性することにより重度の難聴を示すに加え，内耳においてアンギュリン 1/LSR はアンギュリ

ことを明らかにした。蛍光抗体法による観察では，野生ン 2/ILDR1 の機能を補完できないことが示された。

44

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

ゲノム編集技術による細胞間接着装置構成分子欠失培養上皮細胞の作製
徳田深作（神戸大学大学院医学研究科），古瀬幹夫

上皮バリア機能における細胞間接着装置の機能解析

ZO-1 の遺伝子を不活化させたクローンを複数樹立するにおいて，培養上皮細胞は依然重要な実験系であり，発ことに成功し，その方法と細胞の表現型を報告した。こ

展の著しいゲノム編集技術を培養上皮細胞に適用しての ZO-1 ノックアウト MDCK 細胞では，従来の RNAi 干

特定の遺伝子を不活化させた細胞株を取得する具体的渉法による ZO-1 の発現抑制では見られなかったアクチ

な方法の確立が望まれる。我々は，培養上皮細胞として

ン細胞骨格の顕著な表現型が見られたことから，細胞間広く用いられている MDCK 細胞において，TALEN によ

接着装置の構造タンパク質の機能解析におけるゲノム

るゲノム編集と蛍光抗体法によるスクリーニングによ

編集技術による遺伝子ノックアウトの優位性が確認さり，タイトジャンクションの裏打ちタンパク質である

れた。

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，それらが機能分ために，多様な皮質領域や皮質下構造に投射する前頭皮担をすることで知覚，運動，思考といった我々の知的活質を構成する錐体細胞や，GABA 作働性介在細胞の動を支えている。大脳皮質がどのようにしてこのようなニューロンタイプを，分子発現・生理的性質・軸索投射・複雑な情報処理をしているかは未だに大きな謎になっ樹状突起形態など多方面から同定した上で，これらの神ている。この仕組みを知るためには，皮質内神経回路の経細胞間のシナプス結合を電気生理学・形態学の技術を

構造と機能を明らかにする必要がある。新皮質回路を構組み合わせて調べている。本年度は，抑制性シナプスの成するニューロンは形態的に極めて多様であることが細胞表面部位（ドメイン）ごとの構造・作用分化，錐体

知られているが，この多様性を理解することが皮質機能

細胞軸索の投射サブタイプごとの分布様式，錐体細胞かの解明には不可欠であると考えている。本部門では，皮ら GABA 細胞への入力様式，錐体細胞と GABA 細胞の質出力がどのように作られるという観点から，皮質局所相互作用で起きる皮質内振動の解析や，錐体細胞の発生回路の構築原理を解明することを目標としている。その系譜解析の条件検討を行った。

大脳皮質錐体細胞に分布する抑制性シナプスの形態・機能分化窪田芳之，山口登，畑田小百合，北啓子，川口泰雄

根東覚（九州大学）

野村真樹（理化学研究所）
苅部冬紀（同志社大学）
Joachim Lübke（ユーリッヒ研究所（ドイツ））
大脳皮質の多様な抑制性細胞で軸索終末構造を解析

実際，主要な抑制性細胞である FS バスケット細胞は細したところ，シナプス接合部面積と標的の大きさには非胞体だけでなく，樹状突起シャフト，スパインのいずれ

常にきれいな相関があった。一方，単一抑制性細胞の軸にもシナプスしていた。FS バスケット細胞の標的多様性

索が多様な構造にシナプスを作る場合が多く見られた。

と，シナプス前後部のサイズ整合性の機能的意味を理解

45

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

するために，先ず，錐体細胞へのシナプス結合様式を in

部面積を定量化し，抑制の空間的広がりを検討した。そvitro で解析し，単位接合部面積あたりの抑制性コンダクの結果，細胞体抑制が極めて強いことや，樹状突起シャ

タンスを求めた。これと，シナプス後細胞の樹状突起分

フト・スパインへの抑制作用は弱く，それぞれ近傍や棘枝・シナプス位置と，各シナプスの後構造サイズ・接合

突起頭部のみに限局されることが分かった。

光刺激によって誘発される皮質回路のオシレーション活動
大塚岳，川口泰雄高次機能に関与する皮質のオシレーション活動の発

さらに，逆行性トレーサを用いて 5 層錐体細胞の投射先

生機構について，子宮内電気穿孔法を用いてチャネルロを同定し解析を行った結果，振動活動は特定の錐体細胞ドプシン(ChR2)を発現させた脳切片（前頭皮質）を用いサブタイプで観察されることがわかった。また，ChR2て検討した。ChR2 を 2/3 層錐体細胞群に発現させた場合，を 5 層錐体細胞サブタイプ特異的に発現させ光刺激を行

光刺激によって 5 層錐体細胞と Fast-spiking (FS) 細胞にうとサブタイプに依存して振動活動が発生した。オシおいて膜電位のオシレーション活動が観察された。このレーションの発生に特定の錐体細胞サブタイプと FS 細

活動は，錐体細胞間や錐体細胞/FS 細胞間で同期してい胞間の結合が関与していると考えられる。

たが，錐体細胞/FS 細胞間では同期性に時差が見られた。

前頭皮質 5 層錐体細胞から抑制性細胞へのシナプス結合特性
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，

胞サブタイプと，GABA 細胞の主要なサブタイプである

橋核投射細胞と対側線条体投射細胞がある。この二種類

FS 細胞または LTS 細胞から二細胞ホールセル記録法をでは，錐体細胞への興奮性結合選択性とシナプス伝達特行い，興奮性結合様式と伝達特性を解析した。LTS 細胞性が異なる。近年，新皮質 GABA 細胞が錐体細胞に対しでは錐体細胞サブタイプによって興奮性結合確率に違てランダムに抑制性シナプスを作ることが報告されていがあった一方，FS 細胞ではサブタイプ依存性は見られいる。一方，GABA 細胞への興奮性入力様式がシナプスなかった。前頭皮質 GABA 細胞への興奮性再帰結合様式

前錐体細胞の種類によって異なるかは不明である。このは，シナプス前錐体細胞，GABA 細胞両方の種類に依存点を検討するため，逆行性標識法により同定した錐体細して決定されることが分かった。

大脳皮質興奮性細胞の分類とその細胞系譜
畠中由美子，服部宣子，川口泰雄

大脳皮質興奮性神経細胞の投射は，皮質外・皮質内の細胞よりも早い時間枠で生まれることを明らかにして

2 つの出力様式に分類することができる。これまでに，きた。しかし，2 つの細胞の誕生日は完全に分離せず，

これら細胞が，発生初期にはそれぞれ外側，ならびに内

どのような様式で順次産生されるのかに疑問が残った。

側投射を形成すること，外側投射細胞のほうが内側投射

そこで本年度は，皮質幹細胞からこれら細胞が産生され

46

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

る過程を調べるため，脳室帯細胞で時期特異的に遺伝子討の結果，幹細胞にレポーターを散在的かつ時期依存的組換えを誘導できるマウス（Nestin-CreERT2:京大影山・に発現させることが出来る様になり，細胞系譜解析が可

今吉先生より供与）と，相同染色体間組換え(MADM)に能になった。

よって標識されるレポーターマウスを導入した。条件検

錐体細胞サブタイプの軸索層分布様式
植田禎史，川口泰雄

前頭皮質 5 層の錐体細胞は大きく，同側橋核投射細胞

特に 1 層から 2/3 層上部に多く見られたが，COM・CPn（CPn 細胞）と対側皮質投射細胞（COM 細胞）に分か細胞の間で深さ方向の分布が異なっていた。COM 細胞れる。この二つのサブタイプはどちらも，同側皮質領野の軸索は 1 層下部・2/3 層上部で密だったのに対して，にも投射する。この二つのサブタイプの間で，前頭皮質

CPn 細胞のものは 1 層上部に多かった。M2 内において内の共通投射領域での軸索終止様式を比較した。一つは，も，その COM 細胞は 1 層下部・2/3 層上部を，CPn 細胞

ラット二次運動野(M2)から一次運動野(M1)へのフィー

は 1 層上部を好んでいた。これらから，標的領野にかかドバック投射における軸索分布様式で，それと二次運動

わらず，第 5 層錐体細胞ごとに好んで神経支配する層構

野内での分布とを比較した。M2 から M1 への軸索は，造があることが分かった。

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

理解することを目指す。言語・非言語性のコミュニケー

を中心に，ヒトを対象とした実験的研究をすすめている。

ションを含む人間の社会行動の神経基盤を明らかにす

脳神経活動に伴う局所的な循環やエネルギー代謝の変るため，３テスラ MRI 2 台を用いて，社会的相互作用時化をとらえる脳機能イメーシング（機能的 MRI）と，時の 2 個体同時脳機能計測を行い，共同注意を始めとする間分解能にすぐれた電気生理学的手法，更には眼球カメ

共同作業の神経基盤をあきらかにしつつある。これと並ラや motion capture による定量的行動計測手法を統合的行して超高磁場７テスラ MRI の導入を進めている。

にもちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に統合失調症と脳皮質下構造変化の横断的検討 −多施設 MRI 研究−
福永雅喜，岡田直大（東京大学大学院･医学系研究科），越山太輔（東京大学大学院･医学系研究科）
橋本亮太（大阪大学大学院･連合小児発達学研究科）

統合失調症の神経基盤は，未だ不明な部分が多い。注

化に関する報告は一定しない。本研究では，11 施設の健意や感情などの機能のほか，抑制機能や実行機能等の高常者 1,683 名および統合失調症患者 884 名の T1 強調 MRI

次処理の役割を持つ大脳皮質下領域との関連が注目さ画像を用いて，大脳皮質下領域構造における体積変化のれているが，統合失調症におけるこれら脳領域の構造変メタ解析を実施した。統合失調症では，海馬，扁桃体，

47

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

視床などで体積減少，淡蒼球，尾状核，被殻などで体積強調運動や報酬系に関連する部位と言われており，前頭増加を認めた。統合失調症，健常群とも視床，尾状核，葉との回路が報告されている。淡蒼球の左側優位の体積

海馬，扁桃体などで右側優位，淡蒼球では，統合失調症

増加は，統合失調症における神経回路やコネクティビ

においてのみ左側優位の非対称性がみられた。淡蒼球は，ティの側性の異常を示唆すると考えられた。

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

高次視覚野には体部位に対し選択的に強く活動する者と差がなかった。腹側部は失明年齢に正相関した体部領域（線条体外身体領域, EBA)が存在する。晴眼者の EBA

位選択性を示し，中後頭回では失明年齢によらず体部位

は触覚を用いて認識した体部位に対しても選択性を示

選択性が失われていた。これらの結果は，EBA は視覚経すことを応用し，視覚脱失が EBA の形成に与える影響

験に依存する領域としない領域から形成されているこを検討した。視覚障害者が物体模型（身体部位・車・急と を 示 し て い る 。 本 研 究 成 果 は The Journal of須）を識別しているときの脳活動を fMRI で測定した。

Neuroscience 誌に採択された。

背側部の体部位選択性は失明年齢と無関係であり，晴眼

素材の視触覚の不一致性に関わる神経基盤
北田亮，佐々木章宏（理化学研究所）

岡本悠子（福井大学子どものこころの発達研究センター）
橋口真帆，河内山隆紀（ATR promotions），定藤規弘
我々の周りにある物体のほとんどが人工物であり，質方位が視覚と触覚で同じかどうか，について回答した。

感を高めるためのコーティングが施されている。そのた方位に比べて素材の比較を行っている条件では，側頭葉

めレンガに見える壁紙のように，見た目の質感は本物

内側部の活動が見られた。さらに楔前部は視触覚で素材そっくりだが，手触りが全く異なることが多い。では特徴が異なる場合に特異的に強い反応を示した。これら

我々はどのようにして見た目と手触りの違いを検知すの結果から，側頭葉内側部と楔前部を含む脳内ネットるのだろうか？本実験では，実験参加者が視覚と触覚でワークが視覚と触覚の素材の情報の比較に重要な役割

物体を知覚している最中の脳活動を計測した。参加者はを果たすことが分かった。本研究成果は Neuropsychologia

知覚した刺激の (1)素材が視覚と触覚で同じかどうか(2)

誌に採択された。

幸福及び悲しみの顔表情による情動伝染の神経基盤
原田宗子，林亜希子（名古屋大学大学院医学系研究科），定藤規弘
飯高哲也（名古屋大学大学院医学系研究科）

顔表情は，他者に自己の感情を伝えたり，他者の感情48を推測する上で重要な情報の一つである。これまでに，

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

他者が感情を表出した顔表情を見た際に，観察者に同じより活動することが示された。また，右の下前頭回は幸感情が惹起されることが示されており，情動伝染と呼ば

福な顔表情と悲しみの顔表情とで共通に活動が見られれている。本研究では，fMRI を用いて情動伝染の神経た。これらの結果は，顔表情による情動伝染に共通した基盤を幸福と悲しみの顔表情の条件間で比較した。解析

神経基盤が存在する一方で，表出された情動の種類にの結果，幸福な顔表情では悲しみの顔表情と比較して左よって異なる神経基盤が関与することを示唆している。

の前部帯状回がより活動し，悲しみの顔表情では幸福な本研究の結果は Journal of Psychophysiology に投稿し，現顔表情と比較して右の上側頭回及び両側の下頭頂葉が在査読中である。

コミュニケーションのオンライン性検出に対応した脳領域：Hypersacanning fMRI を用いて
小池耕彦, 中川恵理，角谷基文，岡崎俊太郎，定藤規弘

多くの先行研究が，ヒトはコミュニケーションがオンをおこなう（オンライン条件）。また参加者には知らせラインであるか否かに非常に敏感であることを示唆しずに見つめ合い中のビデオ映像を短時間録画しておき，ているが，どの脳領域がコミュニケーションのオンライ

その映像とみつめあう条件もおこなわせた（オフライン

ン性を検出しているかは明らかになっていない。我々は，条件）。実験参加者は２条件の違いに気が付かなかった

みつめあいという最小限のコミュニケーション状態をにも関わらず，オンライン条件において小脳半球Ⅵ野お用いて，オンライン性検出に関連した脳領域を描出した。

よび前補足運動野が高い活動を示した。この結果は，こ2 名の実験参加者は生理研の 2 者同時記録 MRI 装置に入れらの領域がコミュニケーションのオンライン性検出

り，ビデオコミュニケーション装置を介してみつめあいに深く関わっている可能性を強く示唆するものである。

体動の無意識な同期に対する視界と注意の影響
岡崎俊太郎，吉本隆明，小池耕彦，廣谷昌子(Carleton University)，定藤規弘
複数のヒトが存在する場面において，我々は特定の相的影響量は，視界の影響が有意で，相手の体動が中心視

手とのみ相互作用しているのか。見つめ合って直立する

野から外れると小さくなったが，目隠しした場合よりは二者の体動は同期するが，この同期が視界や注意の影響

有意に大きかった。一方，相手からの影響に対する注意を受けるか調べるため，対面で静立する被験者ペア（38の影響は非有意で視界と注意の相互作用も見られな

名 19 組）の体動を重心動揺計を用いて計測した。実験かった。

条件は視界条件と注意条件とした。視界条件では視線をこれらの結果から，二者の体動の無意識的な同期は前

相手の前額部か脇に配置したモニタに向けた。注意条件

注意的な視覚体動制御プロセスを基盤としており，視界では同モニタに呈示された十字の色変化を数えるか，相内に存在していれば引き起こされることがわかった。

手について考えるか，とした。二者間に存在するの因果49

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

系列運動技能の睡眠依存的改善と線条体活動の関連性
菅原翔，小池耕彦，川道拓東（群馬大学），牧田快（広島大学大学院）

濱野友希，高橋陽香，中川恵理，山崎英明，定藤規弘

タイピングで見られる手指の系列運動は，繰り返し練速くなった一方，正確さは夜間睡眠群のみ有意に改善し習により速く正確に遂行出来るようになる。習得されたていた。また，両側被殻の課題関連活動は，昼寝群では技能は夜間睡眠により定着し，その際に皮質線条体路が睡眠後低下したが，夜間睡眠群では上昇した。さらに，中心的な役割を担うことが報告されている。しかし，皮右側被殻の活動量は，正確さの改善率と正の相関がある

質線条体路が速度と正確性のいずれの改善に関与してことが示された。これらの結果から，線条体は夜間睡眠いるのかは不明であった。手指の系列運動学習後に１時による運動技能の正確性の改善に関与していることが間の昼寝をした群と通常の夜間睡眠を取った群で，睡眠明らかとなった。

前後の課題成績を比較したところ，両群で有意に速度が運動速度条件の異なる練習の組み合わせによる系列運動技能固定化の妨害
菅原翔，濱野友希，青木直哉，山崎英明，吉本隆明，定藤規弘

手指の系列運動は練習終了後に何もしなくとも定着

習終了時点で実験群は統制群に比べて有意に高い運動

し，速度と精度が共に大きく改善する。しかし，練習終精度を示した。しかし，翌日の再テストでは統制群が速了後に起こる定着が練習中に起こる獲得過程とどのよ

度および精度の有意な上昇を示した一方で，実験群ではうな関係にあるかは，未だ明らかになっていない。多く

有意な上昇は認められなかった。これらの所見は，速度の研究は最大速度での練習を採用しているが，練習条件と精度に焦点を当てた練習を組み合わせることにより，の違いが定着過程に与える効果を明らかとするため，最練習終了後に起こる固定化が妨害されることが示唆さ

大速度と一定速度の練習の組み合わせた実験群と，速度れる。本研究により，練習中の獲得過程の違いが，後ののみに焦点を当てた統制群を設定した。結果として，練定着過程に影響することが明らかとなった。

日本人英語学習者による統語処理プロセスの神経基盤：fMRI による解明
中川恵理，横川博一（神戸大学），小池耕彦，牧田快（広島大学）

島田浩二（福井大学），定藤規弘

日本人英語学習者は，Double Object（DO）構文（giveまたは DO 構文で表現するという課題を行ったところ，

B A）よりも Prepositional Object（PO）構文（give A to B）

DO 構文産出開始までの反応時間は PO より長く，PO 構に対する強い選好性を持つ。また，英語母語話者では同文のみプライミング効果がみられた。また，背側の運動

一構文に繰り返し接触した際のプライミング効果は PO

前野および左下前頭回では，PO と比べ DO 産出時に強と DO で同程度に起こるが，日本人では DO プライミン

い活動がみられた。これらは DO 構文を産出する際にはグは起こりにくい。日本人では動詞の直後に間接目的語

PO 構文と比べ余分な処理負荷がかかり，PO からの変換

を置く DO 構文の表象が未完成という仮説を検証するたにより DO が産出される可能性を示唆している。

め 41 名を対象に fMRI 実験を実施した。絵の内容を PO

50

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

描画時における視線先行と書字習熟度の関係
宍戸恵美子（名古屋大学大学院医学系研究科，精神医学分野）
福村直博（豊橋技術科学大学

情報・知能工学系）

尾崎紀夫（名古屋大学大学院医学系研究科，精神医学分野），岡崎俊太郎，定藤規弘

ヒトが線や円を正確になぞって描くような運動の場

球運動の解析の結果，サッケードのタイミングがペンの合，手先位置に関する情報が重要な役割をなす。本研究

スピードに依存することや，サッケードで移動する距離

ではこの視覚―運動協調の仕組みを調べるために，線をがペンのスピードに依存していることがわかった。ター

なぞるときの腕運動と視線の同時計測を行った。書字習

ゲットを早くなぞるように指示すると，正確さが損なわ

熟度が違う複数の被験者に，顔から約 50cm 離れたディ

れ，パラメータ間のばらつきが大きくなることがわかっ

スプレイに提示された軌跡を，手に持ったペンでなぞるた。これらの結果から，ヒトは線をなぞる運動を行うとように指示した。目標軌跡にはジャーク最小軌道を利用

きに，ペンスピードやサッケードタイミングを巧妙にコし，ペン先の位置を感圧式のタチパネルで検知した。眼ントロールしていることがわかった。

他者の感情推定時における涙と顔表情の統合に関わる神経基盤
高橋陽香，北田亮，佐々木章宏（理化学研究所），川道拓東（群馬大学），岡崎俊太郎
河内山隆則（BAIC 脳活動イメージングセンター），定藤規弘

円滑な対人関係を築くために，他者の感情を推測する

内側前頭前野と後部帯状回が，観察した顔表情と涙の統ことはとても重要である。感情を正確に推測するために合に関わることを明らかにした。その一方で，先行研究は，一つの社会的情報だけではなく，複数の社会的情報

で他者の感情を推測する時に重要な部位とされているを統合する必要がある。しかし，この統合が脳のどこで側頭-頭頂領域では統合に関わる証拠は観察されなかっ行われているかについてはよく分かっていなかった。本た。このことは，脳の内側部と外側部では他者の感情を研究では，機能的磁気共鳴画像法を用いて，「顔表情」

推測するときの機能的な役割が異なるということを示と日常生活でよく観察される強力な社会的情報であるす。本成果は「他者の感情はどのように推測されるのか」「涙」が統合されるときの脳の働きを調べた。その結果，という問いに対する重要な知見となった。

手指の順序運動学習の神経基盤

機能的 MRI を用いた研究

濱野友希，菅原翔，青木直哉，山崎英明，定藤規弘


運動技能の学習が進むと運動をより素早く，より正確

際，最大速度での学習課題と一定速度で同じ運動技能をに遂行できるようになる。これまでヒトの運動学習の神

行う課題を交互に行ってもらい，学習に伴う動作特性の経基盤を明らかにするために行われた研究では，神経活変化による影響を除くため一定速度条件での神経活動動変化が学習そのものに関連するのか，あるいはより素変化のみを解析した。結果として，右一次運動野および早い，またはより正確な動作に関連するのかの区別は明両側被殻の課題関連活動が，学習が進むにつれて増加し確ではなかった。この問題を明らかにするため，手指のた。この所見は，早期の運動技能学習においても技能に系列運動学習を用いた機能的 MRI 実験を実施した。その関する記憶が，皮質線条体路で表象されることを示唆す51

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

る。本研究により，これまで不明確であった，早期の運動技能学習に関する神経基盤の一端が明らかとなった。

口頭復唱による外国語単語学習定着の促進
青木直哉，菅原翔，廣谷昌子（Carleton University），岡崎俊太郎，山崎英明

吉本隆明，吉田春世（大阪教育大学），横川博一（神戸大学），定藤規弘

本研究では外国語単語学習時の学習定着における口た。睡眠の効果を合わせて検証するため，半数の参加者

頭復唱の役割，またその睡眠との関係を検証した。行動には再テストまでの 12 時間の間に睡眠を取ってもらっ実験において，28 名の日本語話者に英語の無意味音声とた。残りの参加者には 12 時間起きたままで過ごしても

無意味図形の連合を単語として学習してもらった。そしらった。実験の結果，口頭復唱と睡眠は独立して単語学て，単語学習の定着率を確認するために，12 時間後に再習の定着を促進することを示した。本研究によって，単テストをおこなった。単語学習の際には (a)聞いた音声

語学習の定着には従来提唱されていた睡眠に依存するを復唱する，(b)音声を聞く，(c)聞いた音声とは無関係の過程に加え，睡眠に依存しない過程が存在することが示

音声(3 桁の数字)を復唱する，の 3 条件で学習してもらっ唆される。

第二次体性感覚野に対する経頭蓋直流電気刺激が痛み感覚に与える影響
小山総市朗，中川慧（広島大学），定藤規弘，田中悟志（浜松医科大学）

痛 み の 知 覚 に は 第 二 次 体 性 感 覚 野 (secondary

群，偽刺激群の 3 条件に参加した。tDCS 刺激中と刺激

somatosensory cortex，S2)が重要である。本研究は S2 へ

後 10 分間に痛み刺激を与え，被験者に主観的な痛み強の 経 頭 蓋 直 流 電 気 刺 激 (transcranial direct current

度を numerical rating scale を用いて評価させた。痛み刺激

stimulation，tDCS)によって主観的な痛みの強度が軽減す

は表皮内刺激電極を用いた。結果，刺激中と刺激後 10

るか 13 名の健常者を用いて検討した。研究は三重盲検分間では，条件間に被験者の痛み感覚に有意差を認めな化，クロスオーバーデザインを用いた。被験者は右 S2 陽

かった。今後は，S2 への tDCS に対する生理学的影響も

極刺激/左 S2 陰極刺激群，右 S2 陰極刺激/左 S2 陽極刺激

検討する。

聞き手の肯定的反応が話し手に与える影響の神経基盤
角谷基文, 小池耕彦, 岡崎俊太郎, 北田亮, 定藤規弘我々はなぜ会話を楽しむことができるのか？これま発し，それに対して MRI 外部の聞き手が笑い声という肯での研究で，自分の行動に肯定的な結果が随伴すること

定的反応を返すという実験を実施した。その結果，自身で，線条体などの報酬関連領域が活動することが示されが発したユーモアに対して笑い声が随伴したときに主ている。これに基づいて我々は，「話し手にとって，自観的嬉しさが最も高く，かつ報酬関連領域である腹側線

身の発話に伴う聞き手の肯定的な反応が報酬として機条体の活動が高くなることが示された。また自分の行動能することで会話の楽しさが生じている」という仮説をの結果を符号化する内側前頭前皮質の活動が，笑い声を立てた。MRI の中の実験参加者または PC がユーモアを符号化する聴覚野から腹側線条体への機能的結合の強52

研究活動報告／大脳皮質機能研究系

さに影響することが示された。本研究は，会話の中で他クを明らかにした。

者の肯定的な反応が自身の報酬となる神経ネットワー

歌唱におけるピッチ制御の学習メカニズム
山崎英明，岡崎俊太郎，菅原翔，小山総市郎, 定藤規弘

正しい音程に合わせることは歌唱を行う上で最も基返し発声を行う実験群と教師音を聴取するだけの統制本的で重要な要素である。本研究では, 異なる音高（ピッ群に分けて学習経過を比較した。発声音が教師音のピッチ）を繰り返し発声することにより, 発声音の精度がど

チからどの程度逸脱しているかを標準化されたエラーのように改善するかを検討した。被験者に対し, 音刺激率として算出し，学習効果を検討した。現在も計測が継（教師音：2 オクターブ以内から 12 音を選択）に発声音続中であるが, 発声音の精度における学習は実際の発声を一致させるピッチマッチング課題を行った。これまでを要すること,普段発声することの少ない高音域に対しの研究では聴覚運動学習という枠組みで十分に統制さて学習が起こりやすいこと,翌日まで保持される点などれた条件で検討したものがほとんどないことから, 繰りが見られる傾向にあった。

53

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

発達生理学研究系
認知行動発達機構研究部門【概要】
平成２６年度は，新たに４名の総研大の大学院生（徳視の神経機構，２光子レーザー顕微鏡による上丘局所回

岡広太，中尾弥起，辻本憲吾，Griffin St. Clair）が入学。

路の研究を継続・発展させるとともに，前頭眼窩皮質の博士研究員として，Richard Veale, Denis Matrov, 石野誠

光遺伝学的活動操作による学習機構の研究（小川），大也が参加した。また，総研大博士課程を修了した加藤健

規模シミュレーションによる上丘局所回路の研究

治が博士研究員となった。外国人研究員として（Veale），ゲノム解析による精神神経疾患関連遺伝子保Alstermark 教授（スウェーデン・ウメオ大学），Sooksawate

有サルの探索（郷），マーモセットの皮質注意制御回路

准教授（タイ・チュラロンコン大学）が長期滞在し，共の研究（Matrov）など，研究領域が広がりを見せてきて同研究を行った。また，受託大学院生の澤田真寛（京都いる。また，伊佐が北米神経科学会（ワシントン）にて

大学脳外科）が博士課程を修了した。研究においては，数千人の聴衆を前に“The brain is needed to cure spinal

脊髄損傷後の手指の機能回復機構と人工神経接続によcord injury”と題する特別講演を行った。

る上肢運動，下肢歩行運動の機能補綴に関する研究，盲ヒト精神疾患・高次認知機能解明のための霊長類モデル動物の開発
郷康広，渡我部昭哉（基礎生物学研究所），山森哲雄（基礎生物学研究所）
大石高生（京都大学霊長類研究所），豊田敦（国立遺伝学研究所）

藤山秋佐夫（国立遺伝学研究所），伊佐正

ヒトの高次認知機能やその破綻として現われる精事が極めて難しい。そこで，本研究では，マカクザルお神・神経疾患の本質的な理解には，マウスなどのげっ歯

よびマーモセットを対象としたマルチオミックス解析類に代わる，ヒトにより近縁な霊長類モデルの開発が必を実施することで霊長類モデル動物の開発を行った。具

要不可欠である。ヒトの疾患，特に高次認知機能に関わ体的には,マカクザル・マーモセットの数百個体規模の全る病態機序の解明には，そもそもヒト脳との形態や機能

遺伝子配列解析（エキソーム解析）および精神・神経疾

分化の程度において大きな差異があるマウス脳やラッ

患関連候補遺伝子ターゲット配列解析を行うことによト脳で得られた結果をヒトに外挿する方法論の限界もり，遺伝子異常を持つ個体や家系の同定を行った。また，指摘されている。一方，ヒトにおいては，病態と遺伝子・精神・神経疾患の分子基盤理解のための標準脳発現アト分子の相関関係は明らかにできるが，実験的な操作や侵ラス作製のために，マカクザル発達脳発現解析を行った。

襲的な実験が不可能なため，因果律の解明まで踏み込む

54

研究活動報告／発達生理学研究系

マカクザルを用いた半側空間無視動物モデルの確立
吉田正俊，辻本憲吾，澤田真寛，福永雅喜（生理研 心理生理学）
関野正樹（東京大学工学系研究科電気系工学専攻）
金

東珉（東京大学工学系研究科電気系工学専攻）【目的】半側空間無視とは主に右大脳半球の損傷にそれを目で追い，顔を向けることができることを確認しよって引き起こされる，損傷と反対側の空間の感覚刺激た。これらのことは視覚，運動機能への直接的な影響がに対する反応が欠如・低下する現象のことを指す。本研ないことを示している。右上縦束切断動物では損傷対側

究はマカクザルによる半側空間無視の動物モデルの確の身体に触れられても反応しない，といった身体無視様立を最大の目的とした。

の症状が見られた。一方で右上側頭回損傷動物では，損【方法】二頭のニホンザルを使用した。一頭のサルで傷側に餌を提示した場合にはそれを長時間無視する空は頭頂連合野と前頭連合野とを離断するために右上縦間無視様の症状が見られた。また，核磁気共鳴画像法を束を切断した。もう一頭のサルでは，側頭連合野と前頭用いて構造画像を撮影して，目的の部位に損傷が作成さ連合野とを離断するために右上側頭回を損傷させた。手れていることを確認した。また，右上側頭回損傷動物で術はイソフルレンによる全身麻酔下で行い，あらかじめは resting-state fMRI 法を用いることで頭頂連合野と前頭撮影した核磁気共鳴画像に基づいて，脳溝などの位置を連合野の間の機能的結合が術後に低下していることを指標として損傷目標部位を決定した。

示唆する結果を得た。以上の結果はマカクザルが半側空【結果・考察】回復後に行動評価を行った。ケージ内での行動観察からは，二頭とも顕著な運動麻痺などは見間無視の動物モデルのために有効であることを示している。

受けられなかった。また，目の前に餌を提示してやると，

刺激ー報酬間連合学習における前頭前野神経回路機能の解明
小川正晃，伊佐正

前頭前野の一部である眼窩前頭皮質（OFC）は，刺激ー

マウスを用いた，条件刺激と報酬の有無の関係が逆転

報酬間の連合学習の結果得られたそれらの関係の特異する逆転学習課題において, 逆転時の新たに報酬なしと的情報をコードし，報酬関連行動の柔軟な制御に寄与し条件づけされた刺激提示時, または, 報酬なしの状況をていると考えられている。近年の研究で OFC の神経活動認識する各々のタイミングで OFC 神経活動を抑制した様式は明らかになってきたものの，行動制御に果たすところ, その条件刺激に対する反応行動に効果は認めら

OFC 活動の時間，神経回路特異的な役割は未解明である。

れなかった。しかしながらその後の, 新たに報酬ありと本研究は，最先端の光遺伝学法を用いて刺激ー報酬間の条件づけされた刺激に対する反応行動に, OFC 抑制のタ

連合学習中のげっ歯類 OFC の活動を時間，神経回路特異イミング特異的, かつ逆の効果が認められた。また，頭的に制御し，その活動が行動に及ぼす影響，ならびに，部固定のラットを用いて，刺激ー反応行動ー報酬間の関下流の領域の活動におよぼす影響について検討するこ係を学習する課題，ならびに電気生理学法による神経活とにより，OFC 神経回路の役割について統合的に明らか

動記録法の立ち上げを行った。

にする。

55

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）「盲視」サルにおける視覚―運動変換の皮質神経機構
加藤利佳子，吉田正俊，伊佐林

正，池田琢朗（京都大学霊長類研究所），

拓也，河原正幸，尾上嘉代，尾上浩隆（理化学研究所 分子イメージング科学研究センター），
高浦加奈（理化学研究所 脳科学総合研究センター），塚田秀夫（浜松ホトニクス）

第一次視覚野(V1)を損傷すると，その障害視野に提示

傷側の superior colliculus（SC）および MST，両側の lateral

された視覚刺激に対し「見えた」という視覚意識が無い

intraparietal area（LIP）でサッケードと関連した活動が見にもかかわらず，その提示位置に手を伸ばしたり，目をられた。そこで，V1 損傷サルの LIP より，微小電極に向けたりすることが出来る。この視覚意識と視覚運動変より単一ニューロンの活動を記録した。結果，V1 損傷

換の乖離現象は「盲視」と呼ばれている。我々は，ニホ側の LIP においても，視覚刺激提示後，120~140 ms の潜

ンザルの片側の V1 を吸引除去した「盲視」のモデル動時で視覚応答が観察された。また，サッケードに関連し物を作成し，その視覚運動変換に関わる脳領域を明らかた活動も観察された。これらの結果から，V1 損傷後ににするために，視覚誘導性サッケード課題遂行中の脳血は ， 視 覚 情 報 は 網 膜 か ら SC へ の 直 接 投 射 で あ る

流量を陽電子断層撮影装置（PET）により計測した。結retinotectal pathway を介して SC 浅層に入り，おそらく視果，V1 損傷前に見られた，V1, V2, V3, V4, STP を含む

床枕（pulvinar）を介し，MST，LIP へと送られることが広範な視覚関連領域における視覚誘導性サッケードと示唆された。

関連した活動が，損傷後には消失した。損傷後には，損In vivo２光子イメージングをもちいた上丘浅層，側方抑制機構の解明
笠井昌俊，伊佐正

上丘は，網膜からの視覚情報を直接処理し，眼球運動

関わっているかは不明であった。そこで，GAD67-GFP

をはじめとする，orienting movements の生成・制御をに

knock-in マウスをもちいて，興奮性細胞，抑制性細胞のなう神経核である。我々はこれまでに，２光子顕微鏡に視覚応答パタンを別々に記録し，解析をおこなった。そよる in vivo カルシウムイメージング法により，上丘浅の結果，いずれのタイプもほぼ同様の抑制応答パタンを層の細胞集団の視覚応答を記録することに成功してき示すことを明らかにした。さらに，ターゲットパッチク

た。

ランプ法により，２光子顕微鏡下で，上丘浅層の抑制性

空間的に離れた２点の刺激を提示した場合，刺激間の細胞を細胞内染色し形態を確認したところ，染色された距離に応じた興奮・抑制の影響を確認した。これらの結ほとんどの細胞は，horizontal cell と呼ばれる水平に長い果から，上丘浅層に側方抑制が，細胞集団としても表現

樹状突起をのばすタイプであることが確認された。これされており，メキシカンハット型の中心興奮・周辺抑制

らの結果は，上丘浅層における側方抑制が， horizontalが実際に起こっていることを示す結果を得た。

cell による long-range の抑制機構によって作られてい上丘浅層には非常に多くの抑制性神経細胞が存在しており，抑制性細胞がこの抑制メカニズムにどのように56ることを示唆している。

研究活動報告／発達生理学研究系

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

脳梗塞後の運動麻痺は，皮質脊髄路の障害に起因する。

数を調整する。

しかしながら，損傷上位に位置する大脳皮質や，下位に人工神経接続後，サルは自らの脳活動を変化させなが位置する脊髄・末梢神経・筋の一部の機能は残存していら電気刺激を反復的に増幅・減少させ，随意的に麻痺しる可能性があり，残存した神経構造間で人工神経接続すた筋を運動制御することができた。人工神経接続を施しることで，失った運動機能を再建できる可能性がある。

た 20 分間で，手首の力制御タスクのパフォーマンスは

本研究では，脳梗塞モデルサルを用いて，大脳皮質から有意に向上し，脳梗塞後においても人工神経接続に対し記録された脳活動依存的な電気刺激を筋へ送ることで，て学習できることが明らかになった。また，人工神経接「大脳皮質⇒筋間の人工神経接続」を形成し，傷害され続に用いられる入力信号が，運動前野，一次運動野，一た上肢運動制御を再建できるか検討した。人工神経接続

次体性感覚野のどの領域においても，有効利用するようは，以下のパラダイムで構成される。(i) 大脳皮質運動関学習できることがわかった。

連領野に留置した 45 極の低侵襲性シート状電極より任これらの結果は，サルが自ら脳活動を変化させて大脳意の 1 極を選び，そこから記録された脳活動を，運動関皮質⇒筋間の人工神経接続を学習することで，失った手

連周波数帯域 (high-γ 帯域：80-120 Hz) でフィルタリン

首運動機能の随意制御を再建できることを示唆していグする。(ii) high-γ 帯域脳活動における特徴的波形を検出る。

し，検出波形頻度に応じて筋への電気刺激の強度と周波Parameterization of Large-Scale Simulations of Superior Colliculus
Richard Veale，Tadashi Isa，Masatoshi Yoshida
We are using data from in vitro slice experiments involving

types in the superficial colliculus match that observed inhorizontal slices of mouse superior colliculus to parameterizeprevious anatomical studies. Specifically, wide-dendrite

large-scale spiking neuron circuit models of the colliculus.

inhibitory cells that receive input from cells up to 1 cm away,

Due to the complexity of the model and large number ofwhile narrow excitatory cells receiving only from the local

hyper-parameters (>30) that we are fitting, we are applying

200 μm region. We have furthermore fit other parameters

Differential

Carlosuch as synaptic depression and facilitation time constants(DE-MCMC) methods to the problem, specifically theand weights for the various synapse types in the model, and

MT-DREAM-z algorithm. By running 50 million simulations

our future work will focus on understanding the function of

to estimate the most likely parameter distribution thatthese parameters on the behavior of the circuit, and on

explains the data, we have determined that despite a flat prior,applying these circuits to predict eye movements andthe most likely values for anatomical parameters representing

understand visual attention.

Evolution

Markov

Chain

Monte

lateral width of dendrites of inhibitory and excitatory cell57

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

皮質盲視野に提示された条件刺激に対する中脳ドーパミンニューロンの応答
高桑徳宏，加藤利佳子，Peter Redgrave（University of Sheffield），伊佐

正大脳基底核黒質緻密部（SNc）などのドーパミン（DA）

上丘の寄与を検証するため，片側第一次視覚野を損傷しニューロンは連合学習（古典的条件付け）の過程においたニホンザルを用いて古典的条件付け課題遂行中に上て，応答の対象を報酬から報酬を予測させる感覚刺激に丘の不活性化（muscimol の注入）を行い，上丘経由の視変化させるため，連合学習において重要な役割を持つと覚情報の課題遂行への寄与について検証した。その結果，されている。しかし，その感覚刺激がどの経路によって上丘の不活性化により皮質盲視野に提示された視覚情伝達され DA ニューロンを駆動しているかはよくわかっ

報を手がかりとする予測的な行動を行えなくなることていない。以前に我々の研究によって，視覚刺激に対すが判った。これは，古典的条件付け課題の遂行に上丘経る DA ニューロンの応答には上丘経由の視覚情報が寄与

由の視覚情報が使用されていることを示している。

している可能性が示唆された。本研究ではより直接的に

モチベーションと運動パフォーマンスを繋ぐ神経因果律の解明
鈴木迪諒，伊佐正，西村幸男心すなわち精神と身体の間には密接な関係性があり的神経結合を明らかとした。腹側線条体を電気刺激する

双方向性に影響を及ぼすと考えられているが，その神経と，情動やモチベーションの生成に関わる眼窩前頭皮質

科学的な根拠は不明な点が多い。情動やモチベーション

での神経活動が誘発された。一方で，腹側被蓋野に電気の制御には辺縁系，なかでも中脳辺縁系の関与が指摘さ刺激を与えると，眼窩前頭皮質だけでなく，感覚運動野

れている。中脳辺縁系は大脳皮質および皮質下の領域とにおいても神経活動が誘発された。さらに，筋電図の同大規模な神経ネットワークを形成し，行動の発現や組織時記録を行い，腹側被蓋野の電気刺激によって筋活動も化を制御していると考えられているがその全容は明ら誘発されることを見出した。これらの結果は，中脳辺縁かとなっていない。そこで我々は，麻酔下のサルを用い

系が情動・モチベーションだけでなく運動関連領域の神て，中脳辺縁系を構成する腹側線条体および腹側被蓋野

経活動も同時に操作可能な起源となり，運動パフォーマ

をそれぞれ電気刺激し，大規模な大脳皮質領域との機能ンスに寄与する神経基盤を示唆している。

随意運動時における皮質活動と体性感覚情報を用いた筋活動推定
西原陽子 1,2，梅田達也 3，伊佐
（1 生理学研究所

正 1,2，西村幸男 1,2,4

発達生理学研究系，2 総合研究大学院大学生命科学研究科

3 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
4 科学技術振興機構

さきがけ）

随意運動中の筋活動は，運動の意図だけでなく外界かからの投射を直接ないし間接的に受けており，筋活動パ

らもたらされる体性感覚情報が統合された結果としてターン生成のための最終共通路とされている。本研究で生成される。脊髄前角の α-motoneruon は一次運動野（M1）

は，随意運動時における筋活動に対する下行性入力と末と体性感覚の 1 次ニューロンである後根神経節（DRG）

梢体性感覚入力の貢献度を明らかにすることを目的と

58

研究活動報告／発達生理学研究系した。到達把持（reach-to-grasp）運動遂行中の 1 頭のサ

その結果，到達把持運動において，M1 が約 76％，DRG

ルから，M1 から 7Ch の electrocorticogram（ECoG），DRG

が約 24％の割合で筋活動に寄与していることが明らか

からの 16 個の単一ニューロンの活動，および上肢の 7になった。この結果から，随意運動中に時々刻々を変化

個の筋活動の同時計測を行った。M1 と DRG ニューロンする筋活動は M1 からの下行性入力だけでなく，末梢体活動の両方から，スパース回帰モデルを用いて筋活動を性感覚入力からの脊髄反射によって作り出されること推定し，筋活動に対する M1 と DRG それぞれのついてが示唆された。

貢献度を求めた。

脊髄損傷患者に対する上肢筋活動依存的な経脊椎磁気刺激による随意的歩行機能回復の試み
中尾弥起 1，笹田周作 1，加藤健治 1，村山尊司 2，門脇
吉田傑3

晋 4，飯塚正之 2，小宮山伴与志 5，宇川義一 3，西村幸男 1（1 生理学研究所 認知行動発達機構研究部門，2 千葉リハビリテーションセンター，
3 福島県立医科大学

神経内科，4 北海道医療大学 リハビリテーション科学部，5 千葉大学 教育学部）

重度脊髄損傷では上位中枢から腰髄への神経支配がても自立歩行は出来ない状態であった。側臥位姿勢で上失われ永続的な下肢麻痺をきたす。しかし，歩行に関わ肢筋―腰髄間の人工神経接続を付加すると，被験者は上る神経回路網が存在する腰髄が損傷されていなければ，

肢筋活動によって腰髄刺激を生み出し歩行運動を随意上位中枢と腰髄内神経回路網を再接続し損傷領域を越的に制御することができる。この人工神経接続による下えた神経伝達を行うことで患者は歩行能力を再獲得で肢歩行運動の随意制御を数ヶ月にわたって繰り返しトきる可能性がある。本研究では機能の保たれた上肢筋のレーニング効果を検討した。

随意筋活動により制御される連発磁気刺激を腰髄の歩実験の繰り返しにより 5 名の被験者のうち 3 名で刺激

行中枢へ行う事により上肢筋－腰髄間の人工神経経路を用いなくても下肢運動を随意的に制御することが可を形成し（人工神経接続），随意歩行を再建することを能となった。3 名のうち 1 名は胸髄レベルの不全損傷を目指している。本年度は上肢筋－腰髄間の人工神経接続

負った被験者で，残る 2 名は腰髄レベルの損傷で臨床的を 5 名の重度脊髄損傷者に適用し，歩行機能の回復に及に完全運動知覚麻痺と考えられていた。
この結果は上肢筋－腰髄間の人工神経接続により，神ぼす影響について検証した。
5 名の対象被験者はいずれも受傷から半年以上を経過

経活動依存的な磁気刺激を腰髄へ繰り返しもたらすこした慢性期の状態にあった。損傷レベルはそれぞれ第 3とで，慢性期重度脊髄損傷者であっても下肢運動を随意

胸髄から第 1 腰髄レベルにわたり，いずれの被験者も的に制御できるまでに回復可能であることを示してい3 ヶ月以上にわたる標準的なリハビリテーションによっる。

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，加藤健治，伊佐正，西村幸男

尾上浩隆（理化学研究所）

脳，脊髄損傷の患者は四肢の運動麻痺だけでなく，抑とが報告されている。しかしながら，その機能回復を支

うつ症状を併発することがしばしば見られ，うつ症状にえるモチベーションの神経機序について未だ不明であよるモチベーションの減退は運動機能回復を妨げるこる。近年，われわれは脊髄損傷後に，モチベーションを59

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

制御するといわれる側坐核(NAc)を不活性化することにcausality はみられなかったが，機能回復中に NAc から

よって，一度回復した手指の巧緻性が再び障害され，一M1 への 115 から 400Hz での causality が上昇し，機能が次運動野(M1)の活動も大きく変化すること示した。そこ

完全回復すると再び認められなくなった。この機能回復

で，NAc と M1 の活動の因果関係をさらに詳細に調べる

中における causality の一過性の出現は NAc の不活性化にため，2 頭のサルにおいて脊髄損傷後の機能回復過程のよって M1 の活動が変化するという結果と一致しており，さまざまな時期で，精密把持運動中の NAc と M1 の電気

Vst が M1 の活動を生成することが脊髄損傷からの機能的活動を同時記録し，情報の流れを Granger causality 法

回復に重要であることを示唆している。

にて解析した。すると，脊髄損傷前は NAc から M1 へのサル皮質脊髄路損傷後の手指巧緻性回復における脊髄固有ニューロンの寄与の検証當山峰道，伊佐木下正治（弘前大学），松井亮介，渡邉正

大（京都大学）

加藤茂樹，小林和人（福島県立医科大学）
里宇明元（慶應義塾大学）

マカクザルには，大脳皮質一次運動野から脊髄運動

ルスベクター2 重感染法により PNs に選択的に遺伝子導ニューロンへの下行路として，直接経路と頚髄中部に存入を行い，破傷風毒素を発現させることでその神経伝達在する脊髄介在ニューロン（PNs）を介した間接経路のを阻害した（Kinoshita et al. Nature. 2012）。そのうち 2少なくとも 2 つが存在する。このうち，系統発生的に新頭は，PNs の神経伝達を遮断した状態で皮質脊髄路を損しい直接経路が手指巧緻性に重要であると考えられて傷させ，その後も PNs を阻害し続けた。すると 3-4 ヶ月

きた。しかし皮質脊髄路を第 5 頚髄で切断すると 1-3 ヶ

半経っても精密把持は回復しなかった。他の 2 頭は，皮月後に精密把持は回復する一方，第 2 頚髄で切断すると質脊髄路を損傷させた 1 ヶ月後に精密把持が回復した状回復しなかった。この結果から，手指巧緻性の回復に PNs

態で PNs を阻害した。すると一旦回復した精密把持が部を介する間接経路の寄与が示唆されていた。そこで我々分的に障害された。これらより PNs が皮質脊髄路損傷後は，PNs が回復に寄与することを明らかにするため，第の手指巧緻性回復に寄与することが示された。

5 頚髄で皮質脊髄路を損傷したサル 4 頭に対して，ウイ

経路選択的光遺伝学的活性化による上丘出力系回路の操作；指向運動と恐怖反応の誘導
Thongchai Sooksawate（Chularongkong University），小林憲太，伊佐かおる，伊佐正

これまでの研究により，げっ歯類においては，中脳上では，これら中脳上丘からの出力経路を，ウィルスベク

丘から下流の脳幹網様体への出力経路のうち，反対側のターのみを用いて経路選択的にチャネルロドプシンを網様体へ投射する経路は視覚刺激等に対して視線を向発現させて活動を操作する技術の開発を行い，それにける指向運動を制御しているのに対し，同側の網様体へ

よってそれぞれの経路選択的に特異的な行動が観察さ投射する経路は逃避行動を制御しているという仮説がれるかどうかを観察することで，上記の仮説を検証する提唱されてきた（Redgrave ら, 1986）。前者は上丘の尾ことを目的とした。

外側部に由来し，後者は吻内側部に由来するとされてき

まず，AAV-CAG-ChR2-tdTomato をマウスの上丘右側

たが，その実験的証拠はあくまで間接的だった。本研究に注入し，5-7 週間後に波長 473nm の青色レーザーを60

研究活動報告／発達生理学研究系

500μm と 250μm の 2 種類のファイバーを用いて上丘で照注入し，その後右側上丘に AAV-EF1a-DIO-ChR2-YFP を射した。すると，細いファイバーで上丘尾外側部を刺激注入し，交叉性或いは非交差性の上丘―網様体投射経路

した際には，反対側への指向運動が誘発され，吻内側部に選択的にチャネルロドプシンを発現させた。これらのの刺激では逃避行動が観察された。一方で，太いファイ

マウスの右側上丘に波長 473nm の青色レーザー光を照バーで上丘全体を強く刺激した際には，竦むような逃避

射したところ，交差性経路を刺激すると左側(上丘の反対行動が観察された。以上の結果から，細いファイバーで側)への指向運動，非交差性経路を刺激すると逃避行動をの刺激は，それぞれの視野空間の特定の場所への指標の選択的に誘発することができた。また，ウレタン麻酔下出現と解釈され，その部位への頭部の指向運動や逃避行

でレーザーを照射すると，上丘中間層のニューロンが動に示される恐怖反応が誘発されるのに対し，太い光

レーザー刺激にロックして発火応答していることが確

ファイバーでの刺激は巨大な捕食者が近づいてきてい認できた。このようにして，遺伝子改変動物を作製するるという情報と解釈され，動きを止めるような恐怖反応

ことなく，2 種類のウィルスベクターの組み合わせのみを誘発するのではないかと考えられた。

で，経路選択的な光遺伝学的手法による活性化に成功し，次に第二段階として，左右いずれかの橋・延髄網様体に逆行性のウィルスベクターである FuGC- MSCV-Cre をさらに行動に影響を与えることにより，Redgrave らの仮説を実証できた。

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に対するアストロサイトによる制御について検討をた機能的神経回路に起こる再編成のメカニズムを回路行っている。２）脳内免疫細胞であるミクログリアにつレベルで解明することを主な目標に研究をしている。そいて，発達期の大脳皮質バレル野におけるシナプス形成のため，３つのサブテーマについて研究を進めている。

への関与について生体イメージング法を用いて検討を

１）フェムト秒パスルレーザーを用いた多光子励起法行っている。３）GABA 応答の脱分極―過分極を制御しを利用して，マウス脳内微細構造の可視化技術の確立おている細胞内クロール濃度を調節する分子 KCC2 の過よび技術向上をおこなった。これらの技術を利用して，剰発現マウスを用いて，運動学習能力獲得への関与，運発達期や障害における大脳皮質神経回路の変化を検討

動神経損傷後の再生過程でおこる GABA 興奮性と軸索するために，シナプスの長期変化の観察およびその制御

再生関連を検討している。人事として，本年度中に和氣機構の解明を行っている。慢性疼痛発症および痛覚過敏

弘明准教授，江藤圭特任助教が着任した。加藤大輔氏がの持続に係わる大脳皮質感覚野の神経回路再編をシナ

特別訪問研究員として加わった。また，戸田拓弥氏が大プスレベルで検討するとともに，これらのシナプス再編

学院博士後期課程に入学した。

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
江藤圭，石川達也，金善光（Kyung Hee Univeristy 韓国），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

大脳皮質錐体細胞のシナプスの新生・消失が更新し，そ２光子顕微鏡や電気生理学的アプローチを駆使しての後ターンオーバー率は傷害前の値に戻るが感覚過敏行った。

は長期にわたり持続する。慢性疼痛時には，大脳皮質感

末梢感覚神経の部分傷害後に末梢感覚神経の過剰活

覚野細胞の活動の増強が観察された。これらから，慢性動と痛覚過敏が持続する。痛覚過敏形成時に限定して，

疼痛時における大脳皮質感覚野における回路再編によ61

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

る過剰応答回路の形成が持続する慢性疼痛発症の一因いることが判明した。また，障害末梢側と同側大脳皮質である可能性が示唆される。さらに，大脳皮質神経回路においてもアストロサイト活動と抑制性神経活動が上再編時にはアストロサイトの活動が亢進していること昇していることが判明し，同部位におけるシナプス再編が判明し，アストロサイトによるシナプス再編の関与にと障害末梢と対側末梢に発症するミラーペインとの関ついて検討を行い，アストロサイトから放出されるトロ連を検討している。

ンボスポンジンが時期限定のシナプス再編を惹起して細胞内 Cl－ 制御分子 KCC2 の発現制御と生体機能
Andrew Moorhouse（University of New South Wales，オーストラリア）
中村佳代，戸田拓弥，鍋倉淳一

未熟期および虚血や痙攣時に GABA は興奮性伝達物および海馬錐体細胞における KCC2 の発現をコント

質としての作用を獲得する。GABAA 受容体の細胞応答

ロール可能なマウスを作成した。現在，痙攣モデル動物

Cl-イオンの向きによっを用いて，KCC2 強制発現により痙攣の軽減が可能なのて決定されるため，細胞内 Cl-イオン濃度によって GABA

か検討を加えている。また，視床下部に存在するゴナドは興奮性／抑制性が決定される。この細胞内 Cl-イオン濃トロピン放出ホルモン産生神経細胞（GnRH ニューロン，度は神経細胞特異的に発現する K+-Cl-トランスポーター

成熟期でも GABA に対して脱分極性応答を示す）に特異である KCC2 によって主に制御されている。ドキシサイ

的に KCC2 を強制発現させ，視床下部からの黄体化ホルクリンにより KCC2 発現をコントロール可能な tetO マ

モンのパルス状分泌の変化，および排卵制御のメカニズ

ウスを作成し，CaMK2-tTA マウスと交配し，大脳皮質ムを検討している。

はに内蔵するチャネルを流れる

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

発達期における神経回路構築・再編を観察する目的に見出した。また，ミクログリアによる障害神経細胞の軸て，幼若期の大脳皮質錐体細胞とミクログリア細胞を 2索のラッピングにより神経細胞の膜電位の過剰脱分極

光子顕微鏡法による同時可視化する技術を構築した。ミから静止膜電位への戻ることが明らかになり，ミクログ

クログリアの樹状突起への接触によりフィロポディア

リアのよる障害細胞への接触は過剰興奮による細胞死の形成が誘発されることを生体リアルタイムイメージの抑制作用を示すことが判明した。

ング法を用いて観察した。さらに，ジフテリアトキシン

運動学習獲得時における大脳皮質運動野細胞活動のをミクログリアに発達時期特異的に発現させ，ミクログ

同調性調節について，オリコデンドロサイト発現蛋白異リア細胞の大部分を生後１週後期に死滅させると大脳常遺伝子改変マウスにレバー引き学習タスクを用いて，皮質体性感覚野におけるシナプス数の減少が観察され，同領域における軸索および神経細胞のカルシウム上昇

ミクログリアによるシナプス新生という新たな機能をを指標として検討している。

62

研究活動報告／発達生理学研究系

生体イメージングのためのデバイスの開発
平等拓範（分子研），澤田和明（豊橋技術科学大），和気弘明，江藤圭，稲田浩之，鍋倉淳一

2 つのデバイス開発を共同で進めている。分子研の平待できるので，生体装着型レーザーとして期待が持てる。

等准教授が作成した透明アパタイトシートがアパタイ

また，豊橋技術大学の澤田教授が開発し改良を加えていトシートが骨と融合し頭蓋骨の一部と置換することにるイオンイメージセンターの生体適用技術開発を開始

より長期留置脳内観察窓を作成できるのか，検討を行っしした（CREST 研究；平成 26 年度～平成 31 年度として）。

ている。アパタイトシートはレーザー増幅器としても期生殖・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る生体エネルギー代謝の調節機構を分子レベルで解明

組織における代謝調節機構の解明を目指して研究をし，その分子機構を通して生活習慣病など様々な疾患の行っている。視床下部は，摂食行動（エネルギー摂取）

原因・治療法を明らかにしたいと考えている。本年度実とエネルギー消費機構（栄養代謝）を巧みに調節するこ施した主たる研究課題は次の通りである。１）視床下部とによって生体エネルギーを一定に保つ重要な働きを室傍核 AMPK による摂食調節機構，２）交感神経系によ担う。しかし，近年，この調節機構の異常が肥満，糖尿る脂肪組織マクロファージの TNF-α 発現調節機構，３）病，高血圧など，生活習慣病の発症と密接に関連するこ

加齢依存性の体重増加に及ぼす視床下部 SIRT1 の調節作とが明らかとなってきた。当部門では，視床下部におけ用。

視床下部室傍核 AMPK による摂食調節機構
岡本士毅，箕越靖彦

AMPK（AMPK-acitavted protein kinase）は，代謝セン

部室傍核 AMPK が関与するかどうかを調べた。その結果，サーとして知られており，視床下部においては摂食調節

絶食によって視床下部室傍核の AMPK が活性化し，さらに関与する。本研究では，視床下部室傍核ニューロンのに AMPK に対する shRNA を室傍核に発現させると，マAMPK による摂食調節作用を調べた。レンチウイルスをウスは再摂食においても炭水化物食を選択せず，高脂肪用いてマウス視床下部室傍核ニューロンに活性型

食を選択，摂取した。このことから，絶食後の再摂食に

AMPK を発現させたところ，マウスは通常食に対して過おける炭水化物食の選択行動に，視床下部室傍核 AMPK

食となり肥満することを見出した。興味深いことに，こが必須であることが明らかとなった。次に，炭水化物食のマウスは通常食のような炭水化物中心の食餌に対しの選択行動に室傍核のどのニューロンが関与するかをて過食となり，高脂肪食では過食，肥満とならなかった。

調べた。その結果，CRH (corticotropin-releasing hormone)

マウスを絶食後に再摂食させると，高脂肪食よりも炭水

ニューロンが AMPK を介して炭水化物食の選択行動に

化物食の選択が高まることが知られている。そこで，絶関与することを見出した。

食後の再摂食における炭水化物食の選択行動に視床下63

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

交感神経系による脂肪組織マクロファージの TNF-α 発現調節機構
唐麗君，岡本士毅，箕越靖彦

脂肪組織に存在するマクロファージは，脂肪組織内のによる TNF-α mRNA の発現亢進作用を抑制することを微小環境において様々な調節を受け，組織内での機能を見出した。同じく cyclic AMP の下流シグナル分子である保つと考えられるが，その作用はいまだ不明な点が多い。

Epac（exchange protein directly activated by cyclic AMP）は

これまでの研究において，我々は，交感神経－β2-受容体関与していなかった。さらに，cyclic AMP は ERK1/2, JNK,

が褐色脂肪組織（BAT）と白色脂肪組織のマクロファー

NF-κB シグナルを抑制することによって LPS によるジに作用を及ぼし，TNF-α mRNA 発現を抑制することを

TNF-α mRNA の発現亢進作用を抑制することを見出し見出した。この機構は，正常な脂肪組織において TNF-α

た。以上のように，交感神経から分泌されたノルエピネの発現量を低値に保つ恒常性維持機構の一つと考えら

フリンは，白色脂肪組織に存在するマクロファージに直れる。本研究では，白色脂肪組織マクロファージにおい接作用し，β2-受容体-cyclic AMP-PKA を介して LPS にて β2-受容体が TNF-α mRNA の発現を抑制するシグナル

よる ERK1/2, JNK, NF-κB シグナルの活性化を抑制し，こ経路を調べた。その結果，β2-受容体が活性化すると，れによって TNF-α の発現を抑制することが明らかと

protein kinase A（PKA）を介して lipopolysaccharide（LPS）

なった。

加齢依存性の体重増加に及ぼす視床下部 SIRT1 の調節作用
佐々木努，北村忠弘（群馬大学生体調節研究所）
唐麗君，箕越靖彦

NAD+依存性脱アセチル化酵素 SIRT1 は，近年，加齢を防止した。これに対して，AgRP ニューロンに過剰発に伴う様々な機能異常と関連することが明らかになっ現させたマウスは，レプチン感受性を高めることによっている。本研究では，摂食・エネルギー代謝調節に関与て摂食量を低下させ，肥満を防止した。一方，高脂肪食する視床下部弓状核 AgRP (Agouti-related peptide)ニューを摂取したマウスの視床下部弓状核では，SIRT1 の蛋白

ロンと POMC (Proopiomelanocortin)ニューロンに SIRT1発現，SIRT1 の活性化因子である NAD+量が低下していを過剰発現させ，加齢に伴う体重増加にどのような効果た。以上の実験結果から，視床下部弓状核 SIRT1 は，加をもたらすかを調べた。その結果，POMC ニューロンに齢に伴う体重増加を抑制すること，逆に高脂肪食によっ過剰発現させたマウスは，交感神経系を活性化し，エネて強制的に肥満させたマウスの弓状核では SIRT1 の機能

ルギー消費を増加させることによって加齢に伴う肥満が低下することが明らかとなった。

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

かにすることを目的としている。本年度実施した主たる病の成因を解明するために, 全身-脳連関，中枢による摂研究課題は 1) 末梢投与オキシトシンの迷走神経を介し

食・代謝制御，膵島インスリン分泌のメカニズムを明らた脳情報伝達，摂食抑制と肥満改善，および，2) Kv2.1

64

研究活動報告／発達生理学研究系

チャネル阻害の併用による GLP-1 関連薬のインスリン分泌促進・血糖改善効果の増強である。

末梢投与オキシトシンの迷走神経を介した脳情報伝達，摂食抑制と肥満改善
岩﨑有作，矢田俊彦

下垂体後葉ホルモンとして知られるオキシトシンは，

心性迷走神経の遮断により消失した。脂肪細胞由来ホル

脳内では神経伝達物質として作用し，摂食行動・社会性

モンのレプチンは食欲抑制・代謝亢進作用を持ち，レプ行動を制御している。我々は，オキシトシンの末梢投与

チン抵抗性が肥満の成因に深く関わっている。レプチン

が，摂食を抑制し肥満を改善することを報告してきた。

抵抗性の db/db マウスにおいても，オキシトシンは求心最近，肥満および自閉スペクトラム症患者に対するオキ

性迷走神経を活性化し，過食を抑制し，肥満を改善した。

シトシンの末梢投与（経鼻）の臨床試験が行われている。

本研究は，オキシトシン末梢投与による求心性迷走神

しかし，血中のオキシトシンは脳内に移行しにくいとの経の活性化が摂食を抑制し，肥満・過食に対する有効な報告がある。そこで，本研究では，末梢投与したオキシ治療経路となることを示している。ヒトでのオキシトシ

トシンの脳への情報伝達経路を明らかにすることを目ン経鼻投与による肥満および自閉スペクトラム症の治的とした。

療において，迷走神経が脳への情報伝達の主要な経路とオキシトシンは，マウスから単離した求心性迷走神経細胞を活性化した。さらに，オキシトシンをマウスの腹腔内へ投与すると，求心性迷走神経の投射先である延髄なっている可能性が示唆される。
1.

Iwasaki Y, et al. Am J PhysiolRegulIntegr Comp

Physiol 308:R360-R369, 2015.

孤束核を活性化し，摂食を抑制した。これらの作用は求Kv2.1 チャネル阻害の併用による GLP-1 関連薬のインスリン分泌促進・血糖改善効果の増強
出崎克也，RauzaSukma Rita，矢田俊彦
Glucagon-like peptide-1（GLP-1）は，食事により腸か作用の感受性が亢進し，単独では作用しない閾濃度のら放出されてインスリン分泌を促進する消化管ホルモ

GLP-1 アナログがインスリン分泌を惹起することを明らンであり，食後のグルコース誘発インスリン分泌を促進かにした。さらに，Kv2.1 チャネル阻害薬と GLP-1 アナ

する。GLP-1 が血糖値依存的にインスリン分泌を促すこ

ログのそれぞれ低用量の併用投与により，2 型糖尿病モとから，GLP-1 受容体活性化薬（GLP-1 アナログ）やデルマウスのインスリン分泌が飛躍的に増大し，血糖値

GLP-1 分解酵素（DPP-4）阻害薬等の GLP-1 関連薬は，を低下させることを見出した。

近年，低血糖の危険性の低い新規糖尿病治療薬として注目されている。
本研究は，マウスを用いた実験から，電位依存性 Kv2.1
チャネルが膵 β 細胞の GLP-1 受容体シグナル伝達機構に

本研究結果は，Kv2.1 チャネル阻害が GLP-1 関連薬の有効用量を低下させ，嘔吐などの副作用を低減させるより優れた糖尿病治療に繋がることを示唆する。
2.

Rita R et al. Endocrinology 156(1):114-123, 2015.

関わっており，
Kv2.1 チャネルの軽度の抑制により GLP-1

65

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

個別研究
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・基質輸送を主眼に研究している。ことに外分泌腺のモデルとして水る。この手法によりタイト結合を破壊せず，傍細胞水輸
送と経細胞輸送を分離して観測できる。

分分泌の多い唾液腺の輸送機構を研究している。腺レベ

現在，東京歯科大学および日本大学と共同で高速共焦

ルでの水分分泌は，刺激開始直後には，細胞内を通過し点レーザ顕微鏡により，1-2 秒毎の唾液腺腺房の 3D 像解分泌される水分が大部分であるが，持続刺激中には細胞析を進めており，色素の選択，拍動ポンプ振動除去など間隙をタイト結合を越えて輸送される水分量が多くなの技術を開発している。

ることを発見し，傍細胞水輸送を重点的に研究している。

2014 年 Cape Town で開催の国際歯科研究学会 IADR で細胞構築を破壊せずに，分泌中の生理活動を測定する

meet a mentor のテーブルにつき若手研究者から研究テーために，できるだけ摘出血管灌流顎下腺の実験系に限定

マの見つけ方，将来の切り開き方などの質問を受け討論

詞，複数の観測データを重ね合わせて検討している。具した。

体的には Wistar/ST 雄性ラットの顎下腺を麻酔下に摘出

魏飛は 9 月末をもって５年間の大学院課程を修了し，し，動脈にカニューレを挿管して血管灌流を行う。また，学位を授与され，現在南京に戻り，南京医科大学中西医

分泌導管にも挿管し，分泌する唾液を経時的に電子天秤

結合研究所にて助手として勤務している。

で秤量し，時系列データを微分して分泌速度を求めてい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（日大生物資源）
福島美和子（昭和大歯）橋本貞充，澁川義幸，佐藤正樹（東京歯大）

これまで，唾液腺腺房レベルで傍細胞水輸送を推定す

腺内に留まっている球形のビーズを３次元的に補足しるために，共焦点レーザ顕微鏡ステージに血管灌流ラッ

灌流中の時間経過を追跡する事が可能になった。観測しト顎下腺を設置し，mw=500 程度の蛍光物質が細胞間分たビーズの運動を３次元画像の中心に固定したムー

泌細管に出現することを観測してきた。ことに 3D 再構

ビーを作成し，拍動ポンプの振動による画像のブレを排成画像を回転させ，細胞間隙が display に平行な面で観察除した。現在，この方法により細胞間隙の色素運動を観できた。その結果，細胞間隙において，蛍光色素は不均測している。

一に分布し，basal infolding などの構造により蛍光色素２）唾液腺刺激中の NO 産生により cyclic GMP を細胞が排除されていることが示された。しかし，細胞間隙を内で増加し細胞内 Ca2+濃度の増加を介して，水分分泌に平面として含む 2D 像のムービーを作成し，細胞間隙内影響するとされていたが，L-NAME により Nosynthase をの蛍光色素の運動を観察しようとした場合，血管灌流に阻害しても，水分分泌は影響されない事が判明した。

用いる拍動ポンプの振動が画像の動きに重畳し，色素運動の観察を妨げていた。
１）今回，直径２μm の蛍光ビーズを動脈より導入し

66

３）漢方薬，丹参は，単独投与でも水分分泌を緩やかに増加させ，緩やかに減少させる。このとき同様の時間経過で蛍光色素 Lucifer Yellow が唾液に分泌され，傍輸研究活動報告／個別研究

送の活性化が示唆されている。一方，傍輸送の駆動力のの後水分泌と蛍光色素の分泌が緩やかに増加した。即ち，基盤は，動静脈シャントが閉鎖され，微小循環系が開き，傍細胞輸送の駆動力が増加しても，分泌は増加せず，傍腺房周囲の毛細血管の循環が増加すると想定される。一細胞輸送を増加させるためには

定灌流流速での動静脈圧差の減少が毛細血管循環の増が増加する事が必要である事が示された。

細胞間結合の透過性加を示す。丹参投与後すぐに動静脈圧差は低下した。そ個別研究（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

我々は，発生過程の形態形成における平面細胞極性

カニズムをテーマに研究を行なっている。細胞内膜系で（PCP）形成のシグナル制御に注目し，PCP シグナル伝は，生体膜の分裂・融合によってオルガネラを行き来す達において，メンブレントラフィックに代表される細胞るメンブレントラフィックにより物質の輸送，分配が行内膜系の動態がはたす役割と，その背後にあるメカニズ

われている。分子は，その機能を発揮すべき細胞内外のムの研究を進めている。PCP シグナルは，内耳の有毛細

正しい場所に送り届けられる。この「古典的な」機能に胞が一貫した方向性を示すように，組織全体のグローバ

加え，近年，メンブレントラフィックが，一見無関係なルな極性を感知して個々の細胞の極性を生み出す役割

細胞間，細胞内のシグナル伝達において，これまで考えを果たしており，空間情報制御をになう特徴から，位置られてきた以上に様々な役割を担っていることが注目

情報とシグナル制御の重層的関係が興味深い系である。

され始めた。すなわち，分子の輸送選別が，シグナル伝

組織レベルと細胞内レベルの時空間情報をつなぐイン達の分岐選別に直結しており，細胞内膜系が位置情報を

ターフェイスとしての細胞内膜系の役割を解明するこ介してシグナル伝達の動的な制御の場を提供しているとが現在の主要テーマである。

ことが，はっきりと意識されている。

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）

上 皮 系 細 胞 の 細 胞 内 膜 系 分 子 の ， fluorescence

また，これらの機能分子の作用が，PCP シグナル下流のlocalization-based retrovirus-mediated expression cloning 法

細胞骨格制御と関連していることを示唆するデータをによる探索をすすめた。得られた分子から，哺乳動物モ得た。現在，制御を担う分子間相互作用の知見を得よう

デル細胞系とアフリカツメガエルの発生実験系を利用としているところである。また，タンパク質機能阻害実

し，PCP シグナルを制御する細胞内膜系タンパク質の候験系を工夫し，これら制御分子の細胞内局在と機能の相補を得た。これまでに，これらの制御機能分子のいくつ関を解析するとともに，関連する新たな制御因子の探索かについて細胞内局在を規定する配列構造を同定した。

を可能とするため，実験系の最適化を進めている。

67

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

個別研究（毛利グループ）【概要】
受精現象とは雄性配偶子（精子）が雌性配偶子（卵）どのように雌雄両配偶子が成熟するのかも，まだ謎が多を活性化させるという普遍的な現象である。生物学的にい。普遍的な現象として受精時には卵内の Ca2+ が著し

は精子が卵に近づき卵を活性化させる現象に引き続いく増加することが知られている。哺乳類や鳥類についてて起こる多様な細胞内現象を受精と呼んでいる。しかしは卵内で細胞内 Ca2+ 変化が何によってどのように起こながら, 受精機構の詳細はいまだに謎に満ちている。どるのかある程度わかってきたが，もっと単純なはずの海のように精子が卵に近づいてどのように卵を活性化さ

産無脊椎棘皮動物ウニやヒトデではまだ不明である。昨せるのか，その刺激のシグナルは何でどのように卵に伝

年に引き続きミトコンドリアの活性化，ATP の産生につえられるのか, その後, 卵内でどのような反応が引き起いて検討し，さらにヒトデ卵母細胞の成熟過程にについこされて発生のプログラムがどのように実行されるのてこれまで調べられていなかった活性電流と細胞内カか不明な部分が多い。また，卵が活性化されるためにはルシウムの関係について研究を始めた。

ウニ卵受精時のミトコンドリア活性化と一酸化窒素遊離毛利達磨，経塚啓一郎

昨年度までの研究からミトコンドリア阻害剤 CCCP,（MitTracker Red CMXR）の同時測定を試みた。ミトコ

FCCP, rotenone, antimycin A, oligomycin などは NO 遊離を

ンドリア活性化は Ca2+増加の後に起こることがはっきり阻害した。NO 遊離は Ca2+増加のピーク以降から起こるした。他のミトコンドリア色素 JC-1 や TMRE などを用こと，また NO 吸収剤 PTIO のよる NO 遊離阻害はミト

いて CN-処理によるミトコンドリア活性化を測定した。

コンドリア活性化を阻害しないことからからミトコン

確かに CN-によって NO もミトコンドリア電位変化も抑ドリアの活性化は NO 遊離の上流にあることが示唆され制は起こるがバラつきが大きく詳細に解析することがた。さらに Ca2+遊離とミトコンドリア活性化との関係を困難なことがわかったのでこのプロジェクトの中止を詳しく見るために共焦点顕微鏡による Ca 蛍光色素（Ca決定した。受精時にミトコンドリアが活性化しその際

Green dextran）とミトコンドリア電位依存性蛍光色素

NO も遊離されるということは確かだとわかった。

ウニ卵受精時の ATP 生成の探査
毛利達磨，井尻貴之，佐藤賢一

ミトコンドリアの活性化に伴い ATP 産生変化との関

精時にウニ卵では細胞内 pH が増加することが知られて係を探るため CFP と YFP の FRET-ベース ATP プローブいる。共焦点顕微鏡により詳細に結果を調べ, さらに細(ATeam)をウニ卵に注入して受精時細胞内 ATP の変化を

胞内 pH の変化を調べて比較をした。残念ながら CFP も測定したところ, 増加が見られた。この変化はミトコン

YFP も卵の pH 変化と同じくらいの変化に敏感で ATP のドリアの活性化パターンに良く似ていた。CFP と YFP そ増加と認めるには困難だとわかった。しかし，ATP の増

れぞれも受精時には増加傾向を示し, その比 YFP/CFP も加が本当にあるのかどうかを確かめるために ATP 増加増加した。これまで生化学的分析では, 受精時には ATPを阻害する 2-DG や oligomycin の注射後の受精を確かめは大きな変化は見られないと報告されている。一方, 受る実験を計画中である。

68

研究活動報告／個別研究

ヒトデ卵母細胞成熟におけるカルシウム遊離機構と活性電流の研究
毛利達磨，経塚啓一郎

イトマキヒトデ卵母細胞成熟過程における媒精刺激

オン動態を知る重要な手がかりを与える。ウニ卵ではそに対する細胞内カルシウム遊離機構と活性電流の測定の一部は細胞内カルシウム依存性であることが知られを試みた。イトマキヒトデでは閾値以下(0.02-0.04 μM)ている。細胞内カルシウムと活性電流の同時測定も試みの卵成熟ホルモン 1―メチルアデニン処理により成熟途た。未成熟卵母細胞，表層成熟卵，成熟卵でのそれぞれ上の表層成熟卵を得ることができる。これまで卵母細胞の活性電流には細胞内カルシウム濃度に対応した特徴の成熟度による電位固定下での活性電流については全的なパターンがあることがわかった。今後更に阻害剤をく報告がなかった。活性電流とは電位固定下における受使った実験など, さらに詳しくカルシウム遊離機構と活

精時の膜電流であり, ウニ卵では受精時の細胞内外のイ性電流の関係について実験を進めているところである。

個別研究（樫原グループ）【概要】
胎生期の運動神経細胞の生存は，その支配標的器官で胞の AHP の期間は，速筋を支配する運動神経細胞のそある筋との結合に依存することは古くよりよく知られれより長くなる。さらに，遅筋を支配する運動神経細胞ている。この依存性は，運動神経細胞から筋へ作用するの AHP の期間は，運動神経細胞と筋との結合を絶つと因子と共に，筋から運動神経細胞へ作用する因子の相互短くなり，筋と再支配すると正常に戻る。すなわち，生作用によると考えられている。生後，骨格筋は，速筋と後において運動神経細胞の AHP の期間は，運動神経細遅筋に分化するが，これらに結合している運動神経細胞

胞と筋の結合に依存する。我々は，この電気生理学的知の種々の電気的性質も変化する。例えば，生後直後では見に基づいて，生後動物の運動神経細胞の機能分化の支速筋を支配する運動神経細胞と遅筋を支配する運動神

配標的筋依存性を運動神経細胞の AHP に関与する分子

経細胞の活動電位に続く後過分極（AHP）の期間に差は発現を手がかりに解析している。

無いが，筋の発達に伴い， 遅筋を支配する運動神経細生後運動神経細胞のチャネル発現の支配標的筋依存性樫原康博，野村智美

生後ラットの運動神経細胞の活動電位に続く後過分

線維タイプに依存しているかを検討した。さらに，運動極（AHP）に関与すると考えられチャネル分子の発現が，神経細胞終末チャネル発現開始が，筋線維タイプの分化支配する筋に依存するかを検討した。この目的のために，時期に依存するかを幼若期から成熟期の筋で検討した。

長指伸筋，内側腓腹筋或はヒラメ筋から逆向性に蛍光色

最後に，これらの運動神経細胞体での AHP 関連チャネ

素取り込ませることで標識した支配運動神経細胞のルの分子発現が運動神経細胞の筋支配の有無に依存す

チャネル分子の発現及び分布を調べた。次に，成熟ラッるかを検討した。生後の運動神経細胞のチャネル分子発トの長指伸筋，ヒラメ筋，内側腓腹筋の個々の筋線維を現が，支配する筋，さらに微細に，個々の筋線維の結合支配する運動神経細胞終末のチャネル発現が，個々の筋に依存する可能性が示唆された。

69

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

行動・代謝分子解析センター
遺伝子改変動物作製室【概要】
個体レベルで各種生理機能を研究する際，分子生物学や RNA 誘導型ヌクレアーゼを利用してゲノム配列の任的・発生工学的技術を駆使して作製した遺伝子改変動物

意の場所を削除，置換，挿入する新・遺伝子改変技術がが有効である。小実験動物の主流であるマウスでは遺伝普及してきたので，比較的容易にかつ短時間でノックア

子改変技術が確立されているが，体が小さいためサンプ

ウト（KO）/ ノックイン（KI）ラットが作製できるようルの採取や生理学実験，とくに臓器移植などの外科的手になっている。遺伝子改変動物作製室では，マウスと技には向いていない。一方，生物・医学分野の生理学的ラットの両方において新・遺伝子改変技術を提供して研究において豊富な実験データの蓄積があるラットでKO/KI 動物を作製している。ここでは，フォルスコリン

は，近年 ES 細胞株が樹立できたこともあって逆遺伝学

添加がラット ES 細胞株の樹立や生殖系列キメラへの寄的研究への利用が増えている。最近，人工ヌクレアーゼ

与に及ぼす影響を調べた研究について紹介する。

フォルスコリンの 2i 培地への添加はラット ES 細胞株の樹立に有効か
平林真澄

MEK 阻害剤と GSK3 阻害剤を含む 2i 培地でラット胚とラット胚盤胞の Outgrowth 率が良く，結果的に ES 細盤胞を培養すれば ES 細胞株を樹立することができる。

胞の樹立効率が高くなった。しかし，フォルスコリン添

数報の公表論文に基づく限り，ラット ES 細胞株の樹立

加の有無によって樹立できる ES 細胞コロニーの形態にに培地への LIF の添加は必須ではなさそうだが，ヒトや差は認められず，各種未分化マーカー遺伝子の発現レベ

ブタではフォルスコリンを添加することにより Naïve な

ルも同等であった。また，ES 細胞樹立までの培地プロ

ES コロニーが形成されている。そこで，フォルスコリン

ファイルはキメラ個体の作製効率や生殖系列への寄与の 2i 培地への添加がラット ES 細胞株の樹立にどう影響といった指標にも影響を及ぼさなかった。

するか，検討した。フォルスコリンを 2i 培地に添加する

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分泌計測 (担当：生殖・内分泌系発達機構研究部門，箕ラットの代謝，生理機能を詳しく解析し，標的遺伝子の越教授)，（３）フラビンおよびヘモグロビン由来の内因

機能と行動変異のメカニズムを明らかにすることを目性シグナルを利用した脳領域活動と膜電位感受性色素

的に本年度より新たに開設された。計測する代謝・生理を用いた回路活動のイメージング（担当：生体恒常機能機能と担当者は以下の通りである。（１）運動系を中心発達機構研究部門，鍋倉教授），（４）自由行動下におとした，覚醒下での単一ニューロン活動など神経活動のける摂食行動，エネルギー消費の計測（担当：生殖・内(担当：生体システム研究部門，南部教授)，（２）分泌系発達機構研究部門，箕越教授），（５）自由行動

自由行動下における脳内特定部位での神経伝達物質の下における体温，脈拍数，血圧の計測（担当：細胞生理

計測

70

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

研究部門，富永教授，鈴木喜郎助教），（６）摘出灌流定（担当：心循環シグナル研究部門，西田教授）。当面

心臓または麻酔マウスを用いた心機能，循環血流量の測はマウスの解析を中心に行う。

環境汚染物質による心臓リスク増加のメカニズム
外山喬士，石原博美，西村明幸，西田基宏

水俣病の原因である有機水銀やタバコの煙に含まれろ，ミトコンドリアが過剰に分裂していることがわかっ

る 1,2-ナフトキノンなど，環境汚染物質の多くは親電子

た。初代培養ラット単離心筋細胞にメチル水銀を処置し性の高い物質である。これらは生体を構成するシグナル

たところ，ミトコンドリア分裂促進Ｇタンパク質

タンパク質と非特異的に結合することでタンパク質のdynamin-related protein 1（Drp1）が強く活性化した。メチ

構造・機能を変え，シグナル伝達異常を引き起こす。我々

ル水銀曝露した心筋細胞に機械的伸展刺激を与えたとは神経毒性を起こさない低濃度のメチル水銀が心臓のころ，強い細胞死が誘導された。メチル水銀曝露と同じ圧適応性を低下させることで突然死や心不全のリスク

タイミングで Drp1 阻害剤 Mdivi-1 処置すると，機械的伸を増加することをげっ歯類の心臓で明らかにした。ラッ展刺激による心筋細胞死がほぼ完全に抑制された。メチト心臓を摘出し，ランゲンドルフ灌流法により容量負荷

ル水銀に限らず，いろいろな内因性・外因性親電子物質

に対する心収縮力増加（Frank-Starling）を調べたところ，によっても心筋ミトコンドリア分裂が誘導され，これら通常の食餌摂取量の 10 倍程度のメチル水銀を 1 週間曝は求核性の高い硫化二水素（HSSH）を投与することで，露しただけでは Frank-Starling 効果に影響はなかった。一

ほぼ完全に抑制された。以上の結果は，有機水銀などの方，マウスの胸部大動脈を狭窄し，心臓に強い圧負荷（後親電子性環境汚染物質はミトコンドリア品質管理の異負荷）を与えたところ，メチル水銀に曝露されたマウス

常を起こすことで，心臓リスクを高めることが明らかとの約 50％が突然死を起こし，かろうじて生き残ったマウなった。さらに，求核物質が親電子修飾を可逆的にする

スについても，心拡張を起こさないまま左室機能不全にことで心臓リスクを軽減できたことから，生体内求核性なることがわかった。電子顕微鏡（TEM）を用いてメチの保持を主眼とする新たな創薬ストラテジーの可能性

ル水銀投与マウスの心臓組織の形態観察を行ったとこも示された。

環境汚染物質による心臓リスク増加のメカニズム
渡邊成樹（旭川医科大学・腎泌尿器外科）
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）

膀胱上皮は蓄尿時から排尿時にかけてダイナミック

マウスに対する in vivo cystometry 法，および排尿代謝な形態変化を起こす極めてユニークな組織である。また

ケージを用いて排尿行動を観察することによって膀胱

それに加えて，伸展刺激を受容した後，ATP などを放出機能に対する影響を解析した。その結果，一部の欠損マすることで周辺の感覚神経にその情報を伝達している

ウスにおいて野生型との有意な違いが観察された。現在と考えられている。我々は伸展刺激を受容し得る TRP

その詳細なメカニズムの解析を進めている。

チャネルに着目し，膀胱上皮特異的な TRP チャネル欠損71

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

中枢性呼吸調節における TRP チャネルの役割
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）

中枢性呼吸調節の役割の１つは，換気応答によって生欠損マウスに対する各種 CO2 負荷における換気応答の変

体内の二酸化炭素分圧(PCO2)/pH を厳密に調節すること

化を plethysmography 法にて解析した。その結果，一部のであるが，その調節機構の鍵となる中枢 CO2 および pH

マウスにおいて換気応答の違いが観察された。現在はそセンサーの分子実体は未だ不明な点が多い。我々は環境のメカニズムの解析を進めるとともに，本応答の O2 濃変化を受容しうる TRP チャネルに着目し，TRP チャネル

度変化に対する影響を解析している。

エネルギー消費に及ぼす脱共役タンパク質１と骨格筋 AMPK の調節作用
高木一代，岡本士毅，箕越靖彦

マウスの熱産生組織として，褐色脂肪組織（BAT）のTg）及びコントロールマウスに寒冷刺激（４℃）を与え，他，骨格筋が知られている。しかし，寒冷曝露に伴う熱

体温とエネルギー消費量（EE）の変化を調べた。その結産生に，骨格筋での非震え熱産生がどの程度関わってい果，KO x Tg マウスでは体温が低下した。また EE の上るかは不明である。本研究では，寒冷曝露誘導性熱産生

昇も他の３群に比べて有意に少なかった。運動量は４群に及ぼす褐色脂肪細胞の脱共役タンパク質（UCP1）と骨で差は無かった。また，筋電図においても差は認め無格筋 AMPK（AMP-activated protein kianase）の調節作用かった。以上の結果から，寒冷曝露誘導性熱産生は，UCP1を調べた。UCP1 ノックアウトマウス（UCP1-KO），骨および骨格筋 AMPK の両方が関与することが明らかと

格 筋 特 異 的 dominant-negative-AMPK 発 現 マ ウ ス

なった。

（dnAMPK-mTg），両者をかけ合わせ得たマウス（KO x

ジストニアモデルマウスの病態解析
佐野裕美, 知見聡美，南部篤

堀江正男，竹林浩秀（新潟大学，医歯学，神経生物•解剖）

ジストニアは筋緊張亢進と不随意運動を特徴とし，治療も難しいことが多い神経難病である。適切なモデル動では不随意運動の性質を特定することが難しいため，代謝生理解析室で筋電図の解析を行った。

物がいないことからも，病態解明が遅れている。一方，その結果，主動筋と拮抗筋の同時収縮が観察され，本ジストニンは細胞接着に関係するタンパク質であり，神モデルマウスがジストニアに特徴的な筋電図初見を示

経・筋組織，上皮組織に広く分布する。今回，新潟大学

していることが明らかになった。また，組織学的な解析

竹林研究室で，ジストニン遺伝子のアクチン結合部位をにより，異常ジストニンタンパクが末梢神経，中枢神経阻害した遺伝子変異ホモマウスを作成したところ，不随に広く発現しており，最初期遺伝子の解析で小脳—視床—

意運動を生じることがわかった。しかし，肉眼観察だけ

線条体路の活動性低下が示唆された。

72

研究活動報告／行動・代謝分子解析センター

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（対応する必要だと考えられる。我々は各種の遺伝子改変マウスに遺伝子）があり，さらに遺伝子ターゲティングなどの技

対して，知覚・感覚，運動機能，情動性などから記憶学術を応用することで，遺伝子を自由自在に操作すること

習や注意能力など高次認知機能まで，幅広い領域をカができる。マウスでは心理学的な解析をはじめとして，バーした行動テストバッテリーを用いて解析し，各種遺個体レベルでの多彩な解析技術が適用でき，ヒト脳の統伝子の新規機能の探索を行っている。国内外の多数の研合的理解のためのモデル動物として最適であると考え究室との共同研究を行っており，これまでに行動様式解られる。全ての遺伝子の 80%以上は脳で発現していると析室として 79 系統，4227 匹のマウスを解析している。

言われており，脳で発現する遺伝子の機能を調べるため

この中には，精神疾患のモデルマウスとなるような系統にはその最終アウトプットである行動を調べることがも複数見つかっている。

精神疾患の中間表現型「未成熟脳」のメカニズム解明と制御法の探索
高雄啓三，宮川剛

これまでに精神疾患様の行動異常を示すマウス系統の細胞の成熟度異常が関係していると考えられる。マウを多数同定してきた。その中でも特に顕著な統合失調症

スを用いた研究では，歯状回の成熟した神経細胞が薬の様の行動異常を示す複数系統のマウスで共通して海馬投与やけいれん発作の誘導などによって疑似的な未成

歯状回の顆粒細胞が擬似的な未成熟状態にあるという熟状態に戻ってしまうこと（脱成熟）も明らかとなって「未成熟歯状回（immature Dentate Gyrus; iDG）」と呼ぶいる（Kobayashi et al., PNAS, 2010; Shin et al., Bipolarべき現象が見られることが明らかになった（Yamasaki etDisord, 2013）。このような双方向性の成熟度変化は内al., Mol Brain, 2008; Ohira et al., Mol Brain, 2013; Takao et

的・外的撹乱に対する細胞レベルでのホメオスタティッ

al., Neuropsychopharmacology., 2013）。 この未成熟歯状

ク可塑性によって起こっていると考えられる。行動様式

回という現象は統合失調症や双極性気分障害の患者死

解析室では，光遺伝学や薬理遺伝学などの手法を用いて後脳でも生じていることが示唆されており（Walton et al.,神経細胞の活動性を操作し，その成熟度変化を調べるこTransl Psychiatry, 2012），精神疾患の新たな中間表現型とで海馬歯状回の神経細胞をはじめとする各種の脳細として非常に有望である。また，統合失調症患者では海胞の成熟度変化が起こるメカニズムの解明を目指して

馬歯状回以外に前頭皮質も擬似的な未成熟状態にあるいる。また，神経細胞成熟度の制御法を確立することがことが示唆されており（Hagihara et al., Mol Brain, 2014），

できれば，統合失調症やうつ病などの精神疾患の新たな統合失調症を含む精神疾患の発症には脳の様々な領域

予防・治療法の創出に大きく貢献すると期待できる。

ヒト炎症性疾患のモデル動物としてのマウスの再評価
高雄啓三，宮川剛

マウスはヒト疾患のモデル動物として広く使われて現変化している遺伝子との間では発現量の変化倍率のいるが，炎症性疾患のヒト患者で発現変化している遺伝

相関は極めて低いという報告が，米国の研究機関を中心

子と，それらに対応する実験的操作を受けたマウスで発とした研究コンソーシアムによって報告された（Seok J,

73

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

et al., Proc Natl Acad Sci USA, 2013）。この論文では，ヒた遺伝子発現の変化倍率は，ヒト炎症性疾患患者で見らトで重篤な炎症が起きた時に発現が変化する遺伝子群

れる遺伝子発現の変化倍率と相関が非常に高く，ヒトとはマウスでは全く異なるふるまいをしており，この観点

マウスはよく似ている部分があるということが示されからヒトとマウスはほとんど似ていないと結論していた（Takao & Miyakawa, Proc Natl Acad Sci USA, 2014）。

た。この報告はマウスをヒト疾患のモデル動物として使これにより，マウスはヒトの炎症性疾患のモデルになりうことの有効性や妥当性などについて大きな議論を巻得ることをあらためて確認することができた。この研究き起こした。我々は，解析対象とする遺伝子を絞り込み，

成果は，炎症性の疾患に限らず，ヒト疾患のモデルとし適切な統計手法と感度の高いバイオインフォマティク

てマウスを用いて病態・病因の解明や治療法の開発を行スの手法を用いて，以前の報告で解析されたのと同じ遺う際に，ヒトとマウスの共通している部分に注目して研伝子発現データの再解析を行った。その結果，炎症性疾究を進めることが有効であることを示唆する。

患に対応する実験操作を受けたマウスモデルで見られマウスを用いた脳表現型データベースの開発と応用
高雄啓三，宮川剛

藤田保健衛生大学や京都大学などでの活動を合わせ，影響を解析している。実験を行う時間が活動性に影響を

これまでに国内外 100 以上の研究室との共同研究で 179与えることや，週齢が進むにつれて痛覚感受性が鈍くな

系統 10000 匹以上の遺伝子改変マウスや各種薬物投与マることなどが明らかとなっている。これらの実験時におウスなどについて網羅的行動データを取得している。個ける各種変数が行動に与える影響を明らかにすること

体ごとの生データはデータベースに登録しており，これで行動解析のプロトコルの改良や標準化を推進していらを用いて各種行動の指標となる数値間にどのようなく。現在，論文発表された 55 系統 3851 匹分のデータお関連性があるか，実験における各種のパラメータが行動

よび各種遺伝子改変マウスの野生型コントロールとしデータに及ぼす影響などについてインフォマティックて使用された C57B/6 亜系統のマウスのデータ（1965 匹

ス的解析を行うことが出来る。このデータベースを活用

分）についてはデータベース

し，遺伝子改変マウスのバックグラウンド系統として最phenotype.org/で公開している。この Web サイトではマウも多く使われている C57BL/6Ｊ系統についてのデータをス用行動解析ソフトウェアの公開も行っている。この他，まとめて，実験を行う時間や実験時の週齢，ケージ内の行動実験後の各個体の行動データが付属したマウスの同居マウスの匹数などの各種変数が実験結果に与える

脳や血漿サンプルについてもリソース化を進めている。

74

http://www.mouse-

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

平成 27 度より脳科学研究戦略推進プログラムの実施主者が参加し，脳内の様々な階層で生成されている情報を

体は日本医療研究開発機構（AMED）となるため，生理解析・操作する研究や社会性をもたらす脳活動を明らか学研究所に設置されてきた脳科学研究戦略プログラムにする研究の基盤的技術の研究開発，及び，異分野をま事務局の活動は平成 26 年度末をもって終了し，AMED

たぐ若手脳科学研究者の育成を行うネットワーク機構

内の事務局に円滑に業務を引き継ぐ予定である。

を構築し，サバティカル研究者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ともに人材養成を行う〈多次元ブレインストーミング・脳科学新分野探索事業を推進している。

フォーラム〉

本センターは 2008 年 4 月に設置され，自然科学研究

自然科学研究機構新分野創成センターブレインサイ機構（生理学研究所，基礎生物学研究所）の複数の教授

エンス研究分野との連携強化を進め,３つのテーマでブが併任し運営を開始した。併任教授に加えてプログラム

レインストーミングを実施した。将来の脳科学研究の方オフィサーとして特任教授を置き，外部研究機関からも向性について,全国の様々な専門家から事前にインタ

基礎的な脳科学及びその関連分野（臨床医学，工学，心ビューを行い,そこで得られた情報にもとづいて，離散理学，倫理学）を専門とする客員教授，客員准教授を選的・確率的変動による神経系の情報表現」をテーマにブ任し，外部の研究機関と連携した研究環境を整え運営さ

レインストーミングを行い,新たな脳科学研究の方向性れている。

について議論を行った。

2009 年度には流動連携研究室を新設し，客員教授，客員准教授，客員助教を募集し，サバティカル的な制度を〈2014 多次元トレーニング＆レクチャー「ヒト，サル，

活用した長期滞在型共同研究の推進を図っている。

ラットの脳解剖学から神経回路を観察・解析・操作する2012 年度には本センターの脳内情報抽出表現研究室，技術へ」〉

霊長類脳基盤研究開発室及び NBR 事業推進室を廃止し，脳の研究を進めるに当たり, 脳の解剖学的知識は非常

霊長類脳基盤研究開発室及び NBR 事業推進室の役割は，に重要だが, 若手研究者や様々な分野から参入しようと発展的に新設された脳機能計測・支援センターにウイルする異分野の研究者にとっては十分な講義や実習を受

スベクター開発室及び霊長類モデル動物室へと引き継ける機会がない。モデル動物としてマウス, ラット, サがれた。 そして脳内情報抽出表現研究室を拡大した脳ルが多くの研究に用いられているが, 異なるモデル動物

情報基盤研究開発室と社会的脳表現解析開発室を新設

間やヒトとの種間の解剖学的な比較について学習するした。

機会が殆どない。このような状況を踏まえて,脳の構造とさらに，2013 年度には脳科学研究戦略推進室を新設し，機能に関する講義・実習を実施し，さらに近年急速に進昨年度まで認知行動発達機構研究部門において運営し展している脳機能イメージングや神経回路操作技術にていた文部科学省「脳科学研究戦略推進プログラム」事

ついての講義をデモを行った。

務局業務を引き継いだ。
2014 年度，脳科学戦略室においては，文部科学省脳科〈流動連携室の新設によるサバティカル事業の実施〉

学研究戦略プログラム事務局として，プログラム内部会

今年度は, 客員准教授としてタイ国チュラロンコン大議の運営，公開シンポジウムやサイエンスカフェなど一学の Thongchai Sooksawate 准教授がサバティカル制度を

般国民向け行事の企画・運営，成果に関するプレスリ

利用して滞在し，共同研究を実施した。

リース支援，広報冊子物の発行などの活動を行った。尚，

75

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

脳機能計測・支援センター
形態情報解析室
【概要】
形態情報解析室では，医学生物学専用超高圧電子顕微

年度は，細胞から神経組織の観察にいたるさまざまな生

鏡（Biomedical-HVEM），低温位相差電子顕微鏡（Cryo-体試料の三次元形態研究について，合計 10 課題が採択

PCTEM），連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-

され実施された。また，Cryo-PCTEM では，膜タンパク

SEM）などを使用して，バクテリアや生体組織などの比質やウイルス粒子の高分解能単粒子構造解析，SBF- SEM

較的大きな試料の立体形態観察や，細胞，ウイルス，タでは，神経細胞や寄生原虫の立体形態解析などの共同研

ンパク質などの無染色氷包埋試料からの高分解能三次

究が多数行われた。本研究室では，これらの共同研究を

元構造解析などを行っている。Biomedical-HVEM は，生

通じて，それぞれの課題を達成するための付属装置の開理研を代表する共同利用実験機器の一つであり，毎年こ発や電顕画像からの最適な立体再構成法の開発研究もれを利用した研究課題を全国から募集している。平成 26

合わせて行っている。

超高圧電子顕微鏡トモグラフィーによる出芽酵母細胞丸ごとの超微形態解析
村田和義
江崎雅俊，小椋光（熊本大学発生医学研究所）

荒井重勇，山本悠太，田中信夫（名古屋大学エコトピア科学研究所）

細胞や組織などを丸ごと一つ超微形態解析すること

填し，加速電圧 1000kV の TEM と STEM（明視野 BF／

は，生物電顕の一つの目標である。我々は，生理研の超暗視野 ADF）で像を取得して，それぞれの連続傾斜像か

高圧電子顕微鏡 H-1250M と名古屋大学に新しく導入さら酵母一個体を含む三次元再構成を行った。

れた 1000kV 反応科学超高圧電子顕微鏡 JEM-1000K RS

その結果，STEM 像およびそのトモグラフィーからのとを用いて，厚さが 3 µm を超える出芽酵母 1 固体の樹断層像では，TEM 像に比べてよりシャープで高いコント

脂切片試料を TEM と STEM で観察した。そして，STEM

ラストの像が得られた。特に STEM-BF において顕著ででは従来の TEM よりも明瞭なトモグラフィーによる細あった。三次元再構成像からは，ミトコンドリアなどの胞丸ごとの立体像が得られること見いだした。

酵母オルガネラの空間構造を明らかにすることができ出芽酵母 Saccharomyces cerevisiae （全長約 3 µm）をた。

培養後，集菌してグルタールアルデヒドならびに過マン

Murata K, Esaki M, Ogura T, Arai S, Yamamoto Y &ガン酸カリウムで固定して，樹脂に包埋した。そして，

Tanaka N (2014). Whole-cell imaging of the budding yeast

細胞一つが入るサイズの~5µm の厚さで薄切片を作製し，Saccharomyces

これをダブルメッシュに挟んで超高圧電子顕微鏡に装transmission electron tomography. Ultramicroscopy 146, 39.

76

cerevisiaebyhigh-voltage

scanning

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

連続ブロック表面走査型電子顕微鏡によるマラリア感染赤血球の三次元形態観察
宮崎直幸，村田和義
坂口美亜子，金子藤岡

マラリアは，年間 70 万人の死者が報告されている蚊媒
介性の病原原虫性感染症である。マラリアの原因となる

修（長崎大学）壽（ケースウェスタンリザーブ大学）に，マラリア原虫は，蚊とヒト体内で増殖する複雑な生活環をもち，その過程で形態を多様に変化させる。

原虫は，蚊の刺咬の際に蚊の唾液と共にヒトの血中に侵本研究では，連続ブロック表面走査型電子顕微鏡

入する。ヒト体内に侵入したマラリアは血流によって速（Serial block-face scanning electron microscopy: SBF-SEM）

やかに肝臓に移行し，肝細胞内で増殖したのち，血中にを用いて，熱帯熱マラリア（P. falciparum）の赤内期の各放出され赤血球での増殖サイクルに移行する（赤内期）。

ステージにおける感染赤血球の連続断層像を取得し，そ赤血球に侵入した原虫は，赤血球内でリング（輪状態），の連続断層像から３次元構造を再構築した。そして，３

トロフォゾイト（成熟栄養体），シゾント（分裂体）へ

次元形態の定量解析を行った結果，原虫が赤内期の増殖と形態を変えながら成熟・分裂し，分裂した多数の原虫過程においてどの様に原虫の形態が変化しているのかとは赤血球を破壊することで血中に放出される。このよういうことが詳細に分かった。

生体機能情報解析室【概要】
ニホンザルを実験対象として，随意運動や意志・判断・学習・睡眠などの中枢神経機構についての研究を継続している。大脳皮質に埋め込まれた電極から記録されるフィールド電位の解析を行った。

多光子顕微鏡室【概要】
多光子顕微鏡室では，主に 2 光子蛍光顕微鏡や 2 光子化することにより，シナプス可塑性機構を調べている。

蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いて研究を推進してまた，顕微鏡を軸とした最先端の光学技術に加え，新規いる。2 光子蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いること

蛍光タンパク質や光制御可能なタンパク質分子などので，脳組織等の組織深部においても，細胞やシナプス内

プローブの開発も行っており，これらの技術を顕微鏡やで起こるシグナル伝達や分子間相互作用などの生化学

電気生理学的手法と組合せることで，神経細胞およびグ反応をを高空間分解能でイメージングすることができリア細胞の機能に関する研究を推進している。

る。この方法を用いて，シナプス内の生化学反応を可視77

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

FRET プローブのフォールディング効率改善法の確立
柴田明裕，中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治

細胞内のタンパク質分子の活性化や相互作用を検出率を改善したいタンパク質を鋳型にしてエラー誘発する方法として蛍光共鳴エネルギー移動法（FRET）がよ

PCR を行い，赤色蛍光タンパク質の N 末端に融合し，大く用いられる。この方法でタンパク質の活性化を可視化

腸菌に形質転換する。このようにしてライブラリーを作するためには，FRET プローブを細胞に発現させる必要

製したのち，大腸菌コロニーの蛍光を観察することによがある。しかしながら，蛍光タンパク質を用いた FRET

り明るい赤蛍光をもつコロニーをピックアップする。明プローブはサイズが比較的大きくなってしまうため，細るい赤蛍光は鋳型の大腸菌内での可溶性が改善された

胞内で凝集してしまうことが頻繁に起こることが問題ことを意味する。続いて，変異が導入された鋳型で FRETであった。そこで本研究ではこのような不適切なフォー

プローブを作製し，その反応性を確認したところ，反応

ルディングによる凝集が起こらないようにするためののバラつきが劇的に減少しており，高感度に分子の活性方法を確立することにした。まず，フォールディング効化を検出することができた。

光応答性 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，柴田明裕，安田涼平（マックスプランクフロリダ研究所）

シナプスの可塑性に必須な分子である CaMKII の活性チドが解離し，CaMKII のキナーゼドメインに結合する化を光照射依存的に阻害可能な光応答性分子の開発をことで活性を阻害する。現在までに，この分子を用いて，行っている。これまでに，植物の光受容タンパク質キ

刺激依存的なスパイン形態の変化や長期増強を光照射

ナーゼである Phototropin1 の LOV2 ドメインに CaMKII

依存的に阻害できることを確認することができた。今後

阻害ペプチドを融合さることによって，光制御可能なは，トランスジェニックマウスを作製し，学習におけるCaMKII 阻害分子を作製することに成功した。この分子

CaMKII の機能を調べる予定である。

は青色光照射によって，LOV2 に結合していた阻害ペプ

光応答性 CaMKII 分子の開発とシナプス可塑性研究への応用
柴田明裕，村越秀治

本研究では，シナプスの可塑性にとって重要な分子で成功した。この分子は青色光照射によって，分子構造がある CaMKII を青色光照射によって活性化することがで大きく変化し，キナーゼ活性が上昇する。今年度はこのきる光応答性分子の開発を行っている。現在までに，分子を用いて，単一スパイン光刺激によってスパイン形

CaMKII のヒンジ領域に植物の光受容タンパク質キナー態の変化を誘発することに成功した。今後は，AMPA 受ゼである Phototropin1 の LOV2 ドメインを挿入すること

容体のリクルートや長期増強が光照射依存的に惹起でによって，光制御可能な CaMKII 分子を作製することにきるかどうかを調べる予定である。

78

研究活動報告／脳機能計測・支援センター

分子間相互作用検出のための高感度蛍光タンパク質の開発
村越秀治，鍋倉淳一，柴田明裕

本研究では，2 光子蛍光寿命イメージングによる蛍光られてきた sREACh と比べてフォールディング効率の優共鳴エネルギー移動（FRET）の観察を高感度で行うことれたプローブを得ることに成功し，ShadowG と名付けた。

ができる蛍光タンパク質の開発を行っている。エラー誘

今年度はこの分子の吸光計数，量子収率，スペクトル測発 PCR をおこない EYFP に変異を導入し，大腸菌に形質定を行い，さらにいくつかの既存の FRET プローブに応転換しライブラリーを作製したのち，大腸菌コロニーの用することにより，この蛍光タンパク質が極めて優れた

蛍光を観察することによりスクリーニングを行った。こ

特性を持っていることが確認できた。

れによって，従来 FRET のアクセプターとしてよく用いウイルスベクター開発室【概要】
ウイルスベクターは，げっ歯類から霊長類に至まで広ターの提供拠点としての役割を担い，国内外の研究機関

範な哺乳類に適用可能な非常に優れた遺伝子改変ツーからの要望に応じて高品質なウイルスベクターの提供ルである。ウイルスベクター開発室では，現在主に研究を行うことによって共同研究を推進している。また，こ利用されているアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターあ

れらのウイルスベクターを駆使して，脳の複雑な神経回

るいはレンチウイルスベクターの大量精製システムが路網を構成する特定神経路の機能解析に取り組んでい確立しており，これらのウイルスベクターの効率的な提る。

供体制も整備されている。本研究室は，ウイルスベク

脳機能解析に有用なウイルスベクターの開発・提供と共同研究の推進小林憲太

国内外の研究室からの要望に応じて，延べ 180 件のウ

ウイルスベクターとして NeuRet（FuG-E）ベクターを開イルスベクターの提供を行い，共同研究を進めている。

発した。このベクターは，大脳皮質-線条体路において，共同研究の中には，今年度に論文として発表されたもの

従来の NeuRet（FuG-C）ベクターよりも高い逆行性の遺や，投稿中のものなども含まれており，引き続き活発な

伝子導入効率を示すことが分かった。

共同研究を推進する。また，新たな高頻度逆行性レンチ

特定の神経路あるいは神経領域の機能解析
小林憲太

AAV ベクターと NeuRet（FuG-E）ベクターを組み合わせた二重遺伝子導入システムを利用することにより，大79

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

脳皮質-線条体路において特異的に低分子量 GTP 結合タ

大脳皮質-線条体路における Rho の機能解析を進めていンパク質 Rho の活性を抑制することに成功した。現在，る。

霊長類モデル動物室【概要】
平成 14 年に開始され，自然科学研究機構が代表機関の提供は 58 頭（代表機関 31 頭，分担機関 27 頭）となとなって京都大学霊長類研究所（分担機関）と共同推進

り，残りの 42 頭は平成 27 年度に分担機関から出荷の予してきた文部科学省補助事業ナショナルバイオリソー

定である。

スプロジェクト（NBRP）「ニホンザル」は，優れた認（３）研究用ニホンザルの組織試料提供の実施

知能力を持ち，我が国の高次脳機能研究に不可欠なモデリソース事業がより広く周知されるに伴い，血液など

ル動物であるニホンザルを，病原微生物学的にも安全かの生体試料を要望する研究者からの問い合わせが増え

つ付加価値の高い実験用動物として繁殖育成し，国内のたため，平成 26 年度からは生体試料の提供を試験的に研究者を対象に安定的に供給する体制を構築すること開始した。生体試料の確保や輸送方法など解決すべき課を目的としている。事業推進の柱として平成 26 年度は題が多くあるため，年度内では血液サンプルと臓器の一

以下４つの業務を行った。

部しか提供できなかったが，来年度以降も問題の解決を（１）研究用ニホンザルの繁殖・育成体制の整備図りつつ，試験的ではあるが提供を続ける。

事業集約のために（年間 80～90 頭を生産して年間 70

応募数 ： 15 件（血液 5 件，臓器 3 件，神経系 1 件，

頭を出荷する体制へ移行），生理学研究所の繁殖事業を

皮膚 1 件，全身 1 件，後肢 1 件，手 2 件，停止した。既に平成 25 年度の 2 月からオスとメスの隔検疫データ 1 件）

離作業を開始しているが，隔離前に妊娠した個体がいる（４）プロジェクトの総合的推進ため，平成 26 年度も 21 頭の仔ザルが生まれた。

プロジェクトの円滑な運営のために運営委員会を 4 回（２）研究用ニホンザルの供給事業の実施開催した。供給検討委員会を開催して（6 月，9 月，12

提供数については，34 件 100 頭の応募があり，当初

月(書面会議)）応募書類の審査結果を運営委員会へ報告

85 頭としていた目標値は達成できたと思われた。提供予すると共に，申請書類の訂正・質問をとおして申請者の定の 100 頭は 3 回に分けて分担機関で検疫後出荷する予

ニホンザル実験・飼育環境の改善に貢献した。ＳＲＶ感定であったが，生理学研究所の繁殖コロニーにおいて染症が発生したため，1 月に疾病検討員会委員を開催し

SRV 感染症が発生したため，3 回目の出荷 42 頭（生理学た。また，B ウイルスワーキンググループを設置して飼研究所の個体）を中止・延期とした。そのため，年度内

育管理の方法を検討した。

80

研究活動報告／岡崎統合バイオサイエンスセンター

岡崎統合バイオサイエンスセンター
オリオンプロジェクト
生体制御シグナル研究部門【概要】
外界には何十万とも言われる多種多様な化学物質が

当研究室は，末梢における匂い認識の分子基盤の全容

存在し，動物はそれらを嗅覚または味覚の化学感覚系を解明を目的とし，2014 年 3 月に発足した。近年，受容体用いて認識している。嗅覚は，動物の持つ最も優れた化

表面を覆う嗅粘液やリンパ液が，匂いの認識に関わるこ学センサーであり，例えば，人間の鼻は１兆種以上の匂とが注目されつつある。このような分泌成分には数多くいを嗅ぎ分けることができ，イヌの鼻の感度は，ヒトのの機能性分子が含まれていることがわかっているが，現

およそ 100 万倍であると言われている。匂いの識別過程

在の微小加工技術を用いても嗅覚器表面で構成される

ではまず，匂い物質が嗅神経細胞表面に分布する匂い受

気液界面を再現することができないため，匂い認識にお容体と結合する。しかし培養細胞で再構成した匂い受容

ける嗅粘液の機能はほとんどわかっていない。現在，細体は匂い物質に対して，鼻のような高感受性やリガンド

胞外構成成分の匂い認識における役割を明らかにする

選択性を備えておらず，嗅覚の優れた特性に関わる分子ために，嗅覚器表面を模した遺伝子再構成系の開発を進

基盤は不明である。

めている。

匂い認識における嗅粘液の役割の解明
佐藤幸治

これまで哺乳類培養細胞を用いた嗅覚受容体の再構

こで本研究では微小電気機械システム技術を用いて，嗅成系では，マイクロメータースケールでの気液界面の制覚受容体を発現した培養細胞に気体状匂い刺激を行う

御ができなかったため，匂い刺激は匂い物質の水溶液を装置を開発した。この技術を用いて受容体と匂い物質の用いて行われていた。以前より，この手法では生体の嗅対応関係を調べたところ，嗅粘液構成成分が匂い物質の覚器が行う様な，気体状匂い分子に対する特性が解析で選択性に影響を与えることが明らかになった。現在，装きないことが指摘されていた。また，この方法論で測定置を改良し，スループット性を高めることを検討していされる嗅覚受容体の匂い物質に対する濃度閾値はおよる。今後，開発した装置を用いて，匂い認識における嗅そ nM レベルであり，行動実験で見られる様な嗅覚の高

粘液の役割を明らかにするとともに，嗅覚受容体を利用感受性を説明するには不十分であることから，生体でのしたバイオセンサー開発へ向けた応用展開を試みる。

特性を再現できる遺伝子再構成系が求められていた。そ81

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

光によるカルシウムシグナル伝達系の制御
佐藤幸治

細胞内カルシウムは受精から発生を通じた遺伝子発発現した細胞では，青色光照射により細胞内カルシウム

現制御，神経活動や内分泌など，多種多様な細胞活動に濃度が上昇し，NFAT を介した転写活性が上昇する。今関与する重要なシグナル伝達分子である。本研究では青後，光刺激条件とプロモータ活性の検討を行い，立体構

色光照射により高カルシウム選択性 Orai1 チャネルを活築した細胞組織での，光による遺伝子発現制御を試みる。

性化させる光スイッチ，BACCS を開発した。BACCS を

神経分化研究部門【概要】
ゼブラフィッシュを用い，脊髄・脳幹神経回路の形成を追求している。また，チャネルロドプシンやハロロド機構および，回路の作動機構の解析を進めている。特定プシンなどの光遺伝学的ツールを積極的に用いて運動のクラスの神経細胞を GFP 等の蛍光タンパク質により系神経回路の機能解析を進めている。

可視化し，それら蛍光タンパク質陽性細胞の発生と機能

CRISPR/Cas9 システムによる高効率ノックイン法の確立
木村有希子，東島眞一

CRISPR/Cas9 システムによるゲノム編集は，その簡便ることができた。４種類の内在性ゲノム配列を標的としさから急速に利用が広がっている。本研究では，ゼブラたノックインを試み，それぞれ，特定の神経細胞群にレ

フィッシュを用いて CRISPR/Cas9 システムによるノッポーター遺伝子を発現するノックインフィッシュ系統

クイントランスジェニックフィッシュの作製が可能かを複数得ることに成功した。今回の我々の結果は，どうかを検討した。ノックインフィッシュを作製する際

CRISPR/Cas9 システムを用いて，レポーター遺伝子を内には，ゲノムの目的配列を標的とする sgRNA1 と，ドナー在性ゲノム配列にノックインしたトランスジェニック

プラスミドを標的とする sgRNA2，ドナープラスミド，

フィッシュ作製の初めての報告である。CRISPR/Cas9 シ

Cas9 mRNA を受精卵に注入した。効率の良い sgRNA を

ステムを用いたノックインフィッシュの作製は，簡便，用いた場合には，5-10%の注入胚で，レポーター遺伝子

かつ高効率であり，今後，トランスジェニックフィッの発現が，内在性遺伝子の発現領域において幅広く観察

シュ作製の標準的な手法の一つとなると予想される。

された。これらの胚を選択して育てたところ，25%以上という高い効率で次世代にノックインフィッシュを得

82

研究活動報告／岡崎統合バイオサイエンスセンター

胸びれのリズム運動司る神経回路の解析
東島眞一

胸びれは哺乳動物前肢の相同器官であり，シンプルな

ミックに活動することが分かった。この胸びれ運動

胸びれの運動は，陸上脊椎動物四肢の運動のプロトタイ

ニューロンの神経活動がどのようなシナプス入力を受プと考えることができる。しかし，数多くの屈筋伸筋のけて作り上げられるかを調べるため，外転筋運動ニュー

複雑な活動からなるほ乳類の歩行運動と比べ，ゼブラ

ロン，内転筋運動ニューロンの全細胞記録を行った。そフィッシュの胸びれリズム運動は，外転筋と内転筋の左の結果，双方とも，それらの細胞が発火するフェーズに右交互のシンプルな運動からなる。したがって，それをリズミックな興奮性入力を受けていることが明らかと司る神経回路は比較的単純であると期待され，四肢リズなった。また，発火すべきでないフェーズにおいては，

ム運動を司る神経回路の根源的な理解に迫れるものと抑制性の入力を受けていることが分かった。すなわち，

期待している。

リズミックに興奮性入力と抑制性入力を交互に受ける

まず，外転筋運動ニューロン，内転筋運動ニューロン
3 日目のゼブラフィッシュ幼魚を用い，仮想遊泳運動中ことが，胸びれ運動ニューロンのリズミックな神経活動の主たる原因と考えられる。

の外転筋運動神経の活動と内転筋運動神経の活動を，体今後，これら外転筋運動ニューロン，内転筋運動

幹運動神経の活動と同時にモニターした。その結果，仮ニューロンにリズミックな入力を送る介在ニューロン

想遊泳中には，(i) 外転筋運動ニューロン，(ii) 体幹運動

群を絞り込んでいく予定である。

ニューロン，(iii) 内転筋運動ニューロンの順に，リズ

83生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

動物実験センター【概要】
動物実験センター（以下「センター」と略す）は，適部門（生理研 1 部門，基生研 8 部門）で，山手地区では正な実験動物を用いて再現性の高い正確な動物実験成5 部門（生理研 1 部門，統合バイオサイエンスセンター4

績を得ることをめざして，実験動物と動物実験に関する部門）が水槽を使用していた。

四つの柱である管理運営，研究，教育及び社会貢献を適切に行うべくその責務を果たした。
第一の管理運営は，特に微生物学的品質管理の面について，微生物モニタリング，コントロール，クリーニン
グを行い，その結果，明大寺地区ではラットからClostridium piliforme（Tyzzer 菌）および Trichomonads etcが検出され，そこで微生物コントロールを実施した。山手地区ではマウスから非病原性の原虫が検出され，そこで疫学調査及び飼育管理体制の見直し等を行った。その他に，サル類の受入基準と検疫体制の作成，サル類の定期的健康診断，マウスの検疫業務の強化などを進めた。
第二の研究は，サル類の馴化や下痢性大腸菌及び飼育管理方法について行った。
第三の教育は，主に山手地区の実験者を対象に，利用者講習会を行った。
第四の社会貢献は，研究所外では各種学協会等での理事長，理事，委員等の役割を担っての活動，さらに文部科学省等の行政との間で情報交換等の活動を行った。

3. 微生物学的品質管理(1) 微生物モニタリングの項目
センター内及びセンター外（センターの外部にある部門に設置されている飼育室）で飼育しているマウス，
ラットを対象し，微生物モニタリングを年に４回の割合で定期的に行った。検査項目はウイルス感染症：MHV,
Sendai virus, Ectromelia virus, Lymphocytic choriomeningitis
virus, SDAV, Hantavirus ； 細 菌 性 感 染 症 ： Mycoplasma
pulmonis ； Salmonella
Pasteurella

spp.,pneumotropica,

Clostridium

Bordetellapiliformis,

bronchiseptica,

Streptococcus pneumoniae；内部寄生虫：Giardai muris,
Spironucleus muris, Trichomonads etc., Pinworms と外部寄生虫を対象に検査した。
(2) 微生物モニタリングの件数
明大寺地区での検査件数は，マウス 141 件とラット 32件であった。山手地区での検査件数は，マウス 73 件とラット 20 件であった。
(3) 微生物モニタリングとコントロールの成績【管理運営】
1. 動物飼育数および入館者数
明大寺地区の動物種別の１日当たり飼育数は，マウス
4,609 匹，ラット 64 匹，魚類 17,478 匹，両生類 50 匹，サル類 33 頭であった。
山手地区の動物種別の１日当たり飼育数は，マウス
3,865 匹，ラット 412 匹，魚類 4,728 匹，両生類 234 匹であった。年間入館者数は 13,626 人（延べ），登録者数
193 名であった。

1) 明大寺地区ラットでの Clostridium piliforme（Tyzzer菌）汚染事故A. 経緯
2014 年 4 月 21 日に行った微生物モニタリングで，センター内 205 室のラットから Clostridium piliforme 偽陽性が検出され，確認検査を行ったところ陽性と診断された。
B. 防除対策
a. 汚染状況把握
まず，センター内の 204 室と 205 室で飼育されてい

2. 飼育室の使用状況

る全てのケージのラット 1 匹から部分採血して検査し

明大寺地区の陸生動物の飼育室使用部門数は，17 部門た。つぎに，205 室は 204 室と前室が同じ飼育室となっ（生理研 14 部門，基生研 2 部門，共通研究施設 1 部門）ていることから，そこで，両室のラットと関連する部であった。山手地区陸生動物の飼育室使用部門数は，14門を対象にして，センター外にある部門の飼育室の部門（生理研 8 部門，基生研 2 部門，統合バイオサイエ

ラット，マウス 1 匹/ケージについても検査した。

ンスセンター3 部門，共通研究施設 1 部門）であった。

b. 疫学調査

水生動物の使用状況は，明大寺地区の使用部門数は，9

センター全体の疫学調査をするため，センター内の84

研究活動報告／動物実験センター

各飼育室に囮動物として，マウスは CBA/NSlc の 3 週が確認されたため，2015 年 3 月 16 日に汚染は終息し

齢，ラットは Slc:SD の 3 週齢 2 匹を搬入し，ついで病たと結論した。

原微生物の検出感度を上げるため，全ケージから糞便を採取した後に囮動物に暴露させるトランスファー
ベッディングによる飼育を行った。一か月ごと二ヶ月
間，部分採血を行い，Clostridium piliforme の有無を調べた。

4. マウス受精卵凍結胚操作・融解・クリーンアップ
実績
受精卵凍結保存は 23 件，クリーンアップ兼受精卵凍結保存は 2 件，融解・移植は 5 件，それぞれ実施した。

c. 汚染物消毒と動線管理

5. 空調機等の補修管理

飼育室の入口に長靴，踏み込み槽を設置した。白衣，(1) 明大寺地区での主な工事修理

マスク，手袋，キャップを着用して，マスク，手袋，

1) 動物棟 I（本館）の空調機は，経年劣化が原因となキャップはディスポで廃棄した。白衣は前室に掛けてり，自動運転では安定した運転が困難となったため，その都度着脱し，床換え時に滅菌缶に入れて滅菌・洗強制的に手動運転を行った。

濯した。消毒薬は塩素系消毒薬を使用し，使用器材や

2) 動物棟 II（新館）の 1，2 階の空調ダンパーが原因

廃棄物は滅菌缶に入れて，高圧蒸気滅菌後に洗浄や廃不明で落下し，火災報知器が鳴動する誤報があった。

棄を行った。Clostridium piliforme の感染が終息するま

3) 本館 118 室天井温水配管の目くら栓より水漏れした。

で，ラットの搬入，搬出は禁止し，205 室の動線は最4) 台風により新館 333 室壁亀裂部分から雨水侵入が後とした。
d. 除去成功2014 年 8 月までセンター全体を対象にして毎月実施 し て い た 微 生 物 モ ニ タ リ ン グ で Clostridium

あった。
(2) 山手地区での主な工事修理
1) 1 号館設備室の空調用熱交換器の蒸気配管漏れがあった。

piliforme が全て陰性であることが確認されたことか

2) オートクレーブ 2 号機モーターバルブの交換とら，同年 8 月に本菌汚染は終息したと結論した。しオートクレーブ 3 号機のフレキシブル給水配管に穴

かし，Clostridium piliforme の汚染源及び侵入経路は特があき漏水した。オートクレーブのトラブルは滅菌定できなかった。

作業に支障をきたし，山手地区で飼育動物が増加し

2) 山手地区マウスでの非病原性原虫汚染事故

たことも手伝って，飼育管理に重大な影響を与えた。

2014 年 11 月 18 日に行った微生物モニタリングにおいて，山手地区のセンターSPF2 飼育室のマウス 1 匹か6. サル類の受入基準と検疫体制

ら，非病原性の原虫が検出された。SPF2 室を対象にし奄美大島で繁殖・育成されている NBR のニホンザルて隔離対策を実施し，その後，SPF2 室を含むセンター

は，京都大学霊長類研究所を経由した後当センターに搬

内飼育室すべてに囮動物を設置し，1 ヶ月後に囮動物入されることとなったため，センターでのサル類の検疫の微生物モニタリングを行ったが，すべて陰性が確認

体制と受け入れ基準を見直した。また，実験者及び飼育されたため，2015 年 1 月 13 日に汚染は終息したと結者は BCG ワクチン接種歴，ツベルクリン検査結果また論した。

は胸部レントゲン検査結果，麻疹罹患歴，麻疹予防接種3) 明大寺地区マウスでの Trichomonads etc.汚染事故歴，麻疹抗体価を実験動物管理者に自己申告することに明大寺地区において，センター外にある部門のマウなった。同時に，マーモセットを適正に飼育できるよう

ス 飼 育 室 418 室 に お い て ， 定 期 モ ニ タ リ ン グ でに，ネコの飼育室を改修してマーモセット用に環境整備

Trichomonads etc.が検出された。418 室を隔離飼育等のを行った。また，マーモセット担当の技術支援員を配置

微生物コントロールを行い，その後，部門のマウス飼した。

育室 418 室以外に，さらにセンター内にある同部門が関与しているセンター飼育室 333 室についても囮動物

7. サル類の定期的健康診断を設置した。両者について 1 ヶ月後および 2 ヶ月後にサル類の定期的健康診断を実施した。全頭（62 頭）を

囮動物の微生物モニタリングを行ったが，すべて陰性対象として，血液学的検査，血清生化学的検査，糞便検85生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

査（寄生虫，細菌性赤痢，サルモネラ菌），ツベルクリの感染が関わることが知られている。そこで，下痢発症

ン反応による結核症の感染検査，B ウイルス抗体検査，

ニホンザルの新鮮糞便から分離された大腸菌について，

SRV 抗体検査・核酸検出，麻疹ワクチン予防接種及びイ

特定病原遺伝子を標的として，マルチプレックス PCR 検

ベルメクチン予防投与を行った。

査方法による下痢原性大腸菌の疫学調査を行った。

8. マウス検疫業務の強化と検疫室の整備

3. 飼育管理方法に関する研究

マウス導入時に書類審査で導入基準に適合した場合，(1) Windows XP のサポート終了に伴い，Windows PC のこれまでは直接飼育室に導入していたが，検疫強化の一更新を行う必要が生じたため，センターで動物発注や環として，導入基準に適合した場合でも隔離飼育し，糞施設予約などの各種サービスを行っているサーバーPC

便による MHV 検査を行った上で導入することとした。

も更新することとした。将来のサーバー保守・管理も

しかし，MHV の糞便検査は外注していることから時間考慮して，ブログ形式ホームページを作成できるツーと費用がかかるため，センターで MHV の糞便によるルを利用する有効性について検討を行った。

PCR 自家検査の検討を行った。同時に，センターで MHV(2) 明大寺施設は改築・改修が計画されており，その中糞便検査が行える環境を整えるよう整備を進めた。また，で齧歯類の SPF 化を検討している。SPF 化にあたり，

明大寺地区検疫室，クリーンアップ室では安全キャビ業務の増加が予想され，そこで労力軽減の一環としてネットを導入，山手地区検疫室では安全キャビネットと

自動給水導入を考え，給水瓶との比較検討を行った。

個別換気システムを導入して環境整備を行った。

(3) 個別換気ケージシステムを検疫飼育に使用することを目的として，本システム及び通常のケージシステムと9. 明大寺地区のセンターの改築・改修計画の間で，各種の飼育環境に関して比較検討を行った。

明大寺地区のセンターが老朽化して空調設備等に多くのトラブルが発生し，飼育環境を適正に維持することが困難となってきたことから，本格的な改修・改築工事をすべく，様々な角度から検討を加えた。その結果，本館をマウス・ラットの SPF 施設に改築，新館を中型・大型実験動物施設に改修することで検討した。検討した改【教育】
1. 教育訓練
山手地区において初めてセンターを利用する実験者を対象にして，利用者講習会を毎月開催した。受講者数
は合計 17 名であった。

築・改修計画案については，文部科学省とのヒアリングも行い，その結果を踏まえてさらに検討を進めた。

【社会貢献】
1. 研究所外での役員等【研究】1. サル類の馴化期間に関する研究
明大寺地区のセンターでは，搬入されたサル類について約２ヶ月隔離し，この間に臨床症状の観察や，血液，
尿及び寄生虫検査等の検疫を行うことにしている。搬入時の輸送の影響によるストレスを重視し，センターへの搬入時と検疫終了時における血液生化学的検査結果を検討した。
2. サル類の下痢原性大腸菌に関する研究センターで飼育中のニホンザルは，日常の飼育管理で軟便・下痢の臨床症状が比較的多く観察される。下痢の原因は非感染性（過敏性腸症候群）と感染性（細菌性，寄生虫性など）のものがある。近年，非ヒト霊長類の下痢の発症に大腸菌，ヘリコバクター，カンピロバクター

86

日本実験動物学会，ICLAS モニタリングセンター運営検討委員会，NPO 動物実験関係者連絡協議会，日本実験動物協会，国立大学法人動物実験施設協議会，全国医学部長病院長会議，日本実験動物技術者協会，日本大学動物実験委員会等の実験動物と動物実験に関係した種々の組織において，理事長，理事，委員等の役割を担って活動した。また，熊本大学，首都大学東京，中国・広東
省医学実験動物中心，中国・中国医科大学において，名誉教授，客員教授として活動した。
2. 行政
文部科学省，農林水産省，環境省，内閣府等との間で情報交換を行った。

研究活動報告／技術課

技術課
大河原浩
【概要】
今年度は，古瀬幹夫教授の着任に伴い永田治係長を脳

年 6 月 19－20 日）。会では 20 演題の発表があり，詳細

形態解析研究部門に配属させ，神谷絵美技術係員を動物

は『第 9 回自然科学研究機構技術研究会集録』としてま実験センター強化のために当該センターに異動させた。

とめた。

また，石原博美技術係員を心循環シグナル研究部門に配⑤属させ，神経シグナル研究部門を併任させた。研究力強

東海・北陸地区国立大学法人等技術職員研修等の受講と参加化戦略室広報担当強化のため，内山千保美を特任専門員

東海北陸地区大学等の技術職員の技術交流と向上をとして採用し，配属させた。そのほか，小原正裕課長補

目的に，毎年当番校により東海・北陸地区国立大学法人

佐を国際連携研究室に，市川修班長を点検連携資料室と等技術職員研修が行われており，本年は複合領域コース

医学生理学教育開発室に兼務させた。

（名古屋工業大学，1 名）を受講した。また，東海・北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

陸地区技術職員合同研修に係わる技術職員代表者会議（三重大学，1 名）に参加し，今後の研修会開催につい生理科学実験技術トレーニングコースでの技術て議論を進めた。さらに，富山大学技術職員研修（1 名）

指導に参加し，講演を行った。

生理学研究所が毎年主催し，実施している生理科学実

また，第 40 回国立大学法人動物実験施設協議会総会

験技術トレーニングコースで，『生理学実験のための電（佐賀，1 名），日本実験動物技術者協会東海支部基本

気回路・機械工作・プログラミング』をテーマに，『生的実技講習会（藤田保健衛生大学，1 名），実験動物関

体アンプとバスチェンバーの作製』と『Ｃ言語によるＰ

係教職員高度技術研修（新潟大学，1 名），大阪大学医

ＩＣプログラミング』の 2 コースを企画し，前者に 2 名

学部附属動物実験施設イノベーション棟視察（大阪大学，の受講者を受け入れ，指導した。

1 名），マーモセット飼育施設視察（岐阜，1 名），飼②

生理学技術研究会の開催

育施設視察とレナテック脱臭装置調査（神奈川，2 名），

全国の大学等技術職員の技術連携と交流を目的に第ウルトラミクロトームコース講習会（東京，1 名），CREST

37 回を，基礎生物学研究所・技術課と合同で 2015 年 2会議（大阪大学，1 名），新学術領域シンポジウム（東月 19 日－20 日の 2 日間にわたり開催した。会では，口京医科歯科大学，1 名），日本解剖学会及び日本生理学

演発表が 24 題（含む奨励研究採択課題技術シンポジウ

会大会（神戸，1 名），研究倫理に関する講演会（東京，

ム口演発表），ポスター発表が 46 題あり，研修講演と3 名）などに参加し，業務の研究支援力の強化を図った。

して『ケミカルバイオロジーを駆使した心循環シグナル⑥

評価法』（西田基宏，生理学研究所 心循環シグナル研

研究の高度化と多様化に対応するため，放送大学を利究部門 教授）を行った。これらの報告は『生理学技術

用した技術職員の研修を推進している。今年度は，放送

研究会報告（第 37 号）』にまとめた。

大学研修の受講を一時休止させた。

③

奨励研究採択課題技術シンポジウムの開催⑦

放送大学利用による専門技術研修の受講

科学研究費補助金（奨励研究）等の採択

時代要請に対応した技術認識と向上に立った技術職業務を展開，推進していくための問題意識の養成，そ員の業務の社会的開示を推進するために奨励研究採択の解決のための計画および方法の企画能力の養成，さら者による第 11 回の報告会（2015 年 2 月 20 日）を 12 演にはその表現力と説明力の養成を通じて，業務上の技術題で行った。この報告は『生理学技術研究会報告（第 37

力の総合的な向上を図ることを目的に標記の申請を行号）』にまとめた。

い，下記の 2 課題の採択を得た。

④

自然科学研究機構技術研究会の参加

自然科学研究機構技術職員の業務の紹介と技術連携を目的に，第 9 回を基礎生物学研究所で開催した（2014(1) 前橋 寛：新規光応答性シグナル伝達分子による神経細胞入出力関係の自動検出(2) 齊藤 久美子：非放射性試薬による in vivo ナトリ

87生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

ウム依存性グルコース輸送体の活性測定法の開発⑧

化学物質リスクアセスメント実務研修（東京，1 名），

業務報告会とデータベース化事業の促進，および高圧ガス製造第二種 CE 設置事業所保安講習会（名古屋，

表彰制度の整備1 名），自衛消防業務再講習（名古屋，1 名），防災管課員の配属先研究部門での業務成果は技術課業務報

理再講習（岡崎，1 名）を受講した。

告会で報告され，情報の共有化が図られている。また，安全衛生相互巡視を受け入れた。

その成果は技術課主催の生理学技術研究会，配属出向先⑩

部門での学会発表により所外に発信されているが，より

岡崎 3 機関の三技術課長と事務センターの総務課長，

広く活用され，即時的に発信するために，優れた成果を施設課長，各課課長補佐を交え，毎月 1 回，岡崎 3 研究

データベース化する事業を技術課が研究部門と進め，そ所の動向や今後の計画，問題点などの意見交換を行った。

の一部を技術課ホームページで公開している。今年度も，また核融合科学研究所，国立天文台も交え毎月 1 回，相その編集を技術班長による専任とし，その更新を進めた。

互訪問またはテレビ会議による情報交換を行った。

岡崎 3 機関技術課長会と機構技術代表者会議の開催

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

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，岡崎市近郊の中学校生徒（5 中学校，11 名）の職活性化を進めた。

場体験を受入れ，ネットワーク管理室，機器研究試作室，⑨

安全衛生技能講習等の受講と参加

職場体験の受入れ等

動物実験センター，遺伝子改変動物作製室，電子顕微鏡研究所の安全衛生を課業務として充実するために，第室の技術職員が指導した。また，ひらめき☆ときめきサ

10 回労働安全衛生に関する情報交換会（核融合研，1 名），

イエンス，サイエンスアゴラ 2012，スーパーサイエンス

東海北陸地区国立大学法人等安全衛生担当者連絡会（富スクール，せいりけん市民講座，岡崎市理科作品展，大山大学，1 名）労働災害防止講習会（岡崎，3 名），局

学共同利用機関シンポジウム，自然科学研究機構シンポ

所排気装置等定期自主検査講習会（名古屋大学，1 名），

ジウムなどのアウトリーチ活動の支援を行った。

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】
今年度の生体磁気計測装置における研究成果につい実験計画に大きな影響は無かったが，データ収集プロては，統合生理研究系 感覚運動調節研究部門の研究活

セッサのハードウエアの不具合により計測不可のセン

動報告と生体磁気計測装置共同利用実験報告に記載さサーが数回発生した。計測装置本体内部のセンサーに問れている。

題は無く，信号処理ボードの交換調整で改善している。

生体磁気計測装置の稼動率を下表に示す。本装置は計昨年度末におこなったエレクトロニクス関連のアッ測システムと解析システムから成るが，使用日数に解析

プグレードによる計測データの増加に伴い，解析システ

システムの使用分は含んでいない。システム全体の保守

ムの処理能力とデータサーバーの保守性を図るため，装は三ヶ月毎の定期点検を基本としている。

置の一部を Linux システムの PC に移行中である。

88

研究活動報告／技術課

平成 2014 年度 生体磁気計測装置稼働率年

月

2014 年日数

休日

使用者数(人)

点検
調整
日数

使用
日数

稼働率
(％)

延べ
総数

備考
所外

4月

30

9

5

6

38

7

5

5月

31

11

0

12

60

13

8

6月

30

9

0

17

81

24

18

7月

31

9

2

17

85

17

13

8月

31

10

0

15

71

20

16

9月

30

10

2

12

67

12

8

定期点検

10 月

31

9

1

19

90

29

11

SQC ボード交換

11 月

30

12

0

10

56

12

8

12 月

31

12

2

14

82

18

13

1月

31

12

0

7

37

8

8

2月

28

9

2

13

76

16

10

データサーバー保守

3月

31

9

2

11

55

15

8

定期点検

365

121

16

153

67

191

126

2015 年

計

MEG 調整，定期点検

定期点検，SQC ボード交換

定期点検（稼働率は平均値）*利用日数は装置を計測に使用した日数であり，保守作業などの計測外での使用は含んでいない。
*稼働率 = 使用日数／(日数－(休日数＋点検日数))×100*延べ総使用者数は所内使用者と所外使用者(共同研究，研究協力など)を合算したものである。

②大脳皮質機能研究系(1) 磁気共鳴装置
伊藤嘉邦
【概要】
今年度の磁気共鳴画像装置における研究成果についまた，今年度は各 MRI 装置や MRI 実験に関連する PC

心理生理学部研究部門の研を生理研のネットワークと独立させたネットワーク上

究活動報告と生体機能イメージング共同利用実験報告に集約する作業を行った。これにより，データ転送速度に記載されている。

の高速化やデータの安全性を向上させることができた。

ては，大脳皮質機能研究系

磁気共鳴装置は，今年度新たに独シーメンス社の 7T

各 MRI 装置の保守に関しては，三ヶ月毎にメーカーに（テスラ）-MRI が導入され，これまでの独シーメンス

よる定期保守が行われている。MRI 装置以外の実験用 PC

社の 3T の物 3 台と合わせて 4 台となった。

を含む実験装置の更新や保守は，実験計画の空き時間を

3T-MRI 装置は 2001 年度から共同利用実験に供されている Allegra と，2010 年度に導入された 2 台の Verio からなる世界初の Dual fMRI 実験装置がある。

利用して行っている。
それぞれの装置ごとの稼働率を下表に示す。なお 2014
年 4 月より Allegra は動物実験を主に行うようになった。

7T-MRI 装置は，3T-MRI に比べてより高解像度の脳機また，2 台の Verio に関しては単体でも実験に使用でき

能画像計測や新規の実験が期待されている。今後は装置るため，便宜上 Verio-A，Verio-B として個々の稼働率をの調整や周辺の実験機器の整備を行い 2016 年度より共算出している。7T-MRI に関しては，機器調整中のため同研究に供される予定である。

今年度は稼働率表を省略する。

89

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）2014 年度 磁気共鳴装置稼働率
Allegra
使用
年

月

日数

休日

使用
可能
日数

保守

稼働率
(％)

所内

備考

所外

4月

30

9

2

19

11

2

0

5月

31

11

0

20

0

0

0

6月

30

9

3

18

44

8

0

7月

31

9

2

20

15

3

0

8月

31

10

4

17

18

3

0

9月

30

10

1

19

32

6

0

10 月

31

9

6

16

31

5

0

11 月

30

12

3

15

20

3

0

12 月

31

12

4

15

53

8

0

1月

31

12

1

18

22

4

0

2月

28

9

4

15

33

5

0

3月

31

9

4

18

11

2

0

365

121

34

210

24

49

0

2014 年2015 年

計

定期保守，液体ヘリウム補給

定期保守，液体ヘリウム補給
液体ヘリウム補給
定期保守, 液体ヘリウム補給

Verio_A

年

月2014 年2015 年

計

90

日数

休日

使用
可能
日数

保守

使用日
稼働率
(％)

備考
所内

所外

4月

30

9

1

20

95

15

4

5月

31

11

1

19

63

11

1

6月

30

9

1

20

63

8

4

7月

31

9

3

19

66

7

5

8月

31

10

0

21

67

13

1

9月

30

10

2

18

44

4

4

10 月

31

9

2

20

23

1

3

11 月

30

12

1

17

76

4

9

12 月

31

12

0

19

58

6

5

1月

31

12

0

19

53

10

0

2月

28

9

0

19

92

12

5

3月

31

9

2

20

70

10

4

365

121

13

231

64

101

45

定期保守

定期保守

定期保守

研究活動報告／技術課

Verio_B

年

月

2014 年

日数

休日

使用日

使用
可能
日数

保守

稼働率
(％)

備考
所内

所外

4月

30

9

1

20

95

15

4

5月

31

11

1

19

68

13

0

6月

30

9

0

21

98

18

2

7月

31

9

2

20

60

7

5

8月

31

10

0

21

67

9

5

9月

30

10

3

17

35

4

2

10 月

31

9

2

20

28

2

3

11 月

30

12

2

16

56

2

7

12 月

31

12

1

18

56

6

4

1月

31

12

2

17

47

5

3

2月

28

9

0

19

87

13

3

3月

31

9

1

21

86

10

8

365

121

15

229

66

104

46

2015 年

計

定期保守

定期保守

定期保守

③脳機能計測・支援センター(1) 形態情報解析室
小原正裕，山田元，加藤勝己【超高圧電子顕微鏡利用状況】
今年度における超高圧電子顕微鏡共同利用実験は，合ンプベーク等に要した日数を合わせた数である。長い間

計９課題が採択され，ほぼ全課題が実施された。これら念願であった高度化の一環として CMOS カメラが導入の共同実験の成果は，超高圧電子顕微鏡共同利用実験報されてから，今までのフィルム写真撮影にかわり，より

告の章に記述されている。超高圧電子顕微鏡の年間の利

効率的な観察がなされ，予定より早く観察日程を終了す

用状況を表にまとめたので下記に示す。稼働率は，利用る様になった。今後，SBF-SEM などを組み合わせた研究日数と使用可能日数より求めている。なお，調整日は，で，益々の成果が期待される。

定期調整（含清掃）日と修理・改良と停電後のイオンポ

2014 年度 超高圧電顕月別稼働率
年

月

総日数

休 日

調整日

使用可
能日数

所内利用

所外利用

稼働率
(％)

計

2014 年 4 月

30

9

4

17

1

0

1

6

5月

31

11

4

16

2

2

4

25

6月

30

9

5

16

3

0

3

19

7月

31

9

5

17

5

0

5

29

8月

31

10

7

14

3

0

3

21

9月

30

10

5

15

1

0

1

7

10 月

31

9

5

17

2

0

2

12

11 月

30

12

4

14

0

0

0

0

12 月

31

12

4

15

0

2

2

13

備

考

修理

３日

修理

１日

91

生理学研究所年報

年

月

第 36 巻（Dec,2015）

総日数

休 日

調整日

使用可
能日数

所内利用

所外利用

稼働率
(％)

計

2015 年 1 月

31

12

5

14

0

2

2

14

2月

28

9

4

15

0

2

2

13

3月

31

9

5

17

0

6

6

35

365

121

57

187

17

28

31

17

計

フィラメント点灯時間

98.7 時間

使用 CMOS イメージ枚数1468 枚備考

0 枚使用フィルム枚数【クライオ位相差電子顕微鏡利用状況】
今年度におけるクライオ位相差電子顕微鏡の共同利
用実験は合計 14 課題が採択され，全課題が実施された。

取られた。この問題は，今後修理に出すなどにより対応予定である。

これに加え，テラベース(株)による受託観察も行われた。

昨年度，以前からの懸案であった位相差像観察用位相クライオ位相差電子顕微鏡の年間利用状況と利用者

板ホルダーを Air Lock 式ホルダーに更新したことにより，の所属，部署，共同研究者，観察方法，研究テーマの一グリッド枚数は 4 枚から 2 枚装填型と少なくなったもの

覧を下記の表にまとめた。なお，稼働率は利用日数と使の，使用頻度が高い利用者に対しては頻繁に位相板を交用可能日数より求めている。また，今年度から位相差像換する必要があり，その際には位相板交換の時間短縮に

観察用位相板ホルダーを Air Lock 式ホルダーに更新して貢献することが出来た。しかし，依然として位相板グ

交換時間が数時間と短縮されたため，位相板交換は保守

リッドを搭載するブレード部分の形状とグリッドを固日数に含まれていない。

定する部分の作りに問題があるため，長期間安定して使今年度は，昨年度一旦改善した Tietz 製 CCD カメラからのノイズ発生が再発し，その調整などの保守に時間を用できるまでには至っていない。今後はより安定して使用できるよう，さらなる調整と改善が望まれる。

2014 年度 クライオ位相差電子顕微鏡年間利用状況
年月

総平
日数

保守

使用可能
日数

所内利用
日数

所外利用
日数

計

利用率
（％）

フィラメント
点灯時間

備考2014 年 4 月

21

0

21

13

0

13

61.9

64

位相板交換

35

位相板交換 1 回
コンプレッサー停止
ベイキング
OLA 交換コンディショニング
Tietz カメラノイズ

53

位相板交換 3 回
ACD Heat で systemdown，restart
位相板ホルダー接触
Tietz カメラノイズ

5月

6月

92

20

21

2

3

18

20

12

7

3

2

15

9

83.3

45

2回

7月

22

0

22

11

0

11

50

23

位相板交換 2 回電顕停止，再起動
コンプレッサー水抜き
Tietz カメラノイズ

8月

21

0

21

9

6

15

71.4

63

位相板交換 2 回
Tietz カメラノイズ

研究活動報告／技術課

年月

総平
日数

保守

使用可能
日数

所内利用
日数

所外利用
日数

計

利用率
（％）

フィラメント
点灯時間

20

0

20

5

6

11

72.7

43

位相板交換 1 回
瞬時停電，再起動

9月

備考

10 月

22

0

22

7

9

16

72.7

78

位相板交換 4 回
Air Lock ホルダー
ブレード交換
位相板駆動用ソフト
停止，再起動で回復

11 月

18

0

18

13

8

20

111.1

128

位相板交換 1 回
カラムベイク
休日も使用

12 月

19

0

19

7

2

9

47.4

67

位相板交換 2 回
Air Lock ホルダー可動範囲チェック
対物絞りメンテナンス

2015 年 1 月

19

0

19

9

4

13

68.4

81

位相板交換 1 回
カラムベイク

2月

19

0

19

7

6

13

68.4

68

位相板交換
CLA2 交換

2回

3月

22

0

22

13

3

16

72.7

144

位相板交換

１回

244

3

241

113

49

161

66.8

847

計

2014 年度 共同利用者の所属，部署，共同研究者，観察方法，研究テーマ一覧
観察方法※
所

属

部

署

共同研究者

研究テーマ
クライオ

位相差

国立感染症研究所

ウイルス第二部

片山和彦

○

○

下痢症ウイルスの高分解能構造解析

東京農工大

大学院工学研究院 箕田弘喜○○

電子顕微鏡用環境制御セルの開発とその応用

結核研究所

山田博之

○

峰雪芳宣

○

○

Yale Univ. USA

重松秀樹,
Fred Sigworth

○

○

崇城大学

國安明彦

○

○

骨格筋トライアドジャンクションの三次元構造
解析

テラベース（株）

香山容子，
甲斐憲子

○

○

受託研究「無帯電位相板の開発」

兵庫県立大大学院

生命理

Cryo-TEM に よ る 抗 酸 菌 の基礎 的 形 態 サイ ズ
データの取得

分子科学研究所

生命環境研究領域 加藤晃一

○

大阪大学

蛋白質研究所

東浦彰史

○

○

大嶋篤典

○

○

○

○

○

○

細胞生理学研究セ
名古屋大学
Academia Sinica,
Taiwan高知大学

ンター
Institute ofChemistryWei-Hau

教育研究部医療学
内山淳平
系基礎医学部門

Chang

基礎生物学研究所

皆川

純

○

○

分子科学研究所

飯野亮太

○

○

酢酸菌の合成するセルロースフィブリルの 3 次
元構造解析
位相差電子顕微鏡による AMPA 型グルタミン酸
受容体機能構造の可視化

Structural study of the folding sensor: UDP-glucose
glycosyltransferase (UGGT)PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差顕微鏡による観察イネキシンの構造解析に向けた位相差電子顕微
鏡の応用
Apply Zernike in-focus cryo-EM to visualize thearchitecture of eukaryotic transcription complex
新規巨大黄色ブドウ球菌バクテリオファージの低温位相差電子顕微による 3 次元構造解析と構造学的アプローチによる生命起源の探索
緑藻クラミドモナスの光化学系Ⅱ超分子複合体の構造解析
腸内連鎖球菌 V-ATPase の電子顕微鏡単粒子構造解析

93

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

所

部

観察方法※
属

署

テラベース（株）

共同研究者

研究テーマ
クライオ

位相差

香山容子，
甲斐憲子

○

○

受託観察
下痢症ウイルスの高分解能構造解析

国立感染症研究所

ウイルス第二部

片山和彦

○

○

東京農工大

大学院工学研究院 箕田弘喜

○

○

結核研究所

山田博之

電子顕微鏡用環境制御セルの開発とその応用
Cryo-TEM に よ る 抗 酸 菌 の基礎 的 形 態 サイ ズ
データの取得○※ 観察方法でクライオ，位相差共に○がないものは，通常の透過型電子顕微鏡として観察(2) 多光子顕微鏡室
前橋

寛

【概要】
今年度の多光子顕微鏡室における研究成果について
は，研究活動報告に記載されている。

トウェアの改良（ウインドウ内 ROI 選択ボタンの追加，
ROI 選択番号表示の改善，タイムラプスイメージ計算の多光子顕微鏡室では，2011 年 7 月より，2 光子蛍光寿

自動化など）や入力等のサポートを行った。これらに加命イメージング顕微鏡を構築してきた。これによって，えて，試料台等の試作（金属工作）， LED 回路の試作（電生きた細胞内で起こるシグナル伝達や分子間相互作用

子工作），Image J を用いた画像計測等を行った。

をイメージングできるようになった。2 光子蛍光寿命イ

また，多光子顕微鏡室における遺伝子実験において，メージング顕微鏡は市販品のものが極めて高価であり，トランスフォーメーション，大腸菌培養，DNA 精製のサ

また，使い勝手があまり良くない。そのため，多光子顕

ポートを行った。

微鏡室では顕微鏡を自作しているが，その画像解析ソフ(3) 電子顕微鏡室(生理研・基生研共通施設)
小原正裕，山田元【概要】
今年度の電子顕微鏡室の活動の概要は以下の通りである。

ロトーム（ULTRACUT UCT）を譲り受けたため，こちらは明大寺地区電子顕微鏡室に移設した。

昨年まで行われてきた明大寺地区電子顕微鏡室の改これにより，山手地区電子顕微鏡室，明大寺地区電子修工事が完了し，工事期間中に移設していた機器を新し顕微鏡室ともにウルトラミクロトームが２台ずつ常設

い明大寺電顕室に戻し，順次稼働させた。

されることとなった。

なお，
当初改修工事期間の仮設予定だった走査型電子顕電子顕微鏡関連として，明大寺地区電子顕微鏡室には

微鏡 ΣIGMA はそのまま山手地区に残してほしいとの希望

透過型電子顕微鏡 JEM-1010 が，山手地区に透過型電子があったため，生理学研究所，基礎生物学研究所への全職

顕微鏡 JEM-1010，走査型電子顕微鏡としてカールツァ

員アンケートの結果に従い，山手地区電子顕微鏡室に残す

イス社製 ΣIGMA が導入されている。

こととなった。また，基礎生物学研究所の小林 悟教授の以前導入された電子顕微鏡試料の 3 次元再構築が可能

転出に伴い，ウルトラミクロトーム（ULTRACUT UCT）

な SBF-SEM（ΣIGMA/VP），2 台目の SBF-SEM（MERLIN）とクライオ装置など一式を譲り受けたので，新たに山手は，現在ともに安定して稼働している。

地区電子顕微鏡室に設置した。なお，これまで利用してきた ULTRACUT E は譲渡頂いた機器よりも旧式であったため，形態情報解析室に移設した。
また，同じように基礎生物学研究所からウルトラミク

94

【活動】
明大寺電子顕微鏡室は，電子顕微鏡室のある共通施設
棟Ⅰの改修工事が完了し，改修工事期間中，移設してい研究活動報告／技術課

た様々な機器をそれぞれの場所から新しい電子顕微鏡室へと移設した。同時にこれらの機器の稼働調査を行い， 【研究内容一覧表】
利用者の用に供することができるようにした。
現在はこれらの機器の保守管理，並びに利用者講習会

本年度は明大寺電子顕微鏡室の移設工事があったた
め，利用者数の正確な把握を行うことが出来なかったが，大凡の利用者数は前年度とほぼ横ばいの状態であった。

等を行っている。
山手地区電子顕微鏡室では，前述の通り 2 台の SBF-

特徴的だったのはこれまでの利用実績の少ない研究

SEM と走査型電子顕微鏡が稼働しており，所内外からの部門からの利用者が多くなったことである。これは SBF-

予約状況の管理とそれらの関連機器であるガラスナイ

SEM への関心の高まりに比例し，透過型，走査型両電子

フ作製器，ウルトラミクロトーム，真空蒸着装置，プラ顕微鏡での観察にも関心が集まったためと考えられる。

ズマ製膜装置等の使用法指導と保守・管理を既存の業務

以下，代表的な利用者の研究課題を掲載する。

と併せて行っている。

研究所・大学

研究部門

生理学研究所

生体恒常機能発達機 大脳皮質一次体性感覚野のアストロサイトにおける代謝型グルタミン酸受容体 5 の局
構
在解析
細胞生理

研究内容

小脳プルキンエ細胞のシナプス構造観察
膀胱上皮細胞の微小構造形成における TRPM7 の役割の検討

基礎生物学研究所

心循環シグナル

マウス心臓の病態形成時における心筋オルガネラ形態の経時変化観察

生物進化

ハナカマキリ色素顆粒の構造解析
ヒメツリガネゴケの葉の表面構造を観察
シロイヌナズナの花器官の観察

行動・代謝分子解析セ 精神疾患モデルマウス脳の３次元微細構造を観察し，コントロール群との違いを明ら
ンター
かにする
形態形成

ホヤ胚の表皮細胞の構造の観察のため(4) 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 16 名，基生研 19 名で，各コース共に半日の講習

新しい研究には新しい研究機器を作るという『ものづを行った。

くり』が希薄になっている状況下，一方では，研究の多今年度は，動物実験センターから譲り受けた帯鋸盤を様化は室に新たな役割の模索が迫られている。そうした

一般工作室に設置し，老朽化していた帯鋸盤を廃棄した。

認識のもと，『ものづくり』能力の重要性の理解と機械

また，科研費により購入した卓上旋盤と小型フライスも

工作ニーズの新たな発掘と展開を目指すために，2000 年

金工室に設置された。

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

なお，機器研究試作室の今年度の利用状況は，以下の通りである。

で行う機械工作基礎講座を開講してきた。本年も汎用工95

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）2014 年度

機器研究試作室

機器研究試作室

利用報告

部門別のべ利用状況

認知行動発達機構

85

名多光子顕微鏡47

名感覚認知情報40

名生体恒常機能発達機構

38

名

大脳神経回路論19

名視覚情報処理11

名

生体システム9

名

生理研技術課5名

分子神経生理2

名

形態情報解析室

1

名

心理生理学

1

名

動物実験センター

1

名

バイオリソース

8

名

環境光生物

8

名

生物進化

7

名

ＲＩ実験センター

4

名

光学解析室

4

名

光脳回路

3

名

時空間制御

3

名

IBBP

2

名

季節生物

1

名

基生研技術課

1

名

光情報

1

名

構造多様性

1

名

生物機能情報分析室(重信)1

名

機器研究試作室

利用人数表

月
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3

生理研

基生研

合計

延べ時間

15
21
17
27
25
30
32
27
31
27
21
37

2
3
5
8
6
13
4
0
4
1
0
5

17
24
22
35
31
43
36
27
35
28
21
42

24
26
38
73
55
67
27
46
49
22
24
38

合計

310

51

361

489

機器研究試作室

利用機器表(件数)

月

フライス盤

ボール盤

横切盤

コンターマシンNCフライス

旋盤

ベルトグラインダー

切断機

その他

4

15

11

7

6

0

0

0

2

2

5

12

10

4

2

0

3

0

1

0

6

15

16

8

7

0

7

1

5

4

7

13

13

8

16

0

6

3

2

4

8

14

9

4

10

3

2

2

2

4

9

21

26

10

16

0

10

3

7

5

10

25

17

11

12

0

5

5

5

10

11

4

1

1

1

1

5

0

0

1

12

14

5

0

7

1

6

2

0

5

1

6

9

7

1

0

3

0

0

5

2

9

3

6

8

0

1

2

0

2

3

9

7

7

3

0

1

1

2

3

合計

157

127

73

89

5

49

19

26

45

96

研究活動報告／技術課

機器研究試作室

依頼製作品

オーサイト用チェンバー

キュベット用保温ジャケット

マウス固定器

マウス用麻酔マスク

可変容量計量スプーン

ドライジッパー温度ロガー

超高輝度ＬＥＤ照明

藻培養用流水水槽

メダカ追従実験用回転水槽④情報処理・発信センター(1) ネットワーク管理室
吉村伸明，村田安永【概要】
生理学研究所における当施設の利用形態は，生体情報

1000BASE-T ネットワークで，利便性の向上とサイバー

解析システム（後述），情報サービス（e-mail，WWW 等），

セキュリティの確保を両立している。また，構内全域でプログラム開発などに分類することができる。また，この無線 LAN の利用が可能である。セキュリティインシ

れらを円滑に運用していくためには，所内 LAN の管理，

デントは今年度も自然科学機構内外で発生しており，引整備や情報セキュリティの確保も重要である。このようき続きこれに対応するため，昨年度改訂したサイバーセな現状をふまえたうえで，岡崎情報ネットワーク管理室

キュリティポリシーに基づいて，サイバーセキュリティとも連携しながら，施設整備を進めている。

実施手順書の改訂を行った。併せて，ネットワーク脅威

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，電子回路設計な対策プラットフォームを調達し運用を開始するなど，サイバーセキュリティ対策の強化を進めた。

どの多くのネットワークライセンス用アプリケーショ

生理学研究所のネットワーク利用状況は，メール登録ンを備えている。ネットワーク認証により各部門施設の者が 460 名。WWW 登録者が 90 名。LAN の端末数が 2,042

PC 上でこれらアプリケーションが供用できる。登録者

台。所外からのメール受信数は 2,700 通／日，所外へのは 115 名で，研究推進のための積極的な利用がある。

メール発信数は 3,400 通／日であった。WWW は 2,700 IP

岡崎情報ネットワークは，MAC アドレスベース，も／日の端末から 9,800 ページ／日の閲覧があった。

しくは Web 認証ベースの動的 VLAN 機能を有する⑤岡崎共通研究施設(1) 動物実験センター
伊藤昭光，廣江猛，窪田美津子，神谷絵美【概要】
今年度は，明大寺地区において Tyzzer 菌が検出，山手

実験動物の授受に関し，年間でのべ 79 件の導入と 88

地区 SPF 室において非病原性原虫が検出され，それぞれ件の供与があった。平均すると毎週約 3 件の授受が行わに感染対策を実施した。その他に，両地区において，マ

れており，昨年よりやや少ない件数となった。また，授ウス検疫業務の強化を進めた。

受の条件や書類内容の確認，利用者へのアドバイスなど

明大寺の動物棟Ⅰは，建設されてから 35 年あまりをに時間を多く費やしている。

経過しており，設備の老朽化が著しく，また，研究現場の現状にそぐわなくなってきている。動物棟Ⅰ（マウス，【受精卵凍結・クリーンアップ事業】

ラット）と動物棟Ⅱ（マウス，サル，イヌ，ネコ等）を実施件数は，明大寺と山手を合わせ，受精卵凍結保存含む施設の機能改善および機能高度化を目的に，改築・は 23 件，クリーンアップ兼受精卵凍結保存は 2 件，融改修に向けた話し合いが引き続き行われている。

解・移植は 5 件それぞれ実施した。昨年度と比較してク97

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

リーンアップ及び融解・移植件数が減少した。クリーンセンター利用者より，マーモセット飼育の要望があっアップ件数が減少したのは，マウス導入時の書類審査内たため，ネコ飼養保管室を改修し，マーモセットを飼養容が変更され，検疫室へ回る系統が増えたためと考えら保管できるよう環境整備を行った。また，マーモセット

れた。

の飼育管理業務が新たに増えるため，担当する技術支援

マウス凍結精子による系統の導入は 2 件行った。凍結
精子によるマウス系統の導入は，マウス個体で導入する員の新採用を進めるとともに，他の技術支援員の再配置
を含む，業務分担の見直しも進めた。

より，輸送費用が安くなることや，微生物学的な問題が解決するため，相談が増加しており，今後も増える傾向

主な工事及び修理について，にあると考えられた。

1) 動物棟Ⅱの 1,2 階の空調ダンパーが落ち，火災報知器が鳴動する誤報があった。

【明大寺地区

陸生動物室】

2) 動物棟Ⅰの空調機は，真夏及び真冬の時期に，自動

今年度の陸生動物の飼養保管室利用部門数は，17 部門

運転では安定した運転が出来ないため，強制的な手（生理研 14 部門，基生研 2 部門，共通研究施設 1 部門）

動運転を行う必要が出てきている。経年劣化が原因であった。

と考えられるため，改修・改築と併せて，整備して動物のべ飼育数は，昨年度と比べ，マウスは年度の途中で脳生物学部門が異動し，飼育頭数が 0 匹になったがマウスはほぼ横ばいであった。ラットは年度の途中で，国際連携研究室が異動し 0 匹となったため，全体としては減少した。イヌは 0 頭になった。サルは昨年と比べ増加している。
マウス，ラットの一般飼養保管室では，3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリングを各飼養保管室で行っている。
2014 年 4 月の定期モニタリングにおいて，明大寺地区

いくことが必要である。
3) 主にサルの検疫や一般健康診断で用いている血液算定機器の不具合のため修理を行った。
4) マーモセット飼育装置を搬入するにあたり，電源工事を行い，飼育装置の設置工事を行った。
5) 本館 118 室天井温水配管の盲栓より水漏れがあり，修理を行った。
6) 台風により新館 333 室壁亀裂部分から雨水侵入があった。

205 ラット室で Clostridium piliforme(Tyzzer 菌)が検出された。前室を同じくする飼育室を隔離飼育等の微生物コ【山手地区 陸生動物室】

ントロールを行い，その後， 全ケージから検体を採取

今年度の陸生動物の飼養保管室利用部門数は，14 部門

し，モニタリングを行ったが，すべて陰性が確認された。

（生理研 8 部門，基生研 2 部門，統合バイオサイエンス

同時に 205 室を含むセンター内飼育室すべてに囮動物をセンター3 部門，共通研究施設 1 部門）であった。2 部

設置し，1 ヶ月後および 2 ヶ月後に囮動物の微生物モニ

門が明大寺から移動, 1 部門が転出, 1 部門が新規に利用タリングを行ったが，すべて陰性が確認されたため，を開始した。

2014 年 8 月 26 日感染症終息とした。その後は，カテゴ
リーA,B に関する病原微生物は確認されていない。
マウス地下 SPF 室は，3 部門 2 飼養保管室の利用があった。3 ヶ月に 1 度の微生物モニタリングを行っているが，病原微生物は検出されていない。

利用者講習会を毎月開催するとともに，実際の利用方法について別途実務講習会を実施している。利用者講習
受講者は 17 名であった。
全 SPF 飼育室およびマウス一時保管室 1，マウス一時
保管室 2 の病原微生物モニタリングを 3 ヶ月に 1 回のペースで実施したところ, 12 月の検査において SPF 飼育

施設の運用面としては，昨年度マウス搬入時に MHV

室の 1 室で非病原性原虫が確認された。その部屋を隔離

糞便検査を行うために検疫室を設置したが，オープン

飼育とし, 全飼育室に囮動物を設置しモニタリングをラックで飼育しており，複数の検疫件数に対応すべく，行った。その後の検査において非病原性原虫の検出はな

安全キャビネットを導入し，整備を行った。またクリーかったため, 1 月に対策を終了した。

ンアップ室も床換えや採材等の作業を安全に行うために，安全キャビネットを設置し，整備を行った。

98

感染症対策強化のため，SPF エリアに検疫室を設け,他施設から動物を導入する際には, 糞便による MHV 検

研究活動報告／技術課

査を行っていたが，オープンケージであったため, IVC

施設の運用が 10 年を越えてきたため，空調機器類の個別換気ケージシステムおよび安全キャビネットを購

経年劣化による不具合が増えつつあり, 部品交換等で対入し, 検疫機能の強化を図った。

応している。

主な工事及び修理について，
1) 1 号館設備室の空調用熱交換器の蒸気配管漏れがあった。

【明大寺及び山手地区 水生動物室】
今年度の明大寺地区の利用状況は，生理研 1 部門，基生研 8 部門となっている。

2) オートクレーブ 2 号機モーターバルブの交換とオートクレーブ 3 号機のフレキシブル給水配管に穴があき漏水した。オートクレーブのトラブルは滅菌作業に支障をきたし，山手地区で飼育動物が増加し
たことも手伝って，飼育管理に重大な影響を与えた。

山手地区の利用状況は，生理研 1 部門，統合バイオサ
イエンスセンター4 部門，が水槽を利用している。
主な修理として，水槽用冷凍機 1 台でモーターバルブの交換を行った。

99

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

陸生動物

部門別・動物種別搬入数(2014 年度)
明大寺地区

動物種

部門

マウス

ラット

スナネズミ ハムスター モルモット

山手地区
ウサギ

サル

マウス

ラット

神経機能素子生体膜

62
4

国際連携研究室
分子神経生理

127
22

128
9

神経シグナル

41

81

16

45

305

感覚認知情報生体システム344

83

認知行動発達

431

20

9

3

脳形態解析
185

大脳神経回路論166

形態情報解析室
生体機能情報解析室
21

広報展開推進室
生殖内分泌系347

生体恒常機能775

行動様式解析室

40

1046

多光子顕微鏡室
動物実験センター

40

77

11

287

7

統合神経生物学
脳生物学

314

光脳回路

585

34

243

核内ゲノム動態
視覚情報処理

14

295

151

44
35

個別研究
分子環境生物学

23

細胞生理

797

7

1,318

623

896

110

4,115

1,345

遺伝子改変動物作製室
心循環シグナル
合計

100

21
3,419

289

12

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
生体膜研究部門 ...................................................................................... 105
細胞生理研究部門 .................................................................................... 105
感覚認知情報研究部門 ................................................................................ 107
神経シグナル研究部門 ................................................................................ 107
視覚情報処理研究部門 ................................................................................ 108
心循環シグナル研究部門 .............................................................................. 108
感覚運動調節研究部門 ................................................................................ 109
生体システム研究部門 ................................................................................ 111
脳形態解析研究部門 .................................................................................. 111
旧 脳形態解析研究部門 ............................................................................... 112
大脳神経回路論研究部門 .............................................................................. 113
心理生理学研究部門 .................................................................................. 113
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................ 115
生体恒常機能発達機構研究部門 ........................................................................ 116
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ...................................................................... 117
個別研究（村上グループ） ............................................................................ 117
個別研究（毛利グループ） ............................................................................ 118
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................ 118
行動様式解析室 ...................................................................................... 118
形態情報解析室 ...................................................................................... 119
多光子顕微鏡室 ...................................................................................... 120
ウイルスベクター開発室 .............................................................................. 120
生体制御シグナル研究部門 ............................................................................ 120
神経分化研究部門 .................................................................................... 120
動物実験センター .................................................................................... 121

103

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

発

表

論

文

《神経機能素子研究部門》
1) 英文原著

and S5 of the KCNQ1/KCNE1 channel hampers pore

1. Nagase M, Takahashi Y, Watanabe AM, Kubo Y, Kato F

opening. Nat Commun 5:4100.

(2014) On-site energy supply at synapses throughmonocarboxylatetransporters

maintains

excitatory

doi: 10.1038/ncomms5100.
5. Keceli B, Kubo Y (2014) Voltage and ATP dependent

synaptic transmission. J Neurosci 34(7):2605-2617.

structural

rearrangements

of

the

P2X2

receptordoi: 10.1523/JNEUROSCI.4687-12.2014.

associated with the gating of the pore. J Physiol
The592(21):4657-4676. doi: 10.1113/jphysiol.2014.278507.

stoichiometry and biophysical properties of the Kv4

6. Kurogi M, Kawai Y, Nagatomo K, Tateyama M, Kubo Y,

2. Kitazawa

M,

Kubo

Y,

NakajoK(2014)

potassium channel complex with K+ channel-interacting

Saitohprotein (KChIP) subunits are variable, depending on theepigallocatechin gallate activate TRPA1 and TRPV1 in

relative expression level. J Biol Chem 289(25):17597-

sensory neurons. Chem Senses 40(1):27-46.

17609. doi: 10.1074/jbc.M114.563452.

doi: 10.1093/chemse/bju057.

3. Keceli B, Kubo Y (2014) Signal transmission within theP2X2 trimeric receptor. J Gen Physiol 143(6):761-782.

O(2015)

Auto-oxidation

productsof2) 研究関係著作
1. 立山充博, 久保義弘 (2014) GPCR の構造変化を FRETにより捉える. 日本薬理学雑誌 143(5):249-253.

doi: 10.1085/jgp.201411166.
4. Nakajo K, Kubo Y (2014) Steric hindrance between S4《分子神経生理研究部門》
1) 英文原著

4. Fujii S, Tanaka KF, Ikenaka K, Yamazaki Y (2014)

1. Torii T, Yoshimura T, Narumi M, Hitoshi S, Takaki Y,

Increased adenosine levels in mice expressing mutant

Tsuji S, Ikenaka K.（2014）Determination of major

glial fibrillary acidic protein in astrocytes result in failure

sialylated N-glycans and identification of branchedof induction of LTP reversal (depotentiation) in

sialylated N-glycans that dynamically change theirhippocampal CA1 neurons. Brain Res, 1578:1-13

content during development in the mouse cerebral cortex.

doi: 10.1016/j.brainres.2014.07.005.

Glycoconj J. doi: 10.1007/s10719-014-9566-2

5. Ono K, Clavairoly A, Nomura T, Gotoh H, Uno A,

2. Horie M, Watanabe K, Bepari AK, Nashimoto JI, Araki

Armant O, Takebayashi H, Zhang Q, Shimamura K,

K, Sano H, Chiken S, Nambu A, Ono K, Ikenaka K,

Itohara S, Parras CM, Ikenaka K (2014) Development of

Kakita A, Yamamura KI, Takebayashi H (2014)

the prethalamus is crucial for thalamocortical projection

Disruption of actin-binding domain-containing Dystoninformation and is regulated by Olig2. Development,

protein causes dystonia musculorum in mice. Eur J

141:2075-84 doi: 10.1242/dev.097790.

Neurosci,40：3458-71 doi: 10.1111/ejn.12711.

6. Yamazaki Y, Fujiwara H, Kaneko K, Hozumi Y, Xu M,

3. Zheng LS, Hitoshi S, Kaneko N, Takao K, Miyakawa T,

Ikenaka K, Fujii S, Tanaka KF (2014) Short- andTanaka Y, Xia H, Kalinke U, Kudo K, Kanba S, Ikenaka

long-term functional plasticity of white matter induced

K, Sawamoto K (2014) Mechanisms for interferon-α-

by oligodendrocyte depolarization in the hippocampus.

induced depression and neural stem cell dysfunction. StemGlia, 62:1299-312 doi: 10.1002/glia.22681.

Cell Reports. 73-84 doi: 10.1016/j.stemcr. 2014.05. 015.

104

7. Shibasaki K, Ikenaka K, Tamalu F, Tominaga M, Ishizaki

研究発表／発表論文

Y (2014) A novel subtype of astrocytes expressing

S, Fujiyama T, Yamada M, Chapman H, Campbell K,

TRPV4 regulates neuronal excitability via release ofMagnuson MA, Wright CV, Kawaguchi Y, Ikenaka K,

gliotransmitters. J Biol Chem, 289:14470-80

Takebayashi H, Ishiwata S, Ono Y, Hoshino M (2014)

doi: 10.1074/jbc.M114.557132.

Temporal

8. Ishino Y, Hayashi Y, Naruse M, Tomita K, Sanbo M,

identitytransition

from

Purkinje

cellprogenitors to GABAergic interneuron progenitors in the

Fuchigami T, Fujiki R, Hirose K, Toyooka Y, Fujimori T,

cerebellum. Nat Commun. 2014;5:3337

Ikenaka K, Hitoshi S (2014) Bre1a, a histone H2B

doi: 10.1038/ncomms4337.

and10. Ono K, Clavairoly A, Nomura T, Gotoh H, Uno A,

differentiation of neural precursor cells. J Neurosci,

Armant O, Takebayashi H, Zhang Q, Shimamura K,

34:3067-78. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3832-13.2014.

Itohara S, Parras CM, Ikenaka K (2014) Development of

9. Seto Y, Nakatani T, Masuyama N, Taya S, Kumai M,

the prethalamus is crucial for thalamocortical projection

ubiquitinligase,regulates

the

cell

cycle

Minaki Y, Hamaguchi A, Inoue YU, Inoue T, Miyashita

formation and is regulated by Olig2. Biologists1-10《生体膜研究部門》
3. Gory-Fauré S，Windscheid V，Brocard J，Montessuit

1) 英文原著
1. Ohkawa T，Satake S，Yokoi N，Miyazaki Y，Ohshita T，S，Tsutsumi R，Denarier E，Fukata Y，Bosc C，Delaroche

Sobue G，Takashima H，Watanabe O，Fukata Y，Fukata

J，Collomb N，Fukata M，Martinou J，Pernet-Gallay K，M (2014) Identification and characterization of GABAA

Andrieux A (2014) Non-Microtubular Localizations ofreceptor autoantibodies in autoimmune encephalitis. J.

Microtubule-Associated Protein 6 (MAP6). PLoS One,

Neurosci. 34:8151-8163.

9:e114905. doi:10.1371/journal.pone.0114905.
2) その他

doi: 10.1523/JNEUROSCI. 4415-13.2014.
2. Kegel L，Jaegle M，Driegen S，Aunin E，Leslie K，

1. 横井紀彦，深田優子，深田正紀（2014）ケミカルシ

Fukata Y，Watanabe M，Fukata M，Meijer J (2014)

ャペロンによるタンパク質の構造異常の修復はてんFunctional phylogenetic analysis of LGI proteins

かんモデルマウスにおいてけいれん感受性を軽減す

identifies an interaction motif crucial for myelination.

る．ライフサイエンス新着論文レビュー

Development 141:1749-1756. doi: 10.1242/dev.107995.

http://first.lifesciencedb.jp/archives/9607．

《細胞生理研究部門》
1) 英文原著

against TRPV1 attenuates thermal hyperalgesia in a

1. Takaishi M, Uchida K, Fujita F, Tominaga M (2014)

mouse model of peripheral nerve injury. Molecular

Inhibitory effects of monoterpenes on human TRPA1 andTherapy 22(2):409-419. doi: 10.1038/mt.2013.247.

the structural basis of their activity. J Physiol Sci

3. Kurganov E, Zhou Y, Saito S, Tominaga M (2014) Heat64(1):47-57. doi: 10.1007/s12576-013-0289-0, 2014.

and AITC activate green anole TRPA1 in a membrane-

2. Hirai T, Enomoto M, Kaburagi H, Sotome S,

delimited manner. Pflüger Archiv Eur J Physiol 466(10):

Yoshida-Tanaka

K,

UkegawaM,

KuwaharaH,

1873-1884. doi: 10.1007/s00424-013- 1420-z.

Yamamoto M, Tajiri M, Miyata H, Hirai Y, Tominaga M,

4. Saito S, Banzawa N, Fukuta N, Saito TC, Takahashi K,

Shinomiya K, Mizusawa H, Okawa A, Yokota T (2014)

Imagawa T, Ohta T, Tominaga (2014) Heat and noxious

Intrathecal AAV serotype 9-mediated delivery of shRNA

chemical sensor, chicken TRPA1, as a target of bird

105

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

repellents and identification of its structural determinantsK, Watanabe S, Tominaga M, Sugiyama T (2014) Role ofby multispecies functional comparison. Molec Biol Evol

Transient Receptor Potential Vanilloid 4 activation in

31(3):708-722. doi: 10.1093/molbev/msu001.

indomethacin-induced intestinal damage. Am J Physiol

5. Terada Y, Horie S, Takayama H, Uchida K, Tominaga M,
Watanabe T (2014) Voacangine, an alkaloid contained in

Gstrointest Liver Physiol 307(1):G33-40.
doi: 10.1152/ajpgi.00105.2013.

Voacanga africana, is menthol-competitive and stimulus

13. Okada Y, Shirai K, Reinach P, Kitano A, Miyajima M,

selective TRPM8 antagonist. J Nat Prod 77(2): 285-297.

Flanders K, Jester J, Tominaga M, Saika S (2014)

doi: 10.1021/np400885u.

TRPA1 is required for TGFβ-signaling and its loss

6. Sato A, Sokabe T, Kashio M, Yasukochi Y, Tominaga M,

blocks inflammatory fibrosis in mouse corneal stroma.

Shiomi K (2014) Embryonic thermosensitive TRPA1

Laboratory Investigation 94:1030-1041.

determines transgenerational diapause phenotype of thedoi: 10.1038/labinvest.2014.85.

silkworm, Bombyx mori. Proc Natl Acad Sci USA

14. Yoshida M, Dezaki K, Uchida K, Kodera S, Lam NV,

111(13): E1249-1255. doi: 10.1073/pnas.1322134111.

Shimomura K, Ishikawa E, Sugawara H, Kawakami M,

7. Takayama Y, Shibasaki K, Suzuki Y, Yamanaka A,

Tominaga M, Yada T, Kakei M (2014) Involvement ofTominaga M (2014) Modulation of water efflux throughcAMP-EPAC activation in glucose- and incretin-induced

functional

insulin secretion. Diabetes 63(10):305-314.

interaction

between

TRPV4

and

TMEM16A/anoctamin 1. FASEB J 28:2238-2248.
doi: 10.1096/fj.13-243436.

doi: 10.2337/db13-1868.
15. Yamaoka M, Maeda N, Takayama Y, Sekimoto R,

8. Tabuchi S, Tsunematsu T, Wurts Black S, Tominaga M,

Tsushima Y, Matsuda K, Mori T, Inoue K, Nishizawa H,

Maruyama M, Takagi K, Minokoshi Y, Sakurai T,

Tominaga M, Funahashi T, Shimomura I (2014) Adipose

Kilduff T, Yamanaka A (2014) Conditional ablation of

Hypothermia in Obesity and Its Association with Period

orexin/hypocretin neurons: A new mouse model for the

Homolog 1, Insulin Sensitivity, and Inflammation in Fat.

study of narcolepsy and orexin system function. J

PLoS ONE 9:e00112813.

Neurosci 34(19):6495-6509.

doi: 10.1371/journal.pone.0112813.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0073-14.2014.
9. Shibasaki K, Ikenaka K, Tamalu F, Tominaga M,

Tominaga

M,

Ohta

T

(2014)

Molecular

basis

Ishizaki1 Y (2014) A novel subtype of astrocytes

determining inhibition/activation of nociceptive receptor

expressing TRPV4 regulates neuronal excitability via

TRPA1: A single amino acid dictates species-specificrelease of gliotransmitters. J Biol Chem 289(21):14470-

actions of the most potent mammalian TRPA1 antagonist.

14480. doi: 10.1074/jbc.M114.557132.

J Biol Chem 289(46): 31927-31939.

10. Miyamoto T, Mochizuki T, Nakagomi H, Kira S,

doi: 10.1074/jbc.M114.586891.

Watanabe M, Takayama Y, Suzuki Y, Koizumi S, Takeda

17. Aijima R, Wang B, Takao T, Mihara H, Kashio M,

M, Tominaga M (2014) Functional role for Piezo1 in

Ohsaki Y, Zhang J-Q, Mizuno A, Suzuki M, Yamashita Y,

stretch-evoked Ca2+ influx and ATP release in urothelial

Masuko S, Goto M, Tominaga M, Kido AM (2014) The

cell cultures. J Biol Chem 289(23):16565-16575.

thermosensitive TRPV3 channel contributes to rapid

doi: 10.1074/jbc.M113.528638.

wound healing in oral epithelia. FASEB J. 29(1):182-92.

11. Mizuno H, Suzuki Y, Watanabe M, Sokabe T, Yamamoto

doi:10.1096/fj.14-251314.

T, Hattori R, Gotoh M, Tominaga M (2014) Potential

2) 英文総説

role of transient receptor potential (TRP) channels in

1. Tominaga M, Takayama Y (2014) Interaction between

bladder cancer cells. J Physiol Sci 64:305-314.
doi: 10.1007/s12576-014-0319-6.
12. Yamawaki H, Mihara H, Suzuki N, Nishizono H, Uchida

106

16.Banzawa N, Saito S, Imagawa T, Kashio M, Takahashi K,

TRP and Ca2+-activated chloride channels. Channels 8:3.
2. Uchida K, Tominaga M (2014) The role of TRPM2 inpancreatic β-cells and the development of diabetes. Cell

研究発表／発表論文

Calcium 56:332-339. doi: 10.1016/j.ceca.2014.07.001.

ムとその破綻. “脳内環境-維持機構と破綻がもたら

3) 研究関係著作

す疾患研究 遺伝子医学 MOOK 26 号” (高橋良輔, 漆

1. 富永真琴 (2014) TRP チャネルと疼痛. ファインケ

谷真, 山中宏二, 樋口真人 編), メディカルドゥ, 大阪, pp.136-141.

ミカル 43(1):6-11.
2. 富永真琴 (2014) TRP チャネルの新たな役割. 脳 21

4. 加塩麻紀子, 富永真琴 (2014) レドックス・センサ
ー TRP チャ ネルと炎症. 臨床免疫・ア レルギー

17(2):39-43.
3. 富永真琴 (2014) 脳内温度・浸透圧の感知メカニズ

62(6):649-653.

《感覚認知情報研究部門》
4. Namima T, Yasuda M, Banno T, Komatsu H (2014)1) 英文原著
1. Fujisaki W, Goda N, Motoyoshi I, Komatsu H, Nishida S

Effects of luminance contrast on the color selectivity of(2014) Audiovisual integration in the human perception

neurons in the macaque area V4 and inferior temporalof materials. J Vis 14(4):12, 1-20. doi: 10.1167/14.4.12.

cortex. J Neurosci. 34:14934-14947.

2. Goda N, Tachibana A, Okazawa G, Komatsu H (2014)

doi: 10.1523/JNEUROSCI.2289-14.2014.

Representation of the material properties of objects in the2) 研究関係著作

visual cortex of nonhuman primates. J Neurosci

1. 小松英彦 (2014) 質感認知の情報学の進展と将来.

34:2660-2673. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2593-13.2014
3. Nishio A, Shimokawa T, Goda N, Komatsu H (2014)

光学 43(7):298-306.
3) その他

Perceptual gloss parameters are encoded by population

1. 郷田直一 (2014) カンデル神経科学 第 21 章 感覚の

responses in the monkey inferior temporal cortex. J

符号化 (訳). メディカル・サイエンス・インターナ

Neurosci 34:11143-11151.

ショナル, pp. 443-467.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.1451-14.2014.

《神経シグナル研究部門》
1) 英文原著

targeting of mGluR1 by its carboxyl-terminal domain is

1. Takeuchi Y, Asano H, Katayama Y, Muragaki Y, Imoto K,

crucial for cerebellar function. J Neurosci 34:2702-2712.

Miyata M (2014) Large-scale somatotopic refinement via
functional synapse elimination in the sensory thalamus

doi: 10.1523/JNEUROSCI.3542-13.2014.
4. Funai Y, Pickering AE, Uta D, Nishikawa K, Mori T,

of developing mice. J Neurosci 34:1258-1270.

Asada A, Imoto K, Furue H (2014) Systemic

doi: 10.1523/JNEUROSCI.3865-13.2014.

dexmedetomidine

augments

inhibitory

synaptic

2. Satake S, Imoto K （ 2014) Cav2.1 channels control

transmission in the superficial dorsal horn throughmultivesicular release by relying on their distance from

activation of descending noradrenergic control: an in

exocytotic Ca2+ sensors at rat cerebellar granule cells. J

vivo patch-clamp analysis of analgesic mechanisms. Pain

Neurosci 34:1462-1474.

155:617-628. doi: 10.1016/j.pain.2013.12.018.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.2388-13.2014.

5. Hickey L, Li Y, Fyson SJ, Watson TC, Perrins R,

3. Ohtani Y, Miyata M, Hashimoto K, Tabata T, Kishimoto

Hewinson J, Teschemacher AG, Furue H, Lumb BM,

Y, Fukaya M, Kase D, Kassai H, Nakao K, Hirata T,

Pickering AE (2014) Optoactivation of locus ceruleus

Watanabe M, Kano M, Aiba A (2014) The synaptic

neurons evokes bidirectional changes in thermal

107生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

nociception in rats. J Neurosci 34:4148-4160.

2) 研究関係著作

doi: 10.1523/JNEUROSCI.4835-13.2014.

1. 古江秀昌 (2014) 下行性制御機構：セロトニン系、
ノルアドレナリン系. 日本医師会雑誌 143 巻特別号

6. Kon N, Yoshikawa T, Honma S, Yamagata Y, Yoshitane(1) 痛みのマネジメント update 42-43.

H, Shimizu K, Sugiyama Y, Hara C, Kameshita I, Honma
K, Fukada Y (2014) CaMKII is essential for the cellular

2. 古江秀昌, 歌 大介, 秋元 望 (2014) 脊髄における侵害受容機構. ファインケミカル 43:17-21.

clock and coupling between morning and evening
behavioral rhythms. Genes Dev 28:1101-1110.

3．歌 大介，吉村 惠，井本敬二 (2014) TRPA1 発現線

doi: 10.1101/gad.237511.114.

維が入力するラット脊髄後角膠様質細胞の発火パターン解析 （第 35 回 脊髄機能診断研究会）.脊髄機

7. Nishida K, Matsumura S, Taniguchi W, Uta D, Furue H,

能診断学 35:3-9

Ito S (2014) Three-dimensional distribution of sensory
stimulation-evoked neuronal activity of spinal dorsal

3) その他

horn neurons analyzed by in vivo calcium imaging.

1. 山肩葉子 (2014) シナプシン. 脳科学辞典
doi: 10.14931/bsd.5428

PLoS One 9:e103321.
doi: 10.1371/journal. pone. 0103321.

《視覚情報処理研究部門》
1) 英文原著

Toyama T, Okano M, Oda M, Nakauchi H, Yoshimura Y,

1. Ishikawa AW, Komatsu Y, Yoshimura Y (2014)

Sanbo M, Hirabayashi M, Hirayama T, Hirabayashi T,

Experience-dependent emergence of fine-scale networks

Yagi T (2014) Developmental epigenetic modificationin visual cortex. J Neurosci 3: 12576-12586.

regulates

doi: 10.1523/JNEUROSCI.1346-14.2014.

Protocadherin genes, generating single neuron diversity.

stochastic

expressionofclustered

2. Horibe S, Tarusawa E, Komatsu Y, Yoshimura Y (2014)

Neuron 82: 94-108. doi: 10.1016/j.neuron.2014.02.005．

Ni2+-sensitive T-type Ca2+ channel currents are regulated

4. Mizuno H, Luo W, Tarusawa E, Saito YM, Sato T,

in parallel with synaptic and visual response plasticity inYoshimura Y, Itohara S, Iwasato T (2014) NMDAR-

visual cortex. Neurosci Res 87: 33-39.

regulated dynamics of layer 4 neuronal dendrites duringdoi:10.1016/ j.neures.2014.07.001.

thalamocortical reorganization in neonates. Neuron 82:
365-379. doi:10.1016/j.neuron. 2014.02.026.

3. Toyoda S, Kawaguchi M, Kobayashi T, Tarusawa E,《心循環シグナル研究部門》
doi: 10.1093/cvr/cvu185.

1) 英文原著
1. Yamada Y, Kinoshita H, Kuwahara K, Nakagawa Y,

108

2)

その他

Kuwabara Y, Minami T, Yamada C, Shibata J, Nakao K,

1. Nishida M, Toyama T, Akaike T. Role of 8-nitro-cGMP

Cho K, Arai Y, Yasuno S, Nishikimi T, Ueshima K,

and its redox regulation in cardiovascular electrophilic

Kamakura S, Nishida M, Kiyonaka S, Mori Y, Kimura T,

signaling. J Mol Cell Cardiol. 2014 73: 10-17.

Kangawa K, Nakao K. (2014) Inhibition of N-type Ca2+

doi: 10.1016/j.yjmcc.2014.02.003.

channels ameliorates an imbalance in cardiac autonomic

2. Nishida M, Toyama T, Kumagai Y, Numaga-Tomita T.

nerve activity and prevents lethal arrhythmias in mice（2014）Establishment of a novel therapeutic strategy forwith heart failure. Cardiovasc Res. 104(1):183-193.

heart failure based on the mechanism underlying

研究発表／発表論文

maintenance of redox homeostasis by reactive sulfur
species. Yakugaku Zasshi. 134(12):1239-1243.

3. 北島直幸，西田基宏 心臓における TRP チャネルの多様な役割 実験医学 Vol.32, No.4, 527-533 (2014).

《感覚運動調節研究部門》
1) 英文原著

Interventions in Aging 9:1661–1667.

1. Okamoto H, Kakigi R (2014) Neural adaptation to silence

doi：10.2147/CIA.S67602.

in the human auditory cortex: a magnetoencephalographic

8. Ichikawa H, Kitazono1 J, Nagata K, Manda A,
Shimamura K, Sakuta R, Okada M, Yamaguchi MK,

study. Brain and Behavior 4:858-866.
doi: 10.1002/brb3.290

Kanazawa S, Kakigi R (2014) Novel method to classify

2. Hirai M, Gunji A, Inoue Y, Kita Y, Hayashi T, Nishimaki

hemodynamic response obtained using multi-channel

K, Nakamura M, Kakigi R, Inagaki M (2014)

fNIRS measurements into two groups: Exploring theDifferential electrophysiological responses to biologicalcombinations

motion in children and adults with and without autism

Neuroscience 8:480. doi: 10.3389/fnhum.2014.00480.

spectrum disorders. Research in Autism Spectrum

9. Kobayashi M, Otsuka Y, Kanazawa S, Yamaguchi MK,ofchannels.

Frontiers

in

Human

Disorders 8:1623-1634.

Kakigi R (2014) The processing of faces across non-rigid

doi: org/10.1016/j.rasd.2014.08.014.

transformation develops at 7 Month of age: A

3. Ichikawa H, Nakato E, Kanazawa S, Shimamura K,
Sakuta Y, Sakuta R, Yamaguchi MK, Kakigi R (2014)

fNIRS-adaptation study. BMC Neuroscience 15: 81.
doi: 10.1186/1471-2202-15-81.

Hemodynamic response of children with attention-deficit

10. Otsuru N, Hashizume A, Nakamura D, Endo Y, Inui K,

and Hyperactive disorder (ADHD) to emotional facial

Kakigi R, Yuge L (2014) Sensory incongruence leading

Expressions. Neuropsychologia 63: 51-58.

to hand disownership modulates somatosensory cortical

doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2014.08.010.

processing. Cortex 58C:1-8.

4. Okamoto H, Kakigi R (2014) History of silence affects

doi: 10.1016/j.cortex.2014.05.005.

auditory evoked fields regardless of intervening sounds:

11. Motogi J, Kodaira M, Muragaki Y, Inui K, Kakigi Ra magnetoencephalographic study. European Journal of(2014) Cortical responses to C-fiber stimulation by

Neuroscience 40:3380-3386. doi: 10.1111/ejn.12718.

intra-epidermal electrical stimulation: an MEG study.

5. Nishihara M, Inui K, Morita T, Kodaira M, Mochizuki H,

Neuroscience Letters. 570C:69-74.

Otsuru N, Motomura E, Ushida T, Kakigi R (2014)

doi: 10.1016/j.neulet.2014.04.001.

Echoic memory: Investigation of its temporal resolution

12. Okamoto H, Fukushima M, Teismann H, Lagemann L,

analyzed by auditory offset cortical responses. PLOS

Kitahara T, Inohara H, Kakigi R, Pantev C (2014)

ONE 9:e106553. doi: 10.1371/journal.pone.0106553.

Constraint-induced

6. Nakagawa K, Inui K, Yuge L, Kakigi R (2014) Inhibition

sensorineuralsoundhearingtherapyforsuddenloss–behavioral

andof somatosensory-evoked cortical responses by a weakneurophysiological outcomes. Scientific Reports 4:3927.

leading stimulus. NeuroImage 101: 416-424.

doi: 10.1038/srep03927.
13. Teismann H, Wollbrink A, Okamoto H, Schlaug G,

doi: 10.1016/j.neuroimage.2014.07.035.
7. Kondo E , Jinnouchi O, Ohnishi H, Kawata I, Nakano S,

Rudack C, Pantev C (2014) Combining transcranial

Goda M, Kitamura Y, Abe K, Hoshikawa H, Okamoto H,

direct current stimulationt and tailor-made notched music

Takeda N (2014) Effects of aural stimulation withtraining to decrease tinnitus-related distress - a pilot

capsaicin ointment on swallowing function in elderly

study. PLoS ONE 9:e89904.

patients

doi: 10.1371/journal.pone.0089904.

with

non-obstructive

dysphagia.

Clinical109

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

14. Kodaira M, Inui K, Kakigi R (2014) Evaluation of
nociceptive A-delta and C-fiber dysfunction withlidocaine using intraepidermal electrical stimulation.

Physiological Sciences. 64(4):233-252.
doi: 10.1007/s12576-014-0320-0.
4. Kakigi R Yamaguchi M.K. (2014) Editorial: Face

Clinical Neurophysiology 125:1870-1877.

perception and recognition. Japanese Psychologicaldoi: 10.1016/j.clinph.2014.01.009.

Research 56: 1: 1-1. doi: 10.1111/jpr.12037.

15. Yokoyama T, Noguchi Y, Koga H, Tachibana R, Saiki J,

5. Miki K, Kakigi R (2014) Studies of face perception in

Kakigi R, Kita S (2014) Multiple neural mechanisms forhumans using magneto- and electro-encephalography.

coloring words in synesthesia. NeuroImage. 94:360–371.

Japanese Psychological Research. 56:46-57.

doi: 10.1016/j.neuroimage.2014.01.039.

doi: 10.1111/jpr.12023.

16. Tsuruhara A, Inui K, Kakigi R (2014) Steady-statevisual-evoked

responsetoupright

andinvertedgeometrical faces: A magnetoencephalography study.

6. 柿木隆介（2014）知覚障害,脳神経外科医のための脳機能と局在診断,三國信啓,深谷親京,21-26.

Neuroscience Letters 562:19-23.

7. 岡本秀彦 (2014) 聴覚中枢の伝達と可塑性：新しい

doi: 10.1016/j.neulet.2014.01.001.

耳鳴と難聴治療,脳 21,遠山正彌編者,㈱金宝堂,京17. Matsumoto A, Kakigi R (2014) Subliminal semantic
priming changes the dynamic causal influence between

都,22-27.
8. 乾幸二（2014）痛み診療キーポイント

the left frontal and temporal cortex. Journal of Cognitive

脳

Neuroscience. 26:165-174. doi: 10.1162/jocn_a_00472.

68.

18. Suzuki M, Noguchi Y, Kakigi R (2014) Temporal
dynamics of neural activity underlying unconscious
processing of manipulable objects. Cortex. 50:100-114.
doi: 10.1016/j.cortex.2013.09.005.
19. Morita T, Tanabe HC, Sasaki AT, Shimada K, Kakigi R,
Sadato N. (2014) The anterior insular and anterior
cingulate cortices in emotional processing for self-facerecognition Social Cognitive and Affective Neuroscience.
9:570-579. doi: 10.1093/scan/nst011.

前頭前野

その他

1. Nakata H, Sakamoto K (2014) Relative age effects inJapanese athletes. Journal of Physical Fitness and Sports
Medicine 3:467-476. doi: 10.7600/jpfsm.3.467.
2. Miki K, Kakigi R (2014) Magnetoencephalographic
study on facial movements. Frontiers in Human
Neuroscience 8:550. doi: 10.3389/fnhum.2014.00550.
3. Nakata H, Sakamoto K, Honda Y, Kakigi R (2014)
Somato-motor inhibitory processing in humans: evidence
from neurophysiology and neuroimaging. Journal of

110

編集

編集 川真田樹人,文光堂

運動野

基礎編 D.

川真田樹人,文光堂

9. 乾幸二 (2014) 痛み診療キーポイント
10. 望月秀紀,柿木隆介：超の世界

東京,

基礎編 D.脳東京,69.

痒いところと掻くと気持ちよくなる脳内メカニズム (2014) Journal ofSociety of Automotive Engineers of Japan 68:80-83.
11. 乾幸二,柿木隆介（2014）気になる脳部位
回

前部帯状

分子精神医学 14：40-43.

12. 柿木隆介 (2014) fMRI による痛みの画像.
師会雑誌
update.

2)

編者,文光堂,東日本医第 143 巻・特別号. 痛みのマネジメント

S13-16. S104-105.

13. 乾幸二（2014）電気生理学的検査.
第 143 巻・特別号.

日本医師会雑誌

痛みのマネジメント update.

94-96.
14. 柿木隆介 (2014) 新春特集

疼痛研究の最前線における痛覚受容機構

月刊ファインケミ カル

脳43：22-28.
15. 柿木隆介 (2014) 特集のアプローチ
機構

痛みの臨床

心身医療から「痛み」と「心の痛み」の脳内認知内科系総合雑誌 Modern Physician 34：9-12.

研究発表／発表論文《生体システム研究部門》
1) 英文原著“Deep Brain Stimulation for Neurological Disorders”

1. Horie M, Watanabe K, Bepari AK, Nashimoto J, Araki K,(Ed. Itakura T), Springer, pp. 1-11.

Sano H, Chiken S, Nambu A, Ono K, Ikenaka K, Kakita

2. Nambu A, Chiken S (2014) Mechanism of DBS:

A, Yamamura K, Takebayashi H (2014) Disruption of

Inhibition, Excitation, or Disruption? “Deep Brain

actin-binding domain-containing Dystonin protein causes

Stimulation for Neurological Disorders” (Ed. Itakura T),

dystonia musculorum in mice. Eur J Neurosci 40:3458-

Springer, pp. 13-20.
3. 橘吉寿, 彦坂興秀, 南部篤 (2014) 大脳基底核の神3471. doi: 10.1111/ejn.1271.
2.

経回路と行動選択. Clinical Neuroscience 32:33-35.

Miyachi S, Hirata Y, Inoue K, Lu X, Nambu A, Takada
M(2013)

Multisynaptic

projections

from

the

4. 佐野裕美, 南部篤 (2014) 無動、寡動、舞踏運動の病態生理. Clinical Neuroscience 32:80-82.

ventrolateral prefrontal cortex to hand and mouth
representations of the monkey primary motor cortex.

5. 南部篤, 橘吉寿 (2014) パーキンソン病と脳のオシレーション. Clinical Neuroscience 32:768-771.

Neurosci Res 76:141-149.

6. 畑中伸彦 (2014) DBS. Clinical Neuroscience 32:777-779.

doi: 10.1016/j.neures.2013.04.004.

7. 南部篤 (2014) 大脳皮質と大脳基底核.

2) 英文総説

第 8 版, 医学書院, pp 342-366.

1. Chiken S, Nambu A (2014) Disrupting neuronaltransmission: mechanism of DBS? Front Syst Neurosci

8. 南部篤 (2014) 大脳基底核. カンデル神経科学（翻8:33. doi: 10.3389/fnsys.2014.00033.
2. Nambu

A,

TachibanaY (2014)

標準生理学訳）, メディカル・サイエンス・インターナショナ
Mechanism

ル, pp 963-978.

ofparkinsonian neuronal oscillations in the primate basal

4) その他

ganglia: some considerations based on our recent work.

1. 南部篤 (2013) 真のオリジナリティとは？－私が大Front Syst Neurosci 8:74. doi: 10.3389/fnsys.2014.00074

学院生だった頃－.

3) 研究関係著作“国立大学法人総合研究大学院

大学創立 25 周年記念誌 : 1988-2013”, pp. 19-20.

1. Nambu A (2014) Functional circuitry of the basal ganglia.

《脳形態解析研究部門》
1) 英文原著論文

required for the exclusive localization of angulin-1/LSR

1. Oda Y, Otani T, Ikenouchi J, Furuse M (2014) Tricellulin

and tricellulin at tricellular contacts in EpH4 epithelial

regulates junctional tension of epithelial cells at

sheet. Genes Cells 19:565-81. doi: 10.1111/gtc.12158.

tricellular contacts via Cdc42. J Cell Sci 127:4201-4212.

4. Kitajiri S, Katsuno T, Sasaki H, Ito J, Furuse M, Tsukita
S (2014) Deafness in occludin-deficient mice withdoi: 10.1242/jcs.150607.

dislocation of tricellulin and progressive apoptosis of the

2. Tokuda S, Higashi T, Furuse M (2014) ZO-1 knockout
by TALEN-mediated gene targeting in MDCK cells:

hair cells. Biol Open 3:759-66.

involvement of ZO-1 in the regulation of cytoskeletondoi: 10.1242/bio.20147799.

and cell shape. PLoS One 9:e104994.

2)

doi: 10.1371/journal.pone.0104994.

1. Furuse M, Izumi Y, Oda Y, Higashi T, Iwamoto N (2014)

3. Nakatsu D, Kano F, Taguchi Y, Sugawara T, Nishizono T,

英文総説

Molecular organization of tricellular tight junctions.

Nishikawa K, Oda Y, Furuse M, Murata M (2014)

Tissue Barriers 2:e28960. doi: 10.4161/tisb.28960.

JNK1/2-dependent phosphorylation of angulin-1/LSR is

2. Izumi Y, Furuse M (2014) Molecular organization and111

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

function of invertebrate occluding junctions. Semin Cell

doi: 10.1016/j.semcdb. 2014. 09. 009.

Dev Biol 36C:186-193.

《旧 脳形態解析研究部門》
9:e107099. doi: 10.1371/journal.pone.0107099.

1) 英文原著
1. Wang W, Nakadate K, Masugi-Tokita M, Shutoh F, Aziz

7. Rubio ME, Fukazawa Y, Kamasawa N, Clarkson C,

W, Tarusawa E, Lorincz A, Molnár E, Kesaf S, Li YQ,

MolnárE,

ShigemotoR(2014)

Target-andFukazawa Y, Nagao S, Shigemoto R (2014) Distinct

input-dependent organization of AMPA and NMDA

cerebellar engrams in short-term and long-term motor

receptors in synaptic connections of the cochlear nucleus.

learning. Proc Natl Acad Sci USA 111:E188-93.

J Comp Neurol 522:4023-4042. doi: 10.1002/cne.23654.
8. Mandikian D, Bocksteins E, Parajuli LK, Bishop HI,

doi: 10.1073/pnas.1315541111.
2. Aziz W, Wang W, Kesaf S, Mohamed AA, Fukazawa,

Cerda O, Shigemoto R, Trimmer JS (2014) Cell

Shigemoto R (2014) Distinct kinetics of synaptic

type-specific spatial and functional coupling between

structural plasticity, memory formation, and memory

mammalian brain Kv2.1 K+ channels and ryanodine

decay in massed and spaced learning. Proc Natl Acad Sci

receptors. J Comp Neurol 522:3555-3574.

USA 111:E194-202. doi: 10.1073/pnas.1303317110.

doi: 10.1002/cne.23641.

3. Matsukawa H, Akiyoshi-Nishimura S, Zhang Q, Luján R,

9. Hatakeyama J, Wakamatsu Y, Nagafuchi A, Kageyama R,

Yamaguchi K, Goto H, Yaguchi K, Hashikawa T, Sano C,

Shigemoto R, Shimamura K (2014) Cadherin-based

Shigemoto R, Nakashiba T, Itohara S (2014) Netrin-

adhesions in the apical endfoot are required for active

G/NGL

Notch signaling to control neurogenesis in vertebrates.

Complexes

EncodeFunctional

Synaptic

Diversification. J Neurosci 34:15779-15792.

Development 141:1671-1682. doi: 10.1242/dev.102988.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.1141-14.2014.

10. Beppu K, Sasaki T, Tanaka KF, Yamanaka A, Fukazawa

4. Chen T, Wang W, Dong YL, Zhang MM, Wang J, Koga

Y, Shigemoto R, Matsui K (2014) Optogenetic

K, Liao YH, Li JL, Budisantoso T, Shigemoto R, Itakura

countering of glial acidosis suppresses glial glutamate

M, Huganir RL, Li YQ, Zhuo M (2014) Postsynaptic

release and ischemic brain damage. Neuron 81:314-320.

insertion of AMPA receptor onto cortical pyramidal

doi: 10.1016/j.neuron.2013.11.011.

neurons in the anterior cingulate cortex after peripheral
nerve injury. Mol Brain 7:76.

Fukazawa Y, Adelman JP, Luján R (2014) Differential

doi: 10.1186/s13041-014-0076-8.

subcellular localization of SK3-containing channels in

5. García-Negredo G, Soto D, Llorente J, Morató X,
Galenkamp KM, Gómez-Soler M, Fernández-Dueñas V,

the hippocampus. Eur J Neurosci 39:883-92.
doi: 10.1111/ejn.12474.

Watanabe M, Adelman JP, Shigemoto R, Fukazawa Y,

12. Nakamura Y, Harada H, Kamasawa N, Matsui K,

Luján R, Ciruela F (2014) Coassembly and coupling ofRothman JS, Shigemoto R, Silver RA, DiGregorio DA,

SK2 channels and mGlu5 receptors. J Neurosci

Takahashi

34:14793-14802.

Presynaptic Ca2+ Channels and Its Impact on Vesiculardoi: 10.1523/JNEUROSCI.2038-14.2014.

Release during Development. Neuron 85:145-158. (Epub

6. Edamura M, Murakami G, Meng H, Itakura M,

112

11. Ballesteros-Merino C, Watanabe M, Shigemoto R,

T(2015)

Nanoscale

Distributionof2014 Dec 18) doi: 10.1016/j.neuron.2014.11.019.

Shigemoto R, Fukuda A, Nakahara D (2014) Functional

13. Mansouri M, Kasugai Y, Fukazawa Y, Bertaso F,

deficiency of MHC class I enhances LTP and abolishes

Raynaud F, Perroy J, Fagni L, Kaufmann WA, Watanabe

LTD in the nucleus accumbens of mice. PLoS One

M, Shigemoto R, Ferraguti F (2015) Distinct subsynaptic

研究発表／発表論文

localization of type 1 metabotropic glutamate receptors

Martín-Fernández M, Shigemoto R, Luján R, Araque A

at glutamatergic and GABAergic synapses in the rodent(2014) Endocannabinoids Induce Lateral Long-Term

cerebellar cortex. Eur J Neurosci 41:157-167. (EpubPotentiation of Transmitter Release by Stimulation of2014 Nov 6) doi: 10.1111/ejn.12779.

Gliotransmission. Cereb Cortex (first published online:

14. Gómez-Gonzalo M, Navarrete M, Perea G, Covelo A,

September 26, 2014).

doi: 10.1093/cercor/bhu231《大脳神経回路論研究部門》
1) 英文原著

2) 英文総説

1. Ueta Y, Otsuka T, Morishima M, Ushimaru M,

1. Kubota Y (2014) Untangling GABAergic wiring in the

Kawaguchi Y (2014) Multiple layer 5 pyramidal cell

cortical microcircuit. Curr Opin Neurobiol 26:7-14.

subtypes relay cortical feedback from secondary todoi: org/10.1016/j.conb.2013.10.003.

primary motor areas in rats. Cereb Cortex 24:2362-2376.

3) 研究関係著作

doi: 10.1093/cercor/bht088.

1. 窪田芳之 (2014) 大脳皮質の神経細胞と局所神経回

2. Kamijo TC, Hayakawa H, Fukushima Y, Kubota Y,

路. 日本神経回路学会誌 21:122-131.

Isomura Y, Tsukada M, Aihara T (2014) Input integration

4) その他

around the dendritic branches in hippocampal dentate

1. Kawaguchi Y, Kano M (2014) Neural Circuits: Japan.

granule cells. Cogn Neurodyn 8:267-276.

Front Neural Circuits 8:135.

doi: org/10.1007/s11571-014-9280-6.

doi: 10.3389/ fncir. 2014. 00135.

《心理生理学研究部門》
1) 英文原著

Ozaki N (2014) Common variants at 1p36 are associated1. Anme T, Tanaka E, Tokutake K, Watanabe T, Tomisaki E,with superior frontal gyrus volume. Transl Psychiatry,Mochizuki Y, Wu B, Shinohara R, Sugisawa Y, Okazaki

4:e472. doi: 10.1038/tp.2014.110.

S and Sadato N (2014) Assessing gender differences in

4. Iidaka T, Harada T, Sadato N (2014) False memory forsociabillity towards strangers over time using theface in short-term memory and neural activity in humanInteraction Rating Scale Advanced (IRSA). International

amygdala. Brain Res, 1591:74-85.

Journal of Applied Psychology, 4: 50-56.

doi: 10.1016/j.brainres.2014.10.003.
5. Jung M, Kosaka H, Saito DN, Ishitobi M, Morita T,

doi:10.5923/j.ijap.20140402.02.
2. Anme T, Tokutake K, Tanaka E, Watanabe T, Tomisaki E,

Inohara K, Asano M, Arai S, Munesue T, Tomoda A,

Sugisawa Y,

Wada Y, Sadato N, Okazawa H, Iidaka T (2014) Default

Okazaki S and Sadato N (2014) Validity and reliability

mode network in young male adults with autismof the Interaction Rating Scale Advanced (IRSA) as anspectrum disorder: relationship with autism spectrum

index of social competence development. Public Healthtraits.

Mochizuki Y, Wu B, Shinohara R,

Mol Autism, 5:35. doi:10.1186/2040-2392-5-35.

Research, 4:25-30. doi:10.5923/j.phr.20140401.05.

6. Kitada R, Sasaki AT, Okamoto Y, Kochiyama T, Sadato

3. Hashimoto R, Ikeda M, Yamashita F, Ohi K, Yamamori

N (2014) Role of the precuneus in the detection of

H, Yasuda Y, Fujimoto M, Fukunaga M, Nemoto K,

incongruency

betweentactileandvisualtextureTakahashi T, Tochigi M, Onitsuka T, Yamasue H, Matsuo

information: a functional MRI study. Neuropsychologia,

K, Iidaka T, Iwata N, Suzuki M, Takeda M, Kasai K,

64:252-262.

113

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

in autism spectrum disorder. Neuroscience Research,doi:10.1016/j.neuropsychologia.2014.09.028.
7. Kitada R, Yoshihara K, Sasaki A, Hashiguchi M,

87:66-76. doi: 10.1016/j.neures.2014.06.012.

Kochiyama Tand Sadato N (2014) The brain network

15. Okazaki S, Mori K, Okada M (2014) Principal

underlying the recognition of hand gestures in the blind:component analysis reveals attentional modulation of thethe supramodal role of the extrastriate body area. The

vocal response to pitch perturbation. Journal of

Journal of Neuroscience, 34:10096-10108.

Acoustical Society of America, 136: 334-340.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.0500-14.2014.

doi: 10.1121/1.4881921.

8. Miura K, Hashimoto R, Fujimoto M, Yamamori H,

16. Pascual-Marqui RD, Biscay RJ, Bosch-Bayard J,

Yasuda Y, Ohi K, Umeda-Yano S, Fukunaga M, Iwase M,

Lehmann D, Kochi K, Kinoshita T, Yamada N and

Takeda M (2014) An integrated eye movement score as a

Sadato N (2014) Assessing direct paths of intracorticalneurophysiological marker of schizophrenia. Schizophr

causal information flow of oscillatory activity with theRes. 160:228-9. doi:10.1016/j.schres.2014.10.023.

isolated effective coherence (iCoh). Front. Hum.

9. Mochizuki H, Tanaka S, Morita T, Wasaka T, Sadato N,
Kakigi R (2014) The cerebral representation ofscratching-induced

pleasantness.

J

Neurophysiol,

17. Sakai H, Uchiyama Y, Tanaka S, Sugawara SK, Sadato N(2014) Prefrontal transcranial direct durrent stimulation
improves

111:488-498. doi:10.1152/jn.00374.2013.
10. Morita T, Tanabe HC, Sasaki AT, Shimada K, Kakigi R,
Sadato N （2014） The anterior insular and anterior
cingulate cortices in emotional processing for self-facefundamental

vehiclecontrolabilities.

Beharioural Brain Research,273:57-62.
doi:10.1016/j.bbr.2014.07.036.
18. Sasai S, Homae F, Watanabe H, Sasaki AT, Tanabe HC,

recognition. Soc Cogn Affect Neurosci., 9:570-579.

Sadato N, Taga G (2014) Frequency-specific network

doi: 10.1093/scan/nst011.

topologies in the resting human brain. Front Hum

11. Mueller JL, Rueschemeyer SA, Ono K, Sugiura M,

Neurosci., 8:1022. doi:10.3389/fnhum.2014.01022.

Sadato N, Nakamura A (2014) Neural networks involved

19. Sugawara SK, Tanaka S, Tanaka D, Seki A, Uchiyama

in learning lexical-semantic and syntactic information in

HT, Okazaki S, Koeda T, and Sadato N (2014) Sleep isa second language. Front Psychol, 5:1209.

associated with offline improvement of motor sequence

doi: 10.3389/fpsyg.2014.01209.

skill in children. PLoS ONE, e111635.

12. Nakajima K, Minami T, Tanabe HC, Sadato N, Nakauchi
S (2014) Facial color processing in the face-selective
regions:An

fMRI

study.

Hum

Brain

Mapp.,

35:4958-4964. doi: 10.1002/hbm.22535.
13. Ohi K, Hashimoto R, Ikeda M, Yamashita F, Fukunaga

doi: 10.1371/journal.pone.0111635.
20. Watanabe Y, Tanaka H, Tsukabe A, Kunitomi Y,
Nishizawa M, Hashimoto R, Yamamori H, Fujimoto M,
Fukunaga M, Tomiyama N (2014) Neuromelaninmagnetic

resonance

imagingreveals

increased

M, Nemoto K, Ohnishi T, Yamamori H, Yasuda Y,

dopaminergic neuron activity in the substantia nigra of

Fujimoto M, Umeda-Yano S, Watanabe Y, Iwata N,

patients with schizophrenia. PLoS One, 9:e104619.

Weinberger DR, Takeda M (2014) Genetic risk variants

doi:10.1371/journal.pone.0104619.

of schizophrenia associated with left superior temporal2) 英文総説

gyrus volume. Cortex, 58:23-26.

1. Shishido E, Aleksic E, Ozaki N (2014) Copy-number

doi:10.1016/j.cortex.2014.05.011.

variation in the pathogenesis of autism spectrum disorder.

14. Okamoto Y, Kitada R, Tanabe HC, Hayashi MJ,

114

Neurosci., 8:448. doi: 10.3389/fnhum.2014.00448.

Psychiatry and Clinical Neurosciences, 5-95.

Kochiyama T, Munesue T, Ishitobi M, Saito DN, Yanaka

3) 研究関係著作

HT, Omori M, Wada Y, Okazawa H, Sasaki AT, Morita T,

1. Kawamichi H, Yoshihara K, Kitada R, Matsunaga M,

Itakura S, Kosaka H, Sadato N (2014) Attenuation of the

Sasaki A, Yoshida Y, Takahashi H, Sadato N (2014)

contingency detection effect in the extrastriate body area

Sense of Acceptance: Key Factor of Social Learning.

研究発表／発表論文"Dynamics of Learning in Neanderthals and Modern

Syed M, editors. The Oxford Handbook of Identity

Humans" Volume 2

Development. New York: Oxford University Press. pp

Replacement of Neanderthals byModern Humans Series 2014, pp 217-220.（分担執筆）

423-436.

2. 島田浩二, 定藤規弘 (2014) 外国語の産出と理解プ

4) 和文総説

ロセスの熟達化に関わる脳内メカニズム: fMRI による検討. 横川博一, 定藤規弘, 吉田晴世(編) 外国語
運用能力はいかに熟達化するか: 言語情報処理の自動化プロセスを探る, 松柏社, pp 253-267.（分担執1. 北 田 亮 （ 2014 ） 触 覚 認 知 の 心 理 学 ． Clinical
Neuroscience，32: 183-186．
2. 宍戸恵美子（2014）ゲノム関連の最新のトピック．
分子精神医学，14: 40-46．
3. 定藤規弘（2014）機能的 MRI による社会能力発達に筆）
3. 中川恵理 (2014) 外国語学習者の文産出プロセスにおいて語彙検索処理の負荷はどのように影響するか.
横川博一、定藤規弘、吉田晴世（編）. 外国語運用

おける神経基盤の解明．脳神経外科ジャーナル，23:
318-324．
4. 定藤規弘 (2014) 「私たち」の脳科学に向けて：2

能力はいかに熟達化するか：言語情報処理の自動化

個人同時計測 MRI 研究.

プロセスを探る. 松柏社. pp 136-153.（分担執筆）

799．

4. Mrazek AJ, Harada T, Chiao JY (2014): Cultural
neuroscience of identity development. In: McLean KC,

臨床神経科学，32: 797-

5. 福永雅喜 (2014) fMRI/VBM─臨床応用への展望と課題．インナービジョン，29:15-18．

《認知行動発達機構研究部門》
1)

5. Chen C, Shin D, Watanabe H, Nakanishi Y, Kambara H,

英文原著

1. Sasada S, Kato K, Kadowaki S, Groiss SJ, Ugawa Y,

Yoshimura N, Nambu A, Isa T, Nishimura Y, Koike Y

Komiyama T, Nishimura Y (2014) Volitional walking via(2014)

Decoding

grasp

force

profilefromupper limb muscle-controlled stimulation of the lumbar

electrocorticography signals in non-human primate

locomotor center in man. J Neurosci 34:11131-11142.

sensorimotor cortex. Neurosci Res 83:1-7.

doi: 10.1523/JNEUROSCI.4674-13.2014.

doi: 10.1016/j.neures.2014.03.010.

2. Phongphanphanee P, Marino R, Kaneda K, Yanagawa Y,

6. Yoshida M, Veale R (2014) Saliency-guided neural

Munoz DP, Isa T (2014) Distinct local circuit properties

prosthesis for visual attention: design and simulation.

of the superficial and intermediate layers of the rodent

Neurosci Res 78:90-94.

superior colliculus. Eur J Neurosci 40:2329-2343.

doi: 10.1016/j.neures.2013.07.007.
7. Umeda T, Isa T, Nishimura Y (2014) Proprioceptive

doi: 10.1111/ejn.12579.
3. Umeda T, Watanabe H, Sato MA, Kawato M, Isa T,

information coded by populational sensory afferents. J

Nishimura Y (2014) Decoding of the spike timing ofPhys Fitness Sports Med 3(5):477-482.

primary afferents during voluntary arm movements in

doi:10.7600/jpfsm.3.477.
8. Watanabe H, Tsubokawa H, Tsukada M, Aihara T (2014)

monkeys. Front Neurosci 8:97.

Frequency-dependent

doi: 10.3389/fnins.2014.00097.
4. Watanabe H, Sakatani T, Suzuki T, Sato MA, Nishimura

dendritesofsignalhippocampal

processing
CA1

inapicalpyramidal

cells.

Y, Nambu A, Kawato M, Isa T (2014) Reconstruction of

Neuroscience 278:194-210.

intracortical whisker-evoked local field potential fromdoi: 10.1016/j.neuroscience.2014.07.069.

for9. Oishi T, Imai H, Go Y, Imamura M, Hirai H, Takada M

spontaneous activity in the rat barrel cortex. Neurosci(2014) Sporadic premature aging in a Japanese monkey:

Res 87:40-48. doi: 10.1016/j.neures.2014.06.010.

a primate model for progeria. PLOS One 9:e111867.

electrocorticogram

using

a

model

trained115

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

1. 加藤健治, 西村幸男 (2014) 脳と脊髄との神経結合

doi: 10.1371/journal.pone.0111867.
10. Hayakawa T, Suzuki-Hashido N, Matsui A, Go Y (2014)
Frequent expansions of the bitter taste receptor gene
repertoire

duringevolution of

mammals in the

Euarchontoglires clade. Mol Biol Evol 31:2018-2031.
11. Uesaka M, Nishimura O, Go Y, Nakashima K, Agata K,
Imamura T (2014) Bidirectional promoters are the major
source of gene activation-associated non-coding RNAs
in mammals. BMC Genomics 15:35.

2. 西村幸男 (2014) 再生・再建の工夫 人工神経接続による神経補綴. JOHNS 30(10):1483-1487.
性活動から脊髄損傷からの機能回復をみる. Clinical
Neuroscience 32(7):773-776.
4. 吉田正俊 (2014) 視覚顕著性(視覚サリエンシー)の
神経ネットワーク. 神経心理学 30(4):268-276.
5. 吉田正俊 (2014) 盲視の神経現象学を目指して. 東

doi: 10.1186/1471-2164-15-35.

北大学倫理学研究会 MORALIA 20-21:171-188.

和文原著（査読有）

1. 澤田真寛, 加藤健治, 尾上浩隆, 伊佐正, 西村幸男
(2014) 脊髄損傷からの回復期における側坐核の役
割. 脊髄外科 28(1):77-79.
3)1481-1486.

3. 西村幸男, 伊佐正 (2014) 大脳皮質と筋肉での振動

doi: 10.1093/molbev/msu144.

2)を人工的に強化する. BRAIN and NERVE 66(12):6. 吉 田 正 俊(2014) 意 識 の 神 経 相 関 . Clinical

Neuroscience 32(8): 856-860.
7. 吉田正俊 (2014) サリエンシー・マップの視覚探索
解析への応用. 日本神経回路学会誌 21(1):3-12.

英文総説

1. Hutchinson M, Isa T, Molloy A, Kimmich O, Williams L,

8. Veale RE, Isa T, Yoshida M (2014) Large-scale spiking

Molloy F, Moore H, Healy DG, Lynch T, Walsh C, Butler

circuit simulation of spatio-temporal dynamics in

J, Reilly RB, Walsh R, O'Riordan S（2014）Cervicalsuperior colliculus. BMC Neuroscience 15(1):1-2.

dystonia: a disorder of the midbrain network for covert

9. Watanabe H, Takahashi K, Nishimura Y, Isa T. (2014)attentional orienting. Front Neurol 5:54.

Phase and magnitude spatiotemporal dynamics of β

doi: 10.3389/fneur.2014.00054.

oscillation in electrocorticography (ECoG) in the

2. Isa T, Nishimura Y (2014) Plasticity after partial spinal

monkey motor cortex at the onset of 3D reaching

cord injury --Hierarchical organization. Neurosci Res

movements. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc2014:

78:3-8. doi:10.1016/j.neures.2013.10.008.

5196-9. doi: 10.1109/EMBC.2014.6944796.

3. Umeda T, Funakoshi K (2014) Reorganization of motor

10. Higo N, Isa T (2014) Strategies to understand andcircuits after neonatal hemidecortication. Neurosci Res

overcome brain/spinal cord injury. Neurosci Res 78:1-2.

78:30-37. doi: 10.1016/j.neures.2013.08.011.

doi: 10.1016/j.neures.2013.11.001.

4)

研究関係著作《生体恒常機能発達機構研究部門》
1) 英文原著

2. Takatsuru

Y,

NabekuraJ,

KoibuchiN(2014)

1. Zhao H, Aoshi T, Kawai S, Mori Y, Konishi A, Ozkan M,

Contribution of neuronal and glial circuit in intact

Fujita Y, Haseda Y, Shimizu M, Kohyama M, Kobiyama

hemisphere for functional remodeling after focal

K, Eto K, Nabekura J, Horii T, Ishino T, Yuda M, Hemmi

ischemia. Neurosci Res 78:38-44.

H, Kaisho T, Akira S, Kinoshita M, Tohyama K,

doi: 10.1016/j.neures.2013.07.004.

116

Yoshioka Y, Ishii KJ, Coban C (2014) Olfactory plays a2) 英文総説

key role in spatiotemporal pathogenesis of cerebral

1. Fields RD, Araque A, Johansen-Berg H, Lim SS, Lynchmalaria. Cell Host Microbe 15(5):551-563.

G, Nave KA, Nedergaard M, Perez R, Sejnowski T, Wake

doi: 10.1016/j.chom.2014.04.008.

H (2014) Glial Biology in Learning and Cognition.

研究発表／発表論文

Neuroscientist 20:5. doi: 10.1177/1073858413504465.
2. Watanabe M, Fukuda A, Nabekura J (2014) The role of

GABA in the regulation of GnRH neurons. Front
Neurosci 8:387. doi: 10.3389/fnins.2014.00387《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1) 英文原著

study of narcolepsy and orexin system function. J

1. Inagaki-Ohara K, Mayuzumi H, Kato S, Minokoshi Y,

Neurosci 34: 6495-6509．

Otsubo T, Kawamura YI, Dohi T, Matsuzaki G,2) その他

Yoshimura A (2014) Enhancement of leptin receptor

1. 箕越靖彦 (2014) 食欲制御の分子機構. アンチ・エ

signaling by SOCS3 deficiency induces development ofgastric tumors in mice.

Oncogene 33:74-84．

2. Sasaki T, Kikuchi O, Shimpuku M, Susanti VY, Yokota-

イジング医学

日本抗加齢医学会雑誌 10:200-205．

2. 箕越靖彦 (2014) 視床下部研究の進歩. 日本臨床増刊号最新肥満症学 72:109-114．

Hashimoto H, Taguchi R, Shibusawa N, Sato T, Tang L,

3. 箕越靖彦 (2014) 視床下部と骨格筋における AMPK

Amano K, Kitazumi T, Kuroko M, Fujita Y, Maruyama J,の代謝調節作用. 医学のあゆみ 250:766-772．

Lee YS, Kobayashi M, Nakagawa T, Minokoshi Y,

4. 箕越靖彦 (2014) 血糖値制御. Clinical Neuroscience

Harada A, Yamada M, Kitamura T (2014) Hypothalamic
SIRT1 prevents age-associated weight gain by improving
leptin sensitivity in mice.

Diabetologia 57: 819-831．

32:1379-1382．
5. 箕 越 靖 彦 (2014) 肥 満 と 摂 食 調 節 機 構 . Surgery
Frontier 21:381-384．

3. Tabuchi S, Tsunematsu T, Black SW, Tominaga M,

6. 箕越靖彦 (2014) 巻頭言「解明したい今後の研究課

Maruyama M, Takagi K, Minokoshi Y, Sakurai T,

題」. 日本糖尿病・肥満動物学会 NEWS LETTER 18:

Kilduff TS, Yamanaka A (2014) Conditional ablation of

1-2.

orexin/hypocretin neurons: a new mouse model for the《個別研究（村上グループ）》1) 英文原著

analysis of water flow in the mantle cavity of live

1. Seo E, Ohishi K, Maruyama T, Imaizumi-Ohashi Y,

Mytilus galloprovincialis. J Exp Biol 217: 2277-2287,

Murakami M, Seo Y (2014) Testing the constant-volume

doi: 10.1242/jeb.101949.

hypothesis by magnetic resonance imaging of Mytilus

2) その他

galloprovincialis heart. J Exp Biol 217:964-973,

1. 村 上 政 隆 (2014) IADR Distinguished Scientist on

doi: 10.1242/jeb.092577.
2. Seo E, Ohishi K, Maruyama T, Imaizumi-Ohashi Y,

Salivary Research 2013 を受賞して. 日本生理学雑誌
76(2):43-57.

Murakami M, Seo Y (2014) Magnetic resonance imaging

117

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）《個別研究（毛利グループ）》1) 研究関係著作

echinoderm eggs. “ Sexual Reproduction in animals

1. 1. Mohri T, Kyozuka K (2014) Mitochondrial activationand plants ” (eds. Sawada H, Inoue N, Iwano M)

and nitric oxide (NO) release at fertilization in

Springer, Japan, pp.187-197.

《遺伝子改変動物作製室》
1) 英文原著

M, Hochi S (2014) Adverse effect of cake collapse on

1. Hirabayashi M, Goto T, Tamura C, Sanbo M, Hara H,

the functional integrity of freeze-dried bull spermatozoa.

Kato-Itoh M, Sato H, Kobayashi T, Nakauchi H, Hochi S

Cryobiology 68:354-360.

(2014) Derivation of embryonic stem cell lines fromdoi: 10.1016/j.cryobiol.2014.04.005.

parthenogenetically developing rat blastocysts. Stem Cell

5. Hayama T, Yamaguchi T, Kato-Itoh M, Hamanaka S,
Kawarai M, Sanbo M, Tamura C, Lee YS, Yanagida A,

Dev 23:107-114. doi: 10.1089/scd.2013.0200.
2. Hirabayashi M, Goto T, Tamura C, Sanbo M, Hochi S

Murayama H, Mizuno N, Umino A, Sato H, Yamazaki S,(2014) Effect of leukemia inhibitory factor and forskolin

Masaki H, Kobayashi T, Hirabayashi M, Nakauchi H

on establishment of rat embryonic stem cell lines. J(2014) Generation of mouse functional oocytes in rat by

Reprod Dev 60:78-82. doi: 0.1262/jrd.2013-109.

xeno-ectopic transplantation of primordial germ cells.

3. Toyoda S, Kawaguchi M, Kobayashi T, Tarusawa E,

Biol Reprod 91:89. doi: 10.1095/biolreprod.114.121640.

Toyama T, Okano M, Oda M, Nakauchi H, Yoshimura Y,

6. Hara H, Yamane I, Noto I, Kagawa N, Kuwayama M,

Sanbo M, Hirabayashi M, Hirayama T, Hirabayashi T,

Hirabayashi M, Hochi S (2014) Microtubule assembly

Yagi T (2014) Developmental epigenetic modificationand in vitro development of bovine oocytes withregulates

increased

stochastic

expressionofclusteredintracellularglutathione

level

prior

to

protocadherin genes, generating single neuron diversity.

vitrification and in vitro fertilization. Zygote 22:476-482.

Neuron 82:94-108. doi: 10.1016/j.neuron.2014.02.005.

doi: 10.1017/S0967199413000105.

4. Hara H, Tagiri M, Hwang IS, Takahashi M, Hirabayashi《行動様式解析室》
1) 英文原著
1. Kobayashi M, Nakatani T, Koda T, Matsumoto K, Ozaki

3. Shoji H, Takao K, Hattori S, Miyakawa T (2014)
Contextual and cued fear conditioning test using a video

R, Mochida N, Takao K, Miyakawa T, Matsuoka I (2014)

analyzing system in mice. J Vis Exp 85:e50871.

Absence of BRINP1 in mice causes increase of

doi: 10.3791/50871.

hippocampal neurogenesis and behavioral alterations

4. Onouchi T, Kobayashi K, Sakai K, Shimomura A, Smits

relevant to human psychiatric disorders. Mol Brain 7:12.

R, Sumi-Ichinose C, Kurosumi M, Takao K, Nomura R,

doi: 10.1186/1756-6606-7-12.

Iizuka-Kogo A, Suzuki H, Kondo K, Akiyama T,

2. Koshimizu H, Takao K, Matozaki T, Ohnishi H,

Miyakawa T, Fodde R, Senda T (2014) Targeted deletion

Miyakawa T (2014) Comprehensive behavioral analysisof the C-terminus of the mouse adenomatous polyposisof cluster of differentiation 47 knockout mice. PLoS One

coli tumor suppressor results in neurologic phenotypes

9(2):e89584. doi: 10.1371/journal.pone.0089584.

related to schizophrenia. Mol Brain 7:21.

118

研究発表／発表論文

mouse models greatly mimic human inflammatory

doi: 10.1186/1756-6606-7-21.

diseases. Proc Natl Acad Sci USA 112(4):1167-72.

5. Fujioka R, Nii T, Iwaki A, Shibata A, Ito I, Kitaichi K,

doi: 10.1073/pnas.1401965111.

Nomura M, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Fukumaki
Y (2014) Comprehensive behavioral study of mGluR3

10. Watanabe S, Ageta-Ishihara N, Nagatsu S, Takao K,

knockout mice: implication in schizophrenia related

Komine O, Endo F, Miyakawa T, Misawa H, Takahashi R,

endophenotypes. Mol Brain 7:31.

Kinoshita M, Yamanaka K (2014) SIRT1 overexpression

doi: 10.1186/ 1756-6606-7-31.

ameliorates a mouse model of SOD1-linked amyotrophic
lateral sclerosis via HSF1/HSP70i chaperone system. Mol

6. Hagihara H, Ohira K, Takao K, Miyakawa T (2014)

Brain 7:62. doi: 10.1186/s13041-014-0062-1.

Transcriptomic evidence for immaturity of the prefrontal
cortex in patients with schizophrenia. Mol Brain 7:41.

11. Yasumura M, Yoshida T, Yamazaki M, Abe M, Natsume
R, Kanno K, Uemura T, Takao K, Sakimura K, Kikusui T,

doi: 10.1186/1756-6606-7-41.
7. Hayashi Y, Nabeshima Y, Kobayashi K, Miyakawa T,

Miyakawa T, Mishina M (2014) IL1RAPL1 knockout

Tanda K, Takao K, Suzuki H, Esumi E, Noguchi S,

mice show spine density decrease, learning deficiency,

Matsuda Y, Sasaoka T, Noda T, Miyazaki J, Mishina M,

hyperactivity and reduced anxiety-like behaviours. Sci

Funabiki K, Nabeshima Y (2014) Enhanced stability of

Rep 4:6613. doi: 10.1038/srep06613.

hippocampal place representation caused by reduced

2)

magnesium block of NMDA receptors in the dentate

1. Hagihara H, Shoji H, Takao K, Walton NM, Matsumoto

研究関係著作

gyrus. Mol Brain 7:44. doi: 10.1186/1756-6606-7-44.

M, Miyakawa T (2014) Immaturity of brain as an

8. Zheng LS, Hitoshi S, Kaneko N, Takao K, Miyakawa T,

endophenotype of neuropsychiatric disorders. 日本神経精神薬理学雑誌 34(3):67-79.

Tanaka Y, Xia H, Kalinke U, Kudo K, Kanba S, Ikenaka
K, Sawamoto K (2014) Mechanisms for interferon-α-3)induced depression and neural stem cell dysfunction.

1. Takao K, Hagihara H, Miyakawa T (2014) Reply to Davis

その他

Stem Cell Reports 3(1):73-84.

et al. and Shay et al.: Commonalities across species dodoi: 10.1016/j.stemcr.2014.05.015.

exist and are potentially important. Proc Natl Acad Sci

9. Takao K, Miyakawa T (2014) Genomic responses in

USA 112(4):347-348. doi: 10.1073/pnas.1417369111.

《形態情報解析室》
1) 英文原著

3. Miyazaki N, Esaki M, Ogura T, Murata K (2014) Serial

1. Yoshioka-Nishimura M, Nanba D, Takaki T, Ohba C,

block-face scanning electron microscopy for three-

Tsumura N, Morita N, Sakamoto H, Murata K,

dimensional analysis of morphological changes in

Yamamoto Y (2014) Quality control of photosystem II:

mitochondria regulated by Cdc48p/p97 ATPase. J Structdirect imaging of the changes in the thylakoid structure

Biol 187:187-193. doi:10.1016/j.jsb.2014.05.010.

and distribution of FtsH proteases in spinach chloroplasts

2) その他

under light stress. Plant Cell Physiol 55:1255-1265.

1. 村 田 和 義 (2014) 超 高 圧 電 子 顕 微 鏡 に よ る 分 析 .

doi: 10.1093/pcp/pcu079.
2. Murata K, Esaki M, Ogura T, Arai S, Yamamoto Y, Tanaka
N (2014) Whole-cell imaging of the budding yeast
Saccharomyces cerevisiae by high-voltage scanningtransmission electron tomography. Ultramicroscopy 146:

“マイクロビーム アナリシ ス・ハンドブック”(日本学術振興会 マイクロビームアナリシス第 141
委員会 編), 東京, オーム社, pp. 459-464.
2. 村田和義 (2014) 電子顕微鏡によるバイオイメージ
ング. 画像ラボ 25(4):6-13.

39-45. doi:10.1016/j.ultramic.2014.05.008.

119

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）《多光子顕微鏡室》
1) その他（総説（英文、邦文）、著作、邦文論文など）可視化する

1. 村越秀治，（2014）組織深部の細胞内シグナル伝達を法―．免疫ニュースレター No.23-1：13．

―2 光子蛍光寿命イメージング顕微鏡《ウイルスベクター開発室》
1) 英文原著

Helmchen

F,

Ommer

B,

SchwabME(2014)

1. Kato S, Kobayashi K, Kobayashi K (2014) Improved

Asynchronous therapy restores motor control by rewiringtransduction efficiency of a lentiviral vector for neuron-of the rat corticospinal tract after stroke. Science

specific retrograde gene transfer by optimizing the344:1250-1255. doi: 10.1126/science.1253050.

junction of fusion envelope glycoprotein. J Neurosci2) その他

Methods 227:151-158.

1. 小林憲太 (2014) レンチウイルス. “遺伝子治療・診

doi: 10.1016/j.jneumeth.2014. 02. 015.

断の最先端技術と新しい医薬品・診断薬の開発” 技

2. Wahl AS, Omlor W, Rubio JC, Chen JL, Zheng H,

術情報協会, pp. 224-227.

Schröoter A, Gullo M, Weinmann O, Kobayashi K,《生体制御シグナル研究部門》
2. Tonooka T, Sato K, Osaki T, Kawano R, Takeuchi S1) 英文原著
1. Sato K, Takeuchi S. (2014) Chemical vapor detection(2014) Lipid bilayers on a picoliter microdroplet arrayusing a reconstituted insect olfactory receptor complex.

for rapid fluorescence detection of membrane transport.

Angew Chem Int Ed Engl 53:11798-11802.

Small 10:3197-3420. doi: 10.1002/smll.201303332.

doi: 10.1002/anie.201404720. Selected as the Hot Paper

Selected front cover of the issue.

and Inside Back Cover of the issue.

《神経分化研究部門》
1) 英文原著(2014). Efficient generation of knock-in transgenic

1. Amo, R., Fredes, F. Kinoshita, M., Aoki, R., Aizawa, H.,zebrafish carrying reporter/driver genes by CRISPR/Cas9-

Agetsuma, M., Aoki, T., Shiraki, T., Kakinuma, H.,

mediated genome engineering. Scientific Reports 4, 6545.

Matsuda, M., Yamazaki, M., Takahoko, M., Tsuboi, T.,

3. Okigawa, S., Mizoguchi, T., Okano, M., Tanaka, H., Isoda,

Higashijima, S., Miyasaka, N., Koide, T., Yabuki, Y.,

M., Jiang, Y., Suster, M., Higashijima, S., Kawakami, K.,

Yoshihara, Y., Fukai, T., and Okamoto H. (2014). The

and Itoh, M. (2014). Different combinations of Notch

habenulo-raphe serotonergic circuit encodes an aversive

ligands and receptors regulate V2 interneuron progenitor

expectation value essential for adaptive active avoidance

proliferation and V2a /V2b cell fate determination.

of danger. Neuron 84, 1034-1048.

Developmental Biology 391, 196- 206.

2. Kimura, Y., Hisano, Y., Kawahara, A., and Higashijima, S.

120

研究発表／発表論文《動物実験センター》
1) 英文原著

monkeys with acute gastric dilation. Vet Sci Develop

1. Kimura T (2014) The early diagnostic and prognostic

4:8-12.

values of blood lactate concentrations in Japanese121

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 ................................................................................. 124
分子神経生理部門 ..................................................................................... 124
生体膜研究部門 ....................................................................................... 126
細胞生理研究部門 ..................................................................................... 127
感覚認知情報研究部門 ................................................................................. 128
神経シグナル研究部門 ................................................................................. 129
視覚情報処理研究部門 ................................................................................. 131
心循環シグナル研究部門 ............................................................................... 131
感覚運動調節研究部門 ................................................................................. 132
生体システム研究部門 ................................................................................. 133
脳形態解析研究部門 ................................................................................... 135
大脳神経回路論研究部門 ............................................................................... 135
心理生理学研究部門 ................................................................................... 136
認知行動発達機構研究部門 ............................................................................. 139
生体恒常機能発達機構研究部門 ......................................................................... 142
生殖・内分泌系発達機構研究部門 ....................................................................... 144
個別研究（村上グループ） ............................................................................. 145
個別研究（毛利グループ） ............................................................................. 145
遺伝子改変動物作製室 ................................................................................. 145
行動様式解析室 ....................................................................................... 146
形態情報解析室 ....................................................................................... 147
多光子顕微鏡室 ....................................................................................... 149
ウイルスベクター開発室 ............................................................................... 149
生体制御シグナル研究部門 ............................................................................. 149
神経分化研究部門 ..................................................................................... 149
動物実験センター ..................................................................................... 150

123

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

学 会 発 表《神経機能素子研究部門》
1. Koichi Nakajo & Yoshihiro Kubo (2014.2.16) A pair of

7. 粂

慎一郎，中條浩一，久保義弘 (2014.3.16) The

phenylalanine residues on the S4 and S5 segments create

interaction between S4-S5 linker and C-linker regulatesa physical and energy barrier for the voltage sensor in

the slow deactivation of hERG channel. 第 91 回日本生KCNQ1/KCNE1 channel. Biophysical Society 58th

理学会大会（鹿児島）
8. 北 沢 和 寛 ， 中 條 浩 一 ， 久 保 義 弘

annual meeting (San Francisco, USA)
2. Batu Keceli, Yoshihiro Kubo (2014.2.16) Signal

Stoichiometry

andbiophysical(2014.3.16)

properties

of

the

transmission within the trimeric P2X2 receptor upon

Kv4-ChIP complex depending on the expression level ofvoltage- and [ATP] dependent gating. Biophysical

KChIP. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）Society 58th annual meeting (San Francisco, USA)9. 山本友美，服部聡子，清成寛，中尾和貴，宮川剛，

3. 立山充博，久保義弘 (2014.3.16) Stabilization effects of

久保義弘 (2014.3.16) Comprehensive behavioral test

G protein on the active conformation of the adenosine

battery analyses of the gene targeted mice of Prrt3, an

receptor type 1a differ depending on the type of G

orphan metabotropic receptor. 第 91 回日本生理学会大protein. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）会（鹿児島）(2014.3.16) A pair of

10. 立山充博，久保義弘 (2014.9.11) Activation efficiency

phenylalanine residues on the S4 and S5 segments createof the G protein gated inwardly rectifying potassiuma physical and energy barrier for the voltage sensor

channel depends on distance from the Gq but not Gi/obefore opening in KCNQ1/KCNE1 channel. 第 91 回日

coupled receptors. 第 37 回日本神経科学大会（横浜）4. 中 條 浩 一 ， 久 保 義 弘

11. 山本泉，山本友美，今野幸太郎，渡辺雅彦，久保義本生理学会大会（鹿児島）(2014.3.16) Structural

弘 (2014.9.11) An investigation of post-translational

rearrangements of the linker beta strands in P2X2 arecleavage of an orphan metabotropic receptor, Prrt3. 第coupled to the pore in a voltage dependent manner. 第 91

37 回日本神経科学大会（横浜）5. Batu Keceli ， 久 保 義 弘

12. 塚本寿夫，中條浩一，久保義弘，古谷祐詞 (2014.9.26)

回日本生理学会大会（鹿児島）
6. 山本泉，今野幸太郎，山本友美，渡辺雅彦，久保義Two-pore 型カリウムチャネル TWIK-1 の特徴的なイ(2014.3.16) Expression patterns of an orphan

オン選択性を生み出すメカニズムについての全反射

metabotropic receptor Prrt3 in mice. 第 91 回日本生理

赤外分光解析 日本生物物理学会第 52 会年会（札幌）

弘学会大会（鹿児島）《分子神経生理部門》
1. 池中一裕（2014.1.10）グリアアセンブリが脳を操る。

3. Wilaiwan Wisessmith（2014.2.14） Role of Cathepsin C

新学術領域研究「グリアアセンブリによる脳機能発and Cystatin F in demyelinating diseases. 第 ６ 回

現の制御と病態」公開シンポジウム（名古屋）

NAGOYA グローバルリトリート（大府）

2. 橋 本 弘 和 （ 2014.2.14 ） Keratan sulfate affects Shhsignaling and regulates oligodndrocyte development in

合と精神疾患。第 3 回病態グリア研究会（浜松）the embryonic spinal cord. 第６回 NAGOYA グロー

5. Wilaiwan Wisessmith（2014.2.28） Role of Cathepsin C

バルリトリート（大府）

124

4. 池中一裕（2014.2.17）脳白質における神経情報の統and Cystatin F in demyelinating diseases. 第 19 回グリ研究発表／学会発表

合型糖鎖の解析。第 33 回日本糖質学会（名古屋）（ポアクラブ（湯沢）
6. 長内康幸（2014.2.28）Evaluation of oligodendrocyte
myelination depending on neuronal subtype or activity.
7. 國澤和生（2014.2.28）Identification of neuronal genes
expression

isdependent

19. 江文，石野雄吾，橋本弘和，枡和子，枡正幸，池中
一裕（2014.8.10）Sulfatase KO マウスにおける胎生第 19 回グリアクラブ（湯沢）
whose

スター）

upon

neuro-glial

期脊髄オリゴデンドロサイトの発生異常。第 33 回日
本糖質学会（名古屋）（ポスター）
20. Narumi M（2014.8.25）Studies on a novel sialylated

interaction. 第 19 回グリアクラブ（湯沢）8. 鳴海麻衣（2014.2.28）Studies on the novel sialylated

N-glycan expressed in the mouse brain.12th Meeting ofN-glycan expressed in the mouse brain. 第 19 回グリア

The Asian-Pacific Society for Neurochemistry (Taiwan)

クラブ（湯沢）（ポスター）

9. 菊池原沙織（2014.2.28）Mechanisms underlying position

21. Wisessmith W（2014.8.25）Role of Cathepsin C anddetermination of Bergmann glia in the Purkinje cell layer.

Cystatin F in demyelinating diseases. 12th Meeting of

第 19 回グリアクラブ（湯沢）The Asian-Pacific Society for Neurochemistry (Taiwan)

10. 江文（2014.3.13）Role of Sulfatase1 and Sulfatase2 in

22. W. Jiang （ 2014.8.25 ） Abnormal development of

the ventral spinal cord development. 第７回神経発生

oligodendrocyte in the spinal cord of Sulfatase1 and/or 2

討論会（大阪）(ポスター)

knock out mice. 12th Meeting of The Asian-Pacific

11. 橋 本 弘 和 （ 2014.3.13 ） Keratan sulfate affects ShhSociety for Neurochemistry (Taiwan)

signaling and regulates oligodndrocyte development in

23. H. Hashimoto （2014.8.25）Keratan sulfate regulates

the embryonic spinal cord. 第７回神経発生討論会（大mouse spinal cord development by modulating sonic阪）

hedgehog signaling. 12th Meeting of The Asian-Pacific12. 池中一裕（2014.5.21）Roles of cathepsin C/cystatin F inchronic demyelinating lesions. 第 55 回日本神経学会
13. 鳴海麻衣（2014.5.24）Studies on a novel sialylated
N-glycan expressed in the mouse brain 日本生化学会
中部支部例会・シンポジウム（名古屋）（ポスター）
14. 橋本弘和（2014.5.24）Keratan sulfate regulates mousespinal cord development by modulating sonic hedgehog
ム

24. J. Li （2014.8.25）Cathepsin C and Cystatin F geneinteraction during demyelination. 12th Meeting of The（福岡）

signaling

Society for Neurochemistry (Taiwan) (ポスター)

日本生化学会中部支部例会・シンポジウ

スター）
25. 池中一裕（2014.9.25）脳白質異常と精神疾患。創薬
薬理フォーム第 22 回シンポジウム（東京）26. 池中一裕（2014.9.29）白質と神経疾患。第 57 回日本神経化学会（奈良）27. 菊地原沙織，稲村直子，杉尾翔太，田中謙二，渡辺（名古屋）（ポスター）

15. 江 文 （ 2014.5.24 ） Abnormal

Asian-Pacific Society for Neurochemistry (Taiwan)（ポdevelopmentof雅彦，池中一裕（2014.9.29）小脳の発生に伴う MLC1

oligodendrocyte in the spinalcord of Sulfatase 1 and/or 2の発現解析。第 57 回日本神経化学会（奈良）knock out mice 日本生化学会中部支部例会・シンポ28. 國澤和生，清水健史，長内康幸，小林憲太，Manzoor

ジウム

（名古屋）
（ポスター）

16. 池中一裕（2014.6.28）グリア細胞と N-結合型糖鎖。
第 55 回新潟生化学懇話会（新潟）

A.Bhat，池中一裕（2014.9.29）ミエリン-軸索間相互作用に依存して発現変化するニューロン遺伝子の同定。第 57 回日本神経化学会（奈良）

17. 橋本弘和，石野雄吾，江文，吉村武，内村佳子，内29. 長内康幸，清水健史，森琢磨，吉村由美子，畑中伸

村健治，門松健治，池中一裕（2014.8.10）ケラタン

彦，南部篤，小林憲太，池中一裕（2014.9.29） 神経

硫酸による Shh シグナリングを介した胎生期脊髄のサブタイプ及び活動電位に依存したオリゴデンドロ発生制御。第 33 回日本糖質学会（名古屋）（ポスター）

サイトによる髄鞘形成の解析。第 57 回日本神経化学

18. 鳴海麻衣，吉村武，鳥居知宏，小西博之，木山博資，
池中一裕（2014.8.10）マウス脳内における新規 N 結会（奈良）30. 李佳益，Wilaiwan Wisessmith，清水崇弘，田中謙二，

125

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

池中一裕（2014.9.29）脱髄時におけるカテプシン C

of proteoglycan network on the embryonic spinal cord

シスタチン F の遺伝子相互作用。第 57 回日本神経development. 第４回生理研・名大合同シンポジウム

化学会（奈良）（名古屋）（ポスター）

31. 清水健史，Smits Ron，池中一裕（2014.9.29）脱髄性37. 國澤和生（2014.11.22）Analysis of neuronal responses

疾患モデルマウスにおける活性化型ミクログリア依

against disruption of neuro-glial interaction and its effect

存性シグナルの解析。第 57 回日本神経化学会（奈良）on brain functions. 第４回生理研・名大合同シンポジ

32. Wilaiwan Wisessmith，李佳益，清水崇弘，田中謙二，

ウム（名古屋）（ポスター）

池中一裕（2014.9.29）脱髄性疾患におけるカテプシ

38. 池中一裕（2014.11.25）Regulation of oligodendrocyte

ン C とシスタチン F の役割。第 57 回日本神経化学

development by proteoglycans.International Conference

会（奈良）

on

33. 池中一裕（2014.10.13）Regulation of oligodendrocyte
development by proteoglycans. First Meeting of the DFG
Priority Programe 1757(ドイツ)inComparative

Endocrinology

and

Neurobiology-2014 (India)
39. 池中一裕（2014.12.4）オリゴデンドロサイト発生におけるプロテオグリカンの関与。薬学シンポジウム

34. Jiayi Lih,Wilaiwan Wisessmith, Takahiro Shimizu, Kenji
Tanaka,Yoshitake

Frontiers

Kimori,Kazuhiro

Ikenaka(2014.11.7)Cathepsin C and Cystatin F gene interaction
during demyelination.第 61 回中部日本生理学会 （名
古屋）

（金沢）
40. 杉尾翔太（2014.12.6）脳白質形成におけるアストロ
サイトの関与。第 19 回グリア研究会（東京）

41. 長内康幸，清水健史，池中一裕（2014.12.6）神経サ
ブタイプおよび神経活動に依存した髄鞘形成の解析。

35. 國澤和生，清水健史，長内康幸，小林憲太，Manzoor

第 19 回グリア研究会（東京）

A.Bhat，池中一裕（2014.11.7）ミエリン-軸索間相互

42. 池中一裕（2014.12.19）プリテオグリカンによるマウ作用に依存して発現変化するニューロン遺伝子の同ス脊髄オリゴデンドロサイト発生制御。新学術領域

定。第 61 回中部日本生理学会

研究班会議（京都）（名古屋）

36. 橋本弘和（2014.11.22）Comprehensive analysis on roles《生体膜研究部門》
1. 関谷敦志，村上達郎，小林憲太，深田優子，深田正Miyazaki，Martine Jaegle，Keiji Imoto，Dies Meijer，紀（2014・2・26）新規 PSD-95 脱パルミトイル化酵

Masahiko Watanabe，Masaki Fukata（2014・9・12）

素の同定．第 3 回新潟脳研-生理研合同シンポジウム

Molecular（岡崎）

epilepsy and new strategy for human epilepsy．第 37 回

2. Tatsuro Murakami，Atsushi Sekiya，Yuko Fukata，Masaki

mechanisms

for

LGI1

mutation-related

日本神経科学大会（横浜）Fukata（2014・7・2）Bi-directional trafficking of HRas

7. Tatsuro Murakami，Atsushi Sekiya，Yuko Fukata，Masaki

regulated by the novel depalmitoylating enzyme family．

Fukata（2014・9・12）The novel depalmitoylating enzyme

2014 NIPS-KU/YU symposium（岡崎）family regulates bi-directional trafficking of HRas

3. 深田正紀（2014・8・2）免疫性脳炎:自己抗体によるシナプス機能異常．第 44 回新潟神経学夏期セミナー（新潟）

between the Golgi apparatus and the plasma membrane．
第 37 回日本神経科学大会（横浜）8. Masaki Fukata，Toshika Ohkawa，Norihiko Yokoi，Yuko

4. Masaki Fukata（2014・9・12）Postsynaptic nanodomains

Fukata（2014・10・3）LGI1 autoantibodies in autoimmune-

generated by local palmitoylation cycles．Biochemical

mediated limbic encephalitis．第 48 回日本てんかん学会

Society Focused Meeting “ Protein Acylation: from

学術集会（東京）

Mechanism to Drug Discovery”（Edinburgh UK）
5. Norihiko Yokoi，Yuko Fukata，Daisuke Kase，Taisuke

126

9. 関谷敦志，村上達郎，小林憲太，深田優子，深田正紀（2014・10・17）ポストシナプスに局在する脱パ研究発表／学会発表

ルミトイル化酵素の同定と性状解析．第 87 回日本生Functions Ameliorates Seizure Phenotype in a Mouse

化学会大会（京都）Model of Human Epilepsy．第 4 回生理研・名大合同

10. Yuko Fukata，Toshika Ohkawa，Shin’Ichiro Satake，

シンポジウム（名古屋）Norihiko Yokoi ， Osamu Watanabe ， Masaki Fukata

13. 深田優子，横井紀彦，深田正紀（2014・11・25）て（2014・11・15）Pathological roles of autoantibodies toんかん原因遺伝子 LGI1 の先天的および後天的分子

synaptic proteins in encephalitis．44th annual meeting of

異常による脳機能障害．第 37 回日本分子生物学会年

Society for Neuroscience（Washington DC, USA）

会ワークショップ（横浜）11. Masaki Fukata（2014・11・16）Synaptic organization

14. 横井紀彦，深田優子，加勢大輔，宮崎太輔，Martine

depalmitoylating

Jaegle，井本敬二，Dies Meijer，渡辺雅彦，深田正紀

enzymes of PSD-95．44th annual meeting of Society for（2014・12・1）Chemical Correction of Missense LGI1

Neuroscience（Washington DC, USA）

Functions Ameliorates Seizure Phenotype in a Mouseregulatedbypalmitoylatingand12. 横井紀彦，深田優子，加勢大輔，宮崎太輔，Martine
Jaegle，井本敬二，Dies Meijer，渡辺雅彦，深田正紀

Model of Human Epilepsy．
第 3 回 NINS colloquium（箱
根）（2014・11・22）Chemical Correction of Missense LGI1

《細胞生理研究部門》
1. 富永真琴（2014.2.7）セルセンサーの生物学－温度感

10. 周一鳴（2014.3.17）パルミトイル化の TRP チャネル

受性 TRP チャネルの生理機能と進化－. 熊本和光

機能への影響の研究. 第 91 回日本生理学会大会（鹿ライフサイエンスフォーラム（熊本）児島）

2. 内田邦敏（2014.2.15）The functional analysis of a

11. Sun Wuping（2014.3.17）Activation of TRPV2 may

thermosensitive channel TRPM5. 第 6 回 NAGOYA グ

inhibit the differentiation of mouse brown adipocytes.

ローバルリトリート（大府）

第 91 回日本生理学会（鹿児島）

3. 富永真琴（2014.2.15）消化管伸縮の謎解明.

第 10

回日本消化管学会（福島）4. 富永真琴（2014.3.17）温度感受性 TRP チャネルの機
能制御機構. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

12. Gupta Rupali（2014.3.17）Identification of amino acidresidues involved in the TRPA1 inhibition by utilizing
specific difference.

第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

5. 鈴木喜郎（2014.3.17）TRPM6/TRPM7 ヘテロ 4 量体

13. Kurganov Erkin（2014.3.17）Heat and AITC activateの母子間カルシウム輸送への関与. 第 91 回日本生

green anole TRPA1 in a membrane-delimited manner.

理学会大会（鹿児島）

第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

6. 内田邦敏（2014.3.17）温度感受性チャネル TRPM2

14. 橘髙裕貴（2014.3.18）マウスの末梢性かゆみ感覚への生理的役割. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）の リ ゾ フ ォ ス フ ァ ジ ン 酸 に よ る TRPA1 お よ び

7. 齋藤茂（2014.3.17）ツメガエルの温度環境適応に関連した高温受容体 TRPV1 チャネル特性の種間差とTRPV1 活性化の関与.

第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

その分子基盤. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

15. 富永真琴（2014.5.8）温度感受性 TRP チャネルの生

8. 加塩麻紀子（2014.3.17）レドックスシグナルによる理機能. 第 51 回日本小児外科学会学術大会（大阪）

TRPM2 感作は膵臓 β 細胞からのインスリン分泌を16. Tominaga Makoto（2014.5.12）Molecular mechanisms of

調節する.

第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

9. 高 山 靖規 （ 2014.3.17） TRPV1 関 連疼 痛に対する
TMEM16A 阻害剤による鎮痛効果. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）thermosensation through TRP channels. 39th World
Congress of ISMH (Kyoto)
17. Saito Shigeru（2014.6.10）Molecular basis for the species
specific differences in heat receptor TRPV1 related to127

第 36 巻（Dec,2015）

生理学研究所年報

thermal adaptation in Xenopus species. SMBE2014 (Santransport through functional interaction of TRP channels.

Juan, Puerto Rico)
18. 鈴木喜郎（2014.6.15）ワサビ受容体 TRPA1 の新規バリアントによるチャネル活性制御. 第 9 回トランス
19. 富永真琴（2014.6.20）TRPV1,TRPA1 による侵害刺激29. Tominaga Makoto（2014.11.3）Functional Interaction

20. 高山靖規（2014.6.21）末梢神経における TRPV1 とアノクタミン 1 の相互作用による疼痛とその制御.

The 12th

International Symposium on Molecular and Neural
Mechanisms受容機構. 第 36 回日本疼痛学会（大阪）

of

Taste

and

Olfactory

Perception（Fukuoka）
30. 橘髙裕貴（2014.11.7）マウス末梢神経性痒み感覚へのリゾフォスファチジン酸による TRPA1 および第 36 回日本疼痛学会（大阪）
21. Tominaga Makoto （ 2014.7.14 ） A pain-enhancing
mechanism through interaction between TRP channels
and anoctamines. 9th International Conference for

TRPV1 活性化の関与.

第 61 回中部日本生理学会（名古屋）31. 内田邦敏（2014.11.8）脂質平面膜法を用いた TRP チ
ャネルの機能解析. 第 61 回中部日本生理学会（名Neurons and Brain Disease (Madrid, Spain)
温度センサー分子の機能変化による温度感覚の進化機構：至適温度が異なるツメ
ガエル種間の比較解析.

上皮バリア・輸送に関するシンポジウム（草津）between TRP channels and Anoctamin1.

ポーター研究会（名古屋）

22. 齋藤茂（2014.8.21）

28. 鈴木喜郎（2014.11.1）Modulation of ion and water

日本進化学会第 16 回大阪

古屋）
32. 富永真琴（2014.11.8）温度感受性チャネル・機械刺
激感受性チャネルの生理機能.

第 87 回日本泌尿器

科学学会山梨地方会サテライトシンポジウム（山梨）

大会（大阪）
23. 高山靖規（2014.9.12）アノクタミン 1 活性化による

33. Takayama Yasunori （ 2014.11.16 ） A pain-enhancing

TRPV1 関連疼痛の増強. 第 37 回日本神経科学大会

mechanism through TRPA1-ANO1 interaction, and its（横浜）

inhibition effect by drag. Neuroscience2014（Washington

24. 齋藤茂（2014.9.19）脊椎動物種の温度感受性 TRP チ

D.C. USA）

ャネルの機能比較。ツメガエルの温度適応に関連し

34. 内田邦敏（2014.11.22）Single channel analysis of the

た温度感受性 TRP チャネルの機能比較. 日本遺伝TRPM3 channel in planar lipid bilayers. 第 4 回生理学会第 86 回大会（長浜）研・名大合同シンポジウム（名古屋）

25. 富永真琴（2014.9.27）TRP チャネルと痛覚を含む口35. 高山靖規（2014.11.22）A pain-enhancing mechanism

第 56 回歯科基礎医学会学術大会（福岡）through TRPV1-ANO1 interaction in primary sensory

腔内感覚.

of

neurons.

lysophosphatidic acid-evoked activation of TRPA1 and古屋）

26. Kittaka

Hiroki （ 2014.10.18 ） Involvement

TRPV1 in peripheral itch sensation in mice. 24th
International Symposium of Itch (Tokyo)
27. 富永真琴（2014.10.23）温度感受性 TRP チャネルの生理機能.

第 4 回生理研・名大合同シンポジウム（名36. Tominaga Makoto（2014.12.4）Molecular mechanisms
for detecting noxious stimuli in the peripheral nerve
endings. New Directions in Pain Neuroscience（Osaka）

横浜北部消化器病研究会（横浜）《感覚認知情報研究部門》
1. 波間智行, 安田正治(National Eye Institute), 坂野 拓

128

Vision (高松)(国立精神・神経医療研究センター), 岡澤剛起, 小松

2. 西尾亜希子, 下川丈明(ATR：株式会社 国際電気通信

英彦 (2014.7.19) Effects of luminance contrast on the

基礎技術研究所), 郷田直一, 小松英彦 (2014.7.19)

color selective responses in macaque V4 and inferior

Population responses in the macaque inferior temporal

temporal cortex. The 10th Asia-Pacific Conference on

cortex encode perceptual gloss parameters. The 10th

研究発表／学会発表の色空間におけるサル V4 ニューロンの色選択性のAsia-Pacific Conference on Vision (高松)
3. Fujisaki W, Goda N, Motoyoshi I, Komatsu H, Nishida S

比較. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)(2014.7.20) Optimal audiovisual integration of object

10. 西尾亜希子, 一戸紀孝(国立精神・神経医療研究セン

appearance and impact sounds in human perception ofター), 郷田直一, 小松英彦 (2014.9.12) Anatomicalmaterials. The 10th Asia-Pacific Conference on Visionconnections of the gloss selective region in the inferior(高松)

temporal cortex of the monkey. 第 37 回日本神経科学

4. Goda N (2014.7.20) Neural representation of materials ofobjects in human and monkey visual cortex. The 10th
Asia-Pacific Conference on Vision (高松)

大会 (横浜)11. 郷田直一, 横井 功, 橘 篤導(獨協医科大学), 南本敬史(放射線医学総合研究所), 小松英彦 (2014.9.13)サ

5. 眞田尚久, Gregory C. DeAngelis (Center for Visual

ル視覚野における物体素材表現に視触覚経験が及ぼ

Science, University of Rochester) (2014.7.20) Neural

す効果: fMRI 研究, 第 37 回日本神経科学大会 (横mechanisms underlying motion-in-depth selectivity in浜)macaque area MT. The 10th Asia-Pacific Conference on

12. 下川丈明 (ATR：株式会社 国際電気通信基礎技術研究所), 西尾亜希子, 佐藤雅昭 (ATR：株式会社 国際

Vision (高松)6. 岡澤剛起, 田嶋達裕, 小松英彦 (2014.9.11) Image

電気通信基礎技術研究所), 川人光男 (ATR：株式会

statistics explaining the natural texture selectivity in

社 国 際 電 気 通 信 基 礎 技 術 研 究 所 ), 小 松 英 彦

macaque V4. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)(2014.9.13) 3D shape estimation from a single glossy

7. 横井 功, 橘 篤導 (獨協医科大学), 南本敬史 (放射object image. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)線医学総合研究所), 郷田直一, 小松英彦 (2014.9.11)

13. 小松英彦 (2014.9.20) 視野のギャップをまたいでも実物把持課題における素材カテゴリーに依存したサのが見える充填知覚のメカニズム. 第 25 回日本緑内ルの行動. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)障学会 (大阪)

8. 眞田尚久, Gregory C. DeAngelis (Center for Visual

14. 眞田尚久, Gregory C. DeAngelis (Center for Visual

Science, University of Rochester) (2014.9.11) Nonlinear

Science, University of Rochester) (2014.11.7) 大脳皮質

mechanisms for motion-in-depth selectivity in macaque

高次視覚領野における奥行き運動情報(Motion-in-area MT. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)

depth)の符号化.中部日本生理学会 (名古屋)

9. 波間智行, 眞田尚久, 小松英彦 (2014.9.12) 二種類《神経シグナル研究部門》
1. FurueH(2014.2.21)

nociceptive

synaptic

electrophysiological

Descending

modulationtransmission:(patch-clamp)

and

in

of
vivo

pruritogen injection in hairless mice. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

optogenetic

4. Takayama Y, Uta D, Tominaga M (2014.3.17) Reduction

approaches. Korea Pain Research Consortium Workshopof TRPV1-mediated pain sensation by TMEM16A( Seoul, Korea )inhibition. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

2. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2014.3.16)

5. Furue H, Anthony P, Imoto K (2014.3.18) Facilitation ofDifferential role of kinase activity of Ca2+/calmodulin-

spinal inhibitory synaptic transmission by optoactivation

dependent protein kinase IIα in hippocampus- andof the locus coeruleus in the brain stem. 第 91 回日本生

amygdala-dependent memory. 第 91 回日本生理学会大理学会大会（鹿児島）会（鹿児島）

6. Uta D, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K, Furue H

3. Ueda Y, Ishii R, Uta D, Imoto K , Furue H (2014.3.17)(2014.3.18) Firing pattern of spinal dorsal horn neurons

Spinal neuronal responses elicited by intradermal

receiving pruriceptive afferents in the adult rat spinal

129

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）18. 高山靖規，歌大介，古江秀昌，富永真琴（2014.6.21）

cord. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）
7. Akimoto N, Uta D, Honda K, Takano Y, Imoto K, Noda

末梢神経における TRV1 とアノクタミン１の相互作

M, Furue H (2014.3.18) Effect of CCL-1 on synaptic

用による疼痛とその抑制. 第 36 回日本疼痛学会（大transmission in the spinal superficial dorsal horn. 第 91

阪）
19. Akimoto N (2014.7.1) Action of Chemokine (C-C motif)

回日本生理学会大会（鹿児島）
8. Ikeda A, Imoto K, Furue H (2014.3.18) Effect ofligand 1 on synaptic transmission in the spinal superficial

dopamine on excitatory synaptic transmission in the rat

dorsal horn. 2014NIPS-KU/YU Symposium （岡崎）spinal parasympathetic preganglionic nuclei. 第 91 回日

20. 佐竹伸一郎 (2014.8.30) Gi/o 共役型受容体が仲介する
シナプス前抑制における多様性. 第 18 回活性アミン

本生理学会大会（鹿児島）
9. Koga K, Tsuda M, Inoue K, Imoto K, Furue H(2014.3.18) Role of presynaptic P2X3 receptor in
excitatory

inputsonto

GABAergicに関するワークショップ（高松）21. Kawakami K, Satake S, Sugimoto H, Ikeda K

inhibitory(2014.8.30-9.5) Altered motor memory in behaviour andinterneurons in substantia gelatinosa of rat spinal cord.

electorphysiological analyses in Atp1a3 heterozygous

第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）knockout mice. 14th International Conference. Na,K-

10. Hakozaki A, Imoto K, Hayashi Y, Sasaki E, Kawatani M,

ATPase and Related Transport ATPases: Structure,

Furue H（2014.3.18）In vivo analysis of sensory synaptic

Mechanism, Cell Biology, Health and Disease. (Lunteren,

responses evoked in parasympathetic preganglionic

Netherlands)

neurons in the rat spinal cord. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）

22. Yao I, Matsumura S, Katano T, Yamagata Y, Imoto K, Ito
S (2014.9.11) Synaptic localization of Ca2+/calmodulin-

11. 古江秀昌, 歌大介（2014.3.21）痒みの脊髄シナプス

dependent protein kinase II in the spinal dorsal horn of

伝達と下行性抑制機構. 第 87 回日本薬理学会年会

kinase-dead knock-in mouse in the neuropathic pain（宮城）model. 第 37 回日本神経科学大会, Neuroscience 201412. 古江秀昌 (2014.6.7) 生理学からみた内因性の鎮痛（横浜）メカニズム. 第 6 回信州 Opioid 研究会（長野）23. Satake S, Imoto K (2014.9.12) Cav2 channel subtype-

13. 古江秀昌（2014.6.20）下行性疼痛制御機構解明のた

dependent Ca2+ nano-/micro-domain signaling at rat

めのマイルストーン研究. 第 36 回日本疼痛学会（大cerebellar granule cell axons. 第 37 回日本神経科学大阪）会, Neuroscience 2014（横浜）14. 歌大介, 井本敬二,古江秀昌（2014.6.20）電気生理学

24. Yamagata Y, Yanagawa Y, Imoto K (2014.9.12) Differential

的及び形態学的解析を用いたラット脊髄膠様質におinvolvement of kinase activity of Ca2+/calmodulin-

ける TRPA1 及び TRPV1 作動薬の作用比較. 第 36

dependent protein kinase IIα in maze learning tasks. 第 37回日本疼痛学会（大阪）回日本神経科学大会, Neuroscience 2014（横浜）15. 秋元望, 歌大介, 本多健治, 高野行夫, 井本敬二, 野

25. Uta D, Andoh T, Kuraishi Y, Imoto K and Furue H.

田百美, 古江秀昌（2014.6.20）脊髄後角シナプス伝(2014.9.12) Electrophysiological analysis of spinal

達に対する CCL-1 の作用と疼痛発現機構. 第 36 回日

dorsal horn neurons receiving pruriceptive afferents in

本疼痛学会（大阪）

the adult rat spinal cord. 第 37 回日本神経科学大会,

16. 古賀啓祐, 津田誠, 井上和秀, 井本敬二, 古江秀昌
(2016.6.20）ラット脊髄後角表層 GABA ニューロン

26. Tonomura S, Ebara S, Meir I, Bagdasarian K, Kuroda D,

への興奮性シナプス入力に対する P2X3 受容体の役

Uta D, Furue H, Furuta T, Ahissar E, Kumamoto K

割. 第 36 回日本疼痛学会（大阪）(2014.9.13)

Threetrigeminal

ganglion

17. 舟井優介, 井本敬二, 古江秀昌（2014.6.21）低用量デ130

Neuroscience 2014（横浜）dimensionalcellreconstruction

processes

labeledofby

クスメデトミジンは逆説的にノルアドレナリン下行

intracellular injection: Emphasis on club-like endings.

性抑制系を賦活化する. 第 36 回日本疼痛学会（大阪）

第 37 回日本神経科学大会, Neuroscience 2014（横浜）研究発表／学会発表

27. Furue H (2014.9.13) In vivo patch-clamp analysis ofspinalnociceptive

transmission

noradrenergic inhibitory system.

and

4th

FukataM(2014.11.16)

Pathological

roles

of

descending

autoantibodies to synaptic proteins in encephalitis.

Joint CIN-NIPS

Neuroscience 2014 (Society for Neuroscience 44th Annual

Symposium (Tübingen, Germany)

Meeting) (Washington, DC.)

28. Fukata Y, Ohkawa T, Satake S, Yokoi N, Watanabe O,《視覚情報処理研究部門》
1. YoshimuraY.

(2014.9.12)

The

effectofvisual

2. Mori T, Yoshimura Y. (2014.9.13) Distinct patterns ofdeprivation on the maturation of secondary visual cortex.

synaptic inputs onto pyramidal cell and interneuron

The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience

subtypes in mouse hippocampal CA1. The 36th AnnualSociety. (Yokohama)

Meeting of the Japan Neuroscience Society. (Yokohama)《心循環シグナル研究部門》
1. 西田基宏（2014 年 7 月 15 日）「Covalent modification

戦略の構築」日本薬学会第 134 年会（熊本）of H-Ras by nitric oxide-derived reactive species

8. 西田基宏，外山喬士，赤池孝章，熊谷嘉人（2014 年

underlies development of chronic heart failure in mice」

9 月 19 日）「活性イオウ分子による心臓レドックス

17th World Congress of Basic & Clinical Pharmacology

恒常性制御」日本薬学会環境・衛生部会フォーラム(WCP2014), Cape Town, South Africa.

2014（つくば）

2. 西田基宏（2014 年 6 月 21 日）「心臓のストレス適9. 外山喬士，熊谷嘉人，鍛冶利幸，赤池孝章，西田基応・不適応のシグナル制御機構」第一回仙台先進循

宏（2014 年 9 月 20 日）「メチル水銀による心臓リス

環器研究会（仙台）

ク増大の分子メカニズム」日本薬学会環境・衛生部

3. 西田基宏（2014 年 10 月 1 日）「Establishment of a会フォーラム 2014（つくば）novel strategy for the treatment of heart failure focusing

10. 西田基宏，外山喬士，冨田拓郎，西村明幸（2014 年

on the regulation of muscular homeostasis」熊本大学リ

7 月 3 日）「Ｇタンパク質の親電子修飾による心臓のーディング大学院セミナー（熊本）ストレス適応・不適応調節」第 41 回日本毒性学会学

4. 冨田拓郎，角田将明，島内司，喜多紗斗美，岩本隆

術集会（神戸）宏，西田基宏（2014 年 3 月 20 日）「TRPC チャネル

11. 西田基宏（2014 年 3 月 19 日）「Ｇ蛋白質の酸化修飾による末梢循環調節とその治療応用」第 87 回日本薬による心血管リモデリング制御」第 87 回日本薬理学理学会年会（仙台）会年会（仙台）5. 西田基宏（2014 年 3 月 17 日）「心臓の mechano-chemo

12. 西田基宏，外山喬士，北島直幸，西村明幸，冨田拓

transduction における TRPC3 チャネルの役割」第 91郎，石川達也（2014 年 12 月 5 日）「梗塞巣周辺領域

回日本生理学会大会（鹿児島）の心筋老化誘導におけるミトコンドリア GTP 結合

6. 西田基宏，冨田拓郎，島内司，松金良祐，武吉恭子（2014 年 3 月 30 日）「TRPC チャネルを標的とした新規末梢循環改善薬の探索」日本薬学会第 134 年会（熊本）
7. 西田基宏（2014 年 3 月 29 日）「活性硫黄種によるレドックス恒常性維持機構に基づいた新規心不全治療

タンパク質 Drp1 の役割」第 24 回日本循環薬理学会（山形）
13. 重松智博，西村明幸，
Caroline Sunggip，西田基宏（2014年 11 月 23 日）「P2Y6 受容体阻害化合物 MRS2578の化学特性に着目した新たな心血管病治療薬の探索」第 67 回日本薬理学会西南部会（福岡）131

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

14. 永井直杜，外山喬士，石川達也，西田基宏（2014 年

おける STIM1-Orai1 を介したカルシウム流入の生理

11 月 23 日）「ミトコンドリアリモデリング抑制を主的意義」第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）眼とした新規心不全治療薬の同定」第 67 回日本薬理17. 西田基宏，外山喬士，西村明幸，冨田拓郎（2014 年
5 月 16 日）「心臓リモデリングにおける NO シグナ

学会西南部会（福岡）15. 松金良祐，島内司，冨田拓郎，西田基宏（2014 年 11

リングの時空間制御」第 14 回日本ＮＯ学会（佐賀）月 23 日）「末梢循環障害を改善する新規 TRPC3/6 選

18. 冨田拓郎，島内司，西田基宏（2014 年 8 月 8 日）

択的阻害薬の同定」第 67 回日本薬理学会西南部会「TRPC チャネルによる末梢循環調節とその治療応（福岡）用」第 56 回日本平滑筋学会総会（神奈川）16. 冨田拓郎（2014 年 3 月 16 日）「皮膚表皮角化細胞に《感覚運動調節研究部門》
1. Kakigi R (2014.12.2) Pain and itch perception in humans.
Invited Lecture, The First CiNet Conference, “ Newfor sudden sensorineural hearing loss. 2014 NIPSKU/YU Symposium (Okazaki, Japan)
8. Kakigi R (2014.5.18) Pain and itch perception in humans.

Directions in Pain Neuroscience”(Osaka, Japan)
2. Kobayashi M, Otsuka Y, Kanazawa S, Yamaguchi MK,
Kakigi R (2014.10.10) The processing of faces across2014 台湾臨床神経生理学学会 Invited Lecture (Taipei，
Taiwan)non-rigid facial transformation develops at 7 months of

9. Kakigi R (2014.3.23) Pain and itch perception in humans.

age: A fNIRS-adaptation study. fNIRS 2014 (Montreal,Halliday Lecture, 30th International Congress of Clinical

Canada)Neurophysiology (ICCN2014) (Berlin, Germany)

3. Okamoto H (2014.9.15) Constraint-induced and music

10. Honda Y (2014.3.20) Developmental changes in face

5th

perception during childhood: An event-related potential

therapy for sudden sensorineural hearing loss.

30th

International Conference on Auditory Cortex (Magdeburg,

study.

Germany)

Neurophysiology (ICCN2014) (Berlin, Germany)

4. Kakigi R (2014.9.5) Pain and itch perception in humans.
8th

IGAKUKEN

International

Symposium

International

CongressofClinical11. Sakamoto K (2014.3.20) The effect of mastication on“Pain

Go/No-go decisional processing: An event-related

Modulation and Opioid Functions” Invited Lecture

potential study. 30th International Congress of Clinical(Tokyo, Japan)

Neurophysiology (ICCN2014) (Berlin, Germany)

5. Kobayashi M, CassiaVM, Kanazawa S, Yamaguchi MK,

12. Okamoto H (2014.3.21) A dark side of portable music
30th

Kakigi, R (2014. 7.19) Perceptual narrowing toward

player:adult faces in Japanese infants: a behavioral and a

International Congress of Clinical Neurophysiology

near-infrared spectroscopic study. The 10th Asia-Pacific(ICCN2014) (Berlin, Germany)

Conference on Vision (Takamatsu, Japan)Amagnetoencephalographic

study.

13. Nakagawa K (2014.3.21) Inhibition of somatosensory

6. Yamaguchi MK, Kobayashi M (2014.7.3) Processing of

evoked cortical responses by a weak leading stimulus.

Facial Identity in Infants' Brain: fNIRS-adaptation

30th International Congress of Clinical Neurophysiology

Studies.

(ICCN2014) (Berlin, Germany)(oral

presentation

in

Paper

Symposium"Development of Face Processing in Infancy: Behavioral,

14. 小林恵，Kang Lee，金沢創，山口真美，柿木隆介

Eye Tracking, and Neuroimaging Studies"). XIX（2014.12.6）乳児の側頭領域における顔の人種効果のBiennial International Conference on Infant Studies

検討，日本基礎心理学会第 33 回大会（東京都八王子(Berlin, Germany)市）

7. Okamoto H (2014.7.1) Constraint-induced sound therapy

132

15. 柿木隆介（2014.11.21）痒み認知に関する脳内メカニ

研究発表／学会発表

ズム，教育講演,第 44 回日本臨床神経生理学会，（福覚医学会・第 9 回 ERA・OAE 研究会プログラム （東岡県福岡市）

京都新宿区）

16. 乾幸二（2014.11.20）変化関連脳活動,教育講演,第 44回日本臨床神経生理学会 (福岡県福岡市)

同定能力の発達17. 岡本秀彦（2014.11.19）神経生理学の耳鼻咽喉科領域への応用，奨励賞受賞記念講演，第 44 回日本臨床神経生理学会 (福岡県福岡市)
介（2014.11.20）一次体性感覚野に対する経頭蓋直流電気刺激法は痒み知覚を抑制する

第 44 回日本臨

床神経生理学会（福岡県福岡市）

日本赤ちゃん学会第 14 回学ラダイムによる検討

術集会（神奈川県川崎市）

第 4 回社会科学研究会「社会認知とコミュニケーション」（岡崎市）
20. 柿木隆介（2014.10.25）神経イメージング手法を用いた痛みの脳内認知機構―特に運動による除痛効果に
第 7 回運動器疼痛学会

ランチョンセミ

第 17 回日本

薬物脳波学会（静岡県駿東郡）
27. 中川慧（2014.5.30）微弱な末梢神経が大脳皮質抑制
第 49 回日本理学療法学術大会（神奈川県横浜市）
28. 岡本秀彦（2014.5.29）突発性難聴に対する病側耳集第 29 回日本生体中音響療法による脳活動の変化
磁気学会大会（大阪府吹田市）

29. 柿 木 隆 介 （ 2014.5.22 ） Pain and itch perception inhumans. International Workshop and Oral Presentation5
第 55 回日本神経学会学術大会

ナー（山口県宇部市）

神経イメージング

手法を用いたヒト顔認知機構の解明

機構に与える影響

19. 柿木隆介（2014.10.30）神経イメージング手法を用いついて―

近赤外分光法を用いた神経順応パ

26. 柿木隆介（2014.6.13）特別講演

18. 中川慧，望月秀紀，小山総市朗，田中悟志，柿木隆

たヒト顔認知機構の解明

25. 小林恵（2014.6.21）乳児の後側頭領域における人物（福岡県福岡市）

21. 柿木隆介（2014.10.18）ヒトにおける痒みの脳内認知30. 岡本秀彦（2014.5.16）静寂下および雑音下において機構,第 24 回国際痒みシンポジウム（東京都千代田

時間規則性が聴覚誘発反応に与える影響 第 115 回区）

日本耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会（福岡県福岡22. 岡本秀彦（2014.8.9）突発性難聴に対する病側耳集中音響療法

第 3 回耳鳴り・難聴カンファレンス（東31. 柿木隆介（2014.5.26）難治性“かゆみ”の発症機構解明と予防・治療法開発の研究基盤構築 第 1 回公

京都千代田区）
23. 柿木隆介（2014.8.1）神経イメージング手法を用いた
ヒト顔認知機構の解明

市）

第 49 回日本顔学会（イブニ

略的研究基盤形成支援事業）（東京都文京区）
32. Keceli Sumru（2014.3.16）Human auditory steady state

ングセミナー口演）（東京都千代田区）
24. 岡本秀彦（2014.7.6）突発性難聴に対する病側耳集中音響療法による聴覚誘発脳磁場反応の変化

開シンポジウム（文部科学省平成 25 年度私立大学戦

日本聴

responses to fine structure periodicity. 第 91 回日本生理学会大会（鹿児島県鹿児島市）《生体システム研究部門》
1. 佐野 裕美（2014.1.11） 大脳基底核が制御する運動

Segawa Neurological Clinic for Children (Tokyo)

機能の解明を目指して～分子生物学的手法を利用し4. Nambu A (2014.6.12) Distinct pathways of information

た挑戦～．生理学研究所研究会「グローバルネット

flow within the basal ganglia. 18th International

ワークによる脳情報処理（岡崎）Congress of Parkinson ’ s Disease and Movement

2. 佐野裕美（2014.2.26）線条体投射ニューロンが制御する運動調節機構, 新潟脳研－生理研合同シンポジ

5. HiromiSano(2014.7.2)

Physiological

roles

of

corticostriatal neurons in the basal ganglia. 2014

ウム（岡崎）
3. Nambu A (2014.3.16) Electrophysiological dissectionof movement disorders.

Disorders (Stockholm, Sweden)

International Seminar of

NIPS-KU/YU Symposium (Okazaki)
6. Sano H, Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K, Nambu A

133

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）(2014.7.6) Physiological roles of cortico-striatal neurons
in voluntary movements.

9th FENS Forum of

17. 村井理絵，竹内佐織，島津秀紀，礒村宜和，美馬達哉，逵本徹（2014.9.12）サル新皮質と海馬におけるNMDA 受容体のガンマ波制御．日本神経科学大会

Neuroscience (Milan, Italy)
7. Chiken S, Nambu A (2014.7.17) Abnormal information（横浜市）

processing through the cortico-basal ganglia pathways in

18. Horie M, Watanabe K, Sano H, Nashimoto J, Chiken S,

parkinsonian monkeys. Neural Oscillation Conference

Nambu A, Ono K, Ikenaka K, Kakita A, Takebayashi H（Okazaki）(2014.9.13) Histological analysis of the brain in

8. 佐野

裕美 (2014.8.22) 大脳皮質－大脳基底核神経回路が制御する運動機能の解明を目指した光遺伝学の利用，光操作研究会 in 東北大学 2014，技術検討会

the Japan Neuroscience Society, (Yokohama)
19. Hatanaka N (2014.10.6) Glutamatergic and GABAergic
control of monkey pallidal neuronal activity during

（仙台市）
9. 南部

Dystonin-deficient mice. The 37th Annual Meeting of

篤（2014.8.23）ジストニアと大脳基底核・小脳，第 29 回日本大脳基底核研究会（青森）10. 知見聡美，高田昌彦，南部篤（2014.8.23）パーキン

performance of a motor task. 4th Joint CIN –Symposium (Tuebingen, Germany)

20. Nambu A (2014.10.6) Neuronal oscillations: cause or

ソン病モデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経

epiphenomenon of Parkinson’s disease?

路の情報伝達異常，第 29 回日本大脳基底核研究会– NIPS Symposium, (Tuebingen, Germany)

4th Joint CIN

21. Chiken S, Kawaguchi Y, Kimura M, Nambu A（青森）
11. Chiken S (2014.9.8) Dopamine D1 and D2 receptors(2014.11.17)

Pallidalandcerebellar

controlofdifferently modulate information processing through thethalamocortical activity. Neuroscience 2014 (Washington,basal ganglia.

DC, USA)NIPS International Workshop andSatellite Symposium of Neuroscience2014, A Quarter

22. Sano H, Murata M, Nambu A (2014.11.18) Zonisamide

Century after the Direct and Indirect Pathways Model of

prevents neurodegeneration in nigrostriatal dopaminergic

the Basal Ganglia and Beyond (Okazaki)

neurons in a mouse genetic model of Parkinson’s disease

12. Nambu A (2014.9.11) Physiological basis of movement
disorders and their therapeutics through the basal ganglia.
The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience
Society (Yokohama)through brain-derived neurotrophic factor signaling
pathway. Neuroscience 2014 (Washington, DC, USA)23. 南部岡）

neurons through D1 and D2 receptors? The 37th Annual

24. 南部

Meeting of the Japan Neuroscience Society (Yokohama)
14. Sano H, Kobayashi K, Kato S, Kobayashi K, Nambu A(2014.9.11)

Physiological

篤（2014.11.19）パーキンソン病と脳のオシレーション，第 44 回臨床神経生理学会・学術大会（福13. Chiken S (2014.9.11) What does dopamine tell striatal

roles

of

篤（2014.11.22）神経活動から大脳基底核疾患の病態に迫る」，第 4 回生理学研究所・名古屋大学医学部合同シンポジウム（名古屋）

corticostriatal

25. 知見聡美，高田昌彦，南部篤（2014.11.22）パーキン

The 37th Annual

ソン病モデルサルにおける大脳皮質－大脳基底核経

Meeting of the Japan Neuroscience Society (Yokohama)路の情報伝達異常，第 4 回生理学研究所・名古屋大

pathways in the basal ganglia.

15. Kaneko N, Hatanaka N, Takara S, Takada M, Nambu A

学医学部合同シンポジウム（名古屋）(2014.9.11) Glutamatergic and GABAergic control of

26. Hiromi Sano, Kenta Kobayashi, Shigeki Kato, Kazuto

monkey pallidal activity during performance of a motor

Kobayashi, Atsushi Nambu (2014.11.22) Physiologicaltask.

roles of cortico-striatal neurons in the basal ganglia. 第 4

The 37th Annual Meeting of the Japan

Neuroscience Society (Yokohama)
16. 竹内佐織，村井理絵，島津秀紀，礒村宜和，美馬達哉，逵本徹（2014.9.12）サル睡眠時の紡錘波と徐波の相関．日本神経科学大会（横浜市）

134

NIPS

回生理学研究所・名古屋大学医学部合同シンポジウ
ム（名古屋）
27. 知見聡美（2014.12.4）大脳基底核と小脳は，どのよ
うに視床－大脳皮質投射を制御しているのか，生理研究発表／学会発表

研研究会「大脳皮質を中心とした神経コネクトミク

Neurosurgery (Rome, Italy)
30. Hiromi Sano (2014.12.19) Physiological roles of

ストその動的特性を探る」（岡崎）
28. Ozaki M, Sano H, Chiken S, Ogura M, Nakao N, Nambu

striatopallidal neurons in voluntary movements. 14th

A (2014.12.6-7) Neuronal responses in the basal ganglia

Japan-China-Korea Joint Workshop on Neurobiology andevoked by optical stimulation of mice motor cortex.

Neuroinformatics (Okazaki)

Vision, Memory, Thought: How Cognition Emerges frommovement disorders. 18th Thai Neuroscience Society

Neural Network (Tokyo)
29. Nambu A (2014.12.18) Motor functions of the basal
ganglia.

International

Perspectives

and31. Nambu A (2014.12.22) Cortico-basal ganglia loop andConference:

Applications

New
in

Ideas,

Conference 2014 & 2nd Joint CU-NIPS Symposium“Frontiers in Neuroscience Research” (Bangkok, Thai)

Functional《脳形態解析研究部門》
junctions:

Deficiency of angulin-2/ILDR1, a tricellular tightmolecular organization and implication in epithelial

junction-associated membrane protein, causes deafness

barrier function. 2014 NIPS-KU/YU Symposium（岡崎）with cochlear hair cell degeneration in mice．第 4 回生

1. FuruseM(2014.7.1)

Tricellulartight

2. 古瀬幹夫（2014.10.17）多角形の上皮細胞の角が接す

理研－名大合同シンポジウム（名古屋）

る領域の細胞間隙をいかにして閉じるか：トリセル

4. 古瀬幹夫，（2015.3.4）Deficiency of angulin- 2/ILDR1, a

ラータイトジャンクションの分子構築．第 87 回日本

tricellular tight junction-associated membrane protein,

生化学会大会（京都）causes deafness with cochlear hair cell degeneration in

3. Higashi T, Katsuno T, Kitajiri S, Furuse M（2014.11.22）

mice．生理研・新潟脳研合同シンポジウム（新潟）《大脳神経回路論研究部門》
1. 川口泰雄 (2014.1.12) 大脳皮質のニューロンタイピ
ングと結合マッピング. 自然科学研究機構新分野創成センターシンポジウム「大規模脳神経回路機能マ

生理学会大会 （鹿児島）
6. 窪田芳之 (2014.3.18) TEM, FIB/SEM, DiK-SEM を使った神経組織の電子顕微鏡連続切片作製. 第 91 回日

ップのその先」 （東京）
2. 森 島 美 絵 子

野における第 1 層視床皮質投射の役割. 第 91 回日本(2014.2.14-15) Excitatory/inhibitory

本生理学会大会 （鹿児島）pyramidal

7. Hatanaka Y, Yamauchi K, Namikawa T, Kawaguchi Y

projection types in the frontal cortex. 第 6 回 NAGOYA(2014.3.27) 初期軸索伸長方向から 2 分される大脳皮グローバルリトリート （大府）

質興奮性神経細胞のタイプ. 第 119 回日本解剖学会

recurrent

networks

dependentonthe

3. 植田禎史, 平井康治, 大塚岳, 川口泰雄 (2014.2.25)
皮質領域間結合からみた錐体細胞多様性. 新潟脳研－生理研合同シンポジウム （岡崎）
4. 窪田芳之 (2014.3.11) 大脳皮質 FS バスケット細胞から錐体細胞への抑制性シナプス結合特性. Frontier
BioScience Colloquium （大阪）
5. 田中康代, 田中康裕, 和氣弘明, 正水芳人, 川口泰雄,
松崎政紀 (2014.3.17) 自発性随意運動時の大脳運動

総会・全国学術集会 （栃木）
8. 窪田芳之 (2014.3.27) TEM, FIB/SEM, DiK-SEM を使った神経組織の電子顕微鏡連続切片作製. 第 119 回
日本解剖学会総会・全国学術集会 （栃木）
9. Morishima M (2014.7.1) Excitatory/inhibitory recurrent
networks dependent on the pyramidal projection types in
the rat frontal cortex. 2014NIPS-KU/YU Symposium
（岡崎）

135

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

10. Otsuka T, Kawaguchi Y (2014.9.8) Oscillatory activities

structure of activities in cortical neuron subtypes during

evoked by light stimulations in cortical circuits. NIPS

slow oscillations. 4th Joint CIN-NIPS SymposiumInternational Workshop and Satellite Symposium of

University of Tübingen (Tübingen, Germany)
17. 窪田芳之, Mohamed AA , 根東覚 , 野村真樹, 川口

Neuroscience 2014 （岡崎）11. Mohamed AA, Yamaguchi N, Hatada S, Lübke J,
Kawaguchi

Y,

KubotaY(2014.9.8)

Conserved

泰雄 (2014.11.7) 大脳皮質錐体細胞の樹状突起の形
態解析. 第 10 回 IIRS セミナー （東京）

dimensional properties of dendritic trees in cortical

18. Otsuka T, Kawaguchi Y (2014.11.15) Cortical membrane

pyramidal cell. NIPS International Workshop andoscillatory activities induced by light stimulations. 44th

Satellite Symposium of Neuroscience 2014 （岡崎）annual meeting of the Society for Neuroscience12. 大塚岳, 川口泰雄 (2014.9.11) 光刺激によって誘発される皮質回路におけるオシレーション活動. 第 37
13. Mohamed AA, Yamaguchi N, Hatada S, Lübke J ,Y,

Kubota

19. Kubota Y, Mohamed AA, Yamaguchi N, Hatada S,
Lübke

回日本神経科学大会 （横浜）

Kawaguchi(Washington DC, USA)

Y (2014.9.13)

Conserved

dimensional properties of dendritic trees in corticalpyramidal cell. 第 37 回日本神経科学大会 （横浜）
14.田中康代, 田中康裕, 和氣弘明, 正水芳人, 川口泰雄,

J,

Kawaguchi

Y (2014.11.16)

Conserved

dimensional properties of dendritic trees in corticalpyramidal cell. 44th annual meeting of the Society for
Neuroscience (Washington DC, USA)20. 森 島 美 絵 子
recurrent(2014.11.22)

networks

dependent

Excitatory/inhibitoryonthepyramidal

松崎政紀 (2014.9.13) 自発運動時における視床から

projection types in the rat frontal cortex. 第 4 回生理

大脳皮質第１層への入力パターン. 第 37 回日本神経研・名大合同シンポジウム （名古屋）
21. 畠中由美子 (2014.11.22) Cortical projection diversity

科学大会 （横浜）
15. Kubota Y (2014.10.6) Cortical fast spiking basket celloriginates from two sequentially generated, distinct

inhibition on pyramidal cells through multiple modalities

populations of excitatory cortical neurons with different

and innervation styles. 4th Joint CIN-NIPS Symposium

initial axonal outgrowth characteristics. 第 4 回生理

University of Tübingen (Tübingen, Germany)

研・名大合同シンポジウム （名古屋）

16. Ushimaru M, Kawaguchi Y (2014.10.6) Temporal《心理生理学研究部門》
1. 北田亮 (2014.2.7)スキンシップが惹起する情動の脳
認知科学的メカニズム．新学術領域質感情報学班会
議（大阪）
2. 北田亮 (2014.2.12) 触覚と脳が作る素材感．応用脳科学アカデミー （東京）
3. 北田亮 (2014.2.27) 他者の動作認識に関わる神経基盤の形成に視覚脱失が与える影響．新潟脳研-生理研
合同シンポジウム（岡崎）4. 北田亮 (2014.3.6) 他者の動作理解に関わる神経基大会

大会委員会企画シンポジウム（京都）6. Sadato N (201.4.24) How the blind "see" braille: Lessons
from PET/fMRI on the cross-modal plasticity, integration,and learning. NINDS Symposium -Human Motor
Control: 30 years of Research at NIH and Beyond (MD,U.S.A)
7. Fukunaga M, Masumura M, Koda S, Shimonaga T,
Nakamura

R,

Mori

Y,

Yoshioka

Y (2014.5.13)

盤の形成に視覚脱失が与える影響．第 16 回ヒト脳機

Histological correlation of manganese enhanced MRI in

能マッピング学会（仙台）the demyelinating disease model brain. Joint Annual

5. 定藤規弘（2014.3.22）「私たち」の脳科学に向けて：
2 個人同時計測 MRI 研究 "We-mode" neuroscience

136

using dual functional MRI．日本発達心理学会第 25 回

Meeting ISMRM-ESMRMB 2014, (Milan, Italy)
8. Yoshioka Y, Chen T, Mori Y, Cheng Z, Kashiwagi Y,

研究発表／学会発表

Fukunaga M, Kida I, Taga Y, Yoshida S, Ohno K

object recognition. Symposium on "Shitsukan" of Touch(2014.5.13) New magnetic nanoparticle for kidney(The University of Electro Communication, Chofu,function. Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2014

Tokyo)
18. 北田(Milan, Italy)
9. Mori Y, Chen T, Ohno K, Yoshida S, Taga Y, Fujisawa T,
Fukunaga M, Komai Y, Hata Y, Yoshioka Y (2014.5.13)

亮 (2014.7.15) スキンシップが惹起する情動の脳認知科学的メカニズム (東京大学生産技術研究所, 駒場, 東京)

Sequential and time-lapse MRI monitoring of peripheral

19. Kitada R, Sasaki AT, Okamoto Y, Kochiyama T, Sadato

macrophage recruitment and migration in mouse brain.

N (2014.7.16) The precuneus is involved in the detection

Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB 2014 (Milan,of incongruency between tactile and visual texture

Italy)

information: A functional MRI study. Future of

10. 小 山 総 市 朗 ， 田 中 悟 志 ， 田 辺 茂 雄 ， 定 藤 規 弘

Shitsukan Research (Tokyo, Japan)（2014.5.31）一次運動野に対する経頭蓋直流電気刺激

20. Koike T, Abe S, Bosch-Bayard J, Sadato N (2014.7.18)

は運動技能の定着を促進する．日本理学療法学会（横Social interaction represented by inter-individual neural

浜）synchronization. Neural Oscillation Conference 2014

11. Sugawara SK, Koike T, Kawamichi H, Makita K,(Okazaki, Japan)

Hamano YH, Takahashi HK, Nakagawa E, Yamazaki-

21. 定藤規弘（2014.7.19）社会脳：共感と向社会行動のKindaichi H, Sadato N (2014.6.10) Offline increment of

神経基盤：脳機能画像法によるアプローチ．第 11striatal

回日本うつ病学会総会（広島）

activity

associatedwithsleep-dependent

improved accuracy. 20th Annual Meeting of the

22. 山崎拳志郎，伊藤竜樹，伊藤嘉邦，岡崎俊太郎，定Organization for Human Brain Mapping (Hamburg,

藤規弘，尾崎紀夫，井本敬二，宍戸恵美子，福村直

Germany)

博 (2014.8.8) 「線の描画運動における書道習熟度と12. Abe S, Koike T, Bosch-Bayard J, Sadato N (2014.6.11)
The pathway of inter-individual synchronization during

視線先行の関係」．第 8 回 Motor Control 研究会（茨城）

eye contact enhanced by joint attention. Proceedings of

23. 小池 耕彦，田邊 宏樹，岡崎俊太郎，Bosch-Bayard J，

the OHBM 2014 Annual Meeting (Hamburg, Germany)

定藤 規弘（2014.9.11）個体間での脳活動共振として

13. Takahashi HK, Kitada R, Sasaki AT, Kawamichi H,表現される「社会性」．第 37 回日本神経科学大会（横Sadato N (2014.6.11) Interaction between TPJ and the浜，神奈川）

medial prefrontal cortex for the inference of other's

24. 福永雅喜，橋本亮太，大井一高，渡邊嘉之，山森英sadness. The 20th Annual Meeting of the Organization

長，藤本美智子，安田由華，武田雅俊 (2014.9.18) 統

for Human Brain Mapping (Hamburg, Germany)

合失調症における安静時脳ネットワーク研究

14. Kitada R (2014.6.12) The brain network underlying therecognition of gestures in the blind: the supramodal roleof EBA. OHBM 2014 Annual Meeting (Hamburg,
Germany)
15. 福永雅喜，岡田直大，山下典生，大井一高，橋本亮-resting state fMRI 研究-．第 42 回日本磁気共鳴医学会大会（京都）
25. 村瀬智一，梅田雅宏，福永雅喜，渡邊康晴，樋口敏
宏（2014.9.18）仮想灸刺激に伴う脳活動変化の検討．
第 42 回日本磁気共鳴医学会大会（京都）

太（2014.6.28）ENIGMA-SZJ:統合失調症の皮質下体26. 吉田正俊，辻本健吾，福永雅喜（2014.9.26）マカク

積のメタアナリシス．ICG7/COCORO3 合同会議（横ザルによる半側空間無視の動物モデル．第 38 回日本

浜，神奈川）

神経心理学会学術大会（山形）16. Okazaki S (2014.7.2) Causality analysis for reciprocal

27. Harada K, Matsuo K, Nakashima M, Shimoji K, Shibata

social interaction. NIPS-KU/YU Symposium (Aichi,

T, Higuchi N, Higuchi F, Nakano M, Hobara T, Otsuki K,

Japan)

Watanuki T, Fujita Y, Fukunaga M, Yamagata H,

17. Kitada R (2014.7.14) Brain network underlying haptic

Matsubara M, Ueda K, Furukawa M, Matsunaga N,

137

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Watanabe Y（2014.9.29）Abnormalities of brain structure

盤の検討．平成 26 年度生理研研究会第 4 回社会神経in patients with late-life depression．第 36 回日本生物科学研究会（岡崎）学的精神医学会・第 57 回日本神経化学会大会合同年会（奈良）37. Hamano

YH,

Sugawara

SK,

Yamazaki-Kindaichi

H,Naoya Aoki N, Sadato N (2014.10.30) Neural

28. Masaki Fukunaga (2014.10.6) Ultra high field MRI of

correlates of motor sequence learning - an fMRI study.

cortical laminar structure in the brain. 4th Joint

平成 26 年度生理研研究会第 4 回社会神経科学研究会

CIN-NIPS Symposium (Tubingen, Germany)（岡崎）

29. Sugawara SK, Koike T, Kawamichi H, Makita K,

38. 角 谷 基 文 ， 小 池 耕 彦 ， 岡 崎 俊 太 郎 ， 定 藤 規 弘

Hamano YH, Takahashi HK, Nakagawa E, Yamazaki-（2014.11.7）聞き手の肯定的反応が話し手にもたらす

Kindaichi H, Sadato N (2014.10.7) Offline-improved

報酬効果の神経基盤の解明．第 61 回中部日本生理学

activation in striatum is associated with sleep-dependent会（名古屋，愛知）

improved accuracy. The 4th Tubingen University/NIPS

39. 岡崎 俊太郎，小池 耕彦，廣谷 昌子，Bosch-Bayard

Joint Neuroscience Symposium (Tubingen, Germany)

J，高橋 陽香，橋口 真帆，定藤 規弘（2014.11.7）

30. 北田亮 (2014.10.21) 目が見えないことは脳にどの均衡する視覚運動制御の再帰的連環が二人の体動をような影響を与えるのか．医療法人鉄友会第 6 回

同期させる．第 61 回中部日本生理学会（名古屋，愛市民公開講座 (岡崎）知）31. 阿 部 彩 織 , 小 池 耕 彦 , Bosch-Bayard J, 定 藤 規 弘（2014.10.30）注意共有にともなう二個人間神経活動
同調の神経基盤．平成 26 年度生理研研究会第 4 回社
会神経科学研究会（岡崎）40. 北田亮 (2014.11.13) 触覚による物体認知の脳内ネットワーク． 第六回多感覚研究会（広島）41. Kitada R, Sasaki AT, Okamoto Y, Kochiyama T, Sadato
N (2014.11.15) The precuneus is involved in the

32. 岡崎 俊太郎，小池 耕彦，廣谷 昌子， Bosch-Bayard

detection of incongruency between tactile and visualJ，高橋 陽香，橋口 真帆，定藤 規弘（2014.10.30）

texture information: A functional MRI study. The 44th

均衡する視覚運動制御の再帰的連環が二人の体動をannual meeting of the Society for Neuroscience

同期させる．平成 26 年度生理研研究会第 4 回社会神

(Washington DC, U.S.A.)

経科学研究会（岡崎）42. Sumiya M, Koike T, Okazaki S, Sadato N (2014.11.17)

33. 川道拓東，菅原翔，吉原一文，佐々木章宏，田邊宏

Listener’s positive responses recruit reward-related樹，定藤規弘（2014.10.30）傾聴によるエピソードのneural circuitry of the speaker: an fMRI study. The 44th

印象改善に伴う腹側線条体・右前部島の賦活．平成

annual meeting of the Society for Neuroscience

26 年度生理研研究会第 4 回社会神経科学研究会（岡(Washington, D.C., U.S.A.)崎）
34. 角 谷 基 文 ， 小 池 耕 彦 ， 岡 崎 俊 太 郎 ， 定 藤 規 弘

43. Koyama S, Tanaka S, Tanabe S, Sadato N (2014.11.17)
Transcranial direct current stimulation (tDCS) over the（2014.10.30）聞き手の肯定的反応が話し手にもたらprimary

す報酬効果の神経基盤の解明．平成 26 年度生理研研

over-night consolidation of newly-learned ballistic究会第 4 回社会神経科学研究会（岡崎）

thumb skill. The 44th annual meeting of the Society for35. 髙木幸子，原田宗子，定藤規弘，Huis In't Veld E, demotor

cortexduringtrainingenhances

Neuroscience (Washington D.C., U.S.A.)

Gelder B ， 濱 野 友 希 ， 田 部 井 賢 一 ， 田 中 章 浩

44. Okazaki S, Koike T, Hirotani M, Bosch-Bayard J,（2014.10.30）表情と音声による視聴覚情動知覚の文

Takahashi HK, Hashiguchi M, Sadato N (2014.11.17)

化差を生みだす神経基盤．平成 26 年度生理研研究会

Reciprocal coupling of visuo-motor linkages synchronize

第 4 回社会神経科学研究会（岡崎）interpersonal postural coordination. The 44th Annual

36. 中村太戯留，松井智子，内海彰，山﨑未花，牧田快，原田宗子，田邊宏樹，定藤規弘（2014.10.30）隠喩的表現における“面白さ”と“見劣り効果”の神経基

138

Meeting of the Society for Neuroscience (Washington
DC, U.S.A.)
45. 角 谷 基 文 ， 小 池 耕 彦 ， 岡 崎 俊 太 郎 ， 定 藤 規 弘

研究発表／学会発表（2014.11.22）聞き手の肯定的反応が話し手にもたら

49. 福永雅喜，橋本亮太，岡田直大，越山太輔（2014.12.7）

す報酬効果の神経基盤の解明:fMRI 研究．第 4 回生

ENIGMA-SZJ:統合失調症の皮質下体積のメタアナ

理研-名大合同シンポジウム（名古屋，愛知）

リシス．第 5 回脳表現型の分子メカニズム研究会（東46. 岡崎 俊太郎，小池 耕彦，廣谷 昌子，Bosch-Bayard

京）J，高橋 陽香，橋口 真帆，定藤 規弘（2014.11.22）

50. 山崎拳志郎，伊藤竜樹，伊藤嘉邦，岡崎俊太郎，定均衡する視覚運動制御の再帰的連環が二人の体動を藤規弘，尾崎紀夫，井本敬二，宍戸恵美子，福村直同期させる．第 4 回生理研-名大合同シンポジウム

博（2014.12.13）線の描画時の視線計測に基づくア（名古屋，愛知）

イ・ハンド・コーディネーションの解析．ニューロ

47. 定藤規弘（2014.11.24）脳科学より褒めの教育効果をコンピューティング研究会（NC）（名古屋，愛知）

考える．一般社団法人日本 LD 学会第 23 回大会（大51. 福永雅喜，八幡憲明（2014.12.13）Resting-state fMRI
概論．第 7 回・包括脳 MRI 脳画像解析チュートリア

阪）
48. Sugawara SK, Koike T, Kawamichi H, Makita K,
HamanoYH,

TakahashiHK,

Nakagawa

E,ル（東京）
52. Fukunaga M (2014.12.23) Ultra high field MRI of

Yamazaki-Kindaichi H, Sadato N (2014.12.6) Overnight

human

brain

structureandfunction.

18th

Thai

consolidation of sequential motor skill in terms of

Neuroscience Society Conference 2014 and 2nd CU-

accuracy is related to the striatum. Vision, Memory,

NIPS Symposium“Frontier in Neuroscience Research”

Thought: how cognition emerges from neural network(Bangkok, Thailand)(VMT2014) (Tokyo, Japan)《認知行動発達機構研究部門》
1. 西村幸男（2014.1.12）脳脊髄のつながりを人工的に強化する．第 20320 回理学療法士講習会（富山）8. 笠井昌俊，伊佐正（2014.3.18）2 光子イメージングを用いたマウス上丘の側方抑制を示す細胞集団活動

2. 郷康広（2014.1.12）霊長類認知ゲノミクスと精神・の記録．第 91 回日本生理学会大会（鹿児島）神経疾患をターゲットとした霊長類モデル動物の探9. 郷康広（2014.3.29）霊長類認知ゲノミクス進捗状況

索．自然科学研究機構新分野創成センターシンポジ

報告およびこれからの方向性に関する考察．第 2 回

ウム（東京）

霊長類認知ゲノミクスワークショップ（岡崎）3. 吉田正俊（2014.1.23）ヒト及びマカクザルにおける盲視．日本視覚学会冬季大会（東京）4. 吉田正俊（2014.1.28）ヒト及びマカクザルにおける盲視．北海道大学大学院医学研究科セミナー（北海道）
5. 小川正晃（2014.2.3）Tracking salience acquired throughassociative learning, Not risk, in Orbitofrontal Neurons．
京都大学セミナー（京都）10. 西村幸男（2014.4.17）Rewiring damaged pathways via
an artificial neural connection ． 理 化 学 研 究 所 和 光
Forum（和光）
11. Veale R，Isa T，Yoshida M（2014.4.23）Large Scale
Spiking Neuron Models of Superior Colliculus．学会名
Neural Control of Movement (NCM) 2014（Amsterdam，Netherland）
12. Isa T（2014.5.6）Pathway-selective blocking technique

6. Isa T（2014.2.18）Large-scaled network reorganization

with double viral vectors for dissecting large-scaled

during recovery from partial spinal cord injury．Katholicneural network．Emerging technologies for exploring the

University Leuven BIOMED Distinguished Lecturenormal and epileptic brain -A Segerfalk-Pufendorf

Program（Leuven，Belgium）

Symposium（Lund，Sweden）

7. 西村幸男（2014.2.25）運動麻痺からの機能回復戦略．
宇野病院講演会（岡崎）13. Isa T（2014.5.9）Large-scaled network reorganization
during recovery from partial spinal cord injury ．

139

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

University of Goteborg Invited Seminar（Goteborg，Reichardt Center for Integrative Neuroscience（Tubingen,Sweden）

Germany）

14. 伊佐正（2014.5.22）障害脳が示す新たな機能-causal

25. Richard

Veale,

TadashiIsa,

Masatoshi

Yoshidaneuroscience に向けて．第 55 回日本神経学会レクチ（2014.7.25）Large-scale spiking circuit simulation ofャーシリーズ 3「脳神経内科医のためのニューロサ

spatio-temporal

イエンスの基礎」（福岡）

CNS2014（Quebec, Canada）

dynamics

insuperior

colliculus.

15. 西村幸男（2014.5.24）人工神経接続による随意運動

26. Yasuhiro Go (2014.7.26) Direct estimation of genome-の機能再建．第一回京都ロボットリハ研究会（京都）wide mutation rate in a chimpanzee family trio by ultra

16. 笠井昌俊，伊佐正（2014.6.9）マウス上丘浅層におけ

deep whole genome sequencing. Symposium of MHC

るニューロン集団活動の空間的解析．バイオイメー
ジ・インフォマティクスワークショップ２０１４（岡崎）
17. Isa T（2014.6.10）Genetic dissection of central cirsuits forevolution and Human evolution. (Hayama)
27. Hidenori

Watanabe,

Kazutaka

Takahashi,

Yukio

Nishimura, Tadashi Isa（2014.8.29）Phase and Magnitude
Spatiotemporal

Dynamics

ofbeta

Oscillationincausal neuroscience．Special Lecture, IBRO Advanced

Electrocorticography (ECoG) in the Monkey Motor

School（Hong Kong）

Cortex at the Onset of 3D Reaching Movements (I)．

18. Isa T（2014.6.12）Large-Scaled Network Reorganization

IEEE EMBC2014（Chicago, USA）

through Functional Recovery after Partial Spinal Cord

28. 伊佐正（2014.8.30）霊長類の脳科学の過去・現在・

Injury; Spinal Cord, Cortex and Beyond．Elaine GCF Tso

未来．ワークショップ「システム神経科学の将来展

Memorial Lecture, 100th Year Anniversary Symposium望」（静岡）

of Hong Kong University Department of Physiology（Hong Kong）
19. Kasai M, Isa T（2014.7.1）Two-photon imaging of lateralinteraction in the superficial superior colliculus．日韓シンポジウム（岡崎）20. Ogawa M（2014.7.1）How might your brain become
interested in uncertain reward?．日韓シンポジウム（岡崎）
21. 伊佐正（2014.7.4）障害脳が示す多様な能力．第 29
回奈良脳神経ネットワーク研究会（奈良）29. 西村幸男（2014.9.6）Brain Computer Interface による
人工神経接続．第 15 回日本電気生理運動学会大会（JSEK2014）（横浜）
30. Isa T（2014.9.8）Associative learning with blindsight．
NIPS International Conference"A quarter century after
the direct and indirect pathways model of the basal
ganglia and beyond"（Okazaki）
31. 西村幸男，笹田周作，門脇傑，加藤健治，中尾弥起，
村山尊司，吉田晋，飯塚正之，小宮山伴与志，宇川義一（2014.9.11）脊椎上磁気刺激がバイタルサイン

22. 郷康広，辰本将司，福多賢太郎，野口英樹，友永雅

にたいする影響．第 37 回日本神経科学大会（横浜）己，平井啓久，松沢哲郎，阿形清和，藤山秋佐夫

32. 笹田周作，加藤健治，中尾弥起，村山尊司，門脇傑，（2014.7.5）チンパンジー親子トリオ全ゲノム解析に

吉田晋，飯塚正之，小宮山伴与志，宇川義一，西村よる世代間直接変異率の推定．第 30 回日本霊長類学幸男（2014.9.11）脊髄損傷後の人工神経接続による会大会（大阪）下肢歩行運動の随意制御．第 37 回日本神経科学大会

23. T.Tohyama, M.Kinoshita, R.Matsui, S.Kato, K.Isa,
D.Watanabe, K.Kobayashi, M.Liu, T.Isa （ 2014.7.8 ）33. 加藤健治，西村幸男（2014.9.11）サル頸髄硬膜下電Contribution of propriospinal neurons to recovery of

気刺激による誘発運動の体部位局在性．第 37 回日本

hand dexterity after a corticospinal tract lesion in the

神経科学大会（横浜）monkey．9th FENS Forum of Neuroscience（Milan,
Italy）
24. Isa T（2014.7.10）Blindsight and visual awareness．
Distinguished Neurosciences Seminar, The Werner-

140

（横浜）

34. 笠井昌俊，伊佐正（2014.9.11）2 光子顕微鏡による上丘浅層の側方抑制システムの解明．第 37 回日本神経科学大会（横浜）35. 澤田真寛，吉野-斉藤紀美香，二宮太平，大石高生，

研究発表／学会発表

山下俊英，高田昌彦，尾上浩隆，西村幸男，伊佐正（2014.9.12）脊髄損傷からの回復過程における皮質脊髄路の再編．第 37 回日本神経科学大会（横浜）36. 加藤利佳子，高桑徳宏，Abdelhafid Zeghbib，Peter催地）
48. Isa T（2014.10.3）Large-scaled network reorganization
through post-injury functional recovery. 2nd INT
neuroscience conference（Marseille, France）

Redgrave，伊佐正（2014.9.12）意識に上らない視覚

49. Isa T （ 2014.10.06 ） Visual instrumental learning in

二次強化因子による行動価値の重み付けと内部状態

blindsight monkeys. 4th CIN-NIPS Joint Symposiumの遷移．第 37 回日本神経科学大会（横浜）（Tubingen, Germany）

37. 高 桑 徳 宏 ， 加 藤 利 佳 子 ， Peter Redgrave ，伊佐正50. Kato K（2014.10.06）Rewiring the damaged-pathway via（2014.9.12）皮質盲の視野に提示された条件刺激に対

anartificial

neuralconnection

induces

flexible

する中脳ドーパミンニューロンの応答．第 37 回日本

reorganization in cortical networks. 4th CIN-NIPS Joint

神経科学大会（横浜）Symposium（Tubingen, Germany）

38. 伊佐正（2014.9.13）研究費を申請するということ：

51. Takakuwa N（2014.10.06）Activity of midbrain dopamine

研究者の自己評価と他者による評価．第 37 回日本神neurons caused by conditioned stimuli presented in the

経科学大会（横浜）

V1lesion-affected visual field. 4th CIN-NIPS Joint

39. 吉田正俊（2014.9.13）視覚サリエンシーに関わる脳内ネットワーク．第 37 回日本神経科学大会（横浜）Symposium（Tubingen, Germany）
52. Veale R（2014.10.06）Exploring the spatio-temporal

Yoshidadynamics of superior colliculus using large-scale circuit（2014.9.13）Computer simulation of superior colliculus

simulations.．4th CIN-NIPS Joint Symposium（Tubingen,dynamics using spiking neural circuit models．第 37 回

Germany）

40. Richard

Veale,

TadashiIsa,

Masatoshi

53. Sawada M（2014.10.06）Causal link between limbic

日本神経科学大会（横浜）41. 石田章真，伊佐かおる，小林憲太，梅田達也，伊佐system and motor system in spinal cord injury. 4th

正，飛田秀樹（2014.9.13）内包出血後の麻痺肢集中

CIN-NIPS Joint Symposium（Tubingen, Germany）

使用法による前肢巧緻運動の改善には皮質赤核路が54. Nishimura Y（2014.10.06）Rewiring damaged descending

寄与する．第 37 回日本神経科学大会（横浜）pathways to spinal locomotor center restores voluntary-

42. 伊 佐 正 （ 2014.9.14 ） Circuit dissection for causal

walking in paraplegia. 4th CIN-NIPS Joint Symposium

neuroscience studies．脳と心のメカニズム第 15 回夏（Tubingen, Germany）
55. 西村幸男（2014.11.2）人工神経接続の技術について．

のワークショップ（東京）
43. 郷康広，辰本将司，福多賢太郎，野口英樹，友永雅

千葉医療福祉専門学校講演（千葉）己，平井啓久，松沢哲郎，阿形清和，藤山秋佐夫

56. 伊佐正（2014.11.6）脳・脊髄損傷後の回復過程での（2014.9.17）チンパンジー親子トリオ全ゲノム解析に大規模回路再編．学会名第 30 回Ｗａｋｏワークショ

よる世代間直接変異率の推定．日本遺伝学会第 86

ップ「神経回路の生理と病態-精神疾患の病態基盤の回大会（長浜）解明を目指して」（東京）

44. 伊佐正（2014.9.19）Dissecting neural circuits for causal

57. 笠井昌俊，伊佐正（2014.11.7）2 光子カルシウムイ

neuroscience．福島県立医科大学研究セミナー（福島）メージングによる上丘浅層における側方抑制機構の45. Isa T（2014.9.23）Large-scaled network reorganization
during recovery from partial spinal cord injury. Peking
University

IDG/McGovern

Institute,

Neuroscience

Seminar（Beijing, China）
46. 伊佐正（2014.9.25）「無意識の視覚系」の実体を求めて．応用脳科学コンソーシアム（東京）47. 吉田正俊，辻本憲吾，福永雅喜（2014.9.26）マカクザルによる半側空間無視の動物モデル．学会名（開解明．第 61 回中部日本生理学会（名古屋）
58. 澤田真寛，加藤健治，尾上浩隆，伊佐正，西村幸男（2014.11.7）脊髄損傷からの回復過程において側坐核は運動関連皮質を活性化する．第 61 回中部日本生理学会（名古屋）59. Isa T（2014.11.17）The Brain is Needed to Cure Spinal
Cord Injury． 44th Annual Meeting of the Society for
Neurosciece（Washigton D.C., USA）

141

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）60. Veale R, Isa T, Yoshida M.（2014.11.17）Large-scalemonkeys．VMT2014（東京）spiking neuron simulations of spatio-temporal dynamics

64. Norihiro Takakuwa, Rikako Kato, Peter Redgrave,in superior colliculus ． 44th Annual Meeting of theTadashi Isa（2014.12.6）Responses of midbrain dopamine

Society for Neurosciece（Washigton D.C., USA）

neurons to conditioned stimuli presented in the V1

61. Kasai M, Isa T（2014.11.17）Two-photon imaging oflesion-affected visual field．VMT2014（東京）lateral interaction in the superificla layer of the superior

65. 笠井昌俊（2014.12.18）Two-photon imaging of lateralcolliculus ． 44th Annual Meeting of the Society forinteraction in the superificla layer of the superior

Neurosciece（Washigton D.C., USA）

colliculus．NBNI2014（岡崎）62. 西村幸男（2014.11.21）人工神経接続による脊髄損傷

66. Nishimura Y（2014.12.22）Causal link between motor

患者に対する随意歩行機能再建．第 44 回日本臨床神system and limbic system. 2nd CU-NIPS Symposium

経生理学会学術大会（福岡）(Bangkoku, Thailand）

63. Rikako Kato, Norihiro Takakuwa, Abdelhafid Zeghbib,

67. Isa T（2014.12.22）Neural mechanism of recovery ofPeter Redgrave, Tadashi Isa （ 2014.12.6 ） Acquiring

forelimb

movements

after

stroke.

effective behaviors by secondary reinforcer in blindsight

Symposium (Bangkoku, Thailand)

2nd

CU-NIPS《生体恒常機能発達機構研究部門》
1. Nabekura J (2014.1.10) Cortical synapse remodeling inchronic pain. International Symposium on Glyco-

(大阪)
8. 石橋

Neuroscience (淡路)
2. 石川達也, 石橋

破綻による運動学習障害. 第７回神経発生討論会

仁, 山口純弥, 中畑義久, 鍋倉淳一(2014.3.17)

仁, 鍋倉淳一 (2014.1.26) The role

抑制性シナプスにおけるグルタミン酸トランスポー

of primary somatosensory cortex in causing mirror-

ターの役割. 第 91 回日本生理学会大会 (鹿児島市)

image pain. 第 2 回シナプス再編におけるグリア戦略研究会 (熱海)
3. 宮本愛喜子, 江藤

圭, 村越秀治, 柴田圭輔, 小泉修一, 鍋倉淳一 (2014.1.27) Formation of synapses insomatosensory cortex of developing mice. 第 2 回シナ
プス再編におけるグリア戦略研究会 (熱海)

9. 後藤

桂, 加藤 剛, 川原 勲, 國安弘基, 鍋倉淳一,

高木

都 (2014.3.17) 切離吻合術を受けたマウス小腸における内因性および外因性新生腸壁内神経. 第91 回日本生理学会大会 (鹿児島市)
10. 中村佳代, 和氣弘明, 鍋倉淳一(2014.3.17) 脳血管障
害後の神経回路再編成に対する K+-Cl-cotransporter

4. Nakahata Y, Ishibashi H, Hirata H, Nabekura J（KCC2）の役割. Role of K -Cl cotransporter (KCC2) for(2014.1.29) The dynamic modulation of postsynaptic

neural reorganization after cerebrovascular disease. 第

glycine receptor clustering. The 34th Annual Meeting of

91 回日本生理学会大会 (鹿児島)the Australian Neuroscience Society (ANS 2014)(Adelaide, Australia)
5. 石川達也, 石橋

泉修一,

江藤

圭,

村越秀治,

柴田圭輔,

小

鍋倉淳一 (2014.3.18) 発達期マウス大脳皮仁, 鍋倉淳一 (2014.2.25) ミラー

質体性感覚野におけるミクログリアによるシナプス

イメージペイン発症における大脳皮質 S1 の役割.

形成：生体 2 光子顕微鏡による観察. 第 91 回日本生

新潟脳研－生理研合同シンポジウム (岡崎市)理学会大会 (鹿児島市)

6. Nabekura J, Kato G, Miyamoto A, Wake H (2014.3.10)

12. 石川達也,

石橋仁,

鍋倉淳一 (2014.3.18) 大脳Synapse remodeling of cortical synapses; elimination

皮質一次体性感覚野のミラーイメージペイン発症に

and generation of synapses by microglia. The 1st IPBS

おける役割. The role of primary somatosensory cortex

International Symposium (大阪)

in causing mirror-image pain. 第 91 回日本生理学会大7. Wake H (2014.3.13) 神経活動依存性の髄鞘化とその142

11. 宮本愛喜子,

会 (鹿児島市)

研究発表／学会発表

13. 宮本愛喜子,

江藤

圭,

村越秀治,

柴田圭輔,

小

鍋倉淳一 (2014.3.2) 発達期バレル野にお

泉修一,

紀(2014.9.13) 髄鞘の恒常性破綻が運動学習に与える影響. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)けるシナプス形成に対するミクログリアの関与. JS

26. 鍋倉淳一,

Kim Sun Kwang,

Ｔ－ＣＲＥＳＴ「脳神経回路の形成・動作原理解明

慢性と制御技術創出 」研究領域 (東京)

ロサイト連関. 第 37 回日本神経科学会 (横浜)

小泉修一(2014.9.13)

痛時における大脳皮質シナプス再編とアスト

14. Nabekura J(2014.3.24) Remodeling of Cortical Synapses

27. 鍋倉淳一 (2014.9.15) 発達期および障害回復期におin Living Mice: Glia-Synapse Interaction. 第１回

け る 神 経 回 路 再 編 . 第 11 回 What’s New in

名古 屋 大 学 神 経 回 路 国 際 シ ン ポ ジ ウ ム Nagoya
International Symposium on Neural Circuits (名古屋)
15. Nabekura J (2014.5.21) Roles of astroglia and microglia
in synapse and neural network remodeling. 熊本大学リエゾンラボ研究会／HIGO プログラム最先端研究セ

Neuroscience & Medicine（WNNM） (広島)
28. 鍋倉淳一(2014.9.26) 大脳皮質神経回路再編とグリア. 創薬薬理フォーラム第 22 回シンポジウム (東京)29. 和氣弘明 (2014.9.4) Disruption of myelin homeostasis
impairs motor learning. 日韓シンポジウム (岡崎)ミナー (熊本)
16. Nabekura J(2014.6.20) Remodeling of Neuronal Circuits
in vivo. INSERM Seminar (Marseille, France)

30. Wake H (2014.10.10) Activity dependent myelinationand impaired motor learning as the result of its disruption.

17. Nabekura J (2014.6.5) Remodeling of Cortical Synapses:
glia-neuron interaction. IFReC seminar (大阪)

(Homberg, Germany)
31. Wake H (2014.10.14) Activity dependent myelination

18. Miyamoto A(2014.7.1) Involvement of microglia in
dendritic spine formation in immature barrel cortex.
2014 NIPS-KU-YU Symposium (岡崎市)

and impaired motor learning as the result of its disruption.
Glial Heterogeneity Meeting (Dusseldorf, Germany)
32. 和氣弘明 (2014.10.24) グリア細胞による神経回路

19. 鍋倉淳一 (2014.7.11) 神経回路の再編：産婦人科から脳研究へ. 第２１回神戸ラボ全体研究会議 (神戸)

恒常性維持機構とその破綻による疾患. 滋賀医科大学

支援センターセミナー (大津市)

20. Wake H (2014.7.11) 神経活動依存性の髄鞘化とその33. 加藤大輔, 和氣弘明, 鍋倉淳一 (2014.10.24) 運動学

破綻による運動学習障害. 第９回 Biomedical Frontier

習に対する髄鞘の寄与. 平成 26 年度生理学研究所研

TOKAI ~NIH in JAPAN (名古屋)究会 (岡崎市)

21. 鍋倉淳一 (2014.7.6) 発達期および障害後における神経回路の再編成. ERA・OAE 研究会

聴覚研究会

(東京)

34. 鍋倉淳一 (2014.10.25) モデル動物における脳梗塞
後の神経回路再編. 新世紀のリハビリテーションー
脳科学 2 (富山)

22. Nabekura J (2014.8.15) Special Physiology. Seminar at
University of New South Wales Role of Glial Cells in
Neuronal Circuit Plasticity (Sydney, Australia)の制御. 包括的脳科学研究推進支援ネットワーク
夏のワークショップ

新胎児学研究会 (高松)36. Nabekura J, Miyamoto A, Wake H (2014.11.25)

23. 和氣弘明 (2014.8.29) ミクログリアによる神経回路
平成 25 年度

35. 鍋倉淳一 (2014.11.15) 脳の発達と神経回路. 第 2 回シンポジウムMicroglia Surveillance of Neuron-Synapses. 第 37 回
日本分子生物学会 (横浜)37. Nakahata Y, Ishibashi H, Hirata H, Nabekura J(2014.12.2) Glycine receptor activation regulates its(名古屋)
24. Wake H (2014.9.12) Activity dependent myelination andpostsynaptic dynamics in mature neurons. 生理研研究

impaired motor learning as the result of its disruption.

会『シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミク

The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscienceス』 (岡崎)38. Nabekura J (2014.12.22) Cortical synapse remodeling in

Society (横浜)
25. 加藤大輔,
康裕,

和氣弘明,

穐吉亮平,

正水芳人,

平理一郎,

LeePhilip R,

FieldsDouglas R,

田中康代,

田中

大久保文貴,

鍋倉淳一,

松崎政chronic

pain.

18th

Thai

Neuroscience

Society

Conference 2014 and 2nd Joint CU-NIPS Symposium(Bankok, Thailand)143

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）《生殖・内分泌系発達機構研究部門》
1. 横田繁史, 岡本士毅, 箕越靖彦（2014.2.14-15）骨格筋 AMPK 活性の抑制はストレプトゾトシンによる糖尿病の代謝異常を改善する．第 28 回日本糖尿病・

回インスリン抵抗性とメタボリックシンドローム研究会（東京）
11. 箕越靖彦（2014.7.10-12）視床下部室傍核 AMPK による摂食調節機構．第 32 回内分泌代謝学サマーセミ

肥満動物学会（宮崎）2. 箕越靖彦（2014.2.6）メタボリックシンドロームを科学する-メタボリックシンドロームはなぜ起こる？-．
常磐小学校現職教育研修会（岡崎）3. 箕越靖彦（2014.3.15）インスリン欠乏型糖尿病の代謝異常に及ぼす骨格筋 AMPK の調節作用．第 2 回生
活習慣病の分子細胞病態学研究会（東京）ナー（山梨）
12. 箕越靖彦（2014.7.24）視床下部 AMPK によるエネル
ギー感受機構と食物選択行動．第 24 回内分泌代謝セ
ミナー（滋賀）13. 箕越靖彦（2014.10.4）体の恒常性を司る脳-肥満とやせの不思議を探る．生理学研究所一般公開 2014（岡崎）4. Minokoshi Y, Toda C （ 2014.3.16-18 ） Role of the

14. 唐麗君, 箕越靖彦（2014.10.24-25）褐色及び白色脂

ventromedial hypothalamus in leptin-induced glucose

肪組織 TNF-α mRNA 発現に及ぼす交感神経の調節

metabolic regulation in skeletal muscle and the liver．The

作用．第 35 回日本肥満学会, シンポジウム（宮崎）91stAnnual Meeting of the Physiological Society ofJapan（鹿児島）15. 岡本士毅, 箕越靖彦（2014.10.24-25）視床下部 AMPKによる食物嗜好性の調節機構．第 35 回日本肥満学会,

5. Inagaki-Ohara K, Okamoto S, Minokoshi Y（2014.3.16-

シンポジウム（宮崎）18）Leptin receptor signaling pathways is required for

16. 横田繁史, 岡本士毅, 箕越靖彦（2014.10.24-25）スト

high-fat diet-induced atrophic gastritis in mice．The 91st

レプトゾトシン誘導型糖尿病の代謝異常に及ぼすマ

Annual Meeting of the Physiological Society of Japan

イオカイン IL-6 の調節作用．第 35 回日本肥満学会

（鹿児島）

（宮崎）

6. Okamoto S, Minokoshi Y（2014.3.16-18）AMPK in the

17. Minokoshi Y （ 2014.10.26 ） AMPK-activated protein

paravenricular hypothalamus regulates food selection

kinase in CRH neurons in the PVH controls food91stselection behavior ． International Symposium for the

behavior in mice ． The

Annual Meeting of the

Physiological Society of Japan（鹿児島）Study of Obesity（宮崎）7. Yokota S, Okamoto S, Minokoshi Y（2014.3.16-18）

18. 箕越靖彦（2014.10.31-11.2）視床下部による骨格筋

Suppression of AMPK activity in skeletal muscle

への代謝調節作用．第 41 回日本神経内分泌学会学術

improves集会（東京）

abnormalities

of

streptozotocin-induced

diabetes mellitus in mice．The 91st Annual Meeting of the
Physiological Society of Japan（鹿児島）
8. Minokoshi Y, Toda C（2014.5.16-17）Leptin enhances

19. 高木一代, 箕越靖彦（2014.11.7-8）食事誘導性熱産生に及ぼす UCP1 と骨格筋 AMPK の調節作用．第61 回中部日本生理学会（名古屋）

insulin-induced glucose uptake in skeletal muscle via

20. 佐藤達也, 岡本士毅, 箕越靖彦（2014.11.22）社会的MEK/ERK signaling in the ventromedial hypothalamus．

ストレスが引き起こす摂食行動の変化と視床下部

2014 Asia-Pacific Diabetes and Obesity Study GroupCRH ニューロンの AMPK による調節作用．第 4 回（Seoul, Korea）

生理学研究所

9. Okamoto S, Minokoshi Y（2014.7.1-2）AMPK in the

ジウム（名古屋）

paraventricular hypothalamus regulates food selection

21. Minokoshi Y （ 2014.12.21-23 ） Regulatory role ofbehavior in mice．2014 NIPS-KY/YU Symposium（岡hypothalamic AMP-activated protein kinase (AMPK) in崎）food selection behavior．18th Thai Neuroscience Society

10 箕 越 靖 彦 , 岡 本 士 毅 （ 2014.7.5-6 ） A role ofhypothalamic AMPK in food selection behaviour．第 11144

名古屋大学医学系研究科合同シンポ

Conference 2014 & 2nd Joint CU-NIPS Symposium,2014（Bangkok, Thailand）

研究発表／学会発表《個別研究（村上グループ）》
1. Masataka Murakami, Fei Wei, Takanori Narita, Miwako

5. Masataka Murakami, Fei Wei, Takanori Narita, Miwako

Fukushima-Matsuki, Sadamitsu Hashimoto, Yoshiyuki

Fukushima-Matsuki, Sadamitsu Hashimoto, Yoshiyuki

Shibukawa, Masaki Sato. (2014・2・21) Contribution of

Shibukawa, Masaki Sato.（2014・6・28）Morphologicalparacellular fluid transport to the whole fluid secretion

Search for a Paracellular Secretion Route in Salivaryby the salivary gland. Kitasato Fluid Transport

Glands．92nd IADR General Session and Exhibition

Symposium 2014 (北里大学薬学部, 白金台, 東京)（Cape Town, South Africa）

2. Masataka Murakami, Fei Wei, Takanori Narita, Miwako

6. 村上政隆,橋本貞充,成田貴則,福島美和子,佐藤正樹,

Fukushima-Matsuki, Sadamitsu Hashimoto, Yoshiyuki

澁川義幸.（2014・8・4）潅流顎下腺の共焦点顕微鏡

Shibukawa, Masaki Sato. (2014 ・ 3 ・ 16) in the

および急速凍結割断レプリカの電子顕微鏡による形

submandibular gland. 第 91 回日本生理学会大会（鹿態観察。平成 26 年度生理学研究所研究会「唾液腺児島大学，鹿児島）

形態形成研究会〜機能解析から器官再生へ〜」代表

3. Fei Wei, Masataka Murakami. (2014・3・16) Effect ofDanshen on paracellular fluid secretion in the isolated rat
submandibular gland．第 91 回日本生理学会大会（鹿児島大学，鹿児島）柏俣正典（自然科学研究機構岡崎コンファレンスセ
ンター，岡崎）7. 村上政隆,魏 飛.（2014・12・6） 灌流ラット顎下腺：
漢方薬丹参による微小循環増加と唾液分泌誘発の時

4. Yoshiteru Seo, Eriko Seo, Yoshie Imaizumi-Ohashi,

間経過。第 59 回日本唾液腺学会（文京学院，東京）

Kazue Ohishi, Tadashi Maruyama, Masataka Murakami.

8. 村上政隆.（2014・12・19）生理研のアーカイブズの（2014・3・16） Cardiovascular function of marine mussel

現状とオーラルヒストリーの試み．自然科学系アー

monitored by MRI．第 91 回日本生理学会大会（鹿児カイブズ講演会・研究会（核融合科学研究所，土岐）

島大学，鹿児島）《個別研究（毛利グループ）》
1. 毛利達磨，経塚啓一郎（2014.9.11）イトマキヒトデ

回大会（仙台）表層成熟卵受精時の活性電流．日本動物学会第 85《遺伝子改変動物作製室》
1. Hirabayashi M, Goto T, Tamura C, Sanbo M, Hochi S(2014.1.12) Effect of leukemia inhibitory factor andforskolin on establishment of rat embryonic stem cell注入によるラット iPS 細胞由来細胞を持つキメラマ
ウスの作出. 日本薬学会第 134 年会 (熊本)
4. 香月康宏，小林カオル，平林真澄，佐久間哲史，久lines. The 40th IETS Annual Conference (Reno, USA)世治郎，阿部智志，滝口正人，平松敬，本間和久，

2. Hara H, Tagiri M, Hirabayashi M, Hochi S (2014.1.12)

梶谷尚世，嵩原昇子，香月加奈子，千葉寛，山本卓，Effect of cake collapse on integrity of freeze-dried bull

押村光雄 (2014.5.16) 染色体工学技術とゲノム編集

spermatozoa. The 40th IETS Annual Conference (Reno,

技術によるヒト化薬物代謝モデル動物の作製. 第 61USA)

回日本実験動物学会 (札幌)

3. 奥村啓樹，鵜飼茜，佐藤大介，宮本智美，三好一郎，

5. 田切美穂，原弘真，黄仁偰，八代育子，平林真澄，

平林真澄，中村克徳，松永民秀 (2014.3.30) 胚盤胞

保地眞一 (2014.5.17) 保存卵巣由来のウシ前核期卵145生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

における星状体形成ならびにその後の胚盤胞発生にス由来の卵子および精子の受精能の検討. 第 107 回

及ぼす短期 ROCK 阻害処理の影響. 第 55 回日本哺乳日本繁殖生物学会 (帯広)
12. Ikegami K, Minabe S, Idea N, Goto T, Abe H, Sanbo M,

動物卵子学会 (神戸)
6. 美辺詩織，松本華代，出浦慎哉，後藤哲平，三宝誠，Hirabayashi M, Maeda K, Tsukamura H, Uenoyama Y

平 林 真 澄 ， 上 野 山 賀 久 ， 前 多 敬 一 郎 ， 束村博子

(2014.9.3)

Neurokinin(2014.8.9) 後脳上衣細胞に発現する AMP-activatedintracellular Ca2+ oscillations in KNDy neurons obtainedB

activates

synchronizedprotein kinase（AMPK）の生殖機能を制御するエネル

from the hypothalamic arcuate nucleus of Kiss1-GFP

ギーセンサーとしての役割. 第 29 回日本下垂体研究

transgenic mice. The 3rd Meeting of World Congress on

会学術集会 (東京)

Reproductive Biology (Edingbala, Scotland)

7. 八代育子，平林真澄，保地眞一 (2014.8.21) α-トコフ

13. Goto T, Tsukamura H, Tomikawa J, Abe H, Fukanuma T,ェロール存在下におけるガラス化・加温したウシ成

Imamura T, Takase K, Sanbo M, Tomita K, Hirabayashi

熟卵母細胞の回復培養. 第 107 回日本繁殖生物学会

M, Maeda K, Uenoyama Y (2014.9.3) Hypothalamic(帯広)arcuate8. 原弘真，田切美穂，平林真澄，保地眞一 (2014.8.21)

enhancerforkisspeptin

expression of female mice. The 3rd Meeting of World

保存卵巣由来のウシ前核期卵における星状体形成とCongress

胚盤胞発生との関係. 第 107 回日本繁殖生物学会

Scotland)(帯広)

nuleus-specificon

Reproductive

Biology(Edingbala,

14. Nakamura S, Uenoyama Y, Ikegami K, Tamura C,

9. 中村翔，上野山賀久，池上花奈，田村千尋，三宝誠，

Sambo M, Hirabayashi M, Tsukamura H, Maeda K

平林真澄，束村博子，前多敬一郎 (2014.8.23) ラッ(2014.9.3) The role of kisspeptin for defeminization/

ト性行動の発現制御におけるキスペプチンの役割.

masculinization of sexual behaviors in rats. The 3rd

第 107 回日本繁殖生物学会 (帯広)Meeting of World Congress on Reproductive Biology

10. 美辺詩織，松本華代，出浦慎哉，池上花奈，後藤哲(Edingbala, Scotland)平，三宝誠，平林真澄，上野山賀久，前多敬一郎，

15. Uenoyama Y, Nakamura S, Hayakawa Y, Ikegami K,

束村博子 (2014.8.22) 低栄養による繁殖抑制を担う

Deura C, Minabe S, Tomikawa J, Goto T, Ieda N, Sanbo

脳内エネルギーセンシングメカニズム. 第 107 回日

M, Tamura C, Hirabayashi M, Maeda K, Tsukamura H

本繁殖生物学会 (帯広)(2014.9.4) Lack of gonadotropin release in Kiss1

11. 後藤哲平，平林真澄，前多敬一郎，束村博子，上野
山賀久 (2014.8.21) キスペプチンノックアウトマウ

knockout male rats. The 3rd Meeting of World Congress
on Reproductive Biology (Edingbala, Scotland)《行動様式解析室》
1. 高雄啓三，宮川剛 (2014.9.11) 炎症性疾患における4. 小清水久嗣，萩原英雄，高雄啓三，宮川剛 (2014.9.12)

ヒトとモデルマウスの遺伝子発現パターンの共通性.

非成熟歯状回」を示すマウスおよびグルココルチコ

第 37 回日本神経科学大会 (横浜)

イドレセプター過剰発現マウスの歯状回における対

2. 服部聡子，高雄啓三，山崎真弥，遠山桂子，梅森十三，崎村建司，宮川剛 (2014.9.12) Schnurri-2 コンディショナルノックアウトマウスを用いた網羅的行動
解析. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)

照的な成熟関連遺伝子群の発現パターン. 第 37 回日本神経科学大会 (横浜)
5. 田中輝幸，渡邉紀，萩原舞，村上拓冬，小林静香，
真鍋俊也，高雄啓三，宮川剛，深谷昌弘，阪上洋行，

3. 萩原英雄，大平耕司，高雄啓三，宮川剛 (2014.9.12) 統

水口雅，奥田耕助 (2014.9.13) 神経発達障害原因遺合失調症における前頭皮質の擬似未成熟化. 第 37 回

伝子 CDKL5 の機能解析. 第 37 回日本神経科学大会

日本神経科学大会 (横浜)

(横浜)

146

研究発表／学会発表

6. Takao K, Shoji H, Hattori S, Miyakawa T (2014.9.25)
The

Mouse

Phenotype

Database.

Advancesinphenotype via interferon receptors expressed in themouse brain. 44th Annual meeting of Society for
Neuroscience (Washington DC, USA)

Neuroinformatics 2014 (和光)
7. Yamaguchi Y, Satoh S, Iijima T, Kanazaki R, Furuichi T,

10. Tanaka T, Watanabe A, Hagihara M, Murakami T,

Shinoda Y, Kakei S, Masaki S, Wagatsuma H, Miyakawa

Mizuguchi M, Takao K, Miyakawa T, Kobayashi S,

T, Takao K, Ikeno H, Tanaka K, Okamura-Oho Y,

Manabe T, Fukaya M, Sakagami H, Okuda K

Okumura Y, Kamakura S, Isono Y, Morii Y, Suenaga S,(2014.11.18) Funcitonal analyses of the CDKL5, a

Usui S (2014.11.15) Tutorial contents on the INCF Japan

causative gene for neurodevelopemental disorders. 44th

Node platforms. 44th Annual meeting of Society for

AnnualNeuroscience (Washington DC, USA)

(Washington DC, USA)8. Koshimizu H, Hagihara H, Takao K, Miyakawa T

meetingofSocietyfor

Neuroscience

11. Hagihara H, Ohira K, Takao K, Miyakawa Tfor(2014.11.19) Transcriptomic evidence for immaturity ofimmaturity and maturity marker genes in the dentate

the prefrontal cortex in patients with schizophrenia. 44th

gyrus between mouse lines with ‘immature dentate

Annualgyrus’ and mice overexpressing glucocorticoid receptor.

(Washington DC, USA)(2014.11.15)

Contrasting

expression

patterns

44th Annual meeting of Society for Neuroscience

meetingoffor

Neuroscience

12. Takao K, Hattori S, Shoji H, Miyakawa T (2014.11.19)
Cohort removal induces hyperthermia, increased pain

(Washington DC, USA)
9. Kaneko N, Zhengi L-S, Hitoshi S, Takao K, Miyakawa T,

sensitivity, and decreased anxiety-like behavior. 44th

Tanaka Y, Kalinke U, Kudo K, Kanba S, Ikenaka K,

Annual

Sawamoto(Washington DC, USA)K

Society(2014.11.17)

Interferon-α

inhibits

meetingofSocietyfor

Neuroscience

neurogenesis and induces depression-like behavioral《形態情報解析室》
1. 村田和義（2014.1.19）電子顕微鏡による分子から細光ストレス下でのホウレンソウ葉緑体のグラナ膜構

胞までの構造解析．フーリエ変換によるイメージン

造の変化．第 55 回日本植物生理学会年会（富山）6. 高浪景子，坂本浩隆，松田賢一，佐藤慧太，越智拓グとその周辺領域（東京）2. Miho Nishimura, Daisuke Nanba, Takashi Takaki,
Kazuyoshi

Murata,Hirotaka

Sakamoto,

海，坂本竜哉，谷田任司，山田俊児，井上海平，宮Yasusi

崎直幸，村田和義，河田光博（2014.3.22）感覚ニュ

Yamamoto（2014.3.18）Action of FtsH proteases andーロンにおける神経内分泌機構への形態科学アプロ

structure of spinach thylakoids under light stress．第 55

ーチ．日本行動神経内分泌研究会第 4 回関西支部勉回日本植物生理学会年会（富山）

強会（京都）

3. 村田和義（2014.3.5）生理学研究所形態情報解析室．

7. 村田和義（2014.3.24）電子顕微鏡による分子から細全国大学等バイオイメージング連携体制の今後のあ胞までの構造解析．SBRC セミナー

り方を考える会（岡崎）加速器研究機構（筑波）4. 村田和義（2014.3.7）電子直接検出（CMOS）カメラ

高エネルギー

8. 宮﨑 直幸，村田 和義（2014.5.11）SBF-SEM を用いのバイオ TEM への応用．ナノテク産業化基盤技術

た分裂酵母核構造の形状変化の効率的な定量解析法．

の有効利用および高度化と融合を目指した研究会

日本顕微鏡学会第 70 回記念学術講演会（幕張）2014（福岡）

9. 大嶋篤典，松澤朋寛，村田和義，西川幸希，藤吉好5. 難波大介，西村美保，坂本浩隆，村田和義，高木孝則（2014.5.11）電子顕微鏡によるイネキシンギャッ

士，山本泰（2014.3.18）光化学系 II の quality control :プ結合チャネルの構造研究. 日本顕微鏡学会第 70 回

147

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Kawamoto S.（2014.9.10）A Deep-Sea Microorganism

記念学術講演会（幕張）10. Bulbul Nayeema，村田和義，米谷裕太，金子康子（2014.5.11）ダイズ根粒感染細胞膜構造のクライオ電子顕微鏡観察．日本顕微鏡学会第 70 回記念学術講演

and the Origin of the Eukaryotic Cell．18th International
Microscopy Congress（Czech）
20. 宮崎直幸, 村田和義（2014.9.12）連続ブロック表面
走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）．日本植物学会第 78

会（幕張）11. 山口正視，山本悠太，樋口公孝，荒井重勇，森裕子，
古河弘光，村田和義（2014.5.11）深海微生物の超高回大会（東京）21. Atsunori Oshima, Tomohiro Matsuzawa, Kazuyoshi

圧電子顕微鏡観察による生物の初期進化の解明．日Murata, Kouki Nishikawa, Yoshinori(2014.9.26)

本顕微鏡学会第 70 回記念学術講演会（幕張）Electron microscopy of C. elegans innexin-6 gap

12. 坂口美亜子，宮崎直幸，藤岡壽，金子修，村田和義

junction channels indicates a characteristic subunit（2014.5.11）SBF-SEM によるマラリア感染赤血球のorganization. 第 52 回日本生物物理学会年会（札幌）

三次元観察．日本顕微鏡学会第 70 回記念学術講演会

22. Naoyuki Miyazaki, David Taylor, Grant Houseman,
Kousuke Murakami, Kazuhiko Katayama, Kazuyoshi（幕張）
13. 永谷幸則，村田和義，木森義隆，永山國昭（2014.5.12）

Murata(2014.9.26) Sapovirus capsid structure at 8 Å

ゼルニケ位相差電子顕微鏡法における超低周波数成resolution by single particle cryo-electron microscopy,

分の回復．日本顕微鏡学会第 70 回記念学術講演会

and homology modeling. 第 52 回日本生物物理学会年

（幕張）

会（札幌）

14. 村田和義（2014.8.30）電子顕微鏡による分子から細23. Kazuyoshi Murata, Ryusuke Ueno, Naoki Yamamoto,

胞までの構造生物学．日本顕微鏡学会関西支部特別

Hideji Murakoshi, Kuniaki Nagayama, Hiroki Minoda

講演会（姫路）(2014.9.26) Cathodeluminescence of Green Fluorescent

15. 宮 崎 直 幸 , 内 山 淳 平 , 松 崎 茂 展 , 村 田 和 義

Protein in Cell. 第 52 回日本生物物理学会年会（札幌）(2014.9.4) クライオ電子顕微鏡による黄色ブドウ球

24. Naoyuki Miyazaki1,2, Akifumi Higashiura, Tomoko

菌 S6 ファージの構造解析. 第 5 回ファージ研究会

Higashiura, Fusamichi Akita, Hiroyuki Hibino, Toshihiro（三重）

Omura, Atsushi Nakagawa, Kenji Iwasaki (2014.9.26)

16. 村田 和義，Qinfen Zhang，Xiangan Liu，Michael

Detailed cell entry mechanism of Rice dwarf virus

Schmid，Wah Chiu (2014.9.4) 電子線クライオトモグ(RDV). 第 52 回日本生物物理学会年会（札幌）

ラフィーによる T7 ファージ P-SSP7 のシアノバクテ

25. 宮崎直幸，内山淳平，松崎茂展，村田和義 (2014.9.4)

リアへの感染・増殖過程の構造解析. 第 5 回ファー

クライオ電子顕微鏡による黄色ブドウ球菌 S6 ファジ研究会（三重）ージの構造解析. 第 5 回ファージ研究会（三重）17. Kazuyoshi Murata, Masatoshi Esaki, Teru Ogura, Shigeo

26. Kazuyoshi Murata (2014.11.5) Cathodeliminescence ofArai, Yuta Yamamoto, Nobuo Tanaka （ 2014.9.8 ）green fluorescent protein in cell. 岡崎統合バイオサイ

Whole-Cell

エンスセンター リトリート（岡崎）Imagingofthe

Budding

Yeast

Saccharomyces cerevisiae by High-Voltage Scanning

27. 宮崎直幸，江崎雅俊，小椋光，村田和義 (2014.11.7)

Transmission Electron Tomography．18th International

Serial Block-Face SEM 構造解析により明らかになっ

Microscopy Congress（Czech）

た AAA タンパク質 Cdc48p によるミトコンドリアの

18. Sakaguchi M., Miyazaki N., Fujioka H., Kaneko O.,
Murata K（2014.9.10）3D structural analysis of malaria
parasite-infected red blood cells by SBF-SEM．18th
International Microscopy Congress（Czech）
19. Yamaguchi M., Worman C. O., Mori Y., Furukawa H.,
Yamamoto Y., Higuchi K., Arai S., Murata K.,

148

形態制御機構. IIRS 創立十周年記念学術講演会（東京）
28. Kazuyoshi Murata (2014.11.20) Advanced biologicalapplications for high-voltage electron microscopes.
International Symposium on Analytical Science andTechnology（Korea）

研究発表／学会発表《多光子顕微鏡室》
1. 村越秀治（2014.9.12）2 光子励起技術による単一ス
パイン内生化学反応の可視化と操作．Neuro2014（神ニューロフォトニクス研究会（北海道）
6. 柴田明裕，中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治 （2014.11.22）
Imaging intracellular signal transduction using a newly

奈川）
2. 村越秀治（2014.9.25）CaMKII によって活性化されdeveloped "non-fluorescent" fluorescent protein for

た Rho GTPase の協同的作用によるシナプス可塑性

FLIM-FRET．
第 4 回生理研・名大合同シンポジウム，

誘起．第 52 回日本生物物理学会（北海道）

名古屋大学医学部付属病院（愛知）3. 柴田明裕，中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治（2014.9.27）

7. 村越秀治（2014.12.13）シナプス内生化学反応の光操

Imaging intracellular signal transduction using a newly

作．細胞のメゾスケール構造機能シンポジウム（京developed "non-fluorescent" fluorescent protein for都）

FLIM-FRET．第 52 回日本生物物理学会（北海道）

8. 柴田明裕，中畑義久，鍋倉淳一，村越秀治 （2014.12.13）

4. 村越秀治（2014.10.16）神経細胞シナプス内生化学反Imaging intracellular signal transduction using a newly

応の可視化と光操作．第 87 回日本生化学会大会（京developed "non-fluorescent" fluorescent protein for都）

FLIM-FRET．細胞のメゾスケール構造機能シンポジ

5. 村越秀治（2014.11.7）2 光子蛍光寿命イメージング

ウム（京都）

顕微鏡によるシグナル分子活性の定量計測．第 3 回《ウイルスベクター開発室》
1. Kenta Kobayashi, Shigeki Kato, Kozo Kaibuchi, Kazuto
Kobayashi (2014.7.7) Functional analysis of Rho

FENS Forum of Neuroscience (Milan)
2. 小林憲太 (2014.11.21)

ウイルスベクターを利用しGTPase signaling in specific neuronal pathway using

た脳機能解析。第 24 回日本臨床精神神経薬理学会・

newly developed genetic manipulation technology. 9th

第 44 回日本神経精神薬理学会 合同年会（名古屋）《生体制御シグナル研究部門》
1. 佐藤幸治，竹内昌治（2014.10.3）匂い受容体再構成

olfactory receptors for the detection of chemical vapors.

系への気相匂い刺激．日本味と匂学会第 48 回大会

International Symposium on 3D Tissue Fabrication（静岡県静岡市）(Tokyo, Japan)

2. Sato K, Takeuchi S (2014.5.20) Reconstituted insect《神経分化研究部門》
1. S. Higashijima, "Functional analysis of locomotor circuits

Society for Neuroethology，札幌，2014 年 7 月 31 日

in the spinal cord and brainstem in zebrafish" International

149

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）《動物実験センター》
1. 野口和浩，兼子明久，平井啓久，浦野 徹（2014.5）

9. 中村直子，川辺正等美，福本紀代子，春口幸恵，近ニホンザルの膣内常在細菌叢。日本実験動物科学技

藤朋子，竹下由美，中牟田裕子，梅野智子，岩本ま術さっぽろ 2014（札幌）

り，高橋

2. 木村

透（2014.5）光触媒技術を応用した空気清浄浦野郁，古波蔵恵里，土山修治，竹尾透，徹，中潟直己（2014.10）熊本大学生命資源研化および光触媒加工による飼養保管施設の環境衛生。

究・支援センターにおける体外受精・胚移植による日本実験動物科学技術さっぽろ 2014（札幌）

マウスの微生物学的クリーニング。第３４回日本実

3. 浦野徹（2014.9）動物愛護管理法改正に関わるこれまでの経緯と今後大学に求められることについて。

験動物技術者協会九州支部研究発表会（宮崎）10. 浦野徹（2014.11）動物愛護管理法改正に関わるこ「研究機関等における動物実験等の実施に関する基れまでの経緯と今後大学に求められることについて。

本指針」等に関する第１回説明会。文部科学省主催「研究機関等における動物実験等の実施に関する基（東京）本指針」等に関する第４回説明会。文部科学省主催

4. 浦野

徹（2014.9）動物愛護管理法改正に関わるこれまでの経緯と今後大学に求められることについて。

（東京）
11. Wang C-C, Ito A, Hiroe T, Kubota M, Urano T（2014.12）「研究機関等における動物実験等の実施に関する基

The

本指針」等に関する第２回説明会。文部科学省主催

parameters of Japanese Macaque (Macaca fuscata) in the（名古屋）

center for experimental animals. 13th The Chinese-

5. 浦野徹（2014.9）動物愛護管理法改正に関わるこれまでの経緯と今後大学に求められることについて。

conditioning

periodandbloodbiochemical

Taipei Society of Laboratory Animal Sciences (CSLAS)
Annual Meeting（Taipei）「研究機関等における動物実験等の実施に関する基12. 浦野 徹（2014.12）我が国の動物実験の現状と今後本指針」等に関する第３回説明会。文部科学省主催の方向性。日本大学生物資源科学部動物実験委員会（大阪）主催平成２６年度動物実験に関する講演会（東京）6. 浦野

徹（2014.10）動物の愛護に関わる規制の最新

徹（2015.1）医学研究を適正に行う改正動物

情報と今後の動き。日本実験動物協同組合平成２６

愛護法等の解釈および微生物モニタリングのあり方。

年度研修会（東京）

平成２７年度東京女子医科大学動物実験講習会（東7. 浦野

徹（2014.10）動物愛護管理法等の各種規制に京）関する最新情報と今後の動き。第３回安全性試験受

14. 浦野託研究機関協議会セミナー（東京）8. 川辺正等美，中村直子，浦野 徹，中潟直己（2014.10）
熊本大学生命資源研究・支援センターにおける実験
動物の微生物品質受託検査。第３４回日本実験動物技術者協会九州支部研究発表会（宮崎）150

13. 浦野徹（2015.3）環境省および文部科学省による法令，基準，基本指針に基づく動物実験実施体制の進化と今後の課題。熊本保健科学大学特別講演（熊本）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（岡戸晴生ほか） ... 154
2． 腸内の味覚成分を化学受容する仕組みの解明（齊藤修ほか） ......................................... 154

3． 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
4． 大脳皮質視覚野における経験依存的発達メカニズム（小松由紀夫ほか） ................................. 156
5． ジストニア様症状を示す遺伝子改変マウスの病態解析（竹林浩秀ほか） ................................. 156
6． 電気刺激法を用いた運動野ネットワークの解析（星 英司ほか） ....................................... 157
7． 睡眠・覚醒状態に依存した海馬から帯状皮質への活動伝播の解析（高田則雄ほか） ....................... 157
8． 辺縁皮質刺激に対する大脳基底核ニューロン応答（佐藤澄人ほか） ..................................... 158
9． 遺伝子改変動物を利用した抑制性ニューロンおよび抑制性神経伝達についての研究（柳川右千夫） ......... 158
10．前頭皮質第 6 層細胞の局所回路と皮質出力の形成への関与を解明する（苅部冬紀ほか） ................... 159
11．温熱的快適感の脳内形成機序の探索（永島計ほか） ................................................. 159

12．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） ....................... 160
13．大脳皮質第一次視覚野上の同側眼優位カラムに特異的に発現しているシャペロンの発現パターンと機能の解析（冨田江一ほか） ....................................................................... 161
14．アストロサイト集合体の密度変化に伴うシナプス形成とシグナル動態の相関解析（桂林秀太郎ほか） ....... 162
15．オキシトシンによる弓状核摂食調節ニューロンの活動制御とシグナル伝達機構（矢田俊彦ほか） ........... 162
16．真核生物における RNA 分解制御機構の解明（細田 直） ............................................. 163
17．PKD2L1 カチオンチャネルの生理機能解析（清水貴浩ほか） ........................................... 163
18．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） ...... 164
19．霊長類味覚に対する TRP チャネルの役割（鈴木南美ほか） ............................................ 164
20．中枢神経における TRPV チャンネルの局在と機能解析（宮田清司ほか）................................. 165
21．動物種間差を利用した哺乳類 TRPA1 チャネル阻害薬の作用点の解明（太田利男ほか）.................... 166
22．体性感覚系における酸受容の分子機構の解明（樽野陽幸ほか） ......................................... 166
23．ジストニア・偏頭痛病態モデルとしてのナトリウムポンプ Atp1a3，Atp1a2 遺伝子ノックアウトマウスのシナプス機能解析（池田啓子ほか） ................................................................. 167
24．難治性慢性疼痛の神経科学的メカニズムの解明（津田誠ほか） ....................................... 167

25．両手同時運動，ミラーセラピーと機能的電気刺激を組み合わせた重度片麻痺患者の麻痺肢に対する新たな治療法の開発（吉田晋ほか） ............................................................... 168

26．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） ..................... 169
27．実細胞空間の構造取得に基づく時空間シミュレーション（市川一寿ほか） ............................... 169
28．Cryo-TEM による抗酸菌の基礎的形態サイズデータの取得（山田博之） ................................. 170
29．情報欠落のない新たな生物試料電子線トモグラフィー法の開発と応用（馬場則男ほか） ................... 170
30．老化に伴う神経原線維変化形成機序に関する蛋白化学的研究（吉田裕孝） ............................... 171
31．睡眠中の律動的神経活動の研究（美馬達哉ほか） ..................................................... 172
32．ゼブラフィッシュを用いた脳脊髄神経細胞の発生・機能回路構築の生理学的・分子生物学的研究（小田洋一ほか） 172
33．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） ........... 173
34．唾液腺水輸送関連タンパク質の翻訳後修飾による機能制御（杉谷博士ほか） ............................. 173
35．TRPV4 活性化に伴う海馬からの ATP 放出機構とその生理学的意義の解明（柴崎貢志ほか） ............... 174
36．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用（等誠司ほか） ................................................................................. 175

37．中枢神経系におけるグリア細胞の発生過程と機能構築形成への関与の解析（小野勝彦ほか） ............... 175
38．慢性心血管病治療を指向した革新的創薬基盤技術の構築（浜瀬健司ほか） ............................... 176

153

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

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
岡戸晴生，平井－坂本志伸（東京都医学総合研究所神経細胞分化プロジェクト）
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）
加藤総夫，高橋由香里，永瀬将志（東京慈恵会医科大学・総合医科学研究センター）

岡戸グループは，ホヤ幼生から単離した AMPA 型グルることを示唆した。

タミン酸受容体 cGluA とラット GluA2 の性質を比較し加藤グループはイオンチャネル・受容体の生体におけた。その結果，ホヤの ciGluA では野生型（Q）と人工変る役割の解明に取り組むべく，新規イメージング・シス

異体（R）のヘテロではイオン透過性が減少するが，ラッテムを用いたシナプス周囲チャネル間連携を解析する実トの場合，ヘテロでも減少しないことが明らかとなった。

験系を構築し，記録を開始した。扁桃体中心核ニューロ

岡村グループは，電位依存性プロトンチャネル

ンの樹状突起には spine が多く存在し，興奮性シナプス（Hv1/VSOP）の動物種間の活性化速度の大きな違いにが形成されているが，樹状突起の幹部にも興奮性シナプ

着目して解析を行った。昨年までウニ由来チャネル

スが形成され，それぞれ，異なる起源の興奮性ニューロ（Sp-Hv1）とマウス由来チャネル（mHv1）のキメラ分

ンからの入力を受ける。そこで，単一扁桃体中心核ニュー子などの解析から N 末端側と膜貫通領域 S3 の細胞側半ロンにカルシウム指示薬を導入し，高速共焦点イメージ

分の領域 S3a のヒスチジン H164 が活性化速度の違いにング（30-50 frame/s）下に，入力線維を刺激し分けるこ重要であることが判明していた。今回バックグランドをとによって，spine 上の NMDA 受容体チャネル，および，

mHv1 にして N 末端側と S3a 領域について二重変異と，樹状突起幹部上のそれらからの Ca2+流入の空間的広がり

それぞれの単独変異を導入した分子の３種類をとダイナミクスを比較することを試みている。特に，HEK293T 細胞に発現させ，それらの活性化速度を電流

spine と樹状突起幹部では周囲のアストロサイトの形態

ピーク値の半値に到る潜時（t1/2）の計測により比較しや位置が大きく異なることから，昨年度までに明らかにた。S3a のヒスチジン変異，N 末端側キメラにしたもの

した，アストロサイトからのモノカルボン酸トランス

は，いずれも正常の mHv1 の約 10 倍の活性化速度の促進

ポーターを介したエネルギー供給への依存度の差異を解を示した。一方，二重変異のものは，単独変異のものに析することを目指して実験を進めている。異なるシナプ

比較して 2 倍程度の活性化速度の促進に留まった。このス周囲部位に局在する受容体チャネルの意義の解明につことは S3a と N 末端側がなんらかの仕組みで相互作用すながるものと期待される。

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（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）

我々は，小腸細胞株 STC-１が渋み成分の茶カテキン

さらに TRPA1 と同様に感覚神経に発現する TRPV1 も酸（EGCG）に応答することを見出したことを発端に，STC-

化 EGCG，TS への高い応答能を示した。各動物種間で比１細胞の EGCG 応答を担うのは TRPA1 チャネルである

較解析すると，TRPA1 は哺乳類のみが，TRPV1 は鳥類ことを見出した。また TRPA1 を活性化する EGCG 成分

以上が酸化 EGCG への応答性を示した。そして，キメラを詳しく検討することにより，EGCG ではなく EGCG 酸

チャネルを作成して検討した結果，TRP チャネルの 6 回

化産物，特に EGCG 二量体のテアシネンシン(TS)がチャ

膜貫通部に酸化 EGCG 応答性に重要な部位が存在するこネルを活性化する実体の一つであることを明らかにした。

とが示唆された。今年度は更に以下の研究を進めた。

154

一般共同研究報告

マウスと鳥類の TRPA1 の TS 応答性に注目して，TS

その結果，タンニン酸単独ではマウス TRPA1 の活性化

応答性のないニワトリ TRPA1 の膜貫通部前半（第 1～３は検出されないが，TRPA1 アゴニストと同時に添加する

膜貫通部）のみマウス TRPA1 と交換したキメラと同様と，TRPA1 活性はタンニン酸により用量依存的に抑制さに膜貫通部後半（第４～６膜貫通部）のみマウス TRPA1

れることが明らかになった。一方，魚類のトラフグのと交換したキメラを作出した。どちらのキメラ TRPA1

TRPA1 を同様に解析すると，フグ TRPA1 はタンニン酸

も各 TRPA1 の共通アゴニストである AITC には応答性を単独で活性化される応答性を持ち，マウスと大きく違う持つことが Ca2+イメージング法で確認されたので，今後特徴を持っていることが判明した。今後，他の動物種の

詳しく TS 応答性を解析していく。

TRPA1 のタンニン酸応答を解析すると同時に，TRPV1

次に，渋味を呈することが知られているもう一つの物
質，タンニン酸が TRPA1 にどのように作用するか，カに対する作用，更にはそれらの作用機序にもアプローチする。

エル卵母細胞を用いた二本刺し膜電位固定法で解析した。

3．質感認知の神経ネットワーク基盤の研究
一戸紀孝，宮川尚久（国立研究開発開発法人国立精神・神経医療研究センター）
小松英彦，西尾亜希子,

郷田直一 （自然科学研究機構

生理学研究所）

小松研において上側頭溝底部に，多様な質感の中からタルに強く反応する領域を見出した。現在，一戸研では特に光沢に反応する細胞の集積する部位を覚醒マカクザ

生体内で CTB-Alexa 555 を用いてこの領野への投射を生ルにおいて見出した。小松，西尾（小松研），一戸（一体 内 で 可 視 化 し ， MTc か ら 光 沢 感 に 重 要 と さ れ る戸研）は，それぞれの技術・知識を合わせて，この注入

Skewness などの低次統計量がもたらされているらしいの困難な部位に，逆行性トレーサーCTB-Alexa 488 を注ことを見出している。この低次統計量を画像のシャッフ

入することを昨年度の当共同研究により成功した。本年ルによって保存しつつ光沢感を低下させて，MTc と上側

度は，このトレーサーの西尾（小松研）によるマッピン

頭溝周囲の神経活動を調べると，上側頭溝の活動が MTc

グと，MRI 等のイメージング化技術に優れた郷田（小松よりも低下することが示され，上側頭溝の方がより光沢研）により，光沢感受性の高い領野への入力を種々の方感と関連して反応する可能性を示した。

法によって可視化した。この解析で，かつて小松研が報

これらの研究に加えて，小松研では光沢感の心理物理告したグラデーションに反応する TEO の領域から特にの値とパラレルになる式を用いた手法を用いて，上側頭

強い投射があることが見出され，グラデーションの光沢

溝の細胞群に，この式のパラメーターと同様に変動するへの寄与という仮説を作り，さらなる研究を進めている。

細胞の存在を見出した。一戸研もマーモセットの光沢感

また，一戸研では，マーモセットを用いて，多種類な質への神経細胞の反応が，マカクと同様な傾向をもってい感（ガラス，石，木など）で，３種類の形態を作成し，るか検討をするべく，小松研より視覚刺激の提供を受けやはり上側頭溝周囲から，光沢の質感をもつガラス，メて実験を開始している。

155

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

4．大脳皮質視覚野における経験依存的発達メカニズム
小松由紀夫（名古屋大学・環境医学研究所）
杉村岳俊（名古屋大学・環境医学研究所）
吉村由美子

生後発達の一時期（感受性期）の片眼遮蔽により誘導

チャネル依存性長期増強の発生に必要か検討した。薬理される眼優位可塑性は大脳皮質の経験依存的発達の研究

学的に TNFα を阻害すると，この長期増強は阻害された。

の良いモデルである。感受性期のラットやマウスを 6 日

また，膜結合型 TNFα を可溶性 TNFα に変換する TNFα-

間片眼遮蔽した後，一次視覚野より視覚誘発電位を記録

converting enzyme (TACE) を薬理学的に阻害すると長期すると，非遮蔽眼刺激に対する反応の振幅は増大し，遮増強は発生しなくなったので，遊離した TNFα が長期増

蔽眼刺激に対する反応の振幅は減弱している。これまで

強発生に必要と考えられる。さらに，長期増強はに我々は，T 型 Ca2+チャネル依存性のシナプス伝達の長TNFα-KO マウスの視覚野では発生せず，TNFα を添加す

期増強が，非遮蔽眼刺激に対する視覚反応の増大を担う

るとレスキューされた。TNFα-KO マウスにおいて，条件ことを報告してきた。一方，米国の研究室から，この増刺激前後の様々なタイミングで TNFα を添加する実験を

大はヘブ型シナプス可塑性ではなく，恒常性維持のため行った結果，TNFα は条件刺激を与えた直後に必要であに起こるシナプス・スケーリングによるものであり，ることが明らかになった。これらの結果は，T 型 Ca2+チャ

tumor necrosis factor-α (TNFα)が関与することが報告され

ネル依存性長期増強の誘発には TNFα が必要であり，こている。本研究では，感受性期のラットやマウスの視覚の長期増強が片眼遮蔽に伴う非遮蔽眼の視覚反応増大の野から作成したスライス標本を使用し，TNFα が T 型 Ca2+

基礎過程であるという仮説を支持する。

5．ジストニア様症状を示す遺伝子改変マウスの病態解析
竹林浩秀，堀江正男，渡辺啓介，ホサイン イブラヒム（新潟大学大学院医歯学総合研究科）
佐野裕美，知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

不随意運動を生じる神経難病であるジストニアの病態

異常な染色像など，自然発生ミュータントの dt マウスでは，未だ不明の点が多い。自然発生ミュータントマウス

報告されているものと同様の組織異常が観察されたの dystonia musculorum (dt)マウスは，細胞骨格制御因子で（Horie et al., Eur J Neurosci 2014）。

ある dystonin (Dst)遺伝子の異常により，感覚神経の変性

我々の作製した新規 dystonin 遺伝子変異マウスはコン

および，ジストニアや小脳失調などの運動症状が起こる

ディショナル・ノックアウト実験およびコンディショナ

ことが知られている。我々は，Dst 遺伝子の N 末端側に

ル・レスキュー実験のできる多目的アリールである。さあるアクチン結合ドメインをもつアイソフォームをトらに，新たに Dst 遺伝子に異常のある自然発生ミュータ

ラップする新規遺伝子トラップ（DstGt）マウスを作製し，ント見いだすことができた。今後は，これらのマウスを

このホモ接合型マウスは生後２週間ほどでジストニア様用いて，生理学的・組織学的な解析を進め，感覚神経の症状を示す事を確認した。筋電図を調べると，主動筋と異常から運動症状発症までの間に起こる現象を明らかに拮抗筋の同時収縮も観察された。組織学的な解析により，して，dt マウスにおけるジストニアの発症機序や責任神

後根神経節の変性，および，感覚神経におけるニューロ

経回路を明らかにしていく計画である。

フィラメントの異常な蓄積，ミエリン塩基性タンパクの156一般共同研究報告

6．電気刺激法を用いた運動野ネットワークの解析
星英司（公益財団法人
知見聡美，南部前頭葉には複数の運動関連領野があり，課題遂行中の動物の前頭葉から記録された細胞活動を解析することによって，運動の準備や実行における各運動関連領野の機

東京都医学総合研究所）

篤（生体システム研究部門）

性応答と陽性応答が記録された。
２）スパイク活動については，興奮性応答と抑制性応答が記録された。

能的役割が解明されつつある。さらに，解剖学的研究に

３）小脳核の刺激に応答するスパイク活動が記録されより，前頭葉と小脳を初めとする皮質下部位との連絡様る部位では，局所場電位の興奮性応答がより頻繁

式が明らかになってきており，こうした連絡が前頭葉のに記録された。

機能遂行にあたり重要であると示唆される。そこで，そ１）の結果は先行研究の報告をサポートするものであの実態を明らかとすることを目指して本研究は実施されり，３）の結果は応答する細胞が皮質の中間層〜深層にた。

あることを示す。また，小脳核－視床－大脳皮質系は興

まず，電気生理学的に小脳核を同定し，刺激電極を留奮性伝達物質を利用しているので，２）の抑制性応答が置した。続いて，一次運動野に多点電極アレイを刺入し，記録されたのは予想外の結果であった。今後，詳細な解

局所場電位とスパイク活動の多点同時記録をおこなった

析を進めることにより，小脳と大脳皮質，ならびに，他ところ，以下の知見が得られた。

の皮質下部位と大脳皮質の機能連関の実態を明らかとし

１）局所場電位については，小脳核の刺激に応じて陰ていきたい。

7．睡眠・覚醒状態に依存した海馬から帯状皮質への活動伝播の解析
高田則雄（慶應義塾大学医学部）
佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

海馬は空間記憶や報酬，不安など多くの情報処理に関マウスから多点電極（シリコンプローブ）を行った。海わる。最近，異なる行動課題を遂行中のラットの海馬は，馬は 50 以上の脳領域へ出力線維を投射するため（J Comp

行動課題ごとに発火活動を異なる脳領域へ伝達すること

Neurol 497:101-14, 2006），電気生理計測を行う脳領域のが示された（Science 348:560-3, 2015）。つまり処理する選定が重要である。我々は上記遺伝子改変マウスを用い情報の内容ごとに，異なる脳領域へ海馬はその活動を伝て，海馬を光活性化した時に応答する脳領域群がどこか達する。海馬は，睡眠と覚醒の各状態で異なる電気的活を fMRI 計測によって捉えた（PLoS ONE 10:e0121417,

動を示すため（リップル活動や θ 活動など），それらの2015）。その結果，海馬の活性化に対して 50 の脳領域が状態において異なる情報処理に関与している可能性があ一様に応答するのではなく，帯状皮質など少数の脳領域る。そのため海馬活動の伝搬先脳領域も，睡眠・覚醒状だけが顕著に応答することを見つけた。そこで記録用の態に応じて異なるかもしれないと着想した。

シリコンプローブ電極は帯状皮質と海馬を含むように刺そこで海馬神経細胞を人為的に活性化させて，その活入した｡この結果，麻酔下マウスを用いた fMRI 計測で採動がどの脳領域でどのような応答を誘導するのかを，マ用していた光刺激強度は，覚醒マウスに対しては強すぎ

ウスの睡眠状態と覚醒状態とで比較することを目指して癲癇様の同期活動を誘導してしまうことを見つけた。

た。海馬の活性化には光感受性蛋白質（チャネルロドプ

そこで現在は，より弱い光照射強度を用いた海馬活性化シン）を海馬神経細胞に発現させた遺伝子改変マウスに取り組んでいる。さらに，計測脳波と筋電とを活用し，（Htr5B-tTA::tetO-ChR2）を用いた｡計測には頭蓋固定下のマウスの睡眠・覚醒状態を自動的に判定する計測プログ

157

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

ラムを構築中である。今後は以上の計測系を用いて，海検証する。

馬活性化に対する帯状皮質応答の違いを睡眠と覚醒とで

8．辺縁皮質刺激に対する大脳基底核ニューロン応答
佐藤澄人（北里大学医学部
知見聡美，南部脳神経外科）

篤（生体システム研究部門）

大脳皮質－大脳基底核－視床－大脳皮質回路のうち，各皮質刺激に対する応答は，いずれも早期興奮・後期興運動系ループはパーキンソン病やジストニアなどの運動

奮の二相性パターンを示し，潜時および持続時間は，一症状，辺縁系ループは強迫性障害などの精神症状に関与

次運動野，補足運動野，前辺縁皮質の刺激の順に長くな

していることが示唆されている。実際，視床下核の脳部る傾向（潜時は有意差あり）がみられた。各皮質刺激に刺激療法（DBS）がパーキンソン病患者の精神症状に影応答する 3 群といずれにも応答しない群と合わせた 4 群

響を与えたり，強迫性障害に対し有効であったとする報間において，自発発射の平均発射頻度，変動係数，burst

告が散見される。本研究は，辺縁系ループに関わる視床

index に有意差は認めなかった。視床下核内における各皮下核ニューロンの神経生理学的特徴を明らかにし，精神質刺激に応答するニューロンの分布は，一次運動野が外疾患の治療に役立てることを目的とした。

側部，前辺縁皮質が最内側部，補足運動野がその中間部

ニホンザルを用いて覚醒下に視床下核ニューロンの細にそれぞれ存在していた。

胞外ユニット記録を行い，①一次運動野，②補足運動野，

本研究の結果，視床下核における辺縁系ループに関与③前辺縁皮質の電気刺激に対する応答，自発発射，およするニューロンは最内側に位置し，大脳皮質刺激に対し

び視床下核内の分布について検討した。

運動系ループと同様に二相性反応パターンを示すことが計 190 個の視床下核ニューロンを記録した。一次運動

明らかとなった。このことは，視床下核の最内側の DBS

野，補足運動野，前辺縁皮質の刺激に応答するニューロ

が精神疾患に対して何らかの効果を与える可能性を示唆

ンはそれぞれ，47 個，36 個，50 個で，うち 17 個は一次する。一方，自発発射のパターンにおいて，辺縁系ルー運動野と補足運動野の両者に応答した。前辺縁皮質と運プのニューロンと運動系ループのニューロンとの区別は動系皮質との収束性入力はみられなかった。残りの 77

困難であることが分かった。

個のニューロンはいずれの皮質刺激にも応答しなかった。

9．遺伝子改変動物を利用した抑制性ニューロンおよび抑制性神経伝達についての研究柳川右千夫（群馬大学大学院医学系研究科）

脳は興奮性ニューロンと抑制性ニューロンから構成さある。一方，グリシントランスポーター2（GlyT2）はグれる神経ネットワークの集まりからできている。GABA

リシン作動性ニューロン特異的に発現する。我々は，グ作動性ニューロンとグリシン作動性ニューロンが抑制性

リシン作動性ニューロン特異的に蛍光タンパク質やチャ

ニューロンの代表である。GABA 作動性ニューロンは中ネルロドプシンなどの機能プローブを発現させるための

枢神経系全体に，グリシン作動性ニューロンは脳幹，小ツールとして，GlyT2 遺伝子に Cre レコンビナーゼ（Cre）

脳と脊髄に分布する。しかし，GABA 作動性ニューロン

遺伝子をノックインした GlyT2-Cre (Δneo)マウスを作製とグリシン作動性ニューロン両者とも比較的少数で散在した。次に，Cre の発現する細胞を明らかにする目的で，しているので，生のスライス標本で同定するのは困難で

GlyT2-Cre (Δneo)マウスとレポーターマウス（R26R マウ

158

一般共同研究報告ス）とを交配して得られたダブルトランスジェニックマ

した。その結果，GlyT2 mRNA 陽性細胞のほとんどすべ

ウスの脳切片と脊髄切片を X-gal 染色法で検討した。そてが β―ガラクトシダーゼ陽性であった。また，β―ガラの結果，主に脳幹，小脳，脊髄に lacZ の発現が観察されクトシダーゼ陽性細胞の 90%以上が GlyT2 mRNA 陽性でた。これらの研究結果を基にして，レポーター遺伝子のあった。以上の結果は，GlyT2-Cre (Δneo)マウスにおける発現がグリシン作動性ニューロン特異的かどうかを検討

Cre レコンビナーゼ活性がグリシン作動性ニューロンにする目的で，ダブルトランスジェニックマウスを用いて高率に限局することを示し，GlyT2-Cre (Δneo)マウスはグ

β―ガラクトシダーゼの免疫染色法と GlyT2 mRNA に対リシン作動性ニューロン選択的遺伝子発現が可能なツー

する in situ hybridization 法とを組み合わせた二重染色法

ルあることを示唆する。従って，GlyT2-Cre (Δneo)マウス

による組織学的解析を行った。その際に，小脳皮質ゴルは，グリシン作動性ニューロンの性質やグリシン神経伝

ジ細胞，脳幹の蝸牛神経背側核，巨細胞性網様核，三叉達の研究に有用なツールとして役立つことが期待される。

神経脊髄路核，台形体核，外側毛帯腹側核について解析

10．前頭皮質第 6 層細胞の局所回路と皮質出力の形成への関与を解明する
苅部冬紀（同志社大学

高等研究教育機構）

藤山文乃（同志社大学大学院

大脳皮質運動野の皮質下出力系として，第５層とともに重要な第 6 層の神経回路の解析を行っている。本年度

脳科学研究科）果をより詳細に確認するため，電子顕微鏡によるシナプスの観察をおこなった。

は，これまでに明らかにした 6 層神経細胞の細胞タイプ

３）前年に同定した 5‐6 層細胞間での興奮性結合につと既知の 5 層細胞タイプを利用して，それらの層内・層いて実験を進めた。グルタミン酸による単一細胞刺間結合様式について以下のような実験を行った。

激法により，細胞タイプ特異的な層間結合があるこ

１）6 層視床投射細胞と対側皮質投射細胞のペア記録とを確認した。

によってシナプス結合が観察された神経細胞の形態（軸索・樹状突起・細胞体）を 3 次元再構築した。ここれらの結果から，運動野 6 層内で視床投射細胞と対れにより，シナプス結合と考えられる部位が樹状突側皮質投射細胞がかなり分離した回路網を作る可能性を起上のどこに存在するかを明らかにした。

想定している。この局所回路構造は，第 6 層が対側皮質

２）電気生理学実験の結果，6 層視床投射細胞のシナプス結合に強い選択性があると考えられた。この結や視床それぞれに，同一層からの運動関連出力でありな
がら，独立した影響を与える可能性を示唆する。

11．温熱的快適感の脳内形成機序の探索
永島計（早稲田大学，人間科学学術院）

相澤優香（早稲田大学，人間科研究科）
中田大貴（奈良女子大学，生活環境科学部）
原田宗子，定藤規弘（生理学研究所，心理生理学研究部門）

温度に関わる感覚の客観評価，脳の責任領域の同定のでは温度感覚と温熱的・快不快感が異なる責任領域にあために，機能的核磁気共鳴画像法（functional Magnetic

る可能性を示している。しかし，通常，温度刺激は温度

Resonance Imaging; fMRI）が用いられている。先行研究

感覚，および温熱的快・不快感を同時に変化させ，先行

159

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

研究は両者を分離して実験が行われていない。本研究では，２つのを分離させる刺激プロトコールを用い，温熱の活動が見られた（図２B）。
末梢及び全身の温度条件，温度感覚の心理学的評価の違いによらず，局所温度刺激時に共通した脳領域が活動的快適性に関わる脳内機序を検証した。
方法していた。温度感覚，及び温熱的快・不快感が温度条件

男女 16 名を対象に局所温度刺激（18℃，41.5℃）と皮によらず同じ脳領域で表象されていることを示唆してい膚表面温度刺激（17℃，32℃，47℃）を組み合わせた実る。これらの感覚は同じ脳領域の異なるニューロン群で験を行った。ペルチエ素子により前腕局所温度刺激，水表象されており，今回の解析方法では分離出来ない可能

還流スーツを用いて皮膚表面温度を変化させた。その間性は排除できない。マルチボクセルパターン解析などのに脳の BOLD 信号を測定した。また Visual analogue scale

手法を用いることで，将来的にこの可能性を探ることが(VAS)を用いて温度感覚，温熱的快・不快感評定させた。

出来るかもしれない。

結果・考察
局所温刺激は，全身還流温に関わらず熱いと評価された。局所温熱的快・不快感は，還流水が 47℃の際に不快であると評価された。局所冷刺激は，全身還流温に関わらず冷たいと評価された。局所温熱的快・不快感は，還流温が 47℃の際に快，還流温が 18℃の際に不快と評価された。fMRI の解析では，全ての実験条件を通して両側体性感覚野，島皮質，眼窩前頭前野を含む比較的広範囲な脳活動が見られた（図１）。

図１.全ての温度条件で共通して活動の見られた領域

図２．VAS 評価中の BOLD 信号
A：温度感覚評価時＞快適感評価時
B：快適感評価時＞温度感覚評価時

しかし，同一全身温度での局所温度条件間の差，同一局所温度での全身温度条件間の差は認められなかった。
温度感覚評価時には快・不快感評価時と比較して島皮質を含む領域の活動が見られた（図２A）。快・不快感評
価時には温度感覚評価時と比較し，内側前頭前皮質など

12．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）

脳血管障害後における集中的な麻痺肢のリハビリテー

用いた検討により，麻痺肢集中使用は運動野における前ションは中枢神経系の再編を促進し，運動機能回復を増肢領域を拡大し，そこから同側の赤核へと線維連絡があ進する可能性が示唆されている。しかし，その詳細な影ることを示した。加えて，ウイルスベクターの二重感染

響および機能回復効果との因果関係は未だ明らかになっによる選択的経路遮断法 (Kinoshita et al., Nature, 2012)ていない。我々はこれまでに，内包出血モデルラットをにより，該当する皮質-赤核投射を選択的に阻害する事に160

一般共同研究報告より，麻痺肢集中使用により改善した運動機能が再度悪ルスベクター (AAV1-CaMKII-rtTAV16) を注入した個化する事が示された。本年度はこれを受け，蓄積された体を対象とした。その結果，出血側運動野において GFP

データの解析，論文執筆，そして投稿を行った。

陽性ニューロンを確認した。加えて，赤核において同じ解析として，赤核における BDA 陽性線維の定量化を

く GFP 陽性線維を確認した事から，皮質-赤核投射ニュー行った。解析サンプルは，予め出血側運動野に順行性トロンが選択的にウイルスベクターに二重感染した事を示

レーサーの biotin dextran amine (BDA) を注入したものをした。

対象とした。各個体の赤核における BDA 陽性の varicosity

以上の結果から，内包出血後の麻痺肢集中使用により，を計数した。また，個体ごとのばらつきを標準化するた皮質-赤核間の線維結合が有意に増加していることが示

め，赤核より吻側の大脳脚における BDA 陽性線維数を唆された。また，皮質赤核路の経路選択的阻害が成功し計数した。

た事を組織学的に裏付けた。これらの結果を元に論文をまた，ウイルスベクターを用いた選択的経路遮断法において，組織学的検討を行い感染の確認を行った。解析
個体は，出血同側の赤核にレンチウィルスベクター(NeuRet-TRE-EGFP.eTeNT) を，運動野にアデノ随伴ウイ

執筆し，国際専門誌である Journal of Neuroscience 誌へと投稿を行った。
本研究の成果はリハビリテーションの作用機序の解明
において有意義なデータであると考える。

13．大脳皮質第一次視覚野上の同側眼優位カラムに特異的に発現しているシャペロンの発現パターンと機能の解析
冨田江一（高知大学教育研究部医療学系基礎医学部門解剖学）
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）

視覚系の発達した哺乳類の大脳皮質第一次視覚野上には，遠近感の認知にとって重要な機能ユニット「眼優位いことから，同シャペロンが眼優位カラム形成の初期形
成プロセスを制御する可能性は高いと考えられる。

カラム」が存在している。同側・反対側眼からの視覚情本研究では，同シャペロンを分子マーカーや制御因子

報は，同じ大脳半球に伝えられるものの，分かれて第一の候補として用いて，眼優位カラムの初期形成プロセス

次視覚野上の機能ユニット｢同側・反対側眼優位カラム｣を制御するメカニズムを解明する。まず，現在まで幼弱にそれぞれ入力する。眼優位カラムは，発生期に制御因な眼優位カラムパターンはどのような過程を経て成熟す

子により大まかに同側・反対側眼優位カラムに分けられるのか全く分かっていなかったので，このプロセスを組たのち(初期形成プロセス)，発達期になり視覚刺激に促

織学的に明らかにしようと研究を開始した。ただし，発され完全に分離する(可塑的発達プロセス)という，2 つの生初期の眼優位カラムパターンは，通常眼優位カラムのプロセスを経て形成される。このうち，後者の可塑的発検出に使われているイメージング法やトレーサー手技で達プロセスについてはかなり明らかにされているが，前は可視化できないため，発生期における同シャペロンの者の初期形成プロセスは新しい概念であり，ほとんど分脳表面に平行な発現パターンを 2 光子励起顕微鏡などのかっていなかった。

高性能顕微鏡で撮影し，その時期の眼優位カラムパター

そこで，前者の眼優位カラムの初期形成プロセスを制ンとした。現在，この方法を用いて P1・P3・P5・P7・P10・

御するメカニズムの解明を目指した。この目的のため，

P16・P28 の眼優位カラムパターンを描出し，幼弱な眼優提案代表者は，神経軸索延長活性を持ち，同側眼優位カ位カラムパターンがどのように変遷を経て成熟するか世ラムに特異的に発現しているシャペロン｢同側眼優位カ界に先駆けて検討している。本研究は，平成 27 年度も生

ラム特異的シャペロン｣の単離に成功していた。このシャ理学研究所の一般共同研究として継続中であり，できる

ペロンの発現は，出生直後より同側眼優位カラムに特異

かぎり早く解析を終了させ幼弱な眼優位カラムが発生の的に発現しており，さらに視覚刺激の変化に左右されな進行とともにどのように変遷するのかを明らかにしたい。

161

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）14．アストロサイト集合体の密度変化に伴うシナプス形成とシグナル動態の相関解析
桂林秀太郎（福岡大学薬学部臨床疾患薬理学教室）
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）

脳の神経回路は神経細胞であるニューロンとグリア細光標識し，神経伝達物質を開口放出できるシナプスのみ

胞で主に構成されている。グリア細胞はシナプス形成やを染色し定量した。ノイズは，オリジナル画像からガウ

知的機能発達の一役を担っているとされており，グリア

シアンブラー処理した画像を差し引いて除去した。得ら

細胞とナプス，知的機能の三者間には密接な関係がある。

れた蛍光画像は ImageJ にて二次元的に定量解析した。

また，高等動物ほど脳内グリア細胞，特にアストロサイ

結果，ニューロン１つ当たりのアストロサイト数が変トが多く，アストロサイトの脳内占拠率が高次脳機能を化しても，培養エリア内で形成される興奮性シナプス獲得する上で鍵を握っている可能性が考えられる。事実，（VGLUT1 陽性シナプス）の総数に有意な変化は認めら

アストロサイトが欠除すると，神経回路の架け橋である

れなかった。ところが，ニューロン１つ当たりのアスト『シナプス』の数は激減する。このことからも，アストロ

ロサイト数が 5 個以下で共培養されていると，FM1-43

サイトが必要十分な集合体を構築して機能することが，で染色されるシナプスの数は有意に減少していた。
以上の結果より，ニューロンの周囲を取り巻くアスト

高次脳機能を発揮するために重要と言える。
本一般共同研究では，アストロサイトの数（ n ）の変

ロサイトの数が減少すると，神経伝達物質を放出できな化と機能的シナプス形成の相関関係に着目して実験をいシナプス（サイレントシナプス）が増える傾向がある行った。実験標本は，アストロサイトとニューロンの混ことが明らかとなった。これらの染色結果を踏まえて，成比を培養段階で制御し，単一ニューロンと複数アスト

現在はパッチクランプ法を用いて，アストロサイト数のロサイトで構成される培養細胞を用いた。実験は，単一変化に伴う興奮性シナプス伝達を電気生理学的に解析中

ニ ュ ー ロ ン の 樹 状 突 起 （ MAP2 ） と 興 奮 性 シ ナ プ ス

である。加えて，アストロサイトにおける Ca2+動態の変(VGLUT1)を免疫染色し，共焦点顕微鏡にて蛍光観察を化にも着目し，Oregon Green BAPTA-1（OGB-1）を用い行った。また，開口放出可能シナプスを FM1-43 にて蛍て光学的にも解析中である。

15．オキシトシンによる弓状核摂食調節ニューロンの活動制御とシグナル伝達機構
矢田俊彦，Putra Santoso，楊 怡飛，岩﨑有作（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）
箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

室傍核(PVN)のオキシトシン(Oxt)ニューロンが摂食抑食を抑制した。Oxt 添加は，単離した ARC POMC ニュー制に重要な役割を果たしていることが最近の研究から明ロンを直接活性化し細胞内 Ca2+濃度を増加させた。逆行らかにされた。この Oxt の摂食抑制作用を仲介する神経性トレーサ ー を用いた組 織 学的解析か ら ，PVN Oxt

経路として，私たちは 2009 年に，延髄孤束核のプロオピ

ニューロンが ARC に投射し，神経終末が POMC ニュー

オメラノコルチン(POMC)ニューロンへの投射経路を報ロンに接触していることを明らかにした。

告した（Cell Metabolism 10(5): 355-365, 2009）。POMC

本研究は，PVN Oxt ニューロンが ARC に投射し POMC

ニューロンは，孤束核に加えて，摂食一次中枢の弓状核

ニューロンを活性化する，新しい摂食抑制神経経路を明（ARC）にも存在する，そこで本研究は，Oxt が ARC POMCらかにした。これは，二次中枢 PVN ニューロンが一次中

ニューロンにも作用して摂食を抑制するかを検討した。

枢 ARC に投射する，教科書的な情報の流れと反対の神

以下の実験結果を得た (1) 。Oxtの脳室内投与は ARC

経回路の発見である。本研究結果から，私たちは，今日

POMC ニューロンを活性化し，Oxt の ARC 局所投与は摂の神経情報伝達の階層性のセントラルドグマに対する再162

一般共同研究報告考を提唱している。本研究成果は，臨床的に注目されて

et al.: Oxytocinergic circuit from paraventricular andいるオキシトシン投与による肥満および自閉症の改善のsupraoptic

作用機構の解明に役立つ可能性がある。

hypothalamus. FEBS Letters 588(23):4404-4412, 2014.

nuclei toarcuatePOMC

neuronsin

1. Maejima Y, Sakuma K, Santoso P, Gantulga D, Yada T

16．真核生物における RNA 分解制御機構の解明
細田直（名古屋市立大学大学院薬学研究科）

細胞内の mRNA はその役割を終えると分解される。こ

おける細胞内 EMCV RNA 量は Dom34 ノックダウンによの正常な mRNA 分解において，翻訳終結因子複合体

り上昇した。ウイルス mRNA はノンストップ mRNA と類

eRF3-eRF1 が mRNA 分解の律速段階であるポリ A 鎖短縮

似の機構で分解されると想定された。

化を制御することを明らかにしている。一方，異常 mRNA

さらに，ウイルス mRNA のモデル系として人工合成

は急速に分解されるという品質管理機構が知られている。

mRNA を用い，外来性 mRNA の分解機構の詳細について

そのひとつである終止コドンが欠失したノンストップ

解析を進めた。合成 mRNA の分解は，Dom34 ノックダ

mRNA 分解では，翻訳終結因子類似複合体 Hbs1-Dom34

ウンでは顕著な抑制が認められるものの，Hbs1 ノックダが機能することを明らかにしている。細胞内 mRNA 分解

ウンでは認められなかった。eRF3 類似因子は Hbs1 に加では eRF3-eRF1 およびその類似複合体が中心的役割を果えて GTPBP1/2 が知られている。GTPBP1/2 ノックダウン

たしている。本年度はウイルス RNA を代表とする外来により分解抑制が認められた。また，免疫沈降法により性 mRNA の分解機構について以下の知見を得た。

GTPBP1/2 は Dom34 と相互作用することを見出した。

ウイルス mRNA を選択的に分解・除去する抗ウイルス

GTPBP1/2-Dom34 複合体と相互作用する因子を免疫沈防御機構が存在することが知られているものの，その機構

降法により単離し質量分析装置（MALDI-TOF MS）によの詳細は不明な点が多い。本研究では，1 本鎖の(+)鎖 RNAり同定した。

ウイルスである脳心筋炎ウイルス（Encephalomyocarditis

以上の結果から，外来性 mRNA は GTPBP1/2-Dom34 複virus; EMCV）について解析を行った。細胞はウイルス感

合体により識別され急速な分解へと導かれることが示唆

染時インターフェロン（IFN）誘導カスケードを活性化さされた。どのように分解酵素因子群が動員されるかにつせる。IFN 処理した HeLa 細胞において，EMCV 感染後期

いての解明が今後の課題である。

17．PKD2L1 カチオンチャネルの生理機能解析
清水貴浩，酒井秀紀（富山大学大学院医学薬学研究部（薬学））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）

PKD2L1 は，Transient receptor potential (TRP) カチオン刺激によるチャネル制御の生理的役割は未解明である。

チャネルファミリーに属しており，これまでの過剰発現

したがって本研究では PKD2L1 欠損マウスを用いること系を用いた in vitro 実験により，マウス由来の PKD2L1

で，PKD2L1 チャネルのアルカリおよび苦味物質感受性

チャネルは非選択性カチオンチャネルとして機能するこが寄与する生理機能を明らかにすることを目的とした。

とを明らかにしている。また PKD2L1 カチオンチャネル

本共同研究においては，まず PKD2L1 チャネルが苦味

がアルカリ刺激およびいくつかの苦味物質により活性調受容に関与しているのかを明らかにするため，様々な苦節を受けることを見出している。しかしながら，これら味物質を用いた二瓶選択嗜好実験を行った。その結果，

163

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

野生型マウスおよび PKD2L1 欠損マウスにおいて，苦味

た in vitro 実験と一致している。これらの結果から，物質の忌避性には違いがなかった。一方，マウス舌より

PKD2L1 チャネルは苦味物質によるオン応答ではなく，

2+イメージング法

オフ応答に関与していることが示唆された。このにおいて，苦味物質の除去後に一過性の Ca2+上昇が生じ

PKD2L1 チャネルの苦味物質感受性は，危険シグナルでる例が見出されている。この結果は，過剰発現系を用いある苦味の持続性に関与している可能性がある。

急性単離した味細胞を用いて行った Ca

18．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（富山大学医学薬学研究部第三内科講座）

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）

非びらん性胃食道逆流症，機能性ディスペプシア，過TRPM2，TRPM4 の遺伝子発現がしていた。小腸上皮細敏性腸症候群は代表的な機能性消化管疾患であり，外来胞株（IEC-6）には，TRPV2，TRPV3，TRPV4，TRPM4

因子（酸・機械・温度刺激など）に対する痛覚過敏，上が発現していた。結腸上皮細胞株(MCE)には，TRPV3，

皮透過性亢進が中心病態と推定されるが，その詳細は不TRPV4 が発現していた。TRPM5 及び ATP トランスポー

明である。申請者らは TRPV4 刺激により食道上皮細胞ターである VNUT はすべてに発現していた。

から ATP が放出し，神経細胞を活性化すること，また，

RGE を特異的 TRPV4 活性化剤(GSK101)，酸，温度，

トリプシン等の蛋白分解酵素の食道への逆流により食道

低浸透圧刺激すると，有意な ATP 放出が観察された。

上皮 PAR-2 が活性化され TRPV4 を介する ATP 放出が促

ICE-6 に酸，低浸透圧刺激を処理すると，有意な ATP 放

進されること，小腸上皮では，TRPV4 活性化により，上出 が 観 察 さ れ た 。 し か し ， 特 異 的 TRPV1 ， TRPV3

皮の透過性が亢進，NSAIDs 小腸障害の最初のトリガー（2APB+carvacrol），TRPA1，TRPM8 活性化剤を処理しになることを報告してきた。

ても ATP 放出は観察されなかった。MCE に特異的

本研究では機能性消化管疾患病態と TRP チャネル機

TRPV4 活性化剤，酸，低浸透圧刺激を処理すると，有意能の関連を明らかにし，新規治療標的薬開発への道を切な ATP 放出が観察された。しかし，TRPV3 活性化剤でり拓くことを目的とし，消化管上皮細胞株，マウス消化は ATP 放出は観察されなかった。マウス遠位結腸に管，ヒト消化管上皮の生検標本を用いて，ATP 放出に関TRPV3 活性化作用のある carvacrol 処理すると ATP が放わる分子の発現を遺伝子レベルで確認し，生理的刺激（酸，出するとの既報があり，TRPV3 については再検討が必要

温度，低浸透圧）及び，各種 TRP チャネル活性化剤で処である。

理，放出される ATP をルシフェラーゼ反応により検出し，

今後，ATP 放出に関わる消化管 TRP チャネル機能及び，消化管上皮からの ATP 放出に関わる TRP チャネル，刺その刺激に対する応答異常と臨床病態についての更に詳激を網羅的に探索する。

細な検討が必要である。

胃上皮細胞株（RGE）には TRPV2，TRPV3，TRPV4，

19．霊長類味覚に対する TRP チャネルの役割
鈴木南美，西栄美子，筒井齋藤

圭，今井啓雄（京都大学霊長類研究所）

茂，富永真琴（自然科学研究機構生理学研究所）

本研究では霊長類の味覚に対する TRP チャネルの役

我々は苦味に対する霊長類の味覚応答を中心に研究を割を検討する。平成 26 年度は以下の実験と考察を行った。

行っている。二瓶法を用いたニホンザルの行動実験の結164

一般共同研究報告

果，特定の苦味（Phenylthiocarbamide, 以下 PTC）に対す

HEK293 培養細胞系を用いたタンパク質発現系では，アる受容体（TAS2R38）を遺伝的に欠損した個体でも，高フリカツメガエル卵母細胞発現系よりも，より感度が高濃度の PTC に対して忌避反応を示すことがわかった。当い応答を得られる場合がある。そこで，pCDNA3.1 にニ

初は，他の苦味受容体や嗅覚受容体がこの忌避反応に関ホンザル TRPA1 の cDNA を挿入し，HEK293T 細胞系で与する可能性を考えていたが，富永教授・斎藤特任助教

発現することを試みた。細胞内カルシウム濃度指示薬

により，TRP チャネルが関わっている可能性を示唆され，Calcium4 を用いたカルシウムイメージングの結果，
1 mM

ニホンザルのＴＲＰチャネルが PTC 受容に関わってい以上で有意な反応を示すことがわかった。これらのことる可能性を検討した。平成 25 年度までにアフリカツメガ

から，TAS2R38 が機能していないニホンザルが高濃度の

エル卵母細胞発現系における電気生理実験でニホンザル

PTC に忌避反応を示す原因として，TRPA1 が PTC に応TRPA1 が PTC に応答することを示したが，必要な PTC

答し，チャネルの開口を促進することにより忌避応答がの濃度（> 6 mM）が行動実験で反応を始めた濃度（~1生じていることが示唆された。

mM）よりも高かったため，別の実験系も検討した。

20．中枢神経における TRPV チャンネルの局在と機能解析
宮田清司，吉田亜矢加，古部瑛莉子，萬成哲也（京都工芸繊維大学大学院・応用生物学部門）
高山靖規，橘高裕貴，富永真琴（自然科学研究機構・生理学研究所・細胞生理研究部門）

Transient receptor potential (TRP)チャネルは，温度・化れる体温上昇が顕著に増強・持続された。

学物質・物理的刺激を受容する感覚受容体であるととも

TRPV1 agonist RTX の脳室内投与は，脳室周囲器官なに，刺激を受けるとカルシウムイオンなどの陽イオンをらびに体温調節部位である視索前野の Glial fibrillary

透過させることで情報伝達を担うことが知られている。

acidic protein (GFAP)陽性細胞の STAT3 を活性化した。

我々の共同利用研究において，TRPV1 が血液脳関門を欠RTX 脳室内投与により STAT3 が活性化される脳部位は，

く脳室周囲器官の GFAP 陽性細胞に特異的に存在し，

LPS の末梢ならびに脳内投与による STAT3 活性化部位

TRPV1 against の静脈内および脳室内投与により GFAPと極めて酷似していた。さらに，TRPV1 KO マウスは，陽性細胞に Fos 発現を誘導することを報告した(Glia

LPS の末梢および脳室内投与による GFAP 陽性細胞の2013)。本年度は，脳室周囲器官の GFAP 陽性細胞のSTAT3 活性化が顕著に減弱していた。しかし，LPS の末TRPV1 が発熱などの体温調節機構に関与することを明梢投与による NF-kB 活性化は，TRPV1 KO マウスにおいらかにすることを目的とした。

ても，野生型と同様におきていることが判明した。

TRPV1 agonist である resiniferatoxin (RTX)を，野生型マ以上の結果より，TRPV1 の活性化は，体温調節や脳内

ウスに脳室内投与すると，濃度依存的な一過性の体温低

免疫系活性化に関与する STAT3 を活性化することで，体下を引き起こすが，TRPV1 KO マウスではこのような体温低下を引き起こすことが明らかになった。さらに，

温低下は観察されなかった。グラム陰性菌細胞壁外膜のTRPV1 の不活性化は LPS により引き起こされる体温上構成成分で発熱物質 lipopolysaccharide (LPS)を末梢投与

昇の増強・持続に関与することが判明した。以上の結果

後に，RTX を脳室内投与すると体温低下が増強された。

より，TRPV1 は中枢による脳内免疫系活性化と体温調節

一方，LPS の末梢投与後に TRPV1 antagonist である機構に重要な役割を果たしていることが明らかになった。

Capsazepine を脳室内投与すると LPS により引き起こさ165

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

21．動物種間差を利用した哺乳類 TRPA1 チャネル阻害薬の作用点の解明
太田利男，鴋澤永子，高橋賢次（鳥取大学・農学部）
齋藤茂，富永真琴（生理学研究所・岡崎統合バイオサイエンスセンター）

知覚神経に発現している非選択的陽イオンチャネルで

A967079 は CA による反応を抑制せず，高濃度で [Ca2+]i

ある Transient receptor potential A1 (TRPA1) は，刺激性化

反応を引き起こした。更に，ニワトリへの A967079 の投学物質や温度刺激などにより活性化される侵害受容チャ

与により疼痛関連行動が生じ，この反応も HC030031 でネルとして機能している。それ故 TRPA1 は末梢性鎮痛抑制された。

薬のターゲットとして着目され，多くの阻害薬が開発さニワトリ TRPA1 とヒト TRPA1 のキメラチャネルを作れている。我々はこれまで，本共同研究を通して様々な成し，A967079 による TRPA1 活性化作用に関与する領域

動物種の TRPA1 チャネルの機能を調べ，温度感受性やを調べたところ，感受性領域は膜貫通部位に存在してい薬物反応性の種間差について明らかにしてきた。本研究ることが示された。そこでニワトリを含む数種の脊椎動で は ， 哺 乳 類 で 最 も 強い TRPA1 阻 害 作用 を 有 す る

物 TRPA1 に対する A967079 の作用を検討した結果，カ

(1E,3E)-1-(4-フルオロフェニル)-2-メチル-1-ペンテン-3-

エル TRPA1 はニワトリ TRPA1 と同様な反応を示すこと

オン オキシム（A967079）の薬理作用を調べ，TRPA1が分かった。そこで，アミノ酸の種間比較を行い，ミュー

に対する遮断作用の分子基盤について検討した。

タントチャネル解析を行った。その結果，ヒト TRPA1

ヒト TRPA1 を発現させた HEK293 細胞において，において第Ⅴ膜貫通部位のロイシンをイソロイシンに置

A967079（1μM） はシンナムアルデヒド（CA）による換することにより，A967079 による遮断作用が消失し，[Ca2+]i 増加を完全に抑制した。一方，ニワトリ TRPA1 発

逆に活性化作用が発現することが分かった。

現 HEK293 細胞（cTRPA1-HEK）に対して，A967079（1μM）

以上の成績より，薬物感受性における動物種間差を利は抑制作用を示さず，高濃度（10μM＜）では逆に[Ca2+]i

用することにより哺乳類 TRPA1 チャネル遮断薬の作用増加反応を引き起こした。A967079 による[Ca2+]i 増加反点を分子レベルで明らかにすることが出来た。それ故，

応は TRPA1 遮断薬である HC030031 により抑制された。

本研究は TRPA1 をターゲットにした新規鎮痛薬の開発

cTRPA1-HEK において A97079 は単一チャネル活性を示における基礎的知見を提供するものと考えられる。

した。ニワトリ背根神経節ニューロンにおいても，

22．体性感覚系における酸受容の分子機構の解明
樽野陽幸（京都府立医科大学 大学院医学研究科 細胞生理学）
榎原智美（明治国際医療大学 医学教育研究センター解剖学ユニット）
古江秀昌（生理学研究所 生体情報研究系 神経シグナル研究部門）

酸感受性イオンチャネルをはじめとする近年の酸感受離後根神経節からの電気生理学記録法（パッチクランプ

性機能分子の発見を背景に，感覚系（特殊感覚・内蔵感法）は非常に有用であり，本技術の習得および本技術を覚・体性感覚系）の中でも特に体性感覚系における分子中心とした将来的な共同研究の礎を築くことを期待してレベルでの酸受容解明を目標として本研究を行った。本

本研究を開始した。

研究を遂行するには実際の動物の体性感覚神経における本研究ではさらに，三叉神経の皮膚機械受容器および酸応答を記録することが不可欠であり，in vivo/ex vivo 神

一次感覚ニューロンの形態学的・電気生理学的研究でご経応答記録の第一人者である生理学研究所生体情報研究

活躍の明治国際医療大学医学教育研究センター解剖学ユ系神経シグナル研究部門の古江秀昌准教授が所有する単ニットの榎原智美准教授にも参画していただいた。

166

一般共同研究報告

具体的には，生理学研究所において体性感覚神経の解伝授していただいた。

剖学的および生理学的研究法についての勉強会を開催し，以上，本共同研究によって三叉神経ニューロンおよび

榎原先生より皮膚機械受容に関わる受容器細胞・三叉神

後根神経節ニューロンによる体性感覚受容の解剖学的・

経ニューロンの研究法について，また，古江先生より後

生理学的研究法についての情報収集および技術習得がで

根神経節の痛み神経応答の電気生理学的記録法について，きた。これらの情報・技術は本研究のゴールである体性実験における実際的な問題についての詳細かつ具体的な感覚の酸受容メカニズム解明研究の重要な基盤となる。

情報交換を行った。さらに，神経シグナル研究部門研究

今後は，本共同研究のメンバーとの綿密な連携のもと，室においてマウス後根神経節の in vivo 神経応答記録法を研究を推進していく。

23．ジストニア・偏頭痛病態モデルとしてのナトリウムポンプ Atp1a3，Atp1a2 遺伝子
ノックアウトマウスのシナプス機能解析池田啓子（兵庫医科大学 医学部 生物学）
古江秀昌，佐竹伸一郎（生理学研究所 生体情報研究系 神経シグナル研究部門）
ナトリウムポンプは，細胞膜間の Na+と K+の濃度勾配

胞膜間の Na+/K+濃度勾配を輸送の駆動力として利用し，の形成に関る能動輸送酵素である。この酵素はとの 2

シナプス終末から放出された興奮性神経伝達物質グルタ

つのサブユニットから構成され，マウス小脳では13

ミン酸の回収を担っている。マウス小脳において，バーの 3 種のサブタイプが発現している。3 サブユニットは

グマングリアには EAAT1 と EAAT2，プルキンエ細胞に

プルキンエ細胞や分子層の介在ニューロンに発現し，2

は EAAT3 と EAAT4 の各サブタイプが特異的に発現してサブユニットはバーグマングリアに発現している。数年いる。Atp1a3+/-では，プルキンエ細胞のグルタミン酸回前，ヒトにおいては，3 サブユニットは急性発症性ジス

収能が選択的に障害を受け，小脳皮質のシナプス伝達がトニアパーキンソニズムと小児交互性片麻痺の，2 サブ

変化することにより病態につながるとの仮説をたてた。

ユニットは家族性片頭痛の原因遺伝子であることが報告

小脳のスライス標本においてケージドグルタミン酸を用された。本研究は，3 サブユニット遺伝子ノックアウト

いた電気生理学的解析を行い，Atp1a3+/-ではプルキンエ

ヘテロマウス (Atp1a3+/-)および2 サブユニット遺伝子

細胞の EAAT 電流が野生型より有意に減弱していること(Atp1a2+/-)を解剖学的・電気を発見した。グルタミン酸のシナプス外漏出が，小脳生理学的手法により詳しく解析することにより，これら

LTD を始めとするシナプス可塑性の確立に重要なプロ神経疾患の病態ならびに発症機序を解き明かし，新規治セスであることは広く知られている。したがってこの結療薬の開発につなげることを目的とした。

果は，Na ポンプ3 サブユニットが，グルタミン酸回収

ノックアウトヘテロマウス

今年度は，小脳のグルタミン酸リサイクル系における機構との共役を介して，小脳の情報処理や記憶学習の成3 サブユニットの役割について検討を行った。興奮性ア

立過程に大きな影響を及ぼし得ることを示唆している。

ミノ酸輸送体 EAAT は，Na ポンプにより作出された細24．難治性慢性疼痛の神経科学的メカニズムの解明津田誠（九州大学大学院 薬学研究院 ライフイノベーション分野）

末梢神経の障害や機能不全により，難治性の慢性疼痛

カニズムは不明である。主な症状として触刺激で痛みを「神経障害性疼痛」が発症する。しかし，その発症維持メ

誘発するアロディニアが挙げられる。アロディニアのメ

167

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

カニズムとして，皮膚への触刺激で興奮する一次求心性

角第 I 層ニューロンでの興奮性シナプス後電流（EPSCs）

Aβ 線維を介した経路が想定されているが，否定的な論文をパッチクランプ法により解析した。その結果，正常ラッもあり，依然として未解明のままである。また，従来のトでは光刺激によって第 I 層ニューロンで EPSCs は検出

研究では動物個体レベルで Aβ 線維を選択的に刺激（あされなかったが，神経損傷ラットでは多シナプス性のるいは抑制）する技術がなかったため，アロディニアに

EPSCs が検出されることを見出した。さらに電流固定下おける Aβ ニューロンの関与を直接的に証明した報告はで記録したところ，神経損傷ラットで後根光刺激によるない。そこで我々は，チャネルロドプシン 2（ChR2）を活動電位も観察された。また，記録した第 I 層ニューロ

Aβ 線維に発現させた遺伝子改変ラット（W-TChR2V4ンをガラス電極内に充填したニューロビオチンによってラット）を用いたオプトジェネティックス（光遺伝学）

ラベルしたところ，頭尾側方向に樹状突起を伸ばした形

実験アプローチを利用して研究を行った。同ラットの第態をしており，脳へ投射する projection ニューロンと類

5 腰髄脊髄神経を結紮・切断し，神経障害性疼痛モデル

似していた。

を作成した。神経損傷後，470 nm の青色光をラットの足以上の結果より，神経障害後に Aβ 線維を刺激するこ底部に照射し光源から足を退ける行動をスコア化した。

とで疼痛様行動が出現すること，さらに通常侵害情報をその結果，神経損傷後に光刺激による後肢逃避行動が有受容する脊髄後角第 I 層ニューロンへ，Aβ 線維を介する意に増加し，損傷後 28 日目まで持続した。一方，非損傷

興奮性が入力する異常な回路が形成されることが示唆さ

側ではそのような増加は認められなかった。そこで，正れた。さらに，オプトジェネティックスを利用した本評

常および神経損傷 W-TChR2V4 ラットの後根付脊髄矢状価法は非侵襲・非拘束・非接触の新しい神経障害性アロ

断スライス標本を作成し，後根を光刺激した際の脊髄後ディニア評価法となる可能性がある。

25．両手同時運動，ミラーセラピーと機能的電気刺激を組み合わせた
重度片麻痺患者の麻痺肢に対する新たな治療法の開発
吉田晋，大塚裕之（北海道医療大学リハビリテーション科学部）
西村幸男（生理学研究所）

脳卒中後の上肢運動麻痺は日常生活動作を阻害する重ARC は尺骨神経に対して行い，刺激パルス生成のための大な問題であるが，効果的な治療法は確立されていない。

生体信号としては尺骨神経支配の ECU および共同筋でそこで健常な領域から得られる生体信号を正常機能が残あり正中神経支配である長掌筋（PL）から導出した。ARC

存する筋・末梢神経に対し機能的電気刺激として加える

前後のターゲット内に静止している相で経頭蓋磁気刺激

artificial recurrent connection (ARC) 技術を用いた新たな（TMS）を行い，運動誘発電位（MEP），cortical silent period

脳卒中上肢の治療法を考案した。

(CSP) を計測した。

今回は健常者を対象に予備的実験を行い最適な刺激方法および計測パラメータの検討を行った。

まだ少数例の結果であるが，FCU の MEP はどちらの課題でも ARC 後に低下したが，PL の MEP は PL を用い

当初考えていた対側肢の EMG を用いた制御では，制た ARC 後に増大する傾向を示した。CSP には特徴的な御対象の肢を電気刺激のみで制御する必要があり，細か差を認めなかった。PL と尺骨神経との ARC 後に PL のな運動調節が困難であった。そこで，すでに先行研究で

MEP が増大したことは，異なる神経支配の共同筋である

学習効果が明らかになっている同側の EMG を用いる課

PL の皮質領域に可塑的変化が生じたこと示唆すると考題を用い，運動皮質の可塑的変化が生じるかについて検

えられる。

討した。
尺側手根屈筋(FCU)が主動作筋として働く方向への手関節の center out task を行わせ，途中で ARC を付加した。

168

今後は症例数を増やし検証を進めると同時に，対側肢から制御する場合に電気刺激以外の運動を制御する動力をどのように得るかについて検討を進める。

一般共同研究報告

26．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）
鈴木伸弥（杏林大学）
笹田周作（相模女子大学）
宇川義一，門脇傑（福島県立医科大学）

村山尊司，川上貴弘（千葉リハビリテーションセンター）
西村幸男（生理学研究所）

我々は脊髄損傷や脳卒中患者のニューロリハビリテー(Left)へ交わる電流の 4 方向を検討した。Right・Left 方向

ションが可能な人工神経代替装置の開発，ならびにそれの刺激では，これまでの我々の報告どおり刺激コイルがを用いたニューロリハビリテーション法の開発を目指し，

腰椎第 1－第 3 椎間に位置した場合，歩行運動を誘発す

これまでに非侵襲的な磁気刺激による上肢筋―腰髄間のることが可能であり，刺激コイルの中心が正中線よりも人工神経接続を開発した。この人工神経接続は随意的な右方に位置した場合，右足が前方，左足が後方へ振り出

歩行機能上肢筋により頻度変調される脊髄への連発磁気される歩行運動が誘発され，コイルが正中線よりも左方刺激を行うことで，脊髄の一部を迂回して脊髄神経回路へ位置した場合，その誘発される運動方向は反対となっ網を賦活化し，下肢の歩行運動を生じさせる事が可能でた。刺激コイルが腰椎第 1－第 3 椎間により吻側・尾側ある。本年度は，磁気刺激による腰髄の機能地図の存在に位置した場合，刺激中に両下肢が後方へ同時に移動すを明らかにする目的で，磁気刺激により生体内で生じるるという同位相運動が出現した。Right・Left 間で誘発さ電流方向および刺激位置とそれによって誘発される下肢

れる歩行運動パターンに大きな変化は見られなかった。

の運動について検討を加えた。

Rostral・Caudal 方向の刺激ではほぼすべての刺激部位で磁気刺激を第 12 胸椎―第 5 腰椎の各椎間上へ与え，電同位相運動となった。これらの結果は，腰髄には歩行運

流方向は正中線に沿って吻側(Rostral)・尾側方向(Caudal)

動と同位相運動の異なる運動を誘発する 2 つの神経回路への電流，及び正中線に対し垂直に右方(Right)・左方網が存在することが示唆された。

27．実細胞空間の構造取得に基づく時空間シミュレーション
市川一寿，大島大輔（東京大学医科学研究所腫瘍数理分野）
相良洋（東京大学医科学研究所疾患プロテオミクスラボラトリー）

従来のシグナル伝達シミュレーションの 90%以上は細e109895; Ohshima, D., et al., PLoS Comp.Biol., 11 (2015),

胞の 3D 空間を考慮していなかった。微分方程式上は拡e1004326; Ohshima, D., et al., PLoS ONE, 10 (2015),

散項が現れたり，概念的には細胞質と核に分けたパス

e0127633）。しかし実細胞空間は単なる 3D 空間ではな

ウェイが示したりしているシミュレーションはあるもの

く，オルガネラが密集する複雑な構造を持つ。その上，の，これらはいずれも 3D 実空間を扱ってはおらず，拡

オルガネラの構造がダイナミックに変化することが報告

散の効果の検討が不十分であると言わざるを得ない。一されている（Al-Mehdi, et al., Sci.Signal., 2012, 5, ra47;

方，これまで我々はシグナル伝達における拡散の効果のMurata, et al., J Gen Virol, 2000, 81, 401）。シグナル伝達シ

重 要 性 を 報 告 し て き た （ Hoshino, D., et al., PLoS

ミュレーションをさらに前進させるため，我々は細胞丸

Comp.Biol., 8 (2012), e1002479; Ohshima, et al., PLoS ONE,ごと 1 個の連続切片を電子顕微鏡で撮影し，そこから細(2012) 7:e46911; Watanabe, A., et al. ,PLoS Comp.Biol., 9,

胞内構造を抽出してシミュレーションをすることを目指(2013), e1003086;; Ohshima, D., et al., PLoS ONE, 9 (2014),

す（Pham, T.D., et al., Theoretical Modeling and Medical

169

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Biology, 10 (2013), 62; Ichikawa, et al., IET Syst.Biol., 9ンした。その結果，予想以上に構造の影響が大きく出る(2014), 41-51）。

ことが明らかになった。さらに正常細胞とがん細胞では

本年度は，昨年度に取得したマウスの肝細胞の 500 枚

構造が異なることが知られているため，この 2 つのシグ

連続切片（厚さ 50nm）から細胞内構造を抽出し，複雑なナル伝達を比較することを目的に，肝がんモデルマウス

細胞内構造におけるタンパク質の拡散をシミュレーショ

を用いて上記と同様に連続画像を取得した。

28．Cryo-TEM による抗酸菌の基礎的形態サイズデータの取得
山田博之（公益財団法人結核予防会結核研究所抗酸菌部）【目的】結核菌を含む抗酸菌の固形培地上のコロニーは，菌体直径は 6 種の平均±SD が 0.603 ± 0.127 μm で種間でコード形成という特異的な菌塊構造を呈することが知らの差がほとんどなかった。一方，菌体長は種ごとの観察菌れている。菌種によりこのコード形成の度合いが様々であ

体平均値は M. aurum が最も短く 1.43 μm，M. celatum typeIIり，個々の菌が持つ形態学的な特徴とコード形成の度合いが最も長く 3.424 μm で，その差は 2 倍以上であった。種の関連を調べることを目的として，抗酸菌 ATCC 株の基間で直径が近似しつつ菌体長に多様性が見られることか

本的な形態サイズデータを Cryo-TEM を用いて取得する。

ら，菌体長が短い種では極めて球菌に近い菌体形態をとる【方法】結核研究所にて抗酸菌を液体培地で充分な菌量ことが明らかになった。特に M. aurum, M. chitae は平均真が得られるまで培養する．遠心でペレットを作製後，2.5%

円度(circularity)が 0.8 を超え，かつその標準偏差が 0.01 以

グルタールアルデヒド固定する。リン酸緩衝液で洗浄後，下でかなり球菌に近い形態的特徴を持つことが明らかに冷蔵保存する。生理学研究所にて Vitrobot を用いて氷包埋なった.

し，JEM-2200FS Cryo-TEM で観察した。観察像を Fiji

コード形成に関しては菌体長が結核菌と近似した種の(ImageJ)ソフトウエアを用いて単個菌の基礎的な形態計測

コロニー内の菌の配置は類似している傾向が見られたが，を行い，菌種ごとの基礎形態データベース構築の増強を

それらの種のコロニーでは単個菌の配置が平面的で，結核行った。

菌のコードと比較して平面的（層状）であった。結核菌の【結果と考察】M. aurum (ATCC 23366), M. austroafricanum

コロニーにおけるコード形成は菌体の基礎形態だけでな(ATCC 33464), M. celatum type I (ATCC 51130), M. celatum

く，菌体のねじれや菌体表面の接着性などの特徴が影響しtype II (ATCC 51131), M. chitae (ATCC 19627), M.

ている可能性が示唆された。

farcinogenes (ATCC 35753)を観察した。

29．情報欠落のない新たな生物試料電子線トモグラフィー法の開発と応用
馬場則男（工学院大学
馬場美鈴（工学院大学

情報学科

総合研究所

コンピュータ科学科）
産学共同研究センター）

申請者が開発した，非線形離散濃度階調再構成法は，方向も一つの軸と捉えた断層画像空間を想定する。する

電子線トモグラフィにおける情報欠落(missing wedge)問と再構成は，量子単位をどのようにその 3 次元断層画像

題を解決し，少ない投影像枚数からでも解像度を落とさ空間に配置するかの問題に置き換えられる。全方位の投ずに再構成する新奇な方法である。ディジタル断層画像

影データを満足するようにその配置問題を解くことに他において，各画素の濃度階調は濃度の量子化された 1 単ならない。これによって，再構成に関する拘束条件に柔位(量子単位)を階調分積み上げたと考え，この積み上げ

軟性が持てるようになった。これまで複合ナノ粒子など

170

一般共同研究報告に応用し，そうした悪影響をほぼ払拭した 3 次元断層像

かし，実用的でない面を，低分解能から徐々に分解能をを得ることが出来た。

あげる独自の方法で改良した。その結果，階調数が少な

しかし，生物試料のように構造が複雑になるほど，こい段階のシミュレーションではあるが，情報欠落の悪影

れまで採用してきた，量子単位の配置演算方式では，所響を受けやすい構造であっても低分解能の段階から正し謂‘local minima’にトラップされる懸念があり，正しいい収束解の断層像が得られることが分かった。これによ収束解に達しない問題が拭えなかった。そこで，今回量り，本再構成法の汎用化を達成できる見通しが立てられ子単位の配置最適化の演算方式を基本から改善し，そのた。なお，本手法は，離散階調方式ながら連続濃度階調方式を基本そのような懸念のない総当たり方式とし，しを実現する方式である。

30．老化に伴う神経原線維変化形成機序に関する蛋白化学的研究
吉田裕孝（独立行政法人国立長寿医療研究センター・NC 企業連携共同研究部（エーザイ））

タウの細胞外放出に関与するタウ分子内領域の解析
タウ分子内には微小管結合領域をはじめとして特徴的

タウオパチー・モデルマウス脳における細胞外タウの解析

な領域がある。これらの領域のタウの細胞外放出に与え３〜６ヶ月齢のタウオパチー・モデルマウス（PS19）

る影響を解析する目的で N 末端領域欠損，微小管結合領脳における細胞外タウの解析をおこなった。対照として

域欠損，C 末端欠損ならびに微小管結合領域のみの変異

導入遺伝子をもたないことを確認した同腹マウスを用い，タウを培養細胞に発現し，細胞内で発現したタウおよび抗タウ抗体による ELISA 法をもちいて脳微量透析法に培養細胞液中のタウの定量を行いその量比を比較した。

よる回収液中もタウ量を定量したが，タウオパチー・モ

この結果から，タウ分子内領域の欠損，あるいは領域欠デルマウスと対照マウスでは量的な有意差は見られな

損変異によるそのコンフォメーション変化が細胞外放出かった。

に影響を与えることを見いだした。
アルツハイマー病の進展過程におけるアルツハイマー病
タウ細胞外放出を調節する化合物の検索

脳におけるタウ・オリゴマー動態の解析

タウを発現する培養細胞（SHSY5Y 細胞）を用いてタ

前期・中期・後期ステージのアルツハイマー病脳なら

ウ細胞外放出を調節する化合物のスクリーニングを行っ

びに健常者脳から可溶性画分を調整し，その抗タウ・オ

た結果，イオンチャンネル作用物質，細胞内輸送作用物

リゴマー抗体 TOC-1 にたいする反応性の比較を行った

質などの化合物の中にタウの細胞外放出を亢進あるいは結果，中期ステージにおいてもっとも TOC-1 の反応性が抑制するものがあることをみいだした。この結果はタウ高いことがわかった。このことはアルツハイマー病初期の細胞外放出が細胞活動の結果であることを示唆するもから中期にかけてタウオリゴマーが形成され，病理ならのである。

びに臨床症状の進展に影響する可能性を示唆した。

171

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）31．睡眠中の律動的神経活動の研究
美馬達哉（京都大学大学院医学研究科）
島津秀紀（マサチューセッツ工科大学）
礒村宜和（玉川大学）
逵本

徹

これまでの共同研究で睡眠中のサルの大脳皮質活動を間にカップリングがあることを発見した。このカップリ

記録解析し，サルの脳活動は齧歯類とはかなり異なる特ングは睡眠ステージによって変化し，深い睡眠において徴を持つらしいことがわかってきた。霊長類の睡眠の仕最も強く，REM では低下していた。また，サルにおいて組みや意義を脳生理学的に解明する目的で，サルの睡眠は海馬シータ波は認められなかった。
REM 睡眠と NREM 睡眠は記憶固定において異なる役

中の脳活動をさらに詳しく研究した。
大脳新皮質と海馬には電極を埋め込み，テレメーター割を担っているという仮説があり，今回発見された海馬を用いて自然睡眠中の脳活動を詳細に記録した。また，における周波数間カップリングの変化は，その異なる役

睡眠ステージを大脳新皮質の電気活動をもとにヒトと同割に対応している可能性がある。

等の Rechtschaffen-Kales 基準で NREM1-4 及び REM に分本研究の成果は，国際的雑誌に掲載された（Takeuchi, S.,

類した。Hilbert-Huang Transform を用いて周波数スペク

Mima, T., Murai, R., Shimazu, H., Isomura, Y., & *Tsujimoto,

トルと周波数間カップリングを詳細に検討した。

T. Gamma Oscillations and Their Cross-frequency Coupling

その結果，海馬の脳活動において，デルタやシータの
徐波とガンマ波の間に，ガンマ波の振幅と徐波の位相のin the Primate Hippocampus During Sleep. Sleep. 2015; 38:1085-91.）

32．ゼブラフィッシュを用いた脳脊髄神経細胞の発生・機能回路構築の生理学的・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

本年度は，胸びれのリズム運動を司る脊髄内神経回の想遊泳中には，(i) 外転筋運動ニューロン，(ii) 体幹運動解析を重点に研究を行った。胸びれは哺乳動物前肢の相ニューロン，(iii) 内転筋運動ニューロンの順に，リズミッ

同器官であり，シンプルな胸びれの運動は，陸上脊椎動

クに活動することが分かった。この胸びれ運動ニューロ

物四肢の運動のプロトタイプと考えることができる。しンの神経活動がどのようなシナプス入力を受けて作り上かし，数多くの屈筋伸筋の複雑な活動からなるほ乳類のげられるかを調べるため，外転筋運動ニューロン，内転

歩行運動と比べ，ゼブラフィッシュの胸びれリズム運動

筋運動ニューロンの全細胞記録を行った。その結果，双は，外転筋と内転筋の左右交互のシンプルな運動からな方とも，それらの細胞が発火するフェーズにリズミック

る。したがって，それを司る神経回路は比較的単純であな興奮性入力を受けていることが明らかとなった。また，ると期待され，四肢リズム運動を司る神経回路の根源的発火すべきでないフェーズにおいては，抑制性の入力をな理解に迫れるものと期待している。

受けていることが分かった。すなわち，リズミックに興まず，外転筋運動ニューロン，内転筋運動ニューロン

奮性入力と抑制性入力を交互に受けることが，胸びれ運

3 日目のゼブラフィッシュ幼魚を用い，仮想遊泳運動中

動ニューロンのリズミックな神経活動の主たる原因と考の外転筋運動神経の活動と内転筋運動神経の活動を，体えられる。

幹運動神経の活動と同時にモニターした。その結果，仮172

今後，これら外転筋運動ニューロン，内転筋運動ニュー一般共同研究報告

ロンにリズミックな入力を送る介在ニューロン群を絞り込んでいく予定である。

33．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（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，呼ニューロンにスパイクを誘発できることが分かった。そ吸といった生命活動に至るまで，生物の行動に広く影響

こで，持続的にスパイクを誘発し，何らかの行動の変化を与えることが知られているが，運動や行動におけるセが起きるかどうかを調べたが，現在までのところ大きなロトニン作動性神経の役割については未知な点が多い。

変化を見いだすにはいたっていない。

本研究ではゼブラフィッシュをモデルとして，セロトニ

逆の試みとして，tph2 遺伝子のプロモーター・エンハ

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

ンサーを用いて，Cre 依存的に，セロトニン作動性ニューの解明を目的として研究を行った。

ロンにジフテリア毒素を発現させ，これらニューロンを昨年度までの研究により，tph2 遺伝子のプロモー除去した際の表現型を調べることを目指した。現在，ラター・エンハンサーを用いて，ゼブラフィッシュセロト

インの作製に成功した段階で，後脳特異的に Cre を発現

ニン作動性神経特異的にチャネルロドプシンを発現させするラインとの掛け合わせを行い表現型を調べる予定でた系統を作出している。この系統に後脳に青色の光刺激ある。

を与えた結果，光刺激に応じて尾側縫線核セロトニン

34．唾液腺水輸送関連タンパク質の翻訳後修飾による機能制御
杉谷博士（日本大学・生物資源科学部・獣医生化学研究室）
橋本貞充（東京歯科大学・生物学講座）
佐藤慶太郎，瀬尾芳輝（獨協医科大学・生理学講座）
石川透（帯広畜産大学・基礎獣医学研究部門）

福島美和子（日本大学・松戸歯学部・生理学講座）
成田貴則，松浦幸子（日本大学・生物資源科学部・獣医生化学研究室）
村上政隆（自然科学研究機構・生理学研究所）

唾液腺における水やイオン分泌は，腺房部での基底側

ラットおよびマウス顎下腺遊離細胞を 37℃でインから腺腔側への水・イオン輸送が関与する。この輸送は，キュベートした後の膜画分において，AQP5 より約 1 kDa

腺房細胞内を経由する経細胞輸送系と，細胞間を経由す

大きなバンドが時間依存的に出現することを，抗 AQP5

る傍細胞輸送系とで制御される。経細胞輸送系には腺腔抗体を用いたウエスタンブロット法により認めた。翻訳

側に局在する水チャネルアクアポリン（AQP）が機能す阻害剤シクロヘキシミド処理した細胞においてもこのバると考えられている。哺乳類では AQP ファミリーとしてンドの出現を認めたことから，翻訳後修飾の結果である

AQP0-12 の 13 種類が知られているが，ラットおよびマことが示唆された。ラット顎下腺遊離細胞膜画分のアルウス唾液腺には AQP5 および AQP6 の発現が知られていカリホスファターゼ処理では，修飾に変化は認められなる。

かった。また，抗 AQP5 抗体を用いて免疫沈降処理した173

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

膜分画において修飾バンドは認められたが，抗リン酸化

る AQP5 の修飾は認められなかった。灌流顎下腺の灌流

チロシン抗体，抗リン酸化セリン抗体，抗リン酸化スレ

液にバナジン酸を加えたところ，唾液分泌が認められた。

オニン抗体とは反応しなかった。膜分画のグリコシダー

以上の結果より，唾液腺において，バナジン酸によりゼ処理でも，修飾に変化は認められなかった。バンドが増強される AQP5 タンパク質の翻訳後修飾が存在し，出現した膜画分を還元型グルタチオンあるいはジチオス

Ca2+依存性であり，酸化還元による調節されることが示

レイトール処理をすると，バンドは消失した。インキュ唆された。この翻訳後修飾が何かは不明であるがリン酸ベート時にバナジン酸を用いて処理した細胞では，濃度化やグリコシル化以外のものであると考えられる。灌流

依存的に修飾が増強された。バナジン酸による修飾バン

顎下腺を用いた唾液分泌の実験から，本修飾が顎下腺にドの出現は，マウス耳下腺においても認められた。Ca2+

おける水分泌に関与することが考えられる。

を含まない溶液中で処理した細胞では，バナジン酸によ35．TRPV4 活性化に伴う海馬からの ATP 放出機構とその生理学的意義の解明
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）
三輪秀樹（群馬大学大学院医学系研究科遺伝発達行動学分野）
加納雄一朗，池中一裕（生理学研究所分子神経生理部門）

中枢神経系には神経細胞だけでなく，神経細胞の数倍に対して生じる 10％のアストロサイトからの ATP 放出のグリア細胞が存在する。特に，アストロサイトは神経が，野生型の細胞でのみ認められ，TRPV4KO 細胞では細胞と機能連関していると想定され，近年の研究で積極この現象が認められないことを示した。つまり，海馬に的に神経情報伝達に貢献することがわかってきた。しか

おいて TRPV4 活性化依存的にごく限られたアストロサ

しながら，グリア細胞を用いた研究の進展は，神経研究

イト集団から ATP 放出が惹起されることを明らかにしに比べるとまだまだ発達段階にあり，グリア細胞の機能た（Shibasaki et al. J. Biol. Chem. 2014）。また，柴崎・池解析・分子レベルの研究の推進が急務である。そして，中は，TRPV4 活性化→VNUT 含有小胞への放出シグナル

神経細胞とグリア細胞の研究成果が融合してこそ，脳機というカスケードを経てアストロサイトの ATP 放出が能を制御する分子メカニズムの実体を明らかとすること引き起こされることも見いだした（投稿準備中）。柴崎・が出来る。

加納・池中は ATP イメージングシステムの検出感度向上

アストロサイトが放出する重要なグリオトランスミッ

を行い，海馬スライス標本に TRPV4 リガンドを投与しターとして ATP が同定されている。しかし，どのようなた際に白質の特定細胞から ATP 放出が認められること

アストロサイトが ATP を放出するのか？あるいは，どのを見いだした。また，柴崎・三輪・池中は，海馬スライようなタイムコースで放出が行われるのかは全く不明で

ス標本に低浸透圧刺激を行い，この刺激に伴いウェーブある。生理学研究所（池中一裕教授の研究室）には，ATP

上の ATP 放出が出現し，その後に散発的なパラパラとし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たいろんな部位での ATP 放出が観察されることを明ら

生理学研究所共同利用機器として導入され，リアルタイ

かにした。我々は，海馬内においてどのアストロサイト

ム ATP イメージングが行われている。

がどういう刺激に応答して ATP 放出を引き起こすのか

培養アストロサイトを用いたこれまでの研究から，柴崎・池中は，2 種類の TRPV4 特異的な化学リガンド投与

174

詳細に調べており，脳内に存在する新たなグリアアセン
ブリが明らかに出来る。

一般共同研究報告

36．脳・神経系発生分化過程において時空間特異的な発現をする糖鎖の構造と機能の解析と医療への応用等辻誠司（滋賀医科大学医学部）

崇一（東海大学 糖鎖科学研究所）

山中龍也（京都府立医科大学医学部）
正木勉，森下朝洋（香川大学医学部）

糖タンパク質や糖脂質などに結合する糖鎖は，細胞間

うな分岐型の糖鎖などが同定された。これらは脳の中で相互作用やシグナル伝達などにおいて様々な役割を演じは比較的マイナーな成分であり，神経幹/前駆細胞においている。中枢神経の発生・分化の過程や，病変に伴ってて特殊な機能を担っていると考えられる。さらに，神経糖タンパク質糖鎖の組成は大きく変動するが，その詳細

幹細胞や ES 細胞で Fut10 をノックダウンすると，未分化な動態や意義についてはまだ充分に解明できていない。

性が維持できず，不適切な分化を誘導することから，

本共同研究は糖鎖関連遺伝子群の発現解析と糖鎖分析とFut10/LewisX は幹細胞の未分化性に関わると考えられるを通じて中枢神経系の発生・分化の過程の糖鎖変化を網が，その分子メカニズムは不明であった。

羅的に把握し，それを基に様々な神経疾患と糖鎖変化の平成 26 年度は，分岐型 LewisX 含有糖鎖を発現している糖タンパク質の同定を進めた。現時点で，糖タンパク関連を解析することを目的とする。
平成 25 年度までに，時空間特異的な発現の見られる糖質の同定には至っていないが，平成 27 年度以降の共同利

鎖関連遺伝子群の中から，新規 α1,3 フコース転移酵素遺用研究においても，最重要課題と位置づけて取り組む予伝子 Fut10 に注目し，発生・発達期のマウス脳における定である。平行して，Fut10 の神経発生における役割を

発現分布や酵素学的性質を検討した。その結果，神経幹/解明するため，共同研究としてコンディッショナルノッ

前駆細胞が集積している脳室周囲に Fut10 遺伝子の強いクアウトマウスを作製中である。これまでに Fut10 遺伝発現を認め，未分化な神経幹/前駆細胞の発現する子のターゲッティングベクターの構築を完了し，ES 細胞

LewisX は Fut10 が主に生合成することを報告した。Fut10に形質導入して正しく組み換わりのおきた ES 細胞のスが生合成する LewisX 含有 N 結合型糖鎖の詳細を，池中

クリーニングを行っている。今後，陽性クローンの ES研究室が所持する 3 次元 HPLC 分析システムを駆使して細胞を用いてキメラマウスの作製を進め，ノックアウト

解析を行った結果，例えば A2G2Fo2FB と表記されるよマウスを作出する予定である。

37．中枢神経系におけるグリア細胞の発生過程と機能構築形成への関与の解析
小野勝彦 1，竹林浩秀 2，後藤仁志 1，鹿川哲史 3，渡辺啓介 2（1 京都府立医科大学大学院
2 新潟大学大学院

神経発生生物学，

神経生物・解剖学分野，

3 東京医科歯科大学

難治疾患研究所）

転写因子 Olig2 はオリゴデンドロサイト特異的転写因いた。我々は，前脳における Olig2 機能を明らかにする子として報告された。その後，遺伝子欠損マウスの解析

ため，Olig2 欠損マウスを詳細に解析した。まず，Olig2

から，オリゴデンドロサイトと運動ニューロンの分化にの下流分子である Dlx1/2 と Islet1/2 を用いて，領域形成必須であることが示された。一方，Olig2 は脳の広い範囲を調べた。その結果，遺伝子欠損マウスでは prethalamus

で領域特異的な発現しており，それらの領域ではグリアの形成が大きく阻害されており Olig2 はこの領域形成に細胞の分化に対する機能以外には不明な点が多く残って必須であることが示された。この領域形成不全は，Olig2

175生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）の欠損により間脳の Olig2 系譜細胞が thalamic eminenceは上述との通り視床隆起の領域が広がることから，（視床隆起）の細胞に運命転換することによるものである

EphAs の発現が上昇するものと考えられる。これらの分ことも明らかにした。

子は，接触依存性反発性軸索ガイダンスに関わるものでPrethalamus は，視床皮質投射回路形成において中間標あり，その発現上昇により回路形成に遅れがみられるこ的として機能していることが予想されている。そこで，とは妥当な現象と考えられる。そこで，EphA3 を塗布し胎生末期の Olig2 欠損マウスの視床皮質投射を DiI およた培養基質の上で野生型胎仔の視床前駆細胞を培養して，び DiA を用いて調べたところ，視床内での軸索走行に大その影響を調べた。その結果，EphA3 の上で培養されたきな乱れがみられた。視床皮質投射形成の初期には，

視床ニューロンの軸索は有意に短くなり，伸長を抑制す

Olig2 欠損マウスでは軸索伸長・投射に遅れがみられた。

ることが示された。

Cre/loxP を用いた系譜解析では視床皮質線維の起始細以上の結果から，Olig2 は prethalamus の細胞運命決定

胞は Olig2 系譜細胞ではないことがわかり，したがってを通して領域形成に関わり，EphA3（や EphA5）を発現

回路異常は prethalamus を含む軸索の通過領域の何らしないことで，視床皮質投射線維を正常な方向に導くこかの異常であることが示唆された。マイクロアレイ解析とが明らかとなった。この時期の Olig2 陽性細胞は，により軸再ガイダンス分子の発現を比較したところ，

ニューロン前駆細胞と一部グリア前駆細胞を含むことがEphA3 および EphA5 の発現上昇がみられた。EphA3 と細胞系譜解析から示されている。前脳における Olig2 やEphA5 は prethalamus には発現せず，その腹側に位置する

その系譜細胞の機能が明らかになった。

視床隆起の細胞で強く発現していた。Olig2 欠損マウスで38．慢性心血管病治療を指向した革新的創薬基盤技術の構築
浜瀬健司，永井直杜，重松智博，松金良祐（九州大学大学院薬学研究院）

閉塞性動脈硬化症や慢性心不全は予後不良の重篤な病

2 種類の化合物を 100mg/kg/day の用量でマウス腹腔内態であり，その画期的な治療法の開発が急務とされていから持続投与したところ，下肢虚血後の末梢血流量が有る。本研究では，筋細胞（心筋・平滑筋・骨格筋）の再意に改善した。しかし，その他の TRPC3/6 阻害活性を示

生・修復を制御するシグナルタンパク分子に着目し，こす化合物は有意な末梢血流改善作用を示さなかった。以れを標的とした新たな創薬基盤技術の構築を試みた。こ上の結果から，TRPC3/6 チャネル阻害と個体レベルにおれまでに，受容体作動性カチオンチャネル TRPC6 が末梢ける下肢虚血後の末梢循環改善効果には強い相関がない

循環障害の創薬標的分子となる可能性を見出してきた。

ことも明らかとなった。一方，末梢循環改善効果のメカ

そこで，マウス大動脈血管より単離した平滑筋細胞にニズム解析の過程で TRPC6 チャネル阻害または欠損に

TRPC6-mCherry を安定発現させ，既承認薬ライブラリー

よって血管新生よりむしろ血管成熟が促進されることに（1200 種類）を用いて TRPC6 チャネル活性を抑制する化気づいた。実際，血管平滑筋細胞から単離した初代培養

合物の探索を行った。その結果，10 種類の TRPC6 チャ

平滑筋細胞においても，TRPC6 欠損またはチャネル活性

ネル活性阻害化合物を新たに同定した。そこで，本 10阻害により収縮型への表現型変化が顕著に誘導されるこ化合物をマウス下肢虚血モデルに適用し，末梢循環障害とが明らかとなり，上記２化合物もまた血管平滑筋細胞に対する改善作用をもつかどうか個体レベルで検討した。

を有意に収縮型へと誘導した。さらに，血管平滑筋細胞

Balb/c マウスの腹腔内に各化合物を含ませた浸透圧ポンのみならず骨格筋細胞の分化においても TRPC6 チャネ

プを埋め込み，下肢虚血後の血流回復度を比較したとこ

ルは負の制御因子として働くことが明らかにされ，骨格

ろ，10 種類のうち 2 種類の化合物においてのみ強い血流

筋細胞の分化マーカーを指標としたアッセイ系において改善効果が観察された。これら 2 化合物投与マウスでは，

上記２化合物は確かに骨格筋細胞の分化誘導を促進した。

運動機能も高く維持されていた。

以上の結果は，筋細胞の特定の分化マーカーを指標にし176

一般共同研究報告

た TRPC チャネル化合物の探索が，新しい末梢循環障害ている。

改善薬のシード発掘の最も良い方法となる可能性を示し

177

計画共同研究報告

計画共同研究報告
〔

目

次

〕

1． メラノプシンの構造揺らぎと機能発現の相関（古谷祐詞ほか） ········································· 183
2． ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた大脳基底核機能の解析（籾山俊彦ほか） ··················· 183
3． 大脳基底核における Cbln1 ファミリータンパク質の役割（柚﨑通介ほか） ······························· 184
4． 電気生理学的手法を用いたビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析（久保田光ほか） · 184
5． 遺伝子改変サルモデルを用いた大脳基底核の機能と病態の解明（高田昌彦ほか） ························· 185
6． 淡蒼球アストロサイトの大脳基底核回路機能に及ぼす影響について（和中明生ほか） ····················· 185
7． ウイルス二重感染法を用いたマカクザル盲視神経経路の解明（木下正治ほか） ··························· 186
8． マカクサル運動皮質損傷後の機能回復にともなう代償的運動出力経路の解明（肥後範行ほか） ············· 187
9． オプトジェネティックスを用いたマカクサル感覚運動機能の解析に関する基盤的研究（関和彦ほか） ····· 187

10．母子解離マウスのマイクログリアがシナプス可塑性に与える影響について（高鶴裕介ほか） ··············· 188
11．性周期制御における GABA 興奮性作用の役割（渡部美穂ほか） ········································ 188
12．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する微小環境の可視化解析（澤本和延ほか） · 189
13．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） ··································· 190
14．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
15．Cyclin-dependent kinase-like 3 (CDKL3) ノックアウトマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（田中輝幸ほか） ·················································································· 191
16．時計関連遺伝子欠損マウスの行動様式解析（清水貴美子ほか） ········································· 192
17．神経系特異的 Na+/H+交換輸送体 NHE5 ノックアウトマウスの行動解析（若月修二ほか） ················· 192
18．PAPS 輸送体 ヘテロ欠損個体の行動様式の解析（西原祥子ほか） ······································ 193
19．神経樹状突起 mRNA 輸送・局所的翻訳の高次脳機能解析（大橋りえほか） ······························ 194
20．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） ········· 194
21．電位依存性プロトンチャネル VSOP1 が精神疾患に及ぼす影響の解明（岡村康司ほか）···················· 195
22．NPRP-C KO マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（片野泰代ほか） ···························· 195
23．FcγR IIB 欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明（上野浩司ほか） ··························· 196
24．アノールトカゲにおける TRP イオンチャネル受容体活性化温度閾値の種間比較（赤司寛志ほか） ·········· 197
25．膜流動性と細胞信号伝達に関する研究（高木昌宏ほか） ··············································· 197
26．筋機械痛覚過敏の発症と維持におけるイオンチャネルの役割（水村和枝ほか） ··························· 198
27．脂肪細胞における UCP1 発現制御における TRP チャネルの機能解析（河田照雄ほか） ···················· 198
28．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） ······································ 199

29．コネクトームを利用した，神経幹細胞の細胞周期に伴う形態変化の観察（玉巻伸章） ····················· 199
30．キメラ動物作製法を利用した小脳構築原理の解明（金子涼輔ほか） ····································· 200
31．ラット遺伝子の BAC クローンへのレコンビナーゼ Cre-ER の組込みと作成したトランスジェニックラットの
組織化学・細胞生物学的研究（加藤幸雄ほか） ······················································· 201
32．生殖を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製とその解析（束村博子ほか） ········· 201
33．ヒストン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a の神経幹細胞における機能の解析（等 誠司ほか） ·············· 202
34．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析（八木健ほか） ······················· 202

181

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）35．馬ピロプラズマ原虫 Babesia caballi および Theileria equi 感染赤血球にみられる管状構造の３次元構造解析（五十嵐郁男ほか） ··············································································· 203
36．腎尿細管障害における細胞内 Na+制御とミトコンドリア分裂･融合の役割の解明（齊藤 成ほか） ·········· 204
37．髄鞘の形成と疾患におけるミトコンドリア動態の変化とその役割の検討（大野伸彦ほか） ················· 204
38．電子顕微鏡用環境制御セルの開発とその応用（箕田弘喜） ············································· 205
39．先端電子顕微鏡を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析（林明子ほか） ······························· 206

40．ノロウイルスの高分解能構造解析（片山和彦ほか） ··················································· 206
41．連続ブロック表面走査電顕による昆虫視覚第一次中枢モジュール構造の解析（松下敦子ほか） ············· 207
42．連続ブロック表面－走査電子顕微鏡(SBF-SEM)による各種細胞微細構造の立体構造解析（深澤有吾） ······· 208
43．先端電顕観察法によるイネ種子細胞内タンパク質顆粒形成機構の解明（増村威宏ほか） ··················· 209
44．連続ブロック表面 SEM による感覚ニューロン系の 3 次元超微形態解析（高浪景子ほか）·················· 210
45．社会行動の分子基盤の理解に向けて：仲間感覚神経システムの 3D 構造の研究（尾崎まみこほか） ········· 211
46．嗅覚系脳神経回路の三次元微細構造的基礎～光顕から電顕へ繋ぐ統合解析～（樋田一徳ほか） ············· 212
47．Mapping the domains of Spt4/5 on RNA polymerase II by Zernike cryo-EM（Yi-min Wu ほか） ·················· 213
48．微小管のアセチル化制御における新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の分子機能解析（北里海雄ほか） ··· 214
49．弱毒性狂犬病ウイルスによる逆行性単シナプス分子輸送を応用した運動前ニューロンの同定（梅田達也） ··· 215
50．逆行性レンチウイルスベクターを用いた覚醒を導く神経機能の解析（山中章弘ほか） ····················· 216
51．逆行性ウィルスベクターを用いた体液恒常性維持神経回路の解析（野田昌晴ほか） ······················· 216
52．皮質・基底核・視床回路を解析する研究（藤山文乃） ················································· 217
53．ラットヒゲ感覚系における触覚受容器の構造的特性を「3view-SEM」による三次元再構築によって解明する（古田貴寛） ····················································································· 217
54．神経細胞軸索に生じる膨腫構造の超微細構造解析（木下雅美ほか） ····································· 218
55．脳特異的な MITOL ノックアウトマウスの形態学的解析（長島駿ほか） ······························· 218

56．マラリア原虫感染赤血球におけるマウレル裂の 3D 構造解析（坂口美亜子ほか） ························· 219
57．細胞小器官新生現象の電子顕微鏡による解明（臼田信光ほか） ········································· 220
58．神経回路形成における細胞接着分子の機能と作用機構（溝口明ほか） ································· 220

59．SBF-SEM によるニワトリ M 細胞の立体構造解析（齋藤理美ほか） ····································· 221
60．甲状腺乳頭癌細胞の核形態-SBF-SEM による 3 次元解析-（加藤良平ほか） ···························· 222

61．カエル茸状乳頭の味覚円盤に分布する神経，ならびに円盤を構成する諸細胞の三次元微細構造の解析（田所治ほか） ················································································· 222

62．ホヤ表皮細胞の最終卵割でみられる細胞分裂の方向制御に関わる新奇な膜構造の電子顕微鏡観察（上野直人ほか） 223
63．イネキシンの構造解析に向けた位相差電子顕微鏡の応用（大嶋篤典ほか） ······························· 223
64．新規黄色ブドウ球菌巨大バクテリオファージの低温位相差電子顕微による 3 次元構造解析と構造学的アプローチによる生命起源の探索（内山淳平ほか） ··········································· 224
65．PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差電子顕微鏡による観察（東浦彰史ほか） ······················· 225
66．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学（A. Richard Palmer ほか） ·································· 225
67．豊かな環境飼育によるマウス・ラットの脳微小形態の変化（平瀬68．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの解析（八木肇ほか） ····························· 226健ほか） ··························· 226

69．グルタミン酸受容体遺伝子改変マウスを用いた行動学習の分子基盤の解明（林70．緑藻クラミドモナスの光化学系Ⅱ超分子複合体の構造解析（皆川崇ほか） ················· 227

純ほか） ····························· 228

71．腸内連鎖球菌 V-ATPase の電子顕微鏡１粒子構造解析（飯野亮太ほか） ································· 228

182

計画共同研究報告

1．メラノプシンの構造揺らぎと機能発現の相関古谷祐詞，塚本寿夫（分子科学研究所）
寺北明久，小柳光正（大阪市立大学理学研究科）
久保義弘（生理学研究所）

ヒトは 9 種類のオプシンと呼ばれる光受容タンパク質

安定すなわち揺らいでおり，発色団との結合が自発的にをコードする遺伝子（群）を持っている。これらのオプ

切断され，光受容能が失われることを見出していた。

シンのうち，一つは，桿体視細胞に発現するロドプシン

この発色団との結合の「揺らぎ」の程度は，哺乳類ので，暗所での視覚を担っており，3 種類は，それぞれが種間で大きく異なっており，部位特異的変異を用いた解錐体視細胞において異なる色の光を受容することで，明析などから，ヒトなどの類人猿において，レチナールとるい場所での色覚を担っている。残り 5 種類のオプシンの結合を不安定化させるアミノ酸残基が保存されているについては，視覚以外の光受容に関わると考えられていことがわかった。このことは，昼行性の類人猿においてる。実際，メラノプシンと呼ばれるオプシンが，哺乳類

メラノプシンが光を受容しにくくなることで，明るい光の網膜中の神経節細胞の一部に発現し，これが環境光を環境でも，網膜神経節細胞の光応答が飽和しないように受容することで，概日時計のシフトや瞳孔径の調節が行はたらいている可能性を示している（論文投稿中）。

われることが明らかになっている。興味深いことに，メ

また，ヤツメウナギのもつメラノプシンについても

ラノプシンは，眼の構造が哺乳類と異なる頭索類ナメク

分光学的な解析を行い，哺乳類メラノプシンと同様に青ジウオや円口類ヤツメウナギにも存在する。またメラノ

色光を受容することを明らかにした（Sun et al., PLoS One,

プシンは，分子系統的には脊椎動物の視細胞で機能する

9e108209。

ロドプシンなどよりも，イカやハエなどの無脊椎動物のさらに，ヒトを含めた様々な動物種に存在し，無脊椎動物では脳内光受容を担うことが報告されているオプ

視細胞で機能するオプシンに近縁である。
前年度までにヒトやマウスのメラノプシンの生化学

シン（エンセファロプシン）についても構造揺らぎの解的・分光学的性質をナメクジウオのメラノプシンや無脊析を開始した。この解析から，無脊椎動物における「視椎動物の視覚を担うオプシンと比較し，哺乳類メラノプ

覚外」の光受容を担うオプシンは，どのような構造揺らシンにおいては，発色団レチナールとの結合が熱的に不ぎを持つのかを明らかにすることを目指している。

2．ドーパミン受容体ノックアウトマウスを用いた大脳基底核機能の解析
籾山俊彦，西條琢真（東京慈恵会医科大学・医学部・薬理学講座）
知見聡美，佐野裕美，南部 篤（生体システム研究部門）

大脳基底核の機能に関与する神経伝達の障害，特に黒を行い，以下の結果を得た。1) 5 日間連続したあらゆる質―線条体ドーパミン系の障害によってパーキンソン症

自発行動の解析により，D1 受容体ノックアウトマウス

候群や舞踏病に代表される運動異常が観察される。これは，野生型より有意に行動量が有意に多く，一方 D2 受ら運動異常の発症機序を理解するためには，大脳基底核

容体ノックアウトマウスは野生型より有意に行動量が少の線条体と関連するシナプス伝達を解析することによっなかった。2) 遅い速度での rota-rod task では，D1 受容体て，神経回路の同定とその機能を解明するとともに，行

ノックアウトマウスは，時間とともに成績が向上するの動学的解析によって，動物個体の機能を評価する必要がに対して，D2 受容体ノックアウトマウスは始めから良ある。本研究では，ドーパミン D1 および D2 受容体各ノ

い 成 績 を 示 し て さ ら な る 向 上 は 示 さ な か っ た 。 3)

ックアウトマウスを用いて，大脳基底核関連の行動解析

Step-Wheel task では，D1 受容体ノックアウトマウスに183

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

比べ，D2 受容体ノックアウトマウスの方が効率良く飲明確に示唆することができたと考えられる(Frontiers in

料水にたどり着くことができた。従来のドーパミン受容Integrative Neuroscience 8, Article 56, 2014, doi: 10.3389/

体ノックアウトマウスを用いた行動学的解析では，結果fnint.2014.00056. eCollection 2014)。

が混沌としていたが，本研究では 2 つの受容体の機能を

3．大脳基底核における Cbln1 ファミリータンパク質の役割
柚﨑通介（慶應義塾大学医学部）
佐野裕美，南部篤（生体システム研究部門）

補体は自然免疫系において異物認識に重要な働きを果

nucleus: Pf 核）に発現している。Cbln1 遺伝子欠損（KO）

たす。補体に似た構造を持つ一群のタンパク質，補体フマウスでは，Pf 核からの投射を受ける線条体中型有棘ァミリーは中枢神経系においても発現し，シナプス形細胞（medial spiny neuron: MSN）の樹状突起上の棘突起

成・維持・刈り込みやシナプス可塑性を制御することがが野生型マウスより有意に増加していることが報告され近年注目されている。例えば補体ファミリーの一員であた。GluD1 は Cbln1/4 と in vitro にて結合するのみでな

る Cbln1 は小脳顆粒細胞から分泌され，小脳平行線維―

く GluD1 KO マウスの線条体において Cbln1/Cbln4 タン

プルキンエ細胞シナプスにおいてシナプス形成・維持おパク質が低下していることを免疫組織化学染色によってよびシナプス可塑性を制御する。また同じく別の補体フ

これまでに確認した。GluD1 KO マウスの生理学研究所

ァミリーの一つである C1qL1 は登上線維―プルキンエ細への搬入，クリーンアップ，繁殖に当初予定したよりも胞シナプスにおけるシナプス強化と刈り込み過程を制御

長い時間を要した。現在野生型及び GluD1 KO マウス

する。一方，小脳以外の脳領域における補体ファミリーの線条体における MSN の棘突起形態について引き続き分子の機能や生理的意義についてはいまだによく分かっ

詳細な検討を進めている。また南部研究室において大脳ていない。本研究では，大脳基底核に焦点を絞り，補体

基底核機能について電気生理学的・行動学的解析を続けファミリータンパク質 Cbln1 と Cbln4，およびその受容ている。これらのマウスを用いて，Pf–MSN シナプスに体候補であるデルタ１受容体（GluD1）の機能の解明をおける Cbln1/4–GluD1 シグナリングの機能と生理的役割目指した。

について解明を進めていきたい。

Cbln1 お よ び Cbln4 は 視 床 束 傍 核 （ parafascicular

4．電気生理学的手法を用いたビオプテリン部分欠乏マウスにおける運動障害発症機構の解析
久保田光，一瀬宏（東京工業大学大学院生命理工学研究科）
知見聡美，南部篤（生体システム研究部門）

テトラヒドロビオプテリン（BH4）は，ドーパミン・

るジストニアの症状は，ドーパミンの前駆体である

ノルアドレナリン・セロトニンなどの神経伝達物質の生

L-DOPA の投与によりほぼ消失するので，線条体ドーパ合成に必須な化合物である。BH4 生合成律速酵素である

ミンの欠乏によりジストニアが生じると考えられている。

GTP シクロヒドロラーゼ I のヘテロな遺伝子変異による

しかし，黒質線条体系ドーパミンニューロンの変性を伴BH4 のマイルドな欠乏(部分欠乏)から，遺伝性ジストニ

うパーキンソン病の主徴はパーキンソニズムであり，ジアの一つである DYT5 が引き起こされる。DYT5 におけストニアではない。BH4 欠乏により引き起こされるドー

184

計画共同研究報告

パミン欠乏ではジストニアが発症し，パーキンソン病に乏状態での大脳基底核の情報処理に及ぼす影響を，従来おけるドーパミン欠乏ではパーキンソニズムが発症するのパーキンソン病モデルと比較検討することにより，ジメカニズムの違いは明らかとなっていない。

ストニア・パーキンソニズムの発症機構を解明すること

ヒトと異なりマウスでは DYT5 の原因遺伝子である
GTP シクロヒドロラーゼ I のヘテロな変異では脳内モノを目的として，Spr-KO マウスの大脳基底核の細胞外記録を行っている。

アミンの欠乏は起こらない。また，完全ノックアウトマ

今年度の研究において，Spr-KO マウスの淡蒼球外節

ウスは胎生致死となり，生まれてこない。これに対して，

および内節において細胞外記録を行った。その結果，淡BH4 生合成の第 3 段階を担うセピアプテリン還元酵素の

蒼球外節で大脳皮質運動野の電気刺激の際に現れる三相

ノックアウトマウス（Spr-KO マウス）は，脳内 BH4 が性の電位変化（興奮->抑制->遅い興奮）のうち，遅い興

野生型の約４分の１に低下し，脳内モノアミンも減少し

奮が野生型に比べて Spr-KO マウスで異常に増強していていることから，BH4 部分欠乏の DYT5 のマウスモデル

ることを見出した．今後さらに淡蒼球内節など他の部位となる。

における変化を解析していく。

本研究では，BH4 部分欠乏モデルによるモノアミン欠

5．遺伝子改変サルモデルを用いた大脳基底核の機能と病態の解明
高田昌彦，井上謙一（京都大学霊長類研究所）
小林和人（福島県立医科大学医学部）
星英司（東京都医学総合研究所）

畑中伸彦，南部篤（生体システム研究部門）

昨年度に引き続き，狂犬病ウイルス固定株（CVS25）

逆行性感染伝搬効率を保持しており，一次ニューロンのに４種類の蛍光タンパク質（緑，赤，青，赤外）遺伝子

ラベルに約４８時間を要し，注入後９０～１００時間でを組み込んだ狂犬病ウイルスベクターを用いた，多重逆

２つのシナプスを介する三次ニューロン（線条体の投射

行性越シナプス的ニューロンラベルによる大脳皮質-大ニューロン）がラベルされていることがわかった。また，

脳基底核ループ回路の構築様式を解析するための実験を

大脳基底核の様々な部位に，蛍光タンパク質によって多行った。これらのウイルスベクターを前頭前野の異なる

重ラベルされているニューロンが観察された。

４領域に注入したところ，親株である CVS25 と同等の

6．淡蒼球アストロサイトの大脳基底核回路機能に及ぼす影響について
和中明生，辰巳晃子，森田-竹村晶子，奥田洋明（奈良県立医科大学
佐野裕美，南部

第二解剖学講座）篤（生体システム研究部門）

我々は Olig2-CreER/ROSA-floxed-GAP43-EGFP ダブルーであり，EGFP 免疫組織化学の結果はアストロサイト

トランスジェニックマウス（以降ダブル TG マウス）をの特徴的な形態を呈することからこの細胞集団は成熟ア

用いて，成体脳内での Olig2 陽性細胞の形態変化を解析

ストロサイトであると考えられた。基底核及び関連神経する過程で，大脳基底核回路を構成するいくつかの神経核の中では淡蒼球，視床下核，黒質網様部，視床にこの核において EGFP 陽性且つ S100陽性の細胞が存在する

Olig2 陽性アストロサイトが特に集積することから，運ことを見出した。S100は成熟アストロサイトのマーカ

動機能との連関が存在する可能性があり，このことを検185

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

証する目的で，ダブル TG マウスに Running Wheel を与ル TG マウスの一側の黒質緻密部にドーパミン細胞特異

えて自発運動を 2 週間させた。運動をしていないコント

的な神経毒である６−OHDA を注入して片側パーキンソ

ロールマウスに比して，運動したマウスでは淡蒼球でのン病モデルを作成した。このマウスでは障害側の淡蒼球

Olig2 陽性アストロサイトの形態が複雑化することが分での神経伝達が健側に比して抑制されており，我々は障かった。この形態変化は EGFP の蛍光量の定量解析，及害側の Olig2 陽性アストロサイトに光感受性のチャネロ

び EGFP の免疫電顕法による形態解析で有意であった。

ドプシン或いはアーキロドプシンを AAV ベクターを用さらに運動負荷をしたマウスを 2 週間安静にさせるとこいて発現させ，青色レーザー或いは黄色レーザーを光フの形態変化はコントロールレベルに復することも明らか

ァイバーを用いて淡蒼球に導入し，アストロサイトの機となった。これら形態変化は大脳基底核神経回路の活動

能変化を人為的に誘導した際に，淡蒼球の神経活動を電性に応じていることから，Olig2 陽性アストロサイトは

気生理学的に，また運動機能の変化（回転運動）を行動

淡蒼球などの神経核における神経伝達を修飾している可学的に検討すべく現在マウスを作成中である。

能性が強く示唆された。この仮説を検証する目的でダブ

7．ウイルス二重感染法を用いたマカクザル盲視神経経路の解明
木下正治（弘前大学大学院医学研究科）
伊佐 正（生理学研究所・認知行動発達機構研究部門）
小林憲太（生理学研究所・ウイルスベクター作成室）

大脳皮質第一次視覚野（V1）に損傷のある患者は損傷極を用いた電気生理学的実験により上丘および視床枕の視野に対する視覚的な意識（視覚的気付き）が障害を受位置を同定した後，GABA アゴニストであるムシモルのける。しかし一部の患者は視覚的気付きが無いにも関わ

微量注入を視床枕に行いその活動を抑制した。その結果

らず，損傷視野にある視覚対象の位置を答えることが出

視覚誘導性サッケード（visually guided saccade, VGS）課

来る。このような現象は‘blindsight’(盲視)と呼ばれて題の成績が有意に低下した。次にウイルスベクター作成いる。盲視を担う神経機構として上丘が重要であること

室（小林准教授）で作成したレンチウイルスベクターおが示されている（Kato et al., 2011）が，上丘からどのよ

よび AAV ベクターを用いて二重遺伝子導入法（Kinoshita

うな経路で盲視の視覚情報処理が行われているかについ

et al., 2012）をこの系に適用し，上丘から視床枕への神経ては議論がある。本研究では盲視モデルサルを用いて実伝達を選択的に遮断した。その結果 VGS 課題の成績が験を行い，上丘から視床枕への経路が盲視に重要である

有意に低下した。

ことを示した。

これらの結果から，盲視の視覚情報処理には視床枕が実験には生理学研究所認知行動発達機構研究部門（伊重要な役割を担っていることが示唆された。更に，盲視佐教授）で作成された片半球の V1 を吸引除去した盲視に必要な視覚情報は上丘を介して視床枕へ伝えられていモデルマカクザルを用いた。MRI 撮影および金属微小電ることが示唆された。

186

計画共同研究報告

8．マカクサル運動皮質損傷後の機能回復にともなう代償的運動出力経路の解明
肥後範行，村田弓（産業技術総合研究所）
林拓也（理化学研究所）

大石高生（京都大学霊長類研究所）
山本竜也（つくば国際大学）

脳の損傷によって失われた運動機能が，損傷後の運動

カクサルの運動皮質と運動出力核に逆行性レンチウィル

訓練によって回復することが知られている。その背景とスベクターとアデノ随伴ウィルスベクターの 2 重感染をして，損傷を免れた残存脳領域の機能および構造的な変行うこととした。今年度の実験では，まずマカクサルの化があると考えられている。回復過程で生じる脳の機能

中心溝周辺領域の頭骨を除去した後，皮質内微小刺激を

および構造変化の詳細を明らかにすることが出来れば，運動野に対して行った時の体部位の動きを記録すること

脳機能回復を促進する技術の開発にも寄与することが出で，第一次運動野に存在する運動機能地図の同定を行っ来る。マカクサルを用いて PET を用いた脳機能イメージた。同時に，神経活動記録を行いながら刷毛を用いた触ングとムシモールを用いた神経活動抑制実験をおこなっ

覚刺激を体部位に与え，第一次体性感覚野の各領域の神

た実験の結果から，大脳皮質からの運動出力を担う第一経活動応答を調べることで，体性感覚野に存在する体部

次運動野を不可逆的に損傷した後，運動前野腹側部にお位局在の同定を行った。体性感覚野から運動野への感覚

いて脳活動の上昇が生じることが，運動機能回復に必須

入力経路に対するウイルスの感染効率を検証するため，であることが明らかになった (Murata et al., 2015)。さら第一次体性感覚野（ブロードマンの 2 野）の中で手の感に解剖学トレーサーを用いた組織化学的解析によって，覚入力を受ける領域にアデノ随伴ウィルスベクターの導回復に伴って運動前野腹側部から皮質下神経核への出力入を行った。第一次運動野の中では，中心溝の前壁に体線維に構造的な変化が生じていることが明らかになった。

性感覚野からの入力を多く受ける領域があるため，中心

運動前野腹側部からの出力線維の変化が，どのような機溝前壁領域のうち手の運動出力を担う領域に逆行性レン能的な役割の獲得に関係しているのかを明らかにするた

チウィルスベクターの導入を行った。ウィルスベクター

めに，伊佐正教授らが確立した，遺伝子導入技術を用いを導入する上で障害となる硬膜と脳実質の癒着など，実た経路選択的不活性化を用いた実験を計画した。具体的験を行う上での問題点を整理して今後の実験に活用してには，第一次運動野損傷後把握動作の回復が見られたマ

いく予定である。

9．オプトジェネティックスを用いたマカクサル感覚運動機能の解析に関する基盤的研究
関和彦，梅田達也，工藤もゑこ，Sidikejiang wupuer（国立精神・神経医療研究センター・モデル動物開発研究部）
光遺伝学的技術を用いてマカクサルの末梢神経活動をし，ラット座骨神経及び後根神経節（DRG）に微量注入

人為的に制御する技術を確立することが本研究の目的でし，１か月後に DRG 及び末梢神経・脊髄を摘出して導あった。本年度は昨年度にひき続き認知行動発達研究部

入効率を確認した。本年度は最適ベクターの選択をチャ

門及びウィルスベクター作成室と共同で，光刺激によっ

ンネルロドプシンの導入効率によって評価した。評価は，て神経細胞活動の抑制が可能な，アーキロドプシンを末免疫組織化学的手法及び電気生理学的手法によって行な

梢神経に導入するために必要なウィルスベクターの検討った。その結果，開発されたベクターにより末梢神経活を行った。具体的には以下のウィルスベクターを作成

動の人工制御が可能になることを確認した。

187

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

10．母子解離マウスのマイクログリアがシナプス可塑性に与える影響について
高鶴裕介（群馬大学大学院医学系研究科応用生理学分野）
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）

人の発達・成長過程において，個体を取り巻く環境がシナプスを「刈り込む」役割があることが示唆されてい需要である。しかしながら近年，社会構造の複雑化に伴る （Wake et al., 2009）。この働きの誘因となる因子の一い，子供たちを取り巻く環境は必ずしも良好とは言えなつとしてグルタミン酸濃度の上昇が重要であることも示い。発達・成長期における身体的・心理的ストレスの影

唆されている （Kato et al., unpublished data）。

響が，長い時間経過の後に様々な精神疾患を引きおこす

そこで本研究課題では，MD マウスの体性感覚野におことが知られており，ストレスが引き起こす長期的な影

けるマイクログリアの動態について in vivo imaging の手響を研究し，背景にあるメカニズムを解明することが大法を用いて検証することを行った。MD マウスおよび対変 重 要 で あ る （ Takatsuru and Koibuchi, Front. Mol.

照群について，約 15 分間の imaging を行い，次に，末梢Neurosci., 2015）。

刺激を 20 分間入力した後でのマイクログリアの突起伸

代表者はこれまで母子乖離(Maternal deprivation; MD)

長／退縮の様子について経時的に観察した。その結果，マウスを用いた研究を続けており，体性感覚野のシナプ

MD マウスの体性感覚野において，伸長／退縮を起こす

ス可塑性の異常（スパインの不安定化）および知覚過敏

突起の数が増加しており，これらの突起が伸長した状態症の存在を報告した（Takatsuru et al., Brain Res., 2009）。

で制止する時間が増加していることがわかった。また，

また，MD マウスでは体性感覚野においてグルタミン酸

上記と同様な 20 分間の末梢刺激を行った際，MD マウスの過剰放出が起こっていることもわかった （Toya et al.,のみ体性感覚野におけるグルタミン酸濃度の持続的な上Eur. J. Neurosci., 2014）。

昇が認められることも分かった。

近年，マイクログリアが脳においてシナプス構造に対し積極的な働きかけを行っていることが in vivo imaging

本研究成果をまとめた論文が J. Physiol. Sci. 誌に採択された。

の手法により明らかになっており，過剰興奮を起こした

11．性周期制御における GABA 興奮性作用の役割
渡部美穂（浜松医科大学医学部医学科神経生理学講座）
鍋倉淳一（生理学研究所発達生理学研究系生体恒常機能発達機構研究部門）

脳による生殖内分泌調節の最終共通路は視床下部に存とができる独自に作製した遺伝子改変マウスを使用し，在する生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)ニュー

生殖機能における GABA 興奮性作用の役割について検ロンである。成熟動物の脳内において主要な抑制性伝達討を行った。性成熟後にドキシサイクリンの投与を中止物質である GABA が GnRH ニューロンでは興奮性に作用

し，GnRH ニューロンへの GABA 作用を興奮性から抑制しているという特有な性質に注目し，テトラサイクリン性に変化させたところ，発情期が長く続くという乱れた

遺伝子発現誘導系をマウス個体に応用し，GABA の抑制性周期を示し，排卵を引き起こす周期的な黄体形成ホル性作用を維持するトランスポーターであるカリウム-ク

モンの大量分泌が減少し，妊娠が認められなかった。卵

ロライド共役担体(KCC2)を GnRH ニューロンのみで特胞成熟に関わる黄体形成ホルモンのパルス状分泌は検出定の時期に過剰発現させることにより，GnRH ニューロ

限界以下であり，卵巣を観察すると成熟卵胞が認められンへの GABA 作用を興奮性から抑制性に変化させるこず，小さな卵胞が多数存在していた。ドキシサイクリン

188

計画共同研究報告を再投与し，GnRH ニューロンへの GABA 作用を興奮性

clamp recording 法により記録し，GABAA 受容体のアゴに戻すと妊娠が認められた。出生後すぐに GABA 作用

ニストであるムシモールの作用を検討したところ，ムシを抑制性に変化させても思春期の膣開口時期には変化がモール投与により GnRH ニューロンでは自発発火の増加

みられなかった。以上の結果より，GnRH ニューロンへがみられたが，KCC2 を過剰発現させた GnRH ニューロの興奮性 GABA 入力が性成熟後の生殖機能の維持に重ンではムシモールにより自発発火の抑制がみられた。よ

要な役割を持つことを個体レベルで明らかにすることがって，GABA 入力を抑制性に変化させることにより，できた。さらに，このような生殖機能の変化を引き起こ

GnRH ニューロンの活動性が低下し，生殖機能に影響がした GnRH ニューロンの細胞生理学的な変化を明らかにみられた可能性が考えられた。

す る ため に，GnRH ニ ュ ーロ ン の活 動を loose patch

12．多光子顕微鏡を用いた嗅球ニューロンのターンオーバーを制御する
微小環境の可視化解析
澤本和延，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）
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）

哺乳類の脳室下帯では，成体でも神経幹細胞が存在し，嗅球の抑制性ニューロン全てで Venus を発現するマウ生涯にわたり新生ニューロンを産生している。産生されス (VGAT-Venus マウス) およびドパミン作動性嗅球ニた新生ニューロンは，嗅覚の一次中枢である嗅球へと移ューロンで tdTomato を発現するマウス（TH-Cre;R26R-

動し，抑制性ニューロンとして成熟する。一方，古いニ

tdTomato マウス）を用い，血管に蛍光色素を注入して嗅ューロンは細胞死を起こし，嗅球ニューロンは常に入れ球ニューロンと血管の同時生体イメージングを行った。

替わることで嗅球神経回路を維持している。これまでのその結果，新生ニューロンの定着および古い嗅球ニュー研究では，生きた動物で同一ニューロンを長期間追跡す

ロンの細胞死が血管近傍で生じることを明らかにした。

ることが困難であったため，嗅球ニューロンのターンオ

また，本イメージング法を用いて血流を測定することがーバーの制御機構は十分に研究されていなかった。我々

可能になり，ニューロンのターンオーバーと血流との関は以前，生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門と係を解析中である。

の計画共同研究により，多光子顕微鏡を用いた嗅球ニュ

ミクログリアは脳内の免疫細胞であり，生理的条件下ーロンの長期生体イメージング法を確立し，嗅覚入力がで死細胞を貪食し，周囲の微小環境の恒常性を保つ。血

嗅球ニューロンのターンオーバーを時空間的に制御する

管とミクログリア（Iba1-GFP マウス）の同時生体イメーことを報告した（Sawada et al., J. Neurosci., 2011）。しかジングによって，血管に隣接したミクログリアの貪食嚢し，その詳細な制御メカニズムは不明である。そこで本の動態を明らかにした。また，組織学的解析により，ミ研究では，ターンオーバーが生じる周囲の血管およびグクログリアの貪食嚢にはピクノーシスを起こした嗅球ニリアとの関係に着目し，確立した嗅球ニューロンの生体ューロンが含まれることを明らかにした。

イメージング法を発展させて，ニューロンのターンオー

以上の結果から，血管やミクログリアが嗅球ニューロバーが生じる微小環境とその制御機構を解析することをンのターンオーバーを時空間的に制御している可能性が目的とした。

示唆された。

189

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）13．摂食調節ペプチドによるエネルギー代謝調節の研究
塩田清二，平子哲史，和田亘弘（昭和大学医学部解剖学講座顕微解剖学部門）
影山晴秋（桐生大学医療保健学部栄養学科）
竹ノ谷文子（星薬科大学薬学部運動生理学研究室）
岡本士毅，箕越靖彦（生理学研究所）

ガラニン様ペプチド(GALP)は，1999 年大瀧らによっび脂肪組織での遺伝子発現の変化も交感神経遮断によってブタ視床下部から単離同定された抗肥満作用を有するて消失した。これらの結果から，GALP は摂食調節作用

神経ペプチドである。GALP の発見以降，その生理作用に加え，肝臓および脂肪組織での脂質代謝を改善するこについての様々な研究がなされており，マウスにおいて，とで抗肥満作用を示している事が示唆された。また，

GALP 投与により摂食量と体重の減少を引き起こすなど，

GALP による脂質代謝亢進作用は交感神経を介している

GALP の抗肥満効果が報告されている。GALP 発現は脂ことが明らかとなった。そこで，本研究では，肥満マウ

肪組織から分泌されるレプチンによって調節されており，スに対する長期間の GALP の点鼻投与による抗肥満効果

また，視床下部内で複数の摂食調節ニューロンと神経相およびその作用機序を解明するために実験を行った。実関を行なうことを我々は明らかにしてきた。加えて，

験方法として，5 週齢の雄性 C57BL/6J に 15 週間高脂肪

GALP を脳室内に投与するとその直後に呼吸商が低下す

食を給餌させた食餌誘発性(DIO)マウスを用い GALP をることを見出した。これは脂質代謝が亢進していること

脳室内投与した後，呼吸商および脂質代謝関連遺伝子発を示唆する結果であり，GALP の新しい生理作用として現を測定した。その結果，DIO マウスへの GALP 点鼻投

注目し，C57BL/6 マウスに GALP を脳室内投与後の脂質与によって，体重増加が有意に減少した。肝臓 TG 値は代謝に与える影響を調べた。その結果，脳室内投与後おGALP 群で減少し，肝臓脂肪酸酸化関連遺伝子発現はよそ 1 時間後から呼吸商が GALP 群で Vehicle 群と比較

GALP 群で増加した。以上の結果から，GALP は脳室内し有意に減少した。また，肝臓中の脂肪酸酸化に関与す投与だけではなく，点鼻投与によっても脂質代謝が亢進る遺伝子発現は GALP 群で有意に増加し，脂肪酸合成にすることで抗肥満作用を示すことが示唆された。GALP

関与する遺伝子発現はそれぞれ有意に減少した。また，の生理機能がより明らかになれば，新規の肥満や糖尿病

脂肪組織中の脂肪分解に関与する HSL，ATGL の遺伝子といったメタボリックシンドロームの予防・治療法開発

発現が増加した。GALP 投与によりみられた呼吸商の減につながると考えられる。

少は，交感神経遮断により消失した。加えて，肝臓およ14．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, 吉岡
高雄啓三，宮川望（国立大学法人新潟大学）

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，細胞外基質の主成分の 1として得られている。しかしこれまでの先行研究は，局つであり，シナプス可塑性を調節する構造体である所へのコンドロイチナーゼ注入による薬理学的な方法論

perineuronal nets (PNNs)の主体となっている。従ってそのみであり，結果もかなり定量的には大雑把なものであの量的な変動は神経可塑性の調節に大きな影響を与えるる。動物の高次機能などは，部位局在が全てわかっていことが想定される。PNN はプロテオグリカンの集合体

るわけではないため，この方法では行動のような高次機として，特に GABA 作動性のインターニューロンであ能の研究はできない。このような点に鑑み，われわれがる PV ニューロンの活動性を調節することが種々の結果作成した CSGALNACT1 (T1)-KO マウスは CS 合成の律速190

計画共同研究報告

酵素の欠損によって，PNN の欠落や，CS 量の半減が知られているため，これを用いホモマウスで行動バッテリ

していることが認められた。
（考察・今後の結果）この結果は，前年度のヘテロマ
ウスの行動解析異常を補強するものであり，このマウス

ー解析を行った。
（結果）WT との比較により，当該マウスには Openが全脳での CS 合成減少に対応するものと考えられる。

field テストの異常，運動の過剰（rotor rod test による有意T1KO については視覚可塑性の異常がすでに証明されての成績向上）と思われる行動異常が見いだされた。一方，

お り (Sugiyama, Yoshioka, Igarashi, et al.: submitted) ，

記憶障害，社会性の異常などの徴候は有意には認められ

T1KO の異常が行動面で新たに見出された点も，CS の可なかった。また聴覚驚愕反応には有意な差が認められた。

塑性調節機構に合致するものである。今後，さらにこの

強制水泳，迷路テストでも差は認められなかった。一方，アイソフォームである T2 についても KO マウスの行動

PNN の分布に関しては一定の脳内の差があり，部位ご解析を行うことにより，PNN に関係する CS 機能の明確とに差が認められた。脳内の CS 含量は，おおよそ半減な高次機能との関連性を追究できるものと考えている。

15．Cyclin-dependent kinase-like 3 (CDKL3) ノックアウトマウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
田中輝幸（東京大学大学院医学系研究科

発達医科学教室）

高雄啓三, 宮川 剛（生理学研究所・行動様式解析室）（目的）Cyclin-dependent kinase-like (CDKL) ファミリーは，CDKL1〜CDKL5 の 5 種類からなるキナーゼファの海馬スライスを用いた電気生理学的解析，シナプス蛋
白の生化学的解析，電子顕微鏡的解析などを行う。

ミリーであるが，CDKL5 は非定型 Rett 症候群という重（結果）① 新潟大学脳研究所，崎村建司教授との共同度発達障害の原因遺伝子，CDKL3 は常染色体優性精神研究により，Cdkl3 flox マウスを作製した。Cdkl3 flox マ

遅滞の原因遺伝子であり，Cdkl2 ノックアウト (KO) マ

ウスを大阪大学大学院医学系研究科，宮崎純一教授より

ウスは学習・認知機能の障害を持つ。この様に，CDKL

譲受の CAG-Cre マウスと交配し，cre リコンビナーゼにファミリーは精神・神経機能の発達に重要な役割を担う

よるゲノム組換えが起こった Cdkl3 KO マウスラインをと考えられる。我々はこれまで，CDKL5 遺伝子変異に樹立した。Cdkl3 +/- メスマウスと Cdkl3 +/- オスマウス

伴う病態機序解明の目的で Cdkl5 KO マウスを作製し，の交配を開始したが，Cdkl3 +/- メスマウスは仔の喰殺

記憶・学習障害，情動異常，易けいれん性など，ヒトの率が高く，育仔行動が不良であった。現在，十分数の病態と共通する表現型と，NMDA 受容体の局在・機能

Cdkl3 -/- マウスが得られるよう交配，繁殖を繰り返し異常を同定し，CDKL5 が興奮性シナプス機能の調節にている。

重 要 な 役 割 を 果 た す 事 を 見 出 し た 。 私 は ， CDKL2,② Cdkl3 KO マウスのシナプス解析は，十分な Cdkl3

CDKL3, CDKL5 の発現・局在・LOF 表現型の類似性から，-/- マウスが得られず行えていないが，Cdkl3 のホモログ「CDKL ファミリー蛋白は，各々神経細胞シナプス伝達

Cdkl5 KO マウスの興奮性シナプス解析によって，Cdkl5制御を介し，互いに部分的に機能重複，共通する経路で

KO マウスでは，大脳皮質，海馬の興奮性シナプスのシ作用し，記憶・認知・学習を制御する」という仮説を立

ナプス後肥厚(PSD)に NMDA 受容体蛋白 GluN2B 及びて，多角的な手法で検証を行う本研究を開始した。

MAGUK 足場蛋白 SAP102 の異常集積を同定し，CDKL5（方法）① Cdkl3 KO マウスの作製及び行動解析：と PSD 蛋白複合体とのリン酸化相互作用を同定した。

Cdkl3 flox マウスを，CAG-Cre マウスと交配し，Cdkl3（考察）Cdkl3 +/-メスマウスは，仔の喰殺，育仔行動

KO マウスラインを作出する。Cdkl3 -/- マウスの，網羅が不良など，その情動，精神・神経機能に異常が強く示的行動テストバッテリーを用いた行動解析を行う。

唆される。今後，Cdkl3 KO マウスの行動学的，細胞生② Cdkl3 KO マウスのシナプス解析：Cdkl3 -/- マウス

物学的，電気生理学的解析を進め，CDKL3 LOF による191

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

精神・神経機能障害の解明を行うと共に，Cdkl5 KO マ

基に，CDKL3 の分子作用ネットワークの解明から，

ウスと CDKL5 蛋白相互作用の解析から得られた知見を

CDKL ファミリーLOF の分子メカニズム解明を進める。

16．時計関連遺伝子欠損マウスの行動様式解析
清水貴美子（東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

ほぼすべての生物には概日時計があり，睡眠・覚醒，を確認した。本研究課題で用いる前脳特異的時計遺伝子

血圧やホルモン分泌などさまざまな生理機能が制御され欠損マウスと SCOP 欠損マウスを用いて，記憶効率とている。最近では，基本的生理機能だけでなく，様々な不安様行動の日周変動を検討したところ，野生型で見ら

脳高次機能も概日時計によって制御されると考えられ始れていた日周変動は何れのマウスでも見られなくなった。

めている。鬱病などの感情障害はしばしば生体リズムの時計遺伝子と高次脳機能調節機構との間には，SCOP が異常を伴い，またリズム障害の患者では鬱病などの発症関わる分子シグナリングが介在すると考えられる。

頻度が高い事が知られている。このように時計システム

一方，本研究課題で用いる前脳特異的時計遺伝子欠と情動などを含めたさまざまな脳高次機能との連関が示損マウスは，Cre をもちいた前脳特異的コンディショナ

唆されているなか，そのメカニズムに関しては何もわか

ルノックアウトマウスであり，行動解析を行うにあたりっていない。本研究課題では，概日時計構成分子の欠損

ノックアウト効率を確認する必要があった。RT-qPCR

マウスおよび概日時計のアウトプットに関与しているとに よ り 海 馬 の mRNA の 発 現 量 を 検 討 し た と こ ろ ，考えられる分子SCOP の欠損マウスを用いて行動の表現

mRNA の発現はほぼ認められず，また，他の時計構成型を解析する。この解析から，精神機能をはじめとした分子の概日リズム性も失われていた。このことより前脳

さまざまな生理機能と生体リズム維持機構との連関，さ特異的に概日時計機能が失われたマウスの作成に成功しらにはこれらの連関のメカニズム解明に繋げる情報を得たと考えられる。
概日時計は，記憶効率や不安様行動だけでなく他のることを目的とする。
行動様式解析を行うにあたり，我々は，実際に高次脳生理機能にも関わっていると考えられるため，今年度

脳機能がマウスにおいて日周変動するかを検討した。そはこれら SCOP 欠損マウス，前脳特異的時計遺伝子欠の結果，記憶効率や不安様行動に日周変動がみられる事

損マウスを用いて更に多様な行動解析を行う予定である。

17．神経系特異的 Na+/H+交換輸送体 NHE5 ノックアウトマウスの行動解析
若月修二，荒木敏之（国立精神神経医療研究センター神経研究所・疾病研究第五部）
高雄啓三，宮川 剛（生理学研究所・行動様式解析室）

神経変性疾患との関与が示唆されていることから，

研究目的
NHE5 は神経系特異的に発現する

Na+/H+ 交換輸送体(NHE)をコードする遺伝子 SLC9A5 としてクローニング

NHE5 の生理的役割と病態との関連を明らかにすることを目的として本研究を実施した。

されたが，NHE として機能すること以外その生体内に研究方法おける役割はほとんど解明されていない。また，脊髄小昨年度に引き続き，行動様式解析室との共同研究によ脳失調症 4 型，常染色体優性小脳失調症の患者で変異がり，網羅的行動様式テストバッテリーを用いた行動観察見つかった遺伝子座に当該遺伝子が含まれているなど，を 行 っ た 。 成 熟 し た NHE5 ノ ッ ク ア ウ ト マ ウ ス

192

計画共同研究報告（5）と野生型マウスを比較し，運動・学習能力，認めた。今後は c-fos 遺伝子の発現動態などを指標に，社会性および感覚機能等，脳神経系の機能評価を行っ同マウスの表現型とニューロンの活動低下とを関連付けた。

るための検討を行うとともに，さらに詳細な行動学的解

結果・今後の展望析を行う必要があると考える。また，ポリグルタミン病

昨年度までに，5とポリグルタミン病モデルととは別の機序により神経障害を来す神経変性疾患モデル，を交配させたマウス脳において，ポリグルタミン凝集体

例えばアルツハイマー病モデルの一種である 5xFAD マ数が顕著に増加することを発見した。培養細胞を用いたウスを5と交配させたマウスなどを用い，脳組織解析から，NHE5 の機能を低下させた細胞では凝集タン

における生化学的，組織学的な解析，並びに行動解析を

パク質の分解に寄与するオートファジーのはたらきが低実施する計画である。これらの解析を通じて，神経変性

下していた。これらのことから，NHE5 がオートファジ疾患モデルにおける凝集タンパク質除去への NHE5 の寄ーのはたらきを促進することが示唆された。一方，与を明確にし，NHE5 の活性を強化する方法を確立する5において，野生型と比較して主に社会性行動のことなどにより，NHE5 を治療標的とした疾患症状の改変化，特に新規環境下において活動量が低下する傾向を

善方法の開発を目指す。

18．PAPS 輸送体 ヘテロ欠損個体の行動様式の解析
西原祥子（創価大・理工学部）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

硫酸化は広汎に認められる翻訳後修飾の一種であり，析を行い，神経系における新規な PAPS 輸送体の役割を

モルフォゲンの分布の決定や様々なリガンド分子の受容明らかにすることを目的とした。13 から 15 週齢の体への結合に重要な機能を果たしている。様々な硫酸転

PAPST1 ヘテロ欠損個体と同腹の野生型個体を各々21 匹，移酵のドナー基質である PAPS は，細胞質で合成され，及び，23 匹用意した。現在，明暗選択試験，オープン

硫酸化修飾の行われるゴルジ体内腔へ PPAPS 輸送体

フィールド試験，社会的行動測定試験，ローターロッド(PAPST)により輸送される。このため，PAPST の発現が試験，プレパルス抑制，ポーソルト強制水泳試験，八方抑制されると，ヘパラン硫酸やコンドロイチン硫酸など

向放射状迷路，高架式十字迷路，テールサスペンジョンの糖鎖やペプチドの硫酸化が低下する。我々は，ゴルジ

試験，ビームテスト，Y 迷路など，網羅的な行動様式の1)2)体で発現する 2 種の PAPST，PAPST1 と PAPST2 を同定解析を行っている。さらには，見出された異常の原因とし，その発現を検討した。多くの組織では PAPST1 と予測される脳部位において，各種構成細胞の分布の検討，

PAPST2 の両者が発現しているが，脳では PAPST1 の発現

PAPST1 の発現の検討，種々の硫酸化糖鎖の発現の検討，

量は PAPST2 の 5 倍高かった。そこで，PAPST1 のノック

及び，各種シグナルの検討などを行い，異常との因果関

アウトマウスを作製したところ，そのホモ欠損個体は胎係を明らかにする予定である。

生致死であったが，ヘテロ欠損個体では，PAPST1 の発

1) Kamiyama S, Nishihara S et al., J. Biol. Chem., 278,
25958-25963 (2003).
2) Kamiyama S, Nishihara S et al., J. Biol. Chem., 281,
10945-10953 (2006).

現低下に起因する様々な表現型が認められた。その一つとして，マウスの集団飼育の観察では，PAPST1 ヘテロ欠損個体の行動異常が示唆された。
本研究では，PAPST1 ヘテロ欠損個体の行動様式の解193

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

19．神経樹状突起 mRNA 輸送・局所的翻訳の高次脳機能解析
大橋りえ，椎名伸之（基礎生物学研究所・神経細胞生物学研究室）
高雄啓三，宮川RNG105 (RNA granule protein 105) は RNA 粒子に局在

剛（生理学研究所・行動様式解析室）

験をおこなった。

する RNA 結合タンパク質であり，神経樹状突起におい身体的所見，活動性，不安様行動，うつ様行動，驚愕て mRNA 輸送および局所的翻訳制御を担う。近年，反応，知覚，運動学習，協調運動，歩行，参照記憶，作RNG105 の片方のアレル上のナンセンス de novo 変異と業記憶，文脈記憶においては control 群と mutant 群で行

アスペルガー症候群発症との関連が報告され，自閉症ス

動特性に有意な違いが認められなかったのに対し，社会ペクトラム障害のリスク遺伝子の候補となる可能性が示

性行動，新規物体への興味において RNG105 ヘテロマウ

唆されている。RNG105 欠損マウスではシナプス結合のスは control 群とは異なる行動特性を示した。また，減少，神経ネットワークの貧弱化等が引き起こされるが，RNG105 ヘテロマウスは control 群と比較して得意とする

生後間もなく致死となるため高次脳機能への関与は明ら

課題が存在し，更に，幾つかの学習テストにおいては逆かにされていない。

転学習の際に成績が低下する傾向が見られた。これらのそこで本研究では，RNG105 ヘテロマウスを用いて網結果はアスペルガー症候群の特徴を支持するものであり，

羅的行動テストバッテリーを行い，脳神経系における脳における RNG105 の量的減少が自閉症様症状と深く関RNG105 の発現量の半減が高次脳機能に与える影響を検与する可能性を示唆する。

証することを目的とした。C57BL/6J と 10 世代以上戻し

今後，社会性行動との関連に特に注目し，RNG105 ヘ交配させた RNG105 ヘテロマウスの雄 1 匹と野生型マウテロマウスを用いて行動面から更なる解析を進める。まスの雌 4 匹の組み合わせを 10 組掛け合わせ，得られたマ

た，RNG105 が上述した表現型を示すに至る分子メカニ

ウスのうち出生日が 1 週間以内の RNG105 ヘテロマウス

ズムを明らかにするため，RNG105 のコンディショナル

の雄 20 匹を mutant 群，同腹仔の野生型マウスの雄 23 匹

ノックアウトマウスを用い，mRNA 輸送と局所的翻訳制

を control 群として用いた。12 週齢より行動実験を開始

御の面から RNG105 の大脳における機能の細胞生物学的し 63 週齢に至るまで，学習実験も含め 21 種類の行動実解析を試みる。

20．乳幼仔・小児・成熟個体におけるナノマテリアルの情動・認知行動毒性学的評価
森下裕貴，吉岡靖雄，東阪和馬，堤康央（大阪大学大学院薬学研究科

毒性学分野）

高雄啓三，宮川 剛（生理学研究所・行動様式解析室）

従来素材とは異なる有用機能を発揮するナノマテリアいる。具体的には，乳幼仔・成体マウス・授乳期マウス

ル・サブナノマテリアルは，今後もさらなる市場拡大がなどにナノマテリアル・サブナノマテリアルを静脈内・期待される。従って，ナノマテリアル・サブナノマテリ

経口投与する。これらのマウスに対して，各種，行動様

アルの安全性情報の収集が喫緊の課題となっている。特式解析室の行動実験用機器を使用し，網羅的行動テストに，情動・認知行動におよぼす影響評価は，最重要課題

バッテリーを実施することで，情動・認知行動毒性を解と考えられているものの，実験手法の困難さから検討さ析する。

れた例は乏しい。そこで本研究では，各種ナノマテリア

申請者らは平成 24 年度までに，ナノマテリアルより

ル・サブナノマテリアルを用い，物性と情動・認知行動

もさらに微小化の進んだサブナノマテリアルを妊娠期曝毒性との連関を追求することで，安全なナノマテリア

露したマウスの仔に関して，網羅的行動テストバッテリ

ル・サブナノマテリアル開発に必須の情報収集を図ってーを実施した。その結果，これらのマウスがうつ様行

194

計画共同研究報告

動・不安様行動の低下を呈する可能性を明らかとした。

およびホームケージ内社会的行動テストを実施した。そさらに，平成 25 年度には，妊娠期曝露に着目した検討の結果，いずれの行動テストにおいても統計的に有意なにとどまらず，授乳期に母乳を介してナノマテリアルに行動変化が認められなかった。従って，母乳を介したナ

曝露した乳幼仔について，網羅的行動テストバッテリー

ノマテリアル・サブナノマテリアルの曝露は成長後の脳を実施してきた。以上のように，ナノマテリアル・サブ

機能に影響をおよぼさないことが示唆された。なお，本ナノマテリアルの情動・認知行動毒性に関する知見を先

研究課題の成果については，現在，論文投稿中である。

駆けて検討し，順調に，社会ニーズや緊急性の高い研究

今後は，継続した共同研究のもと，引き続き，粒子径

成果を積みあげつつある。そこで平成 26 年度は，乳幼や表面修飾の異なる各種ナノマテリアル・サブナマテリ

仔期のナノマテリアル・サブナノマテリアルの母乳を介アルを用いて検討することで，物性と情動・認知行動毒した曝露が認知機能および社会的行動におよぼす影響に性の連関を解析する予定である。

ついて評価することを目的として，恐怖条件づけテスト

21．電位依存性プロトンチャネル VSOP1 が精神疾患に及ぼす影響の解明
岡村康司（大阪大学大学院・医学系研究科）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

Voltage sensor only protein1 (VSOP1)は電位センサーの雄マウス 10 週齢 20 匹程度を準備してから生理学研究所

みからなるという特殊な構造を持ち，電位依存性プロトへと搬入し，施設に既存の設備を用いて網羅的な行動学

ンチャネルとして機能することが知られている。脳内で的解析を行った。行動実験は一ヶ月程かけて，10 種類

はミクログリア特異的に発現することが分かっており，

以上のテスト行った。その結果殆どの行動実験項目にお細胞の活性酸素産生に重要な役割を果たすと考えられて

いて，ノックアウトマウス・野生型間で有意差を見出す

いるが，その機能は殆ど明らかでない。一方で近年種々ことは出来なかったものの，特定のテストにおいて両者の精神疾患において，脳内の活性酸素産生との関連性をで有意差を認めることが出来た。そのため現在はこのテ示唆する報告がなされており，VSOP1 がこれらの疾患

スト内容に関連して，更に詳細な行動解析を行っているに寄与している可能性が考えられる。そこで本研究では段階である。

VSOP1 の機能と精神疾患の関連性に焦点を当てた研究

今後はこの実験結果を踏まえ，VSOP1 の神経回路機能に与える影響を詳細に調べることにより，VSOP1 のを進めることを目的とした。
実験動物には，新潟大学の崎村教授との共同研究によって作出された VSOP1 遺伝子ノックアウトマウスを使

ミクログリアにおける機能を明らかにしたいと考えている。

用した。同腹の VSOP1 遺伝子ノックアウト及び野生型

22．NPRP-C KO マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
片野泰代，伊藤誠二（関西医科大学・医化学講座）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

難治性疼痛の一つである神経障害性疼痛では，長期間である中枢性感作が生じる。その際，疼痛の神経伝達ににわたって閾値が著しく低下するアロディニアなどが出関与する受容体やキナーゼなどは発現量，翻訳後修飾，現し，脊髄後角では記憶学習で生じるような可塑的変化

細胞内局在の変化が報告されている。そのことから，病195

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

態依存的な変化を伴う分子群は，病態の関連分子である

その一方で，オープンフィールドあるいは強制水泳テス

可能性が高い。

トでは，活動性が高く，うつ様行動の低下を示しており，

本解析で，標的としている NPRP-C は脊髄後角 PSD 画

その関連性は現時点では明らかではないが，いずれも分で神経障害性疼痛モデルマウスにおいて有意に増加し

NPRP-C が中枢神経系で重要な機能を担う事を示すもの

た分子であった。

である。

本分子は，脊髄同様に脳での発現も確認されており，

本解析で認められた Pattern separation から，海馬歯状

精神疾患あるいは，記憶学習といった脳での神経伝達に回で Adult neurogenesis が生じていることが考えられる。

も関与することが想定される。よって NPRP-C のノック

よって，本年度の行動解析終了後，マウス腹腔内にアウトマウス(KO)を用いた網羅的行動バッテリーテス

BrdU 投与後，4%PFA にて還流固定を行い脳組織を摘出

トを 25 年度より開始し，その成果として本 KO マウスでした。本組織を用いて，NPRP-C KO マウスにおけるは，不安様行動の低下，熱感受性の増大といった傾向がAdult neurogenesis について野生型マウスを対照とし評価示された。

する予定である。

26 年度では，さらに詳細な解析を継続し「恐怖条件さらに，同様の表現型を示すマウスの情報から既知の付け」を行うテストからの評価内容である Altered context

関連分子との機能的相互作用などを視野にいれ，in vitroから pattern separation が生じている可能性を示した。こ

の解析結果と合わせ，本解析を発展させていく予定であの表現型は，PTSD 様の表現型であると考えられている。

る。

23．FcγR IIB 欠損マウスを活用した精神疾患の中間表現型の解明
上野浩司，岡本 基（岡山大学大学院 保健学研究科）
高雄啓三，宮川 剛（生理学研究所・行動様式解析室）

Fc 受容体は免疫に関わる分子の１つである。Fcγ 受容抑制性介在ニューロンの細胞体や軸索起始部にシナプス体は免疫グロブリン IgG の Fc 部分と結合する。免疫系を形成しており，他の抑制性介在ニューロンと比較して細胞の B 細胞，マクロファージ，好中球上等に発現して強い抑制作用を持つ。

いる FcγRIIB 受容体は IgG と結合すると，その細胞の活性化を抑制する機能を持つ。

中枢神経系における FcγRIIB 分子の機能と発現を示した論文が増加しているけれども，脳における FcγRIIB 分

近年，我々は FcγRIIB 受容体がマウス中枢神経系の抑子の神経機能の多くは不明のままである。そこで我々は制性介在ニューロンの一種，Parvalbumin(PV)ニューロ

FcγRIIB 欠損マウスの行動学的表現型を系統的にスクリン上に発現していることを発見し報告した。FcγRIIB 欠

ーニングした。

損マウスを用いて解析を行ったところ，感覚入力遮断にその結果，野生型対照群と比較して，FcγRIIB 欠損マ

よる PV 蛋白の減少が起こりにくいことや PV ニューロ

ウスは体重量の減少，自発活動量の増加，不安様行動のンの樹状突起の分枝が多いことを FcγRIIB 欠損マウスで減少などを示すことが明らかになった。記憶学習や感覚，観察した。PV ニューロンは形態的に Basket 細胞とうつ様行動に有意差は見られなかった。27 年度は異常

Chandelier 細胞に分類される。PV ニューロンは錐体細胞，が見られた行動実験を詳細に解析していく予定である。

196

計画共同研究報告

24．アノールトカゲにおける TRP イオンチャネル受容体活性化温度閾値の種間比較
赤司寛志，牧野能士，河田雅圭（東北大学大学院生命科学研究科）
齋藤茂，富永真琴（生理学研究所）

キューバに生息するアノールトカゲ３種（Anolis sagrei,

電気生理学的手法を用いて測定し，種間比較することを

A. homolechis, A. allogus）は，温度環境の異なる生息地に目的とした。平成 26 年度では，これら３種の TRPA1 イ

適応することで，共存を可能にしている。これまでの野オンチャネルの活性化温度閾値を測定し，比較したが，外の研究で，Anolis sagrei, A. homolechis, A. allogus の体

有意に活性化温度閾値が異なることを支持する結果は得

温は，それぞれ約 34, 31, 27℃であった。

られなかった。そこで，本年度では TRPV1 イオンチャ

異なる温度適応に関する機構として，異なる温度環境

ネルに注目した。A. homolechis の TRPV1 遺伝子を PCR-を感受し，行動的調節を行うことが考えられる。そこで，

base での単離に成功している。今後は，残りの 2 種のこのキューバ産アノールトカゲ３種を用い，温度感受性

TRPV1 遺伝子の単離も行なう予定である。

TRP イオンチャネル受容体（TRPA1）の活性化温度を，25．膜流動性と細胞信号伝達に関する研究
高木昌宏，白京玉，薮内里実（北陸先端科学技術大学院大学・マテリアルサイエンス研究科）
内田邦敏，富永真琴（生理学研究所）

細胞膜上には，膜受容体を多く含む，ラフト領域が存

温度が低いほど流動性が低いことと合せて，低温ほどラ在し，細胞膜およびラフトは細胞内信号伝達に重要であ

フトは固く，安定であると考えられた。アクチン蛍光強る。本研究では，有糸分裂を促進する Mitogen であるレ度は，温度上昇に伴い高くなる傾向が見られ，37℃ではクチンタンパク質 ConcanavalinA（ConA）存在下では，T

最も高かく，細胞膜の裏側に明瞭な重合状態が観察でき細胞のラフトが細胞膜を支えるアクチンと共に，細胞内た。ConA 存在下で，ラフトの細胞内部での集積が観察部へ集積する様子を観察した。このことから，信号伝達できた。27℃以上では，ラフトとアクチンは，同様に集に，ラフトだけでなくアクチンも重要な役割を果たして積していたが，低温では，ラフトのみが移動し，アクチいると考えられた。しかし，温度上昇が信号伝達やラフンとの共存が認められなかった。つまり，温度が高いほトに及ぼす影響の詳細は明らかになっていない。温度，

ど，ラフトは不安定に，反面 F-Actin の重合度が高くな

信号伝達，ラフトそして細胞骨格の相互関係を明らかにり，膜を支えていると考えられた。

するのが，本研究の目的である。

以上の結果から，ラフトの集積は，低温ではラフトの方法として，T 細胞のラフト領域の可視化には，コレ安定性に依存し，高温では F-Actin の安定性に依存する

ラ毒素サブユニット B(CT-B)，細胞骨格アクチンの可視という，2 つのメカニズムが考えられた。さらに，冷感化 に は Rhodamin Phalloidin ， 膜 流 動 性 の 観 察 に は ，剤メントールを添加すると，低温側でのラフトの安定性

Laurdan を用いた。温度コントローラーにより，温度をに依存した集積が認められなくなり，F-Actin の安定性

調節しながら，Concanavalin A（ConA）を添加して，共に依存したラフト集積のみが認められる特徴が明らかに

焦点レーザー顕微鏡で，細胞の状態を観察した。

なった。これらの結果から，温度に対する細胞の応答に結果を以下にまとめる。

は，ラフトの安定性と，細胞骨格の安定性の両者が重要

ConA 非存在下では，細胞膜上のラフト蛍光強度は，である事が明らかとなった。

温度が低いほど，高い傾向が見られた（≧23℃)。これと，197

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

26．筋機械痛覚過敏の発症と維持におけるイオンチャネルの役割
水村和枝，片野坂公明，村瀬詩織，松田輝（中部大学生命健康科学部）
久保亜抄子（日本大学歯学部）

太田大樹（帝京大学医療技術学部）
田口徹（名古屋大学環境医学研究所）

運動後に遅れて生じる遅発性筋痛は，機械刺激に対すった。電流パターンの変化に転写・翻訳が関係しているる痛覚過敏を特徴とする。我々は，この運動後の筋機械可能性を actinomycin D，cycloheximide の添加により，痛覚過敏において，NGF と GDNF により筋細径線維受また細胞膜への受容体・チャネル分子の traffiking の可能

容器の機械感受性が亢進すること，また，TRPV1 と性を tetanus toxin の添加により調べたが，まだ各群 10 例

TRPV4 が関与することを明らかにしてきた。しかし，程度と数が少なく，結論は得られていない。この方法とNGF と GDNF の作用機構については不明であった。

は別に，NGF による筋侵害受容器の感作に関わってい本研究では，マウスを用いて，NGF と GDNF の後根

る TRPV1 の traffiking の可能性を，TRPV1 の免染による神経節細胞への影響を，パッチクランプおよび TRPV1

反応産物の分布を共焦点レーザー顕微鏡によって観察し，の免疫組織化学染色により調べ，遅発性筋痛発症の機序調べた。無添加群では TRPV1 の分布は細胞の横断面にを解明することを試みた。

そってほぼ均等に分布していたが，NGF 添加群では細まず，野生型マウスから培養した後根神経節にパッチ

胞辺縁に強くみられ，中心部では減っていた。このことクランプを行い，機械感受性電流の型別発現頻度，大きは NGF により TRPV1 分子が細胞膜へ融合したことを示さを指標に NGF，GDNF の効果を調べた。栄養因子無添唆する。一方，GDNF 添加群では無添加群と同様の均等

加 条 件 で は ， 速 順 応 型 (RA) ， 遅 順 応 型 (SA) ， 中間型な分布を示した。この結果は，GDNF による感作には（IA），無反応(-)がそれぞれ，20，16，24，40％（調べ

TRPV1 が関与していない，という以前のわれわれの報た総細胞数 68）であったのに対し，NGF を添加培養した告に合致する。

場合にはそれぞれ 22，33，23，22％(調べた総細胞数 60)以上，本研究により，遅発性筋痛に関わる NGF，であり，SA が多かった。GDNF を添加した場合には，

GDNF の作用機序に関する幾つかの新しい知見が得られそれぞれ 44，6，16，34％（総細胞数 32）であり，RAた｡

が多かった。なお，電流の大きさには変化は見られなか

27．脂肪細胞における UCP1 発現制御における TRP チャネルの機能解析
河田照雄，後藤剛，高橋春弥，Kim Min Ji，古薗智也（京都大学大学院農学研究科）
内田邦敏，富永真琴（生理学研究所）

脱共役タンパク質-1（UCP1）は，脂肪細胞において，として EPA が TRPV1 の機能を介して，交感神経の活性エネルギーを熱産生によって消費する機能を持っている化を惹起し，脂肪組織の UCP1 発現を亢進させることをため，UCP1 発現制御機構を明らかにすることは，抗肥明らかにした。そこで今年度は，乳酸菌によってリノー

満作用を持つ薬剤や機能性食品の開発につながる。そこ

ル酸から代謝生成される乳酸菌由来脂肪酸である KetoA

で，本研究では，様々な生理機能を有する TRP チャネ(10-keto-12c-18:1) に着目し，KetoA が惹起する脂肪組織

ルに着目し，その脂肪細胞における UCP1 発現制御におの UCP1 発現誘導に TRPV1 活性化が関与している可能性

ける役割を明らかにすることを目的とする。

について検討した。

昨年度までの共同研究において，魚油の機能性脂肪酸

198

初めに，KetoA をはじめとする，リノール酸を基質と計画共同研究報告

して乳酸菌が産生する新規に見出された脂肪酸について，
TRPV1 を強制発現させた HEK 細胞を用いた Ca
ジング法により，TRPV1 を介した

2+イメー

Ca2+流入活性を評価した。その結果，KetoA を含む数種の新規脂肪酸におい野生型マウスでは KetoA 摂取により体脂肪蓄積量が抑制されていたのに対して，TRPV1 欠損マウスでは体脂肪蓄積抑制効果は認められなかった。
これらの結果より，KetoA は TRPV1 の機能を介して，て，Ca2+流入活性が認められたが，その活性は KetoA が

UCP1 発現誘導を惹起し，体脂肪蓄積を低減化しうる新最も強かった。

たな機能性脂肪酸であることが明らかになった。

次に，KetoA 摂取の影響について動物実験によって評

現在，KetoA と TRP チャネルの関係性をより詳細に明価した。野生型マウスでは KetoA 摂取により，鼠頸部白らかにするため，カルシウムイメージング法又はパッチ

色脂肪組織における UCP1 遺伝子発現の亢進が認められクランプ法により検討している。

たが，TRPV1 欠損マウスでは認められなかった。また，

28．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

プが推定された。生理学研究所の富永教授と共に，TRP

厳密さで生体の PCO2/pH 変動を一定の狭い生理的範囲にチャネルにおいて，どのサブタイプが換気応答の制御

調節している。この調節機構を担っている中枢化学受に関与するかを明らかにし，TRP チャネルが担う中枢性容細胞及びその化学受容器の分子実体は長い間謎であ呼吸調節機構を解明することが本研究の目的である。

った。提案代表者は，これまでに脳幹・延髄由来のニ

昨年度に引き続き，推定された TRP サブタイプにおューロン・グリア共培養細胞を用い，CO2/pH 負荷に対いて，TRP チャネル欠損マウス群に対する高 CO2 負荷にする細胞内応答を，Ca / pH のイメージング，perforated

よる換気応答の変化を whole body plethysmography 法に

patch-clamp 法により検討したところ，高 CO2 負荷によて野生型マウスと比較したところ，換気応答が減弱しりグリア細胞が Ca 応答をすることを見出してきている。

ている TRP サブタイプを見出した。個体差によるバラ

この Ca 応答を引き起こす Ca チャネルの候補として，薬ツキがあるので，匹数を増やして，更に比較検討する

理学的スクリーニングの結果，TRP チャネルのサブタイ予定である。

29．コネクトームを利用した，神経幹細胞の細胞周期に伴う形態変化の観察
玉巻伸章（熊本大学大学院生命科学研究脳回路構造学分野）

中枢神経系を構成する神経細胞は，脳胞の脳室帯にあ

これまでに積み上げてきた研究の成果をさらに積み上げる神経幹細胞の細胞増殖により供給されています。細胞ることで，正しい神経幹細胞の，分裂様式も明確に示す

周期に伴う神経幹細胞の形態は，生み出す細胞種を決定ことができると期待していました。しかし，如何なる数します。その結果，神経細胞の産生量を決定し，人の発の神経前駆細胞の形態を，３D で明示しても，適切な答達した巨大な脳の形成する仕組みとなっています。しかえとなるかというと，統計的に処理しようとしても，一し，神経幹細胞の分裂様式において，観察結果とその解部が違えば，その神経前駆細胞が異なる効果をもたらす

釈が，提案代表者と米国の研究者では異なり，未だもっかもしれないと，反論を受けるかと思います。基本的にて，その矛盾は解決されていません。本研究の提案者が，形態学では，完璧な証明は，基本難しい概念でありま199

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

出すか，また，脳に障害を受けた際に，再生に働く神経す。
それ故，今回は，物量的に圧倒できる 3View SEM 電前駆細胞は，どの様にして，軟膜外面に分布するに至る

顕解析法で観察を進めれば，明確な証拠を得ることが可か，どの様に脳の傷害を治癒させるのかを調べることに能であるとする示唆的データを得ています。他に方法のしました。

無い手法でもあり，有望なデータを得るためには，

神経幹細胞は，細胞分裂の際に，神経幹細胞と神経細3View SEM を使用して，再度実施して見ることで，今胞が産生される場合と，神経幹細胞と神経前駆細胞が産後の計画を立てることが可能となります。大脳神経回路

生される場合があります。後者の場合，神経前駆細胞は論 研究部門の先生方の助力を仰ぎつつ，異なる固定法

脳室下帯で更に細胞分裂を繰り返して，神経細胞の産生を用いた資料を，本システムにて，再度観察を進めるこ

量を大きく膨らませているのかもしれません。また，上とを希望しております。再度の観察作業を実施すること

記の神経前駆細胞と異なり，放射方向に移動した上で，で今後の可能性を示すことができると考えています。

最終的には，軟膜を貫いて，軟膜の外表面に現れた神経

一部の神経前駆細胞は，radial fiber を縮めて移動して，神経前駆細胞となり，radial fiber を失った神経前駆細胞

前駆細胞の形態を，周りの細胞との関係を観察することが，今後必要となります。

は，如何にして，中枢神経系を形成する神経細胞を生み30．キメラ動物作製法を利用した小脳構築原理の解明
金子涼輔（群馬大学大学院医学系研究科・附属生物資源センター）
平林真澄（生理学研究所）

哺乳類の脳の形態やサイズは動物種ごとに異なる。しした受精卵は常法に従い凍結保存した。

かし，その構築原理には不明な点が多い。本研究では動②Cerebelless マウス 3.5 日胚を用いたキメラ動物作製

物種ごとに脳形態が異なるメカニズムに着目し，哺乳類条件の検討：Cerebelless マウス受精卵は群馬大学にて凍脳の形態形成に関わる新たなメカニズム解明を目的とす

結し，生理研にて融解・培養した後にキメラ動物を作製る。本研究ではマウスーラット間での小脳形態の差異をする計画である。そのため，群馬大学にて凍結した受精モデル解析系とする。そのため，キメラ動物作製法を用

卵から 3.5 日胚取得条件の確立を目指した。その結果(a)いてマウス頭蓋内にラット ES/iPS 細胞由来の小脳を作

２細胞期胚を凍結，(b)液体窒素中にて運搬，(c)スクロ

り，その形態を解析する。具体的には小脳欠損マウス

ース液にて融解，(d)mWM 培地で培養，により 3.5 日胚（Cerebelless マウス，国立精神神経医療研究センター星取得に成功した。今後は本条件を用いてキメラ動物を作野幹雄博士との共同研究）3.5 日胚にラット ES/iPS 細胞製する。

を注入し，異種キメラ動物を作製し，その小脳形態を解析する。

③マウス-ラットキメラ動物の作製と解析：キメラ動物作製に用いるラット全能性幹細胞にはマーカーとして今年度は異種キメラ動物の作製法確立を目的として①

緑色蛍光タンパク質 GFP 遺伝子を導入している。そこ

Cerebelless マウス受精卵採取と凍結保存，②Cerebelless

で実際のキメラ動物での GFP 検出実験系確立を目的と

マウス 3.5 日胚を用いたキメラ動物作製条件の検討，③して，既に作製系が確立されているマウス iPS 細胞とラ

マウス-ラットキメラ動物の作製と解析，を行った。

ット受精卵とを用いたキメラ動物を作製し，その脳を観①Cerebelless マウス受精卵採取と凍結保存：本実験で察した。その結果，神経細胞での GFP 蛍光を確認でき

は Cerebelless アリルをホモに有する 3.5 日胚が多数必要た。しかし，その蛍光強度は弱かった。神経細胞での強となる。２４年度に最適化した方法に従い，ヘテロオス

発現プロモーターを用いたマーカー遺伝子の必要性が示とホモメスとの自然交配により受精卵を採取した。採取

唆された。

200

計画共同研究報告

31．ラット遺伝子の BAC クローンへのレコンビナーゼ Cre-ER の組込みと作成したトラ
ンスジェニックラットの組織化学・細胞生物学的研究
加藤幸雄（明治大学農学部）
加藤たか子（明治大学研究知財戦略機構）
平林真澄（生理学研究所）
下垂体は脳の直下に位置し，腺性下垂体（前葉・中葉）

胞の時期的違いとそれらの変遷の関連を，組換え体ラッと神経性下垂体（後葉）から構成されている。成長・泌

トを用いた cell fate tracing により解析することを計画し

乳・恒常性の維持・ストレス応答・生殖などに関与するた。

ホルモンを分泌することで，産業動物を初めとする様々

本年度は，S100β を持つ BAC クローンを理化学研究所

な動物の成長・繁殖を制御する重要な内分泌器官である。

から入手して，顕微注入用に 100β-CreER を持つ BAC

この組織では，生体の状況に応じてホルモン産生細胞数

clone 直鎖状 DNAS ベクター全長 約 8kbDNA を調製した。

とホルモン産生量を調節しており，このホルモン産生細これを，生理研において，前核期受精卵の雄性前核に顕胞の供給には各組織に存在する組織幹細胞が不可欠であ

微注入し，その後，遺伝子導入受精卵を偽妊娠誘起したる。

レシピエント雌ラットの卵管内に移植し，明治大学農学

下垂体では，その原基の形成に伴ってできる遺残腔の部生命科学科遺伝情報制御学研究室に輸送した。生まれ

第一層が，そして，生後より形成され実質層に点在するた個体の遺伝子型を解析した。死産などもあり，この作

未分化細胞のクラスターが幹細胞ニッチとされている。

成実験を 3 度繰り返すことになったが，年後末に，目的そのニッチの形成や維持，細胞供給システムの解明が，の 100β-CreER を持つオスラットが誕生した。現在，ホ

下垂体の機能解明に重要である。こうした幹・前駆細胞

モ個体の作成と，Cre のターゲット配列 loxP で蛍光タンに特徴的な因子として PROP1，PRRX1，PRRX2，S100β

パク質 Venus を挟んだ遺伝子を導入した Venus ラットとが知られている。しかし，それらの因子よる階層的な発の交配を行っている。

現制御の機序とそれらの発現細胞の分化系譜は不明であ

次年度，次々年度は，作成したホモ固体を用いて，り，下垂体がどの様に形成されるかが未解明となっていcell fate tracing の解析実験を展開する予定である。また，る。

さらに，PROP1，PRRX1，PRRX2 発現細胞についても，

PROP1，PRRX1，PRRX2，S100β 遺伝子の発現する細組換えラットの作成を順次進めていく。

32．生殖を制御する脳内メカニズム解明のための遺伝子改変モデルの作製とその解析
束村博子，大蔵聡，松田二子，上野山賀久，井上直子（名古屋大学大学院生命農学研究科）
前多敬一郎（東京大学大学院農学生命科学研究科）
平林真澄（生理学研究所）

本研究はマウス，ラット，ヤギおよび交尾排卵モデルにふたつの集団を形成している。我々は，視床下部前方動物であるスンクスといった神経内分泌学研究に重要なの前腹側室周囲核（AVPV）/視索前野（POA）に局在す

意義をもつ実験動物の遺伝子改変モデルを作成し，生殖るキスペプチンニューロン集団はエストロジェンの正の機能を制御する脳内メカニズムの解明を目指している。

フィードバックを仲介することにより排卵を制御し，視キ ス ペプ チンは ， 性腺 刺激ホ ル モン 放出ホ ルモン

床下部後方の弓状核に局在する集団は GnRH のパルス状(GnRH) の分泌を制御するマスターレギュレータとして分泌を司り，卵胞発育を制御することで生殖機能全体の注目されている。キスペプチンニューロンは視床下部内中枢として機能するとの作業仮説をたて研究を進めてい201

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

し，複数の組換え ES 細胞を得た。現在，PCR とサザンる。
ふたつのキスペプチンニューロン集団の生理的役割を

ブロッティングにより ES 細胞の選抜を行っている。

明らかにするため，本年度は Cre/loxP システムによるまた，培養ヤギ胎子線維芽細胞において，Kiss1 遺伝

Kiss1 コンディショナルノックアウトラットの作製，子座での Transcription Activator-Like Effector Nucleases

Cre/loxP システムによるキスペプチンニューロン特異的(TALEN) によるゲノム編集に成功した。ヤギ Kiss1 遺伝

なチャネルロドプシン発現ヤギの作製を進めた。

子座に Cre 遺伝子を導入するためのターゲッティングベ

Kiss1-floexed ラット作製のためのターゲッティングベ
クターを ES 細胞にエレクトロポレーションにより導入

クターの作製も順調に進んでおり，遺伝子組換えヤギ作
製の基盤が確立された。

33．ヒストン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a の神経幹細胞における機能の解析
等

誠司（滋賀医科大学医学部）
平林真澄（生理学研究所）

神経幹細胞は，発生過程に沿って，神経幹細胞自身のングし，陽性クローンを用いてキメラマウスを作製した。

増殖期→神経細胞産生期→グリア細胞産出期と，性質をしかしながら，ES 細胞由来の細胞のキメラ寄与率が非大きく変化させる。この過程には，エピジェネティクス

常に低かったため，ES 細胞に問題が起きていると考え，が深く関与すると考えられているが，その分子機構は不新たな ES 細胞を用いて再度実験を繰り返している。

明な点が多い。我々は最近，神経幹細胞の未分化性の維

一方，Bre1a の gain-of-function を解析するために，神持に関与し，しかも細胞周期を制御している因子として，

経幹細胞特異的な Nestin プロモーター/エンハンサー下

ヒストン H2B ユビキチンリガーゼ Bre1a を同定した。本で Bre1a を発現するトランスジェニックマウス（Nestin-

研究では，Bre1a の機能解析を行うことにより，神経発Bre1a-IRES-EGFP tg ） の 作 製 を 行 っ た 。 Nestin-Bre1a-

生におけるエピジェネティクス制御の意義を明らかにす

IRES-EGFP tg マウスの１ラインについて解析を行い，る。

胎生期の脳において Bre1a の発現量が期待通り 20~40%

我々はこれまでに，トラップライン ES 細胞を用いたの発現上昇していることを確認した。今後は，このライBre1a ノックアウトマウスを作製し，解析してきたが，ンを用いて神経幹細胞の未分化性維持の変化や，神経発

胎生早期致死であったため，神経発生における Bre1a の生から成体脳における神経細胞新生まで幅広く神経機能機能を解析できなかった。そこで本研究では，Bre1a コの解析を行い，神経発生や脳機能における Bre1a の役割

ンディッショナルノックアウトマウスを作製する。すでを解析する。

に，ターゲティングベクターを作製し，行動・代謝分子動物の取り扱いは滋賀医科大学の動物実験指針に従い，

解析センター遺伝子改変動物作製室と共同で ES 細胞にマウス解析時においては麻酔薬の腹腔内投与などによる遺伝子導入した。組換えのおきた ES 細胞をスクリーニ

苦痛軽減に努めた。

34．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの機能解析
八木健，豊田峻輔，平林敬浩，平山晃斉（大阪大学）
平林真澄，三宝誠（生理学研究所）

クラスター型プロトカドヘリン（cPcdh）は脳神経系で胞では細胞ごとに異なる cPcdh 分子種がランダムに発現強く発現している多様化膜分子群であり，個々の神経細している。各 cPcdh 遺伝子は分子種ごとに独自のプロモ

202

計画共同研究報告

ーターを有しており，神経芽細胞腫を用いたこれまでのスから iPS 細胞を樹立し，野生型マウス受精卵にインジ研究から各遺伝子発現とそれぞれのプロモーター領域のェクションすることでキメラマウスを作製し，モザイク

DNA メチル化状態が相関していることが示唆されてい解析を試みた。このキメラマウスの小脳プルキンエ細胞

たが生体内における DNA メチル化の制御機構およびその形態を詳細に解析したところ，Dnmt3b 遺伝子欠損 iPSの役割については明らかになっていなかった。そこでま細胞由来の細胞では樹状突起の重なりなどの異常が観察

ず de novo 型の DNA メチル基転移酵素である Dnmt3a 遺された。さらにこれらキメラマウスの小脳を分散した後，

伝子および Dnmt3b 遺伝子を欠損したマウス胚の胎生 9

個々のプルキンエ細胞をピックアップし cPcdh 遺伝子発日目において cPcdh 遺伝子のプロモーター領域解析した

現様式を解析したところ，野生型のプルキンエ細胞では

ところ，Dnmt3a 遺伝子を欠損した胚においては DNA メ

細胞ごとに異なる cPcdh 遺伝子がランダムに発現していチル化が野生型の胚と相違が認められなかったのに対し，たのに対し，Dnmt3b 遺伝子欠損プルキンエ細胞ではDnmt3b 遺伝子を欠損した胚ではほとんど DNA メチル化

cPcdh 遺伝子の発現確率が増大していた。以上の結果かされていなかった。この結果から各 cPcdh 遺伝子の発現ら Dnmt3b 依存的な cPcdh 遺伝子プロモーター領域のは Dnmt3b が制御している可能性が示唆された。

DNA メチル化が cPcdh 遺伝子のランダムな発現を制御

Dnmt3b 遺伝子欠損マウスは胎生 15 日目付近で致死であるため，生体での解析が困難である。そこで，同マウ

し，プルキンエ細胞における樹状突起のパターン形成に重要であることが明らかになった。

35．馬ピロプラズマ原虫 Babesia caballi および Theileria equi
感染赤血球にみられる管状構造の３次元構造解析
五十嵐郁男（国立大学法人帯広畜産大学原虫病研究センター）
宮崎直幸，村田和義（大学共同利用機関自然科学研究機構生理学研究所）

馬ピロプラズマ原虫 Babesia caballi と Theileria equi

こで，寄生率の高い赤血球サンプルを準備して，連続断はマダニによって馬に媒介される。両原虫は赤血球に侵面 TEM 観察法（連続超薄切片法）により行った。その入・増殖を繰り返し，発熱，貧血，赤色素尿，黄疸など

結果，B. caballi 感染赤血球から伸びる多数の微細な管の臨床症状を呈する。T. equi 感染赤血球には 1 本の管状状構造を３次元的に観察することに成功した。また複数構造が，B. caballi では感染赤血球膜表面に多数の小孔の管状構造が連結している像も観察された（図１C）。

が形成され，赤血球表面から中央に向かって細い管状構

一方，T. equi の Gatan 3View-Zeiss Sigma/VP による連造が報告されている。これらの管状構造は赤血球内の原続ブロック表面 SEM の観察では，感染赤血球内に小型虫と赤血球外の環境を連結していると考えられるが，その T. equi が認められると共に，感染赤血球は全体が変化の起源や役割は不明である。本研究では，管状構造の起し，赤血球膜が凸凹に変形あるいは赤血球膜に突起が認源や機能の一端を解明することを目的とし，厚切り切片められた（図２A）。さらに，連続断面 SEM/TEM 観察を用いた観察および，連続断面 SEM/TEM 観察法を用い法を用いて再構成した結果，T. equi 感染赤血球内の小て３次元的な形態解析を行った。

型原虫から赤血球表面まで延びている１本の太い管状構

B. caballi の厚切り切片の観察により，管状構造は感染造が３次元的に観察された（図２B）。

赤血球膜の方面から細胞質を貫通し，原虫内部まで入り

以上本研究により，B. caballi と T,equi に認められる

込んでいる像が観察された(図 1A)。また，Gatan 3View-

管状構造の３次元構造の構築に成功した。特に，B.

Zeiss Sigma/VP による連続ブロック表面 SEM の観察では，

caballi において複数の管状構造が連結し，ネットワーク

１個の原虫が２個に分裂・増殖する過程が観察されたの形成を示唆する像が認められ，今後管状構造の起源や(図 1B)。しかし，B. caballi から伸びる多数の細い管状機能について検討する上で，重要な知見と考えられる。

構造は，解像度の低い SEM では観察が難しかった。そ203

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）36．腎尿細管障害における細胞内 Na+制御とミトコンドリア分裂･融合の役割の解明
齊藤 成，大野伸彦（山梨大学大学院医学工学総合研究部
医学域 基礎医学系 解剖学講座 分子組織学教室）

通常食(STD)と高脂肪食(HFD)の C57BL6J マウス(20が多く見られる S2 に近い S1 では，糸球体近傍の S1 に週齢)を作製した。STD 群に比べ HFD 群で体重・血糖値比べ，尿細管障害とミトコンドリアの断片化が強く認めが有意に増加し，HFD 群に PLZ(フロリジン)投与群ではられた。

血糖値が投与前に比べ有意に低下した。糖尿病性近位尿近位尿細管上皮細胞において，高血糖状態がミトコン細管障害を示す，尿中 L-FABP も STD 群に比べて HFD

ドリア動態とオートファジーの異常を惹起するとととも群では有意に増加していた。

に，SGLT 阻害剤であるフロリジンが尿細管上皮細胞に

SBF-SEM で近位尿細管セグメント１(S1)の３次元超微対して保護的に作用する事が示された。糖尿病性尿細管

形態解析を行った。STD 群では尿細管細胞に巨大なミト障害に対して，SGLT 阻害剤を投与する事により，尿細コンドリアと頂上部にライソゾームが認められたが，管のミトコンドリアの機能が改善されるフロリジンの薬

HFD 群では小型のミトコンドリアとオートファゴソー

理作用の可能性を現在検証している。

ムが認められた。HFD 群に PLZ を投与すると巨大オー

その為，HFD 群における近位尿細管の S1〜S2 での巨

トファゴソームは減少し分枝状ミトコンドリアと小型～

大オートファゴゾームの出現の違いと PLZ のミトコンド

中型のライソゾームがみられた。また，糸球体近傍のリアの保護作用についてのミトコンドリア体積・表面積

S1 と S2 に近い S1 では，巨大オートファゴゾームの形成などの定量解析を行っている。

が異なる事も分かった。巨大オートファゴゾームの出現

37．髄鞘の形成と疾患におけるミトコンドリア動態の変化とその役割の検討
大野伸彦，斎藤百合花（山梨大学大学院医学工学総合研究部解剖学講座分子組織学教室）
昨年度の結果をふまえて，脱髄開始直後の 3 ヵ月齢，て連続断面画像を取得し，Amira および TrakEM2 を用いおよび脱髄の進行した 5 ヵ月齢において，野生型およびて軸索およびその中に含まれるミトコンドリア(Mito)を

PLP 過剰発現 (PLP-tg)マウスを経心臓的に環流固定し，抽出し，それらの形態学的な特徴を比較した。

視神経と網膜のブロック染色樹脂包埋試料を作製した。

これまでの結果から，3 ヵ月齢の PLP-tg マウスの視神

ミクロトーム組込み型走査電子顕微鏡(SBF-SEM)を用い

経における有髄軸索では同月齢の野生型に比較してほと204

計画共同研究報告

んど有意な変化を認めなかったが，脱髄が起きている軸変化に伴うものである可能性について検討するため，網索においては密度(No./axon volume)と総体積の増加が認

膜の無髄軸索におけるミトコンドリアの変化について視められていた。より月齢の進んだ 5 ヵ月齢においてはほ神経と同様に検討した。現在，解析途中であるが，網膜

とんど全ての軸索において脱髄が引き起こされており，

視神経線維層における無髄軸索においては 5 ヶ月齢におこれらの軸索においては 3 ヶ月齢の脱髄軸索と比較していて野生型と PLP-tg マウスにおいてあきらかな差異を個々のミトコンドリアの体積の有意な増加が認められ，認めなかった。これらの結果から，視神経の局所的に認一方でミトコンドリア密度の大きな減少が認められた。

められるミトコンドリアの変化は視神経における局所的

これらのミトコンドリアではクリステの形態には大きなな何らかのメカニズムによって引き起こされる可能性が変化が認められなかったことから，これらは Swelling で示唆された。

はなく，ミトコンドリアの著名な融合により引き起こさ
れていることが示唆された。
一方で視神経の有髄軸索は，篩板より近位部において現在，十分な個体数を用いた解析を進めるとともに，ミトコンドリアと細胞骨格および滑面小胞体との相互作用について検討を進めている。

は無髄軸索に由来する。視神経でみられる変化が髄鞘の38．電子顕微鏡用環境制御セルの開発とその応用
箕田弘喜（東京農工大学）
浸水状態の生体高分子の光学顕微鏡・電子顕微鏡同時晶性の向上は確認できた。しかしながら，結晶性が向上

直接観察を実現するため，透過電子顕微鏡に光学顕微鏡した結果，得られた結晶の塊が大きくなりすぎ，高分解を組み合わせた電子・光子ハイブリッド顕微鏡に，環境能観察用の封じきりタイプのセルでは，そのスペーサー

制御型透過電子顕微鏡法(E-TEM)を組み合わせた環境制

厚さが薄すぎるため，結晶の塊を十分に封じ切ることが御セル（以下セルという）の製作を進めている。これま出来なくなったしまったため，ダメージの評価方法につで封じきりタイプやガスフロータイプなど幾つかのタイ

いて，試料，環境セルの組み合わせなど，実験全般にわ

プのセルの開発を進めてきたが，今回は，比較的高い分

たっての再検討が必要となった。

解能が得やすい炭素膜による封じきりタイプのセルを使前年度から上記と並行して，ハイブリッド機能を利用

い，電子線照射による試料ダメージの環境依存性を調べした蛍光たんぱく質に対する電子線照射の影響も調べてている。

いる。蛍光タンパク質の一種である EGFP から電子線にクライオ条件と液中条件に生物試料を電顕観察し，電よる励起発光(CL)が見出され，加えて，電子線照射をす

子照射量の増加による試料の損傷を調べている。生物試ることで，EGFP からの蛍光(PL)強度が増強するという料の電子線損傷による，構造破壊の程度の環境依存性や驚くべき結果が得られている。この現象について，試料損傷の程度の評価方法の確立は重要な研究テーマである。

の周囲環境に対する影響を調べておち，H26 年度は，液カタラーゼの薄膜結晶試料を用いて，電子の照射量に対の pH を変化させた条件での実験や，外部電源を用いて，する電子回折パターンの強度の減衰を調べており，昨年

電荷を注入する条件での実験も進めた。pH は封じきり度の段階で，結晶由来の回折ピークの強度の減衰は，クセルを準備するため，試料溶液に水が加わるので，定量

ライオ条件下に比べて液中条件下で，数倍程度遅くなる

的な評価はできず，あくまでもおおよその目安ではあるという結果を得ているので，再現性の確認を進めた。

が，CL 強度や電子線照射による蛍光増強の効果につい

我々の実験で得られているダメージの程度を従来の報告て pH の依存性が明確に見出された。その結果は，pH7と比較すると破壊の程度が速すぎることから，用いていに比べて pH9 で，蛍光強度は増加するものの，蛍光増強

る試料の結晶性に問題があることが示唆される。これを効果は，pH9 より pH7 の方が強かった。これは，pH7 で解決するために，透析中の不純物混入を防ぐために，透は，もともとの蛍光強度が十分に増強されていないため，

析に用いる器具の前処理方法を見直すなどした結果，結電子線照射による蛍光増強効果がより高くなったと解釈

205

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

することが出来る。しかしながら，pH11 までアルカリ増強効果は明確には見いだされなかった。今後，分光装性にすると，pH9 に比べて，初期蛍光も，蛍光増強効果

置を付けて，発光強度と発光スペクトルの変化の関係にも弱くなる傾向が見出された。また，電荷注入効果を確

ついても調べていく予定である。

認するための外部電源を使用した同様な実験では，蛍光39．先端電子顕微鏡を用いた髄鞘の軸索機能調節機序の解析
林 明子，馬場広子（東京薬科大学 薬学部 機能形態学教室）

高等動物の神経系では，多くの軸索が髄鞘によって覆本年度は，上記のような髄鞘異常を示す動物として N-

われている。髄鞘は，絶縁による跳躍伝導の発生のみでアセチルグルコサミン-6-硫酸転移酵素-1（GlcNac6ST-1）

なく，軸索上のチャネルなどの機能分子の局在化，軸索欠損マウスおよび硫酸化糖脂質スルファチド欠損（CST

径や輸送の調節など様々な面から軸索調節に関わってい欠損）マウスの坐骨神経および小脳の解析を行った。解析ると考えられる。本研究では，先端電子顕微鏡技術を用に用いた神経組織は，東京薬科大学動物実験規定に則っいて詳細な形態観察を行うことにより，髄鞘による軸索て調製した（動物実験承認番号 P14-14）。これらの組織

機能調節機序を明らかにすることを目的とする。

内の有髄神経のランビエ絞輪部周辺の変化を中心に，これまでの研究結果から，髄鞘のランビエ絞輪隣接部

SBF-SEM による３次元的解析のための撮像を行った。

分（paranode）にある髄鞘－軸索間結合が形成されない

その結果，CST 欠損マウス小脳において，軸索腫脹部分

遺伝子改変マウスでは，伝導速度の低下と共に，軸索のをとらえることができた。また，坐骨神経の有髄神経の腫脹や変性，ランビエ絞輪部の軸索内ミトコンドリアのランビエ絞輪とその両端の paranode 部分を中心に撮像し異常などの様々な軸索変化を生じる。しかし，ランビエ

た。一方，GlcNac6ST-1 欠損マウスの末梢神経では，こ絞輪周辺では，軸索と髄鞘あるいはグリアはお互いに複れまでの解析法では発達段階および加齢における変化が雑な立体構造を形成し合っているため，各種抗体を用いみられることから，髄鞘自体および髄鞘－軸索間相互のた免疫組織学的解析や透過電顕による解析では形態的な立体構造をみるために撮像した。現時点では各スタック

理解に限界がある。そこで，本研究では，髄鞘関連遺伝の観察を行っている段階である。今後，これらの撮像デ子の改変動物や脱髄モデル動物の神経系を SBF-SEM をータより抽出を行って３次元構築し，他の手法で得られ用いて３次元的に解析することにより，髄鞘の変化とそているデータと合わせることにより，髄鞘変化に伴ってれが軸索局所に与える影響をより詳細に解析する。

生じる軸索異常の詳細を明らかにできると考えている。

40．ノロウイルスの高分解能構造解析
片山和彦，村上耕介，戸高玲子（国立感染症研究所）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）
ノロウイルスウイルスに代表される胃腸炎ウイルスのウイルスを増殖させる培養細胞が限られているためであ感染による嘔吐下痢症は，世界中で毎年数百万人規模のる。本研究では，唯一培養細胞で増殖可能なマウスノロ

感染者を出し，大きな問題となっている。ウイルスの発ウイル（MNV）の高分解能三次元構造をクライオ電顕に見から 40 年以上が経過するが，病原性発現機構は不明

より解析し，ノロウイルス感染の分子機構を明らかにすな点が多く，効果的な治療薬も存在しない。それは，こることで，ワクチンや治療薬の開発を促進する。

れらウイルスを研究するためのモデル動物や，効率良く

206

今回，MNV 感染性粒子（Virion）の調整のためのリバ

計画共同研究報告ースジェネティックスシステム構築に成功し，そのゲノウイルス粒子の高分解能三次元構造を解析した。

ム塩基配列を操作することで，感染性粒子に関する生化

その結果，分解能約 20Åで MNV Virion の三次元構造学的検討が実施可能となった。その結果 Virion には，を明らかにすることができた。Virion はキャプシドの幅

VP1 が 180 分子，VPg が 24 分子，VP2 が 12 分子内包さが 7.4nm で，P ドメインと S ドメインの間に広い隙間がれていることが明らかになった示唆された。

あり，これまで解析されているネズミノロウイルス

この MNV Virion を培養細胞に感染させ，増殖させた

GV.1 Virion の構造に近かいことがわかった。これを昨のちウイルス粒子を単離精製する。これを親水化処理し年度解析した同じ種のウイルス様粒子（VLP）の構造とた Quantifoil 上に，Vitrobot(FEI company)を用いて急速凍比較してみた。VLP では，キャプシドの幅が 8.4nm で，結して氷包埋した。凍結グリッドは液体窒素内でクライP（外殻）ドメインと S（内殻）ドメインの間に隙間が少

オ試料ホルダー（Gatan 914）に載せてクライオ電子顕微

なく，これまで報告されているヒトノロウイルス GI.1

鏡 JEM2200FS（JEOL）にセットし，高分解能クライオ

や GII.10 の VLP と近かった。このことから，ノロウイル

電子顕微鏡像をデジタルカメラで記録した。画像データ

スでは Virion と VLP とで構造が大きく異なる可能性が示は EMAN Software を使って単粒子解析し，核酸を含む

唆された。

41．連続ブロック表面走査電顕による昆虫視覚第一次中枢モジュール構造の解析
松下敦子 1， Finlay Stewart1，宮崎直幸 2，村田和義 2，蟻川謙太郎 1（1 総合研究大学院大学・先導科学研究科，
2 生理学研究所・形態情報解析室）

本研究は，アゲハ(Papilio Xuthus)の視葉板（視覚第一LMC の立体概形を得て，さらに手作業で立体構造次中枢）における色情報処理機構を解明するために，視を完成した(図 2)。その結果，LMC はその軸索径と葉板を構成するモジュール構造(カートリッジ)を側枝形態から 4 種に分けられ，各個眼に 4 種の LMC

SBF-SEM 法によって三次元再構築し，全てのシナプスがそれぞれ 1 本ずつあることがわかった。

分布を記載するコネクトーム解析を目指している。我々(3) カートリッジ内におけるシナプスの自動検出は期間内に以下の結果を得た。

カートリッジの連続画像から，シナプスを自動検出(1) SBF-SEM 連続画像のセグメンテーションの半自動する画像解析法を開発した。1 カートリッジにおい化処理法の開発て同定した全ての視細胞軸索と LMC の細胞膜の近カートリッジは，1 個眼由来の視細胞軸索 9 本と複傍で，小胞密度の高い部位を前シナプス，外接する数の視葉板単極細胞（LMC）を含み，全長約 100μm

細胞を後シナプスとして解析した結果，同定した細である。SBF-SEM で得たこれの横断像 2000 枚から胞間で検出したシナプスの 9 割が視細胞から LMC

視細胞と LMC を抽出する自動処理法を検討・開発

または視細胞へ，1 割が LMC から視細胞またはした。まず細胞膜と非細胞膜をコンピュータに双方

LMC への出力であった。

向的に学習させ，輪郭を抽出し，さらに分水嶺アル

本研究は，生理学研究所計画共同研究により支援されゴリズムによって同一の細胞を先に抽出した輪郭にた。

基づいて 2000 枚にわたって検出，標識した。この1. 松下敦子,Finlay Stewart,宮崎直幸,村田和義,蟻川謙太

結果，カートリッジ構成細胞の立体概形が迅速に得られた(図 1)。
(2) 3 種のカートリッジの三次元再構築
アゲハのカートリッジは 3 種ある。(1)の方法により，これら 3 種からそれぞれ 9 本の視細胞軸索と 4 本の郎. 日本動物学会，2014 年 9 月,仙台
2. 松下敦子,Finlay Stewart,蟻川謙太郎. 生理研研究会「電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用」 2014 年 10 月,岡崎
3. 松下敦子,Finlay Stewart,鳥羽郁美,宮崎直幸,村田和義,

207

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

蟻川謙太郎. 日本動物学会，2015 年 9 月,新潟（予定）42．連続ブロック表面－走査電子顕微鏡(SBF-SEM)による各種細胞微細構造の立体構造解析
深澤有吾（福井大学 医学部 組織細胞形態学/神経科学領域）

本研究では SBF-SEM を神経科学研究に有効に活用すとその多様性に焦点をあて解析を進め，また同時に，国る技術を確立し，ナノスケールの空間解像度を保ちなが内で生体組織の超微細構造解析が必要な研究者に対して，

ら広い領域の神経回路構造と分子局在情報を迅速に得る

試料作製と連続画像からの形態情報抽出の技術指導を行

ノウハウを確立することを目的とした。具体的には，い，各研究の推進も補助した。

１）免疫金標識と組織構造の同時観察を可能にし，２）

前年度までの検討で，通常の透過電子顕微鏡用に調整

単一シナプス前線維からシナプス後細胞群への結合様式

した免疫電子顕微鏡試料では十分な生体膜の電子密度が208

計画共同研究報告得られず画像の読み取りが困難であることが判明したの次にシナプス間隙が同定でき，且つ，安定した切削とで，免疫電子顕微鏡試料作成後に，生体膜の電子密度を広範囲の観察が可能な撮影条件の検討を行った。この検増加させる四酸化オスミウム―チオカーボヒドラジン―

討では，連続画像撮影時の加速電圧，電流，観察倍率，

四酸化オスミウム処理を施して観察を試みた。しかし，

画像ピクセルサイズとピクセル当たりの情報取得時間を既に劣化した細胞膜への処理は満足な電子顕微鏡像の向任意に選びながら，通常の透過電子顕微鏡観察で行う

上には至らないことが判明した。

50 nm 厚の切削を中心に検討した。その結果，25 ミクロ

シナプス構造解析への応用は，主にシナプス間隙とシン四方が観察できる 5000 倍以下の倍率を使用した時のナプス後肥厚（PSD）を画像上で正確に判別可能にする

み切削が安定し，この様な低倍観察条件であっても，画試料処理条件について検討を行った。酢酸ウラン染色と像ピクセル数を一辺 8000 ピクセルで撮影することで，硝酸鉛染色の処理時間を変更して電子染色の様子を確認

シナプス間隙の判別に十分な 5 nm/ピクセル以上の空間した結果，硝酸鉛の染色時間の延長が PSD の可視化に分解能が得られることを確認した。加えて，加速電圧を有効であることを見出した。この検討の結果，それまで

1.4kV，プローブ電流値を 150 pA にて撮影することで，は不明瞭であった PSD が明瞭に判別できる画像を得る

安定に組織の立体的な超微形態情報を取得できることをことに成功し，興奮性シナプスの同定と計測が可能とな

確認し，これら最適化した試料調整法と撮影条件を用いった。

て連続走査電子顕微鏡画像の撮影を行っている。

43．先端電顕観察法によるイネ種子細胞内タンパク質顆粒形成機構の解明
増村威宏，佐生愛（京都府立大学大学院生命環境科学研究科）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）【目的】

度の方法中の固定方法を改変して実施した。

イネ種子貯蔵タンパク質はグルテリンとプロラミンか

完熟イネ種子を半切し，2.5% グルタルアルデヒド，

ら構成されている。それらは，種子形成期に粗面小胞体

2% パラホルムアルデヒドを含む PBS 溶液中で脱気しな上で合成され，グルテリンはブロック状に集積し貯蔵型

がら室温で 3 時間おき，PBS 洗浄後，1.5% フェロシア

液胞（PB-II）を形成するが，プロラミンは複数のプロラ

ン化カリウム，2% 四酸化オスミウム混合液を加え 1h

ミン分子種が層状に集積し，小胞体由来プロテインボデ

氷上で固定した。水洗後，1% 酢酸ウラニル溶液を加えィ(PB-I)を形成する。しかし，PB-I, PB-II の詳細な形成

室温で一晩震盪し，アスパラギン酸鉛を加え，60℃，30

機構は不明のままであった。そこで本研究では，立体構

min インキュベートした。以降は同様に行った。

造の観察に適している SBF-SEM などの先端電子顕微鏡

生理学研究所にて 3 View-SEM を用いて（SEM；

により PB-I, PB-II の構造を解析することで，胚乳細胞内MERLIN, ZEISS 社），加速電圧：1.2 kV，倍率: 3,000，における PB-I, PB-II の形成機構を明らかにすることを目

画像サイズ: 16.83 x 16.83 μm．Slice 数: 236，Pixel size:的とした。

0.0082 x 0.0082 μm，Slice thickness: 100 nm の条件で画像【材料と方法】取得した。得られた連続断層像を画像処理し，Fiji でア

試料調製は，京都府立大学にて実施した。成熟期のイ

ライメントし，スタックファイルを作成した。imod ソ

ネ種子より，プロテインボディを含む組織から観察試料

フトを用い，画像中のデンプン粒やプロテインボディのを調製した。前年度，Thomas らの方法を元にイネ種子一部をセグメンテーションした。

の SBF-SEM 用サンプルを調製し観察を行ったが，その【結果と考察】方法は動物組織用であり，植物組織には対応していなか

イネ完熟種子から試料を調製し，SBF-SEM を用いてった。そのため，電子染色が不十分で 3view- SEM で画観察を行った。プロトコールの改良により PB-I が判別像を取得するのは困難であった。そこで本年度は，前年可能となった。TEM 観察では，PB-I は直径 1～2 μm で209

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

同心円状模様の顆粒として観察されるが，同様の顆粒が観察された（図 1）。また連続取得画像の結果から，PB-Iと推測される顆粒が徐々に大きくなり，直径が 2～3 μmに達した後，小さくなる様子が確認された。直径の最大面の画像では，電子染色によりコントラストの異なる同心円状の層が 3 層（中心部，中間層，最外周層）観察された。

図１．3 View-SEMによるイネ種子胚乳組織像
矢頭は PB-I を示す。

44．連続ブロック表面 SEM による感覚ニューロン系の 3 次元超微形態解析
高浪景子，河田光博（京都府立医科大学大学院解剖学・生体構造科学）

最近，脊髄内 Gastrin-releasing peptide(GRP)/GRP receptor

ス形成数，含有される神経伝達分子の種類，刺激による神経系が痒み感覚を特異的に伝達することが報告された伝達分子の放出形態の詳細が不明であった。そこで，今（Sun and Chen, 2007, Nature）が，この脊髄感覚 GRP 系

回，目的分子を標識する免疫電子顕微鏡法と連続ブロッ

に関する組織学解析は乏しい。そこで，我々は免疫組織

ク表面走査型電子顕微鏡(SBF-SEM)法とを組み合わせ，化学法を用いて，成熟ラットの脊髄知覚神経系における感覚ニューロンネットワークの微細構造レベルでの立体

GRP の発現解析を行ってきた。その結果，少数の一次再構築を目指した。まず，免疫組織化学法により GRP

感覚ニューロンの小型細胞の細胞体に GRP 免疫陽性がを標識したのち，従来のウラン鉛染色法を用いた免疫電確認され，脊髄後角最表層においても，GRP 免疫陽性

子顕微鏡解析では，樹脂包埋後に脊髄後角において線維が確認された。また，脊髄後根神経切除術の結果かGRP 免疫陽性シグナルの検出が可能であり，SBF-SEM

ら，脊髄後角に発現する GRP 免疫陽性線維は主に一次像では GRP 免疫陽性を認めるが，隣接する細胞膜構造

感覚神経由来であることが示唆された。また，透過型電が不明瞭であるため，シナプス構造解析を行うことがで顕を用いた免疫電子顕微鏡解析では，脊髄後角最表層にきなかった（図左）。そこで，SBF-SEM で用いられる重おいて，明調性小胞や有芯性小胞を多く含む神経軸索終金属染色法(NCMIR METHODS FOR 3D EM)を応用する

末に GRP 免疫陽性を多く認めた(Takanami et al., 2014,と，SBF-SEM 観察において，GRP 免疫陽性シグナルとJournal of Comparative Neurology)。さらに，超高圧電子細胞膜構造の両方の可視化が可能となり，GRP 含有神

顕微鏡（H-1250M）を用いて解析を実施し，GRP 免疫陽経終末に対するシナプス構造解析が可能となった（図右）。

性神経末が数珠状構造を示していることを見出し，現在

現在は，SBF-SEM で取得した連続表面画像を基に，画論文投稿中である。

像解析ソフトウエア Fiji と 3 次元可視化解析システム

ここで，従来の電子顕微鏡による感覚ニューロンのシAmira を用いて，感覚ニューロン系の構成するシナプス

ナプス構造解析は，一連の連続切片作成が技術的に難し構造のセグメンテーションと 3 次元再構築を実施していいため，2 次元的であり，ひとつの軸索に対するシナプる。これらの成果の一部は，平成 26 年度生理学研究所・

210

計画共同研究報告

電顕研究会「次世代の生物電顕を考える」，第 3 回 SSSEM
研究会「SEM 連続断面観察法の現状をみつめ，未来を考える」，第 55 回日本組織細胞化学会・ワークショップ「Bioimaging histochemistry 」，および The International
Congress of Neuroendocrinology 2014 などにおいて発表し，好評を博した。今後は，生理的な痒みの伝達機構を明らかにするために，痒みを誘発した際の脊髄後角 GRP 神経終末の微細構造変化の解析を進めていく予定である。

図説：上段は重金属染色(±)のラット脊髄後角の外観。
下段はラットの頸髄表層，1.5 kV の加速電圧の SBF-SEM観察像。ともに GRP 免疫陽性シグナルは観察できるが重金属染色を施すことにより，神経ネットワークの可視化が可能となる（スケールバー 上段 = 500 μm, 下段 = 2μm）。

45．社会行動の分子基盤の理解に向けて：仲間感覚神経システムの 3D 構造の研究
尾崎まみこ，北條賢，竹市裕介（神戸大学）
泰山浩司（川崎医科大学）

宮崎直幸，村田和義（生理研）［目的］社会の形成・維持には“仲間識別感覚”の発［結果］感覚子内部には受容神経の感覚突起が 100 本達が不可欠である。本研究では第一の目的として，クロ以上存在し，以下いくつかの特徴的な構造が確認できた

オオアリ（Camponotus japonicus）を用いて，巣仲間識別（図１）。１）得られた単一感覚子横断面の連続画像デ

感覚子の 3D 標準マップ（内包される 100 個余りの化学ータを見る限り，内部で確認できた 102 個の受容神経感

感覚受容神経群とその周辺構造を含む）の作成を行う。

覚突起には通常見られる枝分かれ構造が見られなかった。

第二の目的として，感覚子内の特徴的な瘤状サブセルラ２）受容神経感覚突起の途中に瘤状の構造が見られた。

ー構造について精査する。これらをもとに，本システム

また，102 個の受容神経のうち，瘤状構造の分布は受容における個々の受容体遺伝子の発現と感覚神経・中枢モ

神経 1 本当たり 3～4 個を中心に 1 個から 7 個認められ，ジュールの対応，あるいは多成分匂いパターンの差分検

瘤状構造のないものは見られなかった（図２）。３）瘤出センサユニットとしての作用機序を実証する。

状構造部分では隣接した受容神経の感覚突の膜どうしが［方法］クロオオアリ働きアリを用いて，巣仲間識別

近接していることが分かった。

に重要な役割を果たしている感覚子内部を生理学研究所［考察と展開］H26 年度の観察においては，よい固定の連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）を用が安定的にできる段階ではなかった。細い触角上に生えいて観察し，３D 微細構造モデルを作成する。

ている微小な感覚子内に確実に固定液が浸透するように211

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

する工夫が必要である。これまでに得られた連続画像デかを確かめたい。今回新しく見出された瘤状構造部分でータは感覚子の根元近くのもので，先端部分が欠落して受容神経間の電気的連絡を仮定すると，匂いパターンのいる。これは感覚子を先端から根元へ向けて切削してい差分検出機能に関して画期的な作用機序を提案することったときに最先端部が記録できなかったためである。次ができる。そこで，節足動物のギャップジャンクション

年度は，天地逆にマウントすることで根元から先端に向を形成するイネキシンタンパク質に対する抗体を使った

けて全長の切削を試み，匂い分子が通過する嗅孔が局在

免疫電子顕微鏡（透過型電子顕微鏡）観察なども確かめする感覚子先端部分にも同じように瘤状構造が見られるてみたいと考えている。

46．嗅覚系脳神経回路の三次元微細構造的基礎～光顕から電顕へ繋ぐ統合解析～
樋田一徳，清蔭恵美（川崎医科大学）
村田和義，宮崎直幸（生理学研究所）

我々は従来，嗅覚系一次中枢の嗅球のシナプス回路神として解析を進めた。

経回路について，レーザー顕微鏡と電子顕微鏡連続を用脳定位法によってウイルスベクター遺伝子導入し投射

いて三次元構造解析を進めている。解析でのキーポイン

ニューロンを単一標識，介在ニューロン群を遺伝子改変

トは，光学顕微鏡レベルで同定したニューロンを電子顕（TH-GFP）マウスと各種マーカー（GABA，Calbindin，

微鏡連続切片再構築法によって解析する際に，異なる解Calretinin など）により，嗅球ニューロン群を遺伝学的背像度による解析対象領域を同サイズに比較することであ景，化学的性質，そして形態的特徴に基づいて識別できる。レーザー顕微鏡で解析した領域を電子顕微鏡断面像

るよう多重蛍光染色し，レーザー顕微鏡で三次元構造解

で同定を進める中で課題となったのは，レーザー顕微鏡析を行った。その後，投射ニューロンは銀増感金コロイの記録画像に対応する立体領域を電子顕微鏡連続切片でド法を応用し，TH は PAP 法で DAB に置換発色した解析するには，電子顕微鏡の超薄連続切片を膨大に作製（Suzuki et al; J. Comp. Neurol. 2015）。その結果，付図にしなくてはならないことと，正確な再構築には連続切片示すようにレーザー顕微鏡と SBF-SEM の連続断面像間間の軸合わせが重要であること，などである。これらので同定でき再構築が可能となった。（付図；レーザー顕課題を克服するためには，最近導入された連続ブロック

微鏡で撮影された四角の領域を SBF-SEM で観察した像

表面撮影走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）が最適な解析装を左下に示す。投射ニューロンは長い矢印で，置であり，当該年度はまず，従来の我々の試料作製法が

SBF-SEM では再構築像を重ね合わせており，TH ニュー

SBF-SEM に応用できるか否かの可能性の検討を主目的

ロンは短い矢印で示す。Bar は共に 20μm）

212

計画共同研究報告

我々の従来の方法では SBF-SEM の深い断面においてもシナプス同定も可能であったが，包埋剤と試料の導電性には更に改善の可能性が提起された。従来の電子顕微鏡法ではトモグラフィー解析が可能なため，目的に応じて SBF-SEM を組み合わせて現在解析を進めてたいと考えている。

47．Mapping the domains of Spt4/5 on RNA polymerase II by Zernike cryo-EM
Yi-min Wu, Jen-wei Chang, Chun-hsiung Wang, Wei-hau Chang（Institute of Chemistry, Academia Sinica, Taipei, Taiwan）
Naoyuki Miyazaki, Kuniaki Nagayama, Kazuyoshi Murata（National Institute for Physiological Sciences）
Spt4/5, a transcription factor conserved from bacteria togenetic study (Guo, et al., 2000) has shown a point mutation

human, binds to RNA polymerase II. Here, we exploited(V1012D) in Spt5 abolished the negative but retained theZEM, more sensitive to small features on large protein

positive regulatory of transcription elongation, prompting aparticle, to reveal the location of Spt4, the NGN and two

hypothesis as to multiple functions of Spt5 may reside in

KOW domains of Spt5 in the entirety of yeast RNA

different domains.

polymerase II-Spt4/5 complex.

Henceforth, it is pertinent to reveal the architecture of

The hetero-dimer formed by Spt4 and Spt5 is a unique

spt4/5 on RNA polymerase II. High-resolution studies haveconserved RNA polymerase-associated transcription factor. In

been limited to the structures of Spt4/Spt5NGN of yeast S.

yeast, Spt4 is of 10 kDa whereas Spt5 is of 110 kDa (Swanson

cerevisiae (Guo et al., 2008), human (Wenzel et al., 2010) andet al., 1991; Hartzog et al., 1996; Hartzog et al., 1998; Wadaarchaea M. jannaschii (Hirtreiter et al., 2010). The entirety of

et al., 1998). Yeast Spt5 has an NGN domain and several

Spt4/5 with RNA polymerase was obtained by a single

KOW domains (Kyrpides, Woese and Ouzounis (1996)),

particle cryo-EM study (Klein et al., 2011) and in the map thefollowed by C-terminal repeat as the target to phosphorylation

NGN domain was interpreted to reside on the wall domain of(Ivanov 2000, Hartzog et al., 1998). Spt4/5 confers multiple

RNA polymerase, in sharp contrast to a following X-ray study

functions as to elongation and was suggested to be involved inon the co-crystal of Spt4/5 with its binding motif in RNA

a wide range of processes, including chromatin remodelingpolymerase II by Cramer group.

(Quan and Hartzog 2010), 5’capping (Pei and Shuman,

To resolve the discrepancy, we here employed Zernike

2002; Wen and Shatkin, 1999), splicing (Kaplan et al., 2000),phase plate cryo-EM (ZEM) followed by single particle

RNA exporting (Burckin et al., 2005) and transcription

reconstruction to obtain the structure of yeast RNA

termination (Kaplan et al., 2000; Bourgeois et al., 2002). A

polymerase II with Spt4/5. Previously, we demonstrated that213

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

this novel cryo-EM imaging gives unprecedented contrast andreduces image de-localization artifact to enable visualizationof small domains on protein complex (Wu et al., 2013). On
the other hand, compared to conventional cryo-EM (CEM),
ZEM requires 2-3 times less images to obtain a 3D
reconstruction with resolution of 10-20 Å (Chang et al., 2010;
Murata et al., 2010). The structure RNA polymerase II-Spt4/5
was obtained from 17,000 ZEM images to 18 Å (Fig. 1D).
When compared with the ZEM structure of RNA polymerase
II, an arrow-head density was found on the clamp of RNApolymerase II and is likely to be attributed to Spt4/NGN. To

Fig. 2. A gallery of various RNA polymerase II-Spt5

further confirm the location of Spt4, we expressed a Spt5 incomplexes. Left panel represents the molecular constructs andbacteria to reconstitute RNA polymerase II-Spt5 complex to

the right panel represents the corresponding 3D structures

perform ZEM to obtain the structure of a Spt4-less complex toobtained by ZEM cryo-EM followed by single particle

observe the arrow-head density disappeared (Fig. 2B). To

reconstruction from about 20,000 images. (A) Both Spt4 andlocalize KOW1 and KOW5, we inserted eGFP in front of

Spt5 are present on RNA polymerase II and purple circle

them respectively and observed additional densities in thedenotes the location of Spt4; (B) Only Spt5 is with RNA

reconstructions (Fig. 2C & D), one on the clamp and the otherpolymerase II; (C) Only Spt5 is with RNA polymerase II but

on the stalk formed by Rpb4/7 subunits.

eGFP is inserted in front of KOW1 and the green circle
denotes the likely position of eGFP; (D) Only Spt5 is with
RNA polymerase II but eGFP is inserted in front of KOW5
the green circle denotes the likely position of eGFP.

Fig. 1. Comparison of ZEM cryo-EM structures. (A)represents the top view of the ZEM cryo-EM RNA
polymerase II structure and (B) that of RNA polymerase
II-Spt4/5.

48．微小管のアセチル化制御における新規鞭毛輸送(IFT)タンパク質 MIP-T3 の分子機能解析
北里海雄（国立大学法人長崎大学・大学院医歯薬学総合研究科）
村越秀治（自然科学機構・生理学研究所

多光子顕微鏡室）

微小管のアセチル化制御は様々な細胞生理機能の調節に関与している。H24 年度の計画共同研究では，新規鞭と多くの癌や神経疾患等の分子病態制御において極めて毛輸送（IFT）タンパク質 MIP-T3 は HDAC6 の新規結合重要であり，脱アセチル化酵素 HDAC6 がその制御に主蛋白質として初めて同定した。本研究では，多光子励起214

計画共同研究報告法を用いた可視化解析により，MIP-T3 と HDAC6 との作

も α-Tubulin との結合に寄与していることを初めて判明

用分子機構を解析し，細胞骨格のダイナミクス調節およした。更に，MIP-T3 または HDAC6 は微小管成分 β-T

び細胞分裂制御における MIP-T3 の分子機能を明らかに

bulin との結合も FRET 解析を行い，MIP-T3 も HDAC6することを目的とする。

も β-Tubulin との結合が初めて確認された。

MIP-T3 と HDAC6 はいずれも微小管結合タンパク質で一方，MIP-T3 と HDAC6 は α-Tubulin との結合についあり，HDAC6 の阻害剤 TSA 処理により，MIP-T3 とてお互いにどのような影響し合っているかを調べたとこ

HDAC6 との結合または微小管成分 α-Tubulin との結合がろ，HDAC6 の過剰発現は，MIP-T3 と α-Tubulin との結促進された。 TSA による MIP-T3 と α-Tubulin との結合合を有意に抑制した。TSA による HDAC6 の脱アセチル

亢進は α-Tubulin の 40 番リジン残基 K40 を変異した，ア化活性阻害は MIP-T3 と α-Tubulin との結合をレスキュしセチル化できない変異体 K40R を用いて確認したところ，

た。このことからは，MIP-T3 と α-Tubulin との結合はK40R は MIP-T3 との結合が有意に抑制されていた。このHDAC6 による脱アセチル化で調節されることが示唆さことより，α-Tubulin の 40 番リジン残基（K40）のアセれた。今後，MIP-T3 による HDAC6 活性調節への関与微

チル化は MIP-T3 との結合に重要であることが明らかと小管のアセチル化制御における分子機能を明らかにしてな っ た 。 ま た ， MIP-T3 の 各 種 欠 損 変 異 体 を 用 い ていく。

α-Tubulin との結合を確認したところ，MIP-T3 の C 末端

49．弱毒性狂犬病ウイルスによる逆行性単シナプス分子輸送を応用した
運動前ニューロンの同定
梅田達也（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）

上肢の随意運動では，大脳皮質高次運動野からの運動発現させる必要があり，運動ニューロンへの感染効率のコマンドが，一次運動野を経て脊髄運動ニューロンに伝高いウイルスベクターを同定する必要があり，その条件

達され筋活動が誘発される。しかしながら，頸髄レベル検討を行った。EGFP を発現するアデノ随伴ウイルスの脊髄には大脳皮質の複数の領野が軸索を投射しており，（AAV）のセロタイプ 1,2,5,6,DJ を，生後 8・21 日齢の一次運動野以外の領野からの入力の機能的な意義や，複ラットの三頭筋に注入し，その 4 週間後に脊髄をかん流

数の領野からの入力の情報処理の詳細な機構については

固定し，EGFP 発現細胞を観察した。EGFP を発現する

いまだにわかっていない点が多い。霊長類以外の動物で運動ニューロン数を数えた結果，8・21 日齢にウイルス

は，これらの入力は脊髄内の介在ニューロン（運動前ニ注入したラットのいづれにおいても，アデノ随伴ウイルューロン）を介して運動ニューロンに伝達される。そこ

スセロタイプ 1（AAV1）が最も EGFP 発現細胞数が多かで，大脳皮質から運動ニューロンに至る回路の理解にはった。一方，後根神経節の感覚神経細胞においても運動前ニューロンを調べる必要があるが，運動前ニュー

EGFP の発現がみられ，純粋に運動ニューロンにのみ感

ロンの同定法として狂犬病ウイルスを用いた手法が報告

染するわけではなかった。そこで，次に運動ニューロン

されるものの，技術的に困難であったり幼若な動物でし

特異的に遺伝子発現を行うことを目的として，運動ニュ

か成功が見られない。そこで，本研究は，トリ白血病ウーロン特異的プロモーターとして報告されている HB9

イルスリガンドでコートされた狂犬病ウイルスをその受

promoter を用いて，運動ニューロン特異的発現のシステ

容体（TVA）を発現する運動ニューロンに感染させるこムを検討した。HB9 promoter を組み込んだ AAV1 を用いとで，大人の個体に対する安定的な運動前ニューロンをて EGFP の発現を試したところ，脊髄において EGFP のラベルする手法を開発し，複数の脳部位における運動前発現は検出されなかった。HB9 が発生期において機能すニューロンを同定する。

る転写因子ゆえに，大人では効果がなかったと推察され

平成 26 年度では，TVA を運動ニューロンに高効率に

る。

215

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）50．逆行性レンチウイルスベクターを用いた覚醒を導く神経機能の解析
山中章弘，犬束歩（名古屋大学・環境医学研究所）
乾あずさ（名古屋大学医学系研究科）

小林憲太（生理学研究所・ウィルスベクター開発室）

光遺伝学や薬理遺伝学などの特定神経細胞の活動を操できる。このとき，レンチウイルスベクターにて Cre リ

作する技術によって，その神経回路が担う機能を明らか

コンビナーゼを発現させ，神経細胞が存在する領域ににすることが出来るようになってきた。しかし，これら

Cre 依存的に遺伝子を発現するアデノ随伴ウイルスベクの実験技術の適用には，チャネルロドプシン 2(ChR2)やターを感染させることで，特定領域に投射する特定神経

hM3Dq などのタンパク分子を標的とする神経細胞だけだけを狙って活動操作することが可能になった。この技に発現させる必要がある。様々な神経細胞種に遺伝子発術を，睡眠覚醒調節に重要な神経細胞である，視床下部現をさせるために，その神経細胞が持つ神経伝達物質や，のオレキシン産生神経に適用して青斑核に投射するオレ

その神経伝達物質を合成するための酵素のプロモーター

キシン神経細胞特異的に遺伝子発現させることを試みた。

が用いられるが，同じ神経伝達物質を有する神経細胞群

Cre 依存的に緑色蛍光蛋白質を発現させるアデノ随伴ウであっても，投射先が異なり，担う機能が異なることがイルスベクターを用いて青斑核に投射するオレキシン神

多くある。投射先特異的に神経細胞に遺伝子発現をさせ経細胞だけに緑色蛍光蛋白質を発現させた。しかし，二ることが出来れば，さらに詳細な神経活動操作が可能につのウイルスベクターの感染効率等により，発現細胞数なる。逆行性レンチウイルスベクターを特定神経が投射は十分ではなかった。今後はウイルスベクターのさらなする領域に局所注入し，逆行性に感染させれば，その領る濃縮などの手法を採用することにより，効率を向上さ域に投射する神経細胞だけに遺伝子を発現させることがせる取り組みを開始する。

51．逆行性ウィルスベクターを用いた体液恒常性維持神経回路の解析
野田昌晴，檜山武史（基礎生物学研究所）
小林憲太（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，細ておくと，食塩摂取の増加は失われる。脳において，胞内外の物質輸送や神経活動など重要な生理機能に関わAT1a 受容体は，脳弓下器官を含む一部の脳領域のニュっている。体液のナトリウムレベルは脳において常に監ーロンにおいて高い発現を示した。脳弓下器官の AT1a視され，塩分摂取行動の制御などを通じて一定に保たれ発現ニューロンの一部が，ある神経核（以下，論文未発ている。Na レベルセンサーである Nax チャンネルは脳弓表のため神経核Ｘと記載）に投射して神経回路を形成し下器官と終板脈管器官に発現しており，特に脳弓下器官ており，塩欠乏時には，AT1a を介して活性化していた。

には，体液ナトリウムレベルの監視と塩分摂取行動の制

そこで，本研究では，この神経回路の活動を人為的に操御に関わる中枢が存在することが，過去の我々の研究か作することによって塩分摂取行動の制御を試みた。

ら明らかになっている。しかし，塩分摂取行動の制御を担う神経回路の実体はまだ明らかになっていない。

まず，光によって活性化されるプロトンポンプ（ArchT）を用いて，光照射時に神経活動を抑制するこ動物に利尿剤を投与し水と塩欠乏食だけをしばらく与とを試みた。ArchT 遺伝子を組み込んだ逆行性ウィルス

え続けると，塩欠乏状態に陥る。この時，動物は塩分にベクターをマウスの神経核Ｘに局所注入した。さらに，対する渇望を示し，食塩水の摂取量が増える。アンジオ

脳弓下器官を局所光刺激するための光ファイバー挿入用

テンシン II 受容体 AT1a の阻害剤を予め脳室内に投与しカニューラをマウス頭部に設置した。これにより，脳弓216

計画共同研究報告

下器官から神経核 X に投射するニューロンだけを光操作

摂取には影響なかった。以上より，脳弓下器官のニューすることが可能である。マウスを塩欠乏状態にし，そのロンのうち，神経核Ｘに投射する AT1a 発現ニューロン後の水分・塩分摂取量を光刺激の有無で比較したところ，

が塩分摂取行動に必要であることが明らかになった。

光刺激によって塩分摂取が抑制されていた。一方，水分52．皮質・基底核・視床回路を解析する研究藤山文乃（同志社大学大学院 脳科学研究科）『直接路ニューロンの側枝が淡蒼球外節のどの領域ののターゲット候補になりうる。
B): 電気生理学的同定（in vivo およびスライス標本）

どのニューロンを駆動しているのかを検証する』
A: 形態学的同定（光顕および電顕）

線条体と淡蒼球外節の線維連絡を保ったスライス標本

D1RCre マウスと，Cre 依存的に GFP を発現するアデと in vivo の両方で D1RCre マウスと，Cre 依存的にチャノ随伴ウィルスベクター（共同研究で作成していただいネルロドプシンおよびハロロドプシンを発現するアデノたもの）を使用し，直接路ニューロンの側枝が淡蒼球外随伴ウィルスベクターを使用し，光刺激により D1R 陽

節のどの領域に投射しているのか，およびどのタイプの性ニューロンの神経活動を変化させた時の淡蒼球外節ニニューロンに投射しているのかを免疫組織化学と組み合

ューロンの反応を解析する。スライス標本においては，

わせて共焦点顕微鏡で解析している。直接路側枝が形成

D1R 陽性ニューロンあるいは陰性ニューロンと淡蒼球外するシナプスの同定は免疫電顕で行い，ポストシナプス

節ニューロンとのダブルパッチを各々施行し，直接路ニのニューロンがどのタイプか（パルブアルブミン陽性かューロンと間接路ニューロンの淡蒼球外節ニューロンにエンケファリン陽性か），このシナプス部位に発現する与える影響の違いを領域およびニューロンタイプ毎に検受容体はどのタイプかを同定することも予定している。

証している。

直接路に特異的な受容体の発現が見られれば，将来創薬

53．ラットヒゲ感覚系における触覚受容器の構造的特性を「3view-SEM」による三次元再構築によって解明する
古田貴寛（京都大学大学院医学研究科高次脳形態学教室）

本研究は，末梢神経系における触覚受容器のメカニズ器が包んで構成する「毛包」という構造は，皮膚の構造

ムを明らかにすべく，その形態学的構築を三次元的かつとは異なる部分がある。毛包内の機械受容器の微細形態

高解像度で解析することを目的としており，その方法とを，毛包のマクロ的な構造との関係性の中で，三次元的して 3view-SEM システムを利用するものである。皮膚データによって解析することはとても重要である。

における触覚受容器は，形態学的な分類によって多くのオス成体のラットをホルムアルデヒドとグルタールア

種類が存在する。これらの多様な触覚受容器がどのようルデヒドの溶液で灌流固定し，感覚ヒゲ（whisker）が生に役割分担しているかについては，いまだに多くの謎がえている顔面の皮膚を切り出した。24 時間の浸漬固定

あり，さらに詳しく研究を進めるためにラットのヒゲ触の後，サンプルを 100 μm の厚みで薄切し，University of

覚系を題材とすることが有効であると考えた。ラットのCalifornia, San Diego で開発された方法によってオスミウ

ヒゲ感覚系にある触覚受容器の一つ一つは人の皮膚にあ

ム処理を行った。専用のサンプルホルダーに固定し，適るそれと相同のものであるが，一方で，毛根を触覚受容

切な形に整えた後に白金パラジウムコーティングを施し

217

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

た。こうして準備したサンプルを 3view-SEM において末が存在していたのに対し，槍型終末は，基底膜から結加工撮影し，連続微細構造画像を取得した。取得した連合組織側において基底膜に接するように配置されていた。

続画像は画像処理ソフト「Amira」によって解析した。

メルケル終末と槍型終末では，その活動特性が異なるが，

輪状静脈洞と一致する場所において，毛軸を包む組織の今回観察された形態学的特徴はそれらの活動特性を形成

ほぼ同じ場所に，メルケル終末と槍型終末が存在していする要因となっている可能性がある。こうした基礎的なることが知られているが，厳密には全く同一の空間に共所見を丁寧に積み上げることにより，末梢における触覚

存していなかった。「ガラス膜」と呼ばれる基底膜を境受容機構を解明することに貢献できると考えられる。

に，上皮組織側で基底膜に隣接した細胞層にメルケル終54．神経細胞軸索に生じる膨腫構造の超微細構造解析
木下雅美（理化学研究所/脳科学総合研究センター 神経膜機能研究チーム研究員）
赤木巧（理化学研究所／脳科学総合研究センター内研究基盤センター研究員）
大野伸彦（山梨大学大学院 解剖学講座 分子組織学教室准教授）

GPRC5B は進化的によく保存された GPCR 様の膜タン

ンドリアの異常蓄積や巨大な層板状小胞体漕の形成，さパク質である。これまでの GPRC5B ノックアウトマウス

らにミトコンドリアと小胞体の恒常的な接触など－が観を用いた解析から，運動学習形成の中核とされる小脳プ察された。さまざまな神経変性疾患に観られる軸索膨腫

ルキンエ細胞の軸索末端部に特徴的な膨腫(swelling)がには，このようなオルガネラの集団的異形成は希有と思形成されること，その膨腫がシナプス形成を阻害するたわれる。神経軸索変性は通常細胞死に至るのに対し，

め，小脳依存的な運動学習機能が著しく低下することが

GPRC5B 欠損型プルキンエ細胞は生涯脱落しないことか

強く示唆された。

ら，GPRC5B による軸索末端部形成あるいは前シナプス

この膨腫形成による神経機能欠損メカニズムを検討す

形成に特化したローカルな役割が強く示唆される。

るため，膨腫を免疫組織染色法および透過型電子顕微鏡

神経機能欠損を惹起する軸索膨腫の形成過程は，複数法(TEM)により調査したところ，膨腫内に多数の小胞体，の分子メカニズムの障害が関与していると考えられる。

ミトコンドリア，細胞骨格などの蓄積が認められた。さ最近の一連の実験結果から，我々は GPRC5B がミトコン

らに詳細な構造情報を得るため，生理学研究所電顕室のドリアに親和性をもつ可能性に注目している。GPRC5B

助勢を得て SBF-SEM (Marlin 3 view)により３次元的に構欠損と膨腫発生の生理学的な関連を３次元構造情報を交

造解析を行った。その結果，これまで 2 光子顕微解析でえながら解析し，この膜分子の本質的な機能の解明を進は困難であった軸索末端部の詳細情報を得，また膨腫内めている。

において極めて特徴的なオルガネラ異形成－小型ミトコ

55．脳特異的な MITOL ノックアウトマウスの形態学的解析
長島駿，柳茂（東京薬科大学生命科学部分子生化学研究室）

大野伸彦（山梨大学大学院医学工学総合研究部解剖学講座分子組織学教室）

ミトコンドリアはエネルギー産生を担う重要な細胞小が明らかになりつつある。しかしながら，ミトコンドリ

器官である。近年の研究においてミトコンドリアと小胞

アと小胞体の接着点の形成機構は未だに不明な点が多い。

体の接着がミトコンドリアの機能維持に重要であること

本研究では，ミトコンドリアに局在するユビキチンリガ

218

計画共同研究報告

ーゼ MITOL に着目し，神経細胞におけるミトコンドリ

著に小さいことが明らかとなった。つぎに MAM 面積のアと小胞体の形成機構の解明を試みた。我々は以前に培解析をおこなった。MAM はミトコンドリアと小胞体の養細胞を用いて MITOL がミトコンドリアダイナミクス

接着部位を１ピクセルずつトレースし，３次元再構築をやミトコンドリアと小胞体の接着を制御することを報告行い比較した。ひとつひとつの MAM 面積に有意差は認した。本研究では，MITOL を脳特異的に欠損したマウ

められなかったが，MITOL 欠損細胞ではミトコンドリスを作製し，海馬神経細胞におけるミトコンドリアの形

ア当たりの総 MAM 面積と MAM 形成数に顕著な減少が態およびミトコンドリアと小胞体の接着点である認められた。しかしながら，MITOL 欠損細胞ではミト

mitochondria associated ER membrane (MAM)の形態の解

コンドリア体積も減少している。ミトコンドリアが小さ析を進めた。これまでの MAM の解析は生化学的な解析くなったために総 MAM 面積や MAM 形成数が減少したや電子顕微鏡を用いた二次元の形態学的な解析が行われ可能性を否定するために，ミトコンドリア単位面積当たているが，正確性が不十分であり，より正確な MAM のりの MAM 面積を比較した。MITOL 欠損細胞ではミト

解析方法の確立が求められている。本研究では，ミクロコンドリア単位面積当たりの MAM 面積が小さいことがトーム組み込み型走査電子顕微鏡(SBF-SEM)を用いて明らかとなり，MITOL 欠損により MAM 形成が減少す

MAM の三次元再構築を行い，より正確な MAM の形態

ることが示唆された。マウス脳においても MITOL が学的な解析を行った。

MAM 形成を制御することが明らかとなった。今後は

まず，ミトコンドリアの体積を比較した結果，野生型と比較して MITOL 欠損した細胞のミトコンドリアが顕

MAM 形成機構や MAM 破綻による神経細胞への影響について解析を進める。

56．マラリア原虫感染赤血球におけるマウレル裂の 3D 構造解析
坂口美亜子，金子藤岡修（長崎大学熱帯医学研究所）

壽（ケースウェスタンリザーブ大学）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）

マラリアは亜熱帯や熱帯地方に見られる蚊媒介性の熱帯病であり，年間約 70 万人の死者が報告されている。

する接着分子を発現し，赤血球全体の構造を改変していく。

マラリアを引き起こす原虫（Plasmodium）の中で熱帯熱

そこで本研究では，SBF-SEM を用いて P. falciparum

マラリア原虫（P. falciparum）は特に症状が重篤化しやすの宿主赤内期の各発育ステージにおける原虫及び感染赤

いため，ワクチンの早急な開発が必要とされている。P.

血球全体の三次元再構築像を取得し，微細構造の形態や

falciparum は蚊の吸血の際にヒト体内へと侵入し，細胞体積の変化について定量解析を行った。まず観察の結果

侵入型のメロゾイトが赤血球に感染する。原虫は寄生胞から，マウレル裂は他のマウレル裂や TVN と呼ばれる膜と呼ばれる膜に包まれた状態でリング，トロホゾイト，

膜管腔ネットワークと結合している様子は見られずそれ

シゾントへと発育し，シゾント内で分裂し形成された新ぞれが独立して存在し，寄生胞膜から赤血球表面へと連たなメロゾイトが血流へ放出されて次の赤血球に感染し，続的に繋がった一連の構造体ではないことがわかった。

ヒト体内で増殖を繰り返していく。このような宿主赤内また定量解析の結果から，原虫やそのオルガネラは発育期において，P. falciparum は感染した赤血球細胞質内にステージが進むにつれ体積が増大していくが，赤血球のマウレル裂と呼ばれる膜状構造を形成して病原性発露に細胞質は原虫のヘモグロビン消化により体積が減少し，関与する原虫分子の輸送を行い，また赤血球表面にノブシゾント後期では原虫が感染赤血球の約 70%を占めること呼ばれる突起構造を形成して血管内皮細胞の表面に対とが明らかとなった。

219

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

57．細胞小器官新生現象の電子顕微鏡による解明
臼田信光，森山陽介，辻(厚沢)季美江，深澤元晶（藤田保健衛生大学 医学部）

ペルオキシソームは一重膜に包まれた細胞小器官であ

よって特異的な染色を行うという工夫を加えた。これにり，脂肪酸代謝やコレステロールや胆汁酸の合成，アミより細胞内の多くの膜構造の中からペルオキシソームはノ酸やプリンの代謝を担う。細胞内での大きさや個数は容易に判別でき，さらに高コントラスト領域として半自一定ではなく必要に応じて増殖するが，細胞あたりおよ

動で正確に選択することが可能となった。三次元再構築

そ数百～数千個のペルオキシソームが存在する。その増されたペルオキシソームは小球状構造（直径 0.15-1.3μm）

殖については他の細胞小器官と同様に既存の膜構造からとして観察された。DEHP 投与によりペルオキシソーム

分裂して増殖すると考えられてきたが，その様式は明らの増殖を誘導すると，様々な大きさのペルオキシソーム

かではない。そこで本研究において細胞小器官新生の電とともに多数の小さなマイクロペルオキシソーム（直径

子顕微鏡レベルの三次元解析を行うことを目的とし，ラ0.1μm）が観察された。また，ペルオキシソームから出ット肝臓でのペルオキシソーム増殖時における分裂様式

芽するようにコブのような構造が形成されたものや，さの解析を SBF-SEM（連続ブロック表面走査型電子顕微らにそれが括りきれようとしている像も多数観察された。

鏡）を用いて行った。SBF-SEM はミクロトームを内蔵し同様の出芽・分裂像は DEHP 非投与のラット肝臓でも観た走査型電子顕微鏡により，試料表面を薄く切削し現れ察された。DEHP の長期投与(5-20 日)では，マイクロペた表面を観察しすることを繰り返し，細胞構造の連続電

ルオキシソームの割合が減り，直径 1μm を超える大き子顕微鏡像を得られる新規観察法である。得られた連続なものがほとんどとなったことから，ペルオキシソーム

像からは三次元の立体再構築が可能となるが，その際にの増殖においては既存のペルオキシソームから出芽・分は全ての連続画像内の目標物を領域選択する煩雑な作業裂してマイクロペルオキシソームが形成され，やがてそが伴う。そこで本研究では標本作製の際にペルオキシゾ

れらが肥大することが考えられる。

ームのマーカー酵素カタラーゼを利用して DAB 反応に

58．神経回路形成における細胞接着分子の機能と作用機構
溝口明，藤原武志，王淑杰，伊藤優（三重大学大学院医学系研究科・医学部）
崔煌植（三重大学医学部）

私どもは，細胞間接着に重要である免疫グロブリンス

研究では，afadin の海馬 CA3 の苔状線維シナプス形態構ーパーファミリーに属する細胞間接着タンパク質の造における役割を，afadin ノックアウトマウスの海馬組

nectin およびその裏打ちタンパク質である afadin に着目

織および走査電子顕微鏡の連続断面画像 SBF-SEM を用し，それらの中枢神経回路形成における機能と作用機構

いた 3 次元立体再構築の方法を用いて解析した。コントを明らかにすることを目的としている。nectin および

ロールおよび afadin ノックアウトの海馬組織から連続断

afadin が神経シナプスの形態形成を制御すること，特に面画像をそれぞれ 300 から 500 枚取得して解析を行った

海馬 CA3 における苔状線維シナプスのプンクタアドヘ

結果，苔状線維シナプスの形態構造のうち，（1）苔状線

レンシアジャンクションに局在してその形成を制御し，維終末と CA3 錐体細胞の樹状突起スパインとの接触面

また，afadin が神経伝達物質の放出を含めたシナプス前積が減少し，（2）プンクタアドヘレンシアジャンクショ

部の機能を制御することを明らかにしている。しかし，

ンおよびシナプス後肥厚の数が減少し，また形状が断片

nectin および afadin がシナプス形態形成に及ぼす影響の化していること，さらに（3）シナプス前部の放出準備シ

詳細はほとんど不明である。平成 26 年度の本共同利用

ナプス小胞の数が減少するなどの異常な表現型を見出し

220

計画共同研究報告た。つまり，afadin が海馬苔状線維シナプスの苔状線維する目的で，afadin ノックアウトおよびコントロールの終末と樹状突起スパインの接触面の程度，プンクタアド

海馬苔状線維シナプスの形態構造を SBF-SEM による 3

ヘレンシアジャンクションおよびシナプス後肥厚の数と次元立体再構築の方法により，シナプス後部の形態も合形態，およびシナプス前部の放出準備シナプス小胞の数わせて解析していく。これらの解析により，細胞間接着を制御することを明らかにした。これらの知見は，第関連タンパク質による神経シナプスの形態形成機構を 3

120 回日本解剖学会総会・全国学術集会・第 92 回日本生次元形態構造のレベルで詳細に明らかにできると考えて理学会大会合同大会（2015 年 3 月，神戸市）で発表した。

いる。

平成 27 年度では，得られた知見をさらに深めて論文化

59．SBF-SEM によるニワトリ M 細胞の立体構造解析
齋藤理美，本道栄一，大森保成（名古屋大学）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）

粘膜免疫応答を誘導するにあたり，抗原が体内へ侵入する最初の窓口となるのが microfold cell（M 細胞）であめ，SBF-SEM を用いたニワトリ絨毛上皮細胞の形態解析を行った。

る。取り込まれた抗原は M 細胞のポケット構造内にあNBRP を介して名大 ABRC から提供された褐色レグホる免疫担当細胞に受け渡され，抗原特異的な粘膜免疫応

ン種，白色レグホン種，ファヨウミ種の空腸とファブリ答が誘導される。ニワトリ M 細胞の分布や機能を解明

キウス嚢をブロック染色し，SBF-SEM を用いて連続断することは M 細胞をターゲットとした粘膜ワクチンの面画像を得た。得られた画像を 3D 可視化解析システム開発に貢献でき，感染症を予防する上で重要である。

Amira により細胞の三次元構造の解析を行った。同一サ

M 細胞はマウスやウサギなどにおいて主に腸管のリンパ小節を覆う濾胞関連上皮に，マウスにおいては吸収上
皮細胞間にも存在する。ニワトリはメッケル憩室，盲腸ンプルから超薄切片を作製し，TEM による観察も行った。
ニワトリ M 細胞を，①短いあるいは不規則な微絨毛，

扁桃，ファブリキウス嚢に存在するという報告があるが，②免疫担当細胞を抱え込むポケット構造，③高電子密度

吸収上皮細胞間においては発見されていない。以前ハリという 3 つの形態学的特徴により定義した上で観察を行

エニシダレクチンによる染色を行ったところ，空腸の絨った。TEM による観察では空腸絨毛において特徴①②

毛上皮において染色性の異なる上皮細胞が確認されたこに加え，過去の報告からニワトリ M 細胞の特徴であるとから，ニワトリでもマウスと同様に吸収上皮細胞間に③を持った細胞が認められた。SBF-SEM による観察で

M 細胞が存在する可能性が示唆された。本研究はニワト

はこれら 3 つの特徴を有する細胞は 1 つのみで，このうリの空腸絨毛における M 細胞の同定を目的としたが，ち①②あるいは①③の 2 つの特徴を持った細胞が複数発

ニワトリの M 細胞には明確なマーカー物質が存在しな見された。マウスでは M 細胞が 2 つのサブタイプに分かい。過去に行われた研究から，レクチンによるニワトリ

れることが報告されているので，ニワトリでも M 細胞

M 細胞の同定は染色性が弱く，部位により染色性が異なにサブタイプが存在し，形態的な差異を生じる可能性がるため有効でない。そこで，より広範囲に探索を行うた

示唆される。

221

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

60．甲状腺乳頭癌細胞の核形態-SBF-SEM による 3 次元解析-

加藤良平（山梨大学総合研究部医学域人体病理学講座）
大野伸彦（山梨大学総合研究部医学域解剖学分子組織学教室）
井上朋大（山梨大学総合研究部医学域人体病理学講座）

目的: 乳頭癌は甲状腺から発生する悪性腫瘍の中では観察には SBF-SEM を用い，厚さ 60nm-80nm で，500 枚

最も頻度が高く，女性に多い，リンパ節転移が多い，予程度の連続切片画像を撮影した。撮影した画像の解析に後が良好などの臨床的特徴が知られている。現在，乳頭は画像解析ソフト (Fiji/Image J と Amira5.0)を用いた。

癌の組織細胞診断は，組織構造よりも腫瘍細胞の核所見

結果: SBF-SEM にて撮像した 3 次元イメージ画像では，によって規定されています。すなわち 1）核の溝 nuclear

甲状腺乳頭癌核は，正常甲状腺の濾胞上皮細胞と比較し，groove，2）核内細胞質封入体 intranuclear cytoplasmicは核表面の不整や陥入などがより明瞭であった。さらに，

inclusion，3）スリガラス状核 ground glass nuclei である。

これまでは通常の透過型電子顕微鏡では証明することがしかしながら，特徴とされるこれらの核所見は，主とし困難であった「核内細胞質封入体と外部との交通」，すて切片上における 2 次元的局面（割面）での観察による

なわち外部との交通を伴う封入体と，外部との交通を伴もので，実際の核形態の特徴を知るには 3 次元的観察がわない封入体との識別が可能になった。

必須である。そこで，今回我々は，連続ブロック表面走

まとめ: SBF-SEM を用いて，核の陥入像や核内封入体

査 型 電 子 顕 微 鏡 serial block-face scanning electronを観察し，それらの形成過程における変化を 3 次元的にmicroscopy (SBF-SEM) を用いて乳頭癌細胞核の断面をとらえることに成功した。すなわち，核の陥入像から偽連続的に撮影し，その画像をモニター上に再構築して 3

封入体となり，真の封入体が形成されることが示唆され次元的に観察することにした。

る。今後は，核内封入体と封入体内に存在する細胞小器

材料・方法: 山梨大学医学部附属病院で外科的切除さ官との関連について詳細に検討し，乳頭癌細胞の特徴とれ た 甲 状 腺 乳 頭 癌 組 織 を ， 4%Paraformaldehyde とされる核形態の意義について考察を加えたいと考えてい0.5%Glutaraldehyde の混合液で固定後，エポン包埋した。

る。

61．カエル茸状乳頭の味覚円盤に分布する神経，ならびに円盤を構成する諸細胞の三次元微細構造の解析
田所治，奥村雅代，金銅英二，矢ヶ﨑裕（松本歯科大学口腔解剖学第一講座）
大野伸彦（山梨大学大学院医学工学総合研究部解剖学講座分子組織学教室）
安藤

生理学研究所に設置されている SBF- SEM を,味覚受
容機構の形態構造学的研究に活用する技術を確立し, ナ

宏，北川純一（松本歯科大学口腔生理学講座）

みを切り出して,オスミウム処理を行う手順に従って処理して観察をおこなった。

ノスケールの空間解像度を保ちながら広い観察領域におDAB 発色させた試料では,免疫反応が強く生じている

ける微細形態と構造，および分子局在情報を得ることをと思われる部位が時々判別できたが, 形態構造の破壊が目的とした。本年度は,免疫標識と形態構造の同時観察

著しく,実際は殆ど撮像に適さなかった。また,本年度にの可否について検討を行った。

試みた方法では,試料の帯電防止のために試料表面を予試料はパラフォルムアルデヒドによる灌流固定を施しめ暴露する切削作業を行う必要があること,処理されたたウシガエルから舌を取り出して切片を作製し,サブス

組織片が黒色化するために,試料表面から見たい領域のタンス P 抗体を用いて DAB 発色を行った後,茸状乳頭の画像を取得することが難しく,実際に明らかな免疫反応

222

計画共同研究報告

を示す領域の画像を取得できなかった。したがって, 技第一の目標とし,上皮内の神経線維と諸細胞の超微形態術的な改善が本機器向けの免疫電顕用試料の作成,およを保持しながら免疫反応が確実に得られる試料の作製方

び撮像に必要である。

法についても引き続いて検討する予定である。

今後は,茸状乳頭上皮の三次元微細構造の画像取得を

62．ホヤ表皮細胞の最終卵割でみられる細胞分裂の方向制御に関わる新奇な膜構造の電子顕微鏡観察上野直人，根岸剛文（基礎生物学研究所）

本研究計画では，ホヤ表皮細胞の最終分裂(第１１分が観察できた。さらに，セグメンテーション・３Ｄリコ裂)でみられる糸状の新奇細胞内構造の役割を明らかに

ンストラクションを行うことにより，この結果を高い視することを目的とする。また，この特殊な膜構造形成の覚効果を持ったムービーとして示すことができた。この分子機構と細胞分裂面制御における機能を明らかにする。

膜構造が中心体に向かって伸長する様子が観察できたこ

さらに，この研究を通して，「力学制御による紡錘糸のとは，同膜構造が紡錘糸の方向を決定する役割を担って方向決定」という新しい細胞分裂方向制御メカニズムをいることを支持するものである。また，膜構造と中心小提唱したいと考えている。研究計画に基づき，生理学研

体の距離を明らかにすることもできた。中心体の空間的究 所 形 態 情 報 解 析 室 に お い て ， SBF-SEM(3D-SEM

な制御は細胞分裂の方向の決定に極めて重要であること(MERLIN))を用いて，ホヤの１種であるカタユウレイボ

が多くの先行研究により明らかになっており，この観察ヤ（Ciona intestinalis）胚に形成されるこの膜構造の詳細結果は本研究計画の最終目的である新しい細胞分裂方向

な観察を行った。

の制御メカニズムの提唱へ向けて極めて重要なものであSBF-SEM は，本研究で注目しているような未知かつる。

微細な構造を空間的に捉えることに非常に有効で，本研また，今回の SBF-SEM を用いた観察により，新奇膜究においても糸状に伸長する新奇膜構造を効果的に観察

構造が繊毛の中心体（基底小体）に向かって伸長していすることができた。この SBF-SEM を用いた観察を通しることも確認できた。すなわち，この観察結果はこの膜て，注目している新奇膜構造において非常に興味深い点

構造が細胞分裂の方向制御のみならず，繊毛の位置決定がいくつか明らかになった。まず，この膜構造は，隣接にも関わっている可能性を示しており，本研究は，細胞する２つの細胞の細胞膜より形成されるということであ分裂の研究分野のみならず，繊毛研究への寄与も期待でる。SBF-SEM による連続断面像の解析により，隣接すきる。計画申請者が所属している基生研で行ったライブ

る２細胞の細胞膜同士が陥入し，膜構造を形成する様子

イメージング観察と併せて，論文を投稿準備中である。

63．イネキシンの構造解析に向けた位相差電子顕微鏡の応用
大嶋篤典（名古屋大学細胞生理学研究センター）
村田和義（生理学研究所）

イネキシンギャップ結合チャネルは無脊椎動物に存在究報告は数が少なく，三次元構造の詳細は不明である。

する細胞間連絡チャネルで，イネキシンは 4 回膜貫通型

本研究では線虫が持つイネキシン-6(INX-6)の極低温電タンパク質である。脊椎動物が持つコネキシンは先行研

子顕微鏡を用いた単粒子解析による構造解析を目的とし究が多く構造も数例報告されているが，イネキシンの研たデータ収集と画像解析を行った。

223

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

試料となる INX-6 の発現は昆虫細胞を用いて行い，界高コントラストの画像を得るため，特に低空間周波数に面活性剤で可溶化後，ニッケルアフィニティーカラムとおけるコントラストの改善が期待できる Zernike 位相板

ゲル濾過クロマトグラフィーで精製 INX-6 チャネルを調を挿入してクライオ電子顕微鏡像の撮影を行った。得ら製した。Quantifiol R2/2 mesh にカーボン薄膜を張り付け，れた画像データには高コントラストなチャネルの像が確

イオンコーターで親水化した。タンパク質試料を mesh

認されたが，画像解析した結果，二次元クラスアベレー

上にアプライし，急速凍結装置 Vitrobot(FEI)を用いて凍ジは前者の解析結果を上回るものではなかった。この結結後，クライオ電子顕微鏡 JEOL2200FS で観察した。最果から考えられる可能性として，精製タンパク質の不安初に一般的なクライオ撮影条件で撮影し，そのデータを定性または構造の不均一性が強く示唆された。今後はよ画像解析ソフト EMAN で解析して二次元クラスアベレ

り安定的に精製する条件を探索し，クライオ電子顕微鏡ージを得た。その結果，8 回対称を示すピークが現れた観察のためのサンプル調製の改善が必要である。

が，その特徴は不明瞭なものであった。そこで，さらに64．新規黄色ブドウ球菌巨大バクテリオファージの低温位相差電子顕微による3 次元構造解析と構造学的アプローチによる生命起源の探索
内山淳平 1，宮崎直幸 2，松崎茂展 3，阪口雅弘 1，村田和義 2（1 麻布大学獣医学部微生物学第一研究室，
2 生理学研究所脳機能計測・支援センター形態情報解析室，
3 高知大学教育研究部医療学系）

１．はじめに生命起源を探求する研究は，生命科学の研究と共に進た。トモグラフィー法により 3 次元構造構築を行った。
３．結果と考察

捗してきた。これらの研究成果の中で，原始地球上には位相差クライオ電顕の解析によりファージ S6 の構造

RNA 自己複製系が存在し，現生生物へと進化したとい観察を行った。頭部直径は～120 nm で Triangle numberう仮説，いわゆる RNA ワールド仮説が最も支持されては 27（T = 27）であった。同様な構造を有するウイルス

いる。

には，エルシニア菌ファージφR1-37，緑膿菌ファージ研究代表者は，2 重鎖 DNA ゲノム塩基のチミン（T）の代替えにウラシル（Ｕ）へ完全置換した DNA ゲノム

φKZ，青枯病菌ファージφRSL1 などグラム陰性菌に感染する巨大ファージの頭部構造に類似していた。

を保有する新規黄色ブドウ球菌巨大バクテリオファージ

また，ファージ S6 は尾部先端に 70nm の針状構造を有（ファージ；細菌特異的に感染するウイルス）S6 を分離することが明らかにされた。このような針状構造は，グした 。RNA ワールド仮説を支持した場合，このファー

ラム陽性菌ファージでは報告されておらず，赤痢菌やサジは生命起源の名残りと考えられる。それゆえ，他の巨

ルモネラ菌などのグラム陰性細菌に感染するファージの

大ファージとの比較により，生命起源の探索ができると尾部構造で報告されているのみである。しかしながら，考えられる。

このような長い針状構造はこれまでに報告されていな

本研究では，低温位相差電子顕微鏡によるファージ
S6 の構造解析を行い，ファージ構造情比較より生命進い。
以上から，ファージ S6 はグラム陽性菌に感染するフ化起源を考察した。

ァージにも関わらず，グラム陰性菌の頭部構造および尾２．方法と材料

部構造が類似性を示している。グラム陽性菌と陰性菌のファージ S6 を大量増幅後，CsCl 密度勾配超遠心法に分岐が 25 億年前であること，特殊なファージ S6 ゲノム

より精製した。精製ファージ液を氷包埋法により電顕用

DNA から，ファージ S6 は始生代（冥王代の次）以前か

試料を作製した。観察は，位相差クライオ電顕を使用しら誕生した可能性が高いと推察される。また，遺伝学的224

計画共同研究報告

解析からこれを支持する結果も得られており，構造生物性に関して示されたと考えられる。

学的アプローチにより生命進化の研究が遂行できる可能

65．PBCV-1 ファイバー状構造体の低温位相差電子顕微鏡による観察
東浦彰史（大阪大学蛋白質研究所）
宮崎直幸，村田和義（生理学研究所）

virus-1) は他の大型ウイルス群(nucleocytoplasmic large DNA viruses:

Phycodnaviridae 科 Phycodnavirus 属のウイルスでクロレ

NCLDV)に見られるファイバー状構造体との比較より生ラを宿主とする。自然界の淡水中に広く分布しており，

科学的意義を考察することを目的としている。

PBCV-1(Parmecium

bursaria

chlorella

約 400kbp ものゲノムを有する直径約 2000Åの巨大な球

高純度に精製した PBCV-1 をグリッド上で急速凍結し，状ウイルスであり，電子顕微鏡による単粒子解析により低温位相差電子顕微鏡で観察したところ，PBCV-1 表面

正二十面体対称を有することや，外殻状の特徴的な突起のファイバー状の構造体を明瞭に観察することに成功し構造などが報告されている。PBCV-1 のゲノムにはゲノた。ファイバー状構造体は長さ約 600Å，直径約 30Åでムの複製系，転写系，翻訳系，各種代謝系，イオンチャ

粒子ひとつあたり最大で 14 本観察された。PBCV-1 と同ネルなど，約４００種類の蛋白質がコードされており，様に NCLDV に分類される mimivirus もその表面に多数

カプシド内側に脂質二重膜を保持するという構造的特徴のファイバー状構造体を有しており，プロテアーゼ，グを有していること等から，まるで小さな細胞のような特リコシダーゼ処理によりファイバー状構造体が除去され徴をもつ。これまでに PBCV-1 表面にファイバー状の構ることが報告されている。同様の処理を PBCV-1 に施し，造体が存在することを示唆する報告はなされていたが結低温位相差電子顕微鏡で観察したが変化は認められなか論を得るには至っていない。

ったことより，PBCV-1 のファイバー状構造体の組成は

本研究では，ファイバー状構造体を低温位相差電子顕微鏡で詳細に観察し，その存在を明らかにすると共に，

mimivirus のものとは異なる可能性があり，新規のファ
イバー状構造体である可能性が示唆された。

66．SBF-SEM を用いた小型甲殻類の比較形態学
A. Richard Palmer，梶智就（University of Alberta）

本研究の目的は，SBF-SEM を用いることにより小型

結果のバラつきも大きく，至適条件を見つけるために時甲殻類の形態学における技術的問題を解消し，メゾスケ間を要した。さらに大きな問題となったのは SBF 観察のールの構造を明らかにすることにあった。結果として，際に起こるチャージである。本研究における観察対象は甲殻類タナイス目における出糸腺構造についての新知見

組織片ではなく甲殻類の脚全体であったため，どうしてを得ることが出来た。

も樹脂中に試料が浮かんでいるような包埋法をとらざる

滞在期間３ヶ月のうち２ヶ月は，条件検討に費やされをえず，発生するチャージによる像の歪みを軽減するた

た。本研究の対象とする甲殻類は，体表を硬いクチクラ

めに様々な工夫を行った。試料を可能な限り樹脂ブロッ層によってつつまれているため浸透性が悪く，固定・染ク側面に接触させること，薄切行程で側面との接触を絶色時間や樹脂の浸透に対して特に配慮する必要があった。

たれる部位が生じないよう包埋法や薄切方向を工夫する

特に TCH 処理やブロック染色といった SBF 特有の行程こと，また薄切面において浮島状に現れた試料断面によにおいて析出や過染色の問題が発生し，また個体によるって空白の樹脂部位が囲まれる状態を防ぐよう包埋法を225

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

工夫するなど様々な検討を行った結果，一貫した質のデ腺有る無しでどう構造が変わるのか，ひいては出糸腺のータを取ることが可能となった。

無い状態から有る状態への進化においていかなる形態学

今回対象とした動物であるタナイスは，世界中の水域

的変更が行われたのかを明らかにできると期待された。

に生息する体長数ミリ程度の甲殻類であり，一部の分類結果として，出糸腺が脚の中に二種類存在すること，そ群はその脚から糸状の分泌物を出し巣作りや移動などにしてそれらの分泌物を混合する仕組みが脚先端に備わっ使用することが知られている。今回の滞在で使用したキていることが分かった。エポキシ樹脂のように，二種類

スイタナイスと呼ばれる種は，糸を出す構造を持った脚の液を体外に出すと同時に混合させ硬化させていると考とその構造を持たない脚が同一個体内に並列し存在する。

えられる。今後このデータを視覚化するため三次元構築

それら両者の脚の内部構造を比較することにより，出糸を行い，今年度中に国際学術誌に投稿する予定である。

67．豊かな環境飼育によるマウス・ラットの脳微小形態の変化
平瀬肇，篠原良章（理化学研究所神経グリア回路研究チーム）
大野信彦（山梨大学学工学総合研究部）

ラットを豊かな環境(ENR)で飼育すると，さまざまな

クロン離れた放射状層の左右から撮影を行ったが，割合

タスクで認知能力が上がることが分かっている。その時，低倍で撮影を行ったにも関わらず，アストロサイトの微海馬 CA1 領域では右側のシナプス密度が左側のシナプ小突起を判別することが可能であった。ただし，アスト

ス密度より増加することを我々は報告した（Shinohara etロサイトのシナプス被覆度を人力で肉眼で行うのは非常

al., Nat Commun (2013)）。アストロサイトの微小突起はに時間がかかることも分かった。そこで，画像処理とコシナプスに接しており，シナプス機能を修飾しているとンピュータの解析で，簡便にシナプスをまず同定し，次考えられているので，ENR 飼育によりアストロサイトにその周囲にあるアストロサイトの 3D 構築を行おうと微小突起のシナプスの被覆度に左右の差があるのではな

したが，まだ実用には程遠い状況である。
なお，対照群となる(ISO)離乳後単独飼育の実験はまいかと考え，実験を行った
ラットのを ENR 条件で飼育した後，左右の背側 CA1だ実験スケジュールの都合から行っていない。これらにから電験サンプルを篠原が作成し，大野が加工して生理ついてもなるべく早期に実験を行いたいと考えている。

研で電子顕微鏡撮影を行った。錐体細胞層から 50-70 ミ

68．神経回路形成におけるクラスター型プロトカドヘリンの解析
八木健（大阪大学 大学院生命機能研究科 時空生物学講座 心生物学研究室）

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）

クラスター型プロトカドヘリン(cPcdh)は，58 種類の細胞接着分子群であり，個々の神経細胞において異なっ

cPcdh タンパク質をマウス海馬体由来の神経細胞に発現させ，観察を行った。

た組み合わせ発現をする。また，個々の神経細胞がつく

本年度は，PcdhgA3-tdtomato のベクターを構築し，野る局所回路形成に必要であることが明らかになってきて

生型マウスの海馬神経細胞に遺伝子導入を行い，高解像いる。しかし，cPcdh タンパク質の神経回路形成におけ度，高感度のタイムラプスイメージングシステムを用いる特異的な細胞間認識や，シナプス形成における標的認て観察を行った。PcdhgA3-tdtomato は神経突起において識機構への役割は未だ不明である。そこで本研究では，点状に局在し，神経突起が交差する場所でシグナルが強226

計画共同研究報告

く認められた。これらのことより，PcdhgA3-tdtomato が，グ付きの発現ベクター(PcdhgA3-tdtomato 及び PcdhgA3-

神経突起の相互作用に関わる可能性が示唆された。そこ

venus)を遺伝子導入し観察した結果，神経細胞間においで，野生型マウスの海馬神経細胞のそれぞれの細胞群へて tdtomato と venus の局在が一致するのが多く認められ異なる蛍光タグ付きの発現ベクター(PcdhgA3-tdtomato

た。また，別の PcdhgA3-tdtomato と PcdhgB2-venus では，及び PcdhgA3-venus)を遺伝子導入し，混合して培養した局在の一致が殆どないことから，同種の Pcdh は，別々結果，同じ PcdhgA3 でありながら，神経細胞間においての神経細胞突起間で相互作用できることが明らかになっtdtomato と venus の局在の一致は認められなかった。こた。今後は，この cPcdh 全欠損マウス由来の海馬神経細の結果は，内在的に発現している cPcdh と強制発現させ胞を用いて，シナプス形成過程での，同一の Pcdh メン

た PcdhgA3 がヘテロ４量体を形成することによる結果でバーを発現する神経細胞間の相互作用を，高解像度，高あることが示唆された。そこで，cPcdh を全て欠損させ感度のタイムラプスイメージングシステムを用いて観察た遺伝子改変マウス(cPcdh 全欠損マウス)を作製し，する予定である。

cPcdh 全欠損マウス由来の海馬神経細胞へ同じく蛍光タ

69．グルタミン酸受容体遺伝子改変マウスを用いた行動学習の分子基盤の解明
林崇，足立透真（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所）
高雄啓三，宮川剛（生理学研究所・行動様式解析室）

哺乳類の中枢神経系において，主要な興奮性神経伝達の機能亢進が予想された。これらの知見を基にして，更物質はグルタミン酸である。哺乳類脳におけるグルタミに in vivo での AMPA 受容体パルミトイル化修飾の役割

ン酸作動性の興奮性シナプス伝達は，主に AMPA 型グを解析するため，AMPA 受容体のシナプス後膜組み込み

ルタミン酸受容体（AMPA 受容体）が仲介する。主にに重要な GluA1 サブユニットの C 末端パルミトイル化部

AMPA 受容体のシナプス発現とイオンチャンネルとして位システイン残基をセリンに置換し，パルミトイル化修の機能の調節はシナプス可塑性の分子実体であり，これ飾が起こり得なくした非修飾型ノックインマウスをが哺乳類の脳の働きを支える分子基盤となる。また，

C57BL/6N(B6N)系統由来の胚性幹細胞を用いて作製しNMDA 型グルタミン酸受容体（NMDA 受容体）は可塑

た。

性の誘導に重要な役割を果たす。AMPA 受容体は，パル

この B6N 系統を遺伝的背景とする GluA1 非修飾型ノ

ミトイル化翻訳後修飾を受けることによって局在およびックインマウスのヘテロ雌雄同士の掛け合わせによって，輸送過程が制御されており，興奮性シナプスにおける受同腹，同生育環境の野生型およびノックインホモマウス

容体の発現調節が行なわれる。本研究は，AMPA 受容体の雄各 20 個体を得，これらのマウスに対して標準プロ

パルミトイル化修飾部位を置換した非修飾型ノックイン

トコールに準拠した網羅的行動様式試験を系統的に行な

マウスの行動様式解析を通して，興奮性シナプスにおけった。中でも先ず，不安様行動，自発活動量，痛覚感受るグルタミン酸受容体の翻訳後分子修飾が脳機能と行動

性，社会的行動，協調運動/平衡感覚，うつ様行動，歩発現の制御に与える影響を明らかにし，哺乳類の行動学

行に関して，AMPA 受容体パルミトイル化修飾の影響を習の分子基盤解明を目指す。

定量的に解析した。その結果，野生型の対照群と比較しこれまでの主に培養神経細胞を用いた in vitro 実験のて，GluA1 非修飾型ノックインマウスは特定の課題にお結果から，AMPA 受容体の脱パルミトイル化に伴う受容

いて行動異常を示した。次いで，学習・記憶，恐怖条件

体のシナプス発現上昇およびそれに伴う興奮性シナプス付け等に関する各種試験を進める予定である。

227

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec，2015）

70．緑藻クラミドモナスの光化学系 II 超分子複合体の構造解析
皆川純，得津隆太郎（基礎生物学研究所

環境光生物学研究部門）

Jon Nield，Ray Burton-Smith（Queen Mary University of London）
光合成タンパク質複合体である光化学系 II 反応中心関しては得津が行い，観察グリッド作製に関しては村田（PSII）は，光合成反応の中でも最も初期の反応である

准教授とともに Plunge-frozen 法を用いて瞬間凍結し，適水の分解反応（酸素発生）を担っており，最近は高分解

宜観察しながら至適サンプル濃度（1.0ugChl/mL）を最終

能における結晶構造解析が進んでいる。しかし，光合成決定した。また，ロンドン大学の両博士は，2014 年 10における肝とも言える『受け取った光をどのように光化

月 19-23 日および 2015 年 3 月 15-24 日にかけて来日し，

学系 II 反応中心へ受け渡しているのか』は機能的にも，生理学研究所の村田准教授とともに PSII-LHCII 超分子複構造的にも未解明な部分が多い。本研究では，単粒子解合体のクライオ電子顕微鏡観察を行った。およそ 4000

析により，緑藻クラミドモナスの PSII-LHCII 超分子複合枚におよぶ電子顕微鏡イメージ（図 2）を取得すること体（PSII に集光アンテナタンパク質が結合した超複合体）に成功し，現在それらの粒子をもとに単粒子解析を進めの構造を解明することを目的としている。

ている。

本年度は，共同研究者であるロンドン大学の Nield 博

今後は，大量取得した電子顕微鏡イメージ上の士および Burton-Smith 博士らとともに，基礎生物学研究

PSII-LHCII を用いた単粒子解析により，結晶構造解析に所の得津が精製した PSII-LHCII 超分子複合体の観察条件

劣らない高解像度を目指し，『集光アンテナがどのようを検討した。実際の研究内容として，観察用サンプルのに PSII 反応中心へ結合しているのか』を明らかにしてい準備（緑藻からの PSII-LHCII 超複合体の精製：図 1）にく予定である。

図1

図2

71．腸内連鎖球菌 V-ATPase の電子顕微鏡１粒子構造解析
飯野亮太（分子科学研究所）
村田和義（生理学研究所）

本研究では，生理学研究所が所有するクライオ位相差あり，可溶性の V1 と膜に埋め込まれた Vo の２つの回転電子顕微鏡を利用し，回転分子モーターである腸内連鎖

分子モーターで構成される。通常の電子顕微鏡を用いた球菌 Enterococcus hirae 由来 V-ATPase（EhV-ATPase）の先行研究では，十分なコントラストの単粒子像を得るこ

全体構造および各サブユニットの配置を 23 オングストとが出来ず，構造解析は不可能であった。クライオ位相

ロームの分解能で明らかにした。EhV-ATPase は構成サ

差電子顕微鏡を用いた本研究によって初めて，EhV-

ブユニット数 24，分子量 80 万の巨大な超分子複合体でATPase の全体構造を明らかにすることが可能となっ228

計画共同研究報告た。
我々が構築したリコンビナント遺伝子発現系を利用し，

1.

EhV-ATPase のすべてのサブユニットを同時に大腸菌に発現し複合体を形成させて界面活性剤ドデシルマルトシ

V1 の触媒サブユニットである 3 つの A サブユニットの構造は非対称にみえる。

2.

V1 の回転子（セントラルストーク）の D サブユニッ

ドで可溶化後，ヒスチジンタグによるアフィニティクロ

トは Vo の回転子 c10 リングの縁に結合しており，回

マトグラフィーおよびサイズ排除クロマトグラフィーで転中心が偏っている。

精製した。得られた試料の分散性は高く，クライオ位相

3.

ペリフェラルストークは 2 本ある。

差電子顕微鏡でコントラストの高い単粒子像を得ることに成功した。単粒子解析により 3 次元にクラス分けされVo と V1 をつなぐ E および G サブユニットからなる

4.

Vo の固定子（トルク発生装置）である a サブユニッ

た～10,000 枚の単粒子像から分解能 23Åの粒子構造を得

トのへリックスは F 型 ATP 合成酵素と同様，膜に対ることが出来た。この構造に EhV-ATPase の構成サブユ

し斜めに挿入されているようにみえる。

ニットの結晶構造を当てはめることで，それぞれのサブユニットの配置と全体構造のモデルを構築することに成功した。その結果，以下の特徴が明らかとなった。

今後は，粒子数の増加により，さらなる分解能の向上を試みる予定である。

229

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．バクテリアクロモソーム DNA のストレスによる立体構造変化の解析（金子康子ほか） ···················· 234
2．網膜神経節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） ························ 234

3．副腎皮質ステロイドホルモンの生成および分泌に関わる微細構造の細胞化学的研究（野田亨） ············ 235

4．原生生物等の細胞内共生生物と染色体の微細構造解析（洲崎敏伸ほか） ·································· 236
5．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） ························ 237
6．嗅覚系新生ニューロンの遊走・分化過程における形態変化の三次元微細構造解析（樋田一徳） ·············· 237
7．コンピュータトモグラフィー法によるラット脊髄神経化学解剖の 3D 解析（坂本浩隆ほか） ················ 238
8．超高圧電子顕微鏡を使った細胞骨格・オルガネラ・細胞壁ダイナミクスの解析（唐原一郎ほか） ············ 239
9．アメーバの単離細胞膜が示す異方性構造の研究（市川正敏ほか） ········································ 240

233

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

1．バクテリアクロモソーム DNA のストレスによる立体構造変化の解析
金子康子，大和愛実（埼玉大学）
村田和義（生理学研究所）

シアノバクテリアは，干し上げなど人為的な乾燥状態接に関与する様子も見られた。乾燥状態のシアノバクテ

を経ても増殖を再開することが知られており，乾燥耐性

リアを回収して直ちに急速凍結し，氷包埋した細胞を超を獲得する仕組みが存在することが示唆される。特に乾高圧電子顕微鏡で細胞ごと観察し，傾斜シリーズを取得

燥時に主要な細胞内容物を保護するための構造変化が起して DNA 凝集構造の 3 次元立体像を構築することを目こる可能性も考えられる。寒天培地上で増殖させた桿状指した。しかし今回調整した試料では解析に十分なコン

シアノバクテリア（Synechococcus elongatus PCC 7942）

トラストを得ることができなかった。乾燥時の DNA 凝の DNA を Hoechst 33342 で染色して蛍光顕微鏡観察した集構造は細胞分裂時に見られる DNA 凝集構造のようなところ，培養日数が 4 週間程度経過して培地が乾燥し始

高密度の構造体ではない可能性もある。

めると DNA が特徴的な凝集構造を形成することが分蛍光顕微鏡観察では乾燥状態のシアノバクテリア細かった。乾燥時に見られる DNA の凝集構造は，細胞分胞内の DNA が紐状に見える場合や，ドット状の塊に見

裂時に見られる凝集構造とは異なり，明暗周期に影響さえる場合もあった。これらの構造に対応すると考えられれず凝集状態が持続した。また，乾燥状態で DNA が凝る超薄切片 TEM 像では，それぞれ，よじれるような繊集した細胞は UV によるクロロフィル自家蛍光が減少し維の束や，一定間隔で特徴的な構造をもつ繊維の集合体

たが，細胞膜は FM 1-43 で染色すると形状が保たれていのように見えた。これらは，シアノバクテリア DNA がた。乾燥状態から回収した細胞は水溶液中で再び分裂増取りうる基本単位構造を示している可能性もある。寒天殖を開始した。

培地上で乾燥し始めたシアノバクテリア細胞内で通常状

この乾燥状態のシアノバクテリア細胞を化学固定・樹態では見られない膜様の構造が出現し，ポリリン酸体や脂包埋後，超薄切片を作製して透過電子顕微鏡観察した

DNA 繊維など生命維持に重要と考えられる構造と密接ところ，ポリリン酸体を包むように膜様の構造が形成さに関わる様子が明らかになった。この現象の意義を今後れていた。またこの膜様構造が凝集した DNA 繊維と密様々な観察手法を組み合わせて追究していきたい。

2．網膜神経節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）

ニューロン間電気シナプスの働きを明らかにするため

プスの制御様式を解析できる。これまでに網膜アマクリに，ギャップ結合の微細形態の同定や樹状突起間のン細胞(interstitial amacrine cells)間のギャップ結合は，細ギャップ結合の存在部位を同定する必要がある。神経系

胞内の高濃度の環状 AMP(cAMP)によって遮断し，電気で電気シナプスの機能に着目し，網膜神経節細胞間シナプスが抑制されることが分かった(Hidaka, 2012)。今ギャップ結合の微細形態と電気シナプスの生理機能との回，ラットの α 型網膜神経節細胞間のギャップ結合につ関係を調べた。電気生理学実験を行なった後に，いて調べた結果，細胞内低 Ca2+ 濃度で調節物質の未投与

Neurobiotin を注入して発色すると，色素カップリング形の場合では，色素カップリングが観察され，同型の細胞成から樹状突起間のギャップ結合部位を同定できる。

が樹状突起の先端で結合していた（図１）。電極内に 5mM

Neurobiotin 注入と同時に，電極内にシグナル伝達系の調cAMP を充填し，dual whole-cell patch clamp 法で調べた所，

節物質を充填して注入すると，ギャップ結合や電気シナコントロールに比べ，細胞間コンダクタンスは減少した。

234

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

上記のような性質を示したギャップ結合細胞間チャネ
ルの微細形態構造を明らかにするために，ギャップ結合に対する特異抗体で染色した標本をエポン樹脂に包埋し，厚さ 1μm 切片を作成し，1,000kV の加速電圧で超高圧電子顕微鏡下で観察した。超高圧電子顕微鏡の試料ステー
ジの傾斜によって 2°づつ±60°で撮影し，IMOD プロ
グラムを用いてその立体再構成を行って，ギャップ結合
細胞間チャネルの微細構造を解析した。
色素カップリングを示した α 型の網膜神経節細胞は同型の細胞間で樹状突起の先端が結合し，そこには形態学的にギャップ結合の形成が観察されたが（図１，矢印），ギャップ結合チャネル蛋白 connexin36 に対する特異抗体の反応局在性を免疫組織学的に調べた結果，ギャップ結合蛋白 connexin36 の細胞内ドメインに対する抗体の反応性は，α 型網膜神経節細胞間の樹状突起の先端にある

図１，色素カップリングを示した α 型網膜神経節細胞での 同型の細胞の樹状突起間の接触部位の 1,000kV の加速電圧での超高圧電子顕微鏡像。形態学的なギャップ結合の形成が認められた（矢印）。
図２，ギャップ結合チャネル蛋白 connexin36 の細胞内ドメインに対する特異抗体による免疫反応性の超薄切片像。α 型網膜神経節細胞間のギャップ結合においてギャップ結合を挟んで（矢印）両側の細胞質側に抗体の反応産物が認められた。

ギャップ結合に局在し，抗体反応性の詳細からギャップ結合を挟んで両側のお互いの細胞の細胞質側に存在することが分かった（図２，矢印）。

3．副腎皮質ステロイドホルモンの生成および分泌に関わる微細構造の細胞化学的研究
野田亨（藍野大学医療保健学部理学療法学科）

副腎皮質は組織学的に球状帯，束状帯，網状帯に大別

用いて，標識を試みたが，両者とも有意な標識を得るこされ，それぞれの組織からアルドステロンを代表とするとはできなかった。次に副腎皮質球状帯から合成，分泌電解質コルチコイド，コーチコステロンを代表とする糖されるアルドステロン合成系から，抗アルドステロン抗質コルチコイド，テストステロンを代表とする男性ホル

体，および抗アルドステロン合成酵素抗体(CYP11B2)をモンが別々に分泌されている。しかしながら，これらの用いて標識を試みたが，これらも有意な標識を得ること

ステロイドホルモンの分泌機構はよく知られていない。

ができなかった。続いて，副腎皮質束状帯から分泌されこれまで，著者らの研究でラット副腎皮質の細胞の脂肪るコーチコステロンの合成に関わるコーチコステロン合滴 周 囲 に 小 管 様 構 造 が 存 在 す る こ と を Zinc-Iodide

成酵素 (CYP11B1)，および副腎皮質網状帯から分泌されOsmium (ZIO)法染色法で見出した。本年度はこの小管様る男性ホルモン合成に関わる性ホルモン合成酵素

構造の性状を明らかにするために脂肪滴被覆蛋白，ステ（CYP17A1）酵素に対する特異抗体の標識を試みたが，ロイドホルモンの合成酵素，小胞体標識蛋白などの免疫有意な標識を得ることができなかった。

組織化学的標識を試みた。
副腎皮質細胞は上記のようにコレステロール誘導体からなる脂肪滴を合成，貯蔵しているため，トリグリセリ

さらに小胞体の標識蛋白として知られている KDEL モ
チーフ，および Protein disulfide isomerase に対する特異抗体を用いて標識を試みた。これらの標識についてドなど主成分とする脂肪細胞とは脂肪滴と被覆蛋白にもは，光学顕微鏡レベルでの蛍光抗体法での所見と主と違いがあるものの，あえて標識を試みた。PLP 固定ラッ

して電子顕微鏡レベルで用いている酵素抗体法による所ト副腎凍結切片に脂肪滴被覆蛋白 Perilipin family のうち，

見との間で標識上の不一致があり，二次抗体の再検討がPerilipin 1，および Perilipin 3(TIP47)に対する特異抗体を必要となった。以上，現時点では脂肪滴に付属する小管

235

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

状構造について，超高圧電子顕微鏡での立体観察に耐える程度の標識は ZIO 標識以外，得ることができなかった。

4．原生生物等の細胞内共生生物と染色体の微細構造解析
洲崎敏伸，MD Shafiqul Islam，松元里樹，槇本純（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）
中鉢

淳（豊橋技術科学大学エレクトロニクス先端融合研究所）

渦鞭毛虫類には真核生物で共通に見られるヒストンタに薄切した連続切片を用いた。本年度は特に O. marina

ンパク質が含まれていない。そのかわりに，渦鞭毛虫類の核内における染色体の形態・数・分布様式について調に特異的な染色体結合タンパク質が存在し，常に凝集しべた。

ているユニークな染色体構造を形成している。このよう

図 1A に示すように，O. marina の核内には，398 本のな染色体構造の立体構築はこれまで十分には調べられた染色体が存在していた。その長さは 0.13-2.52 μm で，平1)，超高圧電子顕微鏡を用いて三次元構

均長は 0.81 μm であった。幅は染色体の長さによらずほ造解析を行った。また，同じ材料を用いた超薄連続切片

ぼ一定で約 0.2 μm であった。核内には核小体が一個存在

法による立体再構築も実施した。材料は，分子系統学的し，それを取り巻くように 2 本の細くて長い染色体が配研究により，渦鞭毛虫類の進化の上で比較的初期に分岐置していた（図 1B）。それらの長さは約 6 μm，幅はしたと考えられている海産の渦鞭毛虫 Oxyrrhis marina を

0.05-0.10 μm であった。さらに，染色体からは細いフィ用いた。細胞は金属圧着法により急速凍結したのち，1%

ラメントが核小体の内部に向かって伸びている様子が観

OsO4 と 0.5% グルタルアルデヒドを含むアセトン置換液察された。

ことがないのでを用いて凍結置換固定を行った後，Spurr 樹脂に包埋し，厚切り切片（200-500 nm）を作製したものを生理学研究

1) Fukuda, Y. and Suzaki, T. 2015. Unusual features of

所の H-1250M 型超高圧電顕で観察した。撮影した電顕写

dinokaryon, the enigmatic nucleus of dinoflagellates. In

真から，電子線トモグラフィー法を行い，得られた画像"Marine Protists - Diversity and Dynamics", S. Ohtsuka, T.

データから核内のオルガネラ間の立体的相互関係を解析

Suzaki, S. Suzuki and T. Horiguchi (Eds.). Springer, DOIした。超薄切片による立体再構築法では，100 nm の厚さ10.1007/978-4-431-55130-0.

図 1. 立体再構築された渦鞭毛虫類 Oxyrrhis marina の核（A）と核小体（B）．
A：核の全体像。核の内部には約 400 本の染色体が存在している。 それぞれの染色体は異なる色で示されている。
B：核小体とそれを取り巻く 2 本の染色体（chromosome 1 と 2）。これらの染色体からは細いフィラメント構造（filament）が分岐
し，核小体の内部に向かって伸長している。

236

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

5．超高圧電子顕微鏡を使ったバクテリアセルロース合成機構の解析
峰雪芳宣，中井朋則（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）
村田和義（生理学研究所）

我々は酢酸菌（Gluconacetobacter xylinus）を使ってセ

下方向にセルロース繊維（図 A y-z 上の黒点線）が伸びルロース合成の仕組みについて研究を行っている。酢酸ている。菌体から放出された繊維と平行な面で切り出し菌のセルロース合成酵素複合体(CSC)の大きさは約 10た像（図 B）の繊維の先端と思われるところを拡大した

nm で，細胞膜上に１列に並んでいると考えられている。

像（図 C）から，基部（菌体）に近づくにつれ徐々に繊

昨年度超高圧電子顕微鏡 H-1250 M を使って膜上の CSC

維が細くなり，繊維と判定できる限界のところには粒子からセルロースが合成されているところの観察を試みた状の構造（図 C 鏃）が並んでいることが観察できた。こが，期待した像は得られなかった。そこで，位相差電子の構造が CSC に対応しているのかどうか今後検証が必

顕微鏡を使った電子線トモグラフィー法でセルロース合要である。

成の場の観察を行った。
方法
Quantifoil R1.2/1.3 mesh (Cu-200)上に菌液を滴下後，全自動瞬間凍結装置 Vitrobot(FEI カンパニー社製)を使用して，液体エタンで急速凍結を行った。JEM-2200FS を使用して，酢酸菌のクライオ位相差電子顕微鏡像を取得した。
結果
セルロース繊維の束を先端方向から基部方向に追跡し，菌体表面で繊維が観察できなくなる場所を含む領域のト
モグラムを数個作製し，解析した。図は倍率 20,000 倍（0.47 nm/pixel）で -62°から +54°の範囲で 2°ごとに取得した連続傾斜画像から作製したトモグラムである。

図 位相差電子顕微鏡で取得した画像から再構成した酢酸菌の電子線トモグラム像。
A:トモグラムの x-y（A x-y）と y-z（A y-z）面の一断面像。点線は菌体の境界線を，x-y 平面の白矢印はセルロース繊維束を，y-z 面の黒点線は繊維の走行方向を示す。
B: 菌体から放出された繊維の部分に平行な（A y-z 内の大きい矢印で示した方向から見た）画像。
C: B の拡大図。菌体から繊維が出ていると思われる領域。

図 A x-y の点線より上に菌体がある。横断面（図 A y-z）を見ると，この菌体（白い点線で囲んだ部分）から図の6．嗅覚系新生ニューロンの遊走・分化過程における形態変化の三次元微細構造解析
樋田一徳（川崎医科大学）

側脳室前角の脳室下帯で新生した細胞は吻側遊走経の詳細を明らかにすることを目的とし解析を進めている。

路を嗅球に向かって遊走し，嗅球各層のニューロンに分

当該実験では，前年度に引き続き，生後新生の起源と化化するなど，嗅覚系ニューロンの一部は生後も新生する学的性質と形態的特徴を同定した遊走細胞を超高圧電子ことが知られている。我々は生後新生するとされる嗅球

顕微鏡で観察し，電子顕微鏡連続切片三次元再構築像と

傍糸球体細胞，顆粒細胞の起源を生体細胞標識法により比較検討を行った。

特定し，標識細胞が遊走して嗅球に達する過程を正確に成体マウス脳室下帯へ生体細胞トレーサーである Cell

同定した後に免疫組織化学，電子顕微鏡連続切片三次元

Tracker Orange（CTO）を脳定位的に注入し，１～７日後

再構築，デジタル計測で解析し，新生細胞の遊走と分化に灌流固定し矢状断切片を作製，CTO によって標識され237

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

た新生細胞が遊走経路に沿って嗅球に到達しているのを

電子顕微鏡でこの先端部分を観察したが，従来の解析で確認した。遊走経路の CTO 標識細胞は新生ニューロン

得られたように，薄膜状の構造が遊走経路に沿って嗅球

マーカーである PSA-NCAM に対し免疫陽性であった。

方向へ伸長していることがわかった。この所見は電子顕

その後，抗 CTO 抗体を用いた多重免疫染色により遊走

微鏡連続切片再構築では見落とし易い所見であるが，超経路内の新生細胞の立体構造を同定し，また微細構造を

高圧電子顕微鏡においてもコントラストが低下して解析

透過型電子顕微鏡連続切片再構築法で解析した。

しづらいのも事実である。

Neurolucida によるデジタル形態解析により経路の部

今後はこれらの遊走細胞が嗅球ニューロンの主要な位により突起の形態を解析し，伸展極性に多様性がある

マーカーである TH などの化学的性質を発現する前後にことがわかり，遊走経路の CTO 標識細胞では，突起先焦点を絞り，解析を行いたいと考える。超高圧電子顕微

端の構造とその周囲組織の微小環境（細胞・組織構築と鏡のデジタル化も進んだ中で，この装置改良に適した試

細胞外腔など）が重要であることが示唆された。超高圧料作りが今後の課題でもある。

7．コンピュータトモグラフィー法によるラット脊髄神経化学解剖の 3D 解析
坂本浩隆，越智拓海，佐藤慧太（岡山大学大学院自然科学研究科理学部附属臨海実験所）
河田光博，高浪景子（京都府立医科大学大学院解剖学・生体構造科学）
村田和義（生理学研究所・脳機能計測センター・形態情報解析室）

我々はこれまでに，脊髄（腰髄）に存在する gastrin-

GRP の局在解析を行った。その結果，すべてのレベルのreleasing peptide（GRP）ニューロン系が雄優位な脊髄内脊髄後根神経節において，少数の小型細胞の細胞体に局所神経ネットワークを構築し，自律神経系と骨盤底筋

GRP 免疫陽性が確認され，脊髄後角表層においても，GRP群を同時に制御することにより，勃起，射精などの雄の免疫陽性線維が確認された。そこで，この脊髄後角に発性機能を調節していることを見出した（Sakamoto et al.,

現する GRP 免疫陽性線維の由来を明らかにするために，

2008, Nature Neuroscience）。さらに，GRP 免疫組織化学

片側の脊髄後根神経切除を行ったところ約 65％の免疫法と雄性性機能に関与する球海綿体脊髄核 SNB ニュー

陽性強度が低下したため，その多くが一次感覚神経由来

ロンの逆行性標識法とを組み合わせ，超微形態学的にであることを示した（Takanami et al., 2014, Journal of

SNB ニューロンの樹状突起上に GRP 作動性のシナプス

Comparative Neurology）。これまでの GRP ニューロン系

入力が多数存在することを，超高圧電子顕微鏡（H-を中心とした脊髄内雄性・性機能回路の超微形態学的な1250M）を用いて明 らか に してき た（Sakamoto, Arii,

研究展開の実績を応用し，現在，脊髄感覚 GRP ニューロ

Kawata, 2010, Endocrinology）。また，脊髄 GRP ニューン系についても，超高圧電子顕微鏡を用いて解析を実施

ロンから脊髄内の自律神経核である仙髄副交感神経核へしている。従来のウラン鉛染色法を用いた免疫電子顕微の投射について，多重免疫組織化学を超高圧電子顕微鏡

鏡解析では，脊髄後角表層において，明調性小胞や有芯に応用して，コンピュータトモグラフィー・三次元立体性小胞を多く含む神経軸索終末に GRP 免疫陽性を多く

再構築法を確立してきた（Oti et al., 2012, Histochemistry

認めた（図 A）。しかしながら，細胞膜構造やミトコン

and Cell Biology）。

ドリアといった細胞内構造の可視化は困難であった。今2年，同じ脊髄内ではあるが，異なるポピュレーショ

回，連続ブロック表面走査型電子顕微鏡で用いられる特ンの GRP ニューロンが痒み感覚を特異的に伝達するこ

殊な重金属染色法を，超高圧電子顕微鏡に応用した。そとが報告された（Sun and Chen, 2007, Nature）。そこで本の結果，神経軸索終末に GRP シグナルが存在し，シナプ研究では，免疫組織化学法を用いて，成熟ラットの体性

ス構造をはじめ，ミトコンドリアや細胞膜といった細胞

感覚神経系における GRP の発現解析を行い，脊髄後根神内構造が明瞭に観察された（図 B）。これらの成果の一経節とその中枢性軸索入力部位である脊髄後角における部は，平成 26 年度生理学研究所・電顕研究会「次世代の238

超高圧電子顕微鏡共同利用実験報告

生物電顕を考える」，第 3 回 SEM 研究会「SEM 連続断面観察法の現状をみつめ，未来を考える」，および第 55
回日本組織細胞化学会・ワークショップ「神経の構造と機能をもたらす分子を捉える」などにおいて発表し，好評を博した。また，これらのデータをまとめて，現在，論文を投稿中である。今後は，痒みの伝達機構を明らかにするために，生理的に痒みを誘発した際，脊髄後角GRP 神経軸索終末の微細構造変化をコンピュータトモ
グラフィー・三次元立体再構築法を用いて，解析を進めていく予定である。

図: ラットの頚髄後角表層の超高圧電子顕微鏡観察像．従来のウラン鉛染色法（A）および，連続表面走査型電子顕微鏡で用いられる特殊な重金属染色法（B）を行った厚さ 1 µm 切片での結果を示す．神経軸索終末における GRP 免疫陽性シグナル（＊）
が観察され，特殊な重金属染色法を行った組織では，シナプス構造（二重矢印）だけでなく細胞膜やミトコンドリア（m）といった細胞内構造も明瞭に観察された．(スケールバー = 1 µm)

8．超高圧電子顕微鏡を使った細胞骨格・オルガネラ・細胞壁ダイナミクスの解析
唐原一郎（富山大学大学院理工学研究部），後藤圭太（富山大学大学院理工学教育部）
竹内美由紀（東京大学大学院農学生命科学研究科）
峰雪芳宣（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）
村田和義（生理学研究所）

筆者らは，細胞骨格・オルガネラ・細胞壁の三次元解きなかった。そこで本年度は，en bloc 染色として，

析に取り組んでいる。一方で，内膜系の全体像を捉える

3D-SEM 観 察 で 用 い ら れ る 二 重 オ ス ミ ウ ム に よ る

ためには，細胞全体における三次元イメージングを行う

Ellisman らのプロトコルを一部簡略化して試料を調製・必要があり，そのためのアプローチとして，X 線マイク

包埋し，1 µm の厚さの切片を切り，酢酸ウラニルおよびロ CT を行い，シロイヌナズナ種子の胚において細胞内

Reynold's の鉛溶液による post staining を行った。直径 25部の構造まで非侵襲で可視化できることを確認した。しnm の金粒子の塗布とカーボンコートを施した後，胚軸部

かし，X 線イメージングにより可視化された細胞内部のの横断切片を，超高圧電子顕微鏡（H-1250m，日立）を構造がいずれのオルガネラにあたるのか特定できていな用いた加速電圧 1,000 kV での観察に供した。皮層およびい。そこで超高圧電子顕微鏡を用いた電子線トモグラ

内皮細胞に着目し，撮影倍率は 2 千倍で-60º から 60º ま

フィーにより，シロイヌナズナ種子の胚のオルガネラので回転させて傾斜画像を撮影した。

３次元構造を可視化し，X 線 CT 像と比較することにしその結果，全体的にコントラストが向上した。生理学

た。昨年度は，一部を切り取ったシロイヌナズナ

的な予備実験により，種子中でも形成されていると推測

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.の Col-0 株の乾燥種子に，されていた内皮の細胞壁の特殊化した構造であるカスパ

常法の化学固定すなわち，グルタルアルデヒド水溶液中

リー線を探したが見つからなかった。まだ観察を重ねるで前固定およびオスミウム酸水溶液中で後固定を行い，必要はあるが，種子中においてはカスパリー線が形成さ

Spurr 樹脂に包埋し，切片の post staining により観察したれていない可能性が示唆された。また，全部ではないもところ，胚軸の皮層や内皮の細胞において見られる複数ののプロテインボディが電子密度の高いコンパートメンの大きなオルガネラはプロテインボディと推測されたが，トとして染色され輪郭も明瞭になった。さらに lipid body

コントラストが低く，オルガネラの輪郭が明瞭に識別でと推測される構造もかすかに識別できるようになった。

239

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

そこで現在，傾斜画像からの立体再構成に取り組んでい加え，オルガネラの全体像を捉えるため，より厚みの有る。今後は，再構成作業効率向上のため，fiducial としてる切片にも取り組む。

用いる金コロイド粒子の径をより大きくする点の改良に

9．アメーバの単離細胞膜が示す異方性構造の研究
市川正敏，西上幸範（京都大学大学院理学研究科）

アメーバ運動は多くの生命現象において重要である。

とを目標とした。

この運動に伴い細胞膜はダイナミックに変形する。一般

細胞膜を密度勾配遠心によって単離すると，光学顕微に，細胞膜変形は細胞内の細胞骨格が担っていると考え

鏡では底面の直径が数マイクロメートルで高さが 100 マられてきた。しかしながら，活発に運動する細胞の細胞

イクロメートル程度の円柱状に見える構造物を得ること膜を単離すると細胞膜は自発曲率を持ち，さらにこの自が出来る。この単離細胞膜全体の高分解能像を得る為に，発曲率に異方性があるという事が分かりつつある。これ

固定・脱水・樹脂包埋を行ったサンプルを作製した。こまで我々は低圧電子顕微鏡を用いてこの単離細胞膜の切のサンプルを低圧電子顕微鏡で観察したところ，細胞膜片から構造を推測してきたが，この構造は三次元空間上の円柱構造は確認できたが，糖鎖の配向構造は観察するに広がっておりこれまでの方法では正確に定量的な解析事が出来なかった。超高圧電子顕微鏡(日立 H-1250M)をを行う事が難しい。そこで，超高圧電子顕微鏡を用い，用いた電子線トモグラフィーによる三次元観察では，こ単離細胞膜の三次元空間上での構造を直接的に測定し，の観察よりさらに分解能が低下すると考えられ，糖鎖の自発曲率という観点から細胞膜の性質を定量的に評価す配向構造を観察する事は難しいと考えられた為，今回こるという目的で共同利用研究申請を行った。またこれにの機器を用いた観察には至らなかった。これに伴い，単加え，細胞膜上に存在する少数の糖タンパク質間で生じ離細胞膜の三次元空間上での構造観察も実現する事が出る協同性のある配向が三次元曲率の異方性にどのように来なかった。

関与しているのかに関しても，糖タンパク質の配向と細胞膜の三次元構造を同時に調べることで明らかにするこ240

今後は，糖鎖の配向構造をより鮮明にとらえる為に，
サンプル調整法を検討する必要があると考えられる。

生体機能イメージング共同利用実験報告

生体機能イメージング共同利用実験報告
〔

目

次

〕

1． マルチモーダルな質感知覚の脳内情報処理機序（藤崎和香ほか） ······································· 244
2． 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） ························· 244
3． 脳磁図と脳波を用いた音声コミュニケーションのヒト脳機能研究（軍司敦子ほか） ······················· 245
4． Williams 症候群を持つ患者における顔倒立効果の発達（中村みほ） ····································· 245
5． 脳磁図と脳波を用いた随意運動制御に関わる神経活動の解明（中田大貴） ······························· 246
6． 意識的・無意識的な物体認識に関する脳磁場信号の計測（野口泰基ほか） ······························· 247
7． 脳磁場計測による多感覚環境下での注意機構の解明（木田哲夫） ······································· 247
8． 意識および認知状態の遷移に伴う周波数特異的な脳機能的ネットワークの構造変化の分析（多賀厳太郎ほか） ··············································································· 248
9． 共同把持力一致課題における２人組の同時脳活動計測：コミュニケーション形成の神経的基盤を探る（渡邊克巳ほか） ················································································· 248
10．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤（田中章浩ほか） ························· 249
11．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明（宮脇陽一ほか） ····································· 250
12．語用論の神経基盤の解明に向けて（松井智子ほか） ··················································· 251
13．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） ················· 252
14．ベルベットハンド錯触の神経基盤の解明（宮岡15．顔色処理の脳内メカニズムの解明（南徹ほか） ············································· 253

哲人ほか） ··················································· 253

16．顔認知と共感性の脳内機能とその国際比較研究（飯高哲也） ··········································· 254
17．機能的 MRI との同時計測による経頭蓋直流電気刺激法の大脳ネットワークへの影響の検討（田中悟志） ···· 254
18．スポーツと脳構造（荒牧勇） ····································································· 255

19．随意性の低い効果器の訓練による随意性向上と神経基盤の変化（荒牧勇） ····························· 256

20．視線を介した対面相互作用の実時間性が学習に及ぼす影響：２個体同時計測 MRI を用いた検討（板倉昭二ほか） ················································································· 256
21．社会的疲労の神経基盤研究（渡辺恭良ほか） ························································· 257
22．変化関連脳活動を指標にしたプレパルス抑制の機序 -Offset 反応（元村英史ほか） ······················· 257
23．オノマトペ自動生成システムで作成された言語音による脳活動計測（田中繁ほか） ····················· 258

24．情動・注意における大脳皮質間神経回路の適応動態の解明（筒井健一郎ほか） ··························· 258
25．大脳辺縁系および大脳基底核における社会的情報価値の処理機構（林正道） ··························· 259

243

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

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
西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所

人間情報研究部門）

本吉

勇（東京大学北田

人間情報研究部）

教養学部・大学院総合文化研究科）

亮（生理学研究所

郷田直一，小松英彦（生理学研究所

心理生理研究部門）

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材，木材の映像に金属，紙材の衝撃音を組み合わせた視ど多くの感覚から得られる。例えば視覚的には物体の見

聴覚動画セットを用いて，被験者が材質特性判断課題（硬た目から，それが硝子なのか金属なのかそれとも木なの

いー柔らかいなど）を行っている間の脳活動を計測し，かといったことを判断できる。同様に聴覚的にも，例え得られた脳活動についてマルチボクセルパターン解析をばその物体が叩かれた際の衝撃音を聴くことで，叩かれ行った。予想されたとおり，視覚的な材質の違い（類似た物体の材質をある程度判断できる。しかしながら人間度）を反映する脳活動は低次及び高次視覚野において観の脳がどのように，それぞれの感覚モダリティから得ら察され，一方，聴覚的違いを反映する活動は聴覚野の広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い領域において観察されることが確認できた。これらに現させているのかについては未解明である。そこで本研

加え，視覚だけでなく聴覚的な違いも反映する活動が両究では，fMRI と心理物理の両面からこの問題に迫り，感側の腹側視覚野と，多感覚領野として知られる頭頂間溝

覚間で一体感のある材質知覚を実現しているマルチモーの一部領域において観察されることが新たに明らかにダルな質感知覚の脳内情報処理機序を明らかにすることなった。これらの領域が感覚モダリティ間で一体感のあを目的とする。

る材質知覚の実現に関わっていることが示唆される。特

平成２６年度においては，前年度までに実施，報告しに前者の腹側高次視覚野は，これまでの研究により材質

た心理物理実験の成果 (Fujisaki et al., Journal of Vision,

知覚に関わることが示されている視覚野領域ともよく一2014)，及び fMRI 実験の結果に基づいて，新たに４名の致しており，この領域において視覚情報に聴覚情報を加被験者について fMRI 実験を実施した。金属，陶器，石味した材質特性が表現されていると考えられる。

2．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，渡邊克巳（東京大学先端科学技術研究センター）

ヒトが一度に記憶できる情報には制約があり，視覚物を計測することで明らかにしようとするものである。

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26 年度においては，EEG において視覚的短期記憶を測られている。大脳の後部頭頂葉から外側後頭部にかけて定する際に用いられる代表的パラダイムである半視野注の領域は，記憶に保持している物体個数に対応して上昇

意法 (Vogel et al., 2004, Nature) を用い，注意を向けた視し，3-4 つで飽和する事から，視覚的短期記憶に関与す

野と反対側半球の後部頭頂葉から外側後頭部にかけて，る領域であると考えられており，脳波 (EEG) や機能的脳磁図（MEG）を用いた計測が可能かどうかを，事象関

磁気共鳴画像 (fMRI) による研究が多く行われている。

連脳磁場と周波数解析を用いて検討した。今年度は特に，本研究では，この脳活動を従属指標とし，視覚的短期

Robitaille et al. (2010, NeuroImage) と同様に計画行列に

記憶・物体認知に関する諸現象のメカニズムを，空間解行動成績で重み付けを行うことで，行動成績と関連する

像度・時間解像度の両面において優れる脳磁場 (MEG)

センサー位置が同定可能か否かを調べた。

244

生体機能イメージング共同利用実験報告

実験の結果，EEG を用いた半視野注意法で得られると現象自体が存在しないということは考えにくく，本研究される反対側の活動上昇は MEG では観測されなかった。

の結果は，半視野注意法による視覚的短期記憶の測定がまた，MEG を用いていた Robitaille と同様の行動成績重

MEG にとって技術的に不適である可能性を示している。

み付けによる方法によっても，視覚的短期記憶を反映す

従って，本手法による検討を取り止めることが適切と判

る成分は検出できず，基本的な条件において追試が成功断した。

しなかった。EEG における追試研究数の多さを鑑みると，

3．脳磁図と脳波を用いた音声コミュニケーションのヒト脳機能研究
軍司敦子（横浜国立大学教育人間科学部）
関谷健一(名古屋市立大学大学院医学研究科耳鼻神経感覚医学)

我々の社会において音声コミュニケーションは非常に場反応を比較し，周波数特異性の計測 (Okamoto et al.,

重要な役割を果たしている。しかしながら，耳鳴りや難2007, J Neurosci) を行った。実験の結果，病側耳に音を聴等により音声知覚が阻害されると，特に周囲に雑音が聞かせた場合も健側耳に音を聞かせた場合も，周波数除ある環境下では他者と円滑なコミュニケーションを取る

去雑音下に音刺激を加えたほうが雑音のない時に比べてことが困難となる。耳鳴りや難聴による脳活動の変化を神経活動が有意に低下していたが，耳鳴りの有る病側耳調べるため，脳波 (EEG) ，機能的磁気共鳴画像 (fMRI)，

ではそれがより顕著であった。この結果は，聴力低下と脳磁図（MEG） による研究が多く行われているが，雑は関係なく耳鳴りが聞こえる病側耳で音を聞いた場合，音下での音の聞き取りに注目した研究は限られている。

聴覚野における周波数特異性が低下していることを示唆

本研究では， 騒音下にお け る聴覚野神 経 活動の，している。

population-level での周波数特異性に注目して実験を行っ

聴覚野における周波数特異性が低下すると，特に雑音た。難聴と耳鳴りは多くの場合併発するが，本実験では下において音声コミュニケーションを円滑に行うことが難聴の影響を出来るだけ排し，耳鳴りと周波数特異性と難しくなる。難聴を改善することは難しいが，周波数特の関連を調べようと考えた。そのため被験者は聴力に左異性は訓練により変化することが知られており右差はないが，片側のみに耳鳴りを有している耳鳴り患

Recanzone et al., 1993, J Neurosci)，訓練により音声コミュ者とした。近隣病院の協力を得ながら被験者を募集してニケーションの円滑化が図れるかもしれない。また，耳おり，平成 26 年度においては実験に参加して頂ける耳鳴

鳴りを他覚的に検出することは非常に困難であるが，周り患者 5 人を計測することができた。

波数特異性を調べることで，病側耳・健側耳の他覚的診

耳鳴りが発生している病側耳とそうでない健側耳に対断に有用ではないかと考える。今後さらに多くの耳鳴りして，周波数除去雑音下に純音刺激を聞かせた場合，純患者を計測し，実験結果をまとめ論文として報告する予音刺激を単独で聞かせた場合に惹起される聴覚誘発脳磁定である。

4．Williams 症候群を持つ患者における顔倒立効果の発達
中村みほ（愛知県心身障害者コロニー

発達障害研究所）

ウィリアムズ症候群（以下 WS）は 7 番染色体の欠失

めとする視覚認知背側経路の機能障害が著しいことが知をもつ隣接遺伝子症候群であるが，表出言語が比較的流られており，分野ごとの認知能力にばらつきが大きいこ暢であり音楽への親和性が高い一方，視空間認知をはじと，過度の馴れ馴れしさとも表現される社会性認知の特245

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

性をもつことなどが特徴である。

を持つ WS の 5 名の患者について，視空間認知障害を中

これまで，我々は本共同利用の制度により，WS にお心にしたその臨床症状を詳細に検討するとともに，従来

いては顔認知が比較的保たれているとは言うものの，定の報告と合わせて発達経過を比較することにより，典型型発達成人に見られる顔倒立効果（正立顔に対し，倒立

的欠失を持つ患者においても，視空間認知能力とその発顔の同定が苦手であったり，処理に時間がかかる現象）

達には個人差が大であることを示した。患者の症状の違を示す例と示さない例があることを報告し，その違いがいを遺伝学的情報のみにより説明することや原因遺伝子

WS において比較的苦手な，視空間認知の発達レベルにの同定に直接的につなげることには慎重な配慮を要する

影響される可能性があることなどを報告してきた。今年ことが示唆された。（投稿中）

度は神経生理学的実験の実施はできなかったが，関連した以下のような検討を行い発表準備中である。

また，WS 患者においては顔への注意が強いことが報告されているが，視線追跡装置を用いて正立顔，倒立顔

WS の原因は 7q11.23 部分の 28 前後の遺伝子の欠失にに対する注意の開始と解放について客観的評価を試みたよるものが多いとされている。視空間認知障害の原因遺ところ，正立顔についてのみ，注意の解放までの時間が伝子としては CYLN2, GTF2IRD1, GTF2I などが考えられ長いことが明らかとなり，顔への注意の強さは（正立）ているが，報告によりばらつきがあり，その分子遺伝学

顔から他へ注意を向けることの困難さに起因する可能性

的メカニズムについては結論を見ていない。今年度我々を示唆された。発達障害研究所平井真洋前研究員によりは，典型的な欠失（CYLN2, GTF2IRD1, GTF2I を含む）

投稿中である。

5．脳磁図と脳波を用いた随意運動制御に関わる神経活動の解明
中田大貴（奈良女子大学

研究院生活環境科学系）

これまでの先行研究では，機能的 MRI や PET を用い，動し，100 ミリ秒後には両側の二次体性感覚野が活動し随意運動制御に関わる脳責任部位について明らかにされた。Go 試行においては，刺激後約 150 ミリ秒に補足運動てきた。しかし，「いつのタイミングで活動するのか」野，約 250 ミリ秒後に左脳半球の一次運動野に活動が見といった脳活動の時間的情報は明らかにされてこなかっられた。No-go 試行においては，刺激後約 170 ミリ秒にた。そこで本研究では，時間分解能に優れた脳磁図と脳両側の前頭前野の活動が見られた。約 210 ミリ秒に記録

波（事象関連電位）を用いることにより，随意運動制御

される前帯状回，約 240 ミリ秒に記録される下頭頂小葉，に関わる神経活動について，特に脳活動部位の時間的ダ

300～400 ミリ秒に記録される上頭頂小葉・前頭前野は，イナミクスを明らかにすることを目的とした。

いずれも Go 試行・No-go 試行に共通して活動が見られ

実験は 11 名の健康成人を対象とし，体性感覚刺激

た。また事象関連電位において，N140 成分と P300 成分

Go/No-go 課題を行ってもらった。この課題では，左手のが記録され，両成分とも No-go 試行の方が Go 試行より第 II 指と第 V 指にリング電極を用いて刺激を呈示し，第も振幅が有意に大きかった。本研究の結果から，Go 試行

II 指を Go 刺激として，刺激が呈示された際にはできるによって表出される運動遂行過程，No-go 試行によってだけ速く右手の第 I 指でボタン押しをするように指示し表出される運動抑制過程は，刺激後約 100 ミリ秒までにた。第 V 指への刺激は No-go 刺激とし，ボタン押しをし活動する一次運動野，二次体性感覚野は同様の活動を示ないように指示した。脳磁図と脳波は，生理学研究所にすが，刺激後 150 ミリ秒付近から処理に関わる脳活動部

ある脳磁場計測器（ELEKTA Neuromag 社製 Vectorview）

位が明瞭に異なることが示された。

を使用し，Go 刺激 80 試行・No-go 刺激 80 試行をそれぞれ別に加算平均処理し，記録した。
実験の結果，Go 試行・No-go 試行ともに，刺激後 60
ミリ秒では刺激対側（右脳半球）の一次体性感覚野が活

246

本研究の成果は，European Journal of Neuroscience, 2015,
41: 1448-1458 (Nakata, Sakamoto, Honda & Kakigi) に発表された。

生体機能イメージング共同利用実験報告

6．意識的・無意識的な物体認識に関する脳磁場信号の計測
野口泰基，喜多伸一，松本絵里子（神戸大学）

ヒトの脳はどのようにして，様々な刺激を意識的に認（心理学実験）。そしてその時の脳反応を調べたところ，識しているのか。現在の有力理論では，高次脳領域から

意識表象発生時に特徴的な脳反応の波形を実際に観察し低次脳領域へと伝達されるトップダウン信号が，意識表た（脳活動計測）。

象の発生（無意識表象から意識表象への移行）に重要な

これらの結果は「刺激の物理的消滅（offset）」という役割を果たすとされている。だが逆にボトムアップ信号

外界からの感覚信号が，脳内では逆に意識表象の出現をの役割を重視する説もあり，未だ一定の見解は得られて促したことを示す（offset-triggered conscious perception）。

いない。そこで本研究課題では脳磁計（MEG）の優れた「意識表象を出現させるのは刺激の出現（onset）である」

時間分解能を活かし，物体認識（特に視覚的物体認識）という従来の見方を覆す結果であり，意識表象の発生メに関わる神経活動の時空間的な流れを詳細に追うことで，カニズムを探る上での手掛かりとなることが期待される。

この問題を検討した。具体的には①心理学実験・②脳活

また本研究の結果は，無意識表象を意識表象に変換す

動計測の 2 段階に分けて研究を行い，意識的表象がヒトる最終的なトリガーの 1 つはボトムアップ信号にあるこの脳内で発生する瞬間の神経活動を計測した。

とを示唆している。このことは「意識表象を発生させる

その結果，まず連続フラッシュ抑制（continuous flashのはトップダウン信号か，ボトムアップ信号か」という

suppression）という心理物理的手法によって意識的認識

従来研究の論争に，一石を投じる結果であると考えられが出来なくなった刺激を物理的に画面から消去すると，る（Noguchi et al., 2015 Cortex, vol. 65, 159-172）。

その刺激の意識表象が一瞬だけ出現することを発見した

7．脳磁場計測による多感覚環境下での注意機構の解明
木田哲夫（早稲田大学高等研究所）

昨年に引き続き，注意制御中の脳内ネットワーク特性

注意による感覚情報処理の修飾についても検証した。最を明らかにすることを目的として，視覚刺激，聴覚刺激，後にこれらの全脳解析結果を可視化する系を確立した。

体性感覚刺激からなる多感覚注意課題を遂行している際さらに個々の感覚系に注意を向ける際の脳内ネットの脳磁場活動を 306ch 生体磁気計測装置で計測した。解ワーク特性について詳細に検討する目的で，様々な特徴

析に際し，ベースライン期間，注意制御期間，注意によを有する視覚刺激からなる注意課題を遂行している際のる感覚変動期間を設定した。計測した脳磁場信号に対し脳磁場を同様に計測した。注意制御区間にはアルファーてマルチテーパー法により時間周波数解析を行った。次帯域およびベータ帯域のパワー低下（脱同期化）が生じ，にアルファー帯域からガンマ帯域までの各周波数帯域にネットワーク特性は周波数依存的に動的変化を示した。

おいて信号源の推定を行い，得られた信号源空間におけ

また標的刺激に対する誘発反応は注意を向けることによるデータに対して全脳網羅結合解析およびグラフ理論解り増大した。これらの結果は，国際心理生理学会

析を行った。標的刺激に対する誘発反応の解析を行い，（IOP2014）にて発表した。

247

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

8．意識および認知状態の遷移に伴う周波数特異的な脳機能的ネットワークの構造変化の分析
多賀厳太郎，笹井俊太朗（東京大学大学院教育学研究科）

機能関連部位間で自発活動の正相関である機能的結合の課題を５分間継続して遂行している状態で fMRI デー

は，脳の多様な領域間の情報の統合に寄与すると考えられタを取得し，安静時及び課題遂行時の FCN を 264 の関心ている。機能的磁気共鳴画像法(以下 fMRI)を用いた研究

脳領域間で構築した。なお，全ての協力者は４種類の異により，機能的結合は脳全体で情報統合を円滑に行う構造なる課題を遂行した。次に安静時よりも強度が有意に増を持ったネットワーク(以下 FCN [functional connectivity

加した機能的結合を同定した。この機能的結合の強度上

network])を構成していることが明らかになった。

昇は，特定の領域間での情報統合の上昇を示す。興味深

当初 FCN は主として fMRI で計測された自発活動の相いことに，fMRI 信号の特定の周波数帯域(0.01-0.03 Hz)

関によって検討されてきたが，近年は課題遂行時の活動

において，強度が有意に上昇した機能的結合が見られたの相関を用いた場合との比較を行う研究が盛んに行われ脳領域のペアの約 80%が課題特異的であることが明らかている。そのような研究の結果，課題遂行時にも安静時になった。またこれらの機能的結合は，強度が上昇しなと類似したネットワークの結合形態を持つが，課題遂行

かった機能的結合と比較して，ネットワーク内部の情報

時は安静時よりもネットワークにおけるクラスターの顕統合経路のショートカットの構築に有意に貢献し，４つ

在性が弱くなっていることが明らかになった。クラスの課題間で結合形態の多様性を高めることに有意に寄与

ターの顕在性が強いとき，クラスター間の情報統合は弱していた。これらの結果から，課題遂行時には，課題遂められる。これを考慮すると，課題遂行中に見られるク

行時に見られた結合形態の変化は，ネットワーク上の情

ラスターの弱体化は，課題遂行に必要な情報統合を脳全報統合の経路を変化させる課題特異的かつ周波数特異的体で行うために結合形態が変化した結果であると考えらな機能的結合が顕在化することによることが明らかにれる。そこで本研究はこの仮説を検証することを目的となった。今後はデータの全チャネルを用いて FCN を構築

して以下の研究を行った。

し，結果の一般性を明らかにする。

37 名の協力者が５分間安静にしている状態，及び同一

9．共同把持力一致課題における２人組の同時脳活動計測：
コミュニケーション形成の神経的基盤を探る
渡邊克巳（早稲田大学基幹理工学部表現工学科）
高橋康介（東京大学先端科学技術研究センター認知科学分野）
阿部匡樹（北海道大学大学院教育学研究院人間発達科学分野）

本研究は，コミュニケーションの典型である複数人の共よって示される握力を，標的力（個々の最大握力の 20%）

同運動課題において，どのように複数人が冗長な個々の役に可能な限り正確に一致させ続けることであった｡課題は割を自律的に組織化するのか，またどのような神経基盤が30 秒間行われ，課題条件として 1）個々の力を一致させる

この組織化に関与しているのかを明らかにすることを目

個別課題，2）2 人の平均力を一致させる共同課題，3）個的とした｡昨年度末に dual fMRI を用いた本実験を実施し，別課題時のパフォーマンス（カーソル運動）を注視する課

本年度はそのデータ解析と結果の整理を行った。

題，4）共同課題に関する同様の注視課題，の 4 条件が課

本実験には初対面の同性同士で構成された 19 組のペアされた｡これら 4 条件の課題を 1 ブロック，4 ブロックを 1が参加した｡実験課題は，モニタ画面上にカーソル位置にセッションとし，休憩を挟みつつ計 3 セッション分の試技

248

生体機能イメージング共同利用実験報告が行われた｡試技中のペアの脳活動は dual fMRI（Verio,（Precuneus），下頭前回（Inferior frontal gyrus: IFG），小3.0T）によって，握力は非金属製・fMRI 用特殊フィルター脳（Cerebellum），上頭前回（Sperior frontal gyrus: SFG）

付握力測定装置（内田電子製）によって，それぞれ二人同などが共同課題時に有意な活動の増大を示した（図Ａ）。

時に測定された｡共同課題時の握力データには Akaike

これらの領域の中でも，右の TPJ は共同課題と個別課題のCausality 解析が適用され，パートナーからの影響の程度の活動の差異に関して NCR と有意な正の相関を示した（図指標としてノイズ寄与率（Noise Contribution Ratio: NCR）

B）。この相関は，共同課題時に右 TPJ の活動が大きくなが算出された。

る被験者ほどパートナーからの影響を大きく受けていた共同課題と個別課題の脳活動を比較したところ，側頭頭ことを意味し，この領域が共同課題におけるパートナーと頂 接 合 部 （ Temporo-paerital junction: TPJ ） ， 楔 前 部の Interaction に直接関与する領域であることを示唆した。

10．表情と音声による視聴覚情動知覚の文化差を生み出す神経基盤
田中章浩，髙木幸子（東京女子大学現代教養学部心理学専攻）
田部井賢一（三重大学 大学院医学系研究科認知症医療学講座）
原田宗子，定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所 大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門）

他者の情動を適切に知覚することは，円滑な社会的コ

実験では日本人とオランダ人参加者に，視聴覚動画刺ミュニケーションをおこなう上で非常に重要である。

激（日本人およびオランダ人による喜びと怒りの情動表

Tanaka et al. (2010, Psychol Sci) は表情と音声の視聴覚統現）を提示し，顔と声の情動価（一致／不一致）を操作

合様式に文化差があることを初めて明らかにし，日本人した。参加者は顔または声のいずれかに注意を向けて，2はオランダ人よりも声優位性が高いことを心理実験に

肢強制選択（喜び／怒り）で情動を判断した。上記に加よって示した。本研究ではこの知見を踏まえ，日本人とえて，視覚／聴覚単独提示の条件も設けた。

オランダ人の実験参加者を対象に，fMRI を用いて視聴覚

2) 行動データ解析

情動知覚の文化差の神経基盤を検討する。平成 26 年度は，課題遂行中の行動データの分析から，情動判断の際に昨年度に取得した本実験のデータに基づき，実験データ

日本人と比較してオランダ人は顔への依存性が高いといの解析を実施した。

う Tanaka et al. (2010)の先行研究と同様の結果が得られ

1) 実験概要た(Figure 1)。

249

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）* p < .05

無視すべき情報からの影響

20

3) イメージングデータ解析

18

イメージングデータについては，視聴覚刺激提示時のデータを対象に，左右の TVA(声処理)，FFA(顔処理)，
pSTS(視聴覚統合処理)および ACC(不一致の検出)を関心領域とした ROI 解析を実施した。解析の結果，右 FFAの活動は日本人よりもオランダ人参加者において大きく(Figure 2)，左 ACC の活動はオランダ人参加者では一致

16
14
12
Face task

10

Voice task

8
6
4

（%） 2
0
Japanese

刺激観察時と比較して不一致刺激観察時には抑制されるという文化差がみられた。また，FFA の活動は，視覚単

Dutch

Figure 1. 行動データの分析結果
縦軸の値が大きい方が，無視すべき情報からの影響が大きいこ

独提示時でも日本人よりもオランダ人で大きい傾向を示とを示す。オランダ人参加者では，顔課題（声を無視する）とした。ゆえに，行動レベルで生じた文化差は，顔処理領比較して声課題（顔を無視する）において無視すべき情報（顔域(FFA)および高次処理領域(ACC)での活動差に起因すの情報）の影響が大きいことが示された。

る可能性が示唆された。

領域間の活動の結合度の違いを視野に入れた解析をおこなう予定である。

* p < .05

2

Effect Size [42±6, -52±8, 16±7]

今後は，それぞれの領域ごとの活動差だけではなく，

con

1.8

incon

1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Japanese

Dutch

Figure 2. イメージングデータにおける右 FFA での文化差
従属変数として，固視点観察時と比較した場合の視聴覚刺激
観察時の MR 信号の変化(Effect Size)を用いた。解析結果は，一致と不一致のどちらの刺激を観察した場合でも，日本人と比較してオランダ人において右 FFA の活動が大きいことを示した。

11．クロスモーダルな感覚情報の脳内表現様式の解明
宮脇陽一（電気通信大学 先端領域教育研究センター）
中谷駿（電気通信大学 情報理工学研究科）
野崎 恵（電気通信大学 情報理工学部）
神谷之康（ATR 脳情報通信総合研究所）

高橋陽香，青木直哉，北田亮，定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

感覚野の情報処理は，単一の感覚モダリティだけではよってヒト脳活動を計測することにより，大脳皮質感覚

閉じず，視覚，聴覚，触覚などの複数の感覚器から得た野における異種感覚情報の相互作用および統合過程を調情報が相互作用することにより，統一された知覚表象がべ，ヒト脳内での異種感覚情報の表現様式を解明するこ獲得されている。このような異種感覚間の情報相互作用とを目的とする。

には，高等生物が生息環境に適応する過程で獲得してき平成 26 年度では，昨年度から引き続き，触覚刺激情報

た，複数情報を統合し補完する巧みな情報処理手法の普のクロスモーダルな脳内表現について着目して研究をす

遍原理を理解するための重要なヒントが隠されているにすめた。特に，昨年度までに行った触覚線分運動刺激を違いない。そこで本研究では，機能的磁気共鳴画像法に

示指先端部に提示した際の脳活動計測実験結果の再現性

250

生体機能イメージング共同利用実験報告の確認を目的とし，単一ボクセル解析およびマルチボクに頭頂間溝付近の脳活動から触覚刺激の種類が有意に予

セルパターン解析の手法を用いて多側面から解析すると測できるが，低次視覚野の脳活動からは触覚刺激の種類

ともに，追加実験を行った。

の予測が難しいという傾向が観察されつつある。すなわ

その結果，昨年度までに確認されていた示指先端部へち，触覚刺激時に生じる低次視覚野の脳活動には，少なの触覚刺激提示時における体性感覚野，頭頂間溝部，な

くとも今回の実験で用いた触覚刺激種の情報が表現されらびに低次視覚野における脳活動増加は，追加実験にている可能性は低く，むしろタスクの実行そのものや注よっても観察され，再現性が確認された。一方，マルチ

意状態などによって刺激特異性をもたない神経活動を反ボクセルパターン解析結果によれば，体性感覚野ならび映しているのかもしれない。

12．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（金沢大学子どものこころの発達研究センター）
中村太戯留（慶應義塾大学環境情報学部）

ヒトが語用論的能力，すなわち言外の意味を理解するを探った。結果，話者が思ったとおりに言っていないと能力を活用する際には，一般的な言語処理に関与する神感じた際には，左下前頭回(BA 47)が賦活し，ここが両情経基盤に加え，内側前頭前野や，右半球，皮質下領域の報の統合の中枢である可能性が示唆された。

関与が示唆されているが，一貫した見解は得られていな

課題(B)においては，刺激を隠喩的表現の提示フェーズい(Rapp 他, 2012)。内山他(2012)は，文字刺激を用いた語とその共通点の提示フェーズとで構成した。後者は認知用論的神経基盤の検討をおこない，皮肉理解に特有な神効果という心的状態の変化を伴うのに対して，前者はそ経基盤として扁桃体，比喩理解に特有な神経基盤としてれがないという特徴を有している。これまでの面白さの尾状核，そして両者に共通する領域として内側前頭前野

イメージング研究では，この両者の分離ができていなの関与を示唆している。しかし，日常会話の皮肉的表現

かった。本課題では，同一の後者が異なる前者によっての理解においてはプロソディ情報(内海, 2000)が，また隠制御されるように課題設計をし，認知効果探索に伴う処喩的表現の理解においてはその面白さ(中村, 2009)が重理労力の違いを排除した実験系を考案した。結果，隠喩要な役割を果たす可能性が示唆されている。本研究では，的表現の面白さを感じた際には，左扁桃体が賦活し，こ(A)「プロソディを含む皮肉発話の解釈課題」と(B)「パこが面白さを感知する中枢であり，認知効果と処理労力

ンチラインとしての隠喩的表現の解釈課題」を実施した。

のバランスで定まる関連性の感知において重要な役割を本年度は，これまでの結果と先行研究を総合し，各課題果たしている可能性が示唆された。

の脳内モデルの考察を進めた。

引用文献

課題(A)においては，刺激を文脈フェーズと発話フェーズとで構成した。発話フェーズは言語内容（文字通りの中村太戯留 (2009) 隠喩的表現において“面白さ”を感じるメカニズム. 心理学研究, 80(1), 1-8.

意味）としてはポジティブな内容で，プロソディ情報は

松井智子 (2013) 子どものうそ，大人の皮肉. 岩波書店.

ポジティブな条件とネガティブな条件を設定した。文脈

Rapp, A. M., Mutschler, D. E. & Erb, M. (2012). Where in

フェーズはポジティブな文脈とネガティブな文脈を設定

the brain is nonliteral language? A coordinate-based

した。これまでの皮肉のイメージング研究では，プロソ

meta-analysis of functional magnetic resonance imaging

ディによる言語内容の変調効果は検討されてこなかった。

studies. NeuroImage, 63, 600-610.

本課題では，プロソディ情報が言語内容を変調するよう

Uchiyama, H. T., Saito, D. N., Tanabe, H. C., Harada, T.,に課題設計をし，プロソディ情報と言語内容の統合部位

Seki, A., Ohno, K., Koeda, T. & Sadato, N. (2012).

251

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Distinction between the literal and intended meanings ofsentences: A functional magnetic resonance imaging
study of metaphor and sarcasm. Cortex, 48, 563-583.
Utsumi, A. (2000). Verbal irony as implicit display of ironic
environment: Distinguishing ironic utterances from
nonirony. Journal of Pragmatics, 32, 1777-1806.

Fig. 1: (A)皮肉発話のプロソディ情報を統合する部位，(B)隠喩的表現の面白さを感知する部位

13．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 人間情報研究部門）
西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究所 人間情報研究部）
天野薫（情報通信研究機構 脳情報通信融合研究センター，科学技術振興機構）
北田 亮，原田宗子，定藤規弘（生理学研究所 心理生理学研究部門）

人間の脳が異なる感覚モダリティ間の時間を比較する

いて，特定の感覚モダリティの組み合わせ（特に聴触覚ためには，物理的・生物学的な時間のずれや，誤対応，の組み合わせについて）の同期知覚に対応した脳部位の組み合わせの爆発など，さまざまな困難を乗り越えなけ

同定を試みるとともに，感覚モダリティの組み合わせにればならない。本研究の目的は，このような困難を乗り共通した同時性判断の責任中枢（when pathway）の解明

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を目指す。

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前年度に，生理研の Verio を使用して，視聴覚，視触

脳イメージング手法を組み合わせて解明することである。

覚，聴触覚の同期・非同期弁別課題を行った。触覚刺激知覚研究ではこれまで what 経路と where 経路が並列処の改良の結果，全ての被験者において，視覚，聴覚，触理されていると考えられてきたが，さらに近年，when

覚の反応が見られた。また STS はマルチモーダル刺激に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対してネガティブに応答した。しかし，同期と非同期のいる。本研究はクロスモダリティの心理物理と脳イメー

違いはあまり顕著にみられなかった。今年度はこの原因

ジングを組み合わせることによって，まず感覚モダリに焦点を当てた検討を行った。同期と非同期の差が出な

ティの組み合わせに共通した when 経路の解明を目指す。

い原因の一つに，周期的刺激を用いていることが考えら

我々は近年，聴触覚の感覚モダリティの組み合わせでれたため，CiNet においてランダムパルス刺激を採用し，は，視聴覚，視触覚の組み合わせよりも，時間のずれが視覚，聴覚が同期，視覚が先行，聴覚が先行および，視検知されやすい（同期・非同期弁別が容易である）こと

覚，聴覚が無相関の四条件で実験を行った｡その結果，同を発見した（Fujisaki & Nishida, 2009, EBR）。またこの期，視覚先行，聴覚先行の条件では無相関の条件と比べ聴触覚の優位性は，バインディング課題では消失するこて STS の活動が増大した｡また，これらの三条件で STSとを発見した（Fujisaki & Nishida, 2010, Proc R Soc B）。

内の賦活部位がやや異なることが示唆された。

これらの心理物理の知見を基に，本研究では fMRI を用

252

生体機能イメージング共同利用実験報告

14．ベルベットハンド錯触の神経基盤の解明
宮岡徹（静岡理工科大学）

大岡昌博，Rajaei Nader，Mohammad Azzeim（名古屋大学）
Velvet Hand Illusion（VHI）とは, 2 本の平行に張った棒【ハプティック・ディスプレイの設計提案】ドット・を両手で挟んで棒と直行方向に両手を同時に動かすと，マトリクス型の点図ディスプレイを用いて，2 本の平行

ベルベッドのような滑らかな面が感じられる錯触である。

な棒が往復する動きを生成してそれを刺激として手に与申請者らは，昨年度までに実施した fMRI 実験の結果かえた。①点図ディスプレイ，②金網，③二本の平行棒，

ら VHI の発生メカニズムについて解明した．

④ベルベット生地を比較した。その結果，③の試料と同本年度の計画は次の 2 点である。まず，生理学研究所

程度の VHI が生じることが確認された。引き続いて，①の定藤教授と北田助教の助言をもとに昨年までに採集しについて仮想の棒の間の間隔を種々変更した実験も行ったデータの詳細解析を進めるとともに，必要に応じて追た。その結果，棒の間隔の変更によって VHI の強度を変加実験を実施する．また，fMRI の実験で得られた知見に更できることを確認した。後者の結果は，ドット・マト

基づいて，VHI と同様な効果を生じるハプティック・ディ

リクス型の点図ディスプレイで VHI の効果を制御できるスプレイの設計提案を行う。

ことを意味している。

【VHI の発生メカニズム】18 歳以上の 30 名の実験参【今後の研究】VHI の発生メカニズムについては，棒加者から最終したデータの詳細解析により，ベルベット

間距離以外の物理パラメータを用いて，更なる検証が必

錯触の生起のメカニズムを解明した。本解析には SPM8要である。我々は最近の研究で，ベルベット錯触の生起を使用し，Dartel 法により解剖的標準化を行い，標準のには棒同士の動きの位相差も重要であることを発見した。

集団解析を実施した。その結果，ベルベット錯触に重要

そこで棒間の位相変化に応じて，どの神経基盤が活動をな物理パラメータ（棒間距離）と一次体性感覚野と小脳変化させるのかについて明らかにする。これにより一次の活動に関連があることを明らかにした。この結果は,

体性感覚野と小脳が，触覚による素材感の生成に関与す

一次体性感覚野と小脳のネットワークが素材感の生成にるかどうかを検証し,仮想現実感などの情報工学分野に重要な役割を果たす可能性を示唆している。

応用するための基盤を形成することを目指す。

15．顔色処理の脳内メカニズムの解明
南哲人（豊橋技術科学大学 エレクトロニクス先端融合研究所）
中島加惠（関西学院大学 大学院理工学部）「真っ赤になって怒る」，「恐怖で顔が青ざめる」とで，顔色を操作した顔刺激を用いた心理物理実験により，いう表現があるように，表情と顔色とには強い結びつき

表情判別確率が変化するかどうかを調べた。その結果，があると考えられる。そこで，表情認知に顔色が影響を

顔色を赤色に変化させると，怒りと判断する閾値が通常及ぼすという現象を調べた。表情認知に顔色が影響を与の色と比較して下がることが示され，この結果は，赤いえるのであれば，特に曖昧な表情の判断を行う場合に顔顔が怒って見えることを示唆している。また，これらの色の情報が大きく影響を及ぼすと考えられる（例えば，効果は，顔色として認識されることでより大きな効果が怒っているのか，怯えているのかが暖昧な表情の場合，示されることも示した。

顔色が赤みを帯びていれば怒り，顔色が青みを帯びていこの顔色による表情知覚処理の促進効果の脳内処理メ

れば怯えの表情と判断される）。そこで，まずは，２つカニズムを明らかとするために，fMRI を用いた実験をの表情をモーフィングし，暖昧な表情画像を作成した上行った。つまり，脳内で行われる表情知覚処理に顔色の253

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

情報がどのように作用し，表情知覚処理が促進させるの操作した。コントロール刺激として，同画像データベーかを調査した。実験には 100 %恐怖，100 %怒り表情と，スの中性表情を使用した。合計で 80 枚の画像（(3 表情

その 2 つの表情をモーフィングして作成した恐怖 50 % -×3 顔色+コントロール刺激)×8 モデル）を使用した。

怒り 50 %の曖昧な表情の顔画像を使用した。それらの画

被検者は，呈示された顔画像の表情が恐怖と怒りのどち

像の色を操作し，各画像に対して顔色の異なる 2 種類のらの表情かを，可能な限り早く，正確に応答する表情判

画像を作成した。そして，3 種類の表情画像を，通常の別タスクを行った。現在，被験者 34 名の実験が終了し，顔色（画像オリジナルの色）と，怒りに関係する赤みが行動実験レベルでは，表情判別における顔色の効果の再かった顔色，そして恐怖に関係する青みがかった顔色に現を確認した。

16．顔認知と共感性の脳内機能とその国際比較研究
飯高哲也（名古屋大学 大学院医学系研究科）

顔の虚記憶の中でも，短期記憶にかかわる脳領域をを fMRI を用いて研究した。2 種類の文化的プライミング

fMRI を用いて研究した。類似した顔を短時間に呈示してを行った後に，嫌悪刺激（蛾，虫など）に対する扁桃体再認判断を行わせた所，扁桃体の活動と顔の類似度に関の反応を計測した。全体的（東洋的）プライミング群で連を認めた。この結果は，顔の虚記憶の長期記憶に関すは個人的（西洋的）プライミング群より，扁桃体の賦活る研究結果と類似していた。扁桃体と顔の記憶の関連性が亢進していた。本研究結果を英文論文として発表した３）。

が，長期と短期記憶で共通している可能性を示唆する結1)１）果である。論文を英文国際誌に発表した

Iidaka T, Harada T, Norihiro N, False memory for facein short-term memory and neural activity in human。

amygdala. Brain Research 1591, 74-85, 2014

自閉症の脳機能を fMRI で計測したデータを基に，患者と通常発達を判別する研究を行った。米国の共同研究

2)

Iidaka T, Resting state functional magnetic resonanceデ ー タ ベ ー ス （ Autism Brain Imaging Data Exchange:

imaging and neural network classified autism and control.

ABIDE）から，600 例以上の脳画像を取得した。そこか

CORTEX 63, 55-67, 2015

ら得られた脳領域間相関行列を，ニューラル・ネットワー

3)

Iidaka T, Harada, T: Cultural values modulate emotional

クを用いて判別した。その結果では，2 群の判別は 90％

processing in amygdala, In: Oxford Handbook of２）

Cultural Neuroscience, Eds, Chiao J, Turner R, et al.,の精度で可能であった。論文を英文国際誌に発表した 。
文化的態度の違いにより，脳機能が変化するかどうか

Oxford University Press, 2015 (in press)

17．機能的 MRI との同時計測による経頭蓋直流電気刺激法の大脳ネットワークへの影響の検討
田中悟志（浜松医科大学）

経 頭 蓋 直 流 刺 激 法 transcranial Direct Current

は不明な点も多い。本研究の目的は，ヒト脳全体の活動

Stimulation；tDCS）は，頭部に置いた電極から微弱な電を計測できる機能的 MRI を用いて，tDCS が脳領域間の気刺激を与えることにより神経細胞の活動を修飾し，脳ネットワークに与える影響を全脳レベルで健常者を対象

機能を一時的に変化させる手法であり，神経疾患や脳卒とした実験により明らかにすることである。

中等の機能障害に対するリハビリテーションへの応用がこれまでの我々の研究から，上肢一次運動野に anodal

期待されている。しかしながら，その作用機序に関して

tDCS を行っている最中に手に注意を向けることで，上肢254生体機能イメージング共同利用実験報告

一次運動野の皮質興奮性を促進できること，また運動学を向け感覚刺激の検出課題を行った(tDCS と注意の併用

習成績を向上させることを報告した（守屋ほか，2013，

条件)。(2)偽刺激を行っている最中に，被験者は手に対し2014）。このことは，運動皮質への tDCS と注意の組み注意を向け感覚刺激の検出課題を行った(注意課題単独

合わせが，それぞれを独立に与えるよりも，より効果的条件)。(3)anodal tDCS を行っている最中に，被験者は手に皮質興奮性および運動学習に促進効果を与えることをに対する注意は向けずに安静を保ち検出課題は行わな示唆している。しかしながら，tDCS と身体への注意の併

かった(tDCS 単独条件)。直流刺激の刺激強度はすべての用が一次運動野の活動のみに影響を与えているのか，ま条件で 2mA とした。刺激時間を陽極刺激は 10 分間，偽たは一次運動野を中心としたネットワークレベルでの活刺激は最初の 15 秒間とした。 tDCS の介入前後に，機能動に影響を与えているのかは不明である。本研究では，的 MRI によって脳活動の計測を実施した。被験者は 3 条

注意と tDCS の併用による運動成績促進の神経基盤を機

件全てに参加し，実験間隔は 1 週間以上空けた。

能的 MRI を用いて全脳レベルで検討を行った。

実験の結果，tDCS と注意の併用条件では，他の 2 条件

健常成人を対象として予備的な実験を行った。全てのに比べて，右半球一次運動野と右半球運動前野，固有補

被験者には，介入として右半球一次運動野に tDCS を行っ

足運動野との機能連関が有意に高くなっていることが明ている最中に左手への感覚刺激が与えられた。介入条件

らかになった。本研究により，tDCS と注意の併用は，の違いが脳活動に与える影響について検討するために，

tDCS を行った一次運動野直下の皮質活動のみはなく，高被験者は 3 つの実験条件に参加した。(1)運動皮質への次運動皮質も含めたネットワークレベルで脳活動に影響

anodal tDCS を行っている最中に，被験者は手に対し注意を与えていることが示唆された。

18．スポーツと脳構造
荒牧勇（中京大学スポーツ科学部）

スポーツと脳の構造にはどのような関係があるだろう

提示した。被験者は提示されたダンスの振付を視認し，か？ 近年，脳の構造が運動・認知スキルや気質・性格と暗転画面時に，覚えた振付を自らの動作で再生した。こ関連すること，また，「経験」が脳構造を変化させるこの作業を 1 試行とし，合計 27 試行行った。実験の様子はとが明らかになりつつあるが，スポーツと脳構造の関係

ビデオカメラで撮影し，ダンス経験者が評価を行った。

は未解明な点が多い。

評価は「1 点：できない，2 点：まぁまぁできない，3 点：

今年度は，スポーツの上達に重要な他人の動きをみ

まぁまぁできる，4 点：できる」の 4 段階評価とした。

てまねる能力について，脳構造との相関を明らかにする実験に参加した被験者の T1 強調 MRI 脳構造画像を撮像研究をおこなった。

し，ダンス課題の合計点と相関する脳構造を解析した。

他人の動きを見てそれを真似する能力は，個人差がその結果，ダンス課題の合計得点と相関の高い脳領域大きい。他人の動きを一目見てそれを真似することがでとして腹側運動前野（ブロードマン 6 野）・下頭頂葉（ブきる人もいれば，何度見てもうまく真似できない人もいロードマン 40 野）・前頭前野背外側部（ブロードマン 9る。この能力の差が脳の特定部位の発達によるものかど野）が同定された。ダンスの振付けを覚える能力の違い

うかを明らかにすることを本研究の目的とした。

は，ミラーニューロンが存在していると考えられている

被験者 14 名について，ダンスの振付を一度見て再生さ

腹側運動前野（ブロードマン 6 野）・下頭頂葉（ブローせるという課題を行なった。難易度 A・B・C に分類し

ドマン 40 野），ワーキングメモリの能力を司っている前た 2 秒程度のダンスの振付を各 9 種類，合計 27 種類(添

頭前野背外側部（ブロードマン 9 野）の発達によるもの

付資料)映像の映像を順番に被験者にプロジェクターでであることが明らかとなった。

255

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

19．随意性の低い効果器の訓練による随意性向上と神経基盤の変化
荒牧

我々はどのようにして運動の随意性を獲得していくのか？本研究は，随意性の低い運動システムに対して，運勇（中京大学スポーツ科学部）

この呼吸筋の新しい協調パターンの習得に関わる脳構造に注目した。

動訓練，経頭蓋直流電気刺激，筋電気刺激，リアルタイ

被験者 16 名に対して，この腹式呼吸を 1 か月間トレー

ム fMRI フィードバックなどの手法により，随意性を向ニングした前後の脳構造 MRI 画像を計測し，voxel based

上・獲得することを試み，その随意性の向上・獲得に伴morphometry の手法を用いて脳灰白質体積の変化する脳う脳神経系の機能的・構造的変化を MRI を用いた脳機能部位を同定した。被験者は週 3 回，一回 30 分の呼吸トレー

画像解析，脳構造画像解析により明らかにすることを目ニングを 4 週間おこなった。１回のトレーニングでは，的とする。

腹式呼吸により風船を膨らます課題を 1 分間を 1 セット

今年度は，腹式呼吸に注目して研究を行った。最先端とし，休憩をはさんで 5 セット繰り返した。トレーニンのスポーツトレーニングの現場では，体幹の安定性がパ

グ中は，専門のトレーナーが呼吸動作が正しくできてい

フォーマンス向上に直結することから，体幹の安定性をるかをチェックした。

高めるトレーニングを重視する。この体幹の安定性を向その結果，1 か月の呼吸トレーニングにより，運動前

上させるために，初期段階では呼吸のトレーニングをお野の灰白質体積が増加した（p<0.05, クラスターレベル

こなうことが多い。この呼吸は，横隔膜を上下させる腹の多重比較）。運動前野は，運動学習や協調動作の遂行

式呼吸であり，横隔膜と骨盤底筋が平行になるように吸に重要な脳部位であり，腹式呼吸習得のための横隔膜の気で横隔膜を下げ，呼気で横隔膜を上げる。この呼吸に制御，骨盤底筋，腹横筋，多裂筋との協調制御に重要なより腹圧を高め，脊柱を安定させるという目的がある。

機能を果たすためにトレーニングにより発達したものと

しかし，この腹式呼吸は通常の呼吸とは異なるため，習考えられる。

得するためには一定期間の訓練が必要となる。本研究は20．視線を介した対面相互作用の実時間性が学習に及ぼす影響：
２個体同時計測 MRI を用いた検討
板倉昭二（京都大学）
佐藤徳（富山大学）

浅田晃佑（東京大学）
小池耕彦（生理学研究所）

他者と円滑に付き合う能力を社会能力と呼び，社会生

習に及ぼす影響の脳内機構を，成人を対象とした非侵襲活をおくる上で必須の能力で，言語性・非言語性のコミュ的脳機能画像法を用いて解析することを目的とする。

ニケーション能力を基盤とした高次脳機能と捉えられる。

そのための基礎実験として，2 台の高磁場磁気共鳴断その萌芽過程として想定されている要素的機能のうち，層装置(静磁場強度 3 テスラ, Verio, Siemens)を用いてアイコンタクト（見つめ合い）と共同注意は，乳児の言

BOLD (Blood Oxygen Level Dependent)法による脳血流の語学習の前提として注目されている。発達心理学的実験

２個体同時計測を行った。その際頭部用コイルを装着しによると，相互作用の実時間性が重要であるとされていた状態で, 被験者の目と口をビデオカメラにより撮影し,るが，どのようなメカニズムで学習が促進されるのかは

これをリアルタイムで相手被験者に提示した。遅延回路

明らかではない。本研究では，アイコンタクトが音声学を用いてリアルタイム性を制御した対照条件と比較する

256

生体機能イメージング共同利用実験報告

ことにより，視線を介した対面相互作用の実時間性による。次年度はこの系に学習課題を組み入れる予定をしてる神経活動変化を定量評価した。現在データ解析中であいる。

21．社会的疲労の神経基盤研究渡辺恭良，佐々木章宏，水野敬（理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター）
定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所）

疲労は肉体的，精神的活動の結果，特に過度の活動のについては知られておらず，本研究では他者の視線を受結果生じる機能低下状態と定義される。従ってこれまでけながら認知課題を行う際の疲労感の変化を明らかにすの研究では肉体的あるいは精神的な疲労負荷が引き起こることを目的に研究を行った。２０代の男性８名を対象

す機能低下について検討されてきた。最近ではソーシャに作業記憶課題である２バック課題を行い，課題中の観

ルネットワーキングサービス(SNS)の利用者が他者から察者の有無を操作して疲労度の変化を記録した。データの反応を気にしたり，他者への反応に義務感を感じたり解析の結果，２バック課題後に主観的疲労感，ストレスすることで疲れを感じてしまう SNS 疲れが問題になるが増大する一方で意欲が低下することが示された。またなど，他者との社会的関係もまた疲れの要因となる可能

観察者の存在する際には，課題後のストレスの増大が不性が考えられる。先行研究から他者の視線が課題成績や在時と比べて大きくなる傾向を見出した。今後は被験者寄付行動に影響を与え，その際に他者の気持ちの推察数を追加して更なる検討を行い，MRI を用いた神経基盤(mentalizing) に関わる脳領域や報酬系の活動が報告され研究へと繋げる。

ている。しかし，他者の視線による疲労・疲労感の変化

22．変化関連脳活動を指標にしたプレパルス抑制の機序 -Offset 反応
元村英史（三重大学医学部附属病院精神科神経科）
乾

取り巻く環境の変化を速やかに検出する変化関連脳活

幸二を指標とした prepulse 抑制について検討を行った。

動は意識的に制御することのできない極めて基礎的かつ9 名の健常者を対象とし，全頭型脳磁図計（Vectorview,

重要な脳内情報処理活動である。連続する音の音特性を

ELEKTA Neuromag）を用いて誘発脳活動を記録した。1

突然に変化させることによって，聴覚イベント発生後 50秒間持続するクリック音(100 Hz, 80 dB)を呈示し，音刺ms に Change-P50m および 100 ms に Change-N1m を脳磁激終了から約 50 ms 後にみられる Offset-P50m を標的脳図で明瞭に記録できる。これらの変化関連脳活動は，そ活動とした。音刺激終了前 50 ms の単一クリック音のみの再現性が高く，極めて安定した神経生理学的指標であをごくわずかに音圧を上げ(1.5, 3. 5 dB)，prepulse とした。

る。prepulse 抑制は通常大きな音による瞬目反射を指標

クリック音を用いることで，offset-P50m は明瞭に記録でに評価し，入力信号に対する応答を一定時間抑制する機き，prepulse によってこの Offset-p50m 応答は減弱し，更能を反映すると考えられている。聴覚刺激変化の直前にに prepulse の音圧が強いほど，強い抑制がみられた。

極めて弱い変化音を挿入(prepulse に相当)することで直聴覚 offset 反応の prepulse 抑制においても瞬目反射や後の音特性変化に対する変化関連脳活動の抑制を観察でこれまでに報告した Change-N1m と同じ挙動の抑制が生きる。我々は変化関連脳活動の prepulse 抑制を用いて抑じることを明らかにできた。Offset 反応は その後に続く制機構の解明を目指している。今年度は聴覚 offset 反応

新たな刺激に対する情報処理活動は含まれず，より純粋

257

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

な変化(音が消えた)検出応答である。尚且つ比較的早期たことは大脳レベルでの抑制機構の解明に結びつく成果の脳活動である Offset-P50m の prepulse 抑制を確認できであった。

23．オノマトペ自動生成システムで作成された言語音による脳活動計測
田中繁，坂本真樹，清水祐一郎，土斐崎龍一（電気通信大学）

平成 26 年度は，下記の 2 点を仮説として研究を行った。

ムから視覚オノマトペと触覚オノマトペを作成し，惹起(1)新奇に作成したオノマトペは，視覚イメージを喚起す

されるイメージの感覚依存性を心理物理学実験で検証しるオノマトペ（視覚オノマトペ，“きらきら”等）と触た。しかしながら心理物理学実験では視覚オノマトペと覚イメージを喚起するオノマトペ（触覚オノマトペ，“べ

触覚オノマトペの間に強い違いがみられなかった。平成とべと”）に心理物理学的に分けることができる: (2)次26 年度は実験準備のために MRI を使用した。すなわちにオノマトペを聴覚呈示した時，視覚オノマトペであれ

Siemens Verio でスキャンを行っている時に，申請者らがば視覚野の賦活が見られ，触覚オノマトペであれば体性作成した聴覚刺激が明瞭に聞こえ，評定できるところま感覚野が賦活する。申請者のオノマトペ自動生成システで検証した。

24．情動・注意における大脳皮質間神経回路の適応動態の解明
筒井健一郎，細川貴之，中村晋也（東北大学大学院生命科学研究科）

本研究では，サルを用いた動物実験によっによって異なっていた。前頭連合野の刺激では，刺激半て，情動や注意の制御に関わる大脳皮質間神経回路のは球と対側のボタンがターゲットになったときに，遅延時たらきが一時的に障害され，それが自律的に回復してい間の長さに依存して成績が低下した。運動前野の刺激でくメカニズムを解明することを目的とする。経頭蓋磁気は，刺激半球と対側の手を使ったときに，遅延時間の長刺激（TMS）を用いて情動や注意の制御に関わる神経回さに依存して成績が低下した。これらの結果から，遅延路を変調させ，同時に硬膜下皮質表面電位（ECoG）の計

反応課題において，前頭連合野は視空間性の作業記憶を，測を行うことで，神経回路の変調と回復の動的メカニズ

運動前野は運動性の作業記憶を担っているものと考えらムを明らかにすることを目的とする。生理学研究所では，れた。さらに，頭頂連合野の刺激では，刺激半球と対側

ECoG 計測用のシート電極を埋めるための正確な位置をのボタンがターゲットになり，それに対して対側の手（す知るためにサルの脳の MRI 構造画像撮像を行う。

なわち刺激半球と同側の手）で反応した時に，成績が低研究目的

サルに８方向の遅延反応課題を遂行させな下した。一般に，手を使った到達運動では，手と同側のがら，前頭連合野，運動前野，および頭頂連合野のいず空間よりも，対側の空間に対する運動するほうが難しい

れかを片側性に刺激して（10Hz にて 1 秒間），神経活動ことが知られていることから，この結果は，頭頂連合野に外乱を与えることによってその機能を阻害し，行動へが到達運動において視空間性のガイダンスに関与していの影響を調べる実験を実施した。実験は主に，東北大学ることを反映したものと推察された。

研究内容

生命科学研究科の研究室内の実験室で実施し，MRI 構造

この研究では，日毎の実験の開始前に，一次運動野の画像の撮像にあたっては，生理学研究所に一時的に移送手の領域を単発刺激による筋電の誘発によって同定し，することとした。

それを基準に刺激位置を決定した。刺激位置を確認する

研究成果

258

遅延反応課題への影響は，TMS を施す部位

ため，頭部にあてがった TMS コイルの中心位置を，ビ生体機能イメージング共同利用実験報告

タミン剤によって頭皮上にマークし，MRI 構造画像を撮ることが確認できた。

像したところ，想定した脳の部位を正確に刺激できてい25．大脳辺縁系および大脳基底核における社会的情報価値の処理機構
林

正道（University of Helsinki, Institute of Biomedicine/Physiology）

本研究課題の目的は，大脳辺縁系や大脳基底核が，社実験に用いたサルはナショナルバイオリソースプロ

会的情報価値の処理で担う役割を明らかにすることでジェクト「ニホンザル」から提供された 3 頭で，京都大あった。具体的には，報酬系として知られる線条体の腹学霊長類研究所から近畿大学への輸送途中に生理学研究

側部と，腹側線条体に神経投射があって社会的情報処理所で MRI にて脳構造画像の撮影を行った。サルは「サルに関わる扁桃体を対象として，社会的情報が，情報を受

MRI 準備室」に一時保管し，そこで麻酔をしてからけた個体にとって価値を持つようになる神経処理の過程

3TMRI 画像撮影装置がある生理学研究所 B66 号室へ搬を明らかにすることを目指す。

入し，脳構造画像を MRI にて撮像した。MRI 撮影以外のニホンザルに他個体が写った画像を見せている最中に，脳内に細い金属電極を刺入して単一ニューロン応答を記

実験は，申請者の所属する近畿大学医学部生理学講座で行った。

録する上で，大脳深部にある扁桃体や側坐核への電極定

平成 26 年度は大脳基底核のニューロン応答を記録し位のために，MRI による脳構造画像が欠かすことができた。側坐核のニューロンに関して，記録した 116 個のうない。そこで，生理学研究所の MRI 装置にて脳構造を撮

ち，53 個(46%)が社会的刺激の提示を予測させる単純図

影 し た 。 キ シ ラ ジ ン (1mg/kg,im) ， 塩 酸 ケ タ ミ ン

形に応答した。これらのニューロンの中には好ましい社(10mg/kg,im)による麻酔導入の後，ペントバルビタール

会的刺激や多い水報酬の予測図形に対する応答と，好ま（10-20mg/kg,iv,初期投与半量）の麻酔下で，頭部を頭部しくない社会的刺激や少ない水報酬の予測図形に対する固定具に固定し，3TMRI 画像撮影装置内(Siemens Allegra)

応答に有意な差があるニューロンが 12 個あった。この中に腹臥位にて寝かせ，MRI による脳構造画像を撮影した。

には社会的報酬に強く応答するニューロンも，社会的嫌撮影終了後には，覚醒を早めるため，メデトミジン拮抗

悪に強く応答するニューロンもあった。

薬アチパメゾール(0.1mg/kg,im)を投与した。

259

研究会報告

研究会報告
〔

目

次

〕

１．新規シグナル伝達分子とその生理学的可能性（代表者：森泰生

2014 年 9 月 18 日－9 月 19 日） ············································· 264

２．グリア細胞機能から迫る脳機能解明（代表者：田中謙二

2014 年 10 月 23 日－10 月 24 日） ··········································· 272

３．シナプス機能の普遍性と多様性（代表者：服部光治

2014 年 6 月 5 日－6 月 6 日） ··············································· 280

４．視知覚の現象・機能・メカニズム －生理学的，心理物理学的，計算論的アプローチ（代表者：村上郁也

2014 年 6 月 12 日－6 月 13 日） ············································· 287

５．『シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミクス』（代表者：神谷温之2014 年 12 月 2 日－12 月 3 日） ············································· 297

６．行動システム脳科学の新展開（代表者：星英司

2015 年 1 月 9 日－1 月 10 日） ·············································· 306

７．大脳皮質を中心とした神経コネクトミクスとその動的特性を探る（代表者：金子武嗣

2014 年 12 月 4 日－12 月 5 日） ············································· 317

８．第４回社会神経科学研究会 「社会認知とコミュニケーション」（代表者：松田哲也

2014 年 10 月 30 日－10 月 31 日） ··········································· 321

９．研感覚刺激・薬物による快・不快情動生成機構とその破綻（代表者：南雅文

2014 年 10 月 7 日－10 月 8 日） ············································· 329

10．個体内記憶回路の同定とその機能解析による学習記憶制御基盤の統合的理解（代表者：喜田聡

2014 年 10 月 8 日－10 月 9 日） ············································· 336

11．粘膜免疫学と膜輸送生理学の融合（代表者：杉田誠

2014 年 10 月 27 日－10 月 28 日） ··········································· 342

12．臓器相関による生体制御システムとその変容の仕組み（代表者：山内敏正

2014 年 9 月 27 日－9 月 28 日） ············································· 351

13．心血管膜輸送分子の構造・病態の統合的研究戦略（代表者：岩本隆宏

2014 年 9 月 4 日－9 月 5 日） ··············································· 362

14．TRP チャネル研究を通じて見えてきた新たな生理学への光（代表者：柴崎貢志

2014 年 6 月 5 日－6 月 6 日） ··············································· 381

15．痛みと痛覚情動連関の神経機構（代表者：池田弘

2014 年 12 月 10 日－12 月 11 日） ··········································· 394

学2014 年 8 月 28 日－8 月 29 日） ············································· 405

16．温熱生理研究会（代表者：芝﨑17．細胞センサーの分子機構・相互関連・ネットワーク研究会（代表者：高橋信之

2014 年 12 月 4 日－12 月 5 日） ············································· 415

18．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～ 次世代の生物電顕を考える ～2014 年 11 月 12 日－11 月 13 日） ··········································· 423

19．唾液腺形態形成研究会〜機能解析から器官再生へ〜（代表者：柏俣正典

2014 年 8 月 4 日－8 月 5 日） ··············································· 430

263

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

１．新規シグナル伝達分子とその生理学的可能性
2014 年 9 月 18 日－9 月 19 日
代表・世話人：森泰生（京都大学・院工及び地球環境）

所内対応者：久保義弘（生理学研究所・神経機能素子）（１）タンパク質ポリサルファー化による酸化ストレス・レドックスシグナル制御◯藤井重元 1，井田智章 1，居原秀 2，笠松真吾 1，ジョン

松永哲郎 1，津々木博康 2，澤ミンギョン 1，赤司壮一郎 1，

智裕 1，本橋ほづみ 3，熊谷嘉人 4，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科環境保健医学分野，2 大阪府立大学大学院理学系研究科生物科学専攻，
3 東北大学加齢医学研究所遺伝子発現制御分野，4 筑波大学医学医療系環境生物学分野）（２）陰性荷電シグナルの生成と制御◯近澤未歩，柴田貴広，内田浩二（名古屋大学大学院生命農学研究科

応用分子生命科学専攻）（３）TRPV1 を介して NGF シグナリングを活性化する脂質メディエーター
◯柴田貴広 1，高橋克弘 1，松原

唯 1，高橋重成 2，森泰

生 2，内田浩二 1（1 名古屋大学大学院生命農学研究科 応用分子生命科学専攻，
2 京都大学大学院工学研究科

合成・生物化学専攻）（４）NO-induced calcium release (NICR) と神経細胞死◯三上義礼 1，金丸和典 1，小田康弘 1，杉山弘樹 2，小山隆太 2，伊藤明博 3，柿澤山澤徳志子 5，村山昌 4，

尚 6，渡辺雅彦 7，池谷裕二 2，斉藤延人 3，飯野正光 1（1 東京大・院医・細胞分子薬理，2 東京大・院薬・薬品作用，3 東京大・院医・脳神経外科，
4 京都大・院薬・生体分子認識，5 慈恵医大・分子生理，6 順天堂大・医・薬理，7 北海道大・院医・解剖発生）（５）TRPC5 チャネル-caveolin-1-eNOS シグナル複合体による Ca2+動員および NO 産生の時空間制御◯植田誉志史 1，高橋重成 1,2，吉田卓史 1，小川山本伸一郎 1，坂口怜子 1,4，原雄二 1，森

臨 1，山口佳織 3，浜野誠之 1，清水俊一 5，井上隆司 6，森

智 1，
泰生 1,2,3（1 京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻，2 京都大学先端医工学研究ユニット，
3 京都大学大学院

地球環境学堂 環境適応生体システム論，4 京都大学物質−細胞統合システム拠点(iCeMS)，
5 昭和大学薬学部病態生理学教室，6 福岡大学医学部生理学教室）（６）ASK3 の浸透圧ストレス応答メカニズムと生理的役割◯渡邊謙吾，名黒功，一條秀憲（東京大学大学院・薬学系研究科・細胞情報学）（７）尿細管の Ca-sensing 受容体：局在と機能◯安岡有紀子，河原克雅（北里大学医学部生理学）（８）グルコース感知受容体 T1R3 による代謝促進機構◯小島至，中川祐子，濱野邦久，長澤雅裕（群馬大学生体調節研究所）（９）RGS4-mediated regulation on the M2 muscarinic receptor-activated G-protein-gated K+ currents◯陳

以珊，古谷和春，稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科 分子・細胞薬理学）（10）シナプスから核への Ca2+シグナリングの新たな展開
野中美応，金亮，栁下姜楠，川島尚之，藤井哉，奧野浩行，竹本-木村さやか，◯尾藤晴彦（東大・院医・神経生化）（11）神経終末端 Ca チャネルとシナプス小胞のカップリング◯高橋智幸（同志社大学脳科学研究科・沖縄科学技術大学院大学）

264

研究会報告（12）破骨細胞膜の proton-flux および酸感受性応答機構◯久野みゆき，李光帥，日野佳子，森浦芳枝，川脇順子，酒井啓（大阪市立大学大学院医学研究科分子細胞生理学）（13）P2Y6 受容体の分子多様性とその病態生理学的意義◯西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西田基宏（自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター・心循環シグナル研究部門）【参加者名】
西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター），冨田拓子（大阪市立大学），赤池孝章（東北大学），藤井重元（東郎（岡崎統合バイオサイエンスセンター），西村明幸（岡北大学），河原克雅（北里大学），安岡有紀子（北里大学），

崎統合バイオサイエンスセンター），外山喬士（岡崎統合

内田浩二（名古屋大学），柴田貴広（名古屋大学），近澤

バイオサイエンスセンター），島内

未歩（名古屋大学），名黒サイエンスセンター），小島司（岡崎統合バイオ至（群馬大学），長澤雅裕

京大学），菅原功（東京大学），渡邊謙吾（東祥（東京大学），町田俊也（東京大学），（群馬大学），中川祐子（群馬大学），濱野邦久（群馬大森田学），高橋智幸（同志社大学），飯野正光（東京大学），金（大阪大学），陳以珊（大阪大学），久保義弘（生理学研

丸和典（東京大学），三上義礼（東京大学），鈴木純二（東究所），立山充博（生理学研究所），中條浩一（生理学研京大学），森究所），北沢和寛（生理学研究所），粂慎一郎（生理学研

泰生（京都大学），坂口怜子（京都大学），

澤村晴志朗（京都大学），植田誉志史（京都大学），山口賢（東京大学），尾藤晴彦（東京大学），倉智嘉久究所），松原美紀（生理学研究所）

一真（京都大学），久野みゆき（大阪市立大学），川脇順【概要】
ヒトを含む様々な生物種の全ゲノム配列が次々と解明

物質，新規ヌクレオチド類等に具体的に着目し，これらされ，生命システムを構成する遺伝子の情報を得られつと Ca2+やプロテインキナーゼなどのオーソドックスなシつある。しかしながら，遺伝子に直接コードされていな

グナル伝達分子との相互作用，タンパク質修飾，細胞応

い生体分子，及びそれらの構造，機能，制御が生み出す

答，分泌，免疫，循環，神経系といった異なる視点から，動作原理や生理的役割については，依然として不明であシグナル伝達機構研究に関して注目すべき成果を上げてる。特に，シグナル伝達分子においては，その反応性やいる研究者が集い，各々の成果を発表，討議した。その

時空間特性が生理学的意義を有するが，決して遺伝情報

中で，新規のタンパク質機能に基づいた新たなシグナル

中に直接書き込まれてはいない。そのため，今後の生命経路の存在が明らかになった。細胞の redox 状態を制御科学においては，広義の「エピゲノム」の考えに基づいする分子群が司る生化学反応はその代表格である。また，た固有のアプローチと理解が必須である。近年，シグナ

シグナル経路としては知られていても，今まで，検討さル伝達機能が認められているセカンドメッセンジャー分

れていなかった系での意義が示された。さらに，細胞内子に加え，新規生体物質や，シグナル伝達における生理小器官内での機能的な不均一性（局在性）も明らかとなっ的意義が再評価されつつあるユニークな分子群が注目さた。これらの成果は，今後のさらなる追究によって，シれている。本研究会では，例えば，活性窒素種・活性酸

グナル研究の breakthrough となる大きな可能性を有する

素種とその関連活性種分子群（障害性物質と認知されてが，本研究はその理解に大きな貢献を果たすことができきた），抗酸化系，硫黄メディエーター，ガス状生理活性たものと自負している。

265

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（1）タンパク質ポリサルファー化による酸化ストレス・レドックスシグナル制御○藤井重元 1，熊谷嘉人 2，井田智章 1，居原秀 3，笠松真吾 1，ジョン

赤司壮一郎 1，松永哲郎 1，津々木博康 4，澤ミンギョン 1，

智裕 4，本橋ほづみ 5，赤池孝章 1（1 東北大学大学院医学系研究科環境保健医学分野，2 筑波大学医学医療系環境生物学分野，
3 大阪府立大学大学院理学系研究科生物科学専攻，4 熊本大学大学院生命科学研究部医学系微生物学分野，
5 東北大学加齢医学研究所遺伝子発現制御分野）

感染，炎症などにより生体内で生成する活性酸素や加したシステインパースルフィド（CysSSH）などの活性NO は，近年シグナルとしての機能が認識されるように

イオウ分子種（R-S-(S)n-H)が生体内に存在することを見なってきた。我々は最近，活性酸素と NO の二次シグナ

いだした。活性イオウ分子種は過剰なイオウ分子の付加

ル分子として 8-nitoroguanosine 3',5'-cyclic monophosphate

により高い抗酸化活性を発揮するが，興味深いことに，（8-ニトロ-cGMP）を同定した。8-ニトロ-cGMP は，そ活性イオウ分子は CysSSH などの低分子だけでなく，タの親電子性により，タンパク質中の Cys 残基と反応してンパク質 Cys 側鎖中にも多数存在していることが分かっ

cGMP を付加する翻訳後修飾（タンパク質 S-グアニル化）てきた（タンパク質ポリサルファー化）。

をおこない，酸化ストレス応答，オートファジーの誘導タンパク質ポリサルファー化は，8-ニトロ-cGMP シグ

をはじめ多彩なシグナル伝達に関わることが明らかにナルとともに，酸化ストレスにおける主要なレドックスなった。

シグナル伝達機構として細胞機能制御に関わることが示

さらに最近，8-ニトロ-cGMP のシグナル機能の制御因

唆された。

子を解析する中で，Cys のチオール基にイオウ原子が付（2）陰性荷電シグナルの生成と制御○近澤未歩，柴田貴広，内田浩二（名古屋大学大学院生命農学研究科 応用分子生命科学専攻）

タンパク質や DNA，脂質などの生体成分はストレス因り形成される最終糖化産物（AGEs）が知られる。AGEs

子による傷害を受け，ダメージ関連分子パターンの陰性荷電シグナルとしての機能について検討したとこ（DAMPs）と呼ばれる新しいシグナル分子を生成する。

ろ，AGEs の生体への蓄積による自然抗体産生の増加な

DAMPs の生成は分子の機能低下を引き起こし，疾病のど自然免疫系の活性化を確認した。さらに，自然抗体や発症・進展に関与すると考えられている。DAMPs の生

補体 C1q などの自然免疫系分子が AGEs と相互作用し，成は分子表面の電荷を減少させることから，その陰性荷

マクロファージによる貪食・除去を促進することを明ら

電シグナルとしての機能が予想される。これまでに陰性かにした。また，認識において AGEs 表面の負電荷が重荷電シグナルが CD36, LOX-1 などのスカベンジャー受

要であることが確認され，陰性荷電シグナルとしての容体のリガンドであることが明らかとなり，自然免疫系

AGEs の自然免疫系活性化作用が明らかになった。以上

による荷電を指標にした DAMPs クリアランスのメカニ

より，AGEs をはじめとする DAMPs は，陰性荷電シグナ

ズムが注目されている。

ルとして自然免疫系の多様な分子を介して機能すること

DAMPs のひとつとして，糖とタンパク質の反応によ266が予想された。

研究会報告（3）TRPV1 を介して NGF シグナリングを活性化する脂質メディエーター
○柴田貴広 1，高橋克弘 1，松原

唯 1，高橋重成 2，森泰生 2，内田浩二 1（1 名古屋大学大学院生命農学研究科 応用分子生命科学専攻，
2 京都大学大学院工学研究科

合成・生物化学専攻）

炎症条件下などにおいて産生される主要なプロスタグを介した Ca2+依存的な作用であることが示唆された。細

ランジン (PG) 類のひとつである PGD2 は，さらなる代

胞内 Ca2+濃度の上昇を検討したところ，15d-PGJ2 単独処

謝を経て 15-deoxy-Δ12,14-prostagladin J2 (15d-PGJ2) へと変

理では Ca2+濃度の上昇は認められなかったが，NGF を共換される。15d-PGJ2 はその高い親電子性ゆえに，前駆体投与することにより，細胞内 Ca2+濃度が有意に上昇するである PGD2 とは全く異なる機能性をもつシグナル分子

ことを見出した。さらに，biotin 標識 15d-PGJ2 を用いたとして作用する。本研究では，様々な脂質メディエーター

検討から，NGF 処理により細胞膜上へ移行した TRPV1の中神経成長因子 (NGF) シグナリング増強因子としてに対して 15d-PGJ2 が共有結合することが示唆された。以15d-PGJ2 を同定した。15d-PGJ2 はそれ単独では PC12 細上の結果から，15d-PGJ2 は TRPV1 を介して NGF シグナ胞の分化を誘導することはできないが，ごく低濃度のリングを増強するメディエーターとなりうる可能性が示

NGF 存在下において有意に神経突起伸長を誘導するこされた。

とが明らかとなった。このような NGF 増強作用は TRPV1（4）NO-induced calcium release (NICR)と神経細胞死○三上義礼 1，金丸和典 1，小田康弘 1，杉山弘樹 2，小山隆太 2，伊藤明博 3，柿澤山澤徳志子 5，村山昌 4，

尚 6，渡辺雅彦 7，池谷裕二 2，斉藤延人 3，飯野正光 1（1 東京大・院医・細胞分子薬理，2 東京大・院薬・薬品作用，3 東京大・院医・脳神経外科，
4 京都大・院薬・生体分子認識，5 慈恵医大・分子生理，6 順天堂大・医・薬理，7 北海道大・院医・解剖発生）

一酸化窒素 (NO) は神経細胞間コミュニケーション

は，NICR の病態生理学的意義を明らかにするためにに関わり，記憶形成などにおいて重要な役割を担うほか，

RyR1 の C3636 をアラニンに置換した Ryr1C3636A ノックイ

種々の病態にも関与すると考えられている。NO は cGMP

ンマウスを作製した。このマウス由来の初代培養神経細を介したシグナル伝達に加え，タンパク質の S-ニトロシ

胞では，NICR が消失していた。さらに，野生型マウス

ル化を介して機能変化を引き起こす。１型リアノジン受由来の神経細胞では NO ドナー化合物によって神経細胞

容体（RyR1）は NO により 3636 番目のシステイン残基の突起縮退や形態異常が見られたのに対し，Ryr1C3636A（C3636）が S-ニトロシル化されることで活性化され，マウス由来の細胞ではこれらの異常が軽減された。以上

小胞体から細胞質に Ca2+を放出する（NO-induced Ca2+の結果は，神経細胞において RyR1-C3636 の S-ニトロシ

release: NICR）。脳虚血モデルマウスでは RyR1 を抑制す

ル化が NICR を引き起こし，それに伴って神経細胞死にる薬物が脳梗塞を軽減することが示されており，NICR

関与することを示唆する。RyR1 は神経変性疾患の治療が神経細胞死に関与する可能性が提示されている。我々

標的となり得る可能性が示された。

267

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（5）TRPC5 チャネル-caveolin-1-eNOS シグナル複合体による Ca2+動員および NO 産生の時空間制御○植田誉志史 1，高橋重成 1,2，吉田卓史 1，小川坂口怜子 1,4，原雄二 1，森

臨 1，山口佳織 3，浜野

智 1，山本伸一郎 1，

誠之 1，清水俊一 5，井上隆司 6，森泰生 1,2,3（１京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻，2 京都大学先端医工学研究ユニット，
3 京都大学大学院

地球環境学堂 環境適応生体システム論，4 京都大学物質−細胞統合システム拠点（iCeMS），
5 昭和大学薬学部病態生理学教室，6 福岡大学医学部生理学教室）

一酸化窒素(NO)および Ca2+ は血管の弛緩など様々なとを見出した。ウシ大動脈内皮細胞に ATP 刺激を与える

生理応答を制御するシグナル分子である。両者はお互いと，TRPC5 チャネルを介した Ca2+流入と eNOS からのに制御関係にあり，Ca2+が NO 合成酵素(NOS)の活性化に

NO 産生が見られた。この NO 産生は TRPC5 チャネルの働く一方，NO は受容体やイオンチャネルに作用して活性化に重要であり，TRPC5 と eNOS の機能的な連関がCa2+動態を制御する。我々は過去に，NO が TRPC5 チャ示された。この機能的連関には caveolin-1 を足場としてネル分子を化学修飾することで活性化させ，細胞内へ

TRPC5 と eNOS が複合体を形成することが必要であった。

Ca2+流入を引き起こすことを報告した。今回我々は，血TRPC5，eNOS の空間的な制御により，効率的な NO・管内皮細胞において TRPC5 と内皮型 NOS(eNOS)が空

Ca2+シグナルの増強を実現しているものと考えられる。

間・機能的に連動し，効率的なシグナルの増幅に働くこ（6）ASK3 の浸透圧ストレス応答メカニズムと生理的役割◯渡邊謙吾，名黒当研究室で同定された Apoptosis signal-regulating kinase

功，一條秀憲（東大・院薬・細胞情報）な役割を担っていると考えられる。

3 (ASK3) は，腎臓や胃といった浸透圧変化の激しい部位

一方，ASK3 の浸透圧ストレス応答メカニズムを解明に強く発現している。興味深いことに，そのキナーゼ活するため，ハイコンテントなゲノムワイド siRNA スク

性は低浸透圧ストレスによって亢進し，高浸透圧ストレ

リーニングを行い制御分子の同定を試みた。その結果，スによって減弱するという両方向性の応答を示す。また，

高浸透圧ストレスによる ASK3 不活性化を担う直接の高血圧を呈する偽性低アルドステロン症Ⅱ型の原因遺伝

phosphatase として PP6 を同定したが，予想外なことに最子である WNK1 と結合し，ASK3 はキナーゼ活性依存的も顕著な陽性分子であったのは NAD+生合成経路の律速に WNK1-SPAK/OSR1 経路を負に制御することが明らか反応を担う NAMPT であった。実際，NAMPT により生になった。実際，ASK3 ノックアウトマウスの腎臓では成される NMN や NAD+が ASK3 不活性化に関与しておSPAK/OSR1 の活性が亢進しており，高血圧の表現型を示

り，これらの物質は,浸透圧ストレス認識機構における新したことから，ASK3 は個体の体液量調節において重要

たなシグナル伝達物質として考えられる。

（7）尿細管の Ca-sensing 受容体（CaSR）：局在と機能○安岡有紀子 1，佐藤雄一 2，野々口博史 3，河原克雅 1（1 北里大・医学，2 医療衛生，3 メディカルセンター）

腎尿細管の CaSR は，（1）太い Henle の上行脚（TAL）

268の Ca 再吸収抑制（尿中 Ca 排泄増加），（2）集合管主細研究会報告胞（PC）の水輸送抑制（AQP2 阻害による尿希釈化），（3）（Tyramide-ISH 法），（3）蛋白発現（IHC 法）を解析した。

type A 間在細胞（IC-A）の酸分泌亢進（管腔膜 H+ポンプ

結果：高 CaP : CaCO3（3:2）負荷(7 d):酸塩基負荷の小さ/側底膜 AE1 の発現増加）を協調的に制御し，高 Ca 血症

い食餌で飼育したので血漿・尿組成，集合管の当該遺伝患者の高 Ca 尿において腎結石を防いでいる（Riccardi &子・蛋白発現に有意な変化はなかった。28 d:尿はやや酸

Brown, 2010）。しかし，CaSR (TAL 側底膜型)は，マウス

性化し，H+-ATPase, AE1 発現（IC-A），Pendrin, CaSR 発

集合管 PC（管腔）・IC-A（管腔）には発現せず，IC-B の

現（IC-B）が有意に増加した。さらに，IC-A, IC-B の細側底膜にのみ発現し，その発現量は 7d-酸（NH4Cl）負荷

胞高は，有意に増大した。結論：集合管 IC-A, IC-B の肥により低下，7d-アルカリ（NaHCO3）負荷により増加し大化と酸塩基輸送能の亢進は，長期高 Ca 塩負荷によるた (Yasuoka Y, et al. ASN2011; IUPS2013)。方法：C57BL/6J

尿 Ca 排泄増加時の腎結石予防と血漿 pH を正常域に維持マウス（雄，10 wk）を標準食及び高 Ca 塩食で飼育し，するために有効と考えられた。

（1）血漿・尿組成，（2）集合管細胞の当該遺伝子発現（8）グルコース感知受容体 T1R3 による代謝促進機構◯小島至，中川祐子，濱野邦久，長澤雅裕（群馬大学生体調節研究所）

生理学的に最も重要なインスリン分泌刺激因子はグルで刺激すると ATP が増加するが，この作用は細胞外液のコースである。定説によれば，グルコースは GLUT2 をグルコースを 1-2 時間ゼロにしても観察され，スクラ経て β 細胞内に取り込まれ，代謝を受けてその作用を発ロースが単に解糖系を促進して ATP を増加させる訳で揮するとされている。我々は，β 細胞に甘味受容体のサはないことを示している。またスクラロースはコハク酸

ブユニット T1R3 が発現し，そのホモダイマーがグル投与による ATP 増加を大きく増幅することから，その作

コース感知受容体として機能することを明らかにしてき

用点の少なくとも一部はミトコンドリアにあると考えらた。このグルコース感知受容体を刺激すると代謝が促進れた。そこでスクラロースを投与した際の代謝産物の変されて ATP が増加する。我々は，グルコースが細胞表面化をメタボローム解析により検討した結果，スクラローのグルコース感知受容体を刺激して代謝を賦活化するとスによりアラニンとグリセロールが減少することが明ら

同時に，細胞内で基質として作用し，その作用を発揮すかになった。グルコース感知受容体の刺激は何らかの機るという新たなモデルを提唱している。しかし，グルコー

序によりアラニンプールとグリセロールから基質を動員

ス感知受容体刺激がどのように ATP を増加させるかはし，ミトコンドリアで代謝して ATP を増加させると考え明らかではない。グルコース感知受容体をスクラロース

られた。

（9）RGS4-mediated regulation on the M2 muscarinic receptor-activated G-protein-gated K+ currents◯陳

以珊，古谷和春，稲野辺厚，倉智嘉久（大阪大学大学院医学系研究科 分子・細胞薬理学）

The regulator of G-protein signalling (RGS) proteins are a

However, the mechanism of RGS4-mediated regulation stillfamily of well-known GTPase-activating proteins thatremains unclear. Here we showed that RGS4 is a determinantnegatively regulate G-protein cycle. We have found thatfor partial agonism of M2R. In rat atrial myocytes, M2R

cardiac predominant subtype, RGS4, plays an important role

partial agonist pilocarpine evoked smaller KG currents thanin modulating the M2 muscarinic receptor (M2R)-activatedthose evoked by the full agonist ACh. In a Xenopus oocyte

G-protein-gated inwardly rectifying K+ (KG) currents.

expression system, pilocarpine acted as a partial agonist in the269

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

presence of RGS4 as it did in atrial myocytes, while it acted

agonist–receptor complex/G-protein/RGS4 system controlled

like a full agonist in the absence of RGS4. RGS4 suppressed

the relative efficacy of agonists. These data showed the effectthe pilocarpine-evoked KG currents in a pilocarpineand voltage-dependence of RGS4-mediated regulation on KG

concentration-dependent

RGS4-mediatedcurrents. Our finding helped us to understand the molecularregulation was enhanced at hyperpolarized potentials. We also

components and mechanism underlying the RGS4-mediatedfound that the relative efficacy of pilocarpine to ACh changed

regulation on the M2R-activated physiological responses.

manner.

upon membrane voltages.

Such

Functional couplings within the（10）シナプスから核への Ca2+シグナリングの新たな展開
野中美応，金亮，栁下-姜楠，川島尚之，藤井哉，奧野浩行，竹本-木村さやか，◯尾藤晴彦（東京大学・大学院医学系研究科・神経生化学分野）

我々の脳を構成する神経回路は，神経細胞同士の物理ナプスから核へのシグナリングの重要性とメカニズムを的な接合と機能的なシステム形成のための厳格な「設計探求してきた。その過程で，従来より報告してきた，カ図」に加え，個体ごとの内部・外部の環境変化に刻一刻

ルシウム・カルモジュリンキナーゼ経路を中心としたと対応し，その経験を蓄積できる「適応性・学習能力」

CREB リン酸化経路に加え，カルシニューリン依存的を有する。すなわち，神経回路自体に「剛」と「柔」のCRTC1 脱リン酸化制御の新たな意義を発見した。

性質を併せ持つ。この相反する性質の両立により，高等

CRTC1 は CREB へ結合するコアクチベーターであり，生物の脳は高いポテンシャルを獲得してきたと考えられ

直接 CRE へ結合しないものの，神経活動依存的な CREB

るが，その分子基盤については，いまだ大きな謎のまま

依存的転写を促進し，神経特異的最初期遺伝子 Arc などである。

のプロモータを強く活性化する作用を有する。CREB とこれまで我々の研究グループは，選択的シナプス入力

CRTC1 とでは活性化経路が異なるため，両者を巧みに組が神経細胞の核内で CREB 依存的転写誘導を引き起こす

み合わせることにより，脳部位特異的な転写活動制御が際の入力出力応答性の研究を進め，神経細胞におけるシ

成立していると考えられる。

（11）神経終末端 Ca チャネルとシナプス小胞のカップリング〇高橋智幸（同志社大学脳科学研究科・沖縄大学院大学）
神経終末端内において，電位依存性 Ca2+ チャネルと開抑制効果は生後発達と共に減弱した。この結果から，開口可能小胞間の距離がシナプス伝達の強度と精度を決定

口可能小胞が Ca2+ チャネルクラスターの縁に局在するすると考えられているが，両者の空間配置は良く分かっという perimeter-coupled 放出モデルを提唱してシミュていない。ラット脳幹の calyx of Held 前末端におけるレーションを行った結果，小胞は周辺から数 10 nm 離れ

Cav2.1 の分布を freeze-fracture replica immunogold labelingて局在し，EGTA の EPSC 抑制効果と伝達物質放出時間により測定し，活動電位で誘発した局所 Ca2+ transient をの生後発達変化は，この距離が 10 nm 程度短縮すること

共焦点顕微鏡下に記録し，パッチ電極灌流によってによって説明された。このモデルではクラスター内 Ca2+

EGTA を calyx 細胞内に注入して神経伝達抑制効果を検

チャネル数は放出確率を決定するが，放出精度を決定す討した。生後 1-3 週齢を通じて Cav2.1 はクラスターを形るクラスター小胞間距離にはほとんど関わらないことが成し，EPSC は 10 mM の EGTA によって抑制されたが，明らかになった。

270

研究会報告（12）破骨細胞膜の proton-flux および酸感受性応答機構○久野みゆき，李光帥，森浦芳枝，日野佳子，川脇順子，酒井啓（大阪市立大学大学院医学研究科分子細胞生理学）
破骨細胞膜には液胞型 H+-ATPase (V-ATPase)が高密度環境に応じて破骨細胞膜の proton flux がどのように変で発現し，ATP 水解エネルギーを利用しプロトン(H+)を動するかを調べた。pH < 5.5 で内向きの H+電流が活性化排出する。細胞外に作り出される酸性環境は骨組織の融され，同時に脱分極（~40 mV），細胞内 pH の低下が生解に必須である。metabolic acidosis に伴い破骨細胞の骨じた。その電気特性（高い H+選択性・内向き整流性など），

吸収能や podosome 形成が亢進することが報告されてい既知の酸感受性チャネル（ASIC, TRP, ClC7)のブロッ

るが，与えられた細胞外 acidosis は mild で(pH ~6)，破カーに対する非感受性などから，破骨細胞の細胞膜に，骨細胞特有のメカニズムの関与は想定されていない。し強い酸性環境で活性化され H+を選択的に細胞内へ通過

かし，骨吸収窩で破骨細胞が曝される細胞外 pH 低下はさせる新規の起電性 H+ influx pathway が存在することが遙かに大きく(pH ~4)，細胞膜には多様な酸感受性チャ示唆された。

ネルやトランスポータが存在している。私達は強い酸性（13）P2Y6 受容体の分子多様性とその病態生理学的意義〇西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西田基宏（自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター・心循環シグナル研究部門）

感染，炎症などにより生体内で生成する活性酸素や加したシステインパースルフィド（CysSSH）などの活性NO は，近年シグナルとしての機能が認識されるように

イオウ分子種（R-S-(S)n-H)が生体内に存在することを見なってきた。我々は最近，活性酸素と NO の二次シグナ

いだした。活性イオウ分子種は過剰なイオウ分子の付加

ル分子として 8-nitoroguanosine 3',5'-cyclic monophosphate

により高い抗酸化活性を発揮するが，興味深いことに，（8-ニトロ-cGMP）を同定した。8-ニトロ-cGMP は，そ活性イオウ分子は CysSSH などの低分子だけでなく，タの親電子性により，タンパク質中の Cys 残基と反応してンパク質 Cys 側鎖中にも多数存在していることが分かっ

cGMP を付加する翻訳後修飾（タンパク質 S-グアニル化）てきた（タンパク質ポリサルファー化）。

をおこない，酸化ストレス応答，オートファジーの誘導タンパク質ポリサルファー化は，8-ニトロ-cGMP シグ

をはじめ多彩なシグナル伝達に関わることが明らかにナルとともに，酸化ストレスにおける主要なレドックスなった。

シグナル伝達機構として細胞機能制御に関わることが示

さらに最近，8-ニトロ-cGMP のシグナル機能の制御因

唆された。

子を解析する中で，Cys のチオール基にイオウ原子が付

271

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

２．グリア細胞機能から迫る脳機能解明
2014 年 10 月 23 日－10 月 24 日
代表・世話人：田中謙二（慶應義塾大学医学部

精神神経科学教室）

所内対応者：池中一裕（生理学研究所 分子神経生理）清水健史（生理学研究所 分子神経生理）（１）光活性化アデニル酸シクラーゼ（PAC）の利用による脳内回路形成機構の解明
周至文（東京大学，薬学系研究科，薬品作用学教室）（２）脳虚血傷害後，活性化アストロサイトは貪食能を獲得する
森澤陽介（山梨大学，医学部，薬理学講座）（３）覚醒マウス fMRI のための馴化法石原良祐（慶応大学，医学部，精神・神経科学教室）（４）遺伝子発現ダイナミクスの 1 細胞イメージングと光操作
磯村彰宏（京都大学，ウイルス研究所，増殖制御学分野）（５）グリア細胞の活動操作による脳機能制御機構・病態進行機序の解明
別府薫（東北大学医学系 脳神経科学コアセンター 新医学領域創生分野）（６）メカニカルストレスによるミエリン形成制御機構の解析
清水健史（生理学研究所，分子神経生理研究部門）（７）endotoxin 投与により「脳の窓」脳弓下器官の透過性が制限される
森田晶子（奈良県立医科大学，医学部，第２解剖学講座）（８）神経サブタイプまたは神経活動に依存した髄鞘形成の解析
長内康幸（生理学研究所 分子神経生理）（９）グルタミン酸トランスポーターと精神神経疾患
相田知海（東京医科歯科大学

難治疾患研究所 分子神経科学分野）（10）薬理遺伝学的手法を用いた視床下部オレキシン神経の機能解析
犬束歩（名古屋大学，環境医学研究所，神経系分野２）（11）二光子顕微鏡法によるモデルベース的意思決定の神経基盤の解明
船水章大（沖縄科学技術大学院大学，神経計算ユニット）（12）運動学習に対する髄鞘の寄与
加藤大輔（生理学研究所，生体恒常機能発達機構研究部門）―シナプス形成の関与（13）神経活動依存的な視床軸索の枝分かれ形成機構

松本直之（大阪大学大学院，生命機能研究科，細胞分子神経生物学研究室）（14）インターロイキン-1 受容体ファミリー分子群による中枢シナプス形成の調節吉田知之（富山大学，医学薬学研究部，分子神経科学講座）（15）神経活動により惹起されるアストロサイトの形態変化
和中明生（奈良県立医科大学，医学部，第２解剖学講座）【参加者名】
田中謙二（慶應義塾大学医学部 精神神経科学教室），池研究科，薬品作用学教室），森澤陽介（山梨大学，医学部，

中一裕（生理学研究所 分子神経生理），清水健史（生理薬理学講座），石原良祐（慶應大学，医学部，精神・神経学研究所 分子神経生理），周 至文（東京大学，薬学系

科学教室），磯村彰宏（京都大学，ウイルス研究所，増殖272

研究会報告薫（東北大学医学系 脳神経科学コ

学技術大学大学院大学，神経計算ユニット），加藤大輔（生アセンター 新医学領域創生分野），森田晶子（奈良県立理学研究所，生体恒常機能発達機構研究部門），大阪大学

医科大学，医学部，第 2 解剖学講座），長内康幸（生理学

大学院，生命機能研究科，細胞分子神経生物学研究室），

研究所 分子神経生理），相田知海（東京医科歯科大学 難吉田知之（富山大学，医学薬学研究部，分子神経科学講

治疾患研究所 分子神経科学分野），犬束座），和中明生（奈良県立医科大学，医学部，第 2 解剖学

制御学分野），別府歩（名古屋大学，環境医学研究所，神経系分野 2），船水章大（沖縄科

講座）

【概要】
従来，グリア細胞は神経細胞を取り巻く単なる‘にかわ’

グリア病の理解と効果的な治療法の開発が望まれている。

のような細胞であると認識されてきたが，近年，ニューロ

当該研究会では，日本全国の新進気鋭の若手グリア研究者

ンと相互作用することにより脳高次機能を調節する作用が一堂に会して，先端の実験技術をグリア研究へ応用するが知られてきている。そのため，グリア細胞自体の性質，

可能性や，新規の研究結果について，活発な意見交換を行およびニューロンーグリア間の相互作用を理解することうことを目的として開催された。研究会の当日は，グリア

は，脳の高次機能を理解する上で極めて重要であると考え研究に対する理解を深めるとともに，今後の研究を効率よられる。またグリア細胞の異常による神経疾患や，その関く進展させるための盛んな議論が行われ，同時にグリア研与が想定されている疾病が多数存在することから，更なる究者間の親睦を深めることができた。

（1）光活性化アデニル酸シクラーゼ(PAC)の利用による脳内回路形成機構の解明
周至文（東京大学，薬学系研究科，薬学作用学教室）

機能的な神経回路が形成されるためには，軸索の分枝

ロテインキナーゼ A（PKA）をノックダウンしたところ，と伸長が厳密に制御される必要がある。これまでに，軸索伸長のみが誘導され，軸索分枝は抑制された。一方，

cAMP は軸索の形態形成に重要な役割を果たすことが示

もう一つの主要な cAMP 標的であるグアニンヌクレオチされているが，cAMP が軸索の分枝と伸長を独立に制御

ド交換因子の Epac をノックダウンした際には，軸索分枝する可能性や，そのメカニズムは不明なままである。このみが誘導され，軸索伸長は抑制された。光照射を１分の問題を明らかにするために，光活性化アデニリルシク

間に短縮した場合，軸索分枝のみが誘導された。光照射

ラーゼ（PAC）を利用して，細胞内 cAMP レベルを操作

中に PKA の阻害薬を処置した場合，軸索分枝の誘導が阻することを試みた。PAC は，青色光の強度と照射時間依害された。以上の結果は，細胞内 cAMP の短期的上昇が存的に，一過的または連続的に cAMP を生成する。PAC

PKA を介して軸索分枝を誘起し，cAMP の長期的上昇がを遺伝子導入した歯状回顆粒細胞の初代培養系において，Epac を介して軸索伸長を誘起することが示唆される。さ青色光を 30 分間照射したところ，軸索分枝と伸長の両方

らに，細胞内 cAMP 量の時間的制御が，異なる cAMP カが誘導された。青色光 30 分間照射の実験系において，

スケードによる軸索形態形成の制御に重要であることをRNA 干渉法によって，cAMP の標的タンパク質であるプ示した。

（2）脳虚血障害後，活性化アストロサイトは貧食能を獲得する
森澤陽介（山梨大学，医学部，薬理学講座）

脳内における死細胞や不要物質の貪食・除去は，組織恒常性の維持だけでなく，神経回路形成，脳機能発現に273

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

極めて重要なイベントである。近年，発達期の脳においして ABCA1-MEGF10-GULP1 貪食経路が重要な役割をて，これまで非貪食性と考えられてきたグリア細胞の一果たすことを見出した。さらに，ミクログリアは傷害急

種，アストロサイトが貪食関連分子を豊富に発現してい性期に傷害の中心領域において貪食性を示すのに対し，る事が明らかとなり，その機能に注目が集まっている。

アストロサイトは傷害後期に傷害周辺領域において貪食

しかしながら，これまで脳における貪食研究のほとんど性を示すことを明らかとした。これらの結果から，脳虚が免疫担当細胞ミクログリアに着目したものであり，ア

血後の脳内においてアストロサイトはミクログリアとはストロサイトによる貪食については未だ不明な点が多い。

異なる様式でリモデリングに参画している可能性が示唆

本研究では，脳虚血傷害後，一部の活性化アストロサイされた。

トが貪食性を獲得すること，またその分子メカニズムと（3）覚醒マウス fMRI のための馴化法石原良祐（慶應大学，医学部，精神・神経科学教室）

近年，脳のコネクトーム解析が盛んに行われている中，

我々は手術により頭部に固定用の棒を取り付けたマ

機能的なコネクトーム作成のために覚醒下マウスのウスと MRI の cryoprobe(bruker.inc)を忠実に再現した模

functional MRI 計測は欠かせない存在となってきている。

型により馴化を行った。手術後約 1 週間を体重回復期としかし覚醒下での MRI 撮像による長時間拘束や MRI のし，十分な回復が得られた状態で馴化を行った。馴化中

騒音はマウスの体動・ストレスへとつながり，画像には EEG, EMG を計測し，同時に体重の経時変化，馴化後

アーチファクトを及ぼしてしまう。そのため，覚醒下マのふんの数，コルチコステロン量を計測した。

ウスの MRI 撮像には計測系に馴らす「馴化」という作業

馴化していないマウスと馴化が十分に行われたマウスの体動を比較した際，馴化を行ったマウスの体動が少が必須事項となる。
本研究では EEG，EMG を計測することで，マウスの体動，睡眠-覚醒状態を管理し，体重変化，コルチコステ

ないことが確認できた。ストレス状態に関しては今後行っていく予定である。

ロン，ふんの数の経時変化を観察することでマウスのス

安定した覚醒下 functional MRI 撮像を可能とし，ヒトトレス状態を定量化し，覚醒下マウスでの fMRI 計測のの fMRI 撮像とマウスの fMRI 撮像のギャップを埋めるこための馴化法について，最適な馴化期間を示すことを目とで，よりヒトへとつながるような橋渡し研究へとつな的としている。

がると考える。

（4）遺伝子発現ダイナミクスの１細胞イメージングと光操作
磯村彰宏（京都大学，ウイルス研究所，増殖制御学分野）

ポストゲノムの時代になり，遺伝子の同定を中心としわる生命現象において重要であることがわかってきた。

た研究から，遺伝子間の相互作用ネットワークにおける一方で，動物や植物などの個体の概日リズムの場合，

ダイナミクスの理解が重要な研究課題となりつつある。

自然光への引き込み同調によって応答特性がよく調べ

近年，哺乳動物細胞の様々なシグナル伝達経路においてられている。しかし，短周期リズムの 1 細胞レベルの実

遺伝子発現の 2〜3 時間の短周期リズムやパルスの存在

験では，遺伝子特異的に摂動を与えつつ応答を計測するが発見されており，DNA 修復(p53)，免疫応答(NF-kB)，

ような，計測と制御を同時に行う技術が無かった。その発生・分化(Hes1/7)といった多細胞生物の個体維持に関ため，短周期リズムは周期などの基本情報はよく調べら

274

研究会報告れているが，動的な外部刺激に対して 1 細胞レベルでど胞イメージングと組み合わせることで，外部刺激に対すの程度ロバストなのかといった応答特性は未解明である 1 細胞レベルの転写活性の動的応答を定量計測するこる。

とが可能になりつつある。本発表では，遺伝子発現ダイ

最近，我々は青色光受容タンパク質 VIVID を使った青

ナミクスの可視化と光操作の技術的な概要を紹介する

色光誘導性転写活性化システム(LightOn システム)にとともに，転写因子 Hes1 の短周期リズムを光操作しつ

よって遺伝子発現の短時間(2〜3 時間)周期の振動を人工

つ 1 細胞レベルの動的応答を計測する試みについて発表

的に誘導できることを発見した。この光操作技術を 1 細する予定である。

（5）グリア細胞の活動操作による脳機能制御機構・病態進行機序の解明
別府薫（東北大学医学系，脳神経科学コアセンター 新医学領域創生分野）

脳内アストロサイトが神経活動に応じて活動することなった。

とは知られているが，アストロサイトの活動が神経細胞

脳虚血時には，乳酸の蓄積により細胞内が極端に酸性に影響を及ぼしうるのかは明らかではない。我々は，ア化する。また，虚血時には過剰なグルタミン酸環境に晒

ストロサイトの活動を ChR2 刺激によって引き起こすと，され，神経細胞は興奮毒性を起こすことが知られている。

アストロサイトからグルタミン酸が放出されて神経活

我々は，酸性化によるアストロサイトからのグルタミン動が上昇することを発見した。そこで本研究では，ChR2酸放出が，虚血時に過剰に起きていることを予想した。

刺激によるグルタミン酸放出機構を調べ，脳病態時にそそこで，archaerhodopsin をアストロサイト特異的に発現の機構が働いているのかを調べた。

させた動物を用いて，虚血時のアストロサイトの酸性化

神経細胞からのグルタミン酸放出は，細胞内カルシウを拮抗したところ，神経細胞の過剰なグルタミン酸電流

ム上昇に依存することが知られている。しかし，アストが抑制され，虚血による脳傷害を抑えることができた。

ロサイトの ChR2 刺激によるグルタミン酸放出は，カル以上の結果から，アストロサイトの酸性化によるグルシウムに依存しない経路で生じており，ChR2 刺激によ

タミン酸放出が，虚血時脳傷害の主な原因であることがる細胞内の酸性化が引き金となっていることが明らか示された。

（6）メカニカルストレスによるミエリン形成制御機構の解析
清水健史（生理学研究所 分子神経生理）

近年，液性因子のみならず，機械的刺激に応答して活になった。また実際に，オリゴデンドロサイト前駆細胞性化される化学的シグナルによって各種細胞の性質がをストレッチチャンバーにまいて細胞に伸展刺激を加制御されることが報告されている。ミエリン形成に関与

えると，それらメカノセンサーに関連した様々な変化がする外的環境として機械的な刺激(メカニカルストレス)認められたことから，機械刺激に応答したメカノセンが想定されるが未だ研究されていない。そこで機械的刺サーが，オリゴデンドロサイトの形態形成およびミエリ

激を感受し細胞内の化学シグナルへ変換するメカノセ

ン形成に関与している可能性が示唆された。これらの結ンサーに幾つか着目した。それらメカノセンサーをノッ

果をふまえて，従来の液性因子シグナルとは性質を異にクダウンすることによって培養オリゴデンドロサイト

した機械応答による新規のミエリン形成制御機構をマの形態，およびオリゴデンドロサイト-DRG ニューロン

ウス生体内で明らかにすることを目的とし，それらメカ

共培養時のミエリン形成効率が変化することが明らか

ノセンサーのノックアウトマウス，過剰発現マウスの作275

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

製を行っているので合わせて報告する。

（7）endotoxin 投与により「脳の窓」脳弓下器官の透過性が制限される
森田晶子（奈良県立医科大学，医学部，第２解剖学講座）

感知系脳室周囲器官という部位は一般的な血液脳関

血管は高い透過性を示す。しかし，成体マウスに LPS を門を持たず，血管が有窓性で高い物質透過性を示して血腹腔内投与すると，BrdU 陽性の内皮細胞数が有意に減液中の情報のセンサーとなる。炎症反応を引き起こすリ

少し，血管の物質透過性は LPS 投与後著しく低下した。

ポ多糖（LPS）を投与すると，その情報は感知系脳室周原形質小胞１タンパク質（PV-1）は有窓性血管の隔膜に囲器官を介して脳へ入るといわれている。最近我々は成特異的に発現し，血管の物質透過性の指標にもされてい体マウスの感知系脳室周囲器官において持続的な血管る。脳弓下器官では PV-1 の発現が高いが，LPS 投与後新生が起きていることを見出した。この結果は脳室周囲有意に低下した。以上のことから，LPS を投与すると脳器官の血管が，有窓性であるだけではなく高い可塑性を弓下器官では血管のリモデリングが生じ，物質透過性が持つことを示唆する。そこで本研究では，感知系脳室周低下することが明らかになった。この結果は脳弓下器官

囲器官のひとつ脳弓下器官の血管が LPS 投与により可の血管リモデリングが過度の炎症反応に対する防御機

塑性を示すか調べた。脳弓下器官では，正常状態で細胞構において役割を持つことを示唆した。

増殖マーカーBrdU 陽性の血管内皮細胞が多数認められ（8）神経サブタイプまたは神経活動に依存した髄鞘形成の解析
長内康幸（生理学研究所 分子神経生理）

一つのオリゴデンドロサイト(OL)は複数の軸索に対とでオリゴデンドロサイトと軸索が効率よく可視化出し髄鞘を形成することから OL がニューロン間の情報伝来ることを明らかにした。解析の結果，脳梁中に局在す達を仲介，調節している可能性が考えられる。近年，OLる OL のいくつかは特定の領野から投射している神経軸が脱分極することによりその OL が髄鞘を形成する索に対して優先的に髄鞘形成を行っていることを明ら

ニューロンの伝導速度が上昇することが明らかになっかにした。また，視交叉中のオリゴデンドロサイトの半た(Yamazaki et al., Glia,2014)。この結果から，OL は特定

数は左目由来の軸索と右目由来の軸索の双方が存在すのニューロンに対し髄鞘形成し，複数のニューロンの機る場合でも，片方の眼球由来の軸索に対して優先的に髄能を制御している可能性が考えられる。この事象を理解鞘形成することを明らかにした。本研究は従来困難でするための第一歩として，我々は OL とニューロンの双あった一細胞レベルでの髄鞘形成の解析を可能にし，オ方を可視化し，個々の OL がどの様なニューロンに対し

リゴデンドロサイトがどの様な場所から投射しているて髄鞘形成を行っているか解析を行った。我々は弱毒化

軸索にたいして髄鞘形成しているかを詳細に解析した

狂犬病ウイルスとアデノ随伴ウイルス(AAV)を用いるこ

重要な研究である。

276

研究会報告（9）グルタミン酸トランスポーターと精神神経疾患
相田知海（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 分子神経科学分野）

グルタミン酸は主要な興奮性の神経伝達物質であり，様々な精神・神経変性疾患モデルマウス解析，ヒトゲノ

その異常は多くの精神神経疾患に共通した病態である。

ム高速シークエンス，そして in vivo ゲノム編集によるヒ

我々はその動態を制御するグルタミン酸トランスポー

ト化マウス作出，機能カセットの挿入による細胞種特異ターを対象に，様々な遺伝子改変技術を駆使して，これ的な発生系譜解析までを統合した最近の研究を紹介しらの個体レベルでの機能解明と疾患モデル化を行ってたい。

いる。本研究会ではアストロサイトの機能失調を中心に，（10）薬理遺伝学手法を用いた視床下部オレキシン神経の機能解析
犬束歩（名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野 2）

神経ペプチドの一つであるオレキシンには多様な生スベクターを利用することで，オレキシン神経特異的な理機能が知られている。オレキシンを産生するオレキシ

遺伝子発現を達成した。薬理遺伝学的手法を用いてオレン神経は視床下部から青斑核や弓状核などを含む脳のキシン神経を特異的に活性化すると，行動量の増加，摂多くの領域にその軸索を投射しており，オレキシン神経

食量の増加，飲水量の増加，呼吸交換率の上昇が観察さを選択的に脱落させたマウスでは睡眠・覚醒の分断化，れた。また，絶食条件下でもオレキシン神経の活性化は摂食量の低下や体重増加などの変化が観察される。オレ

血糖値の上昇を引き起こした。一方，ジフテリア毒素 A

キシン神経はオレキシン以外の神経伝達物質も含んで断片を発現させることで，オレキシン神経の細胞死を誘おり，従来のオレキシンペプチドの局所投与といった手導した場合には，摂食量，飲水量の低下や血糖値の低下，法では，オレキシン神経が果たしている生理機能を十分

体重の増加が観察された。こうした摂食行動や代謝に対明らかにしているとは言えない。

する影響はオレキシン神経の８５％以上が失われて初我々はオレキシン神経特異的に Cre リコンビナーゼをめて出現した。こうした結果はオレキシン神経による摂発現する orexin-Cre マウスを作成し，アデノ随伴ウイル

食・代謝のロバストかつ統合的な調節機構を示している。

（11）二光子顕微鏡法によるモデルベース的意思決定の神経基盤の解明
船水章大（沖縄科学技術大学院大学，神経計算ユニット）

モデルベース意思決定では，自らの行動による状態変定・配置した。トレッドミル周囲の 12 個のスピーカで，化をモデル化し，現在の状態予測に用いることが重要で

仮想音環境を作った。マウスは，仮想音源に到達し，水ある。モデルベース意思決定の神経基盤を解明するための出るポートを舐めると(リック行動)，水を提示された。

に，マウスで，仮想音環境移動課題を実施し，後部頭頂同課題は，音源からの音刺激を常にマウスに提示する連葉(posterior parietal cortex: PPC) の神経活動を，蛍光カル

続音条件と，音刺激を断続的に提示する断続音条件の，シウムセンサーGCaMP6f を用いた二光子顕微鏡法で計2 つの条件を持つ。

測した。
上述の課題では，マウスを，球状トレッドミル上に固両条件で，マウスは音源に近づくと，リック行動を増加した。この報酬予期のリック行動は，断続音条件では，

277

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

音刺激の有無に関わらず増加した。この結果は，マウス

動から，音源までの距離を，ベイジアン識別器で推定しは音源位置推定を，自らの行動で更新したことを示唆すた結果，PPC は，音刺激の有無に関わらず，音源距離をる。

表現した。これは，PPC が，行動依存的な状態予測に寄

同課題中に，PPC の皮質 2，3，5 層から，500 細胞以与することを示唆する。

上の神経活動を多数同時計測した。この神経細胞群の活（12）運動学習に対する髄鞘の寄与
加藤大輔（生理学研究所

生体恒常機能発達機構研究部門）

髄鞘化された軸索は脳内で白質を構成し多領域間を動学習による白質の可塑性を確認するために，髄鞘関連結ぶことから，情報処理に重要な働きをする。また近年

タンパク質変化を real-time PCR 法を用いて評価した。

の fMRI を用いた研究により，学習による白質の構造変

PLP-tg は正常群に比べ学習効率が低く，レバー引きに化が示され白質に可塑性が存在する可能性が示された。

関連しない神経細胞の発火(自発発火)頻度が増加していProteolipid protein 1 (PLP1)は髄鞘を構成するタンパク質た。また，PLP-tg では正常群で認めた学習に伴う髄鞘関の１つであり，PLP-tg は神経伝導速度の低下及び不安様連タンパク質の発現変化を認めなかった。

行動を示すことが報告されている。そこで我々は，髄鞘これらの結果から我々は，髄鞘の恒常性破綻は学習にの恒常性破綻による神経伝導速度の低下が惹起する行伴う髄鞘制御機能を低下させ，個々の軸索における神経動異常の背景にある神経回路基盤を検証するため，伝導速度のランダムな低下をもたらし，その結果，シナ

GCaMP3 を大脳皮質運動野第 2/3 層の神経細胞へ導入し，プス入力の同期性が障害され不適切な出力が増加する

前肢レバー引きによる学習課題施行中の神経細胞の発ことで自発発火頻度が上昇し，学習障害を引き起したと火パターンを 2 光子顕微鏡を用いて評価した。さらに運考えた。

（13）神経活動依存的な視床軸索の枝分かれ形成機構-シナプス形成の関与
松本直之（大阪大学大学院，生命機能研究科，細胞分子神経生物学研究室）

視床核から大脳皮質へと伸びる視床皮質軸索は，そのれているかについて調べるため，外因性イオンチャネル

最終標的である大脳皮質第 4 層において軸索分枝形成とを視床細胞に強制発現させ神経活動を人工的に制御しシナプス形成を行う。これらの過程は神経活動によってた。内向き整流カリウムチャネル Kir2.1 を視床細胞に発制御されていることが古くから知られているが，分枝形現させることで神経活動を抑制した結果，シナプスの減成とシナプス形成の直接的な関係性については明らか

少に伴う軸索分枝の減少が観察された。一方で，電位依になっていない。そこで本研究では，視床皮質共培養法

存性ナトリウムチャネル NaChBac により神経活動を促を用いて視床皮質投射を培養下に再現し，軸索とシナプ進させた場合，シナプス以外での分枝形成が顕著に増加

ス部位を同時に可視化することによって，軸索分枝形成し，結果として全体の分枝数が増大することが明らかにとシナプス形成の関係性を調べた。枝分かれ形成過程をなった。以上の結果から視床皮質投射における軸索分枝

時間経過を追って観察した結果，新たに形成された分枝形成は，神経活動に応じてシナプス依存的な機構から非の多くはシナプス部位を起点として形成されることが依存的な機構へとシフトすることで，その軸索形態の可明らかになった。この現象が神経活動に依存して制御さ塑的変化を制御していることが示唆された。

278

研究会報告（14）インターロイキン-１受容体ファミリー分子群による中枢シナプス形成の調節吉田知之（富山大学，医学薬学研究部，分子神経科学講座）

インターロイキン-１(IL-1)は免疫応答や炎症反応にお経細胞に対しては消失したが，PTPδ によるシナプス後部

いて重要な役割を担う液性分子で，細胞外領域の３つの誘導は IL1RAPL1 欠損神経細胞に対しても部分的におこIg ドメインと細胞内領域の TIR ドメインからなる構造のる こ と か ら ， PTPδ に よ る シ ナ プ ス 後 部 誘 導 に は保存された IL-1 受容体複合体を介して機能を発揮する。

IL1RAPL1 以外の分子も関与することが示唆された。総

私達はシナプス誘導分子のスクリーニングから IL-1 受ての IL-1 受容体ファミリー分子のシナプス誘導能を調容体ファミリー分子である IL1RAPL1 を同定した。

べたところ，IL-1 受容体複合体の共通サブユニット

IL1RAPL1 を発現させた繊維芽細胞を大脳皮質神経細胞

IL-1RAcP に強いシナプス誘導活性があることを発見しと共培養すると，周囲にシナプス前終末が誘導されるこ

た。IL-1RAcP によるシナプス誘導にも PTPδ が不可欠でとから新規のシナプスオーガナイザーであることが示あった。このことから IL-1 受容体ファミリー分子の一部された。更にシナプス前終末の IL1RAPL1 リガンドとしは神経細胞間の接着分子としてシナプス形成の調節をて受容体チロシン脱リン酸化酵素 PTPδ を同定した。

担うことが明らかとなった。

IL1RAPL1 によるシナプス前終末誘導能は PTPδ 欠損神（15）神経活動により惹起されるアストロサイトの形態変化
和中明生（奈良県立医科大学，医学部，第２解剖学講座）

脳の発生過程で重要な役割を担っているグリア前駆トに分化することを見出した。一連の系譜追跡実験の過細胞／オリゴデンドロサイト前駆細胞に発現する Olig2

程で我々は Olig2-lineage 細胞が大脳基底核の淡蒼球に集遺伝子は，成熟脳においても一定の細胞に発現する。こ積することに気づき，同神経核が運動機能の制御に深くのような Olig2-lineage 細胞が成熟脳内で如何なる機能を関わっていることから，ダブルトランスジェニックマウ

持っているかについて，Olig2 プロモーター制御下にタ

スに運動負荷を与えて同細胞の挙動を観察した。

モキシフェン感受性 Cre リコンビナーゼを発現するマウOlig2-lineage 細胞は淡蒼球では主に成熟アストロサイト

スと ROSA 部位に Flox-stop signal-GAP43-EGFP を組み込であり，総運動量に合わせて形態を複雑化させたり，まんだリポーターマウスを掛け合わせたダブルトランス

た単純化したりという形態可塑性を示すことを見出し

ジェニックマウスを用いて Olig2-lineage 細胞の動態を検た。現在この Olig2-lineage アストロサイトの運動機能へ討した。大脳皮質の機械的損傷に対しては増殖し損傷周の関与をパーキンソン病モデルマウスや光遺伝学的手囲の反応性アストロサイトに分化すること，また脱髄モ法を用いてさらに解析を進めている。

デルの脳梁において同細胞は主にオリゴデンドロサイ

279

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

３．シナプス機能の普遍性と多様性
2014 年 6 月 5 日－6 月 6 日
代表・世話人：服部光治（名古屋市立大学 大学院薬学研究科）
所内対応者：深田正紀（生理学研究所 生体膜研究部門）（１）高速・高効率 in vivo ゲノム編集によるマウス遺伝子改変
相田知海（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 分子神経科学分野）（２）常染色体劣性遺伝性小頭症の発症機構の解明に向けて
田中大介（ブリュッセル自由大学

学際研究所（現 東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科））（３）光学顕微鏡技術と電子顕微鏡技術の融合による神経組織の三次元再構築解析
岩﨑広英（東京大学大学院医学系研究科 神経細胞生物学分野）（４）生後発達期小脳プルキンエ細胞における登上線維の選択的シナプス強化は発火タイミング依存的に起きる
河村吉信（広島大学 大学院医歯薬保健学研究院 神経生理学）（５）新規蛍光プローブを用いたシナプス膜におけるグルタミン酸受容体動態の定量的イメージング解析
石井雄一郎 1,2，藤井哉 1，奥野浩行 1,3，尾藤晴彦 1,2（1 東京大学大学院医学系研究科 神経生化学分野
2CREST-JST

3 京都大学メディカルイノベーションセンター）（６）樹状突起上のシナプス強度分布の制御
合田裕紀子（理化学研究所脳科学総合研究センター）（７）細胞内タンパク質輸送と統合失調症
中澤敬信（大阪大学大学院薬学研究科 附属創薬センター）（８）糖鎖発現制御による神経再生と発生 －神経構成における糖鎖と，糖鎖を標的とした脊髄損傷治療への展望－
武内恒成（愛知医科大学 医学部 生物学）
（９）成体脳における新生ニューロンの移動・成熟機構と嗅覚入力の役割
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）（10）空間学習・記憶異常を呈するセプチン欠損マウスの解析
上田（石原）奈津実，木下専（名古屋大学大学院 理学研究科）【参加者名】
深田正紀（生理学研究所），深田優子（生理学研究所），

京大学大学院），山田哲也（名古屋大学），田中大介（東横井紀彦（生理学研究所），髙橋直樹（生理学研究所），

京医科歯科大学大学院），榎本和生（東京大学大学院），

村上達郎（生理学研究所），関谷敦志（生理学研究所），

服部光治（名古屋市立大学），酒井浩旭（東京大学），西相田知海（東京医科歯科大学），合田裕紀子（理化学研

田舞香（東京大学），澤田雅人（名古屋市立大学），久保究所），尾藤晴彦（東京大学），木下

義弘（生理学研究所），宮下俊雄（生理学研究所），若林専（名古屋大学），

河村吉信（広島大学），大塚稔久（山梨大学），上田（石正浩（生理学研究所），郷原）奈津実（名古屋大学），植村健（信州大学），中澤

稲村直子（生理学研究所），大澤園子（基礎生物学研究

敬信（大阪大学大学院），武内恒成（愛知医科大学），平所），中條浩一（生理学研究所），柴田明裕（生理学研究

野泰生（京都大学），中尾所），吉村由美子（生理学研究所），森島美絵子（生理学章人（京都大学），山口一真（京都大学大学院），石井雄

研究所），窪田芳之（生理学研究所），西本れい（生理学一郎（東京大学），橋本浩一（広島大学），岩﨑広英（東

研究所）

280

満（京都大学大学院），森康広（新分野創成センター），

研究会報告【概要】
脳の機能と病態を理解するために，シナプスの個性・は，様々な動物種・システム・実験手技 を用いる研究

恒常性維持・可塑性・消失等に関わる分子メカニズムの者が一堂に会し，フランクに話し合うことが役に立つ。

解明は不可欠である。しかし，一口に「シナプス」 と本研究会では，シナプスの構造および機能，さらにはそ

いっても，その構造や機能は多種多様であり，脳神経シの周辺領域に関わりを持つ研究者を 集め，最新の研究

ステム全体における役割や重要性は異なっている。一方，成果を発表して頂くとともに，議論に充分な時間を割く

一部の分子や機構については，動物種やシス テムを越ことで，今後のシナプス可塑性及び関連分野の新展開をえて広く保存されている。神経ネットワークにおけるこ模索したい。

のような「多様性」と「普遍性」を解明していくために（1）高速・高効率 in vivo ゲノム編集によるマウス遺伝子改変
相田知海（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 分子神経科学分野）

ノックアウトマウスに代表されるジーンターゲティン

グを行う事が可能になった（in vivo ゲノム編集）。これ

グ法により作出された遺伝子改変マウスは，個体レベル

により，僅か１ヵ月でほとんど費用をかける事なく簡単

での遺伝子機能やヒト疾患病態の解明に欠かす事のできにノックアウト/ノックインマウスを作製できる。本講演ないツールである。しかしながら，その作製は今なお煩では，我々が作製してきたノックインマウスを例に，ヒ

雑な操作・長期間・多額の費用を要し，決して容易でなト疾患モデルの作製や精密な細胞系譜解析への応用を紹い。この状況は，生物種を問わずゲノムの自在な改変を介する。ゲノム編集は古典的なジーンターゲティングに可能にするゲノム編集法の登場により一変した。高効率

加え，様々なゲノム操作が可能である。またあらゆる生の部位特異的ヌクレアーゼ TALEN や CRISPR/Cas 等のカ物へ適用可能である事から，使い方次第で全く新たな研スタマイズ可能なツールの開発により，ES 細胞でのセレ究が実現すると考えられる。議論を通じて予想外のアイ

クションを経ず，受精卵内で直接，ジーンターゲティン

デアが産まれる事を期待している。

（2）常染色体劣性遺伝性小頭症の発症機構の解明に向けて
田中大介（ブリュッセル自由大学

学際研究所（現 東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科））

常染色体劣性遺伝性小頭症の患者は出生時に既に脳がは明らかになっていない。

小さいことより，胎児期において何らかの発生異常があ

本研究においてまず我々は，WDR62 の発現をヒト胎ると指摘されている。さらにこれまでに同定されている

児大脳新皮質切片において調べた。結果，WDR62 は大原因遺伝子のうち WDR62 に変異のある患者は，脳が小脳新皮質の主要な神経幹細胞である radial glial cell にお

さいのみならず，大脳新皮質のしわの形態にも異常があいて発現していることが分かった。次に WDR62 に変異ることが知られている。またその脳の小ささの程度や形のある小頭症患者から繊維芽細胞を採取し，それらから態は，WDR62 内に同じ変異を持つ患者の間でも差がある

iPS 細胞を作製し大脳新皮質神経幹細胞様の細胞に分化ことから，遺伝子変異そのもののみならず，遺伝的背景させたところ，それら患者由来大脳新皮質様細胞ではや環境因子も最終的な表現型に影響している可能性が指WDR62 の RNA およびタンパク質の発現が，健常人由来

摘されているが，これまでのところその発症機序の全貌の細胞に比べ著しく低いことが分かった。またそれら発

281

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

現レベルの異常に対する遺伝的背景の影響を調べるためめる細胞のマーカーである TBR1 と CTIP2，および主にに，患者由来 iPS 細胞において相同組替えにより WDR62

上層細胞のマーカーである SATB2 の免疫染色により解の変異を修正した細胞株を作製し同様の解析をしたとこ

析したところ，健常な胎児では形成されている上層が，ろ，RNA とタンパク質ともに健常人由来細胞と同等の発変異のある胎児では欠失していることが示唆された。さ現レベルにまで回復した。よって患者由来大脳新皮質様らに，変異のある胎児では SATB2 陽性細胞はその移動経細胞では，WDR62 の変異そのものによりまず RNA の発

路上において異常な細胞塊を形成していることが分かっ

現レベルが低下し，その結果タンパク質の発現レベルがた。当日の発表はまだ結論の出ていない経過報告になる

低下していると考えられた。また WDR62 に変異のあるが，これらの結果を踏まえて WDR62 変異による小頭症

27 週齢の胎児大脳新皮質切片を，大脳新皮質の下層を占の発症機序について議論したい。

（3）光学顕微鏡技術と電子顕微鏡技術の融合による神経組織の三次元再構築解析
岩﨑広英（東京大学大学院医学系研究科 神経細胞生物学分野）

脳は膨大な数の神経細胞から構成され，それらがシナ様式を解きほぐすには光学顕微鏡による広域観察が必要

プスを介して結合することで神経回路を形成し，多彩なとなる。従って神経回路の網羅的解析には電子顕微鏡技

脳機能を実現している。従って脳の機能を回路レベルで術と光学顕微鏡技術の各々の長所を活かし，それらを融理解するためには，神経細胞の配線図を明らかにする必合する技術の創出が重要と考えられる。

要がある。このような観点から，欧米では神経回路の網

近年，このような応用を主眼に置いた技術開発の進展

羅的解析（コネクトーム）を目的とするプロジェクトがは目覚ましく，とくに電子顕微鏡による自動画像取得・

近年，精力的に進められつつある。

三次元再構築法については種々の手法が開発されている。

シナプスは微細な構造であり，シナプス間隙は約 25nm，ATUM（Automated Tape-collecting UltraMicrotome）は超薄シナプス小胞の直径は約 40nm である。従って光学顕微

連続切片をプラスチックテープの上に自動回収する装置

鏡では分解能の観点から詳細な観察は不可能であり，電であり，光学顕微鏡および電子顕微鏡での画像取得に極子顕微鏡の利用が必要となる。一方で神経細胞は長い突めて有用である。本講演では ATUM をはじめとする光学起を伸ばし比較的離れた神経細胞ともシナプスを形成す

顕微鏡技術と電子顕微鏡技術の融合的技術を利用した神ることから，複雑に絡まり合った神経細胞どうしの結合

経組織解析法について紹介したい。

（4）生後発達期小脳プルキンエ細胞における登上線維の選択的シナプス強化は発火タイミング依存的に起きる
河村吉信（広島大学 大学院医歯薬保健学研究院 神経生理学）

神経細胞は生後発達期において，神経活動依存的に機発達期の生きている動物の脳内における神経活動の実態

能的な神経回路網を構築すると考えられている。生直後や，その活動とシナプス刈り込みの関連についてほとんの神経回路には，成熟動物の脳には見られない過剰なシど分かっていない。この活動の実態を理解するには，生ナプス結合が存在するが，発達過程において正常な脳機後発達期の生きている動物の脳内で起こる神経活動を観能に必要な結合が強化され，不必要な結合は弱化・除去

察する必要がある。そこで本研究では，モデル実験系とされるプロセスを経て，次第に機能的に成熟することがして小脳登上線維－プルキンエ細胞間のシナプス刈り込

知られている（シナプス刈り込み）。しかしながら，生後みを用い，in vivo ホールセルパッチクランプ法と二光子

282

研究会報告励起カルシウムイメージング法を併用することにより，次に，BS と登上線維入力(EPSP)のタイミングおよび大き生後発達期の神経活動実態とシナプス刈り込みの関係をさの関係が発達に伴ってどのように変化するかを詳細に明らかにする解析を行った。

解析したところ，BS に最も近いタイミングで起こる成熟期のプルキンエ細胞はほとんどが単一の登上線維

EPSP の振幅が最大であり，個々の EPSP の振幅は BS とによる支配を受けているが，生直後には一時的に複数ののタイミングにおいて逆相関を示した。さらに，登上線

登上線維による多重支配を受けている。生直後のプルキ

維の選択的シナプス強化が完了した時期では，BS 発生直ンエ細胞からホールセル記録を行い，多重支配を受けて前に観察される EPSP の振幅が選択的に増強しているこいるプルキンエ細胞の自発的，及び感覚刺激誘導的な登とがわかった。上記の実験結果は，選択的な登上線維シ

上線維応答を観察した。この結果，複数の登上線維は各々ナプス強化が発火タイミング依存的に決定されることを個別に活動するというよりはむしろ同期的に活動し，プ示唆する(Kawamura. Y. et al. 2013)。

ルキンエ細胞にバースト状の発火（Burst spiking : BS）を

Kawamura, Y. et al. Spike timing-dependent selective

引き起こすことが明らかになった。また二光子励起カル

strengthening of single climbing fibre inputs to Purkinje cells

シウムイメージング記録の解析から，BS がプルキンエ細during cerebellar development. Nat. Commun. 4, 2732 (2013)

胞内のカルシウム濃度上昇を引き起こすことが分かった。

（5）新規蛍光プローブを用いたシナプス膜におけるグルタミン酸受容体動態の定量的イメージング解析）
石井雄一郎 1,2，藤井哉 1，奥野浩行 1,3，尾藤晴彦 1,2（1 東京大学大学院医学系研究科 神経生化学分野
2CREST-JST

3 京都大学メディカルイノベーションセンター）

脳高次機能である記憶・学習には，海馬におけるグル手法によって輸送機構が解析されてきたが，膜挿入と側タミン酸性興奮性シナプス伝達の伝達効率が亢進するこ

方拡散を区別しながら，双方を同時に可視化することがとが重要と考えられている（長期増強：LTP）。近年，様々技術的に困難であった。そこでケミカルバイオロジーをなイメージング手法の進歩に伴い，単一シナプスレベル

駆使した新たなイメージング手法（Komatsu et al. JACS,

でグルタミン酸受容体のシナプス膜における受容体動態2011）を導入し，AMPAR 輸送の異なる経路の同時可視の定量的解析が可能になってきた。その結果，AMPA 型化法を樹立した。本法を，海馬初代培養神経細胞におけ

グルタミン酸受容体（AMPAR）の分子数がシナプス膜でるシナプス刺激依存的なスパイン容積増大（Okuno et al.

増加することが長期増強の分子的実態であるという説がCell, 2012; Fujii et al. Cell Reports, 2013）に適用し，増大確立しつつある。AMPAR のシナプス輸送モデルとして，スパインへの AMPAR 輸送を担う，GluA1 サブユニット

まずシナプス外膜へ膜挿入され，膜上での側方拡散にの側方拡散と膜挿入について興味深い結果を得たので報よってシナプスへ運ばれ，PSD 膜に捕捉される説が最も告する。

有力だが，詳細な機構は明らかでない。これまで様々な（6）樹状突起上のシナプス強度分布の制御
合田裕紀子（理化学研究所脳科学総合研究センター）

シナプスは神経細胞同士が接する特殊な微小部位であ効率とその形態自体を調整する可塑性を備え持っており，り，脳における情報伝達には必須な役割を果たしている。

この可塑性が記憶，計算など脳のあらゆる機能に重要な神経回路の活動パターンに応じてシナプスは情報伝達の働きをしている。しかしシナプスが可塑化する前に根本283

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

的にどのようにしてその情報伝達強度が設定されるのか，用いて測定できる，海馬の培養細胞を原点として，実験

シナプスの構造もしくは形態はいかにシナプス可塑性とを進めている。特に近隣シナプスの関連性の課題におき，関わりがあるのか，さらに近隣のシナプス間の相互関係

樹状突起上のシナプスでは，樹状突起局所の活動に応じがシナプス強度調整，可塑性にどう関わっているのかなて，恒常的に神経伝達物質の放出強度を制御する機能がどの不明な点が多い。このような根本的なシナプス強度

存在することが明らかになった。また，樹状突起を共有の制御に着目し，あらゆる脳部位における神経回路に共するシナプス前部の強度は，前神経細胞の間で，常に不通するメカニズムを探究する上で，シンプルであり，か均衡に保たれていることが判り，そのメカニズムの解析

つ，各神経細胞の一個一個のシナプス前部・シナプス後を行っている。

部の強度を的確に蛍光イメージングと電気生理の手法を（7）細胞内タンパク質輸送と統合失調症
中澤敬信（大阪大学大学院薬学研究科 附属創薬センター）

統合失調症は，幻覚，妄想のほか，意欲の低下や引きることを明らかにした。患者サンプルで TCGAP の発現

こもりがおこり，結果として重大な社会生活および就業量が低下していたことから，疾患のモデルとして TCGAPへの障害となる内因性の精神病である。人口の約 1％が遺伝子欠損マウスの作製および解析を実施したところ，罹患する頻度の高い重篤な疾患であり，国内では医療費

統合失調症様の行動異常やスパイン形態の異常が観察さ等の社会的コストが約 3 兆円と大きな社会負担になってれた。次に TCGAP 遺伝子欠損マウスの統合失調症様のいる。統合失調症は遺伝や環境要因が複雑にからみあっ

脳機能異常の分子機構の解析を行った。TCGAP およびた多因子疾患であり，その病因・病態は不明な点が多い。

p250GAP は RhoGAP 領域の他にリン脂質と結合する

また，現存するドーパミン系を標的とした主要な抗精神phox homology (PX)領域をもつ。一般的に PX 領域を持つ病薬を用いても効果的ではない患者も多いことから，既タンパク質は細胞内輸送に関与することが知られている

存薬の限界が指摘されており，新たな病因や病態に立脚ことから，TCGAP の細胞内輸送における機能解析を行っした創薬が求められている。

たところ，TCGAP 欠損マウスでは，神経栄養因子受容体

我々は新しい統合失調症の関連遺伝子を同定することをの輸送異常がおこっていること，および受容体の強制的目的として，以前に同定した新規の神経系特異的スパインな活性化によって TCGAP 欠損マウスの統合失調症様の形態制御分子ファミリー分子である TCGAP/ARHGAP33

異常が回復することを明らかにした。

および p250GAP/ARHGAP32 に注目した。統合失調症患者 由 来 の サ ン プ ル を 調 べ た と こ ろ ， TCGAP お よ び

以上の結果から，統合失調症の分子病態の一つとして
細胞内タンパク質輸送異常を提案したい。

p250GAP の遺伝子座に統合失調症と有意に関連した一

最後に，我々が最近取り組んでいる，患者から iPS 細塩基多型(SNP)を見いだし，p250GAP 遺伝子座の SNP と胞を介した疾患神経細胞を樹立し，疾患の病態研究を行

統合失調型パーソナリティー傾向が相関することやうプロジェクトを紹介させていただきたい。

TCGAP 遺伝子座の SNP と患者脳の体積減少とが相関す284

研究会報告（8）糖鎖発現制御による神経再生と発生－神経構成における糖鎖と，糖鎖を標的とした脊髄損傷治療への展望－
武内恒成（愛知医科大学 医学部 生物学）

成体においては中枢神経系の軸索再生は殆ど起こらな

また，我々のノックアウトマウスは上記の再生研究だけい。これは神経解剖学の祖であるラモン＝カハールの提ではなく，CS 糖鎖が絡む神経発生や神経可塑性での CS

唱以降，周知の事となっている。そのため脊髄損傷にも機能など興味深い知見が得られつつある。とくにこれら

根本治療法がいまだ無い状況である。最大の原因の一つ

CS をリガンドとする神経細胞接着分子 TAG-1 でのノッとしては，中枢神経損傷部において急激に発現するコン

クダウン実験とさらに CS ノックアウトノックダウンな

ドロイチン硫酸プロテオグリカンが，神経再生阻害因子

どによる研究から，細胞移動・極性決定における機能のとして神経伸長をブロックすることに依る。我々はこの糸口も掴めつつある 3)4)のでご紹介したいと思います。

コンドロイチン硫酸(CS)転移酵素 CSGalNAcT1/T2 ノッ

1) Watanabe Y. *, Takeuchi K. *, et al.: Chondroitin sulfate

クアウトマウスを作製した 1)。このマウスの脊髄損傷モN-acetylgalactosaminyltransferase-1 is required for normal

デルは,これまで報告されたどのマウスよりも優れた機

cartilage development.

能回復を示した。それは，阻害因子の発現低下にとどま

432: 47-55 (2010)

らず，他にもさまざまな回復の理由が認められることに2)

TakeuchiK,(*: equal contribute) Biochem. J.
etal.:Chondroitin

sulfateN-

依る。一つには標的とした CS 糖構造だけではなく，別

acetylgalactosaminyl-transferase-1 inhibits recovery fromのグルコサミノグリカン糖鎖転移酵素の発現バランスを

neural injury. Nat. Commun. 4:2740. (2013)

変えることも劇的な回復の原因として捉えられ，これま

3) Okamoto M., et al. : TAG-1-assisted progenitor

で考えられていた以上に糖鎖ドメインの発現機構は動的

elongation

streamlines

nuclearmigrationtooptimizeなものであることも解りつつある 2)。さらにこの糖転移

subapical crowding. Nat. Neurosci. 11:1556-66. (2013)

酵素は再生治療に向けた絶妙な創薬ターゲットでもある

4) Namba T., et al.: Pioneering axons regulate neuronal

ため，生体内での発現制御も進めている。最近この生体

polarization in the developing cerebral cortex. Neuron

内ノックダウンによる再生治療にも成功し，iPS 細胞応81:814-829. (2014）

用となどとの併用による再生方針にも繋がりつつある。

（9）成体脳における新生ニューロンの移動・成熟機構と嗅覚入力の役割
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）

哺乳類の脳は，胎生期に神経幹細胞から多数のニュー枢である嗅球に到達し，適切な位置で移動を停止して顆ロンが産生され，生後の発達期にシナプス接合を最適化

粒細胞もしくは傍糸球細胞へと分化する。これらの新生することで成熟した神経回路網を獲得する。成体脳では，ニューロンが嗅球神経回路に組み込まれる一方で，古いシナプスの構造的・質的な変化が感覚入力依存的な可塑

嗅球ニューロンは細胞死によって除去されていることか性に重要な役割を果たすと考えられている。

ら，嗅球内でニューロンは活発に入れ替わっていると考しかし近年，脳室下帯及び海馬歯状回の二カ所に限っえられる。しかし，嗅球に到着した新生ニューロンがどては，成体においてもニューロン新生が持続し，シナプのように移動を停止し，成熟して古いニューロンと入れスレベルだけでなく細胞レベルでの神経回路の再編成が替わるのか，さらに嗅覚入力がこの過程に影響を及ぼす生じていることが明らかになってきた。脳室下帯の神経のか，については未解明である。

幹細胞から産生された新生ニューロンは，嗅覚の一次中

我々は，FRET プローブや光刺激活性型プローブを用285

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

いた分子イメージング解析によって，Sema3E-PlexinD1

嗅覚入力の変化がこれら新生ニューロンの移動・成熟過シグナルが嗅球内を移動する新生ニューロンの細胞形態

程を制御することで，嗅覚機能に影響を与える可能性をを制御し，停止位置を決定することを明らかにした。ま見いだした。以上の結果は，成体嗅球において細胞レベ

た，二光子顕微鏡を用いた長期生体イメージング法によルでの活発な神経回路の再編成が，感覚入力依存的な可り，移動を停止した新生ニューロンが古いニューロンと塑性と安定性に寄与していることを示唆している。

同じ場所で入れ替わることを報告した。興味深いことに，（10）空間学習・記憶異常を呈するセプチン欠損マウスの解析
上田（石原）奈津実，木下専（名古屋大学大学院 理学研究科）

発達期の脳内では神経細胞の分裂と移動，軸索/樹状突

未発表）。セプチンおよび関連分子を欠損または過剰発現

起の伸展，シナプス結合の形成などが盛んに起きているする複数のマウスの系統的行動解析の結果，空間学習・が，これらの過程には細胞骨格系の動的制御が不可欠で記憶を評価する複数のパラダイムにおいて一貫した機能ある。一方，神経回路形成が完了した成熟脳でも，学習障害を呈する１系統を見出した。この表現型は，空間学や記憶形成の過程でシナプスやその基盤構造である樹状

習・記憶に関する未知の分子メカニズムの解明への糸口突起棘（スパイン）がダイナミックに再編成する。しかになると期待される。そこで，定量性の高い質量分析手し，神経活動依存的なシナプス伝達機能の再編成と共役法を用いて海馬プロテオームの genotype 間比較を施行しした細胞骨格系の動的調節の分子メカニズムには不明なたところ，グルタミン酸受容体サブユニットを含む複数点が多い。

の学習・記憶関連蛋白質に量的異常を認めたため，膜画

当グループでは，ニューロンやグリアで高発現する分のイムノブロットや免疫共沈実験を含めた生化学的検

GTP 結合蛋白質セプチン（SEPT1-14）の重合体が，１）証を行った。さらに，シナプス膜およびシナプス近傍のアクトミオシン膜骨格の特定の領域に局在し，膜蛋白質

細胞膜直下における上記分子群の質的異常を探索するたの足場ないし拡散障壁として機能すること，２）発生過め，連続切片の免疫電子顕微鏡像 3D 再構築（ssTEM）

程では神経突起伸展，成熟後にはシナプス伝達に関与す

法や急速凍結・凍結割断レプリカ標識（SDS-FRL）法をること，３）神経活動依存的にリモデリングすることな用いた高空間分解能解析を試みた。これらの知見を紹介

ど を 示 し て き た （ Neuron 2007, Cytoskeleton 2011,

し，議論したい。

Molecular Brain 2013, Nature Communications 2013 および286

研究会報告４．視知覚の現象・機能・メカニズム - 生理学的，心理物理学的，計算論的アプローチ
2014 年 6 月 12 日－6 月 13 日
代表・世話人：村上郁也（東京大学大学院人文社会系研究科）
所内対応者：小松英彦（生理学研究所）（１）無意味なパターンに対する生き物らしさの認知高橋康介（東京大学先端科学技術研究センター）（２）順応を用いた物体認知メカニズムの心理物理学的分析
本吉勇（東京大学大学院総合文化研究科）（３）錯視の数理とその応用
新井仁之（東京大学大学院数理科学研究科）（４）大規模 ECoG データ解析によるマカクザル視覚情報処理機能の解明
藤井直敬（理化学研究所脳科学総合研究センター）（５）モデリングアプローチを用いた自然視知覚下脳活動の定量理解
西本伸志（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター）（６）工学における光沢の定義と検出方法
日浦慎作（広島市立大学大学院情報科学研究科）（７）視覚情報から物体の経時変化を推定する質感認知機構
岡嶋克典（横浜国立大学大学院環境情報研究院）（８）霊長類における本能的認知機構：膝状体外視覚系の役割
西条寿夫（富山大学大学院医学薬学研究部）（９）サルＶ４野における自然テクスチャ選択性を説明する画像特徴量
岡澤剛起（生理学研究所感覚認知情報研究部門）（10）ヒト初期視覚野(V1/V2)および背側視覚野 V3A，V3B/KO における奥行き視情報の処理と統合番

浩志（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター）（11）視覚探索における脳内目標選択とサッカード眼球運動―サッカード潜時の同時性は目標識別時刻の同時性を保証しない―小川正（京都大学大学院医学研究科）（12）視覚的注意における空間特性の多重性
塩入諭（東北大学電気通信研究所）（13）メラノプシン神経節細胞の非撮像系経路および撮像系経路への影響
辻村誠一（鹿児島大学大学院理工学研究科）（14）視覚情報処理におけるフィルタリングとプーリング
大澤五住（大阪大学大学院生命機能研究科）【参加者名】
高橋康介（東京大学），本吉勇（東京大学），新井仁（東北大学），辻村誠一（鹿児島大学），大澤五住（大阪之（東京大学），藤井直敬（理化学研究所），西本伸志（情大学），村上郁也（東京大学），内川惠二（東京工業大学），

報通信研究機構），日浦慎作（広島市立大学大学），岡嶋

韓克典（横浜国立大学），西条寿夫（富山大学），番浩志

由良浩己（東京工業大学），楠山貴大（東京工業大学），諭小川洋和（関西学院大学），鯉田孝和（豊橋技術科学大（情報通信研究機構），小川正（京都大学），塩入惠軫（東京工業大学），佐藤牧人（東京工業大学），

287

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）学），金子寛彦（東京工業大学），森平良（東京工業大（神奈川大学），中尾啓輔（花王㈱），田中学），山田勇人（東京工業大学），高龍坤（東京工業大

学），庄野

緑（千葉大

逸（電気通信大学），五十嵐康彦（東京大学），

学），三輪拓馬（東京工業大学），門野泰長（東京工業大

田島大輔（東京工業大学），小林秀行（東京工業大学），学），篠森敬三（高知工科大学），須田悠紀（順天堂大学），

渡橋裕太郎（東京工業大学），漆畑健司（オリンパス㈱），木原健（鹿児島大学），栗木一郎（東北大学），設楽宗佐藤多加之（理研 BSI），佐藤雅之（北九州市立大学），

孝（筑波大学），一戸紀孝（国立精神・神経医療研究セ

田村秀希（豊橋技術科学大学），村井祐基（東京大学），

ンター），我妻伸彦（東京電機大学），田嶋達裕（理化学

増田知尋（食品総合研究所），前原吾朗（神奈川大学），

研究所），天野薫（情報通信研究機構），酒井雅子（㈱若山暁美（近畿大学），中田龍三郎（名古屋大学），坂東

エクォス・リサーチ），小原慶太郎（理化学研究所），若敏博（同志社大学），隅田浩子（神奈川大学），西田知史

井宏平（㈱クリイノ創研），満倉英一（電気通信大学），（京都大学），堀内隆彦（千葉大学），岡部昌子（大同大山口真美（中央大学），金沢

学），兼子峰明（理研 BSI），葭田貴子（東京工業大学），

創（日本女子大学），市川嘉楽（中KWON SEONGMIN（東京工業大学），山岡真悟（東京工央大学），佐藤夏月（中央大学），田中礼紀（中央大学），

業大学），神谷聖耶（東京工業大学），鹿山敦至（東京工根岸一平（高知工科大学），佐藤弘美（東京大学），伊藤

業大学），相田紗織（東京海洋大学），山本雅裕（㈱東芝），

南（東京医科歯科大学），下川丈明（国際電気通信基礎

岡田真人（東京大学），中村大樹（電気通信大学），杉森

技術研究所），岡本直宏（京都大学），橋渡智也（京都大順子（愛知工科大学），小濱

学），西田眞也（NTT コミュニケーション科学基礎研究（豊橋技術科学大学），行松慎二（中京大学），堺所），宮川尚久（国立精神・神経医療研究センター），佐（豊田中央研究所），高橋伸子（愛知淑徳大学），松本長

藤太（近畿大学），木村昭悟（NTT）

寛子（中央大学），作田由衣子（中央大学），楊駿（専修大学），湯淺健一（東京大学），圓山由子（京剛（近畿大学），臼井支朗
浩之

都産業大学），酒井朋子（慶應義塾大学），増谷侑一（東以下，生理学研究所京大学），福島邦彦（ファジィシステム研究所）
，坂本浩

小林

隆（東京大学），寺尾将彦（東京大学），蘆田宏（京都角谷基文，吉本隆明，西尾奈々，宍戸恵美子，宮下俊雄，

大輔（東京大学），

西村幸男，福永雅喜，渡辺秀典，木村梨絵，小松英彦，大学），出利葉健（東京大学），林恵，徳岡広太，笠井昌俊，辻本憲吾，橋口真帆，

藤井直樹（東京大学），山下和香代（鹿児島大学），宮脇

郷田直一，横井陽一（電気通信大学），中山遼平（東京大学），大塚昭兵

波間智行

功，眞田尚久，西尾亜希子，岡澤剛起，【概要】
平成 26 年度生理学研究所研究会「視知覚の現象・機面の反射特性および環境の映り込みに関する順・逆光学

能・メカニズム ― 生理学的，心理物理学的，計算論的の計算モデルを紹介した。岡嶋氏は生鮮野菜や工業製品アプローチ」は，平成 26 年 6 月 12，13 日に岡崎コンファの古びていく画像への選好性に関する心理実験データ

レンスセンター中会議室において開催された。生理学・を報告した。西条氏は視床枕のニューロン活動について，

脳計測 8 件，心理物理学 4 件，計算論 2 件の合計 14 件

ヘビなどの嫌悪刺激に対する形状選択性を報告した。二の講演があり，参加者は 131 名であった。初日は，まず日目は，岡澤氏が自然画像の表面肌理に対するサル V4

高橋氏が無意味パターンに生じる顔・生命感の認知の刺野の選択性について，多変量解析を駆使して紹介した。

激条件について実験心理学的研究を報告した。次に本吉

番氏は，ヒト fMRI 賦活において，複数奥行き手がかり

氏が光沢立体画像への順応後の陰性残効の決定要因に存在下での促進的感度上昇を来す処理機構の存在を示ついて紹介した。新井氏は初期視覚のフィルタの数理的唆した。小川氏は，視覚探索時のサッカード潜時と標的特性いかんで様々な錯視現象を記述しうることを紹介

同定時刻との乖離についての生理実験データを報告しした。藤井氏は大脳半球からの同時慢性記録を行った際た。塩入氏は注意の広がりの課題依存性を心理物理学おの ECoG チャネルの視覚応答を紹介した。西本氏は自然よび脳波データを元に議論した。辻村氏はメラノプシン

画像観察時の fMRI 賦活を当該画像内の特徴記述子と比単独変調刺激を用い，三色型のメタマー間での知覚的変較し，賦活と心的表象の関連を論じた。日浦氏は物体表調を示した。大澤氏は処理階層間の収斂結合をフィルタ

288

研究会報告リング型とプーリング型とに分け，実験データを再解釈きる非常に有意義な研究会であった。

した。特に今年は多くの学際融合的アプローチが堪能で（1）無意味なパターンに対する生き物らしさの認知高橋康介（東京大学先端科学技術研究センター）

視覚シーンの中から顔や生き物を検出して処理する

有の処理が駆動されることを示唆する。

能力はヒトの生存や円滑なコミュニケーションに欠か

アニマシー知覚では無意味なパターンに生き物らしせない。ところがヒトは時として全く生き物ではないモさが見出される。そこでヒトが見る「生き物らしさ」のノに対して鮮明な生き物らしさを感じる。雲が顔に見え中で，いわゆる「生きてる感」と「意図を持ってる感（意るパレイドリア現象，動く図形に意図を感じるアニマ図感）」の関係は明確ではなく，この両者が混同されてシー知覚など，関連する現象について様々な分野で研究いることも多い。我々はパーリンノイズに従いランダムが行われている。本講演ではパレイドリア現象の中でのに動く複数の点の中の１つの点刺激について「生きてる知覚・行動の変化，及び無意味なパターンに対する意図

感」と「意図感」を評価するという実験を行い，点の運と生き物らしさの認知について最新の研究成果を紹介

動プロファイルが「生きてる感」のみに影響すること，する。

静止した点群の中で唯一動く点には強い「意図感」が生

パレイドリア現象ではモノが顔として認識される。

じること，他の点群と同期した運動は「生きてる感」「意我々はモノの持つ擬似的な視線により観察者の共同注

図感」を劇的に低下させることなどを見出した。これら意が生じること，さらにこの効果は観察者がモノを顔との知見は，「生きてる感」と「意図感」が部分的には異認識した時のみ生じることを示した。また３つの点刺激なる機序で，知覚対象とコンテクストの相互作用の中で（∵）を顔として検出する時は，同じ刺激を三角形とし生じることを示唆する。

て検出する時に比べて検出成績が高いことを示した。これらの知見は，パレイドリア現象の中では，観察者の内これらの知見を踏まえ，生き物らしさ認知の先に我々が知り得ることについて幅広く議論したい。

的状態が顔処理に向けて適切に調節されることで顔特（2）順応を用いた物体認知メカニズムの心理物理学的分析
本吉勇（東京大学大学院総合文化研究科）

特定の視覚刺激を観察し続けると，その後の刺激に対することにより，複雑な形状や質感の主観的知覚およびする感度や刺激の見えが変化する。この順応効果あるい物体認知がどのような情報に因果的に支えられているは残効(aftereffect)は，ヒトの主観的知覚と直截に関連すかを探求している。典型的な物体残効においては，特定る視覚情報表現を見通すための心理物理学的手法としの凹凸形状と質感をもつ物体の画像(1 Hz ほどの周期でて広く用いられてきた。特に近年は，単純な刺激の色や反復提示される)を数十秒ほど観察すると，その直後に提方位，運動の知覚のみならず，顔など複雑な刺激の知示される物体の形や質感，あるいは物体カテゴリが大き

覚・認知の研究にも適用され，その機能的メカニズムのく異なって知覚される－しかし物体のもつ主観的なリ解明に役だっている。

アリティはいささかも損なわれない。これまでの実験か

われわれはここ数年，自然な三次元物体全般について

ら，物体残効は (1)順応物体とテスト物体のあいだの相生じる順応効果(物体残効，object aftereffect)を発見・分析

対的な位置や網膜サイズに対して比較的不変(invariant)289

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

である一方で，(2)順応刺激に含まれる低次の画像統計量ているという考えを支持している。これは最近の機械学への順応によっても生じる(強さはほぼ半減する)，こと

習による物体認識モデルとも一致し，リアルな三次元物などがわかっている。これらの結果は，物体・質感知覚

体の主観的な知覚が，低次・中次の視覚野で符号化されを支える情報の一部が，大きな受容野をもつ高次の視覚る画像特徴の寄せ集めにより作り上げられている可能メカニズムにおいて低次の画像特徴量として表現され性を示唆している．

（3）錯視の数理とその応用
新井仁之（東京大学大学院数理科学研究科）

本講演では，視覚・錯視の数学的な研究とその画像処理への応用について，講演者と新井しのぶとの共同研究

次に（２）であるが，錯視をキーワードに考えると，（２）は次の三つの諸相に分けられる：による結果のいくつかを述べる。研究内容は大きく次の(A) 錯視をまねる（錯視のシミュレーション）

三つに分けられる。

(B) 錯視をコントロールする（１）視覚・錯視研究に適した数学の創出(C) 錯視を創る（２）錯視の数学的研究

このうち，(B)，(C) に関する成果のいくつかを述べる。

（３）画像処理への応用

最後に（３）であるが，これは次のような発想によるも（１）に関する結果として「かざぐるまフレームレッのである。視覚の情報処理を元にした数理モデルを構築

ト」がある。フレームレットはウェーブレットを進化さできれば，次の段階としてそれを操作して，せたもので，I. Daubechies らによりその抽象的枠組みが・人の視覚に優しい画像処理，考案された。かざぐるまフレームレットは視覚・錯視の・人の視覚機能を特化した画像処理

ある種の研究に適するように新井・新井が考案した新しが可能になる。本講演ではこれらの画像処理に関するいフレームレットの一つである。

結果も示したい。

（4）大規模 ECoG データ解析によるマカクザル視覚情報処理機能の解明
藤井直敬（理化学研究所脳科学総合研究センター）

皮質脳波（ECoG）は広い皮質領域から同時に，高い

high-gamma）で評価し，周波数帯間での比較を行った。

時間分解能での計測が可能な脳活動計測手法の１つで具体的には視覚応答について 3 つの指標（空間位置選択ある。ECoG には様々な解析手法があるが，最も広く用性・受容野の大きさ・応答潜時）を用い，各電極内，おいられている手法の１つが時間周波数解析である。中でよび脳領域ごと（V1, V4+, TEO/TE）に周波数帯間で比較も high-gamma 帯の活動は電極近傍の神経細胞群の集団した。全体的な傾向として，空間位置選択性は帯域間で的発火活動を反映すると考えられ，局在した脳活動の指よく似ていること，high-gamma 帯の受容野が最も小さい標として広く受け入れられている。しかし high-gamma

こと，alpha 帯の視覚応答の潜時が長いことの 3 点が明ら帯と低い周波数帯との違いについて，現在まで系統的かかになった。しかし領域間比較の結果，帯域間の違いはつ定量的な検討は行われていない。そこで本研究では 2領域に依存して大きく異なっていた。V1 では低い周波

頭のマカクザルの硬膜下に 128 個の電極を慢性的に留置

数帯ほど受容野が大きくなり，high-gamma 帯の空間選択

し，視覚関連領域で計測される視覚応答について，その性の高さを支持する結果が得られたが，V4+では帯域間

時空間特性を 4 つの周波数帯（alpha, beta, low-gamma andで受容野の大きさに違いは観察されなかった。V1 およ290

研究会報告び V4+では alpha 帯を除く 3 帯域の潜時に違いは観察さは TEO/TE の神経細胞はまず視野の広い範囲から空間選

れ な か っ た が ， TEO/TE で は beta=low-gamma ＜ high-

択性の低い情報を受け取り，その後，より中心視野に特gamma＜alpha 帯の順で潜時が異なった。TEO/TE の beta/

化した選択性の高い情報が到達するとする sparse- to-fine

low-gamma 帯は空間位置選択性・受容野の大きさの 2 点

strategy 説を支持する結果である。この結果は，ECoG のでも alpha/high-gamma 帯と異なっており，より周辺視野

broadband 解析により，各領域で行われる情報処理の動に選択性を示し広い受容野をもっていた。これらの結果的な側面が明らかに出来ることを示している。

（5）モデリングアプローチを用いた自然視知覚下脳活動の定量理解
西本伸志（情報通信研究機構脳情報通信融合研究センター（CiNet））

私たちの日常を構成する自然な体験は，複雑で多様，みた。その結果，ヒト初期視覚領野における時空間情報

かつダイナミックである。 脳神経科学のゴールの一つ

表現，高次領野における意味空間表現，および探索（注は，このような自然で複雑な知覚・認知体験を司る脳機意）タスク下における意味空間表現の特異的ワープ等に能を理解することにある。本講演では，自然条件下にお関する新たな定量的知見を得ることが出来た。更に，エ

ける脳神経情報処理の定量的理解を目指すための新たンコーディングモデルは脳神経活動から知覚・認知体験な枠組みとして，モデリングアプローチを紹介したい。

を読み出すデコーディングを行うための基盤としてもこのアプローチでは，脳神経情報処理に関する仮説は任用いる事ができる。これにより，自然知覚下ヒト脳活動

意の自然条件下における脳神経活動を予測する定量モ

からの知覚体験の映像化や，その知覚意味内容の推定をデル（エンコーディングモデル）として実装され，仮説行うことにも成功した。モデリングアプローチは，自然の妥当性は新規条件下における脳神経活動のモデル予で複雑な体験を司る脳神経活動の理解を促進し，予測に測性能によって評価される。この枠組みの例として，私基づいた定量的神経科学を推進するための強力な手段

たちは自然動画刺激下におけるヒト脳活動記録（fMRIを提供する。

記録）を行い，その予測モデル構築および表象解釈を試（6）工学における光沢の定義と検出方法
日浦慎作（広島市立大学大学院情報科学研究科）

我々が物体を見たときに感じる質感のうち重要なもである。このような物体について，光沢の度合いを調べのの１つに，物体の光沢感がある。光沢はコンピュータ

るには，二色性反射モデルに従わない物体における光沢

グラフィックスなどの分野では鏡面反射と言われ，物体の定義から始める必要がある。そこで我々は，光沢が持そのものの色に対応する拡散反射だけでは表現できな

つ３種類の性質と，それに基づく光沢の検出方法についい，光源や周囲環境の映り込みを再現するために用いらて検討をした。１つは，鏡面反射の「鋭さ」，つまり光れる。しかしこれら拡散反射と鏡面反射だけからなるモ

源が物体表面にはっきりと映り込む性質を利用したもデル（二色性反射モデル）ではプラスティックのようなのである。光源の形状を変化させ，それによる変化を検

質感はおおよそ再現出来ても，布や肌のような自然物の出することで鏡面反射を取り出すこの方法では，物体のリアルな再現には不十分であることが多い。このことは，

地の色（拡散反射成分）がランバート則に従わない場合

実世界には二色性反射モデルに従わない物体が多く存

でも鏡面反射と拡散反射を分離することが出来る。２つ在することを示唆している。しかし一方で，そのような目は逆に，拡散反射がランバート則に従うと仮定し，そ物体でも光沢のある物体，ない物体が存在するのも確か

れから外れようとする成分が鏡面反射であるとして検291

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

出する手法である。この方法は鏡面反射の素性に影響さことが出来るという利点がある。ひとくちに鏡面反射とれにくく，鋭くない鏡面反射でもある程度，安定に検出言っても。多様な実物体を対象にすると依然として線引が出来るという特徴がある。３つ目は観測方位の変化にきが難しい，あいまいな現象であることが伝われば幸い

よる輝度の変化を調べる方法で，前２者の手法とは異なである．

り，照明条件を変化させることなく鏡面反射を検出する（7）視覚情報から物体の経時変化を推定する質感認知機構
岡嶋克典（横浜国立大学大学院環境情報研究院）

質感は，外界の物体属性を得る際に重要な手がかりをても，今の状態（視覚情報）だけからその物体の「経時与える感覚情報の１つである。我々は視覚情報から，物変化」を脳が推定できることを示唆している。このよう体の材質（金属，ゴム，食品等）に関する質感の情報をな物体の「状態」を判定するためには，その物体の「材得ることができる。

質」を同時に判定する必要があり，その材質認知の具体

近年，視覚的質感の１つである光沢感や透明感等の比的なメカニズムや両者の相互作用等については不明な

較的低次の質感メカニズムが明らかにされつつあるこ

点が多い。各物体の状態は一定ではなく，例えば濡れたとに加え，高臨場感通信技術や情報処理速度の発展に伴

紙や新鮮さが異なる食品等，同じ材質でも状態は異なり，

い画像やＣＧの分野，そして生理学の分野でも質感に関我々はその質感も認知できる。そのため，材質の種類ごする研究が盛んになってきている。しかし，視覚的な質とにその状態を区別して認知する視覚の質感情報処理

感にも様々な種類があるにもかかわらず，比較的高次なメカニズムが存在すると考えられる。

質感認知（例えば鮮度や古さ感等）に関する定量的な研今回，自然物（野菜・食品・肌）の経時変化の推定に究はあまり行われていない。例えば，我々は人工物（建輝度分布情報が手がかりとして使われている可能性を築物や紙，金属プレート，布等）を見た際に，その物体示すとともに，人工物の経時変化の推定には色情報が大の「時の流れ」すなわち「経時変化」を感じるだけでなきく関与していることを示す。また，質感のクロスモダ

く，どのくらい古いかまで判定できることから，出来上

リティー効果の１つとして，食品の見えの質感が食感やがり当初における新しい状態の視覚情報と比較しなく味覚に与える影響についても言及する。

（8）霊長類における本能的認知機構：膝状体外視覚系の役割
西条寿夫，Quan Van Le，小野武年（富山大学大学院医学薬学研究部システム情動科学）
網膜→上丘→視床枕→扁桃体(あるいは連合野)等からる。さらに，爬虫類，鳥類，およびげっ歯類では，上丘なる膝状体外視覚系(皮質下領域)は，網膜→外側膝状体やそれに相当する脳幹領域(視蓋)が，天敵や被捕食動物→後頭葉からなる膝状体視覚系をバイパスする視覚経の本能的認知機構として機能していることが行動学的路として機能している。最近の行動学的研究によると，研究により示唆されている。一方，最近の人類学的研究

ヒトの新生児やニワトリの雛が学習無しに初めて見たによると，ヘビは人類を含む霊長類共通の天敵であり，顔様刺激を認知できることから，遺伝的に符号化されて人類の脳は，ヘビを検出する視覚能力を高めるために進いる顔の本能的認知機構が脊椎動物に共通に存在し，脊化してきたことが示唆されている(ヘビ検出仮説)。すな

椎動物に共通に存在する視覚経路である膝状体外視覚

わち，最も進化したサルである狭鼻猿類(チンパンジーな系がこの顔認知に関与している可能性が示唆されていど)は，最も進化した視覚系を有し，原始的な原猿類や広292

研究会報告鼻猿類よりも，遠距離から素早くヘビを検知できる。さ視覚系の物体識別能に関する研究を進めてきた。生後早らに，旧世界では，まず大型のヘビから毒へビが進化し，期のサルの上丘をイボテン酸で破壊すると，社会行動とついで狭鼻猿類が進化してきたが，毒へビのいないマダヘビに対する回避行動が障害された。ついで，サルの上ガスカルでは霊長類が進化しなかったことが報告され丘や視床枕には，顔やヘビの画像に応答するニューロンている。これら人類学的報告はヘビ検出仮説を支持し，が存在することが明らかになった。以上の結果から，霊膝状体外視覚系がヘビ検出に関与することを示唆する。

長類における本能的認知機構について考察したい。

そこでわれわれは，霊長類であるサルを用いて膝状体外（9）サルＶ４野における自然テクスチャ選択性を説明する画像特徴量
岡澤剛起 1，田嶋達裕 2，小松英彦 1,3（1 生理学研究所，2 理研 BSI，3 総研大）
物体素材（樹皮や布，革など）の知覚は我々の視覚系

明できることが明らかとなった。各ニューロンは高次画の重要な機能の一つである。これらの素材は固有の自然像特徴量のうちの少数に特に応答しているようであり，テクスチャによって見分けられていると考えられるが，これはニューロンが選好するテクスチャとよく対応し

自然テクスチャは空間周波数や輝度分布など多数の画ていた。またコントロール画像としてフーリエ位相をラ像特徴の複雑な組み合わせで成り立っており，その脳内ンダマイズした画像などを呈示して反応を調べたとこ

処理メカニズムはよく分かっていない。一方では画像特ろ，各ニューロンがよく応答する画像特徴量から期待さ徴量を元にテクスチャを生成するテクスチャ合成アル

れる結果とよく一致していた。さらに計算論的な解析か

ゴリズムと呼ばれる手法が自然テクスチャの再現に成ら，観察された画像特徴量へのチューニングがテクス功している(Portilla & Simoncelli, 2001)。そこで本研究でチャ弁別や素材カテゴリ分類に寄与しうることが示唆

はこの合成アルゴリズムで作成した多数の自然テクスされる結果が得られた。以上の結果は V4 ニューロンのチャ画像に対するサル V4 野ニューロンの応答を効率的

自然テクスチャ選択性が高次画像特徴量へのチューニなサンプリング手法(Yamane et al, 2008)で計測し，合成アングとして説明できるという考えを支持すると共に，自ルゴリズムで用いられる高次画像特徴量が脳内で表現

然テクスチャ知覚がどのようなメカニズムに基づいてされているかどうかを調べた。この結果ニューロンの応行われるかを理解する手掛かりを与える。

答はこれらの画像特徴量の線形和として比較的よく説（10）ヒト初期視覚野(V1/V2)および背側視覚野 V3A，V3B/KO における奥行き視情報の処理と統合番

浩志（(独)情報通信研究機構・脳情報通信融合研究センター，大阪大学・大学院生命機能研究科）

私たちの視覚系は視対象を単独で処理するのではな

空間的に限られたごく狭い範囲からしか入力を受けてく，空間的・時間的に近接する周辺の視覚情報との文脈，いません。一方で，視物体は眼前で拡がりを持ち，個々関係性も踏まえて，それらを統合的に解釈する柔軟な処のニューロンの受容野をまたいで眼に投影されること理を行っています。例えば，網膜上に投影される外界のの方が多いので，ヒトの視覚システムはばらばらに入力

情報は 2 次元であるにもかかわらず，私たちの視覚シスされた情報をうまく統合する必要があります。また，ヒテムは整合性のとれた豊かな 3 次元世界を即座に知覚でトの視覚システムは単一の情報に頼るのではなく，複数きます。しかしながら，ヒトの後頭葉，特に初期視覚野の「手掛かり」を同時にうまく利用していることが分に位置する個々のニューロンの受容野はとても小さく，

かっています。では，個々のニューロンが持つ情報は脳293

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）のどこでどのように統合され，知覚へと至るのでしょう

が背側視覚野 V3A へと向けてグローバルな奥行き構造

か？

(平面の傾き)へと変換されていく過程を調べた研究と，本発表では，3 次元奥行き視に焦点を当てて，この2. ヒト fMRI デコーディング解析手法と信号検出理論，

問題の解明に挑んだ研究をご報告します。特に，１．ヒシミュレーション手法を組み合わせて，背側視覚野

ト fMRI 応答の多変量類似度解析とニューラル・シミュ

V3B/KO において，両眼視差と運動視差，陰影，あるいレーションを用いて，初期視覚野 V1/V2 で抽出されたはテクスチャの勾配といった異なる奥行き手掛かりがローカルな奥行き情報(両眼視差 (左右の網膜像の違い))「融合」されていることを示した研究をご紹介します。

（11）視覚探索における脳内目標選択とサッカード眼球運動―サッカード潜時の同時性は目標識別時刻の同時性を保証しない―小川正（京都大学大学院医学研究科）

日常，我々は，さまざまな視覚環境下で目標とする物（Easy & Hard）を操作して 4 種類の刺激条件をつくり，体を眼球運動（サッカード）によって探している。目標

ランダムに呈示した。異なる刺激条件間では刺激の物理

物がそれ以外の妨害物と識別が容易な視覚環境では的特性だけでなく，探索難易度やサッカード潜時分布

サッカードの潜時が短く，困難な条件では潜時が長くな（平均値，試行間変動）も変化するが，後者 2 要因によることから，視覚探索の難易度を測る指標としてサッる影響を除外するため，サッカード平均潜時が同じにな

カード潜時がしばしば用いられてきた。このとき暗黙裡るように 2 条件（Light-Hard vs. Dim-Easy）を調整しニューに，「刺激が与えられてから脳内で目標が選択されるまロン活動を比較した。その結果，異なる 2 つの刺激条件での時間（target discrimination time）は刺激条件（探索難では，課題に対する構えとサッカード潜時分布に差異が易度）に応じて変化するが，目標が選択されてからサッない場合でも，LIP ニューロンの target discrimination time

カードが生じるまでの時間（post-discrimination interval）

が異なることを見出した。主として target discrimination

は一定である」という仮説が採用されている。しかしな

time は 目 標 ／ 妨 害 刺 激 の 色 コ ン ト ラ ス ト に ，がら，この仮説が単一ニューロン活動のレベルで厳密に

post-discrimination interval は刺激輝度に依存して変化し検証されたことはない。

ていた。これらの結果は，異なる組み合わせの target

そこで本研究では，一つだけ色の異なる刺激を目標と

discrimination time と post-discrimination interval によってする視覚探索課題を複数の刺激条件下でサルに遂行さ同じサッカード潜時を生起できること，すなわち，サッ

せ，頭頂間溝外側壁領域（the lateral intraparietal are: LIP）

カード潜時が同一であっても異なる刺激条件では目標から単一ニューロン活動を記録した。実験では，刺激輝

識別時刻の同一性が保証されないことを示唆する。

度（Light & Dim）と目標／妨害刺激の色コントラスト（12）視覚的注意における空間特性の多重性
塩入諭（東北大学電気通信研究所）

視覚の空間的注意は特定の場所に向ける注意であり，測による注意の空間的広がりを調べてきた。視覚誘発電

そのモデルの評価には，視線位置が利用されることが多位による計測では，注視点を中心とした円環上に並べたい。しかし，視線からどの範囲に注意を向けるか知るこ

８つの円形刺激を用い，ERP (event related potential) ととはできない。我々は，心理物理実験や視覚誘発電位計

SSVEP (steady state visual potential) による方法で注意の294

研究会報告空間的広がりを推定した。被験者はいずれかの円形刺激

空間特性，ERP では狭帯域の空間特性という全く異なるに注意を向け，そこに連続提示されるアルファベットの傾向を示した。標的文字の検出結果は，注意位置のみで中から標的とされる文字を検出する課題を行った。各円

チャンスレベルを上回り，狭い範囲の注意と一致した。

盤は異なる時間周波数で明滅し，それらに対する SSVEP

先行研究における輝度コントラスト感度を求めた心理成分を調べた結果，注意位置で最大の振幅を示し，そこ

物理実験の結果と合わせて考えると，低次の処理過程でから離れるに従って振幅が徐々に低下する広帯域の空は注意効果は広い範囲に広がるのに対して，高次の処理

間特性を示す。一方，標的刺激に対する ERP の P3 成分

過程では注意位置周辺の狭い範囲に絞られていると考を調べた結果，注意位置のみで大きな効果がある非常にえられる。空間的注意は単一の空間特性を持つのではな

狭い範囲に絞られた注意効果が得られた。同じ実験の脳

く，処理レベルに応じて異なる特性を持つ柔軟性なシス波信号から求めたにもかかわらず，SSVEP では広範囲のテムといえる。

（13）メラノプシン神経節細胞の非撮像系経路および撮像系経路への影響
辻村誠一（鹿児島大学大学院理工学研究科）

ヒトの網膜には錐体細胞，杆体細胞および視物質メラ

節細胞の機能を調べるためには，各々の光受容器を独立

ノプシンを含む神経節細胞の 3 種類の光受容器が存在すに刺激することが必要である。本研究ではメラノプシン

る。メラノプシン神経節細胞は概日リズムや瞳孔の対光

神経節細胞を他の光受容器とは独立に刺激することを反射などの非撮像系経路に寄与していることが報告さ可能とする多原色光源刺激装置を用いた。

れている。さらに，この神経節細胞は外側膝状体から視瞳孔反応に関する実験では，メラノプシン神経節細胞

覚野への撮像系経路にも寄与しているという報告もあへの刺激量を変化させ，錐体細胞への刺激量は一定である。したがって，この新たな神経節細胞の脳内におけるるテスト刺激を用いた。メラノプシン神経節細胞起因の機能的役割を調べることが，非撮像系経路や撮像系経路

瞳孔径変化は，錐体細胞起因の瞳孔変化よりも大きいこの機能を理解するうえでの重要な課題の一つとなってとがわかった。明るさ感に関しての実験でも，メラノプ

いる。

シン神経節細胞の刺激量のみを変化させるテスト刺激

先行研究では，様々な色の照明光を刺激光として用い，を用いた。同じ輝度および色度の刺激と比べてメラノプ

メラノプシン神経節細胞の非撮像系経路への寄与が検

シン神経節細胞を刺激すると明るさ感が増すことがわ

証されている。しかしながら，このような手法によってかった。さらにメラノプシン神経節細胞の分光感度を考

メラノプシン神経節細胞の機能を評価することは難し

慮してコントラスト感度の時間周波数特性を調べた実い。なぜなら，この神経節細胞と錐体，杆体細胞の分光

験では，低時間周波数ではメラノプシン神経節細胞も錐感度曲線が波長領域で重なっているため，光刺激を与え体細胞と同様にコントラスト感度に寄与していること

るとメラノプシン神経節細胞を興奮させると同時に他がわかった。

の光受容器も興奮させるからである。メラノプシン神経（14）視覚情報処理におけるフィルタリングとプーリング
大澤五住（大阪大学大学院生命機能研究科）

視覚系の情報処理は，多段階の階層的な神経ネット

時空間領域における線形フィルターである単純型細胞ワークによって構成されている。初期視覚系においては，層が第一段階としてあり，その複数の単純型細胞の出力295

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

をプーリングする形で複雑型細胞がある。福島らのネオ

一つの困難は，よく理論の研究者には誤解されているこ

コグニトロンから，最近注目を浴びているディープラー

とが多いのだが，ある層から次の層へ行く間に起る変化

ニングによる高次視覚処理までを含むニューラルネッ

が，きれいに一様には起らず，次の層にも前段の層と同トの研究では，こうしたフィルタリングとプーリングを様の特性を持つ細胞も存在することである。しかし，高複数回積み重ねた構造が使われている。

次段階へ行くほど，平均として新たな特性が加わってく

一方で，単一神経細胞（複数）からの記録によって視る。

覚神経回路網を理解しようとする生理学的アプローチ

高次視覚処理のさらなる解明には，フィルタリングとでは，ある層から次の層にかけて起る処理と，できあ

プーリングという観点から，これまで分っている細胞特

がった神経細胞やそのグループの機能的役割を見いだ性を整理しなおし，一般化してみることが有用ではない

そうとしている。この目的のため，私の研究室では，逆だろうか？両眼立体視，運動視，形状視における我々と相関法や LSRC (local spectral reverse correlation)法などの他の研究グループの計測法と研究成果をまとめ，動物と非線形を含む段階を含む神経回路に適用可能な逆相関

人工的な神経回路網がなぜフィルタリングとプーリン法の変形版を利用して，これらのフィルタリングとプーグの繰り返しになっているのかを（必ずしも答えが得ら

リングの詳細を明らかにしてきた。生理学者が直面するれる保証は無いのだが）考察する。

296

研究会報告５．『シナプス・神経ネットワークの機能ダイナミクス』
2014 年 12 月 2 日－12 月 3 日
代表・世話人：神谷温之（北海道大学）
所内対応者：吉村由美子（視覚情報処理研究部門）（１）Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2
井上昌俊（東京大学）（２）発達期再編成過程におけるシナプス前軸索分枝パターンの創発八尾寛（東北大学）（３）抑制性神経伝達物質補充機構の解析
山下愛美（同志社大学）（４）ストレスによる記銘障害のガラス器内再現の試み
齋藤慎一（大阪大学）（５）成熟ラットの脊髄後角第 II 層ニューロンの興奮性および抑制性のシナプス伝達に及ぼすオキシトシンの作用
熊本栄一（佐賀大学）（６）海馬歯状回顆粒細胞の Pattern Separation と Pattern Completion における役割
仲柴俊昭（理化学研究所）（７）感覚神経系の回路形成の時空間制御メカニズム河崎洋志（金沢大学）（８）Epigenetically regulated reciprocal connectivity between clonal cortical neurons
足澤悦子（生理学研究所）（９）Relationship between aldolase C expression and functional microzones in mouse cerebellar cortex
堤新一郎（東京大学）（10）中枢神経シナプスにおける逆行性シナプス小胞エンドサイトーシス制御機構とその役割
江口工学（沖縄科学技術大学院大学）（11）シナプス後膜周辺における AMPA 受容体の個別のエンドサイトーシスの可視化と解析
藤井俊平（京都大学）（12）抑制性シナプスにおける neurexin/neuroligin-2 の動態解析
栗生俊彦（徳島文理大学）（13）Top-down input is required for precise sensory perception
村山正宜（理化学研究所）（14）触覚学習における体性感覚皮質-運動皮質間回路の役割
宮本大祐（理化学研究所）（15）歯状回門苔状細胞－顆粒細胞シナプスで起る長期増強は興奮/抑制バランスを強め歯状回の出力を調節
する
橋本谷祐輝（東京大学）（16）軸索終末記録による通過型シナプスでの興奮伝播様式の解析神谷温之（北海道大学）

297

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）【参加者名】
神谷温之（北海道大学），鈴木江津子（北海道大学），大志社大学），川口真也（同志社大学），山下愛美（同志社

浦峻介（北海道大学），八尾大学），堀寛（東北大学），細井延武

哲也（同志社大学），大山千尋（同志社大学），（群馬大学），大領悠介（東京大学），尾藤晴彦（東京大橋本浩一（広島大学），田丸政男（広島都市学園大学），学），手塚

熊本栄一（佐賀大学），蒋茜（東京大学），石川夏子（東京大学），堤昌宇（佐賀大学），朱蘭（佐新一郎（東京大学），橋本谷祐輝（東京大学），上阪直史

賀大学），栗生俊彦（徳島文理大学），江口工学（沖縄科（東京大学），井上昌俊（東京大学），榎本和生（東京大学技術大学院大学），大町優史（沖縄科学技術大学院大学），冨樫和也（東京大学），小島寛人（東京大学），持学），中西節子（沖縄科学技術大学院大学），高木田澄子（東京医科大学），渡部文子（東京慈恵会医科大

縄科学技術大学院大学），堀学），石川太郎（東京慈恵会医科大学），志牟田美佐（東院大学），宮本愛喜子（生理学研究所），中畑義久（生理京慈恵会医科大学），仲柴俊昭（理化学研究所），宮本大学研究所），石川達也（生理学研究所），笠井昌俊（生理祐（理化学研究所），水田恒太郎（理化学研究所），小島

学研究所），戸田拓弥（生理学研究所），中條浩一（生理寛人（理化学研究所），村山正宜（理化学研究所），林学研究所），小川正晃（生理学研究所），徳岡広太（生理康博（沖哲也（沖縄科学技術大学

紀（理化学研究所），吉原基二郎（情報通信研究機構），

学研究所），森櫻井学研究所），宮下俊雄（生理学研究所），木村梨絵（生理晃（情報通信研究機構），入江智彦（国立医薬品

琢磨（生理学研究所），石川理子（生理食品衛生研究所），大塚稔久（山梨大学），河崎洋志（金学研究所），足澤悦子（生理学研究所），山浦

沢大学），平野丈夫（京都大学），藤井俊平（京都大学），

学研究所），西尾奈々（生理学研究所），山本真理子（生小倉明彦（大阪大学），齋藤慎一（大阪大学），谷垣宏美

理学研究所），吉村由美子（生理学研究所）

洋（生理（大阪大学），高橋智幸（同志社大学），御園生裕明（同【概要】
複雑な脳の神経ネットワークにおける情報伝達は，シの機会を設けたが，現在進捗中の最新の成果について

ナプスレベルでのダイナミックかつ精緻な調節を受け

ディスカッションを深める機会として好評であった。本る。シナプス伝達の分子的基盤やその修飾と可塑性の機研究会は，このような草の根的な交流から創発される若構解明を目指すボトムアップ的なシナプス研究は，神経手研究者コミュニティーの支援を目指しているところ

科学の進歩に貢献してきた。本研究会には，国際的な研でもあり，この意味でも意義深い研究会となった。また

究成果を有する第一線のシナプス研究に関する研究者

最新のカルシウム感受性タンパクの開発や光遺伝学の61 名が集い，16 演題の口演発表と 14 演題のポスター発応用など，今後の神経ネットワーク研究のブレークス

表が行われた。未発表データを含めた最新の研究成果のルーにつながる成果発表もあり，共同研究ネットワーク

報告が相次ぎ，質疑応答では終始活発な討論が行われた。

の構築に向けた有意義な情報交換の場を提供するととまた研究会に先立ち，4 名の招待講演者によるシンポジ

もに，シナプス研究のフィールドの国際的優位性を改め

ウム「分子と回路をつなぐ基盤的脳研究の新潮流」を開て確認する機会となった。本研究会の二つの主要な目的，

催し，参加者の多くが引き続き参加することで活発な議すなわち，最先端の超領域的なシナプス・神経回路の研論を繰り広げた。研究の現場で実験に従事する大学院生，

究ネットワークの構築と，次代を担う若手研究者へのコ

ポスドクなどの若手研究者の参加も多く，懇親会では遅ミュニティーの継承，に向けて，有意義な研究会となっくまで議論が繰り広げられ，交流の輪を広げ親睦を深めた。

る機会となった。今年度からの試みとしてポスター発表298

研究会報告（1）Rational design of a high-affinity, fast, red calcium indicator R-CaMP2
Masatoshi Inoue1,2, Atsuya Takeuchi3, Shin-ichiro Horigane1, Masamichi Ohkura4,
Keiko Gengyo-Ando4, Hajime Fujii1, Satoshi Kamijo1,2, Sayaka Takemoto-Kimura1,5,
Masanobu Kano3, Junichi Nakai4, Kazuo Kitamura3,5 and Haruhiko Bito1,2（1Department of Neurochemistry, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, Tokyo, Japan.
2Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST), Japan Science and Technology Agency, Tokyo, Japan.
3Department of Neurophysiology, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, Tokyo, Japan.
4Brain Science Institute, Saitama University, Saitama, Japan,
5Precursory Research for Embryonic Science and Technology (PRESTO), Japan Science and Technology Agency,

Saitama, Japan.）Fluorescent Ca2+ reporters are widely used as readouts ofof a cortical neuronal ensemble in vivo were imaged withneuronal activities. Here, we designed R-CaMP2, a high-similar efficacy as with previously reported sensitive green

affinity red genetically encoded calcium indicator (GECI)GECIs. Combining green and red GECIs, we successfully

with a Hill coefficient near 1. Use of the calmodulin-bindingachieved dual-color monitoring of neuronal activities ofsequence of CaMKK-alpha/beta in lieu of an M13 sequence

distinct cell types, both in the mouse cortex and in freely

resulted in three-fold faster rise and decay times of Ca2+

moving C. elegans. Together, dual imaging using R-CaMP2transients than R-CaMP1.07. These features allowed resolving

and green GECIs provides a powerful means to interrogate

single action potentials (APs) and recording fast AP trains up

orthogonal and hierarchical neuronal ensembles in vivo.

to 20-40 Hz in cortical slices. Somatic and synaptic activities（2）発達期再編成過程におけるシナプス前軸索分枝パターンの創発
江川

遼 1，酒井聡樹 2，八尾

寛1

（1 東北大学大学院生命科学研究科脳機能解析分野，2 植物生態分野）

中枢神経系および末梢神経系におけるシナプス形成のシングなどの最先端技術を集約し，定量的に解析した。

発達期に共通のプロセスとして，シナプス前ニューロン

E8-14 でのプレシナプス軸索形態を比較した結果，軸索 1がその標的細胞に作るシナプスは，いったん過剰に作ら本あたりの分枝数は発達に伴って減少し，E14 では E8れたものが選択される結果，シナプス前ニューロンあたの 1/10 以下となった。この減少は E10-12 の期間で特にりのシナプス形成数や標的ニューロンあたりのシナプス顕著であった。また，E14 における軸索の約 7 割は分枝数が，適正な数に調整される（シナプス除去）。ニワトリがなく杯状シナプスを 1 つだけ持った形態で，3 つ以上

胚毛様体神経節においては，シナプス除去の結果，最終の杯状シナプスを持ったものはほとんどなかった。その的に１つの標的ニューロンに１個のカリックスシナプス

結果，プレシナプス軸索の形態は，ほぼ均一のパターンが選択される。本研究においては，ニワトリ胚毛様体神に収束した。

経節における軸索投射の発達過程の全体像を，in ovo エ

すなわち，標的細胞の競合に勝利した軸索でも一様にレクトロポレーション法，Thy1S プロモーターによる遺軸索分枝が刈り込まれており，シナプス後細胞への投射

伝子まばら発現システム，CUBIC 法による組織透明化技を寡占するような回路レベルでの独り勝ちがないことが術，二光子顕微鏡 3 次元イメージング，Neurolucida トレー

示唆される。

299

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（3）抑制性神経伝達物質補充機構の解析
山下愛美 1

堀哲也 1,2

高橋智幸 1,2（１同志社大学 脳科学研究科 シナプス分子機能部門２

沖縄科学技術大学院大学 細胞分子シナプス機能ユニット）

神経細胞間では，シナプスを介して情報が伝えられる。

達物質充填速度１０分近くにおよび，シナプス小胞のリシナプス前終末に活動電位が到達すると，シナプス小胞

サイクル時間に比べて著しく遅い。一方，ほ乳類脳スラが膜融合し，中に含まれる神経伝達物質が放出される。

イス標本を用いた測定では，興奮性神経伝達物質である

放出されたシナプス小胞は，エンドサイトーシスされ，グルタミン酸の充填速度の時定数が 15 秒であった (Hori

神経伝達物質が充填され，再利用される。この小胞リサ

and Takahashi, Neuron, 2012)。そこで今回我々は小脳スラ

イクリングにより，神経回路は信号のやりとりを続ける

イス標本において同様の手法を用い，抑制性神経伝達物

ことができる。神経伝達物質の再充填はシナプス小胞の質である GABA がシナプス小胞に充填される速度を測

リサイクリングの律速段階になっている可能性がある。

定し，更に，この充填速度が何によって影響を受けるの

単離/再構築シナプス小胞において測定された神経伝かの検討を行った。

（4）ストレスによる記銘障害のガラス器内再現の試み
齋藤慎一，冨永恵子，小倉明彦（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）

私たちは，繰り返しによる記憶の長期固定過程（記銘）その 12hr 後から，過剰ストレスを模擬するグルココルチの細胞基盤を解析する目的で，器官保存的切片培養下のコイド投与（デキサメタゾン, Dex 1-100nM, 24hr）を行っ

齧歯類海馬に対し，適正な間隔を置いて繰り返し 3 回たところ，RISE 生起が抑制された。このとき神経細胞死

LTP を誘発すると，シナプス数の増加を伴い，数週間以は起きていない。この Dex の RISE 抑制効果は，グルコ

上 強 化 状 態 が 持 続 す る 現 象 を 見 出 し ， こ れ を RISE

コルチコイド受容体阻害薬ミフェプリストンで消失した。

（Repetitive LTP-Induced Synaptic Enhancement）と名づけ

Dex 投与による RISE 生起阻害は，RISE 生起時の樹状突て解析している。今回，生体で記憶固定に影響を及ぼす起棘の「ゆらぎ増大」と「ゆらぎバイアス」を抑制する要因の一つとして知られる過剰ストレスが，RISE 生起をことによっていた。
これらの結果は，RISE が記憶固定過程の解析モデル系も阻害することがわかった。
生後 1 週齢の新生仔から海馬を薄切し 2 週間以上培養としての資格を満たすことを示すと同時に，ストレスにすると，それ以降シナプス強度もシナプス数も変化しな

よる記憶固定障害の細胞基盤解明に有用であることを示

い安定状態に入る。この切片に RISE 生起刺激を加え，している。

（5）成熟ラットの脊髄後角第 II 層ニューロンの興奮性および抑制性のシナプス伝達に及ぼすオキシトシンの作用蒋

昌宇，藤田亜美，朱蘭，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））

オキシトシン(OXY)やその受容体は脊髄後角に豊富にに調べられていない。成熟ラットから脊髄薄切片を作製存在しているが，それらのシナプス伝達修飾作用は十分し，後角第 II 層ニューロンにパッチクランプ法を適用し300

研究会報告て OXY 作用を調べた。OXY は内向き膜電流(脱分極)を放出を介した K+や Na+の膜透過性変化により生じること生じる一方，興奮性シナプス伝達に影響しなかった。こが示唆された。一方，OXY はテトロドトキシン感受性にの膜電流は，Na ＋ チャネル阻害薬テトロドトキシン，

自発性抑制性シナプス伝達を促進した。以上の OXY 応

AMPA 受容体阻害薬および無 Ca２+液により影響を受け

答は，OXY 受容体作動薬によりみられる一方，その受容なかったが，高 K+液や低 Na＋液により抑制された。この体阻害薬存在下で消失した。以上より，OXY による抑制

OXY 電流は，K+の平衡電位よりも過分極側あるいは 0 ｍ性シナプス伝達の促進はその脱分極作用によると結論さ

V 付近で逆転した。また，ホスホリパーゼ C 阻害薬や IP3れる。成熟と異なり幼若のラットでは，OXY は自発性グ

誘起 Ca２+放出阻害薬により抑制されたが，C キナーゼ阻

ルタミン酸放出促進により自発性抑制性シナプス伝達を害薬や Ca２+誘起 Ca２+放出阻害薬は作用しなかった。以促進する。OXY 作用の生後発達が示唆される。

上より，OXY 応答はホスホリパーゼ C と IP3 誘起 Ca２+

（6）海馬歯状回顆粒細胞の Pattern Separation と Pattern Completion における役割
仲柴俊昭（理化学研究所 脳科学総合研究センター）

海馬歯状回顆粒細胞は，似た状況で起きた出来事を区に，神経新生を除去する事を組み合わせ，神経新生由来

別して記憶するための役割（Pattern Separation）を持つとの若い顆粒細胞が Pattern Separation に必要十分である事考えられてきた。近年，成体脳での神経新生により生まを示した。Pattern Separation に必要のない年をとった顆

れるわずかな顆粒細胞が Pattern Separation に必要である粒細胞は，一部の手がかりから素早く記憶を想起する為事が報告された。この結果は大部分の顆粒細胞が Patternの役割（Rapid Pattern Completion）を持つ事を明らかにしSeparation に必要のない事を示唆するが，実験で検証された。上記の実験結果について報告し，神経新生のある歯ていない。今回，神経新生由来以外の顆粒細胞と，成体状回顆粒細胞は，同一神経集団にも関わらず，週齢を重で生まれた顆粒細胞のうち５週齢以降の顆粒細胞の両方ねることによって Pattern Separation から Rapid Patternから情報伝達を阻害するマウスを作製し，これらの顆粒Completion へと機能を変える事を提唱した。また，この細胞が Pattern Separation に必要のない事を示した。さら機能変換のためのモデルについても議論を行なった。

（7）感覚神経系の回路形成の時空間的制御メカニズム河崎洋志（金沢大学・医学系・脳細胞遺伝子学講座）

視覚系や体性感覚系などの感覚神経系は，発生・発達時期に連動してバレル形成が促進されていることがわ

過程における神経回路の形成メカニズムの解析に広く用かった。おもしろいことに，ヒゲ障害バレル可塑性の臨いられている。形成メカニズムの全体像の理解には空間

界期および視床のバレロイド形成時期は出生時期の影響的なパターン形成の理解に加えて，形成時期の時間的制

は受けておらず，出生が選択的にバレル形成時期を制御

御の理解も重要である。本講演では，我々が行ってきたしていることが示唆された。さらに出生の下流シグナル

マウス大脳皮質の一次体性感覚野に存在するバレルの形を検討したところ，セロトニン濃度が出生直後に低下し成時期制御メカニズムの解析結果を報告した。バレルがていること，セロトニン濃度低下が出生の効果に必要十新生仔の出生直後に生じることから出生がバレル形成を分であることを見いだした。これらの結果は，出生がセ制御しているとの仮説を立てた。この仮説を検証するた

ロトニン濃度低下を介して神経回路形成を制御するといめに人為的にマウスを早産で生まれさせたところ，出生う新たなメカニズムを示唆している。

301

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（8）Epigenetically regulated reciprocal connectivity between clonal cortical neurons
Etsuko Tarusawa1,3, Makoto Sanbo3, Masumi Hirabayashi3,4, Takeshi Yagi2, Yumiko Yoshimura1,4（1Section of Visual Information Processing, National Institute for Physiological Sciences, National Institutes of Natural
Sciences.

2KOKORO-Biology Group, Laboratories for Integrated Biology, Graduate School of Frontier Biosciences,

Osaka University.

3Section of Mammalian Transgenesis, Center for Genetic Analysis of Behavior, National Institute forPhysiological Sciences.

4Department of Physiological Sciences, The Graduate University for Advanced Studies.）

In the neocortex, each neuron connects to a relatively small

dual whole-cell recordings from presumed clonal or

number of neighboring neurons in a highly specific manner tonon-clonal neuron pairs within a layer 4 barrel in corticalform a functional microcircuit. In the columnar structure ofslices. During postnatal development, there was a transientthe postnatal cortex, neurons in a layer preferentially establish

increase in the probability of connection for clonal neuron

unidirectional synaptic connections with neurons in otherpairs compared with that for non-clonal neuron pairs, afterlayers that are derived from the same radial glial progenitor

which many of the connections in the clonal pairs changed

cell, suggesting the involvement of cell lineage in thefrom being one-way to reciprocal. This high degree of

establishment of specific connection. However, it is notreciprocity of connections between clonal cells was abolishedknown how clonal neurons are stamped with their progenitor's

in clonal cells lacking DNA methyltransferase 3b (Dnmt3b),

identity, to guide the postnatal establishment of selective

which regulates gene expression. This connection specificity

connections. Here we show that neurons within the same layer

was also absent in clonal neurons lacking clusteredalso establish cell-lineage-dependent connections, and that

protocadherins (cPcdhs); individual neurons express various

connection specificity is predetermined by epigenetic

isoforms of these cell-adhesion proteins, in a Dnmt3b-

regulation during embryonic development. To visualize clonal

dependent manner. Our findings suggest that the Dnmt3b-

neurons, we generated chimeric mice by injecting induced

mediated epigenetic regulation of cPcdh expression enables

pluripotent stem cells (iPS cells) marked with a fluorescentclonal neurons to establish cell-lineage-specific connections

protein into wild-type mouse blastocysts. We then conductedduring postnatal development.

（９）Relationship between functional complex spike activities and aldolase C/zebrin II expression inmouse cerebellar cortex
堤新一郎（東京大学医学系研究科神経生理学教室）

小脳は aldolase C/zebrin II の発現に代表される頭尾方造の境目は単一細胞レベルで一致していた。また，感覚向の縞状の構造を示し，この発現パターンは下オリーブ

入力によって活性化される microzone の境目と aldolase C

核からの登上線維の投射に一致している。一方で左右方の発現の境目も一致していた。さらに，覚醒したマウス

向に細い幅で complex spike を同期発火するプルキンエ

では二つの隣接する microzone が協調して活動すること

細胞集団は microzone と呼ばれ，小脳の機能単位と考えが明らかになった。これらの結果により，aldolase C コン

られているが，縞状の分子発現と microzone との関係性

パートメントは複数の micorozone でできており，覚醒下は明らかになっていない。これらの関係性を明らかにすではこれらの microzone が協調して感覚運動情報を処理る た め ， aldolase C の 発 現 を 可 視 化 し た マ ウ ス

する可能性が示された。次に，aldolase C 発現と運動・認(aldoc-tdTomato)において，二光子イメージングを行った。

知機能との関連を探るため，lick/no-lick タスクを行って結果，aldolase C の発現の境目と complex spike の同期構いるマウスにおいて二光子イメージングを行う実験系を302

研究会報告確立した。タスクに関連した complex spike の集団活動の役割が明らかになることが期待される。以上の研究内容

解析により，小脳の縞状構造の運動・認知行動におけるを報告した。

（10）中枢神経シナプスにおける逆行性シナプス小胞エンドサイトーシス制御機構とその役割
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 同志社大学大学院・脳科学研究科・分子細胞脳科学分野）

シナプス前末端からの神経伝達物質の放出は，シナプを明らかにした。PKG はシナプス後細胞から放出された

ス小胞の前末端膜への融合によって起こる。前末端膜とNO による逆行性シグナルによって活性化し，また PKG

融合したシナプス小胞はエンドサイトーシス機構によりは small GTPase のひとつである RhoA および Rho 関連プ

前末端内に取り込まれ，新たなシナプス小胞として再生

ロテインキナーゼ（Rho キナーゼ）を活性化しているこされる。高頻度の神経伝達では多数のシナプス小胞が前とが明らかとなった。また我々は，Rho キナーゼが前末末端膜に融合して消費されるため，シナプス伝達を長時

端内の PIP2 量を増加させることでエンドサイトーシスを間維持するためには効率の良い小胞再生機構が必須であ

加速していることを見出した。この NO/PKG/Rho キナーる。しかしながら，どのような仕組みで融合したシナプ

ゼ/PIP2 による小胞再生制御機構は後細胞の活性に応じ

ス小胞数を検出し，その大きさに応じたエンドサイトーて働くことから，放出された神経伝達物質の量（＝融合

シス速度を実現しているかは不明であった。我々はラッした小胞数）を前末端に知らせる役割を担っていると考ト脳幹巨大シナプス calyx of Held において，シナプス前えられる。

末端内 PKG がエンドサイトーシスを加速していること（11）シナプス後膜周辺における AMPA 受容体の個別のエンドサイトーシスの可視化と解析
藤井俊平，田中洋光，平野丈夫（京都大学理学研究科 生物物理学教室）

AMPA 型グルタミン酸受容体 (AMPA 受容体) はシナ

培養することで，シナプス後膜様の構造を全反射顕微鏡

プス後膜内外を移動し，このダイナミクスによる受容体の観察領域に形成させ，シナプス後膜周辺の蛍光標識し数の増減が，長期増強 (LTP) や長期抑圧 (LTD) といった受容体を高 S/N 比で観察する実験系を構築した。さらたシナプス伝達効率の変化に重要と考えられている。シに，pH 感受性蛍光タンパク質の Super Ecliptic pHluorin

ナプス後膜周辺にはエンドサイトーシス関連分子が集積で標識した AMPA 受容体を神経細胞に発現し，細胞外環する領域があり，シナプス伝達効率の調節に深く関わっ

境の pH を 6.0 と 7.4 に断続的に変更することで，pH をていると考えられている。シナプス後膜周辺における個6.0 に変更する直前に細胞内に取り込まれた小胞内の別のエンドサイトーシスの観察は，シナプス可塑性発現

AMPA 受容体を可視化することに成功した。この系を用時の受容体動態の全容を解明する上で重要である。

いて，LTD を誘導する NMDA 投与刺激を行ったところ，

私たちは，ガラス面にシナプス後膜の形成を誘導す
るニューレキシンをコートし，その上に海馬神経細胞をシナプス後膜周辺における刺激依存的なエンドサイトー
シス頻度の増加が観察された。

303

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（12）抑制性シナプスにおける neurexin/neuroligin-2 の動態解析
栗生俊彦 1，定本久世 1，柳川右千夫 2，小西史朗 1（1 徳島文理大・香川薬・薬理，2 群馬大大学院・遺伝発達行動学）

Neuroligin-2 は，抑制性シナプス後部に特異的に局在す

れらのことから，neurexin/neuroligin-2 複合体は，抑制性る細胞間接着分子であり，シナプス前部に局在する

シナプス形成やシナプス伝達効率の調節に重要な役割をneurexin とシナプス間隙で結合して，シナプスの前部と果たしていると考えられる。そこで，神経細胞内での後部を繋ぎとめている。neurexin/neuroligin-2 複合体は，

neurexin/neuroligin-2 の発達・神経活動依存的な局在変化

抑制性シナプス形成において，軸索と樹状突起の接続をを明らかにするために，３種類（青，赤，黄）の蛍光蛋

物理的に安定化させる働きがある。また，これらの分子

白質および蛍光融合蛋白質を培養海馬神経細胞に発現さを過剰発現あるいは発現抑制することにより，抑制性シせて，シナプスの形態と neurexin/neuroligin-2 の動態とを

ナプス後電流の振幅が変化することが示されている。こ同時に観察する実験系の確立を試みた。

（13）Top-down input is required for precise sensory perception
村山正宜（理化学研究所）

知覚情報は脳の多様な領域で分散・逐次処理されてい結果は，感覚野と運動野とが協働して知覚を担っているる可能性を鑑みると，知覚の神経基盤の全容解明には，可能性を示す。次に我々は，この 2 領域回路がどのよう感覚領域だけでなく，それ以外の脳領域からの神経活動

な生理学的特性を示すかを，神経生理学的手法と薬理学記録を行う必要がある。我々は，新皮質膜電位イメージ的手法とを用いて探索した。我々は，知覚情報は，まずング法を用い，マウス後肢の電気刺激によりどの新皮質

第一体性感覚野で処理された後，高次運動野に伝達され，領域で神経活動が誘起されるのかを調べた。他の先行研

その情報がまた第一体性感覚野にフィードバックされる

究と同様に，後肢刺激により，まず，後肢-第一体性感覚

反響回路を見出した。これらイメージング法と電気記録

野が腑活化した。これに加え，さらに我々は，前頭野に法により，知覚に関わる情報は感覚野と高次運動野で形位置する高次運動野が活性化することを見出した。この成される反響回路上を伝播していることを見出した。

（14）触覚学習における体性感覚皮質-運動皮質間回路の役割
宮本大祐（理化学研究所）

動物はアクティブに感覚情報を受容し，経験した情報

類の床面のみを自由探索させて経験させると，二日目にを学習・記憶する。歩行や走行中には，自らの動きによっおいて経験した床に比べて新奇の床において長時間物体て生じるアクティブな触覚が生じる。しかし，触覚学習

探索した。この学習は，暗室下においても成立したため，試験の不足のために，アクティブな触覚による学習のメ

マウスは視覚手がかりではなく触覚手がかりを使って学

カニズムは解明されていない。そこで，私は触覚を用い習していると考えられる。どの触覚器官が関与するかをる物体再認試験試験である，物体-床面認識試験を構築し検討するために，光遺伝学的に後肢の一次体性感覚皮質た。この試験は，床面の質感を触覚手がかりとして，マ(S1) を抑制した。学習期間において S1 を抑制すると，

ウスに２つの同一の物体を弁別させる。一日目に，1 種

学習成績が低下した。S1 は二次運動皮質 (M2) と相互直304

研究会報告接投射している。M2 は運動の計画や準備に重要な皮質

体性感覚-運動皮質間の相互直接投射が触覚的な質感を領域である。S1-M2 経路又は M2-S1 経路を光遺伝学的に弁別させる感覚学習試験に重要であることを示唆する。

抑制した場合も，学習成績が低下した。これらの結果は，（15）歯状回門苔状細胞−顆粒細胞シナプスで起る長期増強は興奮性/抑制性バランスを変え歯状回の出力を調節する
橋本谷祐輝 1,2，Andres E. Chavez1, Pablo E. Castillo1（1Dominick P. Purpura Department of Neuroscience, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY，
2 東京大学大学院医学系研究科・神経生理学）

歯状回門に位置するグルタミン酸作動性の苔状細胞はNMDA 受容体非依存的な LTP が観察された。この LTP

歯状回の顆粒細胞から入力を受け，さらに顆粒細胞に出は，シナプス後部での Ca2+濃度上昇とシナプス前部での力することでポジティブフィードバックループを形成す

cAMP/PKA シグナルが必須であることがわかった。さらる。苔状細胞はさらに，歯状回門の抑制性ニューロンとに，この LTP は苔状細胞からの直接の入力では誘導されもシナプス結合し，この抑制回路を介して顆粒細胞とたが，フィードフォワード抑制からの入力では変化が見

フィードフォワード抑制を形成する。これまで苔状細胞られなかった。さらに，この直接入力で LTP が起ると，が記憶・学習に寄与することが示唆されてきたが，シナ強い抑制のため苔状細胞からの入力で全く発火しなかっ

プスレベルでの詳しい解析は行われてこなかった。本研

た顆粒細胞が容易に発火することが観察された。以上の究では，苔状細胞−顆粒細胞シナプスにおいて長期のシ結果から，苔状細胞−顆粒細胞シナプスで起る LTP が興

ナプス可塑性が誘導されるかどうか検討を行った。

奮性／抑制性バランスを変化させ，顆粒細胞の出力を調

その結果，苔状細胞−顆粒細胞シナプスにおいて節することが明らかになった。

（16）軸索終末記録による通過型シナプスでの興奮伝播様式の解析神谷温之（北海道大学医学研究科

神経生物学分野）

中枢神経系における軸索はきわめて細く，電気生理学内に近い条件で興奮伝播様式のシミュレーション解析を的な解析を阻んできた。これに対し近年，軸索からの直行った。また，ルースパッチクランプ法による苔状線維

接記録の試みにより，分子レベルで軸索興奮性を記述す

軸索終末からの単一放電（ユニット）記録を行い，苔状る研究が急速に進展している。中枢軸索の多くは，通過

線維軸索終末の興奮性について直接的に検証を試みた。

型シナプスを構成する多終末型軸索としての構造をもち，マウス海馬スライス標本において，苔状線維軸索の起始

軸索終末部では伝導ブロックが生じる可能性も指摘され細胞である顆粒細胞を電気刺激すると，軸索終末部からている。実際の脳内の通過型シナプスで興奮伝播が種々は全か無かの法則に従う活動電位が記録され，この応答の条件での局所的，活動依存的な調節を受けるかについはテトロドトキシンの投与により消失した。海馬苔状線て，大型の軸索終末が通過型シナプスを構成する海馬苔

維では軸索終末部にも高密度の電位依存性ナトリウム状線維を用いて検討した。苔状線維の形態と電気的特性

チャンネルが存在し，高い興奮性を有すると考えられた。

を模した多コンパートメントモデルを改良し，より生体305

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

６．行動システム脳科学の新展開

2015 年 1 月 9 日－1 月 10 日
代表・世話人：星 英司（東京都医学総合研究所）
所内対応者：南部篤（生体システム）（１）異なる行動システムに関わる小脳の領域区分の霊長類と齧歯類の間での相同性
杉原泉（東京医科歯科大学）（２）皮質線条体投射と皮質視床下核投射の相互関係を探る
苅部冬紀（同志社大学大学院）（３）サル脊髄損傷後の運動機能回復における RGMa の役割
中川浩（京都大学

霊長類研究所）（４）運動駆動細胞群の筋シナジー創出機構
大屋知徹（国立精神・神経医療研究センター）（５）サッケード眼球運動系における上丘間交連性結合の機能的意義
高橋真有（東京医科歯科大学）（６）大脳－小脳連関における小脳の出力形成メカニズム石川享宏（東京都医学総合研究所）（７）基底核と小脳における時間情報
國松淳（北海道大学）（８）サル黒質網様部における，前部と後部での情報表現の違いについて
安田正治（関西医科大学）（９）行動選択における視床線条体路の役割
小林和人（福島県立医科大学）（10）運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節金子将也（生理学研究所）（11）到達運動における帯状皮質運動野の役割－意欲と外的刺激に基づく動作発現－山形朋子（東京都医学総合研究所）（12）遅延反応課題における前頭前野背外側部・運動前野・後頭頂皮質の役割分担－経頭蓋磁気刺激による機能阻害実験
中村晋也（東北大学大学院）（13）眼の動きで生じる視覚ブレを補正して安定した視覚世界を獲得する仕組み
稲場直子（京都大学）（14）前部帯状皮質と外側手綱核における報酬履歴と行動切替えの神経表現
川合隆嗣（筑波大学）（15）眼球運動による視覚探索 －LIP 野の機能的役割－
小川正（京都大学）【参加者名】
星英司，山形朋子，石田裕昭，横山石川享宏，赤石306

修，佐野暢哉，黎，中山義久（東京都医学総合研究所）

安田正治（関西医科大学），小川正，熊谷希衣子，稲場直子，田辺創思（京都大学），高田昌彦，井上謙一，

研究会報告中川浩，安河内竜二（京都大学霊長類研究所），加藤荘志（広島大学大学院国際協力研究科），関有（東京医科歯科大学），大村吉幸（東京大学），中村晋和彦，大也（東北大学），藤山文乃，苅部冬紀，中野泰岳，呉 胤

屋知徹（国立精神・神経医療研究センター），松本正幸，美，水谷和子（同志社大学），小林和人（福島県立医科川合隆嗣（筑波大学），杉原

大学），田中真樹，吉田篤司，國松

泉，小野里

尊，高橋真

淳（北海道大学）【概要】
システム脳科学研究の成果により，各脳部位の情報表

た各自が日々取り組んでいる脳部位を中心とした研究

現と機能的役割に関する理解は大きく前進した。そこで，成果を発表することに留まらずに，その脳部位の機能を

脳機能のシステム的理解をさらに深めるための研究展

脳全体の「神経ネットワーク」の中に位置づけてもらっ開を目指して，「新技術」と「神経ネットワーク」のキーた。各発表の後には，演者が総括した神経ネットワーク

ワードのもと，本研究会は開催された。本研究会は二本の観点や新技術による知見の観点から，演者と聴衆が一の柱からなっている。第一に，分子生物学的手法，経路体となって熱い議論が展開された。２日間にわたるブレ

選択的操作，経頭蓋磁気刺激，薬物微量注入などの「新インストーミングによって，革新的な技術を用いて神経技術」によってはじめて明らかとなった知見を発表してネットワーク的な観点から脳機能を理解しようとするもらった。第二に，大脳皮質，小脳，大脳基底核といっ機運を生み出すことができた。

（1）異なる行動システムに関わる小脳の領域区分の霊長類と齧歯類の間での相同性
杉原泉（東京医科歯科大学・システム神経生理学分野）

近年，ヒトでのイメージング実験，マカク（ニホンザが存在する。crus I および crus II の入出力連絡は，そのルなど）での行動実験，齧歯類での遺伝学的手法を交え間では共通性が高いが，前後に隣接する第 VI 小葉や第た様々な実験の手法がそれぞれ発展し，それらを統合しVIIB 小葉の外側部とは異なっている。この非運動機能領て脳研究を進めることが可能となっている。そのために域が齧歯類の小脳においてどのように表現されているかは，霊長類と齧歯類との間での脳部位と神経回路の相同を確かめるため，ラットとマーモセットの小脳において，性を把握することが重要である。

小葉構造を連続切片から詳細に観察し，さらに小葉ごと運動機能と非運動機能の制御に重要な小脳は哺乳類間での相同性が高く，前から後ろへ 10 小葉（第 I～X 小葉）の入出力軸索投射パタンを解析した。マカクとヒトの小脳の小葉構造も参照した。

からなる小葉構造（Larsell，1950 年代），および，正中か

crus I がすべての小脳で半球部としては最も外側に張ら外側へ ABCD と分類される縦縞構造は広く哺乳類に共り出す小葉であった。しかし，その後に位置する crus II

通すると考えられている。しかし，小脳の重要な特徴での命名に関して，動物間での不一致が示唆された。軸索ある機能局在の部位特異性に関しては，霊長類と齧歯類の投射パタンを見ると，ラットにおいては，橋核からのの間での共通性が不明の部分も多く，特に，近年霊長類

苔状線維，下オリーブ核からの登上線維，プルキンエ細で知られてきた非運動機能に関する領域が齧歯類でどう

胞軸索のいずれをみても crus I と crus II とは異なる投射なっているのかは明らかでない。

パタンをもち，crus II の投射パタンは，しばしば，crus I

哺乳類小脳半球部の機能局在の特徴として，体性運の前に位置する第 VI 小葉外側部と crus II の後に位置す

動機能領域が第 IV～VI 小葉外側部および第 VIIB～VIII

るは第 VIIB 小葉外側部との間に共通性が認められた。

小葉外側部と前後に分裂して二重に存在する。さらに，

マーモセットの登上線維投射においても，crus II の命名

ヒトやマカクで明らかになった特徴として，その間にはに依存して，ラットと同様の結果となった。

さまれた crus I および crus II と呼ばれる半球部で発達し以上の結果は，齧歯類小脳で crus I と命名された小葉ている 2 小葉に，自閉症とも関連する非運動機能の領域

が，ヒトとマカクでの crus I および crus II の両者と相同307

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

であることを示す。齧歯類小脳の crus I に非運動機能領る crus I および crus II の相対的巨大化が，これまでの認域が局在することが示唆される。また，ヒト小脳におけ識よりもさらに大きいものであることが示唆される。

（2）Relationship between cortico-striatal and cortico-subthalamic projections from the primary andsecondary motor cortices
Fuyuki KARUBE（Graduate School of Brain Science, Doshisha University.）
Recent experiments have revealed complicated activities ofFirstly,

we

found

that

the

distinct

corticalareas

the basal ganglia neurons during behavior, which are not welldifferentially innervated both the striatum and STN. The

explained by a simple model of the direct and indirect

cortico-striatal terminal distribution partially related to the CB

pathways. Thus, it is requested researches on more minute

expression pattern of the striatum. Secondary, the pallidal

neural circuits to explain actual complicated behaviors.

projection was evaluated by a small injection of a neural

Here we re-examined anatomical circuitry of the rodent BG,

tracer in the CB-subregions of GPe. Each GPe subregion

focusing on cortical projections and subregions of the eachpossessed characteristic projection patterns toward both up-

BG nucleus. Cerebral cortex provides massive excitatoryand down-streams of the BG. In addition, STN subregions

inputs to the striatum and subthalamic nucleus (STN), anddistinguished by either cortical or GPe innervation patterns

affects the BG circuitry. Calcium binding protein calbindin-

seemed to be well matched with each other, namely, the STN

D28K (CB) is known to be expressed heterogeneously among

subregions innervated by the frontal (no-motor) cortical area

striatal projection neurons, showing CB-immunopositive

mainly(matrix) and immunonegative (patch) components. Globus

immunopositive GPe, whereas the central STN subregion was

pallidus external segment (GPe) can be also divided into

often innervated by the primary motor cortex and the CB-

CB-expression subregions that reflect the striato-pallidal

immunonegative GPe subregion.

received

pallidalprojections

from

the

CB-

terminal distribution. Here we used CB immunohistochemistry

These data suggest that topographic organization of cortico-

to identify the subregions of the BG nuclei to uncover how

BG projections could well correlated with that of the intra-BG

cortical projections from the primary and secondary motor

micro circuitry. These correlated circuits could contribute toareas relate to the BG circuitry.

control coordinated behaviors efficiently.

（3）サル脊髄損傷後の運動機能回復における RGMa の役割
中川

浩 1，二宮太平 1，山下俊英 2，高田昌彦 1（1 京都大学霊長類研究所 統合脳システム分野
2 大阪大学大学院医学系研究科

分子神経科学）精密把持などの手指巧緻動作は，ヒトやマカクザルな阻害因子と呼ばれる神経軸索の再生を阻害する分子の存

ど霊長類特異的な動きであり，主に皮質脊髄路によって在がある。我々は，これまで脊髄損傷後に損傷部位の周制御されている。そのため，皮質脊髄路の損傷を伴う脊囲に増加する Repulsive guidance molecule-a (RGMa)を阻

髄損傷では手指の巧緻動作が著しく障害される。成熟し害することにより神経可塑性が惹起され，運動機能の回た中枢神経がいったん傷害を受けると神経機能の回復は復が促進されることをげっ歯類において確認している。

極めて困難になるが，その要因のひとつとして神経再生

しかしげっ歯類とヒトでは皮質脊髄路の構造（脊髄内投308

研究会報告射様式）や，手指の巧緻機能の違いなど異なる点も多い。

の手指領域を皮質内微小電気刺激法を用いて同定した後，そこで，本研究は，サル脊髄損傷後の RGMa 阻害による同部位に神経活動を阻害する薬剤である muscimol を注

手指巧緻動作の回復と皮質脊髄路の神経可塑性変化につ入した。
免疫組織学的解析の結果，サル脊髄損傷後１０日目にいて検討した。
脊髄損傷は，右 C７領域の片側２／３切断モデルを作おいて損傷周囲に RGMa の増加がみられ，発現細胞のひ製した（Macaca mulatta；３－４歳）。RGMa 阻害には中とつにマイクログリア／マクロファージを同定した。脊和抗体を用い，抗体の投与については，オスモティック

髄損傷後の RGMa 阻害による運動機能変化は，コント

ポンプを用いて損傷部位の周囲に直接注入し，損傷直後

ロール群に比べ手指巧緻動作の回復が促進された。BDAから４週間にわたって持続投与を行った。行動学的解析を用いて可視化した皮質脊髄路の可塑性変化については，に は ， Brinkman board test ， Reaching/grasping task ，

RGMa 阻害により明らかに促進された。muscimol の注入

Reaching/grasping task 時の精密把持の割合（％）を用い，実験では，機能回復された患側手指の巧緻動作が再度障損傷後３日目より評価を開始し，週に２回，１５週まで害された。

行った。皮質脊髄路の可視化は，順行性トレーサーであ本研究結果より，サル脊髄損傷後の RGMa を阻害する

る BDA を左大脳皮質運動野に注入して行った。行動学

ことにより神経可塑性の促進および運動機能回復に有用的解析の後，再編された皮質脊髄路が手指運動に直接寄であることが考えられた。

与しているか否かを検討する目的で，左大脳皮質運動野（4）運動駆動細胞群の筋シナジー創出機構
大屋知徹 1，武井智彦 2，関和彦 1（1 国立精神・神経医療研究センター モデル動物開発研究部
2 Laboratory of Integrative Motor Behaviour, Queens University, Kingston, Canada）

筋シナジーは神経系がある動作に協働的に働く筋を構

能的結合を判定した。そして各領域の投射パターンを筋，造化，最適化した機能単位であるとされ，表面筋電図の神経細胞の次元で別々に階層的クラスタ解析を用いて筋統計的解析から得られるため，その非侵襲性，簡便さか投射構造を可視化した。上肢運動に関わる筋シナジーのら精力的に研究が進んでいる。一方で，その機構を担保抽出においては筋活動を Non-negative matrix factorization

する神経的基盤について直接的な証拠を示す試みはほと(NMF)アルゴリズムを用いた。

んどなされていない。神経系がそうした機能的単位をど結果として 2 つの異なる領域の premotor system は対照のように生み出すのかについて，脊髄運動ニューロンに的な投射構造を持つことが明らかになった。赤核の RM

投射する一つ上の階層，運動駆動細胞群(premotor system)

セルは肩の前後方向の動きに関して相反な作用を持つ筋と呼ばれる，大脳皮質一次運動野の corticomotoneuronal

群，屈曲反射に関わる筋群などの大きなクラスタを形成(CM) cell 群 と ， 脳 幹 赤 核 に あ る rubromotoneuronal

する一方で，CM セルのクラスタは小さなパッチワーク(RM) cell 群を抽出し，その相関構造と筋シナジーとの関状のモザイク構造を形成していた。また，2 つの premotor係を探った。CM, RM cell などの premotor neuron の同定

system は細胞の次元では異なるクラスタ構造を持つのにには神経細胞と筋との機能的結合については，マカクザ

もかかわらず，筋の次元におけるクラスタ分類構造は

ルが覚醒下で随意的に上肢運動（到達把握運動，小さいNMF で得られた８つの筋シナジー構造によく近似する。

粒の精密把握，口元へ粒を運ぶ，離す）を行っている最

このことから，本研究は上肢運動を駆動する筋シナジー

中に各領域から単一神経細胞活動を電気生理的手法にの神経的実体が２つの独立した premotor system に存在す

よって単離，記録し，同時に上肢全体の 26 筋の活動を記ることを示した。その構成の違いは RM system は脊髄に録した後，スパイク加算平均法 によって神経と筋との機ある相反抑制回路や屈曲反射回路などを用いて粗大な筋309

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

出力を最適化するのに対し，CM system は運動ニューロ

反映している。このように運動駆動細胞が筋シナジーをンへの直接投射を用いて精緻な筋出力を創成していると形成し，上肢運動の冗長性解決の要となっていることがいえる。こうした違いは脳幹と大脳皮質という系統発生明らかになりつつある。

的に新旧それぞれの premotor system の運動出力の特性を（5）サッケード眼球運動系における上丘間交連性結合の機能的意義
高橋真有（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科システム神経生理学）

左右上丘間の交連性結合の存在は，解剖学的には古くる結論を支持した。以上の結果から，左右上丘間の交連から知られていたが，その機能的役割については，性抑制は一側の内側と対側の外側の間に存在し，交連性“Sprague effect”に関連する研究から，上丘間交連性結興奮は左右の上丘の内側―内側の間と，外側―外側の間合は全て抑制であり，視覚機能に関係していると長い間に存在することが明らかとなった。

考えられてきた。最近，我々は，左右上丘間には抑制性

従来サッケード系は，橋の病変で水平系のみが，中脳結合だけではなく，強い興奮性結合が存在することを明の病変では垂直系のみが障害されることから，水平・垂らかにした。さらに，これらの交連結合は，上丘出力細直の直交座標系からなると考えられてきた。水平系では，胞に対して存在することから，眼球運動に関与しており，

右向きと左向きサッケード系の間に相互抑制が存在する

興奮結合は主に垂直性サッケード発現に重要な働きをしことが証明されている。一方，垂直系では，その神経回ていることを明らかにした。

路が明らかでなく，上向きと下向きサッケード系の間に本発表では，左右上丘間の興奮および抑制性結合の性相互抑制が存在すると暗黙裏に考えられてきた。本研究

質とその機能的役割について述べる。実験は，クロラロー

により，上丘の一側上向きと対側下向きサッケード領域

ス麻酔したネコで，上丘出力細胞より細胞内記録を行い間の交連性抑制は，VOR の一側前半規管系と対側後半規

対側上丘の内側と外側を電気刺激した効果を解析した。

管系の前庭動眼神経系に存在する交連性抑制と同じパ

上丘出力細胞は，それぞれ水平，垂直系サッケードの中

ターンであった。このことから，サッケード系が水平・枢である，橋の抑制性バースト細胞領域，中脳のフォレ

垂直の直交座標系でなく，前庭動眼系と同様に三半規管

ル H 野(ri MLF に相当)に投射するかにより分類した。上座標系を用いていることが明らかとなった。ところが，

丘尾側の出力細胞は，対側上丘から抑制のみを受けていサッケード等の随意性眼球運動では，眼軸回りの回旋はた。一方，上丘頭側部の内側サッケード細胞は対側上丘

生じず，水平，垂直の眼球運動しか起らないことが知ら内側から強い興奮，外側から抑制を受け，外側サッケー

れており，「Listing 法則」と呼ばれている。VOR はそのド細胞は外側から強い興奮，内側から抑制を受けていた。

例外であることが知られているので，矛盾が生じてしま

また WGA-HRP 注入実験と GABA 免疫染色との２重染色う。上丘間興奮性交連結合が Listing の法則の成立に寄与を用いた形態学的解析の結果は，この生理学的方法によしていることを議論する。

（6）大脳－小脳連関における小脳の出力生成メカニズム石川享宏（公益財団法人東京都医学総合研究所 運動失調プロジェクト）

小脳は精密な運動制御において重要な役割を果たしてスト活動を示す。一般に小脳核神経細胞は苔状線維およおり，大脳運動野への出力核である歯状核の神経細胞は，

び登上線維から興奮性入力を受け，プルキンエ細胞から

例えばサルの上肢運動において運動開始に先行するバー

抑制性入力を受けると理解されている。しかしながら，

310

研究会報告歯状核においては苔状線維入力は非常に弱く，登上線維

意に先行していた。一方の歯状核神経細胞は，先行研究

は発火頻度が極めて低いため，これらの興奮性入力にと同様に運動時に強いバースト活動を示し，それに先行

よって運動時に見られるバースト活動を説明することはする活動の抑制を示す細胞はごく少数であった。以上の難しい。そこで本研究では，プルキンエ細胞による抑制

結果は，高頻度の自発発火を示すプルキンエ細胞の活動性入力と歯状核の興奮を結び付けるメカニズムを想定し，が一時的に減弱したことにより，歯状核神経細胞が恒常これを明らかにするための実験を行った。手首運動課題

的な抑制から解放され，脱抑制によって活動を増加させを遂行中のニホンザル小脳からプルキンエ細胞，歯状核たものと解釈できる。苔状線維は平行線維を介してプル細胞および苔状線維の単一ニューロン活動を記録し，そ

キンエ細胞および抑制性介在細胞に興奮性入力を送るが，れらのパターンを比較した結果，プルキンエ細胞においその活動は運動時に非常に強い増加を示していたことかては運動時に単純スパイク活動が減少するタイプが大多ら，多くのプルキンエ細胞に見られた強力な抑制は介在数であることを見出した。単純スパイク活動が増加する細胞，特にバスケット細胞によるものと考えられる。以タイプも観察されたが，活動が変化するタイミングを比上の実験結果を踏まえ，大脳小脳の出力生成メカニズム

較したところ，単純スパイク活動が減少するタイプが有に関する新たなモデルを提案する。

（7）基底核と小脳における時間表現
國松淳（北海道大学大学院・医学研究科）

私たちが行動するために重要な要素のひとつは，「いモニターし，小脳は数百ミリ秒の範囲での運動の調整やつ」運動を開始するかである。これまで前頭葉背内側部

感覚予測に必要であるとされてきた（8）。しかし，異なっ（参考文献 1,2）や線条体（3,4），淡蒼球（5），視床（6,7）た時間間隔の情報処理の際の神経活動を両領域で直接比といった多くの領域が自発的な運動の開始に関わってい較した研究はなく，具体的な神経メカニズムはわかってることが報告されてきたが，その時間制御についてはいいない。これを調べるために，私たちは様々な長さの時

まだはっきりとしていない。その理由のひとつは，「運動間再現課題をサルに行わせ，そのときの歯状核および尾を開始すること」と「タイミングを計ること」が明確に状核の神経活動を調べた。その結果，どちらの領域から切り分けられないことにある。どのような課題であろうも運動に先立って徐々に増加する活動が記録された。ま

と，被験者が正しいタイミングを計っていることを客観た，小脳核のニューロンは再現時間に関わらず，一定の的に確認するためにはなにかしらの運動によって答えて活動を示したが，基底核のニューロンは再現時間によっもらう必要がある。そのため，時間の制御だけを抜き出て活動の時間経過を変化させた。これは，時間情報処理

して調べようとしても，どうしても運動制御の要素がにおいて，これら２つの皮質下構造がこれまで考えられ入ってしまう。そこで，私たちは様々な長さの時間再現てきたものとは異なった役割を担っていることを示して課題を用いることで，タイミングを計る神経機構に焦点いる。小脳の信号は，自発運動のタイミングの微調整にを当てて研究を行った。

重要であり，一方の基底核の信号は数百ミリ秒以上の間

時間情報処理には，基底核と小脳が関与することが知られている。基底核は数秒から数分までの範囲の時間を隔を計る際に経過時間を表現し，自発的な運動のタイミングを調節している可能性が示唆される。

311

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（8）サル黒質網様部における，前部と後部での情報表現の違いについて
安田正治（関西医科大学，生理学第二講座）
彦坂興秀（Laboratory of Sensorymotor Research, National Eye Institute, National Institute of Health）
我々の視線は価値のある物体へ強く引き寄せられる。

ロンを電気生理学的に同定し，それらの物体価値表現をこうした物体選択には，2 種類の眼球運動が関わると考調べた。その結果我々は，SNr ニューロンが二つのグルーえられる。ひとつは，状況に応じた高価値な物体 (flexible

プに分類されることを発見した。ひとつは，1)CD(T)から

value) を選び出す，探索的な眼球運動，もうひとつは，直接入力を受け取り，後部背外側部 SNr (cdlSNr) に局在

環境に左右されず一定の価値を保つ物体 (stable value)

するニューロン群で，そのほとんどが物体の stable valueへの反射的な眼球運動である。こうした物体価値に基づを表現していた。そしてもうひとつは 2)CD(H)から直接く眼球運動には，大脳基底核が重要な役割を果たす。特入力を受け取り，前部腹内側部 SNr (rmvSNr) に局在するに，その入力部にあたる尾状核 (CD) は，物体の flexible

ニューロン群で，flexible value を優先的に表現していた。

value と stable value を，その頭部 (CD(H))と尾部 (CD(T))

また，rmvSNr，cdlSNr 両領域の多くのニューロンが，上において分離して表現している (Yamamoto et al. 2013,

丘へ直接投射していた。これらの結果は，物体の flexible

Kim&Hikosaka 2013)。さらに，CD(H)と CD(T)それぞれ

value，stable value それぞれが，CD(H)－rmvSNr－上丘経の領域の活動を抑制すると，探索的な眼球運動と自動的

路と CD(T)－cdlSNr－上丘経路路によって分離して処理

な眼球運動それぞれに障害が起きることも明らかにされされていることを示唆している。

ている (Kim&Hikosaka 2013)。それでは，こうした二種

我々はさらに，各経路における信号伝達速度を計測し，類の物体価値の情報は，大脳基底核の出力部である SNr

CD(T)－cdlSNr－上丘経路における信号伝達速度が，においても，分離して処理されているのだろうか？それ

CD(H)－rmvSNr－上丘経路におけるそれよりも有意に速とも二つの情報は SNr で統合されるのだろうか？そして

いことを見出した。このことは，反射的な眼球運動と探それらの情報は，直接上丘へと送られるのだろうか？こ索的な眼球運動の発現が，処理速度の異なる二つの神経

れらの疑問に答えるため，我々は CD の各領域から入力回路によって別々に行われている可能性を示唆していを受ける SNr ニューロン，上丘に出力を送る SNr ニュー

る。.

（9）行動選択における視床線条体路の役割
小林和人（福島県立医科大学・生体機能研究部門）

われわれの脳は，学習や経験に依存して行動を獲得し，研究を進めてきた。

環境に応じて適切な行動を実行する。その環境に変化が

背側線条体は，大脳皮質領野や視床髄板内核からグルある場合，既得の行動は新しい行動に切り替えられる。

タミン酸性の入力を，また中脳腹側領域からドーパミン

道具的学習は，行動の結果得られる強化因子が動物の行性の入力を受ける。これらの入力は，学習や行動柔軟性

動に影響を与える学習の様式である。道具的学習の機構に関わる重要な情報をコードすると推測されているが，の解明において，特定の遺伝子や細胞タイプの機能を改

皮質線条体路や黒質線条体路に比較して，視床線条体路

変した動物モデルは有益な実験系を提供する。我々の研の役割については十分な研究が進んでいない。本研究で究グループは，独自の遺伝子改変技術を利用して，背側は，背側線条体に投射する視床線条体路のうち，束傍核

線条体を中心とする大脳基底核回路に焦点をあて，刺激(PF)と中心外側核(CL)に由来する神経路の行動生理学的を弁別する行動の獲得や実行，また，行動の柔軟な切りな役割の解明に取り組んだ。この目的のため，イムノト

替えに関わる脳内の神経ネットワークの仕組みについて

キシン神経路標的法を利用して，それぞれの経路を選択

312

研究会報告的に除去したマウスを作製し，刺激弁別学習（視覚依存

得には影響しなかったが，学習獲得後の除去によって，性）の獲得と実行に与える影響を解析した。ヒトインター

一過性に正答率が低下するとともに，反応時間の継続的

ロイキン-2 受容体(IL-2Rα)遺伝子をコードする高頻度逆な延長が誘導された。これらの結果から，学習の獲得期

行性遺伝子導入(HiRet)ベクターをマウス背側線条体ににおいて，PF 線条体路が反応の正確性と時間の制御に必注入し，線条体に投射する神経路に逆行性に遺伝子導入

須の役割を持つこと，また，学習の実行期においては，を行った。次に，組換え体イムノトキシンを PF あるいPF 線条体路は反応正確性の制御に関わるとともに，CL

は CL に注入し，視床線条体神経路を選択的に除去した。

線条体路がその制御に補足的な役割を持ち，CL 線条体路

経路の除去は，刺激依存性の電気応答の消失によって確は反応時間の制御にも重要な役割を持つことが明らかと認した。これらの神経路除去マウスは，自発運動，メタなった。また，弁別学習を媒介する神経ネットワークは，

ンフェタミン誘導性の運動亢進，運動学習には変化を示

学習のプロセスにおいて機能的な変化を示すことが示唆さなかった。一方，PF 由来の視床線条体路の除去は，弁された。

別学習の獲得の障害を示し，正反応時間の延長や無反応

これらの視床線条体路の機能に加えて，小脳から視床率の増加も認められた。学習の実行した後に同じ経路をに入力する神経路の役割に関する研究の成果ついてもあ除去したところ，弁別学習の正答率にのみ障害が現れた。

わせて紹介したい。

また，CL 由来視床線条体路の除去は，同じ学習課題の獲（10）運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節金子将也（生理学研究所 生体システム研究部門）

大脳皮質─大脳基底核ループ回路において，線条体と作動性成分と GABA 作動性成分の両方が，淡蒼球内節・視床下核に入力された大脳皮質からの情報は，中継核で外節の運動に関連した神経活動に寄与しており，それらある淡蒼球外節と出力核である淡蒼球内節に伝達され，の強度はニューロン間で異なっていた；2）グルタミン酸

淡蒼球内節からの出力は，視床を介して大脳皮質に戻る。

作動性成分と GABA 作動性成分は，半数以上の淡蒼球内このように，淡蒼球ニューロンは，線条体から GABA 作

節・外節ニューロンにおいて，運動開始に先行していた；動性の抑制性入力と，視床下核からグルタミン酸作動性

3）グルタミン酸作動性成分と GABA 作動性成分は，運の興奮性入力を受けるが，これらの拮抗する２つの入力動の方向によって，その大きさを変化させた；4）興奮性が，どのような情報を担い，淡蒼球の神経活動にどのよのグルタミン酸作動性成分と抑制性の GABA 作動性成うに関与しているかについては不明である。

分以外にも，影響は小さいが脱促通と考えられるグルタ本研究では，３頭のマカクザルを用いて，淡蒼球内節

ミン酸作動性成分と脱抑制と考えられる GABA 作動性と外節ニューロンから神経活動の記録を行い，大脳皮質

成分が観察された；5）淡蒼球内節において遅延期間中に運動野刺激に対する応答から皮質入力部位を同定した後，グルタミン酸作動性成分が観察された；6) 今回の微量薬

遅延期間付き到達運動課題遂行中の活動様式を記録した。

物注入では，明らかな行動の変化は観察されなかった。

さらに，記録しているニューロンの周囲に CPP（NMDA

グルタミン酸作動性入力と GABA 作動性入力は両者型グルタミン酸受容体の遮断薬）と NBQX（AMPA/カイとも，運動に関する神経情報をほぼ同様のタイミングでニン酸型グルタミン酸受容体の遮断薬）の混合物や，

淡蒼球内節・外節に伝達し，これらの活動に寄与するこgabazine (GABAA 受容体の遮断薬)を微量注入することとが明らかになった。観察された淡蒼球内節・外節ニューにより，それぞれの入力を遮断した際の活動変化を解析

ロンの活動変化は，グルタミン酸作動性入力と GABA 作した。

動性入力が競合した結果であると考えられる。

その結果，以下のような結果を得た；1）グルタミン酸

313

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（11）到達運動における帯状皮質運動野の役割 —意欲と外的刺激に基づく動作発現—山形朋子（公益財団法人 東京都医学総合研究所 前頭葉機能プロジェクト）

一般に，「動作が正しく行われた」という場合には，動した。２つの動作開始モードのうち，外的モードにおい作の内容が適切であることと，動作のタイミングが適切て，サルは音のトリガーで到達運動を開始する。内的モーであることの２つが満たされている。この動作の２要素

ドにおいては，サルは決められた時間が経過した後に任は脳でどのように表現されているのだろうか。

意のタイミングで運動を開始する。よって内的モードにヒトの帯状皮質が損傷すると，強制把握・強制模索，
道具の強迫的使用や他人の手徴候，動作の時期尚早な発おいてサルは自らの意欲に基づいて動作をトリガーする必要がある。

現，運動過多が生じる一方で，帯状皮質を含めたより広課題を遂行中に帯状皮質運動野後方部から神経細胞活範囲な損傷では無動症を呈することが知られている。こ

動を記録し，活動を検証した。その結果，帯状皮質運動

れらの病態には共通して動作発現を行うべき時期と実際

野後方部は随意運動を自発的に開始する場合に重要であに動作が発現した時期とにズレが見られる。よって本研るという知見が得られたので，本発表で示す。そこから究で，帯状皮質運動野における随意運動開始の神経機構

さらに，帯状皮質運動野後方部は脳内で形成された意欲を検証した。

と外的情報から，実際に動作を発現させるかどうかに寄

サルに２つの動作開始モードからなる行動課題を訓練与しているという仮説を議論する。

（12）遅延反応課題における前頭前野背外側部・運動前野・後頭頂皮質の役割分担－経頭蓋磁気刺激による機能阻害実験
中村晋也（東北大学 大学院生命科学研究科 脳情報処理分野）

経 頭 蓋 磁 気 刺 激 （ Transcranial magnetic stimulation:

題成績が遅延時間依存的に低下した。また，PMC へ rTMS

TMS）は非侵襲的な脳刺激法で，臨床のみならず，ヒトを与えた場合，刺激と反対側の手を用いた時の課題成績

における認知科学実験にも盛んに用いられている。本研が低下した。一方，PPC への rTMS では，刺激と反対側

究では，この TMS をサルに適用し，反復 TMS（repetitiveの視野のボタンに対し，刺激と同側の手を用いた時，すTMS: rTMS）を，遅延反応課題遂行中のサルの，前頭前

なわち正中を越えてボタンを押した時に課題成績が低下

野背外側部（DLPFC），運動前野（PMC），あるいは，後した。さらに，DLPFC と PMC に対して，rTMS のタイ頭頂皮質（PPC）に与えることでその機能を一過性に阻ミングを変えた時の影響を調べた。DLPFC への rTMS に害し，それにより生じる障害を調べることで，各脳領域

おいては，遅延期間の初期，特に，手掛かり刺激提示後の機能的役割を評価した。遅延反応課題では，パネル状

すぐに rTMS が与えられた時に，刺激と反対側の視野にに円状に等間隔に配置された 8 つの点灯式のボタンを用位置するボタンに対する課題成績が著しく低下した。一いて，試行のはじめに 1 つのボタンを短時間点灯させ，方，PMC への rTMS の場合は，用いたどのタイミングに遅延期間（1.5 秒から 18 秒までの間の 4 段階）の終了後

おいても，刺激と反対側の手を使用した時の課題成績がにそのボタンを押すことを要求した。遅延期間開始 0.5

一様に低下した。以上のように，本研究では，TMS をサ

秒後に rTMS（10 Hz，10 pulses）を，片側の DLPFC，PMC，ルに適用し，DLPFC，PMC，PPC の機能的役割の違いをあるいは PPC に与えた。DLPFC への rTMS により，刺激示すことに成功した。これらの結果は，遅延反応課題を側と反対側の視野のボタンがターゲットになった時の課

正しく実行するために，これら３つの脳領域が異なる役

314

研究会報告割を持ちながら協調的に働いていることを示唆している。

（13）眼の動きで生じるブレを補正して安定した視覚世界を獲得する仕組み
稲場直子（京都大学学際融合教育研究推進センター 健康長寿社会の総合医療開発ユニット）

ヒトをはじめとする霊長類の網膜は，中心窩と周辺部けるために，視覚刺激をサッケードの直前に消し，サッでその感度に大きな差があり，外界にある対象物をよくケード後に再帰性の視覚入力がない環境下でのニューロ見るためには，眼を動かして中心窩でとらえる必要があン活動も記録した。

る。私たちは，外界から視覚情報を効率よく取り込むた本研究で，以下の 3 点が明らかとなった。（1）MST 野め，サッケード(saccade)運動と呼ばれる非常に速度の速と MT 野では，どちらもニューロン受容野の位置は，サッい眼球運動を頻繁に行っている。眼を動かすと，網膜にケ－ド中であっても網膜座標系に依存している。（2）

映った外界の視覚像の位置は眼の動きに伴って変化する

MST ニュ－ロンは，サッケード後に，その瞬間に見えてが，私たちは連続的で安定した視覚世界を獲得している。

いる視覚情報のみならず，あたかも眼が動き出す前の視この眼の動きに関わらず，安定でかつ連続した視知覚を

覚情報を想起しているかのような活動を示す。（3）MT

つくりだす脳内メカニズムを解明するため，サルの大脳ニューロンはその瞬間に受容野内に存在している視覚情皮質の後頭・頭頂連合野の一部である MT 野（Middle

報に対してのみ応答する。この結果は，「眼が動く前に記Temporal Area）および MST 野（Medial Superior Temporal

憶された視覚情報」がサッケード後に MST 野で想起さArea）から視覚ニュ－ロンの活動を記録・解析した。MTれ，MT 野から MST 野に供給される「眼が動いた後に獲野と MST 野のニュ－ロンの多くは，受容野内に動く視

得した視覚情報」との統合が起こっていることを示唆す

覚刺激を呈示すると，刺激の動く方向に選択的な応答をる。また，MST ニューロンでみられるサッケード後の反示す。そこで本研究では，眼の動きによって，網膜に映っ応潜時は，通常の視覚応答の潜時よりも有意に早いことた動く視覚刺激の像の位置が移動するとき，MT 野とから，MST 野で起こっている視覚情報の統合が，安定でMST 野のニュ－ロンの活動にどのような変化が生じる

かつ連続的な視覚世界の知覚に役立っていると考えられのかを調べた。このとき，「眼が動く前の視覚情報」と「動る。

いた後の視覚情報」に対するニューロンの応答を切り分（14）前部帯状皮質と外側手綱核における報酬履歴と行動切替えの神経表現
川合隆嗣 1，山田洋 2，佐藤暢哉 3，高田昌彦 1，松本正幸 2（1 京都大・霊長研・統合脳システム
2 筑波大・人間総合科学・感性認知脳科学
3 関西学院大院・文学・心理）

動物が嫌悪事象を経験すると，前部帯状皮質と外側手され，サルはどちらか一方を選択するよう求められる。

綱核のニューロンが強く興奮する。本研究では，この興一方を選択すると 50%の確率で報酬が与えられるが，も奮性の活動が，嫌悪事象を避ける行動とどのように関連う一方を選択しても報酬は与えられない。50％の確率でするのか明らかにするために，学習課題遂行中のマカク

報酬をもたらすターゲットの位置は数十試行の間固定さ

ザルの 2 領域から神経細胞活動を記録した。課題では，れ，その後，明示的なインストラクションなしに左右が

画面中央にある注視点の左右に 2 つのターゲットが呈示入れ替わる。この課題でサルは，一方のターゲットを選315

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

択しても報酬が得られない試行が長く続いた場合に，次変える傾向にあった。また，この応答は無報酬の履歴をの試行で選択するターゲットを自ら切り替えた。この課

反映しており，サルが無報酬を繰り返し経験するたびに，

題中，多くの前部帯状皮質ニューロン（125/359 個）と外興奮の程度は段階的に強くなった。他方，外側手綱核の

側手綱核ニューロン（57/62 個）において，報酬が得られ無報酬に対する応答では，サルの次の選択や無報酬の履なかった（無報酬）試行で興奮性の応答が見られた。特歴を反映した変化はみとめられなかったが，その応答潜に重要な点は，前部帯状皮質ニューロンの無報酬に対す時は前部帯状皮質よりも有意に早かった。以上の結果かる応答が，サルの次の選択を予測するようなパターンをら，前部帯状皮質は過去の嫌悪経験を集積し，次の行動示したことである。すなわち，無報酬に対する応答がよを調整する過程に関与しており，外側手綱核は直近の行

り強い場合に，サルは次の試行で選択するターゲットを動の評価により深く関与していることが示唆される。

（15）眼球運動による視覚探索 －LIP 野の機能的役割－
小川正（京都大学大学院医学研究科）

我々は，日常生活において，多数の物体が存在する視壁領域（the lateral intraparietal are: LIP）からニューロン

覚環境から目標物体をサッカード眼球運動によって探索活動を記録した。実験では，刺激輝度（Blight vs. Dim）

している。目標物がそれ以外の妨害物と識別が容易な状と目標／妨害刺激の色コントラスト（Easy vs. Difficult）

況では刺激呈示からサッカード開始までの潜時が短くなを操作して 4 種類の刺激条件をつくり，とくに Blight-

り，逆に困難な状況では潜時が長くなることが知られてDifficult と Dim-Easy の 2 条件では平均サッカード潜時がいる。従来の知見から，サッカード潜時は「刺激特徴を同一になるように刺激パラメータを調整した。その結果，利用して目標を選択するための期間（pre-discrimination

たとえサッカード潜時が同一である Blight-Difficult とinterval）」と「選択した目標に対してサッカードを起動

Dim-Easy の 2 条件であっても post-discrimination interval

させるための期間（post-discrimination interval）」に分割の長さは異なること，及び，その長さは刺激輝度に応じでき，前者における非空間性処理から後者における空間て変化することが見出された。これらの結果は，基本的性処理への変換が視覚運動野（上丘，前頭眼野，頭頂間な刺激特徴（輝度）が目標選択後の神経処理過程にも影

溝外側壁領域など）で生じていると考えられてきた。こ響を及ぼすこと，また目標選択と運動準備/起動という 2の仮説は，前者の期間が探索難易度に応じて変化しても，つの独立したプロセスの継続的処理では説明できないこ

後者の期間は一定になることを予想するが，このことをとを示唆する。得られた実験結果は，継続的な状態変化

厳密に検証した先行研究はない。

を許容する accumulation-to-threshold モデルを導入するこ本研究では，色の異なる刺激を目標とする視覚探索課
題を複数の刺激条件下でサルに遂行させ，頭頂間溝外側316とによって，適切に説明できることを紹介する。

研究会報告７．大脳皮質を中心とした神経コネクトミクスとその動的特性を探る
2014 年 12 月 4 日－12 月 5 日
代表：金子武嗣（京都大学大学院医学研究科）
世話人：松田和郎（京都大学際融合教育研究推進センター）
所内対応者：川口泰雄（生理学研究所大脳神経回路論研究部門）（１）大脳基底核と小脳は，どのように視床－大脳皮質投射を制御しているのか
知見聡美（生理学研究所生体システム研究部門）（２）パーキンソン病モデルラット視床運動核ニューロンの自発活動異常：発火頻度かパターンか
中村公一（京都大学大学院医学研究科）（３）鳴鳥の発声学習をモデルとした大脳皮質－大脳基底核ループの機能の解析
小島哲（カリフォルニア大学サンフランシスコ校）（４）視床下核－淡蒼球外節神経回路モデルによるドーパミン依存的回路動態の解析
北野勝則（立命館大学情報理工学部）（５）中脳ドーパミンニューロンによる部位特異的な情報表現松本正幸（筑波大学医学医療系）【参加者名】
小島哲（カリフォルニア大学サンフランシスコ校），宋真（東京工業大学総合理工学研究科），森田賢治（東京文杰（熊本大学医学部），加藤荘志（広島大学大学院国大学大学院教育学研究科），村山正宜（理化学研究所脳際協力研究科），稲吉宏明（産総研ヒューマンライフテ

科学総合研究センター），松本正幸（筑波大学医学医療ク研究部門），薗村貴弘（金沢医科大学医学部），苅部冬系），山下晶子（日本大学医学部），小山内実，菊田里美

紀（同志社大学脳科学研究科），北野勝則，坪（東北大学大学院医学系研究科），近藤将史（基礎生物

泰宏（立命館大学情報理工学部），松田和郎（京都大学学際融合学研究所），南部

教育研究推進センター），古田貴寛，日置寛之，中村公佐野裕美，畑中伸彦，金子将也，若林正浩，渡辺秀典，一，越水義登，中村

川口泰雄，窪田芳之，大塚悠，平井大地，柴田憲一，黄晶

媛，兼重美希（京都大学大学院医学研究科），小島久幸

篤，木田哲夫，知見聡美，宮下俊雄，

岳，森島美絵子，畠中由美

子，植田禎史，牛丸弥香（生理学研究所）（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科），田中琢

【概要】「大脳皮質を中心とした神経コネクトミクスとその第２日目は，北野勝則

先生 (立命館大学情報理工学部)

動的原理を探る」第１回は，１２月４日の３題と５日のからは視床下核－淡蒼球外節路の機能についての計算

２題，計５題を通して大脳基底核をテーマにしました。

論的提案についてご講演頂きました。最後の松本正幸

第１日目は，知見聡美

先生（生理学研究所生体システ先生 (筑波大学医学医療系) からは霊長類における部位

ム研究部門），中村公一

先生 (京都大学大学院医学研究

特異的な２種類の機能特性をもつ中脳ドーパミン細胞

科

高次脳形態学)，小島哲

先生 (カリフォルニア大について最新の成果をお話し頂きました。

学サンフランシスコ校) の３方にお願いしました。前２

本研究会に初めてご参加された研究者の皆様が驚か者（知見先生，中村先生）は，げっ歯類の視床を中心とれるのは，講演の途中で演者の話を遮って質問・議論しした生理学的データから大脳基底核の基本回路の役割てもよい，という本研究会の特徴ともなっているルールを再考したもので，後者（小島先生）は鳥類の基底核にです。また，コーヒーブレイクの時間を長めにとってあ

よる発声学習のメカニズムを明らかにしたものでした。

ることが緩衝帯となっていることも十分な議論の時間317

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）を確保することに一役かっています。このことに加え，誘発し，世話人としては大変ありがたく感じました。お今回講演者の先生方がごく自然に前の講演を受けてう陰様で今回も充実した研究会となりましたことを深謝

まく関連づけながらお話し頂いたことも活発な議論をいたします。

（1）大脳基底核と小脳は，どのように視床－大脳皮質投射を制御しているのか
知見聡美（生理学研究所生体システム研究部門）

大脳基底核と小脳は，随意運動の発現と制御においての低頻度の自発発火を示した。2)淡蒼球内節(GPi)の電気重要な役割を果たす高次中枢であり，何れも視床を介し刺激は抑制とそれに続く興奮を，小脳核(CN)の電気刺激て大脳皮質との間でループ回路を形成するが，大脳基底は興奮とそれに続く抑制を惹き起こした。3)記録してい核－視床投射と小脳－視床投射のそれぞれが，運動情報

るニューロン近傍に GABA 受容体拮抗薬を投与すると，を伝達する機構については不明なことが多い。本研究で自発活動に変化はなく，GPi 刺激に由来する抑制とそれは，大脳基底核と小脳からの出力が視床・大脳皮質の活に続く興奮が消失した。一方，グルタミン酸受容体拮抗動に対してどのような影響を及ぼすのかをサルを用いて薬を投与すると，CN 由来の興奮が消失した。これらの調べた。視床とくに外側腹側核と後外側腹側核の吻側部結果から，小脳はグルタミン酸作動性の興奮性投射に（VLo, VPLo）から覚醒下で単一ニューロン活動を記録

よって視床・大脳皮質に情報を伝達するのに対して，大し，大脳皮質運動野の電気刺激に対する逆行性応答によ

脳基底核は GABA 作動性の抑制とリバウンド興奮にり大脳皮質投射ニューロンを同定した。1)大脳皮質に投よって情報を伝達することが示唆された。

射する視床ニューロンの多くは，数 Hz から 10 Hz 程度（2）パーキンソン病モデルラット視床運動核ニューロンの自発活動異常：発火頻度かパターンか
中村公一（京都大学大学院医学研究科）

パーキンソン病の無動・寡動の運動症状は，中脳ドー

6-OHDA 注入によるパーキンソン病モデルラットを用い

パミン細胞の脱落が，大脳基底核出力核の抑制性ニューて，恒常的なドーパミンの欠失により視床運動核ニューロンの発火頻度上昇を生じ，視床ニューロンの活動が抑ロンの自発発火活動の発火頻度と発火パターンにどのよ制されるために生じる，と考えられてきた。一方で，パーうな異常が生じるかを，麻酔下の傍細胞記録法・標識法

キンソン病のヒト患者およびモデル動物において，大脳により調べた。パーキンソン病モデルラットでは視床運

皮質運動野と大脳基底核のニューロン群が，β 周波数帯

動核ニューロンの自発発火頻度の低下が認められなかっ域 (15–30 Hz) の異常に亢進した振動発火現象を示し，た一方，ニューロンの発火活動と局所電場電位に異常 β

これが無動・寡動の運動症状とよく相関することから，

振動が見つかった。また GABA の局所注入により，視床

近年注目されている。しかし，大脳皮質–大脳基底核–視運動核の神経活動が脳波 β 振動の維持に必要であること

床–大脳皮質のループ神経回路の一部である視床では，が分かった。以上の結果は，パーキンソン病の病態生理

パーキンソン病によってどのような神経活動異常が生じにおいては，発火頻度よりも，発火パターンの異常がよるかについて不明の点が多い。そこで本研究では，片側り重要である可能性を示唆する。

318

研究会報告（3）鳴鳥の発声学習をモデルとした大脳皮質－大脳基底核ループの機能の解析
小島哲（カリフォルニア大学サンフランシスコ校）

鳴鳥と呼ばれる小鳥類は，言語を学習する人間と同様，

えずりの構造に微小な揺らぎを引き起こし，その揺らぎ「さえずり」という複雑な音声パターンを他個体からのが強化学習の探索行動として働くことによりさえずりの模倣により発達させる。このさえずり学習は Anterior

長期的な変化を引き起こすことを明らかにした。また，

Forebrain Pathway (AFP)と呼ばれる大脳皮質－大脳基底AFP 内でバースト発火が引き起こされるメカニズムにつ核ループと相同な経路を用いた強化学習の一種であるといても解析し，淡蒼球と相同な細胞がその投射先である考えられており，また AFP は，他の脳領域から比較的独

視床の細胞を一時的に脱抑制することによって大脳皮質

立でかつ「さえずり学習」という単一の機能に特化しての細胞にバースト発火を引き起こすことを示唆する知見

いることから神経活動と行動との関連付けがし易いといを見出した。これらの結果は，動物が大脳皮質－大脳基

う大きな利点がある。これらの理由から AFP は大脳皮質

底核ループを用いて複雑な運動学習を行うメカニズムの－大脳基底核ループの機能を理解する上での良いモデル

一端を明らかにするものであり，人間を含めた哺乳類のになると考えられ，現在多くの研究室で研究が行われて同経路の機能の理解にも重要な示唆を与えると考えられいる。我々は，この鳴鳥 AFP におけるバースト発火がさる。

（4）視床下核－淡蒼球外節神経回路モデルによるドーパミン依存的回路動態の解析
北野勝則（立命館大学情報理工学部）

大脳基底核の視床下核(subthalamic nucleus; STN) –淡蒼

プス伝達特性などの回路構成要素の動的特性へのドーパ

球外節(globus pallidus externus; GPe)神経回路は，ドーパミンによる作用によりもたらされると考えられる。本研

ミン枯渇に由来する病的な状態において，正常時とは顕究では，最近の実験的知見を採り入れた STN-GPe 回路の著な神経活動パターンを示し，その活動パターンと運動

数理モデルを用い，その回路動態の種々の回路要素への機能には強い相関があることが知られている。基底核に依存性について解析した。その結果，結合様式に依存しおける運動機能・機能不全の仕組みを理解するには，ドーて病変時の活動パターンが現われること，ドーパミンのパミンの STN-GPe 回路活動パターンへの影響を明らか

細胞膜特性・シナプス伝達特性への相乗的作用が，このにする必要がある。このドーパミン依存的活動パターン

病変時パターンを正常時のものへと変えることなどが明遷移は，STN-GPe 回路活動を決定する細胞膜特性，シナらかになった。

（5）中脳ドーパミンニューロンによる部位特異的な情報表現松本正幸（筑波大学医学医療系）

ドーパミンニューロンは報酬の価値をコードし，学習ニューロンから活動を記録したところ，黒質緻密部の腹や意欲のプロセスに重要な役割を果たす。一方，我々の側や腹側被蓋野にあるドーパミンニューロンは価値コー

最近の研究は，全てのドーパミンニューロンが価値をドに一致し，報酬に対して興奮性応答，嫌悪刺激に対しコードするわけではないことを明らかにした。報酬と嫌ては抑制性応答を示した。一方，黒質緻密部の背側にあ

悪刺激の古典的条件付けをサルにおこない，ドーパミン

るドーパミンニューロンは，報酬に対しても嫌悪刺激に319

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

対しても興奮性応答を示した。これらのニューロンは，

ころ，特に黒質緻密部の背側に分布するドーパミン

価値ではなく，報酬や嫌悪刺激の motivational salience（顕ニューロンで，作業記憶に保持しなければならない視覚著性）をコードしているのではないかと推測される。次刺激に対して興奮性応答が見られ，報酬や嫌悪刺激のよに我々は，作業記憶を必要とする遅延見本合わせ課題をうな motivational な刺激以外にも応答することを見出しサルにおこなわせ，ドーパミンニューロンの活動が認知た。以上の結果は，中脳の特定の領域に分布するドーパ機能とどのように関わっているのか解析した。課題遂行

ミンニューロンが，認知機能に関わるシグナルを伝達し中のサルからドーパミンニューロンの活動を記録したとている可能性を示唆する。

320

研究会報告８．第 4 回社会神経科学研究会 「社会認知とコミュニケーション」
2014 年 10 月 30 日－10 月 31 日
オーガナイザー：松田哲也（玉川大学脳科学研究所）
高橋英彦（京都大学大学院医学研究科）（１）神経イメージング手法を用いたヒト顔認知機構の解明
柿木隆介（自然科学研究機構生理学研究所）（２）ストレス・学習・エピジェネティクス：鳥の歌から見えてきたこと
岡ノ谷一夫（東京大学大学院総合文化研究科）（３）社会神経科学のさらなる発展に向けて：課題と展望
安西祐一郎（日本学術振興会理事長）（４）マウスのコミュニケーション
内匠

透（理化学研究所脳科学総合研究センター）（５）脳科学からみたうつ病研究の現状と展望
山脇成人（広島大学大学院精神神経医科学）（６）チンパンジーの協力行動平田聡（京都大学野生動物研究センター）（７）周産期からの身体感覚と社会的認知の発達的連
明和政子（京都大学大学院教育学研究科）（８）動機付けの神経科学：特性を決める分子／神経機構を探る遺伝子
南本敬史（放射線医学総合研究所分子イメージング研究センター）（９）神経振動子協調による脳内／脳間コミュニケーション
水原啓暁（京都大学大学院情報学研究科）（10）人工共感にむけて：情動・認知発達ロボティクス
浅田稔（大阪大学大学院工学研究科）【参加者名】
宇賀神博（武蔵野大学環境学部環境学科），大坪庸介（神究センター），佐藤剛（グロービス経営大学院経営研

戸大学大学院 人文学研究科），大野優美子（㈱ATR-究科），佐藤洋平（畿央大学大学院健康科学研究科松尾Promotions 脳活動イメージングセンタ），岡田理恵子（玉研究室），重宗弥生（京都大学大学院人間・環境学研究

川大学脳科学研究所松田研究室），小川昭利（北海道大科共生人間学専攻認知・行動科学講座認知科学分野（月学大学院文学研究科亀田研究室），小川洋和（関西学院浦研）），丁ミンヨン（大阪大学連合小児発達学研究科（福大学文学部総合心理科学科小川研究室），梶村昇吾（京井校）），関野和幸，田浦秀幸（立命館大学大学院

都大学大学院教育学研究科），川口彰子（名古屋市立大教育情報研究科田浦研究室），高木幸子（東京女子大学

学大学院医学研究科精神認知行動医学分野），川道拓東

大学院人間科学研究科），高田藤代（玉川大学大学院脳（首都大学東京人間健康科学研究科），菊水健史（麻布科学研究科），高橋宗良（玉川大学脳科学研究所），高見

大学獣医学部伴侶動物学研究室），北地雄（総合東京大地（京都大学総合人間学部），田中章浩（東京女子大病院リハビリテーション科），駒野浩士（関西福祉科学

学現代教養学部心理学専攻），田邊宏樹（名古屋大学環大学社会福祉学部臨床心理学科谷向研究室），櫻井芳生

境学研究科心理学講座），玉利祐樹（東京大学医学部附（鹿児島大学大学院人文社会科学研究科櫻井研究室），

属病院緩和ケア診療部），富永仁志（京都大学大学院人佐々木章宏（理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研

間・環境学研究科），中川言語

潤（東京医科歯科大学／玉321

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

川大学大学院），中村太戯留（慶應義塾大学環境情報学（自然科学研究機構生理学研究所心理生理学研究部門），部），難波修史（広島大学大学院教育学研究科），仁科国

岡崎俊太郎（生理学研究所大脳皮質機能研究系心理生理之（玉川大学大学院），原田康也（早稲田大学法学学術

学研究部門），北田院），樋口裕二（岡山大学医学部医学系研究科精神神経部門），小池耕彦（生理学研究所大脳皮質機能研究系心病態学教室），日道俊之（京都大学大学院教育学研究科

理生理学研究部門），小山総市朗（総合研究大学院大学

教育認知心理学講座），藤田弥世（京都大学大学院

大学院生命科学研究科生理科学専攻心理生理学研究部

教亮（生理学研究所心理生理学研究

育学研究科教育認知心理学講座），藤野純也（京都大学門），菅原大学院医学研究科精神医学教室），藤本淳（京都大学

生理学研究部門），角谷基文（総合研究大学院大学大学

大学院医学研究科精神医学講座），保屋野健悟（畿央大院生命科学研究科生理科学専攻心理生理学研究部門），

学大学院

高橋陽香（総合研究大学院大学大学院生命科学研究科生

健康科学研究科神経リハビリテーション学

翔（生理学研究所大脳皮質機能研究系心理理学療法学科），

理科学専攻心理生理学研究部門），中川恵理（生理学研

篤（畿央大学健康科学部理学療法学科），松崎裕

究所大脳皮質機能研究系心理生理学研究部門），濱野友太（慶應義塾大学環境情報学部青山研究室），眞野智生

希（総合研究大学院大学大学院生命科学研究科生理科学（名古屋大学病院神経内科），南勇丞（関西福祉科学

専攻心理生理学研究部門），原田宗子（生理学研究所大臨床心理学科），宮崎昌也（社会医

脳皮質機能研究系心理生理学研究部門），福永雅喜（自療法人 岡村一心堂病院医療技術部リハビリテーション

然科学研究機構生理学研究所心理生理学研究部門），宮室），村井翔太（同志社大学大学院生命医科学研究科知原資英（総合研究大学院大学大学院生命科学研究科生理覚・認知脳神経機構研究室），森下美和（神戸学院大学

科学専攻心理生理学研究部門），山崎英明（総合研究大経営学部），守田知代（大阪大学大学院工学研究科，知学院大学大学院生命科学研究科生理科学専攻心理生理

能・機能創成工学専攻浅田研），柳澤邦昭（京都大学こ

学研究部門），吉本隆明（総合研究大学院大学大学院生

ころの未来研究センター），山口旺彦（関西福祉科学大

命科学研究科生理科学専攻心理生理学研究部門），岡本

学社会福祉学部

臨床心理学科），山本真江里（名古屋秀彦（生理学研究所統合生理研究系感覚運動調節機能），大学大学院精神科），横山ちひろ（（独）理化学研究所ラ

小松英彦（生理学研究所生体情報研究系感覚認知情報），

イフサイエンス技術基盤研究センター

井出康行（TBS），南家幸太（TBS），衣笠敦（TBS），

飯高哲也（名古屋大学医学系研究科），郷康広（生理分野），前岡松尾浩（畿央大学健康科学部

大学社会福祉学部

生体機能評価研究チーム），横山諒一（東北大学大学院
科

医学系研究

脳機能開発研究分野），蓬田幸人（玉川大学脳科学

学研究所発達生理学研究系認知行動発達機構），小川正研究所），青木直哉（総合研究大学院大学大学院生命科

晃（生理学研究所発達生理学研究系認知行動発達機構）

学研究科生理科学専攻心理生理学研究部門），伊藤嘉邦【概要】
本研究会は，ヒトの社会的心に関連する，既存の学問

以上の若手研究者からシニアの研究者までが参加して分野を超えた新しい視点での学問領域を創成し，ヒトのおり，講演を聴くだけではなく，参加者同士が積極的に

社会性機能の理解を目指すことを目的としている。本研

ディスカッションを行うなど，非常に活気あふれる研究

究会は，社会神経科学を専門に扱う唯一の研究会であり，会となっている。本研究会の参加者は，神経科学を専門

日本におけるこの分野の研究の推進に中心的な役割をとしている研究者だけではなく，工学や人文・社会科学

果たしている。社会神経科学は，基礎神経科学，その他系の学問を専門としている研究者も多数参加しており，

生物学系，人文社会科学系，臨床医学系の融合的研究分

学際的融合分野の創成に本研究会は大いなる役割を野の形成が必要であり，本研究会は様々な領域の研究者担っている。

が集い，ディスカッションを通じて新たな研究テーマの創出の機会を作ることも目的の一つとしている。
平成 23 年度に生理学研究所研究会として社会神経科学研究会を発足した。それから毎年開催し，毎回 100 名322

平成 26 年度については，「社会認知とコミュニケー
ション」をテーマに 10 名の研究者による講演，28 名のポスター発表を行った。
この研究会が，日本での社会的神経科学研究の中心的研究会報告な役割になっていくことを期待している。

（1）神経イメージング手法を用いたヒト顔認知機構の解明

柿木隆介 1,2（1 自然科学研究機構生理学研究所統合生理研究系
2 総合研究大学院大学生命科学研究科生理科学専攻）

近年，「顔認知機能」の研究が非常に盛んになってきた。
顔認知は言語認知と並んで，人間が社会生活を送る上で最も重要な機能と考えられるようになってきたからである。「顔認知機能」の障害は教育現場においても様々な問機構研究の現状を紹介するため，以下のようなテーマについてお話したいと考えている。
１．静止顔の認知機構：(1)活動部位の解明，(2)倒立顔現象の生理学的解明

題を生じている可能性がある。特に近年，自閉症の原因

２．他人の「目（視線）の動き」を認知する機能の解の１つとして「顔認知機能の障害」が考えられており，

明：(1) 活動部位の解明，(2) 視線方向の影響，(3)

臨床的研究も急速に進んでいる。その重要性が認識され，視線認知における顔の他の部位（口など）や顔の文部科学省の新学術領域研究に，私が領域代表者として輪郭の影響申請した「学際的研究による顔認知メカニズムの解明（略称：顔認知）」が採択され，平成２０年度から２４年度まで研究活動を行った（総予算約８億円）。

３．意識にのぼらないような顔刺激（サブリミナル刺激）に対する反応
４．乳幼児における顔認知機能発達の解明

特に私は，脳波，脳磁図，機能的 MRI，近赤外線分光

特に，最近，研究が急激に進んできた乳児（赤ちゃん）法（NIRS）といった神経イメージング手法を用い，人間の顔認知機能発達について詳しく紹介したい。赤ちゃんの顔認知機能を明らかにすることを目的として研究をの測定用に新しく開発された NIRS は，軽くて違和感も行っている。脳波と脳磁図は，ミリ秒単位の高い空間分

少なく，赤ちゃんに長時間装着することが可能となった。

解能を有するため，脳内での情報処理過程を詳細に知る

さらに，NIRS は計測中に身体や頭部を固定する必要が無ことができる。特に脳磁図は，脳波に比して１０倍以上いため，覚醒状態にある乳児を対象とした脳活動の計測の空間分解能を有するため，人間の高次脳機能解明にはに非常に有用であり，今後は赤ちゃんの脳機能解明に重極めて有用な機器である。本講演では，私達がこれまで要な機器となると考えられる。

行ってきた研究を中心に，脳波と脳磁図を用いた顔認知（2）ストレス・学習・エピジェネティクス：鳥の歌から見えてきたこと

岡ノ谷一夫 1,2
（1 東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻
2 理化学研究所脳科学総合研究センター）

ペットとして飼育されているジュウシマツは，東南ア

全般に，コシジロキンパラより複雑な音響構造を持つ歌

ジア全域に棲息する野鳥であるコシジロキンパラを，２を，複雑な系列に沿ってうたう。ところが家禽化の過程

５０年前に日本に輸入したものである。ジュウシマツはでは歌を直接選択した記録はない。それなのになぜ歌の323

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

変化が起こったのだろうか。鳥類のストレスホルモンは，る。また，神経核 X ではアンドロジェン受容体(AR)がコーティコステロン(CORT)である。脳で発現する CORT

分布している。コシジロキンパラでは一様に歌が単純で，の受容体のうち，鉱質 CORT 受容体（MR）は神経成長

AR の発現量が少なかった。ジュウシマツの歌は単純なを促し，糖質 CORT 受容体(GR)はそれを抑制する。また，ものから複雑なものまで多様で，AR の発現量は，歌のMR は GR よりも CORT と高い親和性を持つ。わたし

複雑さに相関していた。さらに，AR を符号化する遺伝たちの研究により，歌制御神経核 HVC では GR と子の近傍におけるメチル化の度合いは歌の複雑さと逆にMR がほぼ同量分布するが，扁桃体では MR のみが分相関していた。以上の結果から，成鳥の歌の複雑さには，布することがわかった。このことから，中庸な CORT レ

発達初期のストレス状態による CORT レベルと，発達

ベルでは HVC も扁桃体も発達するが，より高いレベル

中期に聞いた歌の複雑さとが影響すると考えられる。ホでは HVC の発達が GR の作用により抑制されること

ルモンレベルによって歌学習神経核の容積が決まり，学が予言される。実際，糞中の CORT はコシジロキンパ

習環境の豊かさによって脱メチル化の度合いが決まるの

ラのほうがジュウシマツより２倍も高かった。また，歌であろう。このように，後天的な経験に左右される行動の学習と制御に関わる神経核 HVC と X の体積は，では，社会環境が制御するストレスとエピジェネティッ

ジュウシマツのほうが２０％程度大きかった。以上の結クスが重要な役割を果たすと考えられる。

果は，脳内の受容体の分布が予言した結果と合致してい（3）社会神経科学のさらなる発展に向けて：課題と展望
安西祐一郎（日本学術振興会）

社会神経科学の発展は著しく，脳の社会的機能に関し

機能の多対多の関係，「社会性」に含まれた諸概念の整て多くの成果が得られている。ただ，「社会性」という理，それらの諸概念と実験データとの関係，その他多く

広範な問題に対して神経科学が自然科学の立場からさの課題がある。ここでは，それらの課題について触れるらに接近するには，実験データのロバスト性，脳部位ととともに，それらを乗り越える方法について議論する。

（4）マウスのコミュニケーション
内匠

透（理化学研究所

脳科学総合研究センター）

自閉症スペクトラム障害（Autism Spectrum Disorders,

工学の手法を用いて，ヒト染色体 15q11-13 相同領域でASD）は近年増加傾向にあり，子どものコミュニケーショ

あるマウス染色体 7c の 6.3 Mb にわたる重複をもったン障害として注目されている。しかしながら，自閉症研

マウスを作製することに成功した。本マウスにおける重究は，日本ではこれまで主に障害者支援としての心理学

複領域内の遺伝子の発現は，それぞれの遺伝様式に従い的な研究が中心で，生物学的な研究はほとんど存在しな

増加していた。また，本マウスは，行動解析の結果，父かった。米国に遅れること数年，日本でも最近ようやく

性由来重複マウスにおいてのみ，社会的相互作用の障害，

自閉症の生物学的研究が注目されつつある。その生物学

常同様行動，固執的行動，超音波啼鳴の発達異常，不安的異常としては，ヒト染色体 15q11-13 重複が細胞遺伝等，ヒト自閉症患者でみられるような表現型を示した。

的異常としてもっとも多いものとして知られている。ま本マウスは，自閉症様行動を示すという表現型妥当性のた，本領域はインプリンティングをうける領域としてもみならず，その生物学的異常としてヒトと同じ染色体異知られている。

常を有するという構成的妥当性をも充たす自閉症ヒト型

324

我々は，Cre-loxP系に基づく染色体

研究会報告モデルマウスである。果たして，マウスもヒトと同様コルを用いた解析を中心に紹介する。

ミュニケーションをとることができるのか，我々のモデ（5）脳科学からみたうつ病研究の現状と展望
山脇成人（広島大学大学院・精神神経医科学）

近年のグローバル化や IT による情報化は，効率化やは異なるいわゆる「新型うつ病」がマスコミで取り上げ便利さをもたらしたが，一方でヒトのメンタルヘルスにられるなど，診断・治療において多くの混乱や未解決の関しては様々な問題を引き起こしている。この現象は日問題が残されている。うつ病の病態としては，従来から本だけでなく世界各国で，老若男女を問わずあらゆる世

抗うつ薬の薬理作用からセロトニンやノルアドレナリン代で生じている。事実，わが国においては，うつ病患者などのモノアミン異常仮説が提唱されてきたが，この仮はこの 10 年間で倍増し，100 万人前後に至っており，説の限界が指摘されて久しく，新たな展開が求められて年間自殺者数も 3 万人前と高止まりの状態が続いていいる。近年の分子遺伝学，分子生物学，脳機能画像解析

る。特に，働き盛りの中高年や青年にうつ病が好発して学などの脳科学研究の進歩に伴って，これらを応用する

おり，わが国の経済活動にも支障を来すため，うつ病対ことで従来，難攻不落とされてきた精神疾患の病態解明策は重要な国家対策となっている。うつ病は，抑うつ気とそれによる客観的診断法や新規治療法の開発の可能性

分，興味・喜びの喪失などの精神症状を中核症状として，が出てきている。本講演では，演者らが行ってきた，脳

不眠，食欲低下などの身体症状が毎日，2 週間以上認由来神経栄養因子(BDNF)に関する研究および機能的

められ，仕事や家事などの社会的機能に障害が認められ

MRI(fMRI)を用いた脳機能画像解析研究を中心に，うつる場合に診断されるが，未だ客観的診断基準はなく，主病研究の現状と今後の展望について述べたい。

治医の主観的判断に依存しているため，典型的うつ病と（6）チンパンジーの協力行動平田聡（京都大学野生動物研究センター熊本サンクチュアリ）

進化のどの段階で，人間は他者と協力する能力を獲得い場合には待つ行動が生じるようになった。ただ，こうしたのだろうか。その答えを探る手がかりのひとつとしした行動によって課題に成功するようになったものの，て，ヒトに近縁な現生の動物との比較研究がある。こう

相手を誘い掛けたり，ひもを引く前にアイコンタクトをした背景のもと，チンパンジーの協力行動を実験的に検取ったりして合図を送るような行動は一度もみられな討する研究をおこなった。「ひもひき協力課題」と呼べかった。意図の明示的表示に関連する行動はチンパン

る新たな実験課題を考案しておこなった研究である。こジー同士で見られなかったということになる。この点にの課題において，2 個体のチンパンジーが，台につなおいて，ヒトとチンパンジーの違いがあることが示唆さがった 1 本のひもの両端をそれぞれもって同時に引っれる。ひもひき協力課題は，その後，国内外においてボ張ると，手の届かない距離にある台を引き寄せることがノボやゾウ，鳥類を対象にして実施され，いくつかの比でき，その上に乗った食べ物を手に入れることができる。

較データが得られるに至った。米国に遅れること数年，ある程度の経験ののち，2 個体のチンパンジーは同時に日本でも最近ようやく自閉症の生物学的研究が注目さ

ひもを引っ張ることを学習した。その過程の中で，ひもれつつある。その生物学的異常としては，ヒト染色体を引っ張る前に互いに相手の行動をよく見て，相手が遅15q11-13 重複が細胞遺伝的異常としてもっとも多いも325

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）のとして知られている。また，本領域はインプリンティ

超音波啼鳴の発達異常，不安等，ヒト自閉症患者でみらングをうける領域としても知られている。我々は，れるような表現型を示した。 本マウスは，自閉症様行

Cre-loxP 系に基づく染色体工学の手法を用いて，ヒト

動を示すという表現型妥当性のみならず，その生物学的染色体 15q11-13 相同領域であるマウス染色体 7c の 6.3異常としてヒトと同じ染色体異常を有するという構成

Mb にわたる重複をもったマウスを作製することに成功的妥当性をも充たす自閉症ヒト型モデルマウスである。

した。本マウスにおける重複領域内の遺伝子の発現は，果たして，マウスもヒトと同様コミュニケーションをとそれぞれの遺伝様式に従い増加していた。また，本マウることができるのか，我々のモデルを用いた解析を中心

スは，行動解析の結果，父性由来重複マウスにおいてのに紹介する。

み，社会的相互作用の障害，常同様行動，固執的行動，（7）周産期からの身体感覚と社会的認知の発達的関連
明和政子（京都大学大学院 教育学研究科）

発達障害は生物学的要因による中枢神経系の機能障

た早期産児の一部では，修正齢 12 か月の時点で他者の害とみなされているが，最新のコホート研究では，周産行為への注意（共同注意や人への選好）の弱さが認めら期の異質な経験環境や胎内経験の短縮が発達障害の発れるが，これについても周産期の自律神経系の調整能力症と関連することが示されつつある。社会的認知の定型との関連が示唆されている。「内部モデル」獲得を基盤－非定型性の「発達」については，皮質下－皮質の相互とする社会的認知発達過程の解明

作用不全やミラーシステムの不全に限定された議論に用にみられる随伴性を独立変数とし，相互作用を観察す

とどまっていた。私たちの研究グループは，環境―身体る乳児の模倣学習を評価した。乳児が随伴的に反応したの相互作用，身体性を軸にすえ，身体感覚に基づく環境

人物から選択的に模倣学習を行うことを明らかにし，環と自己の認知が社会的認知機能の獲得に関わるとの仮境（物理的，対人・社会的）相互作用に基づく内部モデ説をたてながら発達初期からの連続的検証を試みていルの獲得が，社会的認知発達の基礎にある可能性を示しる。当日は，現在進行中の研究を含め，以下のテーマにた。また，自己―他者相互作用において，他者運動の知ついて議論したい。周産期以降の身体感覚と社会的認知

覚が自己の運動精度（予測誤差修正）や感度と関連する機能の発達

周産期の身体感覚の個人差は社会的認知ことを実証しつつある。これらは，周産期以降，環境に機能の予後と関連がある。在胎週数が短い早期産児ほど対する運動制御を脳内シミュレートする「内部モデル」

迷走神経活動が低いこと，周産期に副交感神経による抑の獲得が社会的認知発達の基盤である可能性を示唆す

制力が低い児は，生後 12，18 か月の時点で言語・社会ると考えている．

他者―他者相互作性領域に発達の遅れがみられることがわかってきた。ま（8）動機付けの神経科学：特性を決める分子／神経機構を探る遺伝子
南本敬史（放射線医学総合研究所 分子イメージング研究センター）

我々ヒトを含む生命は，常に自己の状態と自己を取り捉えることが可能であろう。例えば目的指向行動におい巻く外界の情報を参照し，その情報に基づいて最適な行ては，その結果得られる報酬等のインセンティブ（外部動を選択していると考えられている。そこでは個体が示要因）とその報酬を主体がどれくらい欲求しているかとす行動選択特性はその背後にある脳機能の特性としていったドライブ（内部要因）がその行動の動機付けを決326

研究会報告める(Hull, 1952)．私たちはサルに対して水分報酬獲得のグで得られた分子／機能変化の解析を通じて明らかにために単一の行動を要求した場合，その行動が報酬量なした研究を紹介する。一方，このような動機付け計算のどの外部変数と，その時点における主体の水分需要とい神経回路とその仕組みを明らかにする上で，光遺伝学手う内部変数から説明することができることから，動機付法をはじめとする遺伝学的手法による神経回路操作はけレベルとその計算過程のモデルを導出した

非常に強力な手段である。近年，特にげっ歯類を用いた(Minamimoto et al 2009)．現在，この脳内での計算過程を神経科学研究で大きな成功をおさめているが，サルを用

神経・分子機構として明らかにすることを目指している。

いた研究への利用は限定的である。私たちは，その一つ

そのなかで，「うつ」のような意欲低下が生じるのは，である化学遺伝学的手法をもちいた神経回路操作技術

動機付けの計算過程に「ひずみ」が生じた結果であるとを世界に先駆けてサルに導入し，「動機付け計算」を操捉え，意欲低下を引き起こすとされる甲状腺機能低下症

作して行動を変化させることに成功した。この手法を用のモデルサルを作成し，動機付け計算の「ひずみ」とドーいた霊長類研究の今後の可能性について議論する．

パミンやセロトニンの特異的な関与を PET イメージン（9）神経振動子協調による脳内/脳間コミュニケーション
水原啓暁（京都大学大学院情報学研究科）

脳内の異なる皮質間の情報伝達においては，局所場電タ脳波，シータ脳波，およびガンマ脳波の周波数と一致

位や脳波などにおいて観察される神経活動の波(神経振する。特に発話のイントネーションなどに関連するプロ動子)の協調により実現されていることが注目を集めてソディは，話者の頭部の動きなどの視覚情報として聴取いる。脳内の広範な部位での皮質ネットワークの動的な者に伝達する。このとき聴取者が話者の動きなどを見て切り替えは，単に解剖学的な結線のみでは説明できず，いる場合において，プロソディの周波数に引き込まれた神経振動子協調によるタイミング制御により実現されてデルタ脳波が聴取者の脳内に生成される。このデルタ脳いる。この脳内の皮質間のコミュニケーションと同様に，

波が，シラブル，フォニームの音声情報と引き込み協調

脳間のコミュニケーションにおいても神経振動子協調がしたシータ脳波，ガンマ脳波と，位相－振幅協調するこ

重要な戦略となっている。例えば音声を用いたコミュニとで，脳間コミュニケーションが促進されている。講演

ケーションにおいては，話者の発話リズムと，聴取者のにおいては，脳内で観察される神経振動子協調に関して，

脳活動が振動子協調している。発話のリズムには，プロ最近の研究成果を紹介するとともに，脳間において観察

ソディ，シラブル，フォニームと呼ばれる周期的な振幅される神経振動子協調によるコミュニケーションに関し変調が含まれていることが知られており，それぞれデルて議論する。

（10）人工共感にむけて：情動・認知発達ロボティクス
浅田

稔 1,2

（1 大阪大学大学院工学研究科知能・機能創成専攻
2 大阪大学未来戦略機構認知脳システム学部門）

ヒューマン・ロボット・インターラクションにおいて，では，設計者が共感的行動を明示的に指定しており，よ「情動」の重要性が認識されており，感情コンピューティ

り本質的な共感的行動の実現にはほど遠い。発達ロボ

ングの観点からも指摘されている。しかしながら，現状

ティクスの観点からは，このような共感的行動が人間と327

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）の社会的相互作用を介して学習されることが期待される。

ぶシャーデンフロイデまでに至る過程である。次に，こ本講演では，より本質的に近いと期待される人工共感のれらの用語を情動・発達ロボティクスの観点から自他認実現に向けて，感情発達過程の構成的手法による理解を知の発達過程にそって，再考し，情動・発達ロボティク目指した「情動・発達ロボティクス」を提案し考察する。

スの観点から人工共感発達の概念モデルを提唱する。こ最初に，神経科学と生物行動学における共感の進化と発のモデルに従い，既存研究を位置づけ，最後に，今後の達を概観する。情動伝染から始まり，情動的共感，認知展望を議論する。

的共感，同情や哀れみを介して，妬みや他人の不幸を喜328

研究会報告９．研感覚刺激・薬物による快・不快情動生成機構とその破綻
2014 年 10 月 7 日－10 月 8 日
代表・世話人：南雅文（北海道大学

薬学研究院）

所内対応者：鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門）（１）炎症性疼痛における扁桃体シナプス伝達可塑性機構
高橋由香里（東京慈恵会医科大学総合医科学研究センター）（２）不安，抑うつ，恐怖などの負情動に関わるセロトニン神経機構
大村優（北海道大学医学研究科神経薬理学）（３）痛みによる負情動生成に関わる分界条床核内神経機構
南雅文（北海道大学薬学研究院薬理学）（４）「痛みの社会性」をめぐって ― 痛み共感と相互作用
亀田達也（東京大学人文社会系研究科社会心理学）（５）動物における共通経験と共感渡辺茂（慶応義塾大学人間知性研究センター）（６）痛み情動伝染に対する母子間関係性の影響
菊水健史（麻布大学獣医学部）（７）神経内分泌系の条件恐怖反応の神経回路
尾仲達史（自治医科大学医学部）（８）ストレスによる情動変容を担う自然免疫分子の役割
古屋敷智之（神戸大学医学研究科薬理学）（９）下辺縁皮質のドパミンシグナルが恐怖の復元に関与する
人羅（今村）菜津子（東京大学薬学系研究科薬品作用学）（10）父性発現と神経可塑的変化
天野大樹（理化学研究所脳科学総合研究センター）（11）情動行動を司る 2 つの異なる中隔核-手綱核回路
山口隆司（大阪バイオサイエンス研究所 システムズ生物学）（12）食による情動記憶と扁桃体神経回路活性の変化
関口正幸（国立精神・神経医療研究センター 神経研究所）【参加者名】
南雅文（北海道大学大学院薬学研究院 薬理学研究室），

岡本

田大輔（国立精神・神経医療研究センター神経研究所疾仁（理研 脳センター 発生遺伝子制御研究チー病研究第四部），菊水健史（麻布大学獣医学部 伴侶動物ム），人羅（今村）菜津子（東京大学大学院薬学系研究学研究室），尾仲達史（自治医科大学生理学講座 神経脳科

薬品作用学教室），大村優（北海道大学医学研究

生理学部門），中山大輔（東京大学大学院薬学系研究科

科

神経薬理学分野），渡辺茂（慶應義塾大学），関口

薬品作用学教室），伏木彬（慶応大学医学部 田中謙二

正幸（国立精神・神経医療研究センター神経研究所疾病研究室），林

研究第四部 電気生理室），古屋敷智之（神戸大学医学研総合研究センター 記憶メカニズム研究チーム），天野大

究科 薬理学分野），山口隆司（大阪バイオサイエンス研

樹（理化学研究所脳科学総合研究センター 黒田研究ユ

究所 システムズ生物学部門），征矢晋吾（金沢大学大学ニット），笠井慎也（公益財団法人東京都医学総合研究

院医薬保健学総合研究科 分子神経科学統合生理学），山所精神行動医学研究分野 依存性薬物プロジェクト），高康紀（独立行政法人理化学研究所脳科学329

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

橋由香里（東京慈恵会医科大学神経科学研究部），喜田

究所 生体恒常機能発達機構研究部門），宮本愛喜子（生聡（東京農業大学応用生物科学部バイオサイエンス学

理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），鍋倉淳一科），亀田達也（東京大学人文社会系研究科 社会心理学（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），稲田研究室），和多和宏（北海道大学理学研究院 生物科学部

浩之（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門），門），酒井雅子（㈱エクォス・リサーチ 商品研究室），

江藤

渡部文子（東京慈恵会医科大学総合医科学研究センター門），石川達也（生理学研究所生体恒常機能発達研究部

神経科学研究部），森村浩三（田辺三菱製薬㈱薬理第二門），加藤大輔（生理学研究所生体恒常機能発達機構研研究所），斎藤顕宜（国立精神・神経医療研究センター 精究部門），中村佳代（生理学研究所生体恒常機能発達研

神保健研究所精神薬理研究部 精神薬理研究室），加藤総究部門），中畑義久（生理学研究所生体恒常機能発達研

夫（東京慈恵会医科大学神経科学研究部），北岡志保（神究部門），穐吉亮平（生理学研究所生体恒常機能発達研

戸大学医学研究科 薬理学分野），揚妻正和（科学技術振究部門），戸田拓弥（生理学研究所生体恒常機能発達機

興機構 （大阪大学 永井研究室）），和氣弘明（生理学研

構研究部門）

圭（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部【概要】
快・不快情動はヒトを含む高等動物において行動の動のメカニズム，さらには，快・不快情動生成機構の破綻

機付けに関わる重要な脳機能であり脳研究の重要な課としての「こころ」の病のメカニズムに迫ろうとするも題である。また，本来は行動の動機付けを介して生体をのである。これまで，異なった学会，異なったセッショ

守るシステムであるはずの情動システムではあるが，そン・シンポジウムにおいて研究成果発表や討論が行われの異常は，うつ病や不安障害などの精神疾患や情動障害てきたものを，「情動」をキーワードとして一堂に集め，を引き起こす。精神疾患・情動障害の増加は社会的な問密な情報交換と活発な討論を行うことにより，情動研究

題となっており，有効な治療薬・治療法の創製は急務のの推進を図る。今回は，痛み，ストレス，食などの刺激課題となっている。このような学術的・社会的背景より，に対する個体レベルの情動反応に加え，共感や父性など

快・不快情動の神経機構の解明が期待されている。本研の集団あるいは個体間での情動反応の観点から研究を究会では，生得的な快・不快情動生成機構，特に，感覚進める研究者を一堂に集め，学際的な研究会を開催し，刺激によって惹起される快・不快情動の神経機構に着目

情動研究の新たな展開の方向性を探るための非常に貴している。嗅覚や味覚，痛覚は原始的な感覚であるが故重な機会となった。今後も学際的な研究会を開催し，に，これらの感覚入力によって快・不快情動を引き起こ

様々な切り口からの情動研究の融合を図ることは，本邦す神経回路は生得的なものであると考えられる。そのよの情動研究の飛躍的なレベルアップに資するものであうな単純ではあるが根元的な刺激による快・不快情動生ると考えられた。

成に関わる神経機構の解明を突破口として，「こころ」（1）炎症性疼痛における扁桃体シナプス伝達可塑性機構
高橋由香里（東京慈恵会医科大学 神経科学研究部）

慢性痛は，単に急性痛が長く続いている状態ではない。
急性痛から慢性痛へ移行する「慢性化」のプロセスの本みは治療されず，この固定化された可塑性をどのように正常化するかが治療のゴールとなる。

態は，中枢神経系における可塑的変化とその固定化であ

我々は，この慢性化プロセスの解明を通じて痛みの慢る。その結果として慢性痛患者は強い持続的な負情動を性化を予防する治療法を見出していくために，恐怖学習

訴えその QOL は著しく低下する。このような状態が成や不安などの負情動形成において主要な役割を担う扁桃

立すると，単に侵害受容系を治療することによっては痛体におけるシナプス可塑性に着目している。扁桃体中心

330

研究会報告核外包亜核は，脊髄後角浅層からの侵害受容情報を腕傍化を伴う機能的増強を引き起こす事実を明らかにしてき

核でのシナプスを介して視床皮質路を介さず直接的に侵た。特に，C 線維を介して脊髄に伝えられる炎症性の情害受容情報を受け取る。この「腕傍核-扁桃体シナプス」

報が，この可塑性成立に必須であることがわかってきた。

の興奮性シナプス伝達は，様々な疼痛モデル動物におい持続的炎症性情報入力がシナプス伝達を可塑的に変化て増強する事実が報告されており，その増強メカニズム

させて固定化する機序の解明を目指し，炎症性疼痛モデ

は疼痛モデルによって様々である。我々は持続的な疼痛

ルの一つであるホルマリン誘発痛モデルでの扁桃体シナ

モデルである脊髄神経結紮による神経障害性疼痛モデル

プス伝達解析で得られた知見を報告する。

において腕傍核-扁桃体シナプスがシナプスの形態的変（2）不安，抑うつ，恐怖などの負情動に関わるセロトニン神経機構
大村優（北海道大学医学研究科神経薬理学分野）

不安，抑うつ，恐怖などの負情動に中枢セロトニン神る背側縫線核と正中縫線核を別々に操作し，1-b.同時に経系が関与することは様々な間接的証拠から示唆されてそれぞれのセロトニン神経細胞を分類する方法を模索しおり，実際にセロトニン再取り込み阻害薬が不安障害，ている。さらに，2. 光遺伝学を利用し，セロトニン神経

気分障害の治療に使用されている。しかし，何十年にもの可逆的・選択的操作を可能にすることでこれらの問題

渡る膨大な研究が行われてきたにも関わらず，中枢セロに取り組んでいる。これまでに，正中縫線核のセロトニ

トニン神経系と情動機能の関係について一貫性のある結ン神経活動亢進が不安様行動を増加させること，正中縫

果はほとんど得られておらず，統合的理論を呈示できて線核の CRF タイプ 2 受容体刺激が恐怖記憶の想起を促進いない。これまでの研究には主に 2 つの問題，1. セロトすることなどを明らかにしてきた。本研究会では，これ

ニン神経起始核の亜核，種類を軽視してきたこと，2. セ

までのデータを基に，背側縫線核，正中縫線核の役割のロトニン神経を可逆的・選択的に操作する方法が無かっ

違いについて論じる。さらにそれぞれのセロトニン神経

たこと，があったと考えられる。

核の中でも種類があり，異なる役割を持つ可能性につい我々は，1-a.前脳に投射するセロトニン神経起始核であて論じたい。

（3）痛みによる負情動生成に関わる分界条床核内神経機構
南

痛みは，侵害刺激が加わった場所とその強さの認知に関わる感覚的成分と，侵害受容に伴う不安，嫌悪，抑う雅文（北海道大学薬学研究院薬理学研究室）

メカニズムはおろか，痛みによる負情動生成の神経機構についてもほとんどわかっていない。

つ，恐怖などの負情動の生起に関わる情動的成分からな

我々は，痛みによる負情動生成機構について，「extendedる。痛みによる負情動は，生体警告系としての痛みの生

amygdala」を構成する脳領域である分界条床核に着目し理的役割にとって重要であるが，慢性疼痛では，痛みにて研究を進めている。これまでに，背外側分界条床核により引き起こされる不安，抑うつ，恐怖などの負情動が，おける CRF 神経情報伝達と NPY 神経情報伝達が，負情患者の QOL を著しく低下させるだけでなく，精神疾患・動生成において相反的な役割を果たしていることを明ら

情動障害の引き金ともなり，また，そのような精神状態

かにしてきた。本研究会では，背外側分界条床核内神経が痛みをさらに悪化させるという悪循環をも生じさせる。

細胞に対する CRF と NPY の作用，および，CRF 受容体

しかしながら，慢性疼痛による情動機構の可塑的変化のの下流におけるアデニル酸シクラーゼ-cAMP-PKA 系の331

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

関与を検討した電気生理学的解析のデータを示し，痛みによる負情動生成のメカニズムについて論じたい。

（4）「痛みの社会性」をめぐって ― 痛み共感と相互作用
亀田達也（東京大学大学院人文社会系研究科社会心理学研究室）

国際疼痛学会によれば，痛みとは「現実もしくは潜在体間で伝搬することは，痛みパラダイムを中心に，ラット，

的な組織損傷に伴って起こる，あるいは組織損傷の言葉

イヌ，ウマ，ゾウ，霊長類を含む広範な動物種において示を使って述べられるような不快な感覚的・情動的経験」

されている。また，ヒトを用いた fMRI 研究からは，他者として定義される。この定義は，痛みの経験において，の身体的苦痛が観察者の Pain Matrix を賦活させることも生理学的・ホメオスタティックなベースに加え，情動的示されている。本報告では，ヒトを用いた痛み共感研究に成分が本質的であることを示している。さらに，こうしついて簡単にレビューしたあと，ヒト成人を対象としたた情動的経験は個人内で閉じた現象ではなく，他者との我々の実験研究を報告する。指尖容積脈波(BVP)の変化を

関わりの中で形成・経験されるという意味で，高度に社情動状態の指標として用いた実験研究から，ヒト成人の痛会的性質をもっている。

み共感においては，情動伝染型の（ボトムアップの）プロ

我々は，「痛みの社会性」について，他者苦痛に関するセスに加え，相手の個別状態に応じた制御的な（トップダ「共感」という側面から研究している。情動伝染(emotional

ウンの）認知プロセスが重要であり，そのことが利他行為

contagion)の例が示すように，他個体の表出する情動が個や社会規範のベースとなる可能性について論じる。

（5）動物における共通経験と共感渡辺茂（慶應義塾大学人間知性研究センター）

他人の不幸が自分の不幸であり，他人の幸せが自分の験させておくとメタアンフェタミンを投与されたケージ幸せであるというのが共感の最も基本的な形である。こメイトがある種の強化効果を持つ事も見いだした。これ

こでは両者の情動状態は一致している（state-matching）。

は継時的な共通経験の効果と見ることができる。他方，

前者は動物においても比較的容易に見いだすことができ自分のみが不幸な状況におかれ，他人は幸せであると，るが，後者はヒトにおいて多く見られるのに対し，他のその不幸は増大するように思われる。マウスを用いて拘動物では見られ難い。条件性場所選好（CPP: Conditioned

束ストレスの効果をコルチコステロンの増加，嫌悪記憶

Place Preference）は薬物強化効果を調べるのに良く用い増進作用，ストレス誘導性体温増加で測定した。その結られる手法であるが，マウスを使って，単一個体ではな

果，一個体のみ拘束され，他のケージメイトは自由にしく，ケージメイトと一緒に条件づけを行うとメタアンていると，どの指標をみてもストレスが増進することがフェタミンの強化効果が促進されることを見いだした。

分 か っ た 。 こ れ は あ る 種 の 不 公 平 嫌 悪 （ inequality

これは同時に同じ経験をさせることによる強化効果促進

aversion）と見なすこともできる。

である。さらにあらかじめメタアンフェタミン投与を経332

研究会報告（6）痛み情動伝染に対する母子間関係性の影響
菊水健史（麻布大学 獣医学部 伴侶動物学研究室）

痛み情動伝染は，共感性の起源的役割を担っていると知られており，母子間において共感性が育まれる可能性言われており，ヒトに限らずサル類からげっ歯類まで観が指摘されている。しかし，マウスにおける痛み情動伝

察される現象である。痛み情動伝染とは，身体的痛みを染における母子間の影響は調べられていない。

呈している個体を観察することで，自身の痛み応答が上

我々はこれまで母子間を早期に分離する早期離乳モデ

昇することを言う。これまでマウスにおける痛み情動伝ルを構築し，早期離乳されたマウスの情動行動の変容な染が報告され，また同じ経験をすることで，痛み情動がどを見出してきた。今回，このモデルをもちい，痛み情より効率よく伝達されることも明らかとなってきた。一動伝染がどのように変化するかを調べたので，報告した方，ヒトの心理研究においては，痛み情動伝染など，共い。合わせて，げっ歯類における共感性のモデルに関し感性の機能発現において，幼少期環境が影響することがても議論を深めたい。

（7）神経内分泌系の条件恐怖反応の神経回路
尾仲達史 1，吉田匡秀 1，高柳友紀 1（1 自治医科大学 医学部 生理学講座 神経脳生理学部門）

痛み刺激を加えられた場所に齧歯動物を戻すとすくみ行動が観察される。この条件恐怖反応を起こすための学

失するが，神経内分泌反応は阻害されないと報告されている。

習は扁桃体基底外側核が担っている。さらに，この情報

本研究は，条件恐怖刺激によるオキシトシン産生が扁桃体中心核から出力され，すくみ行動が誘発されるニューロンの活性化を担う神経回路を明らかにすることことが示されている。一方，条件恐怖刺激により，下垂を目的とした。逆行性トレーサー投与実験，Fos 蛋白質

体前葉からの ACTH 放出と下垂体後葉からのオキシトシ

発現検討実験，局所破壊実験により，内側扁桃体－延髄

ン放出といった神経内分泌系の反応も誘発される。下垂孤束路核 PrRP 産生ニューロン－視床下部の回路が神経

体前葉-副腎皮質系の亢進，あるいは，オキシトシン系の内分泌系の条件恐怖反応に重要であることが示唆された。

亢進はストレス反応を修飾することが知られている。し一方，すくみ行動はこれらの経路を障害しても阻止されかし，この神経内分泌系の反応を誘発させる神経回路になかった。これらのデータは，行動と神経内分泌系の反ついては必ずしも明らかではない。例えば，扁桃体中心

応を誘発させるための扁桃体からの出力回路が異なるこ

核を破壊すると，条件恐怖反応におけるすくみ行動は消とを示唆している。

（8）ストレスによる情動変容を担う自然免疫分子の役割
古屋敷智之（神戸大学 医学研究科 薬理学分野）

社会や環境から受けるストレスは認知情動変容を誘導れ，この変化が認知情動変容を促すことが示されている。

し，うつ病や統合失調症といった精神疾患の主なリスク

一方，ストレスにより脳内での PGE2 や IL-1β など炎症関因子となる。げっ歯類での研究から，多様なストレスに連分子の産生が上昇し，遺伝子欠損マウスを用いた解析

よって前頭前皮質神経細胞の機能や構造の変化が誘導さから，これら炎症関連分子がストレスによる情動変容に333

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

必須であることも示された。ミクログリアはこれら炎症ている。我々は，自然免疫分子の遺伝子欠損マウスで反関連分子の主な産生源である。ストレスによりミクログ

復社会挫折ストレスによる情動変容が消失することを見リアが活性化されることが示されているが，その意義や出している。さらなる解析により，自然免疫分子がスト

分子機序は確立しておらず，前頭前皮質の機能・構造変レスによるミクログリア活性化や前頭前皮質の神経細胞化との関連も不明であった。

の機能・構造変化に重要であることも示しつつある。本

自然免疫分子はミクログリアの活性化因子の一つであ研究会では，ストレスにおける自然免疫分子の役割と作る。近年，自然免疫分子を介した恒常性破綻検出が，多用機序に関する最新の知見を紹介し，ストレスにおける様な臓器での慢性炎症に寄与している可能性が提唱され

神経グリア相互作用の関与について議論したい。

（9）下辺縁皮質のドパミンシグナルが恐怖の復元に関与する
人羅（今村）菜津子（東京大学 大学院薬学系研究科 薬品作用学教室）

不安障害治療において，治療後の再発防止は重要な課ングを用いて，恐怖の消失時に下辺縁皮質および扁桃体題である。不安障害に対する認知行動療法として，患者介在ニューロンが活性化し中心核の活動が低下すること，をカウンセラーの指導のもと恐怖の対象に徐々にさらし

逆に，復元時には下辺縁皮質および扁桃体介在ニューロていくことで恐怖を克服させる暴露療法が挙げられる。

ンの活動が低下し中心核が活性化することを明らかにしこれまでに，恐怖条件づけと消去学習の基礎研究から，た。また電気生理学的解析により，復元に伴い下辺縁皮

その神経基盤が明らかにされてきた。特に，下辺縁皮質質のシナプス伝達効率が低下することを明らかにした。

は，扁桃体の介在神経を介して扁桃体中心核を抑制する

さらに，これらの復元に伴う変化に下辺縁皮質のドパミことにより，消去学習に関与することが示唆されている。

ンシグナルが関与しており，ドパミン D1 受容体を阻害

一方で，再発に関しては，実験動物においても消去学習することで復元が抑制されることを明らかにした。これ

後に恐怖が再び現れるという現象（復元）は知られていらの結果から，下辺縁皮質のドパミンシグナルは，消去

るものの，メカニズムはほとんど明らかになっていない。

学習に関わる神経回路を抑圧して中心核を脱抑制するこ

我々は，最初期遺伝子 c-Fos を用いた神経活動マッピとにより，復元に寄与するのではないかと考察している。

（10）父性発現と神経可塑的変化
天野大樹（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）

成体マウスが仔マウスと遭遇した場合，養育と仔殺し視床下部前部，内側扁桃体，背外側分界条床核において（喰殺）のどちらかの行動を選択する。多くの雌マウス

仔暴露によって引き起こされる細胞活性化マーカータン

が交尾未経験であっても養育行動を示す一方で，交尾未パク質 cFos の発現細胞数が交尾未経験の雄マウスと比経験の雄マウスの場合，提示された仔マウスに対して喰べ有意に減少することが示された。しかし父性発現に寄殺行動を示すが，雌マウスとの交尾および同居期間を経与する神経可塑的変化の機構はこれまでほとんど明らかて父親になると仔マウスに対し養育行動を示す。つまりになっていない。そこで交尾未経験の雄マウスと父親マ

仔マウスから受ける感覚情報は同一であるにも関わらず，

ウス由来の脳スライス標本を作製し，それぞれホールセ

社会経験により雄マウスの行動様式が大きく変化するとルパッチクランプ法により神経伝達強度の比較を行った。

言える。内側視索前野は雌雄の区別なく養育行動に重要

これまでに電気刺激誘発性シナプス後電流の振幅の変化な働きをしていると考えられている。また父親マウスのを内側視索前野および背外側分界条床核において見出し334

研究会報告ている。本研究会ではこの変化の機構，及び養育行動関連領域の神経核間相互作用の可能性について議論する。

（11）情動行動を司る 2 つの異なる中隔核-手綱核回路
山口隆司（大阪バイオサイエンス研究所 システムズ生物学部門）

情動とは，心拍数の上昇や表情筋の変化などの生理学

よび手綱核の形成する神経回路に着目し，神経解剖学お的な応答を伴う，怒りや恐怖，喜びといった一過性の感よび遺伝子工学的手法を用いることで，中隔核-手綱核経

情であり，ヒトおよび，その他の動物においても見られ，

路の神経連絡および機能を明らかにしようとした。その種を超えて共通したパターンがある。情動の発現には，結果，中隔核の亜核である，三角中隔核および前交連床

異なる脳部位が関わるとされているが，情動を客観的に

核は，内側手綱核の異なる部位に，分離した投射を送る

評価できる指標が少ないこと，および，従来から用いらこと，さらに，これらの二つの分離した投射は，一方はれてきた局所破壊や電気刺激といった手法は，標的脳部「不安」を，他方は「恐怖」を司ることを明らかにした。

位のすべての神経細胞に影響を及ぼすために，脳の各部

また，zebrafish において，内側手綱核と相同である背側位が，いかなる情動を司るのかを正確に規定することは手綱核が，恐怖行動を調節することから，解剖学的に種困難であった。

を超えて保存された手綱核の形成する神経回路が，進化

我々は，情動行動への関連が示唆されてきた中隔核お的に，同様の機能を保持していることが示唆された。

（12）食による情動記憶と扁桃体神経回路活性の変化
関口正幸（国立精神・神経医療研究センター神経研究所 疾病研究第四部）

食が脳機能に与える影響は少なくないと思われるが，取の多寡は膜局在タンパク質の活性変化を促すなどして，その詳細はあまり明らかではない。近年臨床的には食生細胞・生体機能に影響を与えると考えられている。一方，

活と精神疾患の関係が盛んに報告・議論されている。食条件性恐怖記憶は不安障害等の精神疾患に関与することと脳機能の関係については心身相関的側面からも興味深が示唆されており，栄養素の影響を調べることは，これい。

ら疾患の予防や治療といった面から有用と思われる。

我々はマウスを用いて栄養素や末梢性因子が情動性行

これまでに，食餌摂取する ω3/ω6-PUFA のバランスに動や脳神経活動に及ぼす影響を検討している。本発表でよって条件性恐怖記憶の保持/想起が変化すること，このは栄養素である多価不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty

変化はカンナビノイド CB1 受容体活性変動を介して起acid, PUFA と略す)の食餌摂取が条件性恐怖記憶と扁桃

こること，等を見いだしている。これについて詳しく紹

体神経回路に及ぼす影響について紹介したい。PUFA は介したい。

細胞膜の構成成分として重要な栄養素であり，PUFA 摂

335

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）10．個体内記憶回路の同定とその機能解析による
学習記憶制御基盤の統合的理解2014 年 10 月 8 日－10 月 9 日
代表・世話人：喜田聡（東京農業大学応用生物科学部）

所内対応者：鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能発達機構研究部門）（１）大脳皮質－基底核回路メカニズムの探索～オペラント学習課題を活かして～礒村宜和（玉川大学 脳科学研究所）（２）侵害受容扁桃体による恐怖記憶制御の神経回路機構
渡部文子（東京慈恵会医科大学 神経科学研究部）（３）発声行動依存的遺伝子発現動態変化と発声学習臨界期制御
和多和宏（北海道大学大学院理学研究院生物科学部門）（４）サル下部側頭葉における物体の表象と記憶想起を司る局所回路の計算原理
平林敏行（東京大学 医学部 統合生理学教室）（５）線条体間接路神経の除去から分かってきたこと
田中謙二（慶應義塾大学医学部 精神・神経科学教室）（６）シナプス入力の多様性を必要とする海馬学習
美津島

大（山口大学大学院医学系研究科 システム神経科学分野）（７）エピジェネティクス解析から長期記憶分子メカニズムに迫る
平野恭敬（京都大学医学研究科 メディカルイノベーションセンター）（８）微小管ダイナミクスによる記憶制御の分子基盤
内田周作（山口大学医学部附属病院 精神科神経科）（９）Visualization of neuronal assembly in hippocampal CA1 during spatial memory task
林

康紀（独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター）【参加者名】
南雅文（北海道大学 大学院薬学研究院 薬理学研究

立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター 記室），内田周作（山口大学 医学部附属病院 精神科神経憶メカニズム研究チーム），平林敏行（東京大学医学部科），和多和宏（北海道大学 大学院理学研究院），喜田

統合生理学教室），美津島聡（東京農業大学 応用生物科学部バイオサイエンス学

研究科 システム神経科学分野），関口正幸（国立精神・科），人羅（今村）菜津子（東京大学大学院 薬学系研究

神経医療研究センター 神経研究所疾病研究第四部 電科 薬品作用学教室），大村優（北海道大学 医学研究気生理室），高橋由香里（東京慈恵会医科大学 神経科学

科 神経薬理学分野），征矢晋吾（金沢大学大学院 医薬研究部），井ノ口 馨（富山大学 大学院医学薬学研究部

保健学総合研究科 分子神経科学統合生理学研究室），山（医学）生化学講座），齊藤

田大輔（国立精神・神経医療研究センター神経研究所疾所 運動感覚システム研究分野・学習記憶プロジェクト），病研究第四部），平野恭敬（京都大学 医学研究科 メディ

海老原てい（東京農業大学大学院 農学研究科バイオサ

カルセンターセンターＳＫプロジェクト），伏木彬（慶イエンス専攻 動物分子生物学研究室），長葭大海（東京応大学医学部 田中謙二研究室），中山大輔（東京大学大

農業大学大学院 農学研究科 バイオサイエンス専攻 動学院 薬学系研究科 薬品作用学），礒村宜和（玉川大学

物分子生物学研究室），川口凌平（東京農業大学大学院

脳科学研究所 基礎脳科学研究センター），田中謙二（慶農学研究科バイオサイエンス専攻 動物分子生物学研究

應義塾大学 医学部 精神神経科学教室），林

室），田中

336

康紀（独

大（山口大学大学院医学系

実（東京都医学総合研究

花（東京農業大学大学院 農学研究科バイオ研究会報告サイエンス専攻 動物分子生物学研究室），村上紗季（東研究部），酒井雅子（㈱エクォス・リサーチ 商品研究室），

京農業大学 バイオサイエンス学科 動物分子生物学研

天野大樹（北海道大学 大学院薬学研究院 薬理学研究究室），樋口慧（東京農業大学 バイオサイエンス学科室），﨑本裕也（山口大学 医学系研究科 システム神経

動物分子生物学研究室），宮原瑞希（東京農業大学 応用科学分野），宮下知之（東京都医学総合研究所 運動感覚

生物化学部バイオサイエンス学科 動物分子生物学研究

システム研究分野・学習記憶プロジェクト），揚妻正和室），弥武優郁（東京農業大学 農学科バイオサイエンス（科学技術振興機構（大阪大学 永井研究室）），和氣弘

専攻 動物分子生物学研究室），中嶋夏海（東京農業大学

明（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部門），宮バイオサイエンス学科 動物分子生物学研究室），後藤貴

本愛喜子（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部

志（東京農業大学 応用生物科学部バイオサイエンス学門），鍋倉淳一（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研科 動物分子生物学研究室），平久沙和子（東京農業大学

究部門），稲田浩之（生理学研究所 生体恒常機能発達機

応用生物科学部バイオサイエンス学科 動物分子生物学

構研究部門）， 江藤研究室），渡辺玉絵（東京農業大学 バイオサイエンス専

発達機構研究部門），石川達也（生理学研究所 生体恒常攻

動物分子生物学研究室），中丸裕介（東京農業大学

機能発達研究部門），加藤大輔（生理学研究所 生体恒常

応用生物科学部バイオサイエンス学科 動物分子生物学

機能発達機構研究部門），中村佳代（生理学研究所 生体研究室），磯田喜市郎（東京農業大学 応用生物科学部 動恒常機能発達研究部門），中畑義久（生理学研究所 生体

物分子生物学研究室），堺

大樹（東京農業大学 応用生

恒常機能発達研究部門），穐吉亮平（生理学研究所 生体物学部バイオサイエンス学科 動物分子），渡部文子（東恒常機能発達研究部門），戸田拓弥（生理学研究所 生体

京慈恵会医科大学 総合医科学研究センター 神経科学

恒常機能発達機構研究部門）

圭（生理学研究所 生体恒常機能【概要】
記憶研究は，現在，転換期を迎えている。これまで特された。特に独自に開発された学習・記憶課題と光遺伝

定の遺伝子に着目する遺伝学的手法を用いて記憶制御学，分子遺伝学，生理学，二光子イメージングと多彩な基盤の解明が進められてきた。現在，ウイルスを用いた技術を融合した革新的な研究が目立ち，国内の学習記憶

分子遺伝学的手法，光遺伝学的手法，in vivo 記録及びイ研究が新たなステージを迎えていることが浮き彫りとメージング技術の進展により，個体内の分子のみならず，なった。また，研究会を通して，動物種を超えて様々な回路・シナプスに特化して介入操作を加えることで，個議論が展開され，それぞれの動物種を対象とする研究の体内の記憶回路にフォーカスした研究を展開すること

理解も深まった。以前は米国コールドスプリングハーが可能となりつつある。現在，国内では，欧米に比較す

バー研究所において，このような様々なモデル生物を対ると，個体を対象とする記憶研究は盛んであるとは言い象とする記憶研究者が集うミーティングが行われてい難い。しかし，ショウジョウバエや線虫を中心としたモ

たものの，最近では機会は極めて少なくなっている。こデル生物を用いた記憶研究は活発であり，一方で，高度の現状の中で，昨年度までの会に引き続き，今年度の記

な分子生物学・生理学・イメージング技術を有する神経

憶回路研究会を通して，記憶研究の今後の新展開を考え

科学研究者と多彩な研究が融合し，欧米を凌駕する新たる上での非常に貴重な機会を提供できたと考えられる。

な記憶研究を進展させることも可能である。今回は，オールジャパンの新たな融合的研究が産まれるためにショウジョウバエ，鳥類，げっ歯類，霊長類を対象としも，このアクティビティを継続することは大いに意義がて記憶研究を進める研究者が一同に揃って，分子から，ある。

細胞，回路，行動に至るレベルの様々な研究成果が紹介

337

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（1）大脳皮質－基底核回路メカニズムの探索～オペラント学習課題を活かして～礒村宜和（玉川大学 脳科学研究所）

大脳皮質では，行動発現に関連する神経細胞の発火活動の変化が観察される。しかしながら，大脳皮質の興奮

ガンマ波が異なる行動局面でシータ波成分と同調して出現することも示した。

性の錐体細胞と抑制性の介在細胞が行動指令を形成する

さらに，運動野の投射先である背外側線条体の神経細回路機構に関しては未だに謎が多い。そこで私たちは，胞の発火活動を傍細胞記録し，その記録細胞が直接路投ラットに前肢を使ったオペラント学習課題を効率よく遂

射か間接路投射かをドーパミン D1 受容体の発現の有無

行させる行動実験装置を開発し，神経細胞の発火活動をで可視化同定する実験を試みた。そして，直接路細胞も記録し可視化同定する傍細胞（ジャクスタセルラー）記

間接路細胞も，行動発現に関連して時間的に類似した活録法や多数の神経細胞の発火活動を同時に記録するマル動を示すことと，それらは報酬予測により正の修飾を受

チニューロン記録法を組み合わせる研究手法を確立した。

けることを見出した。このことは，行動発現の制御は大そして，運動野の各層にわたって，錐体細胞は機能的に脳基底核の直接路と間接路の単純な拮抗的バランスによ

多様な発火活動を示す一方，主要な介在細胞サブタイプ

るものではなく，むしろ協調的作用の結果であることを（FS 細胞）は行動発現中に強く活動することなどを明ら示唆している。今後は，オペラント学習の進行に伴う大かにした。局所フィールド電位上，遅いガンマ波や速い

脳皮質－基底核回路の適応機構にも注目したい。

（2）侵害受容扁桃体による恐怖記憶制御の神経回路機構
渡部文子（東京慈恵会医科大学 神経科学研究部）

恐怖条件付けなどの恐怖記憶形成には，条件刺激と無直接入力する経路が存在することから，現在，この経路

条件刺激との連合の座として扁桃体が重要な役割を担うを中心に神経回路制御機構の解析を進めている。従来のことが広く知られている。扁桃体は条件刺激という様々研究成果により，腕傍核から扁桃体中心核への直接経路

な感覚情報に，無条件刺激という侵害受容シグナルを介が，様々な急性・慢性疼痛モデルにおいて強いシナプス

した「負情動価値」を連合・付加することで，動物のそ増強を示すことが知られている。また，急性脳切片を用の後の行動プログラムを書き換える変換機能を担うと考いた実験でも，このシナプスは非常に高い可塑性を示す。

えられる。しかしながら，この侵害受容シグナルがどの

我々は，薬理学的抑制実験により，恐怖記憶形成に腕傍ように扁桃体神経回路において処理されるのか，その過核の活動が必要であることを見出した。さらに，恐怖記

程においてどのように「負情動シグナル」へと翻訳され憶形成後には腕傍核から中心核へのシナプス増強が誘導るのか，については未だ不明な点が多い。

されることも明らかにした。本発表では，これらシナプ

我々は，このような侵害受容シグナルの中継核として，
侵害受容器から脊髄後角を介して直接入力を受ける橋の腕傍核に着目した。特に，腕傍核からは扁桃体中心核へ

338

ス可塑性制御の分子機構ならびにその生理的意義についても最新の知見を紹介する。

研究会報告（3）発声行動依存的遺伝子発現動態変化と発声学習臨界期制御
和多和宏（北海道大学 大学院理学研究院 生物科学部門）

ヒト言語獲得も鳴禽類ソングバードの発声学習も感覚発現誘導率と臨界期間における発声学習能に強い相関を

運動学習を根幹し，学習のために最も適した時期，学習

認め，感覚運動学習のエピジェネティクス動態変化を示

臨界期が存在する。これまでに，音声発声学習において唆する結果を得てきた。また更に，学習臨界期間中の発「声を出す」という自発的行動そのものが，脳内遺伝子

声行動量を少なく統制するによって，発声行動パターン

発現制御において重要な意味をもつと考え，発声行動にの発達異常が見られ，上記神経活動依存的遺伝子群の時伴う神経興奮により発現誘導される遺伝子群の同定を試

期特異性発現動態の遅延が確認された。

みてきた。その結果，発声行動依存的でかつ，神経回路

現在，このような時空間特異性を受ける多段階遺伝子（細胞タイプ）特異性と学習臨界期間限定性を兼ね備え発現制御メカニズムとエピジェネティクス制御との関わた時空間発現制御を受ける遺伝子群が多数存在すること

りが，個体レベルで行動発達，特に動物種特異的な行動が明らかになった。このような多段階発現制御を受ける

パターン発達にどのような影響を与え得るのかを明らか

遺伝子群にはエピジェネティクス関連遺伝子群が含まれにすべく研究を進めている。

ており，神経核 RA（哺乳類運動野第５層に相同）での（4）サル下部側頭葉における物体の表象と記憶想起を司る
局所回路の計算原理
平林敏行（東京大学医学部 統合生理学教室）

霊長類の大脳下部側頭葉は，腹側視覚経路の最終段に用いて単一ニューロン間の機能的結合の強さと向きを求あたり，物体についての視覚表象，並びに記憶の形成・めた。これにより，課題遂行中の局所神経回路内におけ想起を司る脳領域として知られている。これまでに，サる，対連合記憶関連ニューロン間の情報伝達とそのダイルを用いた単一ニューロン活動記録により，この領域にナミクスを解析し，回路の計算原理を明らかにした。本

おいて物体の視覚表象や記憶想起に関わるニューロン活研究会では，まず物体間対連合記憶の想起信号を生成す

動が多く示されてきた。しかし，これらのニューロン群

る局所神経回路の動作 (Hirabayashi et al., Neuron 2013)

が互いにどのような回路を形成し，どういった計算原理と，その領野間の相違 (Hirabayashi et al., JNS 2014）につで上記の活動を成立させているかについては，長い間未いて紹介し，さらに，物体間対連合の表象形成が 2 つの解明のままであった。そこで本研究では，物体間対連合

領野に渡る階層的な計算原理によって成立しているとい

記憶課題を遂行中のマカクザル下部側頭葉より多細胞同う新しい仮説（Hirabayashi et al., Science 2013）について

時記録を行い，Granger 因果性解析 (Hirabayashi et al., JNS

議論したい。

2010) 及び相互相関解析 (Hirabayashi et al., JNS 2005) を（5）線条体間接路神経の除去から分かってきたこと
田中謙二（慶應義塾大学医学部 精神・神経科学教室情動の制御と治療学寄附講座）

神経心理学では，脳損傷患者が失った高次脳機能を詳細に記録すると同時に，損傷部位を同定する（古くは剖

339

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

検，今では脳画像検査）ことによって，脳の領域が担当停止させることが出来る。この除去システムを用いて，する機能を明らかにしていく。実験動物で同じような損

これまで殆ど語られることの無かった腹外側線条体間接傷を施すことは，ヒト神経心理学の確認実験にしかなら路の機能について調べることが出来るようになった。

ないが，実験動物の高い操作性を活かせば，意味のある損傷実験と平行して，腹外側線条体間接路の活動を記録する実験系を立ち上げた。Yellow cameleon を間接路神損傷実験を行えるのではないか。
私達は腹側線条体の間接路神経だけを，好きなタイミ
ングで除去できる遺伝子改変マウスを樹立した。作って経細胞だけに発現させたマウスを用意し，腹外側線条体
から集合 Ca 信号を取得する計測系である。

みてから分かったことだが，除去はいつも外側の腹側線

当日は腹外側線条体間接路の除去からわかってきた機条体から始まり，時間と共に腹内側線条体，背内側線条

能と，腹外側線条体間接路がどのような場面で活動する体と広がっていく。除去のタイミングはドキシサイクリのか，未発表データを交えてお話ししたい。

ンの投与で制御することが出来，途中で除去の広がりを（6）シナプス入力の多様性を必要とする海馬学習
美津島

大（山口大学大学院･医学系研究科･システム神経科学分野）

海馬は「いつ，どこで，何があったか」というエピソー

シナプスの可塑性も高める結果，個々の CA1 ニューロン

ド記憶の形成に中心的な役割を持つ。海馬には時間情報が複雑かつ多様なシナプス入力を保持することも発見し(Mitsushima et al, J Neurosci 2009)や空間情報 (Wills et al,

た。薬物を用いて興奮性シナプスの多様性や抑制性シナ

Science 2010)が入るが，記憶の符号化ルールは未だ不明

プスの多様性を失わせると，どちらの場合も学習が成立である。我々は回避学習が海馬 CA1 ニューロンの AMPA

しないため，学習がもたらす多様なシナプス入力が，記受容体を興奮性シナプスへ移行させ，これを阻止すると銘に必要な CA1 ニューロンの記憶痕跡であると考えら回避学習が成立しないことから，AMPA 受容体のシナプれた(Mitsushima et al, Nat Commun 2013)。

ス移行が学習成立に必要であることを証明した(Mitsushima et al, PNAS 2011)。
さらに，回避学習は AMPA 受容体を介する興奮性シナ
プスの可塑性だけでなく，GABAA 受容体を介した抑制性以上より，学習後の CA1 ニューロンは，興奮と抑制のフェーズを繰り返す特徴的な発火活動を示し，さらに個々の CA1 ニューロンは異なる活動パターンを示して情報伝達を行う，という仮説に至った。

（7）エピジェネティクス解析から長期記憶分子メカニズムに迫る
平野恭敬（京都大学医学研究科）

ヒトを含めた動物は，長期的な記憶を形成し，その記

子は長期記憶に必要か，遺伝子発現制御は果たして一過憶を保持することで，生存に有利になるよう行動する。

的か，それとも恒常的変化をもたらすのか，依然として長期記憶の形成過程では，一過的な遺伝子発現誘導が長不明である。このような分子レベルでの記憶の理解には，期記憶形成に必須であり，転写因子 CREB，そしてエピ

長期記憶を持つ個体と持たない個体の比較が必須であり，ジェネティックな制御としてヒストンアセチル化が重要

従って通常の飼育環境では長期記憶を形成しにくいが実な役割を果たしている。しかしながら，どのヒストンア

験的に長期記憶を誘導できるモデル生物が有用であるとセチル化酵素がどのような遺伝子発現を制御することが考えられる。そこで我々は，時間的間隔をあけた繰り返

長期記憶に重要なのか，また他のエピジェネティクス因し学習で長期記憶を形成するショウジョウバエをモデル

340

研究会報告生物として用い，記憶中枢に焦点を絞り，エピジェネティ

長期記憶に重要なエピジェネティクス因子，およびそれ

クス解析を行っている。発表では，これまでに同定したらの標的遺伝子，さらに個々の役割を紹介し，議論したい。

（8）微小管ダイナミクスによる記憶制御の分子基盤
内田周作（山口大学医学部附属病院 精神科神経科）

学習・記憶の細胞基盤として，神経細胞樹状突起スパ

可塑性に対する積極的な関与が示唆されるようになってインの活動依存的な構造・機能変化が想定されている。

きた。我々は，微小管ダイナミクスの観点から学習・記細胞の構造変化には微小管やアクチン細胞骨格系による憶形成の分子メカニズム解析を進めている。まず，海馬

形態・運動の制御が不可欠である。アクチンダイナミク

依存性の恐怖条件付け学習課題提示後のマウス海馬歯状

スはスパインの安定性と可塑性に関与し，長期記憶形成

回において，微小管活性が大きく変動することを確認しの構造的基盤の一端を担うことが明らかとなっている。

た。この学習依存的な微小管ダイナミクスに関与する因一方，タンパク質や小胞などの細胞内輸送としての役割子としてスタスミンを同定した。さらに，学習依存的なを果たす微小管は，成熟神経細胞内では極めて安定に維微小管の活性制御が，AMPA 型グルタミン酸受容体の樹持されているため，脳高次機能に対する微小管ダイナミ状突起内輸送や転写活性化補助因子の核移行に関与する

クスの役割は不明であった。しかし近年のイメージング

結果を見出している。本発表では，長期記憶形成に関わ技術の進展により，スパインにおける神経活動依存的なるシナプス再構築や遺伝子発現制御に対する微小管ダイ

微小管ダイナミクスの存在が示され，微小管活性の神経

ナミクスの役割について考察する。

（9）Visualization of neuronal assembly in hippocampal CA1
during spatial memory task
林

康紀（独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター）

Hippocampus plays an important role in the formation of

are rewarded immediately whenever they enter and passmemories for space and events. However, it is not fully

through the target zone. (2) Delayed task: mice have to visually

understood how neuronal circuits are reorganized during thenavigate to the same target and stay there for 1-2 sec of delay toformation of memory for a particular place with value for thereceive rewards. (3) Target shift task: the reward location is

animal (such as reward). We hypothesize that the neuronal

shifted to one of the other zones and mice are trained to locate

assembly - a group of neurons firing together - is formed andthe new zone. We trained transgenic mice that express thereorganized within hippocampal network during memory

G-CaMP7 fluorescent calcium sensor proteins in hippocampal

formation. To visualize hippocampal network activity during

CA1 pyramidal neurons and imaged neuronal activities during

learning, we established a new virtual spatial memory task forthe behavior by two-photon microscopy. Our analysis revealed

head-fixed mice combined with two-photon calcium imaging.

that a population of neurons exhibited virtual place-specificIn this task, the mice run on a virtual linear track where three

activity. In addition, another group of neurons demonstrated

target zones are defined by a different pattern on the wall. Micetime-locked activity to the entry of the mice into the target zone.

begin to run from one end of the virtual linear track to seek for

These preliminary results raise an intriguing possibility thatrewards delivered at one of the three zones. The training

time and space are coded by different subpopulations ofprotocol consists of three phases. (1) Non-delayed task: mice

pyramidal neurons in the dorsal CA1 hippocampus.

341

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）11．粘膜免疫学と膜輸送生理学の融合
2014 年 10 月 27 日－10 月 28 日
代表・世話人：杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究院）

所内対応者：鍋倉淳一（生理学研究所生体恒常機能発達機構）（１）胃幽門腺粘液細胞での Ca2+調節性開口放出における AA/PPARα オートクリン機構の調節
田中早織 1，松村人志 1，中張隆司 2（1 大阪薬科大学 薬物治療学，2 京都府立医科大学 細胞生理学）（２）嚢胞性線維症モデルマウスから単離した小葉間膵管における HCO3 - 輸送
谷口いつか，山本明子，中莖みゆき，山口誠，持丸由香，石黒洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）（３）CFTR コレクターの作用機序に基づく嚢胞性線維症の薬物併用療法
沖米田司（関西学院大学 理工学部 生命科学科）（４）Notch シグナルは proximal tubule の分化を制御し，distal tubule の伸長を阻害する
堅田智久，櫻井裕之（杏林大学医学部薬理学教室）（５）Paneth 細胞 α-defensin による腸内細菌叢制御と疾患との関連の解明
中村公則，櫻木直也，綾部時芳（北海道大学大学院先端生命科学研究院 細胞生物科学分野 自然免疫研究室）（６）上皮バリアの制御機構とその破綻による慢性炎症発症メカニズム
尾畑佑樹 1,2，長谷耕二 3,1（1 東京大学医科学研究所・国際粘膜ワクチン開発センター・
粘膜バリア学分野，2 千葉大学大学院医学研究院・免疫制御学，3 慶応義塾大学薬学部・生化学講座）（７）腎近位尿細管におけるアミノ酸輸送複合体の解析
永森收志 1，Pattama Wiriyasermkul1，奥山裕久 1，Meritxell Espino Guarch2，中込咲綾 1，高藤和輝 1，
大垣隆一 1，Manuel Palacín2，金井好克 1（1 大阪大学大学院医学系研究科 生体システム薬理学，
2Institute for Research in Biomedicine University of Barcelona）（８）腎集合管側底膜型 Ca 感受性受容体（CaSR）の生理的役割
河原克雅 1，安岡有紀子 1，佐藤雄一 2，野々口博史 3（1 北里大学医学部生理学，
2 北里大学医療衛生学部分子診断学，3 北里大学メディカルセンター・内科）（９）唾液腺細胞におけるカルシウムシグナルの時空間制御機構と機能連関
谷村明彦，根津顕弘，森田貴雄（北海道医療大学歯学部薬理学分野）（10）腸管粘膜上皮において短鎖脂肪酸が誘発する起電性経上皮イオン輸送の部位差・種差 ― ヒトは？
唐木晋一郎，桑原厚和（静岡県立大学 食品栄養科学部 環境生命学科／
大学院 薬食生命科学総合学府 環境生理学研究室）（11）味覚神経伝達を担う新規 ATP 放出イオンチャネル CALHM1 の同定
樽野陽幸 1,3，丸中良典 1,2，J. Kevin Foskett3（1 京都府立医科大学大学院医学研究科 細胞生理，2 京都府立医科大学大学院医学研究科

バイオイオノミクス，3 ペンシルバニア大学医学部 生理）（12）亜鉛欠乏による皮膚炎の発症メカニズム
川村龍吉（山梨大学 医学部 皮膚科）
（13）Pannexin 1 の単一イオンチャネルゲーティングキネティクス解析野村

健 1，樽野陽幸 2，中張隆司 2,3，曽我部正博 4，丸中良典 1,2,3（1 京都府立医科大学大学院医学研究科 バイオイオノミクス，2 京都府立医科大学大学院医学研究科細胞生理，3 平安女学院大学日本食育・健康研究所，4 名古屋大学大学院医学系研究科メカノバイオロジー）342

研究会報告（14）高速原子間力顕微鏡を用いた自己抗体－抗原反応の 1 分子動態の直接観察
相馬義郎，山下隼人（慶應義塾大学医学部薬理学教室）（15）容積感受性アニオンチャネルのアクチン依存的活性化
清水貴浩 1，大竹宏尚 1，藤井拓人 1，岡田泰伸 2，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）・薬物生理学，2 総合研究大学院大学）（16）CFTR の R ドメインを介する分子複合体の形成と相互機能制御
杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究院 口腔生理学研究室）【参加者名】
谷村明彦（北海道医療大学 歯学部），中村公則（北海道紀，清水貴浩，藤井拓人（富山大学 大学院医学薬学研

大学 大学院先端生命科学研究院），相馬義郎（慶應義塾究部），樽野陽幸，宮崎裕明，中張隆司，野村大学 医学部），長谷耕二（慶應義塾大学 薬学部），櫻井

塩麻紀子，早田洋樹，孫裕之，堅田智久（杏林大学 医学部），河原克雅（北里大院 医学研究科），永森收志（大阪大学大学院 医学系研

学 医学部），川村龍吉（山梨大学 医学部），桑原厚和，

究科），田中早織（大阪薬科大学 薬学部），沖米田

唐木晋一郎，富澤由花，下田恭子（静岡県立大学 食品（関西学院大学 理工学部），杉田

栄養科学部），石黒院医歯薬保健学研究院）

洋，谷口いつか（名古屋大学大学

健，加紅昕（京都府立医科大学大学司誠（広島大学 大学

院 医学系研究科），鍋倉淳一（生理学研究所），酒井秀【概要】
上皮膜による物質輸送（吸収・分泌）は，体液恒常性

胞性線維症モデルマウスの解析から HCO3 - 輸送の異常の維持，栄養素の吸収，消化液の分泌等の役割を持ち，が病態を生じさせる機構が報告され，また嚢胞性線維症

生命活動に必須の役割を果たす。一方，上皮膜細胞は免原因遺伝子 CFTR の変異による機能異常を改善する低分

疫担当細胞と協調し相互に活性を制御し合いながら，化子化合物の作用機序と作用点に基づく複数の化合物の学物質や微生物の侵襲を防ぐ物理的・化学的バリアとし併用療法が報告された。Notch シグナルによる腎組織やて機能する。本研究会では上皮膜輸送機能を分子・細胞

腸管上皮バリアの発生制御機構，その破綻による慢性炎

生理学的な視点で研究する者と上皮膜バリア機能を粘症発症機構，抗菌ペプチドによる腸内細菌層制御と疾患

膜免疫学の視点で研究する者の接点をもうけ，上皮膜細との関連，および自己抗体-抗原反応の高速原子間力顕微

胞の吸収・分泌・バリア機能が発揮される時空間ダイナ鏡を用いた 1 分子動態観察について報告がなされた。容

ミクスとその病態を統合的に理解することを目指した。

積調節性アニオンチャネルの活性制御機構，ATP 放出に

腎臓，消化管，膵臓，唾液腺の上皮膜細胞には膜輸送タ関与する Pannexin 1 や CALHM1 チャネルの開閉制御機

ンパク質が基底側膜と管腔膜に極性を持って配置し，そ構と生理的意義，および亜鉛欠乏による細胞外 ATP 蓄積

れぞれの膜で複数種の膜輸送タンパク質が機能複合体を介する接触性皮膚炎の発症メカニズムについて報告を形成し，イオン輸送，ムチン分泌，アミノ酸吸収を遂がなされた。それらの発表と討論により，上皮膜細胞の行する。それらの時空間ダイナミクスについて，新しい吸収・分泌・バリア機能の異常を修復する新しいストラ

実験技術・材料の開発に基づいた発見が報告された。嚢テジーを融合的視点から考案する契機を得た。

（1）胃幽門腺粘液細胞での Ca2+調節性開口放出における AA/PPARα オートクリン機構の調節
田中早織 1，松村人志 1，中張隆司 2（1 大阪薬科大学 薬物治療学，2 京都府立医科大学 細胞生理学）
ACh は，胃幽門腺粘液細胞の Ca2+調節性開口放出を活（AA）/PPARα オートクリン機構により増強される。本性化する。この Ca2+ 調節性開口放出は，アラキドン酸

研究では，PPARα による Ca2+調節性開口放出の増強メカ343

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

は，胃幽門粘膜における NO 産生及び cGMP 量を増加さ

ニズムについて検討した。
ACh は，2 相性の開口放出（初期相と遅発相）を活性せ，その増強は GW6471 あるいは N-PLA によって抑制化する。PPARα 刺激薬（GW7647）は，ACh 刺激性開口された。また，胃幽門腺粘液細胞には NOS1 と PPARα放出の初期相を増強した。この増強は，PPARα 阻害薬が共局在していた。

（GW6471）により消失するが，遅発相においてゆっく

胃幽門腺粘液細胞からの粘液開口放出は，ACh によるりとした一過性の増強を引き起こした。さらに GW6471

細胞内 Ca2+濃度上昇が，PLA2 を介し産生された AA がの代わりに PKG 阻害剤（Rp8BrPETcGMPS）あるいは

PPARα を刺激し，NOS1 を介した NO/cGMP の集積を起NOS1 阻害剤（N-PLA）を加えても遅発相において同様

こし，Ca2+調節性開口放出を増強していた。

の一過性の増強を引き起こした。ACh 及び GW7647 刺激（2）嚢胞性線維症モデルマウスから単離した小葉間膵管における HCO3-輸送
谷口いつか，山本明子，中莖みゆき，山口誠，持丸由香，石黒洋（名古屋大学大学院医学系研究科健康栄養医学）［目的］嚢胞性線維症は，CFTR を原因分子とする常染を加えるとさらに（p<0.05）上昇した（ΔpH：0.049 ± 0.008，

色体劣性遺伝性疾患であり，膵液量が減り，膵液のアルmean ± SE，n=6）。forskolin 刺激下で，NH4+ pulse（20 mM，カリ化が障害される。本研究では，最も頻度の高い

2 分間）後に表層と管腔潅流液の Na+を除いて酸負荷しF508del 変異が導入された ΔF マウスの膵臓から小葉間膵

た（pH：6.8～6.9）。表層を high-K+（70 mM）にした状管を単離し，HCO3- 輸送を解析した。

態で，管腔内灌流液に Na+を加えた時の細胞内 pH の上昇［方法］実体顕微鏡下で直径約 100 μm の小葉間膵管をは，wt/wt duct に比べて，ΔF/ΔF duct の方が有意に（p<0.05）

単離した。BCECF を 10 分間負荷した単離膵管の管腔を早かった。

microperfusion し，細胞内 pH を測定した。表層，管腔と［結論］ΔF/ΔF duct の高い細胞内 pH は，apical membrane

もに 25 mM HCO3- - 5% CO2 緩衝液で潅流した。

を介する HCO3- 分泌の障害によると推定される。また，［結果］ΔF マウスから単離した膵管（ΔF/ΔF duct）では，細胞内 pH が，wild-type マウスから単離した膵管

ΔF/ΔF duct では，apical membrane 上の Na+依存性 HCO3- 吸
収メカニズムの活性が亢進していた。

（wt/wt duct）に比べて有意に（p<0.05）高く，forskolin（3）CFTR コレクターの作用機序に基づく嚢胞性線維症の薬物併用療法
沖米田

ABC ト ラ ン ス ポ ー タ ー の CFTR (Cystic Fibrosis

司（関西学院大学 理工学部 生命科学科）

CFTR folding を改善する化合物“CFTR コレクター”

Transmembrane conductance Regulator) は上皮細胞のアピが開発されているが，そのメカニズムは不明な点が多く，

カル形質膜で Cl- channel として機能し，その遺伝子変十分な臨床的有効性が得られていない。以前，我々は異は白色人種間で頻度が高い単一遺伝病である嚢胞性線F508 変異は CFTR の NBD1 と NBD1-MSD2 interface

維症 (CF) の原因となる。大部分の CF 患者で見られるを不安定化すること，また，F508-CFTR 発現・機能のF508 変 異 は 小 胞 体 で の CFTR folding を 阻 害 し ，十分な改善には，これらの構造異常を同時に改善する事F508-CFTR は小胞体関連分解により除去されるため，が必須である事を明らかにした。

形質膜に発現できない。現在までに VX-809 などの344

本研究では，CFTR コレクターの作用機序を解明する

研究会報告ために，種々な研究手法を用いて in silico, in vitro およ

３つの化合物を併用すると F508-CFTR の folding おび in vivo 解析を行った。その結果，CFTR コレクター

よび 形質膜発現がほぼ完全に回復した。さらに，CF 患

は ①NBD1-MSD1/2 interface，②NBD2 または ③NBD1者腸管培養モデルにおいても同様の改善効果が確認されに作用し，その作用機序から３つのクラスに分類された。

た。従って，作用点に基づく合理的な CFTR コレクター

これらの CFTR コレクター単独処理では F508-CFTR

併用療法は CF の治療効果を改善し，臨床的にも有効で改善効果は弱いが，モデル細胞において作用点の異なるある可能性が期待された。

（4）Notch シグナルは proximal tubule の分化を制御し，distal tubule の伸長を阻害する
堅田智久，櫻井裕之（杏林大学医学部薬理学教室）

腎臓はネフロンを機能単位とし，高度に制御された発することとが分かった。この伸長の停止に伴って distal

生過程を経て形成される臓器である。ネフロンの形成過

tubule の各セグメントの分化も抑制された。従って distal

程を知ることは，腎異形成などの治療や腎再生医療を進tubule は Notch の機能抑制による分化と伸長が同時に作める上で重要な知見となる。

用しなければ形成されないことが示唆される。

そこで本研究では，アフリカツメガエル前腎をモデル

これらのことから，前腎形成においては，Notch が前とし，腎尿細管の形成機構を明らかにすることを目的と腎前駆細胞に proximal cell の identity を与え，細胞の伸長し，特に Notch シグナルが上記機構にどのような影響を運動を抑制することで，glomus と proximal tubule の細胞及ぼすかを検討した。

運命を確立し，proximal cell の identity を与えられなかっ

その結果，Notch シグナルは glomus と proximal tubuleの形成に必要であることと，distal tubule は発生期におけた細胞が distal tubule としての分化運命を獲得して伸長および分化していくと考えられる。

る段階的な Notch シグナルの活性化によって伸長が停止（5）Paneth 細胞 α-defensin による腸内細菌叢制御と疾患との関連の解明
中村公則，櫻木直也，綾部時芳（北海道大学大学院先端生命科学研究院 細胞生物科学分野 自然免疫研究室）【目的】抗菌ペプチド α-defensin は自然免疫の主要なの測定法を確立し，分泌された α-defensin と疾患の関係を

作用因子の一つであり，小腸陰窩基底部に位置する

評価することを目的とした。
【方法】炎症性腸疾患マウス

Paneth 細胞から分泌され，強力な殺微生物作用で感染防（IL10KO），食餌誘導性肥満マウス（DIO）の分泌され御に寄与している。われわれは，マウス α-defensin であた α-defensin は，各マウスの糞便を回収し，Crp4 sandwich

る cryptdin (Crp)は病原菌を強く殺菌するが，常在菌には

ELISA 及びイムノブロットを用いて測定した。【結果】ほとんど殺菌活性を示さず，その選択性によって腸内細IL10KO の Crp の分泌量は野生型に比べ有意に減少して菌叢を制御している可能性を示した。近年，炎症性腸疾いた。また，DIO の Crp の分泌量は通常食に比べ有意に患や肥満など様々な疾病の発症に腸内細菌叢の破綻減少していた。
【結論】炎症性腸疾患マウス，食餌誘導性（dysbiosis）との関連が報告されている。そこで，
α-defensin

肥 満 マ ウ ス に お い て ， α-defensin の 分 泌 低 下 に よ るによる腸内細菌叢制御という視点から，α-defensin 分泌量

dysbiosis が病態進行に関与することが示唆された。

345

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（6）上皮バリアの制御機構とその破綻による慢性炎症発症メカニズム
尾畑佑樹 1,2，長谷耕二 3,1（1 東京大学医科学研究所・国際粘膜ワクチン開発センター・
粘膜バリア学分野，2 千葉大学大学院医学研究院・免疫制御学，3 慶応義塾大学薬学部・生化学講座）

腸管粘膜面を覆う腸上皮細胞は，細胞間のタイトジャ

杯細胞の増加に伴うムチンの増加にも関わらず，バリア

ンクションやムチンによって物理化学的バリアを構築す

機能は低下し，慢性大腸炎を自然発症することが判明しる他，抗菌ペプチドの産生や IgA 抗体の輸送を行うことた。Notch シグナルは上皮細胞の増殖とそれに伴う素早で生体防御に積極的な役割を果たしている。腸上皮層は，いターンオーバーの維持にも必要であるため，RBP-J 欠

大別すると吸収上皮細胞と分泌上皮細胞（杯細胞，パネー

損マウスでは，腸上皮の修復が遅延することでバリアにト細胞，腸内分泌細胞およびタフト細胞）の 2 種類の細綻びを生じ，腸内細菌の粘膜固有層への侵入を許容する

胞系列に分類される。この 2 種類の細胞系列の存在比はことが明らかとなった。RBP-J 欠損マウスに抗菌剤を経Notch シグナルによって調節されている。我々は上皮バ

口投与すると大腸炎の発症が抑えられることから，上皮リアにおける Notch シグナルの役割を調べるために，上層のターンオーバーもまた，腸内細菌の侵入を防ぐため

皮の Notch シグナルの責任遺伝子である RBP-J を腸上皮の重要なバリアであることが示唆された。以上の結果よ

特異的に欠損させたマウス（以下 RBP-J 欠損マウス）をり上皮の Notch シグナルは腸上皮細胞の活発な増殖を保作成した。RBP-J 欠損マウスでは，側方抑制の消失によ証しバリアを高めることで，腸管の炎症を未然に防ぐたり大腸の杯細胞の数は大幅に増加した。しかしながら，めの必須の機構の一つと考えられる。

（7）腎近位尿細管におけるアミノ酸輸送複合体の解析
永森收志 1，Pattama Wiriyasermkul1，奥山裕久 1，Meritxell Espino Guarch2，中込咲綾 1，高藤和輝 1，
大垣隆一 1，Manuel Palacín2，金井好克 1（1 大阪大学大学院医学系研究科 生体システム薬理学，
2Institute for Research in Biomedicine University of Barcelona）

ヘテロ二量体アミノ酸トランスポーター（HAT）ファ

シスチンを主な基質とすることを示し，SLC7A13 と rBAT

ミリーは，輸送体本体である軽鎖と補助因子の重鎖からが近位尿細管でヘテロ二量体シスチン輸送体として機能なっており，様々な組織でアミノ酸輸送を担っている。

することが明らかにした。しかしながら，SLC7A13 は交腎尿細管におけるアミノ酸再吸収においても HAT ファ

換輸送体であったため，シスチンを取り込むために Asp

ミリーが関与しており，塩基性アミノ酸およびシスチン

や Glu を放出する必要があり，S3 分節でのアミノ酸流出の再吸収が重鎖 rBAT と軽鎖 b0,+AT（SLC7A9）からなるを回避する機構の存在が示唆される。SLC1A1 は Na 依存

ヘテロ二量体により行われている。二分子どちらの変異的に Glu・Asp を輸送し，近位尿細管 S3 分節にも発現すによってもシスチン尿症が発症するが，双方に変異の無ることが知られている。SLC1A1 の局在を詳細に調べたい症例も存在する。さらに rBAT の発現は近位尿細管 S3

ところ，SLC7A13 と共局在する箇所があり，さらに両者

分節に高いにもかかわらず，b0,+AT は S1 分節に発現が高は非常に近接して存在していることが示された。した

いため，S3 分節には rBAT と結合する未同定のシスチンがって，SLC7A13・rBAT 二量体がシスチンを取り込むた輸送体が存在すると考えられていた。

めに放出した Glu・Asp を，Na 濃度勾配を利用して我々は，腎特異的に発現する SLC7A13 が rBAT の結合軽鎖であり，アスパラギン酸（Asp）グルタミン酸（Glu），

346

SLC1A1 が吸収するアミノ酸輸送の機能的複合体の存在が示唆された。

研究会報告（8）腎集合管側底膜型 Ca 感受性受容体（CaSR）の生理的役割
河原克雅 1，安岡有紀子 1，佐藤雄一 2，野々口博史 3（1 北里大学医学部生理学，
2 北里大学医療衛生学部分子診断学，3 北里大学メディカルセンター・内科）

副甲状腺に発現する CaSR (Brown et al, 1993)は，血漿方法：C57BL/6J マウス（雄，10 wk）を(a)標準食, (b)[Ca2+]の増減を感知し PTH 分泌を制御し，血漿[Ca2+]を正高 Ca 塩食, (c)酸/塩基負荷食で飼育し，（1）血漿・尿組成，常域内に維持している。腎尿細管の CaSR は，太い Henle（2）集合管細胞の当該・関連遺伝子発現（定量型 ISHの上行脚（TAL），macula densa (MD)，遠位曲尿細管法），（3）蛋白発現（IHC 法）を解析した。

（DCT），集合管（CD）に発現しているが（Riccardi &結果：高 CaP/CaCO3（3:2）負荷(7 日)では，血漿・尿Brown, 2010; Renkema et al, 2011），TAL の側底膜型 CaSR

組成，集合管の遺伝子・蛋白発現に有意な変化はなかっ(Riccardi et al, 1995)を除き，局在・機能がよくわかってた。しかし，長期投与（28 日）で尿は酸性化し，H+-ATPase,

いない（Loupy et al, 2012）。我々は，定量型 ISH と免疫

AE1（IC-A），Pendrin, CaSR（IC-B）の発現量が有意に増組織化学法（IHC）を使って，側底膜型 CaSR (ラット TAL)

加した。膜機能タンパク発現量の指標となる IC-A, IC-B

は，マウス集合管主細胞(PC)（管腔）・A 間在細胞(IC-A)の細胞高は，有意に増大した。

（管腔）には発現せず，TAL, MD, DCT, B 間在細胞(IC-B)

結論：長期高 CaP/CaCO3 負荷による尿酸性化と IC-Bの側底膜にのみ発現することを明らかにした。IC-B のの機能増大は，高 Ca 血症患者の高 Ca 尿において腎結石

CaSR 発現量は 7 日-酸（NH4Cl）負荷により低下，7 日-を予防し，血漿 pH を正常域に保つために有効と考えら

アルカリ（NaHCO3）負荷により増加した (Yasuoka Y, et al.

れた。

ASN2011; IUPS2013)。

（9）唾液腺細胞におけるカルシウムシグナルの時空間制御機構と機能連関
谷村明彦，根津顕弘，森田貴雄（北海道医療大学歯学部薬理学分野）
非興奮性細胞の Ca2+シグナルは，イノシトール 1,4,5

おけるイオン輸送の主要な調節因子である。唾液分泌に三リン酸（IP3）による細胞内ストアからの Ca2+放出と，おける Ca2+シグナルの役割は，腺房細胞におけるイオン

それに続く Ca2+流入によって制御される。Ca2+ウェーブ

輸送や細胞形態の変化（シュリンケージ）などを指標にや Ca2+オシレーションなどの時空間的に制御された Ca2+

して解析されてきた。これらの研究を発展させて，生理シグナルは，上皮細胞の基底側と腺腔側の協調的な機能的な唾液分泌（神経系や血流による調節等）と Ca2+動態制御に関与すると考えられる。我々は IP3 受容体のリガを明らかにするための実験系として，genetically encoded

ンド結合ドメインと蛍光タンパク質で構成される FRET

calcium indicator (GECI)を使った intravital Ca2+イメージン

センサー「LIBRA」を使って，Ca2+オシレーションと IP3グと，微小圧力センサーによる唾液分泌のリアルタイム

動態の同時測定を行った。この実測データと数理モデル

測定ができる実験系を確立した。また GECI を使った長によって示される Ca2+オシレーションの発生機構を紹介

時間 Ca2+イメージングによる細胞増殖や細胞運動過程のする。

Ca2+動態について紹介する。

Ca2+シグナルは，唾液腺細胞などの多くの上皮細胞に347

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（10）腸管粘膜上皮において短鎖脂肪酸が誘発する起電性経上皮イオン輸送の部位差・種差 ― ヒトは？
唐木晋一郎，桑原厚和（静岡県立大学 食品栄養科学部 環境生命学科／
大学院 薬食生命科学総合学府 環境生理学研究室）

短鎖脂肪酸 short chain fatty acids（SCFAs）は炭素数 2

織標本を作製し Ussing chamber に装着して SCFAs の作用～6 のモノカルボン酸であり，ウシなど反芻動物の第１を検討した。その結果，ヒトの上行結腸～S 状結腸，直胃や，私たちヒトのような単胃動物でも，盲腸や大腸に腸においては，粘膜側潅流液にプロピオン酸や酪酸を投おいて，腸内細菌により難消化性炭水化物から発酵産生

与（～10 mM）しても，アニオン分泌は測定されなかっされる。SCFAs は栄養素として吸収される他，特にプロた。つまりヒト結腸粘膜上皮における SCFAs 誘発性分泌ピオン酸（C3）や酪酸（C4）は，粘膜上皮を管腔側から作用の報告が存在しないのは，そもそもヒト結腸粘膜上

刺激して蠕動運動を惹起したり経上皮アニオン分泌を惹

皮では SCFAs はアニオン分泌を惹起しないからである

起することが，主としてラット結腸において報告されてと考えられる。しかし今回，ヒト回腸終末部組織の提供きた。しかしこれまで，ヒト結腸においても SCFAs がを受け SCFAs の作用を検討したところ，回腸終末部粘膜ラットと同様のアニオン分泌を惹起する，という報告は上皮組織においてはアニオン分泌と考えられる短絡電流

存在していない。そこで私たちは，大腸癌患者より摘出上昇が測定されたので，ここに報告したい。

された腸管から正常部分の提供を受け，粘膜－粘膜下組（11）味覚神経伝達を担う新規 ATP 放出イオンチャネル CALHM1 の同定
樽野陽幸 1,3，丸中良典 1,2，J. Kevin Foskett3（1 京都府立医科大学大学院医学研究科 細胞生理，2 京都府立医科大学大学院医学研究科

バイオイオノミクス，3 ペンシルバニア大学医学部 生理）

Calcium homeostasis modulator 1（CALHM1）は遅発性胞の ATP 放出機構の分子実体は不明であった。Calhm1

アルツハイマー病発症に関わる遺伝子の１つとして近年は味蕾で甘味・苦味・旨味受容細胞にのみ選択的に発現同定された新規電位依存性イオンチャネルである。

しており，これと合致して Calhm1 ノックアウト（KO）

CALHM1 チャネルの薬理学的性質，ポアのイオン透過特

マウスにおいては野生型マウスで観察される甘味・苦性，分子構造が明らかとなってきたが，その生理的役割

味・旨味に対する味神経応答及び嗜好性応答が特異的にが不明であった。今回，我々は CALHM1 が味蕾の味細消失した。強制発現系において CALHM1 発現細胞で形胞から求心性味神経へのプリン作動性神経伝達に必須の質膜に ATP 透過性が観察され，更には Calhm1 KO マウ

イオンチャネルであることを発見した。甘味・苦味・旨スにおいて味刺激による味蕾からの ATP 放出が消失した。

味認識は味細胞が飲食物に含まれる化学物質（味物質）以上の結果より，CALHM1 は味蕾における甘味・苦味・を受容して興奮し，P2X2/3 受容体発現味神経へ神経伝達

旨味のプリン作動性神経伝達に必須の新規電位依存性物質 ATP を非小胞性に放出することで行われるが，味細ATP 放出イオンチャネルであると結論づけた。

（12）亜鉛欠乏による皮膚炎の発症メカニズム
川村龍吉（山梨大学 医学部 皮膚科）

亜鉛欠乏に伴う皮膚炎の発症メカニズムは長らく不明

348であったが，同皮膚炎が四肢末端などの外界物質との接研究会報告触が頻繁におきる部位に認められることから，我々はこる亜鉛欠乏による皮膚炎の本態が ICD であることが強くの皮疹が“かぶれ”であると仮説を立てた。そこで，亜示唆された。また，3) 一次刺激性物質を外用した ZD マ

鉛正常マウスと低亜鉛食にて飼育した亜鉛欠乏（ZD）マ

ウス皮膚からより多量の炎症起因物質：アデノシン三リ

ウスにハプテンおよび一次刺激性物質を外用してアレルン酸（ATP）が放出されることや，4) ZD マウスでは細胞

ギー性接触皮膚炎（ACD）および一次刺激性接触皮膚炎

外 ATP による炎症に対して抑制的に働くランゲルハンス

反応（ICD）を惹起したところ，1) ZD マウスでは，ACD細胞（LC）が消失していること，5) 亜鉛欠乏患者の病反応の有意な減弱を認めたが，ICD 反応の著明な亢進・変部の LC も消失していることもわかった。これらの結遷延化が観察された。さらに 2) ZD マウスの一 ICD 炎病

果から，亜鉛欠乏症患者では，一次刺激物質によってよ

変部を病理組織学的に検討したところ，ヒト亜鉛欠乏患

り多くの細胞外 ATP が皮内で蓄積するため一次刺激性接者の皮膚炎部に特徴的な病理組織像である表皮細胞の変

触皮膚炎を発症しやすいことが示唆された。

性像や pale staining が観察されたことより，ヒトにおけ（13）Pannexin 1 の単一イオンチャネルゲーティングキネティクス解析野村

健 1，樽野陽幸 2，中張隆司 2,3，曽我部正博 4，丸中良典 1,2,3（1 京都府立医大・院・医 バイオイオノミクス，2 京都府立医大・院・医 細胞生理学，
3 平安女学院大学日本食育・健康研究所，4 名古屋大学・院・医

メカノバイオロジー）

Pannexin 1 は陰イオン選択性イオンチャネル（Ma et al.,

ンチャネルコンダクタンスおよびチャネルゲーティング

Pflugers Arch, 2012）であり，細胞膜の脱分極，機械刺激，開閉速度を測定した。その結果，単一イオンチャネルコ

カスパーゼによる切断，活性化した P2X7 受容体との相互ンダクタンスは内向き電流では約 20 pS および外向き電作用によって活性化し，気道上皮での粘液クリアランス

流では約 80 pS という外向き整流性を示し，単一イオン

やアポトーシス時の“find-me”シグナルとしての ATP

チャネル開閉速度の膜電位依存性は逆転電位を境にして放出に関与することが知られている。Pannexin 1 チャネ

過分極側および脱分極側で著しく異なることが示唆され

ル活性は電位依存性を示すことが知られているが，詳細た。これらのことより，「charge carrier の移動方向およびな単一イオンチャネル開閉制御機構については不明であ

単位時間あたりの移動量が単一イオンチャネル開閉速度

る。本研究では，cell-attached patch clamp 単一イオンチャの膜電位依存性を制御している」という可能性を見出し

ネル電流記録法を用いて，マウス Pannexin 1 の単一イオ

た。

（14）高速原子間力顕微鏡を用いた自己抗体－抗原反応の 1 分子動態の直接観察
相馬義郎，山下隼人（慶應義塾大学医学部 薬理学教室）

自己免疫疾患において，自己抗体の自己抗原への結合

イトに発現して Blood-Brain-Barrier (BBB)の形成に寄与

は，病態成立への最初の引き金となる重要なプロセスでしている水チャネル AQP4 を自己抗原とする自己免疫疾ある。抗体の抗原への結合は，蛍光抗体による間接的な患である。また，AQP4 は消化管上皮の基底側膜に発現

光学顕微鏡レベルの観察か電子顕微鏡による分子レベルしていることが知られている。

の静止画像等によって確認されてきたが，抗体－抗原反

最近，我々は，高速原子間力顕微鏡(HS-AFM)を用いて，応の分子レベルの動態は未知であった。視神経脊髄炎

脂質２重膜に組み込まれた AQP4 への IgG 自己抗体の結Neuromyelitis optica (NMO)は，中枢神経系のアストロサ

合動態の一分子レベルでの直接観察に成功した。本研究349

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

会では，この HS-AFM 観察による抗体－抗原反応の分子動態に関する最新の知見を紹介する。

（15）容積感受性アニオンチャネルのアクチン依存的活性化
清水貴浩 1，大竹宏尚 1，藤井拓人 1，岡田泰伸 2，酒井秀紀 1（1 富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）・薬物生理学，2 総合研究大学院大学）

容積感受性外向き整流性アニオンチャネル（VSOR）

一つとして，β-アクチンを見出した。免疫細胞染色によは，細胞の生死を制御するイオンチャネルであると考えり β-アクチンの細胞内分布を観察したところ，驚いたこられている。最近，ヒト口腔類表皮癌 KB 細胞とその抗とに，KB 細胞で観察されるアクチンフィラメント構造

癌剤（シスプラチン）耐性株である KCP-4 細胞を用いたが KCP-4 細胞ではほぼ消失していた。そこで KB 細胞に研究において，細胞膨張による VSOR の活性化が KCP-4

おいて，β-アクチンをノックダウン，あるいはアクチン細胞で観測できなくなることから，抗癌剤耐性にも重合阻害剤であるサイトカラシン D を処理したところ，

VSOR 活性が関わっていることが示唆されている。本研

細胞膨張後の VSOR の活性化および容積回復過程（調節究では，VSOR 関連タンパク質を探索するために，二次性容積減少：RVD）が有意に抑制された。以上の結果か

元電気泳動法により KB 細胞と KCP-4 細胞の膜サンプル

ら，アクチンフィラメント構造が VSOR の活性化に必要を比較し，KB 細胞で多く発現しているタンパク質を不可欠であることが示唆された。

MALDI-TOF/MS 解析した。その結果，候補タンパク質の（16）CFTR の R ドメインを介する分子複合体の形成と相互機能制御
杉田誠（広島大学大学院医歯薬保健学研究院 口腔生理学研究室）

CFTR は粘膜上皮細胞の腺腔側膜 Cl-チャネルとして働有する C 末端領域で CFTR の R ドメインに結合する。

き，その遺伝的機能不全は嚢胞性線維症を引き起こす。

CRIP1・CRIP2・CRIP3 の同 C 末端領域はともに，interferon

従来の CFTR を発現する培養細胞を用いた研究において，regulatory factor 2 (IRF2)にも結合した。上皮系培養細胞に

butyrate の培養液への添加は成熟型 CFTR の生成と形質CRIP1 を過剰発現させた際には，細胞内 MAPK が活性化

膜移行を顕著に促進し，CFTR の R ドメインに結合するされている状態で成熟型 CFTR の生成を促進した。一方，分子によって CFTR の生成が制御されることが示唆されCRIP3 の過剰発現は成熟型 CFTR の生成を抑制した。

た。CFTR の R ドメインに接着する分子をスクリーニン

CRIP1・CRIP2・CRIP3 の過剰発現は IRF2 のタンパク質

グし，遺伝子ファミリーを形成する 3 遺伝子(CFTR

発現レベルを上昇させ，CFTR の過剰発現は IRF2 の発現

R-domain Interacting Protein 1(CRIP1), CRIP2・CRIP3)を検レベルを減少させた。CRIP1・CRIP2・CRIP3 は CFTR や出した。CRIP1 は IRF2BP2 や DIF-1 として，CRIP2 は

IRF2 と結合し，相互にタンパク質発現レベルや機能を制IRF2BP1 や PCTA として，CRIP3 は EAP1 として報告さ御することが示唆された。

れている。CRIP1・CRIP2・CRIP3 は Zinc Ring Finger を350

研究会報告12．臓器相関による生体制御システムとその変容の仕組み
2014 年 9 月 27 日－9 月 28 日
代表・世話人：山内敏正（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）
所内対応者：箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）（１）オキシトシン末梢投与は求心性迷走神経を活性化し，摂食量を抑制する
岩崎有作（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）（２）視床下部で発見した小タンパク質の生理機能に関する研究
岩越（浮穴）栄子（広島大学大学院総合科学研究科）（３）アディポネクチンの POMC ニューロンへの効果：グルコース濃度依存的相反性調節須山成朝（自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門）（４）視床下部 AMPK による食物嗜好性の調節機構
岡本士毅（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）（５）NMDA 受容体コアゴニストによる食事嗜好性調節佐々木努（群馬大学生体調節研究所代謝シグナル解析分野）（６）摂食リズムが中枢性代謝調節機構に及ぼす影響
志内哲也（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）（７）Atlas of circadian clock gene expression in the body
Masao Doi（Department of Systems Biology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Kyoto University）（８）臓器相関による異所性脂肪蓄積の新たな分子機構
菅波孝祥（東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科臓器代謝ネットワーク講座，
科学技術振興機構さきがけ）（９）脂肪組織生体イメージングによる脂肪組織炎症の動的解析
前田法一（大阪大学大学院医学系研究科内分泌・代謝内科学）（10）脂質シャペロンによる新たな臓器連関ネットワーク
古橋眞人（札幌医科大学循環器・腎臓・代謝内分泌内科学講座）（11）中枢神経性肝糖産生制御における迷走神経・クッパー細胞の役割井上啓（金沢大学医薬保健研究域附属脳・肝インターフェースメディシン研究センター
生体統御学部門代謝生理学）（12）脂肪組織と肝臓の代謝連関の異常による糖尿病発症のメカニズム三木隆司（千葉大学大学院医学研究院代謝生理学）（13）CITED2-GCN5 複合体を介した糖新生制御機構の解明
松本道宏（国立国際医療研究センター研究所糖尿病研究センター分子代謝制御研究部）（14）肝細胞の βKlotho による血漿脂質の制御
田中智洋（京都大学医学研究科メディカルイノベーションセンター，
公益財団法人先端医療振興財団先端医療センター）（15）代謝関連臓器をターゲットにした抗糖尿病治療薬としてのアディポネクチン受容体アゴニストの開発の試み
岩部美紀（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）（16）末梢性シグナル分子による運動制御機構の解明
阪上浩（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部代謝栄養学分野）

351

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（17）オクタン酸は G 蛋白共役型受容体を介してグルコース応答性インスリン分泌を促進する
宗像佑一郎（東北大学大学院医学系研究科糖尿病代謝内科学分野）（18）膵管上皮細胞と膵島の相互作用
稲田明理（九州大学大学院医学研究院先端医療医学糖尿病遺伝子分野）【参加者名】
古橋眞人（札幌医科大学），山田哲也（東北大学），宗像

信病院），井上佑一郎（東北大学），矢田俊彦（自治医科大学），岩崎有渡邉一史（金沢大学），内藤清惟（岐阜大学），土居雅夫

作（自治医科大学），須山成朝（自治医科大学），佐々木（京都大学），田中智洋（京都大学），園山拓洋（京都大努（群馬大学），三木隆司（千葉大学），竹田

学），冨田

秀（東京

医科歯科大学），菅波孝祥（東京医科歯科大学），田中都

啓（金沢大学），稲葉有香（金沢大学），

努（京都大学），前田法一（大阪大学），小林加奈子（先端医療センター研究所），岩越(浮穴)栄子（東京医科歯科大学），塩飽由香利（東京医科歯科大学），（広島大学），近藤邦裕（広島大学），阪上松本道宏（国立国際医療研究センター研究所），山地大学），志内哲也（徳島大学），稲田明理（九州大学），佐介（国立国際医療研究センター研究所），満島勝（国藤貴弘（久留米大学），箕越靖彦（生理学研究所），岡本

立国際医療研究センター），岩部真人（東京大学），岩部士毅（生理学研究所），Tang Li Jun（生理学研究所），横美紀（東京大学），山内敏正（東京大学），山本章午（星田繁史（生理学研究所），髙木一代（生理学研究所），Eulalia

薬科大学），米持奈央美（星薬科大学），楊Coutinho（生理学研究所），佐藤達也（生理学研究所），

科大学），池田弘子（星薬科大学），羽鳥立哲（星薬恵（慶應義塾大学），籾山俊彦（東京慈恵会医科大学），木下善弘（南浩（徳島大Nur Farehan Mohamed Asgar（生理学研究所）
合計 49 名【概要】
個体の糖・脂質・エネルギー代謝の恒常性維持のメカなど他分野の先生にも発表をお願いした。さらに，臓器ニズムを明らかにするためには臓器相関を理解するこ相関に関わる研究者の教育・人材育成も目的とした。具とが重要である。本研究会では，臓器相関の中心を担う

体的には，脂肪細胞・アディポカインによる全身におけ内分泌系，神経系，炎症・免疫系の専門家が一堂に会し，る代謝制御（山内，阪上，前田，古橋等），脳神経系に最新の技術とデータを共有し，共同研究を推進することよる全身代謝制御（箕越，山田，井上等）内分泌ホルモにより，臓器相関の仕組みを統合的に理解することを目ンによる全身代謝制御（三木，北村，稲田等），肝臓に指した。また，糖・脂質・エネルギー代謝の制御においよる代謝制御（松本等），骨制御における代謝や神経系ては，遺伝因子と環境因子による臓器相関の修飾の理解の意義（竹田等），消化管ホルモンによる全身代謝制御が重要と考えられる。そこで，臓器相関とゲノム，エピ（児島等）加齢と代謝制御（田中等），時計遺伝子と代

ゲノム，栄養学，運動生理学，加齢・老化，時計遺伝子

謝制御（土居等）等の発表を行った。

（1）オキシトシン末梢投与は求心性迷走神経を活性化し，摂食量を抑制する○岩崎有作 1，前島裕子 1，吉田昌史 2，荒井
桂田健一 1，中林

健 1，須山成朝 1，

肇 3，加計正文 2，矢田俊彦 1（1 自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門，
2 自治医科大学さいたま医療センター総合医学第１講座，
3 金沢大学保健管理センター）【目的】下垂体後葉ホルモンのオキシトシン（OXT）

近年，社会行動，摂食，エネルギー代謝にも関係するこは射乳・分娩調節に関与することはよく知られているが，とが分かってきた。OXT の末梢投与は強力な摂食抑制と352

研究会報告肥満改善作用を示すことを報告したが，その作用経路・術による迷走神経（機能）脱落マウスでは，末梢 OXT

機序は不明である。本研究では，OXT の求心性迷走神経投与は c-Fos 発現を誘導せず，摂食量に影響を与えなかっへの直接作用を調べ，求心性迷走神経を介して摂食抑制

た。レプチン抵抗性・過食を呈する db/db マウスにおいに繋がる新規経路を検討した。

ても Oxt 末梢投与は摂食量を抑制し，Oxt は db/db マウス【結果】マウスより単離した求心性迷走神経細胞への求心性迷走神経を著明に活性化した。

OXT を投与すると細胞内 Ca2+濃度が上昇し，活動電位頻【結論】Oxt の末梢投与が求心性迷走神経を介して脳度は上昇した。この作用は OXT 受容体阻害剤で抑制さに情報伝達し摂食を抑制する“新規摂食抑制経路”を発れた。OXT のマウスへの腹腔内投与は求心性迷走神経の見した。本経路は，レプチン抵抗性動物でも有効であり，投射先である延髄孤束核での c-Fos 発現量を上昇させ，抗肥満薬開発の新規標的を提供する。

摂食量を低下させた。一方，カプサイシン処理や外科手（2）視床下部で発見した小タンパク質の生理機能に関する研究○岩越-浮穴栄子，鹿野健史朗，谷内秀輔，益田恵子，前嶋翔，近藤邦裕，

別所裕紀，古満芽久美，浮穴和義（広島大学大学院総合科学研究科）

我々は最近，鳥類や哺乳類において脳の視床下部に特異

NPGL 遺伝子過剰発現では，対照群と比較して体重差は的に発現し，分泌性小タンパク質をコードする新規遺伝子

ないものの皮下脂肪及び内臓脂肪ともに脂肪蓄積の促進を発見している。この小タンパク質を C 末端部分のアミ効果が認められた。約 7 ヵ月間の長期過剰発現では，脂ノ酸配列（Gly-Leu-NH2）から Neurosecretory protein GL

肪蓄積により有意に体重が増加した。約 1.5 ヵ月間の過（NPGL）と命名した。本研究では，ラットを用いて NPGL

剰発現ラットを用いて呼吸代謝を測定したところ，総エの生理機能の解明を試みた。まず，浸透圧ポンプを用い，ネルギー消費量に変化は認められないが，炭水化物消費

NPGL を脳室内へ 2 週間の慢性投与を行った。次に，アデが上昇し，脂肪消費は減少していた。また，肝臓，白色

ノ随伴ウィルス(AAV)を用い，視床下部領域での NPGL

脂肪組織，褐色脂肪組織での脂肪合成関連酵素の遺伝子

遺伝子の過剰発現を約 1.5 ヵ月及び 7 ヵ月間行った。そ発現を解析したところ，褐色脂肪組織において脂肪合成の後，体組成等の測定を行った。加えて，呼吸代謝の解に関わる遺伝子群の mRNA 発現が有意に上昇していた。

析と脂肪合成関連酵素の遺伝子発現量を解析した。
2 週間の NPGL 脳室内慢性投与及び約 1.5 ヵ月間の以上の解析から，NPGL は新しいエネルギー代謝調節因子であることが示唆された。

（3）アディポネクチンの POMC ニューロンへの効果：グルコース濃度依存的相反性調節○須山成朝，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）

アディポネクチンは 摂食・エネルギー代謝調節の一次明できる機序は明らかになっていない。

中枢である視床下部弓状核ニューロンに作用し AMPK

上記 2 報では脳室内投与のタイミングが空腹時（Coopeおよび PI3K のリン酸化をすること，同領域の摂食抑制

et.al），満腹時（Kubota et. al）と異なることに着目し，「 摂

ニューロンである POMC ニューロンに受容体を発現す

食調節の一次中枢である弓状核 POMC ニューロンに対ることが報告されている。しかしアディポネクチン脳室するアディポネクチンの作用が，栄養代謝状態を反映し内投与による摂食調節には 亢進（kubota et.al 2007）と抑た脳内グルコース濃度に依存して反転する」と仮説を立制（Coope et.al 2008）の相反する報告があり，これを説て，検証した。

353

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

アディポネクチンは，5mMグルコースを含む aCSF 還を脳室内投与したところ，摂食亢進作用が観察された。

流下では POMC ニューロン を脱分極させたが，10mM

従って中枢アディポネクチンは POMC ニューロンを，グルコース含有 aCSF 還流下では 過分極させた。 暗期

空腹時低グルコース環境下では活性化し，摂食抑制を開始時（摂食直前）のアディポネクチン脳室内投与は摂誘導し，一方，満腹時高グルコース環境下では神経活

食抑制を示したが，アディポネクチンと共にグルコース動を抑制，摂食亢進を誘導する作用が示唆される。

（4）視床下部 AMPK による食物嗜好性の調節機構○岡本士毅，箕越靖彦（生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

AMP キナーゼ(AMPK)は，酵母から植物，哺乳動物に至るほとんど全ての真核細胞に発現するセリン・スレオ

型 AMPK を発現させると，絶食時と同様に，高脂肪食ではなく高蔗糖食への食物嗜好性増加した。

ニンキナーゼであり，細胞内エネルギーレベルの低下に

PVH における食物嗜好性制御ニューロンを決定する

よって活性化し，糖，脂質，タンパク質代謝を制御して為に，PVH に存在する数種類のニューロペプチドの効果

細胞の ATP レベルを回復させる。視床下部 AMPK は，を調べたところ，コルチコトロピン放出ホルモン(CRH)

摂食調節に関与しており，マウスを絶食させると室傍核を PVH に微量投与した時のみ，高炭水化物食の選択が有（PVH）において AMPK 活性が高まる。

意に増加した。さらに，CRH に対する shRNA を PVH に

我々は，絶食後に再摂食を施し，高脂肪食ではなく高発現，あるいは CRH ニューロンの AMPK 活性を選択的

蔗糖食を多く摂取する食餌嗜好性に変化する事を見出しに shRNA によって抑制すると，絶食及び活性型 AMPKた。この変化は，AMPK に対する shRNA を PVH に発現による食物嗜好性の変化が消失した。

させると消失した。また CPT1 阻害剤の PVH 投与や，以上から，PVH に含まれる CRH ニューロンの内，少CPT1c に対する shRNA によっても消失する事から，PVH

なくとも一部のニューロン群が，AMPK-脂肪酸酸化調節

における AMPK が脂肪酸酸化を促して食物嗜好性を変機構を介して炭水化物嗜好性を制御することが明らかと化させると考えられる。また PVH ニューロンに持続活性なった。

（5）NMDA 受容体コアゴニストによる食事嗜好性調節○佐々木努 1，木下善弘 2，松居

翔 1，角田茂 3，橋本博美 1，木下久慈 2，

岩崎有作 4，木下俊夫 5，矢田俊彦 4，天野直二 2，北村忠弘 1（1 群馬大学生体調節研究所代謝シグナル解析分野，
2 信州大学医学部精神医学講座，
3 東京大学大学院農学生命科学研究科獣医学専攻実験動物学研究室，
4 自治医科大学医学部生理学講座統合生理学部門，
5 北里大学薬学部薬品分析学教室）

NMDA 受容体は興奮性神経伝達物質の一つであるグ

ニストの結合が必須である。他方，グリシンの血中濃度

ルタミン酸の受容体の一つで，神経系に広く存在するは肥満患者では低下，拒食症患者では上昇していること

Na+/Ca2+チャンネルである。グリシンや D-セリンは生体が知られている。そこで，コアゴニスト活性がグリシン内に存在する NMDA 受容体のコアゴニストである。アよりも高い D-セリンを用いて，NMDA 受容体コアゴニ

ゴニストによる NMDA 受容体のフル活性化にはコアゴストが食欲と食事嗜好性に与える影響を検討した。

354

研究会報告D-セリン水の自由摂取は，容量依存性に雄マウスの摂摂取群では，より嗜好性の高い食事の摂取量が抑制され，食量を強力に抑制し，体重・内臓脂肪重量を減少させた。

嗜好性の低い普通食を摂取することで餓死は回避された。

一部のマウスは餓死した。この効果は普通食では認めら

D-セリン水による高脂肪食嗜好性の抑制は db/db マウス

れず，より嗜好性の高い高脂肪食・高たんぱく食・高ショや，カプサイシン全身投与による感覚神経脱感作させた糖食で認められた。NMDA 受容体コアゴニスト作用がな

マウスでも認められた。

い L-セリン水ではこの効果は認められなかった。
2 種類の食事の選択肢がある条件下では，D-セリン水

以上より，D-セリンは中枢神経系の NMDA 受容体に作用し，高嗜好性食の摂取を抑制する。

（6）摂食リズムが中枢性代謝調節機構に及ぼす影響○志内哲也（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）

これまでの研究では，マウスの摂食を活動期ではない
明期に制限した場合，肝臓における時計遺伝子の発現位

現，中性脂肪含量およびインスリン感受性には 3 群間で有意な差は見られなかった。

相の乱れを伴って，インスリン抵抗性を生じることが報一方，Evening 群の視床下部において AgRP 発現が，摂告されている。しかしながら，エネルギー代謝調節に重食リズム形成後早期に大きな乱れを示した。AgRP をマ

要な視床下部への影響は明らかにされていない。そこで

ウス脳室内に一過性に投与すると，骨格筋に投射する交我々は，雄性 C57BL/6 マウスの摂食時間を，暗期のみ感神経の活性および骨格筋における AMPK のリン酸化（ZT12-24，Control 群），暗期前半 4 時間のみ（ZT12-16，が低下した。また，AgRP をマウス脳室内に 7 日間連続

Morning 群），暗期後半 4 時間のみ（ZT20-24，Evening 群）で投与すると（pair-fed），骨格筋における中性脂肪含量に制限飼育することで，暗期内での摂食リズムの変化がどおよび FAS などの脂肪蓄積に関与する遺伝子の発現が高のように中枢性代謝調節機構に影響を及ぼすかを調べた。

値を示したことから，持続的な中枢 AgRP の刺激は，摂Morning 群は Control 群と比べて，摂餌量と体重増加が食量の増加を伴わずに骨格筋における脂肪蓄積を促進す低かったのに対して，Evening 群は Control 群と比べて，ることが考えられる。そこで，AgRP のアンチセンスオ

1 日当たりの摂餌量は低いにも関わらず体重に差はみら

リゴを Evening 群のマウス脳室内に長期的に投与し，中れなかった。8 週間後，全身のインスリン抵抗性を示し

枢の AgRP 発現を抑制すると，骨格筋におけるインスリ

た。また，Evening 群は他の 2 群と比較し，骨格筋におン抵抗性が改善した。

ける中性脂肪含量および脂肪酸合成酵素（FAS）など脂以上の結果は，活動期内での摂食リズムが，視床下部質蓄積に関与する遺伝子の発現が高く，逆に脂肪酸酸化における AgRP 発現に影響を与えることで，骨格筋におに関与する CPT1b の発現や AMPK および ACC のリン酸

ける異所性の脂肪蓄積を伴ってインスリン感受性が変化

化は低下していた。それに対して，肝臓における FAS 発させる可能性を示唆する。

（7）Atlas of circadian clock gene expression in the body
○Masao Doi and Hitoshi Okamura（Department of Systems Biology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Kyoto University）
We determined stoichiometric numbers of 15 clock genemodified mice. This allows different multiple tissue-clocks totranscripts across 26 different tissues throughout the day using

be compared in parallel in the following three essential

wild-type and either pharmacologically or geneticallycharacteristics of the biological rhythms: i) baseline, i.e.

355

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

average concentration over the day of each clock gene

analysis revealed that among the tissues tested thetranscript; ii) amplitude, i.e. peak-to-trough fold change ofhypothalamic suprachiasmatic nucleus, a body clock center,each transcript rhythm; and iii) phasing, i.e. gene-to-gene anddisplays distinct features, characterized by a robust circadiantissue-to-tissue phasic order of clock genes. Clustering

oscillation with distinctive phasing.

（8）臓器相関による異所性脂肪蓄積の新たな分子機構○菅波孝祥 1,3，田中

都 2，伊藤美智子 1，小川佳宏 2（1 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科臓器代謝ネットワーク講座，
2 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科分子内分泌代謝学分野，
3 科学技術振興機構さきがけ）

脂肪組織は，余剰エネルギーを中性脂肪として蓄える

ファージが貪食・処理する構造物であり，脂肪組織炎症

代謝機能とアディポサイトカインと総称されるホルモンの起点となる。最近，我々は，結核菌に対する病原体セを産生する内分泌機能を有している。最近，肥満によりンサーMincle が，CLS を形成するマクロファージに局在誘導される慢性炎症が脂肪組織機能を障害し，メタボ

し，脂肪組織線維化を促進することにより，脂肪肝（肝リックシンドロームの病態基盤となることが明らかに

異所性脂肪）を増悪させることを見出した。一方，我々なってきた。即ち，メタボリックシンドロームは，肥満は，非アルコール性脂肪性肝炎（NASH）の動物モデルの脂肪組織を起点として，アディポサイトカインや遊離や症例において，CLS 様の組織学的構造（肝臓 CLS）を

脂肪酸を重要なメディエータとする複雑な臓器相関を介見出した。脂肪肝が NASH へと進展する過程において，し，全身に慢性炎症が拡大・波及する病態と考えられる。

肝臓 CLS を中心に肝線維化が進展すると想定される。

肥 満 の 脂 肪 組 織 に 特 徴 的 に 認 め ら れ る crown-like

本講演では，臓器相関による異所性脂肪蓄積の新たなstructure（CLS）は，細胞死に陥った脂肪細胞をマクロ分子機構について，慢性炎症の観点より議論したい。

（9）脂肪組織生体イメージングによる脂肪組織炎症の動的解析○前田法一 1，堰本亮平 1，石井優 2，船橋徹 1,3，下村伊一郎 1（1 大阪大学大学院医学系研究科内分泌・代謝内科学，
2 大阪大学大学院医学系研究科免疫細胞生物学，
3 大阪大学大学院医学系研究科代謝血管学寄附講座）【背景】脂肪組織の炎症過程において，様々な免疫細【結果】マクロファージ・顆粒球系に発現する胞の浸潤が認められ免疫細胞ネットワークの異常が全身

Lysozyme M に EGFP を 付したトランスジェニックの代謝異常に繋がることが明らかとなってきている。し（LysMEGFP）マウスを用い，脂肪組織を数時間にわたりかし，生体内の免疫応答は迅速であり，従来の実験方法

生きたまま観察する手法を確立した。脂肪組織内だけでは生体内における免疫応答バランスを評価・予測

LysMEGFP 陽性細胞の運動性は，通常食に比して，高脂するには限界がある。

肪・高蔗糖（HF/HS）食負荷 5 日目には亢進していた。

【目的】多光子励起顕微鏡を用いた生体イメージング

HF/HS 食負荷 8 週後には，脂肪細胞周囲への LysMEGFP法を確立し，肥満に伴う脂肪組織の炎症反応過程におけ陽性細胞が形成され，LysMEGFP 陽性細胞の動的活性化はる免疫細胞動態変化を明らかにすること。

維 持 さ れ て い た 。 FACS に よ り ， 脂 肪 組 織 に お け る356

研究会報告LysMEGFP 陽性細胞は F8/80++CD11b+のマクロファージが3T3-L1 脂肪細胞においても炎症誘導作用を示した。

最も多かった。HF/HS 食負荷 5 日目の早期より脂肪組織【結論】脂肪組織生体イメージング法を確立し，S100A8 mRNA 発 現 の 上 昇 を 認 め た 。 S100A8 は

S100A8 の脂肪組織炎症における意義を明らかにした。

RAW264.7 細胞に対して著明な遊走促進作用を示し，（10）脂質シャペロンによる新たな臓器連関ネットワーク○古橋眞人（札幌医科大学循環器・腎臓・代謝内分泌内科学講座）

脂質シャペロンの 1 つである脂肪酸結合タンパク壮瞥町研究の血液サンプルを用いて，FABP4 濃度が独立

FABP4 (A-FABP/aP2) は脂肪細胞とマクロファージに発してインスリン抵抗性と関連する事を確認した。別の検現し，インスリン抵抗性および動脈硬化への関与が示さ

討で，FABP4 濃度が本態性高血圧患者で有意に高値であれている。我々は，脂肪細胞とマクロファージの両者のること，高血圧家族歴を有する若年正常血圧者は有さな

FABP4 がインスリン抵抗性および動脈硬化の病態に関い対照群と比べ有意に FABP4 濃度が高値で，高 FABP4

与することを報告した。また，FABP4 特異的阻害薬が糖血症が血圧上昇および将来の高血圧発症に関連する可能尿病および動脈硬化に対する新規の治療薬になる可能性性を報告した。さらに，FABP4 濃度が左室拡張能障害とを示した。最近，FABP4 はシグナルペプドを持たないも関連することや単にメタボリックマーカーであるのみなのの脂肪細胞から分泌されることが報告され，我々はらず，心血管イベント死に対する独立した新規の予後規FABP4 が脂肪分解時に非古典的経路を介して分泌され定因子になることを初めて明らかにした。最近，内皮傷ることを見いだし，FABP4 がアディポカインとしてイン害とともに異所性に FABP4 が発現することが示されてスリン抵抗性や炎症惹起に関わることを示した。臨床的

おり，分泌型 FABP4 とともに臓器連関の視点から議論しな意義について，当教室で 35 年以上継続している端野・たい。

（11）中枢神経性肝糖産生制御における迷走神経・クッパー細胞の役割○井上啓（金沢大学医薬保健研究域附属脳・肝インターフェースメディシン研究センター
生体統御学部門代謝生理学）

脳室内インスリン投与の検討から，中枢神経インスリを示唆している。

ン作用が，迷走神経を介して，肝臓における糖産生系酵

食事摂取に伴い，インスリンなどとともに血中アミノ素の発現を減少させ，肝糖産生を抑制することが明らか

酸レベルも変化するが，最近我々は，必須アミノ酸であにされている。我々は，中枢神経インスリン作用によるる血中ヒスチジンレベルの増加が，中枢神経を介して，遺伝子発現抑制に肝臓での転写因子 STAT3 が重要な役

肝糖産生抑制作用を発揮することを見出した。マウス個割を果たすことを見出している。脳室内インスリン投与

体へのヒスチジン投与は，耐糖能を改善し，肝糖産生をによって肝臓 STAT3 が活性化されるが，この肝臓 STAT3抑制する。また，このようなヒスチジンによる肝糖産生の活性化は，肝臓局所的な IL-6 作用増強に依存している。

抑制作用は，中枢神経ヒスタミン作用・迷走神経肝枝をリポソーム封入クロドロネート投与によるクッパー細胞

介したメカニズムであることを明らかにした。中枢神経除去や迷走神経肝臓枝の切除に伴い，肝臓 STAT3 活性化作用による肝糖代謝調節のメカニズムには，依然としてが減弱する。これは，脳インスリン作用による肝臓ＩL-6

未解明なメカニズムも多く，今後の一層の検討が期待さ

作用増強がクッパー細胞・迷走神経に依存的であること

れる。

357

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（12）脂肪組織と肝臓の代謝連関の異常による糖尿病発症のメカニズム○三木隆司 1，李恩瑛 1，櫻井健一 1，戸田知得 2，箕越靖彦 2（1 千葉大学大学院医学研究院代謝生理学，2 生理学研究所生殖・内分泌系発達機構研究部門）

インスリン抵抗性を有するインスリン受容体変異マウ

mIR/HFD の脂肪分解亢進による肝臓へのグリセロール

ス（mIR）は，高脂肪食（HFD）負荷により著明な高血の過剰供給が高血糖の原因であることが示された。グリ糖を示す。本マウス（mIR/HFD）の糖尿病発症のメカニ

セロールからの糖新生の制御機構を明らかにする目的でズムを解析したところ，再摂食時の肝臓における G6Pase

野生型マウスにグリセロールを投与したところ G6Paseの発現が著明に増加し，肝臓でのグリセロールからの糖の発現は著明に増加した。このことから，肝細胞は細胞

新生は亢進していた。単離脂肪細胞を用いて脂肪分解を内の糖新生基質の多寡を感知し糖新生を制御しているこ測定したところ，mIR/HFD の脂肪細胞はイソプロテレとが明らかになった。以上の結果から，mIR/HFD では脂ノールによるグリセロール放出が増加し，インスリンに肪組織と肝臓のインスリン抵抗性が基盤となり，高脂肪よる抑制は障害されていた。脂肪組織での脂肪分解亢進

食負荷時にインスリンによる脂肪分解抑制が障害され，の高血糖誘発への寄与を検討する目的で mIR/HFD に野肝臓でのグリセロールからの糖新生が亢進することによ

生型マウスの皮下脂肪を移植したところ，血糖は有意にり，高血糖状態が惹起されることが明らかになった。

改善し再摂食時の過剰な肝臓 G6Pase 発現も正常化し，（13）CITED2-GCN5 複合体を介した糖新生制御機構の解明○松本道宏，酒井真志人（国立国際医療研究センター研究所糖尿病研究センター分子代謝制御研究部）

２型糖尿病における空腹時高血糖は，肝臓からの糖新り，ヒストンのアセチル化修飾を介した転写活性化に関生の病的亢進により惹起され，これには糖新生系酵素の与する。そこで，肝糖新生調節における GCN5 の HAT

遺伝子発現の亢進が深く寄与している。糖新生の制御分としての役割を検討し，1) GCN5 は肝糖新生系酵素の遺子は糖尿病治療薬開発のための分子標的となることから，

伝子発現誘導に必須の HAT であること，2) その作用に我々はこうした分子の探索を行い，転写共役因子

は cAMP/CITED2 依存的に起こる GCN5 の基質指向性の

CITED2 を同定した。CITED2 はグルカゴン依存的にアセ変化が中心的な役割を果たしていることを見出した。現

チル化酵素 GCN5 と相互作用し，糖新生系酵素の遺伝子

在，この基質指向性の変化を誘導する分子メカニズムの発現を強力に誘導する転写コアクチベーターPGC-1α の解析を進めている。本発表では，CITED2-GCN5 複合体

アセチル化を抑制し活性化することにより糖新生を誘導による肝糖新生調節機構について最新の知見を紹介したする（Sakai et al. Nat Med 2012）。

い。

一方 GCN5 はヒストンアセチル基転移酵素(HAT)であ358

研究会報告（14）肝細胞の βKlotho による血漿脂質の制御○田中智洋 1,2，小林加奈子 2，鷲田美和 2，鍋島陽一 2（1 京都大学医学研究科メディカルイノベーションセンター，
2 公益財団法人先端医療振興財団先端医療センター）

βKlotho（βKl）は肝臓，脂肪組織，膵臓，脳に発現す

現解析，代謝物解析，14C 酢酸を用いた in vivo トレーサー

る膜蛋白質で，肝臓では回腸由来ホルモン，FGF19 のシ実験を行ったところ，KO では CHOL の de novo 合成のグナルを媒介することによりコレステロール（CHOL）

亢進を認め，CHOL クリアランスの亢進に応じた代償機からの胆汁酸（BA）合成を負に制御する。BA の合成・転と考えられた。一方，脂肪酸合成は不変で血漿 TG 濃分泌は哺乳類における唯一の CHOL 排泄経路であるが，度を維持する代償機転は認められなかった。さらに KO

βklotho ノックアウトマウス(KO)にみられる BA 合成亢進

で肝細胞特異的に βKl 発現を回復させたところ，KO のが血漿脂質に及ぼす影響は明らかではない。

BA 過剰・TG 低下は消失し，KO の低 TG 血症や CHOL

本研究では，ΒΑ のプールサイズ，糞便排泄量が各々
約 1.5 倍，約 2.5 倍に増加した ΚΟ における脂質濃度と動合成亢進には肝細胞での βKl 欠失が必要かつ十分である
ことが示された。

態を解析した。ΚΟ では対照と比較し約 40%の有意な血CHOL 排泄亢進モデルにおける代償性 CHOL 合成亢進

漿トリグリセリド（TG）濃度の低下を認めたが，総 CHOLと低 TG 血症により，CHOL 恒常性維持機構の強靭性が濃度の低下は 15%で有意な変化ではなかった。遺伝子発明らかとなった。

（15）代謝関連臓器をターゲットにした抗糖尿病治療薬としてのアディポネクチン受容体アゴニストの開発の試み○岩部美紀，山内敏正，岩部真人，門脇孝（東京大学大学院医学系研究科糖尿病・代謝内科）

肥満の病態においては，アディポネクチン作用の低下

上昇，酸化ストレスを抑制し，高脂肪食負荷による肥満が糖尿病等の生活習慣病の主要な原因となっていること

によって低下した筋の持久力を回復させた。また，肝臓から，アディポネクチン/アディポネクチン受容体

では，糖新生を抑制，脂肪酸燃焼を促進し，脂肪組織で（AdipoR）シグナルの活性化がこれらの根本的な治療法

は，炎症性サイトカインを低下させた。さらに，肥満でになることが期待され，アディポネクチン/AdipoR シグ

短くなった寿命を延長する効果があることが示された。

ナル活性化低分子化合物の取得を目指した。

本化合物は，生体内において重要な役割を果たす代謝

得られた化合物について，in vitro において，アディポ

関連臓器である肝臓，骨格筋，脂肪組織などに作用し，ネクチンと同様，AMPK 活性化，ミトコンドリア機能上

全身の代謝を改善することが分かり，本化合物が抗糖尿昇を確認した。また，マウスへの経口投与により，AdipoR

病治療薬として開発されると，肥満でリスクが高まる生を介して，高脂肪食負荷によるインスリン抵抗性，耐糖活習慣病に対する根本的な治療法となり，健康長寿の実能障害が改善した。骨格筋では，ミトコンドリア機能を現に貢献することが出来ると期待される。

359

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（16）末梢性シグナル分子による運動制御機構の解明○阪上浩（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部代謝栄養学分野）【背景・目的】運動習慣の形成における末梢性シグナ
ルの役割は明らかでなく，また末梢性シグナル分子，特養素として食塩や高脂肪食にも運動習慣獲得への作用があることを SPORTS ラットにて明らかとした。

にアディポサイトカインなどの生理活性因子が運動習慣【結論と考察】「臓器相関による生体制御システム」とにどのような影響を与えるかはほとんど理解されていな

して，末梢性シグナル分子による中枢での自発運動制御

い。運動習慣形成における末梢性シグナル分子の生理学機構を明らかとし，新たな生活習慣病の治療法の可能性的意義を明らかにすることによって，生活習慣病の発症を探索する。末梢由来のシグナルに関わる生命活動評価における運動習慣形成の役割を明らかとすることを研究の対象として運動習慣獲得をアウトカムとした本研究課目的とした。

題では，単にどの栄養素が運動に良いとか，どの代謝シ【方法・成果】申請者の教室で樹立された長距離走行

グナルが運動持久性を高めるなどといった食物や食物成能をする高運動性モデルラット（Spontaneously running

分の健康維持機構を探索するのでなく，運動習慣獲得にTokushima‐Shikoku ラット; SPORTS ラット）は，回転カ関する末梢性シグナルの基本的な「生体制御システム」

ゴにおける自発運動で６～１０倍の走行距離を示す。自を解明するという観点から，生活習慣病などの疾病予防

発運動能へ影響を与える末梢性シグナル分子として，レの基盤研究を目指している。

プチン，グレリン，アディポネクチンを同定し，摂取栄（17）オクタン酸は G 蛋白共役型受容体を介してグルコース応答性インスリン分泌を促進する○宗像佑一郎，山田哲也，片桐秀樹（東北大学大学院医学系研究科糖尿病代謝内科学分野）

中鎖脂肪酸であるオクタン酸に，膵臓からのグルコーがわかった。次に，PLC（phospholipase C）阻害薬や PLC-β1

ス応答性インスリン分泌促進作用があることが報告されのノックダウン，あるいは IP3（inositol triphosphate）受ていたが，その分子メカニズムは不明であった。今回我々容体阻害薬を用いた実験を行ったところ，オクタン酸には，オクタン酸がマウスを用いた in vivo，単離膵島を用よる MIN6 細胞のグルコース応答性インスリン分泌の促

いた ex vivo，及び膵 β 細胞株である MIN6 を用いた in vitro

進が減弱した。一方，PKA(protein kinase A)阻害薬によっ実験で有意にグルコース応答性インスリン分泌を促進すては，このインスリン分泌促進作用は影響を受けず，オ

ること，また，オクタン酸をリガンドとする G 蛋白共役

クタン酸刺激による細胞内 cAMP 濃度の上昇も認めな型受容体（受容体 A）が膵 β 細胞に発現していることをかった。以上から，オクタン酸は，膵 β 細胞で，受容体見出した。さらに，受容体 A を発現抑制すると，膵 β 細

A を介する PLC-IP3 依存性の経路を通じて，グルコース胞株である MIN6 細胞からのオクタン酸によるグルコー

応答性インスリン分泌を促進することが明らかとなった。

ス応答性インスリン分泌が，ほぼ完全に抑制されること（18）膵管上皮細胞と膵島の相互作用○稲田明理（九州大学大学院医学研究院先端医療医学糖尿病遺伝子分野）

膵管上皮細胞からホルモン陽性細胞が出現する現象，

360

ネオジェネシスは，これまで肥満のヒト，マウス及びラッ研究会報告ト，膵管結紮，90％膵切などの膵臓組織再生動物モデル

るために膵管上皮特異的に PDX-1 を欠損するマウスをにおいて多く報告されている。私達はネオジェネシスに作製し，解析した。その結果，胎児期と生後間もない時関与する因子として転写因子 PDX-1 に着目した。PDX-1

期から 10 週齢までは通常の β 細胞量であったが，個々のは膵臓の発生や内分泌細胞の分化に必須の転写因子で，β 細胞は PDX-1 発現量が非常に低く，NPY 陽性の未成熟

生後は主に β 細胞に存在するが，一部の膵管上皮細胞に細胞であった。その後，17 週齢では膵島の β 細胞量が減も発現することから，膵管上皮細胞中の PDX-1 が膵島や少し，耐糖能異常を示した。以上の結果より，膵管上皮

新しい β 細胞の形成と β 細胞量の維持などに重要な影響

細胞中の PDX-1 はネオジェネシス（分化）よりもむしろを及ぼしているのではないかと考え，この仮説を検討す

成熟や維持に関与しているこのではないかと考えられた。

361

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

13．心血管膜輸送分子の構造・病態の統合的研究戦略2014 年 9 月 4 日－9 月 5 日
代表・世話人：岩本隆宏（福岡大学医学部薬理学）
所内対応者：西田基宏（心循環シグナル研究部門）（１）心筋小胞体 Ca2+輸送調節因子ホスホランバンを標的とする心不全治療薬の開発
乾誠（山口大学大学院医学系研究科分子薬理学分野）（２）n-3 系多価不飽和脂肪酸による心臓リモデリング抑制機構の解析有田誠（理化学研究所統合生命医科学研究センターメタボローム研究チーム／
横浜市立大学大学院生命医科学研究科分子エピゲノム科学）（３）神経伝達物質トランスポーターホモログ LeuT の基質認識・輸送とその阻害
山下敦子（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科構造生物薬学分野）（４）基礎研究の創薬応用 ―大動脈瘤疾患に対する治療薬の開発―
石川義弘（横浜市立大学大学院医学研究科循環制御医学）（５）血圧調節におけるカウンターイオンチャネルの機能的役割の解明
山崎大樹（京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学分野）（６）脳血管内皮細胞の細胞増殖に対する CRAC チャネルの役割
鬼頭宏彰（名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野）（７）血管新生メカニズムの蛍光生体イメージング解析
福原茂朋（国立循環器病研究センター研究所細胞生物学部）（８）CCR4-NOT 複合体を介した RNA 分解による生体恒常性維持機構の解明
久場敬司（秋田大学大学院医学系研究科分子機能学・代謝機能学講座）（９）洞房結節細胞におけるミトコンドリア－筋小胞体のクロストーク：シミュレーション解析松岡達（福井大学医学部形態機能医科学講座統合生理学）（10）心筋 Na+チャネルの細胞内分布変化による組織興奮性の低下と Na+チャネル遮断薬の催不整脈性への寄与津元国親（大阪大学医学系研究科分子細胞薬理学講座）（11）プロゲステロン受容体を介した心筋イオンチャネル調節機構
児玉昌美（東京医科歯科大学難治疾患研究所生体情報薬理学分野）（12）マウス心室筋のアドレナリン α 受容体刺激応答と興奮収縮機構の発達変化
濵口正悟（東邦大学薬学部薬物学教室）（13）高濃度乳酸負荷が心房と心室の収縮性に及ぼす影響の違い
志村大輔（早稲田大学先進理工学研究科生命医科学専攻）（14）不整脈原性 2 型リアノジン受容体（RyR2）の性質
呉林なごみ（順天堂大学医学部薬理学）（15）STIM1 ヘテロノックアウトマウスにおける心臓の圧負荷に対する反応
大場貴喜（秋田大学大学院医学系研究科細胞生理学講座）（16）内皮バリアー障害における細胞辺縁部のミオシン軽鎖２リン酸化の役割
平野勝也（香川大学医学部自律機能生理学）（17）マウス門脈平滑院細胞に発現する Ca2+活性化 Cl-チャネル TMEM16A の機能解析
山村寿男（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）362

研究会報告（18）ジヒドロピリジン系 Ca2+チャネルブロッカーは肺高血圧症で機能亢進する Ca2+感受性受容体を活性化する
山村彩（金城学院大学薬学部）（19）BKCa-Cav1.2 複合体形成及び血管平滑筋細胞機能に対するカベオリン１／カベオラの寄与
鈴木良明（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）（20）新規 TRPC6 チャネル阻害剤の末梢循環改善作用
島内司（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門）（21）心臓線維化における TRPC3 チャネルの役割
北島直幸（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門／
九州大学大学院薬学研究院創薬産学官連携講座）（22）メチル水銀による心臓リスク増大の分子メカニズム
外山喬士（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門）（23）アンジオテンシン II 誘発性高血圧における P2Y6 受容体の役割
西村明幸（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門）（24）特異的 NCX1 阻害薬の膵島保護作用の治療応用
喜多紗斗美（福岡大学医学部薬理学）（25）腎臓における NCX1・NCX2 アイソフォームの機能的役割
後藤雄輔（福岡大学医学部薬理学）（26）胃運動調節機構における Na+/Ca2+交換体の役割解析
林里美（大阪府立大学大学院生命環境科学研究科獣医学専攻応用薬理学）（27）遠位結腸運動における Na+/Ca2+exchanger の生理学的役割について遺伝子改変マウスを用いた解析
西山和宏（大阪府立大学大学院生命環境科学研究科獣医学専攻応用薬理学）（28）GPNMB 細胞外フラグメントの新規受容体としての Na+,K+-ATPase の同定
小野陽子（岐阜薬科大学生体機能解析学大講座薬効解析学研究室）（29）KCNQ1/KCNE1 イオンチャネル複合体における電位センサードメインを介したゲーティング制御機構
中條浩一（生理学研究所神経機能素子研究部門）（30）Cav1.2 Ca2+チャネルとカルモジュリンの相互作用の分子機構
亀山正樹（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科神経筋生理学）（31）複数分子同時イメージング法の開発と応用研究: 環境から医療まで
榎本秀一（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科医薬品機能分析学分野／
独立行政法人理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター次世代イメージング研究チーム）（32）亜鉛シグナル：B 細胞の恒常性を司る新しい制御機構
深田俊幸（理化学研究所統合生命医科学研究センター／昭和大学歯学部口腔病理）（33）上皮型 Na+チャネル（ENaC）過剰発現と粘液貯留を呈する閉塞性肺疾患
首藤剛（熊本大学大学院薬学教育部遺伝子機能応用学分野）（34）電位依存性 Ca2+チャネル α2/δ-1 サブユニットを介した機能制御機構
赤羽悟美（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分野）（35）ヒト iPS 由来心筋を用いた新規心毒性評価法の開発
黒川洵子（東京医科歯科大学難治疾患研究所生体情報薬理学分野）【参加者名】
榎本秀一（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科／独立行

政法人理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究セ363

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）ンター），山下敦子（岡山大学大学院医歯薬学総合研究

大学難治疾患研究所），南沢

科），石川義弘（横浜市立大学大学院医学研究科），小野（東京慈恵会医科大学医学部），赤羽悟美，伊藤雅方（東陽子（岐阜薬科大学生体機能解析学大講座），山崎大樹

邦大学医学部），濵口正悟（東邦大学薬学部），渡邊泰秀，（京都大学大学院薬学研究科），山村

山下寛奈（浜松医科大学医学部看護学科），松岡

学薬学部），首藤彩（金城学院大

剛（熊本大学大学院薬学教育部），平

亨，草刈洋一郎，赤池徹

達，

竹内綾子（福井大学医学部），岩本隆宏，喜多紗斗美，野勝也（香川大学医学部），諌田泰成（国立医薬品食品

藤井衛生研究所薬理部），福原茂朋（国立循環器病研究セン

村寿男，鈴木良明，鬼頭宏彰，松木克仁，山田ター研究所細胞生物学部），中井淳一（埼玉大学理工学

恵介，野田さゆり，栗田研究科），乾誠，山本久斗（山口大学大学院医学系研

本達也，山村英斗，松井未来，安本美貴，仲矢有希，堤究科），亀山正樹（鹿児島大学大学院医歯学総合研究科），

香菜子，山越大槻（名古屋市立大学大学院薬学研究科），

久場敬司（秋田大学大学院医学系研究科），大場貴喜（秋有田

田大学大学院医学系研究科），呉林なごみ（順天堂大学

横浜市立大学大学院生命医科学研究科），西田基宏，冨医学部薬理学），深田俊幸（昭和大学歯学部），中條浩一，田拓郎，西村明幸，外山喬士，北島直幸，島内

久保義弘（生理学研究所神経機能素子研究部門），志村崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循大輔（早稲田大学先進理工学研究科），津元国親，倉智環シグナル研究部門），佐藤元彦（愛知医科大学医学部），

嘉久，古谷和春（大阪大学医学系研究科），東泰孝，

若林正浩（生理学研究所生体システム研究部門），内田里美（大阪府立大学大学院生命環境科学

邦敏（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究

西山和宏，林研究科），黒川洵子，児玉（佐藤）昌美（東京医科歯科

誠，後藤雄輔，田頭秀章（福岡大学医学部），山茜，林卓，西村歌織，山田啓史，宮誠（理化学研究所統合生命医科学研究センター／司（岡所）細胞生理研究部門）【概要】
イオンチャネルやトランスポーターなどの膜輸送分

院生 22 名，助教・研究員・ポスドクは 20 名と若手主体

子は，細胞内イオン環境を維持するとともに，興奮性細であった。特別講演では，山下敦子教授（岡山大学）に胞の電気活動や収縮機能，細胞内シグナル伝達系の修飾，膜輸送分子の構造基盤について，榎本秀一教授（岡山大

遺伝子発現制御など，様々な生理機能に関わっている。

学）に複数分子同時イメージング技術について報告してそれ故，心血管系のイオンチャネル・トランスポーター

いただき，心血管イオンチャネル・トランスポーター研の異常は，不整脈，心肥大・心不全，高血圧，動脈硬化究への最新技術の応用について幅広く議論することがなど多岐にわたる心血管機能障害（チャネル病・トランできた。また，一般発表の内容は，心血管系の各種イオ

スポーター病）の原因となる。本研究会は，心血管イオ

ンチャネル・トランスポーターの構造と機能を研究テー

ンチャネル・トランスポーター研究を精力的に推進する

マとするものから，ヒトやマウスの遺伝子異常による不研究者を中心に，さらに近年脚光を浴びている膜輸送分

整脈発生機序の研究，心血管病と細胞内 Ca 制御異常の子の三次元構造解析や心血管機能の生体イメージング

研究，イオンチャネル・トランスポーターを標的とした解析の専門家を招いて，最新の研究成果の発表と学際的

創薬や循環器系薬物の作用機序解析，心血管系の分化・な研究交流を行い，当該分野の次世代の研究戦略を構築

再生に関する研究など多岐にわたった。多くの発表者は，することを目的とした。本研究会は，特別講演（2 題），

研究成果のみならず今後の展望についても報告し，本研

一般発表（13 題），ポスター発表（20 題）から構成され究会での議論が今後の研究進展や具体的な共同研究のた。参加者は総勢 71 名で，その内訳は，学部生・大学

実施に役立つことが期待された。

364

研究会報告（1）心筋小胞体 Ca2+輸送調節因子ホスホランバンを標的とする心不全治療薬の開発
乾誠 1，酒井大樹 1，池田安宏 2，田中貴絵 1，本田

健1

（1 山口大学大学院医学系研究科分子薬理学分野，2 器官病態内科学分野）

心筋小胞体膜蛋白質ホスホランバン（PLN）は，心筋

PLN に対し高親和性（Kd = ~10 nM）を示し，心筋小胞

小胞体の Ca2+ポンプ（SERCA2a）の抑制性調節因子であ体の SERCA2a 活性を増加させた（EC50 = ~20 nM）。さらる。心筋小胞体機能異常と心不全には密接な関係があり，に，細胞内導入のために修飾 TAT ペプチドを結合した

PLN による抑制解除や SERCA2a 発現増加により心不全

Apt-30 を用いて，成獣ラット単離心筋細胞への効果を調が改善されることが報告されている。しかしながら，こべた。その結果，心筋収縮力の増加，弛緩の促進が見られらはいずれも遺伝子改変やウイルスを用いた蛋白質発れ，それに対応した Ca2+動態の変化と心筋小胞体内 Ca2+

現変化を伴う治療法である。今回，PLN に直接結合し，量の増加も認められた。以上の結果より，PLN アプタマー

SERCA2a を活性化するような薬物として PLN アプタ

が SERCA2a 活性を増加させて心筋細胞の収縮力増強とマーの開発を試みた。その結果，部分 S 化した RNA ラ

弛緩の促進をもたらすことが明らかとなり，新たなタイ

イブラリーから PLN の細胞質ドメインを用いた SELEX

プの心不全治療薬としての可能性が示された。

法により PLN アプタマーを得た。この中の Apt-30 は，（2）n-3 系多価不飽和脂肪酸による心臓リモデリング抑制機構の解析
有田誠（理化学研究所統合生命医科学研究センターメタボローム研究チーム／横浜市立大学大学院生命医科学研究科分子エピゲノム科学）

魚油に多く含まれる EPA や DHA などの n-3 系多価不的手法では解明が困難であった“n-3 系脂肪酸の心臓保飽和脂肪酸には，抗炎症作用や心血管保護作用があるこ

護効果がどの細胞によって，どのような機構を介していとが知られている。本研究は，n-3 系脂肪酸合成酵素のるのか”という問題に取り組んだ。その結果，n-3 系脂遺伝子導入によって，本来ほ乳類にはない n-3 系脂肪酸

肪酸の心臓リモデリング抑制作用には骨髄由来のマクロ

合成機能をもたせたトランスジェニックマウスと，私たファージの機能が重要であることを示し，さらに心不全

ちが独自に開発した脂肪酸代謝物の包括的メタボロームの進行を抑制する効果（心臓リモデリングの抑制効果）

解析との組み合わせにより，n-3 系脂肪酸による心臓保をもつ n-3 系脂肪酸由来代謝物（18-HEPE）を同定した。

護作用，とくに心不全時の臓器線維化・リモデリングを

以上，体内の n-3 系脂肪酸バランスが増加することによ

抑制する作用について検証し，さらにこれまでの栄養学

る心臓保護効果の仕組みの一端が明らかになった。

（3）神経伝達物質トランスポーターホモログ LeuT の基質認識・輸送とその阻害
山下敦子（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科構造生物薬学分野）
Na+/Cl- 依存性神経伝達物質トランスポーターファミ

物質を神経細胞内に再取り込みし，シナプス伝達を終わリー(NSS)は，シナプス伝達の際シナプス間隙に放出されらせ次のシナプス伝達に備える重要な役割を果たしていたセロトニン，ドーパミンなどをはじめとする神経伝達る。このファミリーのタンパク質は，Na+イオンと Cl-イ

365

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

オンの膜を介した電気化学勾配をエネルギー源とし，基結合解析や輸送解析の結果とも統合し，LeuT が基質やイ質である神経伝達物質を濃度勾配に逆らって細胞内に輸オンを厳密に認識しながら，機能する過程で構造変化を送することができる。これらのトランスポーターが，ど行うことでこれらの分子を膜を介して輸送するメカニズのような仕組みでこれらの輸送機能を発現することがでムを提唱した。その後，他のトランスポーター群の構造

きるのかを明らかにするため，演者らは NSS に構造的・解析や，脳神経系由来の NSS の立体構造解析が進展した

機能的に類似したタンパク質が原核生物にも存在するこ

結果，LeuT に見られた輸送のための巧妙な構造設計が，とに着目し，中でも極めて高い安定性を持つ膜タンパク

様々なトランスポーターにおいても有効に利用されてい質 LeuT を見いだして，基質結合状態や阻害剤結合状態

ることが明らかとなった。

など様々な機能状態における立体構造を解明した。また，（4）基礎研究の創薬応用 ―大動脈瘤疾患に対する治療薬の開発―
石川義弘（横浜市立大学大学院医学研究科循環制御医学）

大動脈瘤は高齢者に多く，動脈硬化を基礎として発症性炎症による動脈の弾性線維の破壊である。弾性線維でし，破裂を持って終焉する致死率の高い疾患である。動は，血管中膜エラスチンが重要であり，血管の脆弱性の脈硬化がきたす慢性炎症により，動脈壁の局所における主因をなす。エラスチンの生合成には，プロスタグラン

脆弱化を起こすことが原因とされる。根治治療は外科的ジンを介した炎症シグナルが関与するが，治療への応用

切除ないしステント留置であり，現存の薬物治療は血圧はない。我々は胎児血管である動脈管における弾性制御降下剤などの消極的なものである。病状マーカーもなく，の研究から，プロスタグランジン受容体 EP4 が大動脈にCT で長期間観察しつつ，ベータ遮断剤で心機能を低くすおける弾性線維の代謝にも重要な役割を果たすことを発ることが主体である。消極的かつ保存的な治療であり，見した。様々なマウス大動脈瘤モデルにおいて EP4 拮抗

動脈瘤の進展を阻止あるいは血管壁の正常構築を回復す

剤により病変の進行が抑制され，今後の薬物療法としてる薬剤は存在しない。動脈の脆弱化を規定する因子が慢も有望である結論された。

（5）血圧調節におけるカウンターイオンチャネルの機能的役割の解明
山崎大樹，竹島浩（京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学分野）

TRIC チャネルは小胞体膜上に局在し，小胞体からのしたことから，高血圧の原因は弛緩（過分極）メカニズ

Ca2+放出に連動して機能するカウンターイオンチャネル

ムの機能異常であると予想された。そこで過分極メカニである。我々は，興奮性組織に豊富に発現する TRIC-A

ズムの発端である Ca2+スパークについて検討したところを欠損したマウスが高血圧を示したことから，TRIC-A

TRIC-A 欠損平滑筋細胞では Ca2+スパーク頻度の顕著なによる血圧調節メカニズムの解明を試みた。Ca2+チャネ

減少が，逆に TRIC-A 過剰発現平滑筋細胞では顕著な増ル阻害薬による顕著な降圧効果や抵抗血管の恒常的収縮加が観察された。さらに Ca2+スパークによって惹起されから TRIC-A 欠損マウスは血管平滑筋の機能異常によりる自発的一過性外向き電流（STOCs），その後の静止膜電高血圧を示すことが明らかとなった。そこで，平滑筋特位及び定常状態 Ca2+レベルに至るまで，TRIC-A 欠損と異的 TRIC-A 過剰発現マウスを作製し，TRIC-A 欠損及び過剰発現平滑筋細胞は正反対の結果を示した。以上より，

過剰発現マウスから血管平滑筋細胞を単離し詳細な検討

血管平滑筋における TRIC-A の発現密度が血圧調節に寄を行った。TRIC-A 欠損血管が平滑筋の恒常的収縮を示与していることが示唆された。さらに我々はマウスにお366

研究会報告け る TRIC-A の 血 圧 調 節 機 構 の 解 明 に 加 え て ヒ トさせること，降圧薬感受性に抵抗性を示すことも明らか

TRIC-A 一塩基多型が本態性高血圧の発症リスクを上昇にした。

（6）脳血管内皮細胞の細胞増殖に対する CRAC チャネルの役割
鬼頭宏彰 1，山崎大樹 2，山村寿男 1，鈴木良明 1，大矢進 3，浅井清文 4，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 京都大学大学院薬学研究科生体分子認識学分野，3 京都薬科大学病態薬科学科系薬理学分野，4 名古屋市立大学大学院医学研究科分子神経生物学分野）
多くの細胞種において，Ca2+遊離活性化 Ca2+(CRAC)

た。G0/G1 期と比較し G2/M 期において CRAC チャネルチ ャ ネ ル の 活 性 化 を 介 し た ス ト ア 作 動 性 Ca2+ 流 入の構成分子の一つである Orai2 発現の上昇及び SOCE 活(SOCE)が細胞内 Ca2+動態の調節に寄与し，細胞増殖を含性の有意な低下が認められた。細胞周期進行に対し，

む様々な細胞機能制御に対して重要な役割を担うと考え

G2/M 期における Orai2 の発現上昇が SOCE 活性に与えるられている。我々は，ウシ脳血管内皮細胞株(t-BBEC117)

影響を検討するために，siRNA を適用した Orai2 ノックにおいて細胞増殖が細胞外からの Ca2+流入により制御さダウン細胞に対して同調培養を行った。その結果，G2/M

れることを明らかにしている。そこで CRAC チャネル構

期の SOCE 活性の低下が，コントロール細胞と比較して成分子である Orai/STIM を介した Ca2+流入の細胞増殖へ

ノックダウン細胞において有意に抑制されることを見出の影響について検討し，脳血管内皮細胞におけるイオン

した。また，Orai2 ノックダウンは細胞増殖を有意に抑制

チャネル活性変化を介した細胞増殖制御機構を解明するした。これらの結果から，Orai2 は G2/M 期において SOCEことを目的とした。

に対して抑制的に作用することにより細胞内 Ca2+動態を細胞増殖に対する CRAC チャネルの寄与を詳細に検討するために細胞周期依存的な SOCE 活性の変化を測定し制御し，細胞周期の適切な進行に寄与する可能性が示された。

（7）血管新生メカニズムの蛍光生体イメージング解析
福原茂朋，若山勇紀，望月直樹（国立循環器病研究センター研究所細胞生物学部）

既存の血管から内皮細胞が出芽し，新たな血管網を構シュを樹立し解析した。その結果，血管新生により尾側築するプロセスを血管新生という。血管新生は，組織が静脈が形成される際，Bmp が糸状仮足の形成を介して内虚血状態に陥ったときにそれを解消するために誘導され皮細胞の遊走を惹起すること，また，内皮細胞におけるる一方，癌や網膜症など様々な疾患の際にも惹起され，糸状仮足形成には，Rho ファミリーG 蛋白質のメンバー

病態の悪化を引き起こす。我々は，血管新生の分子メカのひとつ Cdc42 によるアクチン重合が重要であることがニズムを理解するため，蛍光イメージング技術を駆使し示された。さらに，Cdc42 はフォルミンファミリーに属て，血管新生過程の内皮細胞の形態，運動を司るシグナ

するアクチン調節因子 Formin-like 3（Fmnl3）の N 末端

ル伝達系の解析を行った。

領域に直接結合し活性化することで，内皮細胞の糸状仮細胞の形態，運動の制御には Rho ファミリー低分子量

足形成を誘導することが示された。以上の結果より，尾G 蛋白質によるアクチン細胞骨格系の制御が必須である。

側静脈の血管新生には，Bmp による Cdc42-Fmnl3 シグナ

そこで，生きたまま内皮細胞のアクチン細胞骨格と Rho

ル伝達系を介した糸状仮足の形成が重要であることが明ファミリーG 蛋白質活性を可視化できるゼブラフィッ

らかになった。

367

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（8）CCR4-NOT 複合体を介した RNA 分解による生体恒常性維持機構の解明
久場敬司（秋田大学大学院医学系研究科分子機能学代謝機能学講座）

CCR4-NOT 複合体は，mRNA 分解において poly(A)の発現解析の結果，CCR4-NOT 欠損により数千におよぶ遺脱アデニル化反応の中心的な役割を担う。私達はこれま伝子の発現量が上昇することが分かった。そこで，心筋でにショウジョウバエの RNAi 心不全スクリーニングかの構成的蛋白である Myh6 遺伝子について解析したとこ

ら CCR4-NOT 複合体を新規の心機能調節因子として単ろ，mRNA や蛋白の発現レベルはほとんど変化がないも離した (Cell 2010)。本研究では，CCR4-NOT 複合体の各のの，poly(A)鎖が著しく伸長しており，mRNA poly(A)種構成因子のコンディショナル遺伝子欠損マウスを作製

鎖の脱アデニル化が抑制されていることがわかった。心し，解析を行った。CCR4-NOT 構成因子 CNOT3 の筋肉

筋組織の ATP は CCR4-NOT 欠損により有意に低下して特異的な欠損マウスにおいて，骨格筋には異常を認めな

いて，細胞内アデニンの代謝が CCR4-NOT 複合体によりかったが，心臓では著しい収縮能の低下，心電図 QT 時制御されていることが明らかになった。CCR4-NOT 複合間の延長を認め，マウスは心不全死をきたした。

体は，心臓のエネルギー代謝，高エネルギー代謝物 ATP

CCR4-NOT 複合体を欠損させても同様であった。遺伝子の細胞内輸送制御などに寄与していることが考えられた。

（9）洞房結節細胞におけるミトコンドリア－筋小胞体のクロストーク：シミュレーション解析
松岡達，竹内綾子（福井大学医学部形態機能医科学講座統合生理学）

ミトコンドリア Na+-Ca2+交換輸送体 NCLX は，筋小胞を占め，両オルガネラの一部は極めて近傍に局在した。

体 Ca2+ポンプ SERCA と機能的に連関し，ミトコンドリ

Maltsev and Lakatta による洞房結節細胞数理モデル(Am J

ア―筋小胞体クロストークを構成する (J Physiol, 2012;

Physiol, 2009)に，新たにミトコンドリア Ca2+動態ならび

Sci Rep, 2013)。この機能連関は，培養心房筋細胞 HL-1にミトコンドリア―筋小胞体間サブスペースを導入し，においては拍動リズムを制御したが，実心臓のペース数理解析を行ったところ，NCLX 発現量の減少に応じてメーカーである洞房結節細胞における寄与は不明である。

筋小胞体 Ca2+含量は減少し，拍動リズムは遅延した。ま

本研究では，マウス洞房結節の電子顕微鏡解析と数理モ

た，筋小胞体に面するミトコンドリアの割合が大きいほデル解析により，洞房結節細胞におけるミトコンドリア

ど，拍動リズムに対する NCLX の寄与が大きくなった。

－筋小胞体クロストークの役割を考察した。

従って，NCLX を介したミトコンドリア―筋小胞体クロ

マウス洞房結節細胞において，ミトコンドリア及び筋
小胞体はそれぞれ細胞の 19.6 ± 4.8%及び 6.4 ± 1.1%

ストークが，洞房結節細胞においても重要な役割を果たすことが示唆された。

（10）心筋 Na+チャネルの細胞内分布変化による組織興奮性の低下と Na+チャネル遮断薬の催不整脈性への寄与
津元国親 1，芦原貴司 2，原口亮 3，中沢一雄 4，倉智嘉久 1（1 大阪大学医学系研究科分子細胞薬理学講座，2 滋賀医科大学循環器内科不整脈センター，
3 国立循環器病研究センター情報統括部，4 国立循環器病研究センター研究所研究情報基盤管理室）

虚 血 等 に よ り ダ メ ー ジ を 受 け る こ と で 起 る gap-

368

junction (Gj)リモデリングを伴った虚血境界領域は，不整研究会報告脈基質となることはよく知られている。一方，心筋細胞

案された仮想的な興奮伝導機構であるが，もう一つの機の興奮性と興奮伝播に重要な役割を担う Na+チャネルも能的側面として，心筋細胞における Na+イオン電流の空

虚血境界領域内の心筋細胞で分布が変化する。しかしな

間的不均質性にも関わる。我々は，虚血境界領域内の心がら，この Na+チャネルの細胞内分布変化と催不整脈性筋細胞で報告された細胞体側面膜からの Na+チャネル発との関係については未だ不明な点が多い。我々は，心筋現の低下が，組織興奮性の低下に関与する可能性を見出細胞の介在板における微小構造に基づく興奮伝導機構した。また虚血心筋への I 群抗不整脈薬の投与は，この(Electric Field 機構)を Gj 結合と共に考慮した心筋線維モ

組織興奮性の低下を加速し，催不整脈作用を増強するこデルを用いて，Na+チャネルの細胞内分布変化が興奮伝とが明らかとなった。これらの結果は，陳旧性心筋梗塞

導にどのような影響を及すかをコンピュータシミュレー

患者におけるＩ群抗不整脈薬の催不整脈性の背景に，ションによって検討した。Electric Field 機構は，Gj 結合

Na+チャネルの細胞内分布変化が存在することを示唆すが極めて低下した時の Gj 機構を代替する機構として提るものである。

（11）プロゲステロン受容体を介した心筋イオンチャネル調節機構
児玉昌美 1，五領田小百合 1，富田太一郎 2，古川哲史 1，黒川洵子 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 東京大学医科学研究所分子細胞情報分野）

思春期以降の男女における QT 延長症候群発症リスク

フト：Lyn，非ラフト：Kras)を付加し，生細胞の各マクは女性で有意に高いが，QT 間隔は女性の性周期によっ

ロドメインにおける PKA 活性を可視化した。β アドレナて変動し，血中プロゲステロン(P4)が QT 短縮に作用す

リン受容体のアゴニストであるイソプロテレノールを添ることが示唆された。これまでに我々は，プロゲステロ

加すると，両センサーで FRET の上昇が観察されたが，ン受容体(PR)の非ゲノム経路で産生された一酸化窒素

さらに P4 を添加すると Lyn-AKAR4 でのみ FRET が抑制(NO)が cGMP 活性型ホスホジエステラーゼ(PDE2)を介し，され，ラフト特異的な反応であることが示された。このcAMP 刺激によって活性化された心筋 L 型 Ca2+チャネル

P4 による反応は，PDE2 阻害剤の添加により消失した。

を抑制することを電気生理学的に示し，この非ゲノム経以上の結果から，P4-PR の非ゲノム経路は，PDE2 を介し路が心電図 QT 間隔の性差に関連すると提唱してきた。

て cAMP/PKA によって活性化した ICa,L を抑制すること，

本研究では，FRET を基盤とした cAMP/PKA バイオセン

このクロストークには細胞内マクロドメインで局在化さサー(AKAR4)に，脂質ラフトまたは非ラフト局在タグ(ラれた PKA 活性が関連することが示唆された。

（12）マウス心室筋のアドレナリン α 受容体刺激応答と興奮収縮機構の発達変化
濵口正悟，行方衣由紀，田中光（東邦大学薬学部薬物学教室）

マウス心室筋は，アドレナリン α 受容体刺激に対して，収縮力減弱作用は発達とともに減少したが，SEA0400 の幼若期では陽性変力反応を，成熟期では陰性変力反応を

収縮力増大作用は発達とともに増大した。L 型 Ca2+チャ示す。本研究では陽性・陰性変力反応のそれぞれの発生ネルおよび NCX の働きに影響を与えうる活動電位持続機序の解明と，その発達変化と興奮収縮機構との関連性

時間は発達とともに短縮した。また NCX が Ca2+をくみについて検討した。陽性変力反応は L 型 Ca2+チャネル遮出す際に生じる内向き電流により形成される活動電位の断薬 nifedipine に，陰性変力反応は Na+/Ca2+ 交換機構

後期再分極相は，成熟期にのみ観察され，さらに SEA0400(NCX)阻害薬 SEA0400 により抑制された。Nifedipine のおよび SR 阻害薬 ryanodine により抑制された。蛍光イ369

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

メージング法により，発達に伴う SR 量の増大と，NCX

チャネルおよび NCX の収縮力への寄与が，発達とともが存在するとされる T 管の形成が観察された。以上の結にそれぞれ減少，増大することが，アドレナリン α 受容果から，陽性変力反応には L 型 Ca2+チャネルが，陰性変体刺激応答の発達変化に関与している可能性が示唆され力反応には NCX が関与しており，発達に伴う活動電位

た。

持続時間の短縮と NCX-SR 連関の形成により，L 型 Ca2+

（13）高濃度乳酸負荷が心房と心室の収縮性に及ぼす影響の違い
志村大輔 1，草刈洋一郎 2，合田亘人 1，南沢

享2

（1 早稲田大学先進理工学研究科生命医科学専攻，2 東京慈恵会医科大学細胞生理学講座）

心房筋と心室筋では，心房筋には T 管が存在しないな

胞 内 Ca2+ 濃 度 を 同 時 測 定 し た （ 36 ℃ ， 1 Hz ）。

ど機能や構造に違いがあることが知られている。我々はHEPES-Tyrode 溶液（pH 7.4）に乳酸（0，0.1，1，10 mM）

これまで，心房と心室にはそのエネルギー代謝の様式やを加えて，張力と細胞内 Ca2+濃度の変化を観察したとこ

乳酸を含む代謝産物の取り込み量が異なっていることをろ，心房筋では張力・細胞内 Ca2+濃度共に濃度依存的に明らかにしてきた。しかしながら，乳酸などの代謝産物低下した。一方で心室筋では，細胞内 Ca2+濃度が濃度依が Ca2+放出や収縮調節機構に与える影響は，心室筋では存的に低下したが，張力は 10 mM 乳酸添加で 1 mM より調べられているが心房筋では調べられていない。そこでも高値を示した。このことは高濃度乳酸負荷で心房筋で本研究では，乳酸添加による心房筋と心室筋の収縮性には張力が回復しないが，心室筋では張力の回復傾向があ

及ぼす影響を解析した。オスの C57/BL6 マウスから心房ることを示す。心房と心室は高濃度乳酸負荷に対し，細筋（左心耳）と心室筋（左室乳頭筋）を摘出し，Ca2+感胞内 Ca2+濃度変化を伴わない異なる収縮性挙動を示すこ

受性発光タンパクであるエクオリンを導入し，張力と細とが明らかになった。

（14）不整脈原性 2 型リアノジン受容体（RyR2）の性質
呉林なごみ 1，村山

尚 1，鈴木純二 2，金丸和典 2，飯野正光 2，櫻井隆1

（1 順天堂大学医学部薬理学，2 東京大学大学院医学系研究科細胞分子薬理）

RyR2 は心筋の興奮収縮連関において中心的な役割をジン結合により解析し，どのパラメータが影響されてい果たす Ca2+遊離チャネルであり，その突然変異はカテコるか調べた。RyR2 発現 HEK 細胞は自発的な Ca2+オシ

ラミン誘発性多型性心室頻拍や不整脈原性右室心筋症等

レーションを示すが，その頻度は野生型に比べ疾患変異の不整脈原性疾患を引き起こす。これらの疾患変異は体で増加していた。小胞体内の Ca2+レベルは多くの変異

Ca2+による Ca2+遊離（CICR）を亢進すると考えられるが，体で低下していた。[3H]リアノジン結合により得た CICR

その分子機構については未だ議論がある。CICR 活性はのパラメータ解析より，ゲインの増大と不活性化 Ca2+感細胞質側の Ca2+により 3 つの独立したパラメータ（活性受性の低下が多くの変異体に共通して観察されたが，活化 Ca2+感受性，不活性化 Ca2+感受性，ゲイン）で制御さ性化 Ca2+感受性の増大は一部の変異体にのみ見られた。

れていると考えられる。また小胞体内腔側からの Ca2+に以上より，疾患変異は RyR2 の CICR の複数のパラメーよる制御も考えられている。本研究では，野生型およびタに影響を与えておりその強さには部位特異性があるこ

疾患変異を有する RyR2 を HEK 細胞に発現させ，そのとが分かった。

CICR 活性をライブセル Ca2+イメージングと[3H]リアノ

370

研究会報告（15）STIM1 ヘテロノックアウトマウスにおける心臓の圧負荷に対する反応
大場貴喜 1，渡邊博之 2，伊藤宏 2，尾野恭一 1（1 秋田大学大学院医学系研究科細胞生理学講座，2 内科学講座循環器内科学分野）

これまで我々は，心筋細胞における肥大形成機序とし

生型 sham, 野生型 TAC，ヘテロ sham，ヘテロ TAC）のて Stromal interaction molecule 1 (STIM1)の関与を報告し左心室自由壁の組織を用いて RTPCR 解析, Western blotてきた。今回，減少した STIM1 蛋白と心臓の圧負荷に対解析をおこなったところ，STIM1 蛋白は野生型に比べ約する反応を検討する目的で，STIM1 ヘテロノックアウト

75%減少していた。一方サブタイプである STIM2 は不変

マウス（ヘテロ）を用いて transverse aortic constrictionであった。さらにヘテロにおいては BNP などの胎児性遺(TAC)による心不全モデルを作製した。10 週齢のヘテロ伝子の発現量の増加が認められなかった。ランゲンドル

は野生型と比べ，血圧，心拍数，心収縮能に有意差は認

フ法では，ヘテロは急性の圧負荷および 60 分以上の低酸

められなかったが，ヘテロでは TAC 術後 48 時間までの素負荷によってより大きい心拍変動を示した。以上，我々死亡率が有意に高かった。一方，術後 28 日では TAC には STIM1 ヘテロでは心肥大の形成が抑制され，急性の圧より野生型では心肥大が形成されが，ヘテロでは有意に負荷に対し耐性が低いことを報告した。

抑制され，生存率は上昇していた。術後 28 日の 4 群（野（16）内皮バリアー障害における細胞辺縁部のミオシン軽鎖２リン酸化の役割
平野勝也 1，平野真弓 2（1 香川大学医学部自律機能生理学，2 九州大学大学院医学研究院分子細胞情報学）

内皮バリアー障害にはミオシン軽鎖（MLC）リン酸化

した。Rho kinase 阻害剤は，刺激 3 分後の細胞辺縁部のが重要な役割を果たす。本研究は，培養内皮細胞を用い

ppMLC とアクチン線維形成，15 分以降の pMLC を抑制てバリアー障害における MLC の 1 リン酸化（pMLC）

し，透過性亢進を阻害した。T18A+S19A 変異体 MLC をと 2 リン酸化（ppMLC）の機能的違いを明らかにした。

発現する内皮細胞においてトロンビンによる細胞辺縁部

トロンビン刺激 3 分後，バリアー障害が最大に達した際，の ppMLC とアクチン線維束形成，透過性亢進が阻害さ

pMLC は刺激前の 25％からわずかだけ上昇したが，れた。T18A あるいは S19A 変異体では，野生型と同様の

ppMLC は 2％から 35％に上昇した。この時，pMLC は核

透過性亢進が認められた。以上より，内皮細胞において周囲領域に，ppMLC は細胞辺縁部に局在した。ppMLC

pMLC と ppMLC は異なる制御を受け，細胞辺縁部の MLCに一致してアクチン線維が形成された。その後，pMLC

リン酸化とアクチン線維束形成がバリアー障害の初期事は一旦低下した後 15 分以降に再上昇したが，ppMLC は象として重要な役割を果たすことが示唆された。バリ漸減した。この時アクチンはストレスファイバーを形成

アー障害には MLC の１リン酸化で充分であった。

（17）マウス門脈平滑院細胞に発現する Ca2+活性化 Cl-チャネル TMEM16A の機能解析
山村寿男，大城隼也，佐伯尚紀，鈴木良明，今泉祐治（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）
Ca2+活性化 Cl-（ClCa）チャネルの活性化は，静止膜電位を脱分極側へシフトさせるため，血管筋緊張の増大を371

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

もたらす重要な要素である。本研究では，マウス門脈平さらに，門脈平滑筋から TMEM16A をクローニングした滑筋細胞に発現する ClCa チャネル TMEM16A の機能解析

ところ，スプライスバリアントの abc 体と acd 体が大部を行った。門脈平滑筋細胞にホールセルパッチクランプ

分であった。TMEM16A 分子の多量体形成について，TIRF

法を適用し，細胞内 pCa 6.0 の環境下，脱分極刺激によっ顕微鏡を用いて FRET 解析した結果，TMEM16A のスプて活性化する外向き電流と再分極によって惹起される内ライスバリアント体は，ホモもしくはヘテロ二量体で機向き末尾電流が観察された。これらの電流は，ニフルミ

能的 ClCa チャネルを形成していることが明らかとなった。

酸や T16Ainh-01 によって抑制された。また，門脈平滑筋

以上の研究成果は，血管平滑筋に機能発現する ClCa チャ

細胞をサイトカラシン D で前処置したところ，その時定

ネルの生理機能を解明する上で重要な知見になると考え数が有意に延長したことから，ClCa チャネル活性は，アられる。

クチン骨格によって制御されていることが示唆された。

（18）ジヒドロピリジン系 Ca2+チャネルブロッカーは肺高血圧症で機能亢進する Ca2+感受性受容体を
活性化する
山村

彩 1，山村寿男 2，Jason X.-J. Yuan3（1 金城学院大学薬学部，2 名古屋市立大学大学院薬学研究科，3 アリゾナ大学医学部）

肺高血圧症は，肺血管の攣縮や肺血管壁の肥厚による投与による[Ca2+]cyt 上昇が観察された。CaSR の選択的阻

血管内腔の狭小化，血栓形成による肺血管抵抗の上昇に害薬である NPS2143 や CaSR-siRNA によって，ニフェジ

よって，持続的に肺動脈圧が上昇する致死性疾患である。

ピン誘発性[Ca2+]cyt 上昇は抑制された。ジヒドロピリジン

最近，我々は，Ca2+感受性受容体（CaSR）が特発性肺動系であるニカルジピンや Bay K 8644 もニフェジピンと脈性高血圧症（IPAH）患者由来の肺動脈平滑筋細胞

同様の Ca2+応答を示したが，非ジヒドロピリジン系であ（PASMCs）に高発現し，その機能亢進が肺高血圧症のるジルチアゼムやベラパミルは影響を与えなかった。ジ

病態に関与していることを明らかにした。肺高血圧症のヒドロピリジン系 Ca2+チャネルブロッカーが肺高血圧症

臨床的知見として，患者の殆どがジヒドロピリジン系で発現亢進した CaSR を活性化するために，この系統のCa2+ チャネルブロッカーに抵抗性を示すノンレスポン

薬剤が肺高血圧症に有効でないことを科学的に裏付けるダーであり，場合によっては，その病態が悪化すること結果と考えられる。

が知られている。IPAH-PASMCs において，ニフェジピン（19）BKCa-Cav1.2 複合体形成及び血管平滑筋細胞機能に対するカベオリン１／カベオラの寄与
鈴木良明 1，山村寿男 1，大矢進 1, 2，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 京都薬科大学病態薬科学系薬理学分野）
血管平滑筋細胞において，電位依存性 Ca2+ チャネルベオラ）の，BKCa-Cav1.2 複合体形成及び血管平滑筋細（Cav1.2）と大コンダクタンス Ca2+活性化 K+チャネル

胞機能に対する影響の解明を試みた。本研究では，全反（BKCa）は共に重要な興奮性制御因子である。しかし，

射蛍光顕微鏡による一分子可視化法とパッチクランプ法

両者が複合体を形成して機能的連関を有するか（すなわによって，マウス腸間膜動脈平滑筋細胞におけるち，Cav1.2 から流入した Ca2+が BKCa を活性化するか）

BKCa-Cav1.2 複合体の空間的・機能的解析を行った。まは不明であった。そこで我々は，細胞膜上の窪み構造（カた，カベオラ構成タンパクであるカベオリン１の遺伝子372

研究会報告欠損マウスを用いて，カベオラの寄与を調べた。その結た。本研究により，カベオラが BKCa-Cav1.2 間及び BKCa-

果，カベオラが，(1)両チャネル間の物理的・機能的カッ

リアノジン受容体間の機能連関に重要であり，BKCa 活

プリング，(2)Cav1.2 の複合体内での集積，(3)Ca2+スパー

性を増大させて Cav1.2 に対する負帰還機構を形成する

クと一過性外向き電流（STOCs）の連関，(4)血管平滑筋

ことで，血管平滑筋の興奮性制御に関与することが示唆

細胞の収縮性制御，などに関与することが明らかになっされた。

（20）新規 TRPC6 チャネル阻害剤の末梢循環改善作用
島内

司 1，冨田拓郎 1，西村明幸 1，喜多紗斗美 2，岩本隆宏 2，西田基宏 1（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，2 福岡大学医学部薬理学）

閉塞性動脈硬化症(ASO)は末梢循環障害や運動機能障

平滑筋細胞の成熟（筋分化）を指標にスクリーニングを害を誘発し，心血管イベントの頻度を上昇させる。ASO

行ったところ，１種類（1-benzilpiperidine 誘導体(1-BP)

患者における末梢機能改善は心血管イベントのリスク軽と命名）がシロスタゾールと同程度の末梢血流改善効果

減へと繋がる。我々は以前，ASO に唯一有効なシロスタを示した。1-BP は，下肢虚血 7 日後から投与を行ってもゾールが非選択的陽イオンチャネル TRPC6 のリン酸化

その後の慢性的な末梢循環障害を有意に改善した。さらにより末梢血管の緊張性を制御することを報告した。そに 1-BP は，家族性高コレステロール血症モデル（LDL

こで今回，新たな分子標的として TRPC6 に注目し，その受容体ノックアウト）マウスにおいても内皮細胞の一酸

末梢動脈閉塞後の血流回復への関与を検討した。恒常的化窒素産生能を維持し，血流改善効果を示した。以上の不活性型 TRPC6（TRPC6-DN）を血管平滑筋細胞特異的結果から，TRPC6 チャネル阻害作用をもつ化合物が画期に過剰発現させたマウスでは，下肢虚血後の末梢血流量的な ASO 治療薬のシードとなる新たな可能性が示されおよび成熟血管数が対照群と比べて有意に増加していた。

た。

（21）心臓線維化における TRPC3 チャネルの役割
北島直幸 1,2，冨田拓郎 1，西村明幸 1，西田基宏 1,2（1 岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門，2 九州大学大学院薬学研究院創薬産学官連携講座）

高血圧や虚血などのストレスが心臓にかかった際に生

TRPC3 欠損マウスを用いて，圧負荷誘発性の心不全におじる間質組織のコラーゲン蓄積（線維化）は，心臓の柔

ける TRPC3 チャネルの役割解析を行った。TRPC3 欠損

軟性や頑健性を低下させ，心不全を引き起こす原因とな

マウスでは圧負荷による心肥大は抑制されず，間質の線る。心臓リモデリングは細胞外の生理活性物質や機械的維化および心機能低下が強く改善された。線維化は主に圧負荷によって誘発される Ca2+流入を介して活性化され低分子量 G タンパク質 RhoA によって仲介され，TRPC3ることが示唆されている。我々はこれまでに TRPC3/6

阻害は圧負荷により誘発される心臓の RhoA 活性化や，チャネルが心臓リモデリングを制御する分子であること

ラット新生児心筋細胞の機械的伸展刺激による RhoA 活を明らかにし，TRPC3 選択的阻害薬が大動脈狭窄による性化を強く抑制した。以上の結果から，TRPC3 が心臓の圧負荷誘発性の心肥大のみならず，間質の線維化や心機

圧負荷を特異的に感知することで，Rho 依存的な線維化能不全も有意に抑制することを見出した。本研究では，を誘導することが強く示唆された。

373

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（22）メチル水銀による心臓リスク増大の分子メカニズム
外山喬士，北島直幸，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門）

メチル水銀（MeHg）は，水俣病の主症状である中枢

低濃度の MeHg を 24 時間曝露したところ，ミトコンド

神経障害を引き起こす環境化学物質である。その一方で，リアの分裂を伴う細胞内 ATP 産生の低下と活性酸素の生

神経障害作用を示さない低濃度の MeHg が心血管リスク成が観察された。これらはミトコンドリア分裂阻害剤をを高めることも示唆されている。しかし，その分子機構前処置することで抑制された。この過程には，ミトコン

は不明である。本研究では，MeHg が血行力学的負荷にドリア分裂促進に働く GTP 結合タンパク質 Drp1 に含ま

対する心臓の適応能力を低下させる機構について調べた。

れる redox-active Cys 残基の MeHg 曝露による多量体化

雄性マウスに神経疾患症状を呈さない濃度の MeHg を 10（共有結合）が関与することがわかった。以上より，低日間与えた後，大動脈狭窄（TAC）による圧負荷を施し

濃度の MeHg は dynamin-related protein (Drp) 1 を活性化し，たところ，4 週間後において MeHg 曝露群では vehicle 群

心筋のミトコンドリア分裂を促進することで，心臓の血と比べて有意な左心室機能の低下および心臓リモデリン

行力学的負荷に対する適応能力を低下させている可能性

グ（心肥大，および線維化関連遺伝子発現の促進）が観が示された。

察された。ラット新生児心筋細胞に細胞死を誘導しない（23）アンジオテンシンⅡ誘発性高血圧における P2Y6 受容体の役割
西村明幸，Caroline Sunggip，冨田拓郎，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター（生理学研究所）心循環シグナル研究部門）

高血圧は心血管疾患の最も重要な危険因子の一つであころ，血圧上昇は P2Y6R 欠損マウスで有意に抑制されてる。アンジオテンシン II は G 蛋白質共役型受容体（GPCR）

いた。また，P2Y6 欠損マウスではアンジオテンシン II

である AT1 受容体を介して血管平滑筋の増殖と肥大応答投与による血管中膜の肥厚および線維化も有意に抑制さを引き起こすことで末梢血管抵抗性を増大させる。我々れていた。マウス単離血管平滑筋細胞において，アンジはこれまでに圧負荷マウス心臓においてプリン作動性

オテンシン II 刺激による細胞内カルシウム応答並びに肥GPCR である P2Y6 受容体が AT1 受容体の上流因子とし大応答は，P2Y6 受容体欠損により有意に抑制された。さて働き心線維化を誘導することを明らかにした。しかしらに BRET 解析により，P2Y6 受容体が AT1 受容体とヘながら AT1 受容体と P2Y6 受容体の関係性は詳しくわ

テロ二量体を形成し，アンジオテンシン II 刺激による β

かっていない。本研究では，アンジオテンシン II によりアレスチン 2 の AT1 受容体へのリクルートを抑制するこ誘導される高血圧に対する P2Y6 受容体阻害の効果につとを明らかにした。以上より，P2Y6 受容体は AT1 受容いて検討を行った。

体と相互作用することで，アンジオテンシン II シグナル

アンジオテンシン II 持続投与により誘発される高血圧を野生型マウスと P2Y6 受容体欠損マウスで比較したと374の増強に寄与することが明らかとなった。

研究会報告（24）特異的 NCX1 阻害薬の膵島保護作用の治療応用
喜多紗斗美 1，米良利之 2，伊東威 2，小玉正太 2，安波洋一 2，岩本隆宏 1（1 福岡大学医学部薬理学，2 再生・移植医学）
1 型 Na+/Ca2+交換輸送体（NCX1）は，心臓，腎臓，脳，

膵島細胞が低酸素状態に曝されることによって，膵島 β

膵臓など種々臓器に発現し，細胞内 Ca2+調節に重要な生細胞の NCX1 を介して細胞内に Ca2+流入して膵島細胞障

理的役割を有している。また，NCX1 は虚血再灌流障害

害が起こり，HMGB1 が放出されることを見出した。ま時の Ca2+過負荷の病態にも関与することが知られている。

た，NCX1 阻害薬により，低酸素・再酸素化による膵島

膵島細胞を肝臓内に移植して生着させる膵島細胞移植は，β 細胞への Ca2+ 流入および膵島細胞障害が抑制され，インスリン注射に代わる有効な治療法として期待される

HMGB1 の放出が抑制された。さらに，NCX1 阻害薬をが，移植後 24 時間以内の早期拒絶反応により，移植した前処置した膵島細胞を糖尿病マウスに移植すると血糖値

膵島細胞が破壊されることが重要な課題となっている。

は正常化し，阻害薬未処置の場合に比べて有意な改善効

これまでに，膵島細胞自身から放出された HMGB1 が果が得られた。以上，NCX1 が膵島細胞移植時の細胞破NKT 細胞や多形核白血球を活性化して早期拒絶反応を壊の引き金となっており，特異的 NCX1 阻害薬は膵島移引き起こすことが明らかになっているが，HMGB1 が放植時の膵島細胞保護剤として今後の臨床応用が期待され出される機序は不明であった。本研究では，移植直後のる。

（25）腎臓における NCX1・NCX2 アイソフォームの機能的役割
後藤雄輔 1，喜多紗斗美 1，藤井誠 1，田頭秀章 1，堀江一郎 1，荒井勇二 2，内田信一 3，岩本隆宏 1（1 福岡大学医学部薬理学，2 国立循環器病研究センター分子生物学，3 東京医科歯科大学腎臓内科）
腎臓には Na+/Ca2+ 交換体の 2 種のアイソフォーム

ウス（WT），NCX1 ヘテロ欠損マウス（N1-KO），NCX2（NCX1，NCX2）が発現しているが，その生理的役割は

ヘテロ欠損マウス（N2-KO）およびダブルヘテロ欠損マ

明確になっていない。本研究では，特異的 NCX 阻害薬

ウス（D-KO）の腎機能特性を比較したところ，N2-KO，（YM-244769，SEA0400，KB-R7943）および NCX1，NCX2

D-KO は WT に比べて尿量および電解質排泄が増大しての両遺伝子欠損マウスを用いて，腎臓における NCX ア

いたが，N1-KO では WT と近似していた。さらに，N1-KO

イソフォームの機能的役割について解析した。野生型

では NCX 阻害薬の Na+利尿効果が WT とほぼ同等に観察

B6J マウスに NCX 阻害薬を経口投与し，尿生成および電されたが，N2-KO，D-KO では同効果が消失していた。

解質排泄に対する影響を調べたところ，NCX 阻害薬は用これらの結果は，NCX2 の機能抑制により，Na+利尿およ

量依存的に Na+利尿および Ca2+排泄促進を引き起こした。

び Ca2+排泄促進が誘導されることを示唆している。腎臓

その効果は NCX2 選択性の高い NCX 阻害薬において顕において，NCX2 は NCX1 と異なる機能的役割を有して著であり，その機序には腎皮質血流量および糸球体濾過いるものと考えられる。

量の増加が一部寄与すると考えられた。また，野生型マ375

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（26）胃運動調節機構における Na+/Ca2+交換体の役割解析林

里美 1，東泰孝 1，喜多紗斗美 2，中嶋秀満 1，岩本隆宏 2，竹内正吉 1（1 大阪府立大学大学院生命環境科学研究科獣医学専攻応用薬理学，2 福岡大学医学部薬理学）
Na+/Ca2+交換体(NCX)は Na+と Ca2+を交換輸送する対向比較検討したところ，いずれも NCX1 HET および NCX2

輸送体であり，Ca2+を細胞外に流出する forward mode と

HET の方が有意に増大した。次に，NCX1 HET および

細胞外から流入する reverse mode が存在し細胞内 Ca2+動NCX2 HET にて増大した弛緩のコンポーネントについて態に寄与する。NCX には 3 つの isoform が存在しており，検討した。NO 合成酵素阻害薬である L-NNA 存在下にて胃底部平滑筋には NCX1 および 2 が発現することで知ら

EFS を行ったところ，EFS 中の弛緩は 3 群とも著しく抑れている。本研究では，遺伝子改変マウスを用いて胃底制されたが，EFS 後の持続性弛緩は，NCX1 HET および部運動機能における NCX の役割を解析した。WT マウス，

NCX2 HET では有意に増大した。一方，PACAP 受容体ア

NCX1

NCX2

ンタゴニストである PACAP6-38 存在下にて EFS を行っ

heterozygous(NCX2 HET)から胃底部を摘出した。実体顕たところ，NCX1 HET および NCX2 HET の EFS 中の弛

微鏡下で粘膜剥離した筋標本を作製し，organ bath に装着

緩は WT と比べて有意に増大したままであったが，EFS

後，マグヌス法により電気刺激(EFS)による反応を輪走筋

後の持続性弛緩は 3 群ともほとんど消失した。以上の結方向に等張性に記録した。全ての標本は EFS により弛緩

果より，胃底部輪走筋において NCX1 および NCX2 が弛反応を生じ，EFS 終了後も，持続性の弛緩を示した。EFS

緩機構に重要な役割を持つ可能性が示唆された。

heterozygous(NCX1

HET) お よ び

中の弛緩ならびに EFS 後の持続性弛緩の大きさを WT と（27）遠位結腸運動における Na+/Ca2+exchanger の生理学的役割について遺伝子改変マウスを用いた解析
西山和宏 1，東泰孝 1，喜多紗斗美 2，中嶋秀満 1，岩本隆宏 2，竹内正吉 1（1 大阪府立大学大学院生命環境科学研究科獣医学専攻応用薬理学，2 福岡大学医学部薬理学）
Na+/Ca2+ exchanger (NCX) は細胞膜を隔てた Na+の濃EFS 後に収縮が認められた。NCX2 HET 標本では，EFS

度勾配および膜電位に依存して Ca2+を輸送するトランス

による弛緩反応は WT 標本と比べて有意に増大した。しポーターである。近年，神経細胞および平滑筋細胞におかしながら，NCX1 HET 標本の弛緩反応は WT 標本と同ける NCX の重要性が明らかにされつつある。しかしな程度であった。一方，EFS 後に生じる収縮反応および静がら，消化管運動における NCX の役割あるいは関与の止張力については各群において明確な差異は認められな可能性については全く不明である。したがって，本研究かった。続いて，atropine と guanethidine を処置した NANC

では消化管運動における NCX の役割解明を目的として条件下では，NCX2 HET 標本における EFS による弛緩反NCX 遺伝子欠損マウスを用いて実験を行った。野生型

応は，WT 標本と同程度であった。腸神経からの ACh 放(WT) ，NCX1 heterozygous (NCX1 HET) および NCX2

出量を比較したところ，NCX2 HET 標本からの EFS によheterozygous (NCX2 HET)の各マウスから遠位結腸標本

る ACh 放出量は WT 標本と比べて有意に減少した。以上を作製し，マグヌス法により経壁電気刺激 (EFS) によるの結果より，マウス遠位結腸において腸神経からの ACh反応を縦走筋方向に等張性に記録した。また，各標本か遊離を NCX2 が調節することにより運動制御に関与するら放出される ACh 量を HPLC により定量した。WT 標本可能性が示唆された。

では EFS 開始直後から終了まで持続する弛緩が認められ，

376

研究会報告（28）GPNMB 細胞外フラグメントの新規受容体としての Na+, K+-ATPase の同定
小野陽子，鶴間一寛，嶋澤雅光，原英彰（岐阜薬科大学生体機能解析学大講座薬効解析学研究室）

Glycoprotein non-metastatic melanoma protein B (GPNMB)

ドを LC-FT-MS により解析し，GPNMB の新規受容体をは 1 型膜タンパク質であり，別名 Osteoactivin ともいわ

同定した。LC-FT-MS 解析により Na+, K+-ATPase α1 およれる。本研究室の過去の検討結果より，GPNMB 細胞外び α3 が検出され，GPNMB の新規受容体である可能性がフラグメントが PI3K/Akt 経路や MEK/ERK 経路を活性化見出された。また，運動神経 NSC-34 細胞における検討

させ，筋萎縮性側索硬化症の関連因子である変異型

により，生体内で実際に GPNMB が Na+, K+-ATPase α1 おSuperoxide dismutase1 (SOD1)誘発運動神経細胞毒性に対よび α3 に結合し，共局在することが明らかになった。さし，保護作用を示すことが見出された。このことから，らに，Na+, K+-ATPase 阻害剤により，GPNMB の保護作

GPNMB 細胞外ドメインが何らかの受容体に結合し作用用および PI3K/Akt 経路や MEK/ERK 経路の活性化作用がを示すことが示唆された。しかしながら，GPNMB 細胞阻害された。以上の結果より，GPNMB 細胞外フラグメ

外ドメインが結合する受容体は未だ見つかっていない。

ントは Na+,K+-ATPase に結合し，Na+,K+-ATPase を介してそこで，GPNMB の新規受容体を同定することを目的に神経保護作用や PI3K/Akt 経路や MEK/ERK 経路の活性化

本研究を行った。GPNMB の新規受容体を同定するため作用を示すことが示唆された。したがって，に，Membrane Protein Library (MPL) を用いたリガンド/

Na+,K+-ATPase が GPNMB 細胞外フラグメントの新規受レセプター探索試験を行った。GPNMB 細胞外フラグメ

容体である可能性が考えられた。

ントを MPL に結合させ，電気泳動により得られたバン（29）KCNQ1/KCNE1 イオンチャネル複合体における電位センサードメインを介したゲーティング制御機構
中條浩一，久保義弘（生理学研究所神経機能素子研究部門）

QT 延長症候群の原因遺伝子でもある KCNQ1 チャネ

KCNQ1/KCNE1 チャネルが開きにくいチャネルになるこ

ルは，心臓で修飾サブユニットの KCNE1 とともに IKsとを見出した。そしてこの干渉が，KCNE1 存在下においとよばれる非常にゆっくりと開閉する電位依存性カリウてのみ起こることも見出した。Voltage clamp fluorometry

ム電流を担う。KCNE1 が共発現することにより，KCNQ1(VCF)により，KCNQ1/KCNE1 チャネルには大きくわけの活性化キネティクスはおよそ 100 倍遅くなり，電位依て 3 つの state(closed state, pre-open state, open state)が存在

存性も 50 mV 近く脱分極側にシフトする。このような変すると考えられ，Phe232 と Phe279 の干渉は open state を化の少なくとも一部は，電位センサードメインの動きが不安定化していると結論できた。また QT 短縮症候群の

KCNE1 により変化することによって担われていると考変異である I274V について VCF を適用したところ，えられる。しかし，なぜ KCNE1 が存在することで KCNQ1

closed state が不安定化していることでチャネルが開きや電位センサードメインの動きが変わるかについてはまだすくなっていることを示唆するデータを得た。電位セン

よくわかっていない。我々は，KCNQ1 電位センサード

サードメインとその周辺部位の分子間相互作用が，正常

メイン(S4)上のアミノ酸 Phe232 が，脱分極時にポアドメ

時あるいは病態時におけるゲーティングに大きく寄与しイ ン (S5) 上 の Phe279 と 物 理 的 に 干 渉 す る こ と で ，ていることを示している。

377

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（30）Cav1.2 Ca2+チャネルとカルモジュリンの相互作用の分子機構邵

冬雪 1,2，趙美眯 1,2，何徐

桂林 1,2，郭鳳 1,2，呂建軍 4，亀山亜砂子 4，朱力婷 1,3，蓑部悦子 4，

彤 3，郝

麗英 1,2，亀山正樹 4（1 中国医科大学薬学院薬理毒理学，2 同心血管研究所，3 中国東北大学機械工程与自動化学院環境生物学，
4 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科神経筋生理学）

Cav1.2 型 Ca2+チャネルの Ca2+依存性促通（CDF）と不片の CT1 への結合を調べた結果，低[Ca2+]時は N-lobe の活性化（CDI）にはカルモジュリン（CaM）が関与する親和性が高く，高[Ca2+]時は C-lobe の親和性が高くなり，が，その分子機構は確定してない。このチャネルと CaM

かつ Bmax も 3 に増大した。また，各 lobe のチャネル活の相互作用について，pull-down 法および patch-clamp 法性化作用をモルモット心室筋細胞にて検討した結果，により検討した。チャネルの C 末部近位部（CT1）と N

N-lobe の方がより高い作用を示した。以上の結果は，低末部（NT）への CaM 結合は，低[Ca2+]時，CT1 へは Bmax

[Ca2+]時は CaM の主に N-lobe がチャネル CT1 の部位= 0.3（単位：mol/mol），NT は低値であった。高[Ca2+]時（preIQ または IQ）に結合してチャネルの basal activity

は，CT1 へは 1.7，NT へは 0.3 であった。CT1 への CaMを起こし，CDF はその部位への CaM 結合の Ca2+依存性結合の Ca2+依存性増加は，C-lobe の Ca2+結合を消去した

増加，CDI は第二の CaM のチャネルへの結合により起こ

CaM34 では消失した。更に，CaM の N-および C-lobe 断るというモデルを支持する。

（31）複数分子同時イメージング法の開発と応用研究: 環境から医療まで
榎本秀一（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科医薬品機能分析学分野／独立行政法人理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター次世代イメージング研究チーム）

がん，糖尿病やその他の生活習慣病を含む多くの疾患進している。GREI プロトタイプを用いたマウス，ラッの発症過程には，複数の遺伝因子・環境因子が複雑に関トなどのリアルタイム代謝撮像では，それぞれ異なる核与している。われわれは，生体内において実際に機能し種で標識した複数の放射性薬剤を同時に投与し，それぞているそれら複数の疾患関連因子を，生きたままの個体

れの薬剤の集積部位の違いを明確に示した同時画像化にを傷つけることなく同時に画像化・解析を行う「複数分成功した。本講演では，GREI 装置開発の現状と最新成子同時イメージング」の重要性を提唱してきた。現在，

果，医療への応用を目指した放射性医薬品（抗体薬やペ新規複数分子同時イメージング装置「GREI」の開発に成プチド薬）開発，環境中の放射性核種測定における GREI

功し，GREI に供する種々の有用放射性核種の製造技術

応用研究について報告した。

開発，新規放射性核種(RI）標識分子プローブの開発を推378

研究会報告（32）亜鉛シグナル：B 細胞の恒常性を司る新しい制御機構
深田俊幸 1,2，宮井智浩 1,3，北條慎太郎 1,4，美島健二 2（1 理化学研究所統合生命医科学研究センター，2 昭和大学歯学部口腔病理学，
3 大阪大学大学院生命機能研究科，4 ドイツリウマチ疾患研究センター）

亜鉛の欠乏は重篤な免疫不全を引き起こす。亜鉛の恒的に Caspase の活性化と細胞死が惹起された。B 前駆細

常性は輸送体によって制御され，亜鉛シグナルとして胞の増殖にはサイトカイン刺激による JAK-STAT 経路の様々な生理機能に関与するが免疫系での役割は不明で活性化が必須であり，実際にサイトカイン刺激で ZIP10あった。そこで，リンパ球に発現する亜鉛輸送体 ZIP10の発現と細胞内亜鉛上昇を確認した。加えて，ヒト悪性の B 細胞特異的欠損マウスを作製し，B 細胞の顕著な減リンパ腫において STAT の恒常的な活性化と ZIP10 の過少を見出した。さらに，このマウスの造血幹細胞は B 細剰発現を見出した。以上より，JAK-STAT 経路→亜鉛シ胞を分化誘導できず，ZIP10 の亜鉛シグナルが B 細胞のグナル→細胞死抑制の情報変換機構が B 細胞の初期発生

初期発生に必須であることが判明した。分子機序を検証と恒常性維持に必要であることが明らかになったするために ZIP10 を誘導的に欠損したところ，欠損依存（PNAS 2014; EMBO Mol Med 2014）。

（33）上皮型 Na+チャネル（ENaC）過剰発現と粘液貯留を呈する閉塞性肺疾患
首藤

剛 1，亀井竣輔 1,2，野原寛文 1,2，藤川春花 1，坂口由起 1，松本千鶴 1，
小野智美 1，菅原卓哉 1，Mary Ann Suico1，甲斐広文 1,2（1 熊本大学大学院薬学教育部遺伝子機能応用学分野，2 熊本大学博士課程教育リーディング
プログラム「グローカルな健康生命科学パイオニア養成プログラムＨＩＧＯ」）
上皮型 Na+チャネル（ENaC）は，肺や腎臓などの上皮経路に着目し，マウスへの化合物投与を行った。その結細胞の管腔側形質膜上に発現するアミロライド感受性の果，セリンプロテアーゼ阻害剤および抗酸化剤の一部に，

Na+チャネルである。ENaC は，生体の体液量制御を担う

肺病態改善作用が認められた。さらに，マウス体内で産重要な分子であり，特に肺上皮組織においては，肺腔内生される内因性抗酸化物質ビタミン C (VC) の肺病態形

液量（ASL）の調節や上皮細胞自身の細胞内イオン環境成における役割を明らかにするため，VC 欠損 ENaC-Tgの制御に必須である。このような背景の中，我々は，致マウスを作成し，その肺病態について検討した。その結死率を低下させた気道特異的 ENaC 過剰発現マウス

果，内因性 VC の欠損は，酸化ストレス状態を亢進し，（ENaC-Tg マウス）の産出に成功し，本マウスが，粘液

マウス肺気腫病態の悪化，呼吸機能の低下を有意に促進貯留・肺気腫・呼吸機能低下症状を呈する閉塞性肺疾患させた。以上の結果より，ENaC-Tg マウスは，薬効評価

モデルとなることを明らかにした。さらに，我々は，本可能な閉塞性肺疾患モデルであり，本病態の形成には酸

マウスの肺組織のマイクロアレイ解析の結果に基づいて化ストレスが重要な役割を担うことを明らかとなった。

明らかになったプロテアーゼおよび酸化ストレス活性化379

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（34）電位依存性 Ca2+チャネル α2/δ-1 サブユニットを介した機能制御機構
赤羽悟美，伊藤雅方，守本慎一（東邦大学医学部生理学講座統合生理学分野）
電位依存性 Ca2+チャネル α2/δ-1 サブユニットは，高閾みた。その結果，α2/δ-1 サブユニットおよび電位依存性

値活性型 Ca2+チャネルの開閉や細胞膜へのトラフィッキ

N 型 Ca2+チャネルを遮断すると，神経因性疼痛は抑制さ

ングの調節に関わっており，近年，循環器疾患や神経疾れたものの，ミクログリアの活性化には影響しなかった。

患との関連も明らかにされつつある。現在，α2/δ-1 サブ

一方，神経因性疼痛の発症に伴い一次求心性知覚神経にユニットに結合する gabapentin（GBP）や pregabalin など

おける α2/δ-1 サブユニットの発現が上昇し神経終末へ集の薬物が，神経因性疼痛の治療に使用されている。しか積され，α2/δ-1 サブユニットを GBP で遮断すると神経終しながら，神経因性疼痛の発症における α2/δ-1 サブユ

末への α2/δ-1 サブユニットの集積が抑制された。以上のニットの役割は明らかではない。これまで，神経組織の結果から，神経障害に伴う α2/δ-1 サブユニットの一次知炎症により活性化されたミクログリアから産生放出され覚知覚神経終末への集積による電位依存性 N 型 Ca2+チャ

るサイトカインや神経栄養因子が神経因性疼痛の発症に

ネルの機能亢進が，神経因性疼痛の発症メカニズムの一関わることが報告されている。そこで我々は，α2/δ-1 サ

つであることを明らかにした。交感神経活動を介した心

ブユニットを含む電位依存性 N 型 Ca2+チャネルがミクロ

血管機能の制御においても，α2/δ-1 サブユニットが同様

グリアの活性化に関与するという仮説を立て，検証を試に関与する可能性が考えられる。

（35）ヒト iPS 由来心筋を用いた新規心毒性評価法の開発
黒川洵子 1，李敏 1，諫田泰成 2，芦原貴司 3，関野祐子 2，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 国立医薬品食品衛生研究所薬理部，3 滋賀医科大学呼吸循環器内科）

ヒト iPS 由来心筋を非臨床試験に用いることにより，アデノウイルスベクターで導入したところ，自律拍動能

心毒性試験の予測性が向上すると期待されている。しかが消失しペーシングに応じた拍動が見られた。活動電位

し，幹細胞由来心筋は未熟な細胞特性を示す事が知られ波形はプラトー相をもつ心室筋様となり，HERG 阻害剤ており，成人の薬物誘発性不整脈の評価については慎重による濃度依存的な APD 延長が見られ，インシリコモデに検討する必要がある。我々は，これまでに，パッチク

ルで X 遺伝子の影響をシミュレートできた。この X 遺伝

ランプ法を使用して，ヒト iPS 由来心筋細胞は自動能が子導入 iPS 心筋の高密度 2 次元培養標本を作成し，薬剤あり最大弛緩期の膜電位が浅いという未熟型心筋の特性の作用を調べたところ，HERG 阻害剤による FPD 延長だを持つことと，ヒトでの作用域の HERG 阻害剤による活けでなく，IKs 阻害による再分極予備力の低下や逆頻度

動電位幅(APD)の延長が計測できないことを示してきた。

依存性の消失も計測することが出来た。以上の結果から，そこで，ヒト iPS 由来心筋と成人心室筋の電気的性質の

現在開発中の X 遺伝子導入 iPS 心筋は，成人における薬違いに注目し，ヒト iPS 心筋に不足している X 遺伝子を物誘発性不整脈を精確に評価できることが示唆された。

380

研究会報告14．TRP チャネル研究を通じて見えてきた新たな生理学への光2014 年 6 月 5 日－6 月 6 日
代表・世話人：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）
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）クローン病線維化狭窄の病態形成における TRP チャネルの役割
倉原（海）琳 1，住吉美保 1，青柳邦彦 2，平石敬三 1，井上隆司 1（1 福岡大学医学部生理学，2 福岡大学医学部消化器内科学）（２）脂質平面膜法を用いた TRP チャネルの機能解析
内田邦敏 1，Lusine Demirkhanyan1，富永真琴 2，Eleonora Zakharian1（1 イリノイ大学医学部薬理学，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部門）（３）アストロサイトに発現する TRPV4; その特徴と生理学的意義
柴崎貢志 1，富永真琴 2，石崎泰樹 1（1 群馬大学医学部分子細胞生物学，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部門）（４）TRPV4 のリン脂質による制御
高橋重成 1，中原明香 2，伊藤弓弦 2，竹村和浩 2，北尾彰朗 2，森泰生 1，末次志郎 3（1 京都大学大学院工学研究科，2 東京大学分子生物学研究所，
3 奈良先端科学技術大学院大学）（５）環境ガス早期警報装置としての TRPA1
桑木共之 1，米満亨 1，黒木千晴 1，高橋重成 2，森泰生 2（1 鹿児島大学 大学院医歯学総合研究科 統合分子生理学分野，
2 京都大学大学院工学研究科）（６）ミクログリアにおける TRPV1 を介した走化性制御
三宅崇仁 1，白川久志 1，中川貴之 2，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科生体機能解析学分野，
2 京都大学医学部付属病院

薬剤部）（７）TRPV2 は機械受容チャネルか？
長澤雅裕，小島至（群馬大学 生体調節研究所 細胞調節分野）（８）網膜杆体入力型双極細胞における TRPM1 チャネルを介したグルタミン酸放出の制御
田丸文信，渡辺修一（埼玉医科大学 医学部 生理学）（９）第１０回 TRP 研究会を迎えて；

TRP 研究の歩みと今後の展望
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）（10）TRPC5 チャネル-caveolin-1-eNOS シグナル複合体による Ca2+動員および NO 産生の時空間制御
高橋重成 1，吉田卓史 1，小川臨 1，植田誉志史 1，山口佳織 2，浜野

坂口怜子 1，原雄二 1，森

智 1，山本伸一郎 1，

誠之 1，清水俊一 3，井上隆司 4，森泰生 1（1 京都大学大学院工学研究科，
2 京都大学大学院

地球環境学堂 環境適応生体システム論，
3 昭和大学薬学部病態生理学教室，
4 福岡大学医学部生理学教室）381

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（11）TRPC チャネルを制御する新規膜貫通タンパク質 OGU1
伊藤智哉 1，高橋重成 2，加藤賢太 2，森泰生 2，相澤康則 1（1 東京工業大学大学院生命理工学研究科分子生命科学，
2 京都大学大学院工学研究科合成生物化学）（12）中等度および高度低酸素，高酸素，高二酸化炭素に対する換気応答における TRPA1 チャネルの意義
岡田泰昌，武田湖太郎，Mieczyslaw Pokorski（独立行政法人国立病院機構村山医療センター 臨床研究センター）（13）炎症性腸疾患モデル動物の内臓痛覚過敏状態における TRPM8 チャネルの機能
松本健次郎 1，細谷拓司 2，田嶋公人 2，天ヶ瀬紀久子 1，加藤伸一 1，堀江俊治 2（1 京都薬科大学薬物治療学分野， 2 城西国際大学薬学部薬理学）（14）TRPC3 チャネルによる心臓線維化の分子メカニズム
北島直幸，冨田（沼賀）拓郎，西村明幸，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター 心循環シグナル研究部門）（15）口腔粘膜における TRPV3 チャネルを介した創傷治癒制御
合島怜央奈 1，王

冰 1，高尾知佳 1，三原

弘 2，加塩麻紀子 2，大崎康吉 1，

旌旗 3，水野敦子 4，鈴木張誠 4，富永真琴 2，城戸瑞穂 1，（1 九州大学大学院歯学研究院分子口腔解剖学分野，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門，

3 九州大学大学院歯学研究院口腔常態制御学講座分子口腔解剖学分野，
4 自治医科大学医学部薬理学講座分子薬理学部門）（16）Activation of TRPA1 channel by antibacterial agent Triclosan induces VEGF secretion in human prostate cancer
stromal cells
Sandra Derouiche，Pascal Mariot，Marine Warnier，Gabriel Bidaux，Eric Vancauwenberghe，Pierre Gosset，Brigitte Mauroy，Jean-Louis Bonnal，Christian Slomianny，Philippe Delcourt，Gilbert Lepage，Natalia Prevarskaya（Université Lille I Sciences et Technologies）（17）抗悪性腫瘍薬による肺炎症の TRPM2 チャネルを介した増悪
米澤

龍 1，石井正和 1，戸田雄大 2，森泰生 3，清水俊一 1，（1 昭和大学薬学部生理・病態学， 2 横浜薬科大学薬理学，
3 京都大学大学院工学研究科合成生物化学）（18）透過型電子顕微鏡を用いた TRP イオンチャネルの立体構造解析
三尾和弘 1，マミテリ ナシルハシ 1，小椋俊彦 1，丸山雄介 1，
守屋俊夫 1，清中茂樹 1，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合成生物化学）（19）TRPC6 による膜電位調節が骨髄間質細胞のストア依存性 Ca2+流入と細胞周期進行を制御する
市川純，井上隆司（福岡大学医学部生理学教室）（20）骨格筋機能低下に対する温熱刺激を用いた予防策の実用化に向けた研究
大平宇志（宇宙航空研究開発機構 宇宙医学生物学研究室）【参加者名】
柴崎貢志（群馬大学大学院），小島

382

至（群馬大学），長澤雅裕（群馬大学），渡邊博之（秋田大学），大平宇志（宇研究会報告宙航空研究開発機構），佐藤主税（産業技術総合研究所），

イ薬品工業㈱），田畑考統（旭化成ファーマ㈱），小山三尾和弘（産業技術総合研究所），田丸文信（埼玉医科（旭化成ファーマ㈱），高石雅之（㈱マンダム），日向美大学），米澤紀枝（塩野義製薬㈱），笹村龍（昭和大学），入江智彦（国立医薬品食傑

崇（小野薬品工業㈱），上品衛生研究所），岡田泰昌（国立病院機構村山医療セン

村雄一郎（野薬品工業㈱），崔ター），相澤康則（東京工業大学），伊藤智哉（東京工業㈱），西田基宏（岡崎統合バイオ 心循環シグナル），冨大学），遠近崇裕（東京工業大学），清水俊一（横浜薬科

田拓郎（岡崎統合バイオ 心循環シグナル），西村明幸（岡大学），伊藤理（名古屋大学），波多野紀行（愛知学院崎統合バイオ 心循環シグナル），外山喬士（岡崎統合バ大学），鈴木裕可（愛知学院大学），小澤淳一（滋賀医科イオ 心循環シグナル），北島直幸（岡崎統合バイオ 心大学），金子周司（京都大学），白川久志（京都大学），

循環シグナル），島内

三宅崇仁（京都大学），勝本るみ（京都大学），浅尾靖仁ナル），富永真琴（岡崎統合バイオ 細胞生理），鈴木喜（京都大学），尾山翔平（京都大学），荻野哲也（京都大郎（岡崎統合バイオ 細胞生理），齋藤

学），西村大希（京都大学），森イオ 細胞生理），内田邦敏（岡崎統合バイオ 細胞生理），

泰生（京都大学），沼田朋大（京都大学），坂口怜子（京都大学），小川臨（京泰樹（ラクオリア創薬司（岡崎統合バイオ 心循環シグ

茂（岡崎統合バ

Derouiche Sandra（岡崎統合バイオ 細胞生理），周一鳴都大学），桑村昂志（京都大学），長谷英治（京都大学），（岡崎統合バイオ 細胞生理），高山靖規（岡崎統合バイ

波多野雅彦（京都大学），澤村晴志朗（京都大学），植田

オ 細胞生理），橘高裕貴（岡崎統合バイオ 細胞生理），

誉志史（京都大学），内山智（京Sun Wuping（岡崎統合バイオ 細胞生理），Rupali Gupta

武（京都大学），山本雄大（京都大学），（岡崎統合バイオ 細胞生理），西本れい（岡崎統合バイ

松本健次郎（京都薬科大学），末次志郎（奈良先端科学

オ 細胞生理），渡辺成樹（岡崎統合バイオ 細胞生理），

技術大学院大学），山口陽平（岡山大学），太田利男（鳥Erkin Kurganov（岡崎統合バイオ 細胞生理），大野知幸（東取大学），畠山由香里（鳥取大学），城戸瑞穂（九州大学），

京工業大学），古江秀昌（生理学研究所 神経シグナル），

木附佐藤幸治（統合バイオ 生体制御シグナル），細川 浩（京都大学），牧山誠（京都大学），浜野智子(九州大学)，合島怜央奈（佐賀大学），井上隆司（福岡大学），市川純（福岡大学），倉原（海）琳（福都大学），豊原治彦（京都大学），山野井遊（㈱池田模岡大学），桑木共之（鹿児島大学），新谷真未（アステラ範堂），長谷直樹（帝人ファーマ㈱），高井ス製薬㈱），浅田拓也（花王㈱），加藤賢太（帝人ファー科大学），作田マ㈱），福田隆文（キリン㈱），犀川和佳奈（味の素㈱），理学研究所 分子神経生理），山本真理子（生理学研究所

永田晃一（田辺三菱製薬㈱），佐々木

視覚情報），佐藤かお理（生理学研究所 国際連携室），

淳（田辺三菱製薬㈱），安武晃一（日産化学工業㈱），林章（旭川医拓（基礎生物学研究所），長内康幸（生剛光（キッセ

守口由紀子（ラクオリア創薬㈱）群馬大学・柴TRPC5 による NO 産生に関する報告を行った。伊藤らは崎（以下敬称略））には多様な分野の研究者が参集し，TRPC1 制御因子に関する発表を行った。岡田らは換気応

２日間にわたって最新の研究成果発表と活発な討論が答における TRPA1 の働きを報告した。松本らは内臓痛行われた。２０題の最新研究成果が発表された。

覚過敏と TRPM8 の関連性を発表した。北島らは TRPC3【概要】
H26 年度の TRP チャネル研究会（代表倉原らはクローン病線維化狭窄の形成メカニズムにチャネルによる心臓線維化のメカニズムを報告した。合ついて報告した。内田らは脂質平面膜を用いた TRPM3

島らは TRPV3 による創傷治癒を報告した。Derouiche らの特性解析の結果を発表した。柴崎らはアストロサイト

は VEGF による TRPA1 活性化についての発表を行った。

TRPV4 が持つ生理学的意義を報告した。高橋らはリン脂

米沢らは抗がん剤による肺炎症と TRPM2 の関連性を報質による TRPV4 の制御を発表した。桑木らは TRPA1 が告した。三尾らは TRP チャネルの立体構造解析に関して

酸素センサーであることを報告した。三宅らは TRPV1

レポートした。市川らは TRPC6 と細胞周期に関する発によるミクログリアの走化性制御を報告した。田丸らは表を行った。大平は温熱刺激による骨格筋機能低下に関

網膜情報処理における TRPM1 の働きを発表した。富永

してレポートした。

は TRP 研究の歩みと展望を総説的に解説した。高橋らは383

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（1）クローン病線維化狭窄の病態形成における TRP チャネルの役割
倉原（海）琳 1，住吉美保 1，青柳邦彦 2，平石敬三 1，井上隆司 1（1 福岡大学医学部生理学，2 福岡大学医学部消化器内科学）

クローン病や潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患は，自かった。

己免疫異常に起因する難治性疾患であり，線維化による

TRP ファミリー中，InMyoFib に最も多く発現する

腸狭窄が大きな問題として残る。消化管筋線維芽細胞は

TRPA1 チャネルは，TGFβ 刺激によってほとんど増加し炎症病変部の創傷治癒に寄与し，その働きの遷延が腸管ないが，クローン病狭窄に使われる「大建中湯」の成分

狭窄へ繋がる。本研究では様々な物理化学刺激に応答す

によって活性化され，発現も増加して TGF 受容体下流のる TRP チャネルをターゲットとして，消化管筋線維芽細シグナルを抑制することが分かった。

胞内の Ca2+が線維化過程で果たす潜在的な役割について

クローン病患者の炎症粘膜の狭窄部位と非狭窄部位から生検組織を採取し，線維化に関わる遺伝子の発現を定検討を行った。
線 維 化 促 進 因 子 TGF-β1(5ng/ml) で 筋 線 維 芽 細 胞 株

量した。非 狭 窄部位に対 し 狭窄部位で は ，TRPC6，

InMyoFib を刺激すると，αSMA，コラーゲンⅠ,ⅢなどのN-Cadherin，αSMA，COL1A1，COL3A1，IL-1β，IL-6，

線維化マーカーの上昇に伴って，TRPC4,C6 の mRNA，IL-10，IL-11 の発現が多く確認され，TRPC4，TRPA1，

タンパク発現が著しく上昇した。
TRPC6 と αSMA，TRPC4

TNFα は両部位で同程度であった。

と N-Cadherin が共沈して，TGF 受容体の下流にある
Smad-2，p38-MAPK，Erk1/2 のリン酸化に対して抑制的

これらの結果から，消化管筋線維芽細胞による新しい
炎症性腸疾患の制御機構の可能性が示唆された。

に働き，IL-10, IL-11, COL1A1 の発現を抑制することが分（2）脂質平面膜法を用いた TRP チャネルの機能解析
内田邦敏 1，Lusine Demirkhanyan1，富永真琴 2，Eleonora Zakharian1（1 イリノイ大学医学部薬理学，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部門）

脂質平面膜法は水，塩類，イオンチャネル及びリン脂についても検討した結果，42℃までの温度上昇は TRPM3

質のみで構成される実験系であり，特定のイオンチャネを活性化しなかった。一方，リガンド存在下ではコンダ

ル分子そのものの性質，分子機構を単純でコントロール

クタンスが高温になるほど大きくなる傾向が認められされた環境で解析するための方法の１つである。今回，たが，その温度依存性はとても小さいものであった。ま2013 年にその温度感受性が報告された（Vriens et al.

た，温度依存的な開口確率の大きな変化も認められなNeuron）TRPM3 チャネルを用いた再構成系を確立し，かった。温度依存的な活性化にはこの再構成系に存在し機能解析を行った。その結果，TRPM3 のリガンドは用ない何らかの因子が重要な役割を担っている可能性が量依存的に TRPM3 の開口確率を増加させた。PIP2 はいある。今後はこの脂質平面膜法を他の TRP チャネルにつくつかの TRP チャネルの活性化に必須であると報告さいても確立し，この系の特徴を生かして膜脂質が温度感れているが他の TRP チャネルとは異なり TRPM3 活性は受性 TRP チャネルの性質，特に温度によるゲーティング

PIP2 非存在下でも認められた。さらに高濃度の PIP2 を添に与える影響を検討していきたいと考えている。

加すると TRPM3 活性は増強された。温度による活性化384

研究会報告（3）アストロサイトに発現する TRPV4; その特徴と生理学的意義
柴崎貢志 1，富永真琴 2，石崎泰樹 1（1 群馬大学医学部分子細胞生物学，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター細胞生理部門）

我々は温度感受性 TRP チャネルに属する TRPV4（活を伝播していることを突き止めた(JBC 2014)。このよう性化温度閾値： 34℃以上）が海馬に高発現しており，脳なアストロサイトからの情報伝達物質の遊離は，アスト

内温度を介して海馬神経細胞の興奮性を向上させている

ロサイト TRPV4 の活性化ことを見いだしている(J. Neurosci 2007)。脳組織標本を

の興奮

→

→

周囲のアストロサイト

神経細胞の興奮/抑制というカスケードが詳しく解析したところ，神経細胞の他，アストロサイト

存在する可能性を強く示唆しており，神経-グリアの機能にも TRPV4 発現を認めた。非常に興味深いことに，ア連関を調べるのに TRPV4 が非常に有用なツールである

ストロサイトの中に，TRPV4 陽性と陰性の二種類の細胞ことを強く示唆している。

が存在しており，TRPV4 陽性アストロサイトは約 20％

今回の発表では，アストロサイトにおける TRPV4 の程度のマイナーなサブタイプを校正していた。この結果

局在や TRPV4 活性化に伴うアストロサイト１細胞レベ

は，TRPV4 の発現を指標にアストロサイトのサブクラス

ルの Ca2+濃度変化に加え，てんかん病態時のアストロサ

を分類できる可能性を示唆している。さらに，TRPV4 陽

イト TRPV4 発現変化などの最新データも交え，アスト

性アストロサイトは TRPV4 の活性化に伴い，グリオト

ロサイトに発現する TRPV4 の特徴を紹介し，その生理ランスミッターを遊離し，周りのアストロサイトに興奮

学的意義を議論した。

（4）TRPV4 のリン脂質による制御
高橋重成 1，中原明香 2，伊藤弓弦 2，竹村和浩 2，北尾彰朗 2，森泰生 1，末次志郎 3（1 京都大学大学院工学研究科，2 東京大学分子生物学研究所，
3 奈良先端科学技術大学院大学）

TRPV4 は，非選択的なイオンチャネルであり，低浸透部である IP3 とアンキリンリピートドメインの共結晶を圧や，温度によってチャネル活性が制御されていること用いた X 線結晶解析および分子動力学計算をもとに，IP3が知られている。また，シャルコーマリートゥース病／PI(4,5)P2 結合サイトの候補を同定した。これらの結合(CMT)で多数の変異が報告されている。しかしながら，部位の変異は，チャネル活性の増大をもたらした。また，

TRPV4 のリン脂質による制御は明らかではなかった。今CMT における変異のいくつかで，脂質結合活性の減弱が回我々は TRPV4 の N 末に存在するアンキリンリピート認められた。このことは TRPV4 と PI(4,5)P2 の結合は，ドメインが，リン脂質に結合することを明らかにした。

チャネル活性を負に制御し，CMT においてはこの制御がTRPV4 のアンキリンリピートドメインは，リン脂質の中失われていることを示唆していた。

でも特に PI(4,5)P2 に比較的強く結合した。PI(4,5)P2 の頭385

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（5）環境ガス早期警報装置としての TRPA1
桑木共之 1，米満亨 1，黒木千晴 1，高橋重成 2，森泰生 2（1 鹿児島大学 大学院医歯学総合研究科 統合分子生理学分野，
2 京都大学大学院工学研究科）

TRPA1 は鼻粘膜からの求心路である三叉神経や気道

酸素種への影響を調べる。TRPA1 欠損マウスは(1)ホルマの迷走神経求心性線維に分布することから，血中の酸素

リン蒸気で充満した部屋に平気で侵入し，(2)強度の低酸

濃度が変化する以前に外界のガス環境変化を検出して警素にしないと覚醒せず，(3)三叉神経・迷走神経の活性化

告を発する系として機能している可能性があるのではなが起こりにくく，(4)飼育環境酸素濃度変化による心血管

いか，という仮説を検証した。

系の障害が増悪した。

TRPA1 欠損マウスと対照野生型マウスとを用いて以以上の結果から TRPA1 は，高・低濃度酸素やホルマリ下の実験を行った。(1)忌避／近接行動を利用して，酸素ン，アリルイソチアネートなどの有毒ガスの検出とそれ濃度や刺激物質の検出に寄与している可能性を調べる。

に引き続く回避行動・覚醒・呼吸変化などをトリガーす(2)睡眠中の低酸素または刺激物暴露による覚醒までのる警報装置としての役割を果たしている，と結論した。

時間を比較する。(3)酸素濃度変化・ホルマリン暴露によ

結果の一部は Scientific Resports 3, 3100

る迷走神経および三叉神経の活性化を比較する。(4)低酸（DOI:10.1038/srep03100）に発表済みである。

素及び高酸素環境で長期間飼育し，心血管系および活性（6）ミクログリアにおける TRPV1 を介した走化性制御
三宅崇仁 1，白川久志 1，中川貴之 2，金子周司 1（1 京都大学 薬学研究科生体機能解析学分野，
2 京都大学医学部付属病院薬剤部）

ミクログリアは脳内における免疫担当細胞であり，絶たところ，capsaicin によりミトコンドリア内 Ca2+濃度上

えず周辺環境を監視し，死細胞に対して遊走・貪食を行

昇やミトコンドリアの脱分極が引き起こされることが明

うことが知られている。TRPV1 のミクログリアにおけるらかとなった。ミクログリアの遊走についてボイデン

役割はほとんど明らかとなっていない。我々は TRPV1

チャンバーを用いて評価したところ，野生型マウス由来のミクログリアにおける役割の一つとして，走化性制御

ミクログリアでは濃度依存的な走化性が上昇し，TRPV1に着目した。

欠損マウス由来ミクログリアではこのような現象は観察

免 疫 組織 化学的 手 法に よりミ ク ログ リアに おいてされなかった。さらにこの遊走は TRPV1 遮断薬や活性TRPV1 の免疫陽性が確認されたものの，capsaicin をミク

酸素種除去剤，p38 阻害薬，JNK 阻害薬で抑制された。

ログリアに適応しても電流応答や細胞内 Ca2+応答が観察以上の結果より，ミクログリアにおける TRPV1 の活されなかった。より詳細な免疫組織化学的検討を行い，性化はミトコンドリアの脱分極を引き起こし，活性酸素

細胞内局在を検討した結果，TRPV1 は一部のミトコンド

種を産生させ，MAPK を介して走化性を向上させることリアに存在していた。ミトコンドリアに着目して検討しが示唆される。

386

研究会報告（7）TRPV2 は機械受容チャネルか？
長澤雅裕，小島至（群馬大学 生体調節研究所 細胞調節分野）

TRPV2 は増殖因子，サイトカインなどのリガンド刺激

ガラス電極を用いて血管平滑筋細胞に局所的な伸展刺により細胞膜へ移行し，Ca2+透過性チャネルとして機能激を与えると，その部位に Akt 及び TRPV2 が集積し，して Ca2+流入を増加させる。一方，血管平滑筋細胞，心局所的な細胞質 Ca2+濃度([Ca2+]c)の増加が認められた。こ筋細胞，血管内皮細胞などにおいては，細胞膜の伸展・の[Ca2+]c 増加は細胞内を伝播して細胞全体に広がった。

機械刺激に応じて活性化され，Ca2+流入を増加させるこ

PI3 キナーゼを抑制すると，この局所伸展刺激による Aktとが報告され，TRPV2 は機械受容チャネルの候補分子のの集積および TRPV2 の集積は消失し，[Ca2+]c 増加も消失一つと考えられている。我々はがん細胞を用いた検討をした。これらの結果は，機械刺激により局所で PI3 キナー

昨年の本研究会で報告し，TRPV2 が局所的な機械刺激をゼが活性化され，TRPV2 のトラフィッキングが変化して受けるとその刺激部位に集積し，Ca2+を流入させること

刺激部位に集積することを示し，TRPV2 が狭義の機械受を明らかにした。今回，血管平滑筋細胞を用い，機械刺容チャネルではないことを示唆している。

激による TRPV2 の細胞内動態の変化を検討した。

（8）網膜杆体入力型双極細胞における TRPM1 チャネルを介したグルタミン酸放出の制御
田丸文信，渡辺修一（埼玉医科大学 医学部 生理学）

網膜が光刺激を受けると，杆体視細胞からのグルタミかかわらずほぼ完全に消失した。L-AP4 の存在下で潅流

ン酸放出量は減少し，mGluR6 を発現している杆体入力

液の温度を 20 ℃から 35 ℃に上げると，ホールセル・型双極細胞は TRPM1 チャネルを開くことで脱分極する。

パッチクランプ法を用いて杆体入力型双極細胞から記録

杆体入力型双極細胞は軸索末端からグルタミン酸を放出をした時は 30〜50 mV 脱分極したが，穿孔パッチクラン

し，シナプス後細胞である AII アマクリン細胞へと情報プ法を用いて同様の記録をおこなうと 10 mV ほどしか脱を伝達し，最終的に神経節細胞を通って脳へ光情報が運分極しなかった。また，TRPM1 KO マウスの AII アマク

ばれることが知られている。今回の実験で，潅流液の温リン細胞から記録すると，温度を上げても EPSC の頻度

度を 18 ℃から 35 ℃へ上げると，AII アマクリン細胞でや振幅はほとんど変わらなかった。以上の結果から，杆

は EPSC の頻度と振幅が劇的に増大し，流入してくる電体入力型双極細胞に発現している TRPM1 チャネルの開荷量が 3 倍以上になった。
mGluR6 の agonist である L-AP4

口確率が，細胞内リガンドと温度によって制御されていを投与したところ，AII アマクリン細胞の EPSC が温度にることが示唆される。

（9）第１０回 TRP 研究会を迎えて； TRP 研究の歩みと今後の展望
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）

TRP チャネルは，1989 年にショウジョウバエの遺伝子

数多く，さまざまな後天的疾患やがんの発生にかかわるが同定されて以来，世界で精力的に研究されてきた。Ca2

こともわかっている。今後，TRP チャネルの構造や機能＋透過性の高い非選択性陽イオンチャネルとして多彩なの解析が進むことによって，Ca2＋や Na＋流入にかかわる細胞機能にかかわることが明らかとなり，チャネル病も細胞機能が明らかになり，TRP チャネル機能や発現を制387

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

御することで疾患を治療できるようになることを期待しこの会を立ち上げ，TRP 研究をリードしてきた富永先生

たい．TRP チャネルは今もっとも注目を集める分子群のからこれまでの研究の歩みや今後の展望についての特別１つと言えよう。（実験医学

講演を頂くこととした。

２０１４年３月号より）

今回，TRP 研究会が１０周年の節目を迎えるにあたり，（10）TRPC5 チャネル-caveolin-1-eNOS シグナル複合体による Ca2+動員および NO 産生の時空間制御
高橋重成 1，吉田卓史 1，小川臨 1，植田誉志史 1，山口佳織 2，浜野

坂口怜子 1，原雄二 1，森

智 1，山本伸一郎 1，

誠之 1，清水俊一 3，井上隆司 4，森泰生 1（1 京都大学大学院工学研究科，
2 京都大学大学院

地球環境学堂 環境適応生体システム論，
3 昭和大学薬学部病態生理学教室，
4 福岡大学医学部生理学教室）

一酸化窒素（NO）および Ca2+は「協奏的に」血管の弛

共免疫沈降では TRPC5 と eNOS，そして足場タンパク質

緩など様々な生理応答を制御する。両者の制御関係は，である caveolin-1 との結合が見られた。TRPC5，またはNO 合成酵素（NOS）が Ca2+依存的に活性化すると同時eNOS の caveolin-1 結合ドメイン変異体では TRPC5-eNOSに，NO が直接的に受容体やチャネルに作用して Ca2＋動間の結合が減弱し，Ca2+流入や NO 産生も低下したこと態を制御するという形で成り立っている。我々は以前のから，caveolin-1 が複合体形成の足場として働くことが示研究で，内皮細胞において，G タンパク質共役 ATP 受容された。また興味深いことに，細胞内 Ca2＋濃度の上昇は，体の下流で内皮型 NOS(eNOS)により産生される NO が，eNOS を caveolin-1 から脱離させる一方で，膜近傍におけ

TRPC5 チャネルの S-ニトロシル化を介してチャネルをる TRPC5-eNOS 相互作用を増強した。このことは，eNOS

活性化し，Ca2＋流入を引き起こすことを報告した。さらを caveolin-1 による抑制から解放し，
TRPC5 近傍での NOに今回我々は，TRPC5 が eNOS と物理的・機能的に相互産生を可能にすることで，より効率的な TRPC5 の二次的作用し，「シグナル複合体」を形成することを見出した。

な活性化の実現に働くと考えられる。以上から，Ca2+とG タンパク質共役 ATP 受容体を刺激し TRPC5 を介したNO シグナルの制御関係において重要な働きを担う新規

Ca2＋流入を誘導すると，
eNOS からの NO 産生が見られ，シグナル複合体の存在が示された。

生じた NO は二次的な TRPC5 の活性化を引き起こした。

（11）TRPC チャネルを制御する新規膜貫通タンパク質 OGU1
伊藤智哉 1，高橋重成 2，加藤賢太 2，森泰生 2，相澤康則 1（1 東京工業大学大学院生命理工学研究科分子生命科学，
2 京都大学大学院工学研究科合成生物化学）

哺乳類ゲノムの遺伝子間領域には，機能未知な転写領

我々は，OGU1（osteogenesis upregulating transcript 1）

域が数千箇所存在している。これら転写領域は近年，ノと命名された lncRNA 候補の解析過程で，この lncRNA

ンコーディング RNA（Long noncoding RNA; lncRNA）遺ゲノム座はノンコーディングではなく，実際はタンパク伝子候補として注目されているが，その機能実体はほと質遺伝子であることを実証し，さらにその翻訳産物が，んど仮説の域を出ていない。

TRPC チャネルを介したカチオン流入を促進することを388

研究会報告見出した。また，このカチオン流入量の増加は，OGU1いる。本講演では，OGU1 遺伝子同定に端を発した，TRP

タンパク質による TRP チャネル細胞内輸送経路の変化

チャネル細胞内輸送に関する最新データをご紹介し，新に起因することが，これまでの実験結果から示唆されてしい TRP 制御メカニズムの存在について議論した。

（12）中等度および高度低酸素，高酸素，高二酸化炭素に対する換気応答におけるTRPA1 チャネルの意義
岡田泰昌，武田湖太郎，Mieczyslaw Pokorski（独立行政法人国立病院機構村山医療センター 臨床研究センター）

TRPA1 チャネルは，低酸素あるいは高酸素環境を感知剤である HC-030031 の腹腔内への投与前（ただし vehicle

するセンサーである可能性が指摘されている（Takahashi

として 0.53 mL·kg-1 の DMSO を投与後），および投与後

et al. Nat Chem Biol 2011）。そこで本研究では，吸入気酸（投与総量 50 mg·kg-1 および 250 mg·kg-1 投与後）で計測

素濃度変化に対する換気応答における TRPA1 チャネル

した。
HC-030031 投与前には，空気呼吸下と比較し，中等度の役割を明らかにすることを目的とした。
計 10 匹のマウス（オス C57BL/6, 平均 18.1 週齢，体低酸素，高度低酸素，高二酸化炭素吸入により換気量は

重 27.4g）を用いた。呼吸に伴うチェンバー内の微小な圧有意に増加したが，高酸素吸入によっては換気量に変化

変化から１呼吸毎の換気パラメーターを計測しうるを認めなかった。HC-030031 投与は，用量依存的に中等

whole body plethysmography 法により一回換気量，呼吸数，度低酸素に対する換気応答を減弱させたが，高度低酸素

分時換気量を無麻酔，非拘束下で測定した。コントロー

に対する換気応答減弱効果はわずかであり，また，高二ルとしての空気呼吸下と比較し，中等度低酸素（13% O2

酸化炭素に対する換気応答には影響を与えなかった。

in N2），高度低酸素（7% O2 in N2），高酸素（100% O2），

TRPA1 チャネルは，13%程度の中等度低酸素に対する

高二酸化炭素（5% CO2 in O2）をそれぞれ 2 分間吸入さ

換気応答において必須の役割を果たしているが，7%程度せた際の換気応答を計測した。このようにして行った各の高度低酸素に対する換気応答での役割は比較的小であガスに対する換気応答を，TRPA1 チャネルの特異的阻害る。

（13）炎症性腸疾患モデル動物の内臓痛覚過敏状態における TRPM8 チャネルの機能
松本健次郎 1，細谷拓司 2，田嶋公人 2，天ヶ瀬紀久子 1，加藤伸一 1，堀江俊治 2（1 京都薬科大学薬物治療学分野， 2 城西国際大学薬学部薬理学）

冷感受性 TRPM8 チャネルは，メントールやイシリン

る内臓痛覚過敏への関与について検討を行った。マウスなどによって活性化される。イシリンの連続投与により，大腸部位の遠位結腸，横行結腸，近位結腸において

炎症性腸疾患の進行が抑制されることが示唆されており，

TRPM8 発現神経の局在を免疫組織化学的に検討したと炎症性腸疾患の病態と TRPM8 チャネルの関与が注目さころ，粘膜，粘膜下層，筋層の神経上に TRPM8 の免疫れている。炎症性腸疾患の主症状である腹痛（内臓痛）

反応性が観察された。大腸各部位における TRPM8 免疫は患者の QOL を著しく低下させている。これまでに炎活性は遠位結腸において最も広く観察された。DSS 誘起症性腸疾患の内臓痛における TRPV1 や TRPA1 チャネル

炎症性腸疾患モデルでは TRPM8 発現神経数が正常時との関与が報告されている。本研究ではマウス大腸におけ比べ増加した。２重染色による検討から TRPM8 は内在

る TRPM8 の局在と DSS 誘起炎症性腸疾患モデルにおけ性と外来性の知覚神経上に発現していることが示された。

389

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

続いて TRPM8 作用薬 WS-12 を注腸することによって誘動は TRPM8 遮断薬 AMTB によって正常時レベルまで改発される，内臓痛様の症状を正常動物とモデル動物で比善した。したがって TRPM8 チャネルは炎症性腸疾患の較したところ，モデル動物において内臓痛様行動が増加

内臓痛に関与していることが示唆された。

することが明らかとなった。WS-12 による内臓痛様の行（14）TRPC3 チャネルによる心臓線維化の分子メカニズム
北島直幸，冨田（沼賀）拓郎，西村明幸，西田基宏（岡崎統合バイオサイエンスセンター 心循環シグナル研究部門）

高血圧や虚血などのストレスが心臓にかかった際に生行った．TRPC3 欠損マウスでは圧負荷による心肥大は抑じる間質組織のコラーゲン蓄積（線維化）は，心臓の柔制されず，間質の線維化および心機能低下が強く改善さ

軟性や頑健性を低下させ，心不全を引き起こす原因となれた。線維化は主に低分子量 G タンパク質 RhoA によっる。心臓リモデリングは細胞外の生理活性物質や機械的て仲介され，心臓への圧負荷により誘発される RhoA 活

圧負荷によって誘発される Ca2+流入を介して活性化され性化が TRPC3 阻害により抑制されることを明らかにしることが示唆されている。我々はこれまでに TRPC3/6

た。一方，ラット新生児心筋細胞に static mechanical stretch

チャネルが心臓リモデリングを制御する分子であることを行うことで TRPC3 依存的な Rho 活性化が観察され，を明らかにし，TRPC3 選択的阻害剤（Pyrazole-3）が大

cyclic mechanical stretch では TRPC3 活性化が観察されな動脈狭窄による圧負荷誘発性の心肥大のみならず，間質かった。以上の結果は，TRPC3 が static mechanical stretchの線維化や心機能不全も有意に抑制することを見出した。

を特異的に感知することで，Rho 依存的な心臓線維化をそこで本研究では，TRPC3 欠損マウスを用いて，圧負荷

誘導することを強く示唆している。

誘発性の心不全における TRPC3 チャネルの役割解析を（15）口腔粘膜における TRPV3 チャネルを介した創傷治癒制御
合島怜央奈 1，王張

冰 1，高尾知佳 1，三原旌旗 3，水野敦子 4，鈴木

弘 2，加塩麻紀子 2，大崎康吉 1，
誠 4，富永真琴 2，城戸瑞穂 1，（1 九州大学大学院歯学研究院分子口腔解剖学分野，
2 岡崎統合バイオサイエンスセンター
3

細胞生理研究部門，

九州大学大学院歯学研究院口腔常態制御学講座分子口腔解剖学分野，
4 自治医科大学医学部薬理学講座分子薬理学部門）

口腔内は，身体の他の部位に比べ幅広い温度に曝され

生型，TRPV3 遺伝子欠失マウスおよび TRPV4 遺伝子欠る機会が多く，また体表面の皮膚よりも高い温度で維持

失マウスから急性単離した細胞におけるカルシウムイ

されている。私たちは口腔粘膜上皮に発現している温度

メージングおよび電気生理学的手法により見出した。皮

感受性 TRP（transient receptor potential）チャネルファミ

膚角化細胞と口腔上皮細胞の初代培養における TRPV3

リーが口腔における多様な刺激を受容し，上皮の維持やの発現を比較したところ皮膚よりも口腔で高かった。そ

防御に積極的に関わっていると考え解析を進めている。

こで，口腔に抜歯創を形成し，その治癒過程を比較した

マウス口腔粘膜上皮細胞が温度への感受性を示すこと，
その温度感受性は TRPV3 および TRPV4 によることを野390

ところ，野生型に比べ TRPV3 遺伝子欠失マウスでは抜
歯創の治癒が遅延していた。また TRPV4 遺伝子欠失マ

研究会報告ウスでは治癒の遅延は認められなかった。よって，創傷口腔における温度環境および TRPV3 の活性化が関与しの治癒に TRPV3 が関与している事が示唆された。一般ている事が考えられた。

に感じられる皮膚よりも口腔における創治癒の速さには，（16）Activation of TRPA1 channel by antibacterial agent Triclosan induces VEGF secretion in humanprostate cancer stromal cells
Sandra Derouiche，Pascal Mariot，Marine Warnier，Gabriel Bidaux，Eric Vancauwenberghe，Pierre Gosset，Brigitte Mauroy，Jean-Louis Bonnal，Christian Slomianny，Philippe Delcourt，Gilbert Lepage，Natalia Prevarskaya（Université Lille I Sciences et Technologies）
Accruing evidence indicates that exposure to environmental

first time that environmentally relevant concentrations of TCS

compounds may adversely impact human health, and promote

activate a cation channel of the TRP family, TRPA1 (Transient

carcinogenesis. Triclosan (TCS) is an antimicrobial agent

Receptor Potential Ankirin 1), in primary cultured humanwidely used as a preservative in personal care products. TCS

prostate cancer stromal cells. The TCS-induced TRPA1

has been shown to act as an endocrine disruptor in

activation increased basal calcium in stromal cells andhormone-dependent tissues such as prostate and breast. In thisstimulated the secretion of VEGF and epithelial cells

study, we demonstrated a new molecular mechanism by which

proliferation. Interestingly, immunofluorescence labeling

TCS stimulates the secretion by human prostate cancer

performed on formalin-fixed paraffin-embedded prostate

stromal cells of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF),

tissues showed an exclusive expression of the TRPA1 channela factor known to promote tumour growth. This mechanism

in prostate cancer stromal cells. Our data demonstrate an

involves an increase in intracellular calcium levels due to theimpact of the environmental factor on the tumor's

direct activation of a membrane ion channel. Using calcium

microenvironmental interactions, by activating a tumor

imaging and electrophysiology techniques, we showed for the

stroma-specific TRPA1 ion channel.

（17）抗悪性腫瘍薬による肺炎症の TRPM2 チャネルを介した増悪
米澤

龍 1，石井正和 1，戸田雄大 2，森泰生 3，清水俊一 1，（1 昭和大学薬学部生理・病態学， 2 横浜薬科大学薬理学，
3

京都大学大学院工学研究科合成生物化学）

TRPM2 は酸化ストレスにより活性化される Ca2+透過とが知られている抗悪性腫瘍薬であり，LPS とは異なる性チャネルであり，炎症性細胞に発現が認められている。

機構で肺炎症を引き起こす。そこで，本研究では炎症反我々は，これまでに TRPM2 活性化が様々な炎症性疾患

応における TRPM2 の役割を明らかにすることを目的との増悪に関わっていることを明らかにしてきた。一方，

し，BLM 及び LPS 誘発肺炎を比較検討した。実験には，

近年 LPS による肺炎モデルでは，TRPM2 の関与が認め

WT 及び TRPM2 KO マウスを用いた。マウスに BLM まられないことが報告されている。これらのことから，炎たは LPS を投与後の肺胞における炎症性細胞数及びサイ症が惹起される機構により TRPM2 の関与が異なっていトカイン量の変化を測定した。その結果，KO マウスでる可能性があるが，詳細は全く明らかでない。ブレオマ

は WT マウスと比較し BLM 投与後の炎症性細胞の浸潤

イシン（BLM）は，濃度依存的に肺傷害を引き起こすこやサイトカイン量の抑制を認めた。一方，LPS 投与後の391

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

炎症細胞の浸潤及びサイトカインの産生は WT と KO マ

LPS による肺炎では関与のないことが明らかとなった。

ウスで差を認めなかった。以上より，BLM による肺炎過TRPM2 は細胞傷害により惹起される炎症の進展に関与

程では TRPM2 がサイトカインの産生や炎症性細胞の浸している可能性が示された。

潤を促進することにより肺炎症を増悪させるが，一方（18）透過型電子顕微鏡を用いた TRP イオンチャネルの立体構造解析
三尾和弘 1，マミテリ ナシルハシ 1，小椋俊彦 1，丸山雄介 1，
守屋俊夫 1，清中茂樹 1，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合成生物化学）

温度感受や酸化ストレス・浸透圧・味覚等の多様な刺トレスに応答する TRPM2，アリルイソチオシアネートや激に対するセンサーとして働く TRP チャネルは，６回膜プロスタグランジン J2，分子状酸素などを感知する

貫通サブユニットがホモあるいはヘテロ 4 量体で機能す

TRPA1 が含まれる。共通する基本構造は持つものの，得る。分子種ごとの機能の相違やマルチモーダル活性化機られた立体構造からはそれぞれの TRP チャネルの機能構を理解するためには，分子の構造理解が不可欠である。

に応じた特徴が見出された。

しかし，500kDa もの高分子量膜タンパク質であるため解また電子顕微鏡解析は実画像をベースにした解析であ析が難しく，現在に至るまで全体の結晶構造は得られてり，複合体全体の可視化が可能という，他の構造解析技

いない。

術には無いアドバンテージが存在する。我々はその利点

我々は動物細胞培養系で発現させた TRP チャネルをを活用したラベリング技術の開発も進めており，各サブ

高純度で精製し，大量の電子顕微鏡画像データから統計

ユニットの特定やチャネルへのリガンド結合の可視化，学的計算で元の 3 次元構造を導き出す，「単粒子解析法」

チャネル本体の構造変化の解析等への応用を目指していの技術開発とそれを用いた構造解析を行ってきた。そのる。解析の高分解能化への取り組みも併せて報告する。

中には細胞内カルシウム濃度に応答する TRPC3，酸化ス（19）TRPC6 による膜電位調節が骨髄間質細胞のストア依存性 Ca2+流入と細胞周期進行を制御する
市川純，井上隆司（福岡大学医学部生理学教室）

骨髄間質細胞(bone marrow stromal cell, BMSC)は骨芽発現減少が観察された。これとは反対に G1 期において細胞や脂肪細胞，軟骨細胞のみならず神経や血管およびTRPC6 発現量は増加していた。Ca2+イメージング法で細心筋へと分化可能な体性幹細胞を含む。その増殖および胞 内 Ca2+ 動 態 を 精 査 す る と ス ト ア 依 存 性 Ca2+ 流 入分化の制御機構を知ることは再生医学の重要なテーマの(SOCE)が S 期において増大し，G1 期において減少してい1 つである。本研究では，非興奮性細胞の重要な Ca2+動ることがわかった。更に膜電位について検討した結果，員経路である TRPC および STIM/Orai 分子が BMSC の細S 期では BMSC の静止電位が最も深く G1 期では最も浅胞周期進行に果たす役割について検討した。ラットよりいことがわかり，静止電位と TRPC6 発現量の相関性が示

単離し一次培養した BMSC を各細胞周期に同調させて唆された。また RNAi 法により TRPC6 の発現抑制を行う

mRNA およびタンパク発現量を調べると，S 期においてと静止電位が過分極側へ傾き，且つ SOCE が増大するこ

顕著な TRPC1 と STIM/Orai の発現増加，及び TRPC6 のとが明らかとなった。細胞外を過剰 K+(あるいは Na+-free392

研究会報告液)で灌流し膜を脱分極(過分極)させると SOCE が減少ることにより膜電位が過分極側へ傾き，Ca2+の駆動電圧(増大)し，且つ異なる各細胞周期間の差異が消失した。

が増えることで SOCE が増大し細胞周期進行に影響を及

これらの結果より，S 期において TRPC6 の発現が減少す

ぼす可能性が示唆された。

（20）骨格筋機能低下に対する温熱刺激を用いた予防策の実用化に向けた研究
大平宇志（宇宙航空研究開発機構 宇宙医学生物学研究室）

宇宙滞在に伴い，骨格筋（特に抗重力筋）に廃用性のたお湯に 30 分間浸けた。温熱刺激は吸入麻酔下で行い，機能低下が誘発される。現在，この予防策として運動処

刺激中のラットの身体にはビニール袋を纏わせ，お湯と方が用いられている。しかし，宇宙飛行士は 1 日約 2 時の直接接触を避けた。本条件での温熱刺激を 2 日に 1 回

間，週に 6 日の頻度でトレーニングを行っているにもかの頻度で行い，2 週間後に筋の湿重量および水分含有率，かわらず，十分な効果が得られていないという報告も存

筋線維横断面積を測定した結果，筋肥大が促進されると在する。そこで我々は，運動処方に替わる，または運動

同時に筋萎縮も抑制されていることを確認することがで処方と組み合わせることで相乗効果が期待される手法ときた。また，筋萎縮の抑制効果を得るための温度閾値のして“温熱刺激”に着目し，その有効性を検証する実験存在も確認できた。以上の結果から，特定の TRP チャネを行った。温熱刺激による筋の肥大促進および萎縮抑制

ルが筋肥大の促進および筋萎縮の抑制に関与している可効果について同一個体を用いて評価するため，右後肢の能性が示唆された。

坐骨神経のみ切除したラットの後肢全体を恒温槽に張っ393

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

15．痛みと痛覚情動連関の神経機構
2014 年 12 月 10 日－12 月 11 日
代表・世話人：池田弘（福井大学大学院工学研究科 知能システム工学専攻）

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）一次感覚神経における TRPV1-ANO1 相互作用による疼痛メカニズム高山靖規（岡崎統合バイオサイエンスセンター

細胞生理研究部門)（２）成体一次感覚ニューロンに発現する TRPV2 の機械痛覚における役割
片野坂公明（中部大学 生命健康科学部）（３）口腔内外における切開処置後の痛覚過敏にたいするＴＲＰＶ１とＴＲＰＡ１の役割
浦田健太郎（日本大学 歯学部 補綴学第一講座）（４）線維筋痛症モデルを用いた病態機構の解明
田口徹（名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野Ⅱ）（５）末梢血流低下と不快な異常感覚倉石泰（富山大学大学院 医学薬学研究部 応用薬理学研究室）（６）触覚センサーとして機能する Merkel 触盤の細胞分子機構
池田亮（東京慈恵会医科大学 整形外科学講座）（７）インターロイキン(IL)27 欠損による疼痛行動の変化（ノックアウトマウスの解析）
石川亜佐子（佐賀大学 医学部 麻酔・蘇生学講座）（８）遅発性筋痛を生じる伸張性収縮パラメータとその機械的因子林

功栄（名古屋大学環境医学研究所 神経系分野Ⅱ）（９）慢性疼痛発症に関る大脳皮質一次体性感覚野（S1）の役割
石川達也（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部門）（10）慢性的な痛み病態を理解するための網羅的なマルチレイヤー解析の試み
成田

年（星薬科大学 薬学部 薬理学教室）（11）リゾフォスファチジン酸誘導性の痒(かゆ)みにおける TRPA1 と TRPV1 を介したシグナリング
橘髙裕貴（岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理研究部門）（12）成熟マウス脊髄後角 glycine 性シナプス伝達に対する glycine transporter 阻害の影響
田辺光男（北里大学 薬学部 薬理学教室）（13）ラット舌癌モデルにおけるエンドセリンの初期癌性疼痛抑制機構
古川明彦（日本大学 歯学部 口腔外科学講座）（14）パルブアルブミンニューロンによる低閾値機械受容線維終末の制御
八坂敏一（佐賀大学 医学部 生体構造機能学講座）（15）光刺激に対するラット三叉神経脊髄路核尾側亜核／上部頚髄移行部における眼侵害受容ニューロンの応答
片桐綾乃（日本大学 歯学部 生理学講座）（16）ミクログリア BK チャネルを介したモルヒネ鎮痛耐性及び痛覚過敏メカニズム解明
林良憲（九州大学 歯学研究院 口腔機能分子科学）（17）口腔顔面痛の客観的な診断と治療法を目指した臨床研究
岡安一郎（長崎大学大学院 医歯薬学総合研究科 歯科麻酔学分野）

394

研究会報告【参加者名】
半場道子（福島県立医科大学），太田大樹（帝京大学），

柳誠司（関西大学），大久保正道・小林希実子（兵庫医舟久保恵美（慶應義塾大学），岩田幸一・篠田雅路・片科大学），津田桐綾乃・久保亜抄子・浦田健太郎・古川明彦（日本大学），

石川亜佐子（佐賀大学），岡安一郎・山下裕美（長崎大成田亮（東京慈恵会医科大学），倉本恵梨子（鹿児島大学），山野井遊（㈱池田模範学），田辺光男（北里大学），上村藍太郎（新潟大学），堂），今井利安（日本ケミファ㈱），田畑考統・竹内啓太

倉石（旭化成ファーマ㈱），福田隆文（キリン㈱），中

年（星薬科大学），池田泰・歌大介・酒井晶帆・高槻雄太・城

麻衣・

誠・林

良憲（九州大学），八坂敏一・誠則

小林奈央（富山大学），尾崎紀之・堀紀代美・平賀慎一（田辺三菱製薬㈱），佐々木淳（田辺三菱製薬㈱），丸山郎・松原崇紀・中川達貴（金沢大学），田口格（キッセイ薬品工業），渡邉修造（ラクオリア創薬），

栄・小林正明（名古屋大学），粂

徹・林功

和彦・大澤匡弘・宮古江秀昌・秋元望・石川達也・山田彬博・中尾弥起（生本啓補・北尾優花・石倉啓一郎・丸岡純也・中川寛之・

理学研究所），富永真琴・鈴木喜郎・齋藤茂・内田邦飯尾彩加・加藤慎也（名古屋市立大学），水村和枝・片敏・高山靖規・橘高裕貴・Derouiche Sandra・田淵紗和子・

野坂公明・村瀬詩織（中部大学），中川貴之・今井哲司

孫（京都大学医学部附属病院），宗可奈子（京都大学），青山雄一（岡崎統合バイオサイエンスセンター）

武平・西本れい・Erkin Kurganov・ Rupali Gupta・藤【概要】
当初の提案者である福井大学大学院工学研究科知能スと TRPA1 チャネルの活性化が関わっていると報告しシステム工学専攻の池田弘准教授が急逝されたために，た。石川亜佐子はインターロイキン 27 が痛み感覚に関

所内対応者の生理学研究所細胞生理研究部門富永真琴

わっていることをノックアウトマウスの行動解析からが急遽研究会のオーガナイズを行い，２日間にわたって明らかにした。林功栄は遅発性筋痛を生じる伸張性収縮

最新の研究成果発表と活発な討論が行われた。１７題のパラメータとその機械的因子の解析を行った。石川達也

最新研究成果が発表された。うち２題は特別講演であっは慢性疼痛発症における大脳皮質一次体性感覚野の役た。

割，とくに興奮性神経細胞およびアストロサイトの活動

特別講演で，池田亮は触覚センサーとして機能するメ

亢進の関与を報告した。橘高はリソフォスファチジン酸

ルケル細胞のピエゾチャネルの役割を概説した。また，誘導体が TRPV1, TRPA1 を活性化して痒みを引き起こす

成田年は慢性痛に関与する分子を明らかにするためにメカニズムを明らかにした。田辺はグリシントランス行っているゲノム解析，エピゲネティクス解析，トランポータ阻害薬による鎮痛作用に関わるグリシン受容体

スクリプトーム解析，メタボローム解析，プロテオーム

活性化のシナプス機序を報告した。古川は舌がんの初期解析等の結果を紹介した。一般演題では，高山はマウス

がん性疼痛の抑制にエンドセリン A 受容体またはオピ

感覚神経における TRPV1-ANO1 相互作用が新規の痛み

オイド受容体を介したシグナルが関わることを報告し増強メカニズムであることを報告した。片野坂は TRPV2た。八坂はパラアルブミン神経による低閾値機械受容線が感覚神経で機械刺激感知に関与することを報告した。

維終末の制御機構を報告した。片桐は光刺激に対する

浦田はラットを用いた実験で，機械痛覚過敏に口腔外はラット三叉神経脊髄路尾側亜核／上部頚髄移行部におTRPV1, TRPA1 が，口腔内は TRPA1 が関与することを報ける眼侵害受容神経の応答メカニズムを報告した。林良告した。田口はレセルピン投与による線維筋痛症モデル

憲はミクログリア BK チャネルを介したモルヒネ鎮痛耐を用いて末梢感覚神経レベルでは ASIC3 チャネルが，脊性と痛覚過敏メカニズムの解析結果を報告した。岡安は髄レベルではミクログリアが重要な役割を果たしてい口腔顔面痛の臨床研究について報告した。

ることを明らかにした。倉石は「しびれ」に酸化ストレ395

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（1）一次感覚神経における TRPV1-ANO1 相互作用による疼痛メカニズム高山靖規 1，歌

大介 2，古江秀昌 3,4，富永真琴 1,4（１岡崎統合バイオサイエンスセンター 細胞生理研究部門，
2 富山大学3 生理学研究所

応用薬理学教室，

神経シグナル研究部門，

4 総合研究大学院大学

生理科学専攻）

カルシウム透過性の高い TRPV1 チャネルは一次感覚法により明らかにした。また，DRG ニューロンにおいて神経において侵害性刺激センサーとして働く。近年，Ca2+

カプサイシン誘発電流が ANO1 阻害剤で減弱することを活性化 Cl-チャネルであるアノクタミン１（ANO1）が侵発見した。加えて，脊髄膠様質細胞においてカプサイシ

害性熱刺激によって活性化し，灼熱痛に関与することがン灌流投与によって誘起される興奮性シナプス後電流の報告された。また，後根神経節（DRG）ニューロンにお発生頻度の増加は ANO1 阻害により半減した。さらに，

いて ANO1 発現ニューロンの多くが TRPV1 も発現してANO1 阻害剤を投与することでマウスにおいて見られるいる。このことから，我々は TRPV1 の活性化を介してカプサイシン誘発の痛み関連行動が抑制された。これら

細胞内に流入するカルシウムによって ANO1 が活性化すの結果は，これまで TRPV1 によるとされてきた疼痛にることで発火頻度が上昇し，痛みが増強するのではない

ANO1 活性が寄与している可能性を示しており，TRPV1かと考えた。そこで我々は TRPV1 と ANO1 が機能的・だけでなく TRPV1-ANO1 相互作用の抑制が鎮痛効果を

物理的に相互作用することを HEK293T 細胞におけるもたらすことを示唆している。

ホールセルパッチクランプ法による電流解析と免疫沈降（2）成体一次感覚ニューロンに発現する TRPV2 の機械痛覚における役割
片野坂公明 1，高津理美 2，水村和枝 1，成瀬恵治 2，片野坂友紀 2（1 中部大学生命健康科学部，2 岡山大学大学院医歯薬学総合研究科）

TRPV2 (transient receptor potential vanilloid 2)は，一次感

熱性疼痛の評価では，TRPV2cKO と野生型で有意な差は

覚ニューロンに発現する温度感受性イオンチャネルで観察されなかった。一方，TRPV2cKO マウスの機械痛覚あり，熱痛覚に関与する可能性が示唆されていた。一方行動を野生型と比較すると，足底へのフォン・フライ・

で，TRPV2 は伸展刺激でも活性化され，末梢神経系発生

ヘア・テストで逃避行動の有意な低下が，また尾部での期における軸索伸張の促進に関与する(Shibasaki et al.,ランダル-セリット・テストでは逃避閾値の上昇が観察さ

2010)。しかし，成長後の個体の感覚機能における役割はれた。さらに，TRPV2cKO マウスから培養した脊髄後根明らかにされていなかった。我々は，一次感覚ニューロ

神経節（DRG）ニューロンでは，伸展刺激に応答する細ンにおいて TRPV2 を欠損した組織特異的遺伝子欠損マ胞が有意に減少しており，特に高閾値の伸展に応じる細ウス(TRPV2cKO) を作成し，成体（adult）の一次感覚胞の割合が大きく低下していた。以上の結果から，成体

ニューロンにおける TRPV2 の役割について検討した。

一次感覚ニューロンの TRPV2 は，熱痛覚よりもむしろ

ホットプレートテストおよびプランターテストによる機械痛覚に関与することが示唆された。

396

研究会報告（3）口腔内外における切開処置後の痛覚過敏にたいするＴＲＰＶ１とＴＲＰＡ１の役割
浦田健太郎 1,2，篠田雅路 2，本田訓也 2，岩田幸一 2（１日本大学歯学部 歯科補綴学第Ⅰ講座， 2 日本大学歯学部 生理学講座）

組織損傷後の口腔内外の疼痛感受性の違いに対するよび TRPA1 陽性 TG 細胞数が有意に増加していた。

TRPV1 および TRPA1 の役割を検討した。S.D 系雄性ラッHC030031 により，口腔内外ともに冷，機械痛覚過敏がトの頬粘膜または口髭部に切開を加え，浅麻酔下にて，抑制された。一方，SB366791 により口腔内外とも熱痛

口腔内外に熱，冷および機械刺激を与え，頭部引っ込め

覚過敏は抑制されたが，機械痛覚過敏では口腔外におい反射閾値(HWT)を測定した。また頬粘膜あるいは口髭部て抑制されたのに対して口腔内においては抑制されなに神経逆行性色素を投与し切開後 3 日目，頬粘膜あるいかった。以上より組織損傷後に発症する熱痛覚過敏におは口髭部を支配する三叉神経節(TG)細胞における TRPV

いて，口腔外は TRPV1 および TRPA1，口腔内は TRPV1

１および TRPA1 の発現を解析した。さらに，TRPV1 アが関与し，冷痛覚過敏において，口腔外口腔内ともにンタゴニスト(SB366791)または TRPA1 アンタゴニスト

TRPA1 が関与し，機械痛覚過敏において，口腔外は(HC030031)を切開部へ投与し，頬粘膜および口髭部のTRPV1 および TRPA1，口腔内は TRPＡ1 が関与している

HWT の変化を測定した。切開後 3 日目，頬粘膜およびことが示唆された。

口髭部に熱，冷および機械痛覚過敏が発症し，TRPV1 お（4）線維筋痛症モデルを用いた病態機構の解明
田口徹 1，片野坂公明 1,2，安井正佐也 3，林功栄 1，山下麻衣 1，

若月康次 1，木山博資 3，山中章弘 1，水村和枝 4（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 生命医科学科，
3 名古屋大学

大学院医学系研究科 機能組織学分野，4 中部大学 生命健康科学部 理学療法学科）

線維筋痛症 (fibromyalgia, FM)は全身性の疼痛を主症

発 現 増 大 が み ら れ た 。 ４ ） ASIC3 の 選 択 的 阻 害 薬状とする慢性難治性疾患である。近年，FM の動物モデ(APETx2)の皮下投与は，モデル動物の皮膚痛覚過敏行動

ルがいくつか開発され，有効薬物の探索を目的とした行を有意に抑制した。５）脊髄後角における Iba1 陽性ミク

動薬理実験が行われているが，FM の神経機構は未解明

ログリアの細胞直径を指標に，ミクログリアの動態を定である。本研究ではレセルピン投与による FM モデルを量したところ，痛覚受容に重要である第 I-II 層において，

用い，FM の末梢神経・脊髄機構を調べ，以下の所見を顕著な活性化がみられた。６）活性化ミクログリアの阻得た。１）単一神経記録による電気生理学実験では，筋害剤であるミノサイクリンを投与すると，機械痛覚過敏

C 線維侵害受容器の機械反応が有意に増大していた。２）の発症が有意に減弱した。以上より，末梢神経レベルで皮膚でも機械感受性 C 線維侵害受容器の機械反応は増大

は ASIC3 チャネルの発現増大を介した C 線維侵害受容器

したが，その割合が有意に低下しており，末梢侵害受容の機械感受性亢進が，また，脊髄レベルではミクログリ器レベルでは機械感受性の逆説的な変化が観察された。

アの活性化が本モデルの痛覚過敏に関与すると考えら

３）後根神経節における疼痛関連イオンチャネル

れる。これらの変化は線維筋痛症の病態機構にも関わる(ASIC1-3, TRPA1, TRPV1, TRPV2, TRPV4, P2X3, Piezo1-2,と推測される。

Nav1.7-1.9)の発現を定量したところ，ASIC3 のみ有意な397

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（5）末梢血流低下と不快な異常感覚
倉石泰，城麻衣，酒井晶帆，溝口静香，佐々木淳，安東嗣修（富山大学 大学院医学薬学研究部 応用薬理学研究室）

Oxaliplatin などの抗がん薬による感覚神経障害は，ビで無髄 C 線維の関与は少ないと考えられる。また，

リビリ・ジンジン，チクチクあるいは｢しびれ｣と表現さ

oxaliplatin 投与により後肢足底の皮膚血流低下が最大とれる不快な異常感覚 dysesthesia を伴う。しかし，その発なった 10 日目に，血流増加の目的で後肢を 42C に加温症機序は不明であり確立された治療法はない。ところで，

すると後足を舐める行動が観察された。虚血再灌流およtingling と pricking は正座を解いた時の異常感覚に類似す

び oxaliplatin により低下した血流増加による舐め行動がる。そこで，虚血再灌流および oxaliplatin による不快異共に抗酸化薬 N-acetyl-L-cysteine と TRPA1 チャネル遮断

常感覚の動物実験による評価を試み，その作用機序を調薬 HC-030031 により抑制された。以上の結果から，末梢べた。マウスの足首を結紮・虚血後血流を再開させると血流が低下した状態での局所血流の急激な増加は不快

処置側後足を舐める行動が約 10 分間観察された。この

異常感覚の原因となり，酸化ストレスと TRPA1 チャネ

反応は新生仔期の capsaicin 処置で抑制されなかったの

ル活性化の関与が示唆される。

（6）触覚センサーとして機能する Merkel 触盤の細胞分子機構
池田

触覚は，日常生活を営む上で必要不可欠な感覚である。

亮（東京慈恵会医科大学 整形外科学講座）

Merkel 細胞と Aβ 求心性神経終末から構成される。二点字を書く，歩く，食べる，椅子にすわる，誰かをハグす

識別など，特に繊細な触覚識別を行う受容器として広くるなど，絶えず私たちは何かに触れることで情報を獲得

認知されてきたが，機械刺激電気シグナル変換の分子機している。外界からの機械刺激を的確に中枢神経に伝達

構は明らかでなかった。特に Merkel 細胞自身が，目の視し物体の形や質感を認識するだけでなく，意識下であれ

細胞，耳の有毛細胞，鼻の嗅細胞や舌の味蕾細胞と同様ば，触れるあるいは触られることで，不快や快感といっに皮膚の感覚細胞として機能しうるかどうかは長いあた洗練された感覚を生み出すことも可能である。また，

いだ議論されてきた。これを明らかにするため，Merkel

糖尿病，慢性炎症，外傷などの病的状態においては，神細胞を標的とした In situ パッチクランプ法を確立し，そ経が障害されることによって，通常であれば痛むはずのの電気生理学的特性を検討した。その結果，Merkel 細胞

ないやさしい触刺激が，耐え難い激痛となる触覚性疼痛

は機械刺激を的確に電気変換し，活動電位に転換する興（アロディニア）を生じる。その成立機序は複雑で，主奮性細胞であることがわかった。さらに Merkel 細胞の機病変に引き続いて起こる中枢神経内の可塑的変化が原

械刺激活性化電流は，後根神経節ニューロンにも発現す因であると考えられているが，新たに構築された中枢神

る Piezo2 チャネルの開口によって生じていることがわ

経ネットワークに情報伝達する触覚センサーの機能はかった。今回はメカノトランスデューサーとして働く

明らかでなかった。

Merkel 細胞の不思議な機能を中心に論じたい。

Merkel 触盤は皮膚に存在する機械受容器のひとつで，398

研究会報告（7）インターロイキン(IL)27 欠損による疼痛行動の変化（ノックアウトマウスの解析）
石川亜佐子 1，笹栗智子 1，平川奈緒美 1，八坂敏一 2，村田祐造 2，原博満 3，吉田裕樹 4（1 佐賀大学医学部 麻酔・蘇生学講座，2 佐賀大学医学部 生体構造機能学講座，
3 鹿児島大学大学院

医歯学総合研究科 免疫学分野，4 佐賀大学医学部 分子生命科学講座）

近年，痛みに関するサイトカインなど免疫分子の報告

ンショナルな KO マウスで疼痛行動解析を行った。そのが増加している。IL-1β，IL-6，TNF-α，IL-17 など炎症性結果，熱刺激，機械刺激，化学刺激のいずれにおいても，

サイトカインの発痛作用の報告が多いが，抗炎症作用を疼痛関連行動の増強を示した。リコンビナント IL-27 腹もつ IL-10 が痛みを抑制する，という報告もある。IL-27

腔投与を行うと，EBI3 KO マウスでは，疼痛関連行動がは，T 細胞の分化を介して IL-17 の産生を抑制し，IL-10

正常化されたが，受容体のない WSX-1KO マウスでは正の産生を促進することが知られている。我々は，IL-27

常化されなかった。従って，この作用は IL-27 受容体をが痛みを抑制する作用を持つと仮定しノックアウトマ

介していること，KO マウスの表現型は発達過程の不可ウスの行動実験を行った。IL-27 は，2 つのたんぱく質

逆的変化ではないことが示唆された。以上の結果から，

p28 と EBI3 から構成される。また，その受容体は特異的

IL-27 は，生理的条件下において痛みの感度を調節して受容体 WSX-1 と IL-6 受容体等と共通の gp130 から構成いる可能性が示唆された。

されている。実験は EBI3 と p28，及び WSX-1 のコンベ

（8）遅発性筋痛を生じる伸張性収縮パラメータとその機械的因子
林

功栄 1，阿部真博 2，山中章弘 1，水村和枝 3，田口徹1

（1 名古屋大学 環境医学研究所 神経系分野Ⅱ，2 ビタカイン製薬㈱ 学術部,
3 中部大学

生命健康科学部 理学療法学科）

遅発性筋痛は身体活動を制限するため，持続的な運動

LC 負荷前後の機械逃避閾値を測定し，遅発性筋痛の程が必要な肥満や糖尿病患者，また，アスリートにとって度を定量した。遅発性筋痛は LC の Range と Speed に依問題となり，遅発性筋痛を生じない適切な運動処方が求存してその強度を増した。Speed を固定した条件では LC(Lengthening

中に発生するトルクの積分値は Range 依存的に増加し，

contraction, LC) が遅発性筋痛を生じやす いことはわ

遅発性筋痛の強度と有意な正の相関を示した。逆に，かっているが，LC のどのパラメータが発症に関わるか，

Range を固定した条件では LC 中に発生するトルクの上

また，どの機械的因子が痛覚過敏の強度を規定するかは

昇率は Speed 依存的に増加し，遅発性筋痛の強度と有意明らかでなく，本研究ではこれらの点を調べた。イソフな正の相関を示した。以上より，LC の Range と Speed

ルラン吸入麻酔下でラット総腓骨神経に電気刺激を与は遅発性筋痛発症に関わるパラメータであり，LC 中にえ，下腿伸筋群に異なる伸張範囲(Range: 30, 60, 90, 120º)

発生するトルクの積分値と上昇率がその発症強度を規と角速度(Speed: 50, 100, 200, 400º/s)の LC を負荷した。

定する機械的因子であることがわかった。

められる。これまでに伸張性収縮399

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（9）慢性疼痛発症に関る大脳皮質一次体性感覚野（S1）の役割
石川達也 1，石橋

仁 3，鍋倉淳一 1,2（１生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部門，
２

総合研究大学院大学 生理科学専攻，
３

北里大学・医療衛生学部）

慢性疼痛発症には中枢神経系の可塑的変化が関与す

その結果，ipsi-S1 における１層抑制性神経細胞とアスる事が示唆されている。これまで我々は，患肢と対側のトロサイトの活動亢進が確認され，ipsi-S1 で興奮性神経

大脳皮質 S1 領域に着目し，慢性疼痛モデルマウスにお細胞は抑制性神経細胞による過剰抑制を受けている事

いて，(1)患肢と対側の S1 における 2/3 層錐体細胞の神が示唆された。この抑制活動亢進が痛覚閾値の低下に関経活動亢進及び，(2)5 層錐体細胞の樹状突起スパインの連するか検証するため，GABAA 受容体のアンタゴニス

形成・消失の亢進が認められる事を報告した。一方でトである gabazine を投与したところ，5 層錐体細胞の樹

fMRI を用いた研究では患肢と同側の S1(以下，ipsi-S1)状突起スパインの形成・消失（神経回路再編亢進を示唆においても脳機能活動亢進を反映している報告がある。

する現象）が増加し，患肢と対側の後肢（健常肢）で痛

しかし，単一細胞レベルでの神経細胞やグリア細胞の活覚閾値の低下が認められた。さらに，この閾値の低下は動は不明である。

アストロサイトの活性化を薬理学的に抑制すると生じ

そこで，本研究では坐骨神経を結紮したモデルマウス

なかった。以上の結果から，興奮性神経細胞及びアストを用い，ipsi-S1 における神経細胞やアストロサイトの活

ロサイトの活動亢進により S1 で神経回路再編が誘発さ動を in vivo 2 光子 Ca2+imaging 法により観察した。

れる事が疼痛を惹起する基盤となり得ると示唆された。

（10）慢性的な痛み病態を理解するための網羅的なマルチレイヤー解析の試み
成田

慢性疼痛は適切な初期治療ストラテジーを見出せな

年（星薬科大学 薬学部 薬理学教室）てが重要なアプローチとなる。

い場合において，難治性の疾患となる。時間経過を経た

そこで本講演では，最新の研究成果を基に，ゲノム，

慢性疼痛の発現機構を，単一因子による制御で説明する

エピジェネティクス，トランスクリプトーム，miRNA，

ことは困難である。持続する激しい痛みは抑うつ状態やプロテオソーム，メタボロームなど，多階層にわたる分不安障害を引き起こし，Quality of Life の低下の原因と子グローバルネットワークを多角的な方面からアプ

なるが，その発現メカニズムは未だ不明である。こうしローチすることによる痛みの統合的理解の重要性につた背景から，慢性疼痛発現メカニズム解析は，難治化がいて紹介する。こうした理解は，慢性疼痛の本質を理解予想される岐路に焦点をあてた解析と並行して，難治化するための大きな手がかりを見つけ出すきっかけとなした状態におけるマルチプルな基質・機能解析を行い可るだけでなく，根本的・早期治療方針を提示していく上

塑的な変動を生み出す現象や素因を解析していく手立で非常に重要な意味を持つと思われる。

400

研究会報告かゆ（11）リゾフォスファチジン酸誘導性の痒 みにおける TRPA1 と TRPV1 を介したシグナリング
橘高裕貴 1，内田邦敏 1,2，福田直美 1，齋藤くれあ 1，富永真琴 1,2（１岡崎統合バイオサイエンスセンター・細胞生理研究部門，
2 総合研究大学院大学・生命科学研究科・生理科学専攻）

痒みとは皮膚に対する掻破欲求を惹起させる不快なに発現する，痒みシグナルへの関与が報告されているカル感覚である。リゾフォスファチジン酸(LPA) は胆汁うっシウム透過性カチオンチャネルである transient receptor

滞時における痒み物質の 1 つであることが示唆されていpotential ankyrin 1 (TRPA1) および vanilloid 1 (TRPV1)

るが，作用機序の詳細は未だ不明である。本研究では末について検討を行い，その関与を示した。また，LPA の梢感覚における LPA の生理的作用および作用機序につ惹起する痒み関連行動は TRPA1 および TRPV1 ノックア

いて詳細に検討した。

ウトマウスで減少した。これら in vitro/vivo の検討より，はじめに，マウスに cheek injection model を適用し LPA

LPA は TRPA1 および TRPV1 の活性化を介して DRGの発痛作用および起痒作用について検討したところ，

ニューロンを活性化し，痒み関連行動を惹起することが

LPA は痒み関連行動を惹起した。次に，マウスより単離示唆された。また，LPA の DRG ニューロンに対する作した後根神経節細胞 (DRG ニューロン) を用いたカルシ

用メカニズムとして LPA 受容体を介した作用およびウムイメージングによって LPA の作用を検討した。LPA

TRP チャネルに対する直接作用の両者の関与が示唆されは DRG ニューロンに細胞外カルシウムに依存的な細胞た。LPA を介した詳細な細胞内シグナリングについて検内カルシウム濃度の上昇をもたらした。したがって DRG討する予定である。

（12）成熟マウス脊髄後角 glycine 性シナプス伝達に対する glycine transporter 阻害の影響田辺光男 1，尾山実砂 1（１北里大学 薬学部 薬理学教室）

Glycine transporter には GlyT1 と GlyT2 のアイソフォー

は NFPS 同様に mIPSCs の減衰過程に影響せず振幅を抑ムがあり，どちらの阻害薬も鎮痛作用を示す。本研究で制する傾向を示したが，頻度を有意に増加させた。さらは，成熟マウスから作製した脊髄スライス標本の膠様質に，GlyT 阻害が glycine 性神経伝達維持に及ぼす影響を細胞からホールセル電流を記録し，薬理学的に単離した検討した。IPSCs 誘発中に刺激を 3 分間 10 Hz に一時的

glycine 性シナプス伝達すなわち誘発性の IPSCs (0.1 Hzに変更し再び 0.1 Hz に戻すと，ALX-1393 存在下ではで誘発)及び mIPSCs に対する GlyT 阻害薬の影響を検討

IPSCs は大幅に抑制された状態が持続したが，NFPS 存在

した。GlyT1 阻害薬 NFPS は IPSCs の振幅を変えずにそ

下では影響を受けなかった。これらより，GlyT 阻害薬にの減衰を有意に増加させた。同様に，GlyT2 阻害薬

よる鎮痛作用に関わる glycine 受容体活性化のシナプス

ALX-1393 は IPSCs の振幅に影響せず，その減衰を有意

機序，さらに長期阻害の影響は両アイソフォームで異なに増加させた。NFPS は mIPSCs の頻度と減衰過程に影響ることが示唆された。

せずに振幅を抑制する傾向を示した。一方，ALX-1393

401

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（13）ラット舌癌モデルにおけるエンドセリンの初期癌性疼痛抑制機構
古川明彦 1，篠田雅路 2，本田訓也 2，岩田幸一 2（１日本大学歯学部 口腔外科学教室，2 日本大学歯学部 生理学教室）

舌の癌性疼痛は癌の進展とともに増悪する。しかし，逃避反射閾値の変化を解析した。SCC 接種後経時的に腫舌癌発症早期においてはほとんど疼痛がないことが臨瘍の増大を認めたが，舌への熱刺激に対する逃避反射閾

床的に知られているが，そのメカニズムについてはほと

値に変化はみられなかった。SCC 接種後 8 日目においてんどわかっていない。今回われわれは，初期舌癌の末梢

舌への機械刺激に対する逃避反射閾値に変化はみられ性疼痛抑制に対するエンドセリンの役割について検討なかったが，10 日目以降逃避反射閾値が有意に低下した。

した。ラット由来扁平上皮癌細胞 (SCC) を舌に接種し一方，SCC 接種後 6 日目において，ET-A receptor antagonist

た舌癌モデルラットを作成し，腫瘍の組織学的変化を観または m-opioid receptor antagonist の持続的投与により，察した。浅麻酔下にて癌接種部に機械および熱刺激を与逃避反射閾値が有意に低下した。以上の結果より，舌癌

え，経時的に逃避反射閾値を計測した。さらに，SCC 接の初期癌性疼痛の抑制には ET-A receptor または m-opioid

種群において舌へ endothelin A (ET-A) receptor antagonist

receptor を介したシグナルの関与が示唆された。

または m-opioid receptor antagonist の持続的投与を行い，（14）パルブアルブミンニューロンによる低閾値機械受容線維終末の制御
八坂敏一 1，Kieran Boyle2，SA Shehab3，Dugald T Scott2，John S Riddell2，
藤田亜美 1，熊本栄一 1，Robert J Callister4，Brett A Graham4，David I Hughes2（１佐賀大学 医学部 生体構造機能学講座，
2 グラスゴー大学脊髄研究グループ，
3UAE 大学

医学＆健康科学 解剖学，

4 ニューキャッスル大学

生体医学＆薬理学）

軸策軸策間シナプスは触覚を伝える求心性線維終末

PV 発現細胞をターゲットとして，パッチクランプ法にや，ある種の侵害受容線維終末で観察されている。しかよる電気生理学的記録を行うと同時に細胞内染色を行しながら，これらの抑制性シナプス前終末の由来は未だい，その後免疫組織化学法を用いて解析した。全ての PVに明らかになっていない。最近，マウスの脊髄後角 II 層

陽性細胞から出る軸策のほとんどの終末は有髄求心性

inner 部（IIi）に入力する有髄線維終末を抑制するシナプ

線維終末の抑制性シナプス前終末であった。我々の発見

ス前終末の多くにパルブアルブミン（parvalbumin, PV）

は IIi 層と III 層にある PV 発現細胞が有髄求心性線維終が発現していることが報告された。さらに，これらの前末の抑制性シナプス前終末であることを確定した。これ

終末は IIi 層と III 層にある PV 発現細胞に由来すること

らの細胞はアロディニア発症に重要な役割を持つかもが示唆された。本研究では，PV 陽性シナプス前終末のしれない。

由来を確定することを目的とした。IIi 層と III 層にある402

研究会報告（15）光刺激に対するラット三叉神経脊髄路核尾側亜核／上部頚髄移行部における眼侵害受容ニューロンの応答
片桐綾乃，岩田幸一（日本大学 歯学部 生理学講座）

光過敏の増悪は，神経関連性眼病変や慢性頭痛の症状の LS Vc/C1 neuron に対する変調機構を検討した。

としてしばしば見られる。これまでに我々は，眼の光刺LS Vc/C1 neuron の興奮性は PH への BMI 投与により有激に応答する三叉神経脊髄路核尾側亜核／上部頚髄移意に抑制され，経時的に回復した。さらに受容野の縮小，行部（LS Vc/C1 neuron）の興奮性変化および流涙反射に

流涙量の減少が認められた。また，Ox を Vc/C1 に投与ついて報告した。しかし，疼痛および自律神経系のコン

すると LS Vc/C1 neuron の興奮性は抑制され，この抑制

トロールに関与する Posterior Hypothalamus (PH)からのは Ox1 receptor を介する効果であることが判明した。以疼痛制御機構には不明な点が多く残されている。そこで，上の結果より，PH は Ox1 receptor を介し，LS Vc/C1 neuron

GABAa receptor antagonist である bicuculline methiodideの興奮性と流涙反射の制御に関与することが考えられ(BMI)の PH 投与に対する LS Vc/C1 neuron の光応答およびる。Acknowledgements: Professor David A. Bereiter (Univ. of

流涙反射を，また，PH で産生・分泌されるオレキシン（Ox）

Minnesota.)（16）ミクログリア BK チャネルを介したモルヒネ鎮痛耐性及び痛覚過敏メカニズム解明
林

良憲，中西

博（九州大学歯学研究院口腔機能分子科学）

BK チャネルは細胞内 Ca2+濃度あるいは膜電位によっ

ネル阻害剤の髄腔内投与により鎮痛耐性および痛覚過て駆動される K チャネルである。神経系に広く分布し，敏を有意に抑制した。モルヒネで刺激したミクログリア細胞の興奮性や伝達物質分泌に関わる。これらはガン細の髄腔内投与により鎮痛耐性および痛覚過敏の形成が胞や免疫細胞等の非興奮性細胞にも発現しているが，そ促進された。一方，BK チャネル欠損ミクログリアの投の役割は不明である。最近，私たちはミクログリアの BK

与群では鎮痛耐性および痛覚過敏の形成促進は認めら

チャネル活性化が神経障害性疼痛の発症に関与するこれなかった。μ 受容体を介して産生されるアラキドン酸とを明らかにした（Hayashi et al., J Neurosci 2011）。オピ

及びその代謝産物が BK チャネル活性化に関与し，活性オイド誘発性疼痛過敏あるいは鎮痛耐性においてもミ化した BK チャネルはミクログリア P2X4 受容体の細胞膜

クログリアの関与が示唆されている事から，本研究では表面への輸送に関与している事が明らかとなった。以上

疼痛過敏，鎮痛耐性におけるミクログリア BK チャネルの結果より，ミクログリア BK チャネルが痛覚過敏なら関与の可能性について検討した。モルヒネの連投によりびに鎮痛耐性の形成に重要な役割を担う事が明らかとミクログリアで BK チャネル活性化が認められ，BK チャなった。

（17）口腔顔面痛の客観的な診断と治療法を目指した臨床研究
岡安一郎，鮎瀬卓郎（長崎大学大学院医歯薬学総合研究科 歯科麻酔学分野）

口腔顔面痛の診断と治療のための客観的評価法とし床応用に至っていないのが現状である。そのため最近て，運動機能，特に，顎反射（開口反射）を利用した

では，運動機能に代わり，感覚機能による評価が重要

研究が過去において精力的になされてきたが，未だ臨視されてきている。われわれはこれまで，定量的感覚403

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

検査を用いて，主に顎筋の感覚分析を行ってきた。

指，掌の順に続き，手背で最大値を示した。口腔顔面本研究では，顔面皮膚および舌感覚を，手指におけと手の感覚閾値を比較した場合，口腔顔面のほうが有るそれと同時に分析し，両者間で比較検討を行った。

意に低い閾値を示すが，手の中でも指先に関しては，

被験者は健常成人 16 名（男性 8 名，女性 8 名，平均

顔面皮膚と有意差はみられなかった。痛覚閾値-触覚閾

年齢 35.7 歳）とした。知覚テスターを用いて，顔面皮値については，部位間での有意差は認められなかった。

膚，舌，掌，手背，指の 5 か所における触覚閾値，痛今後，口腔顔面痛患者と健常者間および治療の前後

覚閾値，ならびに，痛覚閾値と触覚閾値の差（痛覚閾におけるデータを比較することで，口腔顔面痛の診断

値-触覚閾値）を測定し，部位間で比較した。

基準ならびに治療効果の客観的評価の確立が期待でき

触覚閾値，痛覚閾値のいずれも，部位間で有意差が認められた。ともに，舌で最小値を示し，顔面皮膚，

404

る。

研究会報告16．温熱生理研究会
2014 年 8 月 28 日－8 月 29 日
代表・世話人：芝﨑学（奈良女子大学研究院 生活環境科学系 応用生理学研究室）

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）（１）熱中症とヒトの末梢性体温調節機構
芝﨑

学（奈良女子大学研究院 生活環境科学系 応用生理学研究室)（２）温度感受性 TRPV4 イオンチャネルの皮膚バリア機能における役割とその応用
大場

愛（ポーラ化成工業㈱ 開発研究部スキンケア開発室）（３）分子を手掛かりに発熱・体温調節機構にせまる
松村潔（大阪工業大学 工学部生命工学科 生体情報研究室）（４）温度感受性 TRP チャネルの化粧品開発への応用
藤田郁尚（㈱マンダム 技術開発センター）（５）環境ストレスから生命を守る体温調節システム
中村和弘（京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット）（６）スポーツ用クーリング素材・保温素材の開発
堀川直幹（帝人フロンティア㈱ 技術開発部）（７）褐色脂肪組織：マウスからヒトへ
斉藤昌之（北海道大学）（８）高体温による運動能力の低下と暑さ対策戦略
長谷川

博・鄭 シンエン・鬼塚純玲（広島大学総合科学研究科 環境運動生理学研究室）（９）スポーツ医科学講座の温熱生理学研究の 10 年
上條義一郎（信州大学大学院医学系研究科 疾患予防医科学系専攻 スポーツ医科学講座）（10）皮膚末梢神経の種類と脳応答
乾幸二（生理学研究所 統合生理研究系 感覚運動調節研究部門）（11）発汗活動の中枢性および末梢性機序と皮膚交感神経活動
西村直記（愛知医科大学 医学部生理学講座）（12）応用科学としての温熱生理学
過去の研究をもとに，あと１０年何を目指していくか？
永島計（早稲田大学人間科学学術院 体温・体液研究室）（13）温熱科学的ものづくり
岡本智子（㈱ワコール 人間科学研究所 開発二課）（14）商品開発に求められる生理反応情報について
石丸園子（東洋紡㈱ 総合研究所コーポレート研究所 快適性工学センター）（15）ゴールデンハムスターにおける冬眠制御機構の解明―これまでの中枢体温調節機構に関する基礎研究と今後のモデル動物としての応用を目指して―
渡邊正知，門田麻由子，田村豊（福山大学 薬学部 薬理学研究室）（16）温度感受性 TRP チャネル研究の進展
富永真琴（生理学研究所 細胞器官研究系 細胞生理部門）405

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015【参加者名】
斉藤昌之（北海道大学），佐藤暢夫（東京女子医科大学），（ポーラ化成工業㈱），結城

永島園子（東洋紡㈱），堀川直幹（帝人フロンティア㈱），白計，松田真由美・丸井朱里・綱川みずき・相澤優

香・小幡千紗・桑原哲慈・脇直也・原田大義（早稲田稔（日産自動車㈱），石丸

石篤史・島名孝次（ミズノ㈱），藤田郁尚（㈱マンダム），大学），上條義一郎（信州大学），亀山大輔（静岡県立大

岡本智子・仙波孝之（㈱ワコール），梶原学），横山大輝（静岡県立大学），西村直記・佐藤麻紀・薬㈱），日野和夫（㈱大塚製薬工場），北村整一（㈱東洋

犬飼洋子（愛知医科大学），梅田真郷・中村和弘・中村

新薬），式井愼一（パナソニック㈱），乾佳子（京都大学），松村浩・高木一代・岡本士毅・郷田直一（生理学研究所），

潔（大阪工業大学），芝崎

中田大貴・安川涼子（奈良女子大学），田村

学・

豊・門田

悠（参天製

幸二・若林正富永真琴・鈴木喜郎・内田邦敏・加塩麻紀子・齋藤茂・一鳴・高山靖規・橘高裕貴・Sun Wuping・Rupali

麻由子・渡邊正知（福山大学），長谷川博（広島大学），周

松崎健太郎（島根大学），鈴木倫保・藤山雄一（山口大Gupta・Erkin Kurganov・渡辺成樹・西本れい（岡崎統合学），田上恭子・小幡洋輔・天野恭子（花王㈱），大場

バイオ）

愛

【概要】
H26 年度の温熱生理研究会（代表奈良女子大学・芝﨑

器までの中枢神経回路メカニズムについて概説し，乾が（以下敬称略））には温熱に関連する産学の研究者が参ヒトにおける知覚神経刺激に対する脳の反応を，上條が集し，２日間にわたって活発な討論が行われた。

ヒトの交感神経活動と暑熱時の神経調節メカニズムを，本研究会は，永島と富永が発起人となり H17 年に始ま西村が発汗の中枢性および末梢性機序について概説しり，今回で 10 回目を迎えたことから，それぞれのグルー

た。また，斉藤が寒冷刺激に対する褐色脂肪組織に関し

プや研究者のこの 10 年間の研究概要や手法を紹介し，てラットからヒトまでを概説し，渡邊らが冬眠メカニズ

今後の展開を語る総括的な会とした。産学連携を推進す

ムとモデル動物の応用に関して概説した。

るために，本研究会のコアメンバーである大学・研究所

ホールボディレベルでは，本研究会の発起人である永に所属する研究者だけでなく，民間企業の研究者も多く

島が温熱生理学の重要性と，動物とヒトを対象とした研招聘した（大学・研究所からは 11 グループ，民間から究について概説し，芝﨑が高体温時の末梢性体温調節おは５グループが講演した）。

よび循環調節を，長谷川らが高体温による運動能力への分子レベルでは，松村がプロスタグランジンと発熱に影響とその対策について概説した。さらに，堀川，岡本，

ついて概説するとともに，体温調節の歴史を紹介し，本石丸によって繊維系の企業から温熱をキーワードとし研究会の発起人である富永が TRP チャネル研究の進展た商品開発や研究について紹介された。

を概説するとともに，本研究会の経緯について紹介した。

分子レベルからホールボディまでを研究の対象とし大場と藤田によって企業の視点から TRP チャネルの研た幅広い分野の産学の研究者によって，多角的な視点か

究と商品開発について紹介された。

ら闊達な議論が行われ，共同研究および開発のきっかけ

神経系では，中村がラットを用いた温度知覚から効果となる場となった。

（1）熱中症とヒトの末梢性体温調節機構
芝﨑学（奈良女子大学研究院 生活環境科学系 応用生理学研究室）

本研究室では，ヒトを対象とし，運動時や暑熱環境曝

動的な皮膚血管拡張に着目し，相互作用や末梢メカニズ

露時の生体機能調節に関する研究に取り組んでいる。運

ムを解明するために，皮内マイクロダイアリシスを研究

動時の発汗調節をはじめ，同じく熱放散の一つである能手法として利用している。この手法を応用することで運406

研究会報告動時の発汗反応に貢献する運動起因性要因の影響を明ら

皮膚血管反応からのアプローチであったが，現在はエかにした。皮膚血管は非常にユニークな神経調節によっコーを利用して，心機能や脳血流調節にも注目して研究て制御されており，2000 年代には皮内マイクロダイアリを進めている。また，本研究会に参加するようになり，シスを利用した研究によって，その複雑なメカニズムを温度感覚や中枢経路に興味を持ち，温度感覚や脳機能評解明するために複数の研究グループが取り組んだ。我々

価にも取り組み始めた。現在は熱中症に関係する認知機のグループでは筋血流で提唱されていた血管収縮反応性能低下に着目し，事象関連電位から高体温時の認知機能の減弱に注目し，高体温時など皮膚血管が拡張すると皮低下を示すなど，高体温による中枢へ影響を検討してい膚血管収縮反応性が低下することを明らかにした。このる。今後は，末梢と中枢の機能から体温調節の研究を発ことは，熱失神を誘発する要因の一つと考えられる。熱展させていきたいと考えている。

失神には他にも様々な要因が関与しており，これまでは（2）温度感受性 TRPV4 イオンチャネルの皮膚バリア機能における役割とその応用
大場

愛（ポーラ化成工業㈱ 開発研究部 スキンケア開発室）

温かい温度（＞30℃）を感受して活性化する TRPV4

気の乾燥が原因と考えられていたが，低温も原因のひとチャネルが皮膚でも発現している事実から，生理的皮膚つであることが示唆された。皮膚温は冬に限らず夏の冷温における TRPV4 由来の定常的な Ca2+流入（シグナル）

房下でも，また心理的ストレスや睡眠不足によっても低が何か基本的な皮膚生理と関わっていると考え，検討し下する可能性があるため，たとえ皮膚温が低くても皮膚た結果，表皮細胞間接着構造であるアドヘレンスジャン

バリアを正常に機能させる目的で，TRPV4 を活性化させクション・タイトジャンクションの形成・成熟に TRPV4

る化粧品素材を探索した。その結果，オオバナサルスベが関与し，皮膚の基本的なはたらきのひとつであるバリリの抽出液に有効性を見出した。この素材を配合したス

ア機能に重要な役割を果たしていることを見出した。

キンケア化粧品を使用することで，皮膚温が低い状態で我々の検討結果より，皮膚温の低下は TRPV4 の活性化，ひいては皮膚のバリア機能にも影響を及ぼすことがも TRPV4 が活性化され，バリア機能に弊害を及ぼさないことが期待される。

明らかとなり，これまで冬に皮膚がカサカサするのは空（3）分子を手掛かりに発熱・体温調節機構にせまる
松村潔（大阪工業大学工学部生命工学科

生体情報研究室）

体温調節の神経経路てメントール・冷受容体 TRPM8 欠損マウスは低温環境

1980 年，私は中山昭雄先生のもとで体温調節の中枢機下で体温を維持できる。TRPM8 以外に低い環境温を検構の研究を開始した。当時，この分野の研究者の目標は，知するしくみがあることが示唆されるが，その実体は不視床下部温度感受性ニューロンを中心とした体温調節

明で，興味深い課題である。

の神経回路を明らかにすることであった。これは現在も道半ばである。現在，私の研究室では，皮膚メントール

発熱の分子機構

刺激で発生した信号が，どのような神経経路で体温調節

プロスタグランジン E2（PGE2）が発熱に必須の脳内反応を引き起こすのかを検討している。また予期に反しメディエータであることは 1970 年代に明らかとなって407

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

いた。しかし，その産生機構と作用様式は長い間不明での脳血管内皮で COX-2 が誘導されることを報告した。そあった。1990 年，私は渡辺ら（当時大阪バイオ研）の協して LPS による発熱に COX-2 が必須であることを示し力を得て，脳内 PGE2 結合部位（受容体）の画像化に成た。
現在，脳出血性発熱の分子機構について研究を進めて功した。
一方，発熱時の PGE2 産生機構は依然として不明でいる。感染・炎症による発熱とは異なり，脳出血によるあった。曹と私は LPS 投与により発熱を起こしたラット

発熱では COX-1 が重要な役割を果たしているらしい。

（4）温度感受性 TRP チャネルの化粧品開発への応用
藤田郁尚（㈱マンダム 技術開発センター）

近年，温度感受性 TRP（Transient receptor potential）チャ

として炭酸イオンを見出し，ヘアカラー剤の刺激緩和にネルの研究の進展によって温度感覚の分子メカニズム

用いている。また，不快な感覚刺激を取り除くために，が明らかになりつつある。私たちは岡崎統合バイオサイ

TRPA1 活性抑制剤を植物由来成分よりスクリーニング

エンスセンターの富永真琴先生と共同で，温度感受性

し，ユーカリプトールが TRPA1 活性抑制効果を有する

TRP チャネルを利用した皮膚感覚の制御方法を開発し，ことを見出した。この成分は，ヒトで TRPA1 を活性化

化粧品へ応用してきた。冷温受容体として報告されたすることが知られているメントールを配合する清涼化

TRPA1 は広範囲の刺激物質に反応する侵害刺激受容体

粧品の刺激緩和に応用している。一方で，清涼化粧品のであることが明らかになっている。我々は，化粧品にお更なる発展のために，冷感の感じ方が環境温度によってける感覚刺激を起こすことが知られている成分である

変化するメカニズムについても研究を進めた。その結果，防腐剤のパラベン，ヘアカラー剤のアルカリ成分，またTRPM8 の活性化温度閾値が環境温度に依存すること，は，保湿剤として用いられる多価アルコール類などもまた，その変化には PIP2 が関与することを見出した。こTRPA1 を活性化させることを明らかにしてきた。アルカ

の結果は，環境温度による温度感覚の変化には末梢神経

リ成分による TRPA1 の活性化は細胞内のアルカリ化にも関与することを示唆するものである。

より起こり，この細胞内アルカリ化を起こしにくい成分（5）環境ストレスから生命を守る体温調節システム
中村和弘（京都大学生命科学系キャリアパス形成ユニット）

生体は様々な環境ストレスから生命を守る仕組みをを切り詰めて生存を図る。

備えており，体温調節システムはその一つである。体温

私達の研究室では，体温調節システムの中枢部である

調節システムは言うまでもなく，環境温度ストレスによ

脳内の神経回路メカニズムを研究してきた。こうした研る深部体温の変動を最小限にするために様々な体温調

究からわかることは，体温調節システムだと考えている

節反応を惹起する。しかしそれだけではなく，感染スト

この神経回路は体温だけでなく，恒常性維持全体を統合

レスを受けたときには発熱を惹起することで体内に侵的に制御する重要な仕組みであるということである。例

入した病原体の増殖を抑制し，心理ストレスを受けたとえば，体温調節システムを人為的に操作すると，体温調

きには体温を上昇させることで身体パフォーマンスを

節反応だけでなく循環反応や呼吸反応も惹起される。こ上げ，ストレス状況を切り抜ける。また，飢餓ストレスれは当然のことであり，システムは，生体がおかれた環を受けたときには体温を下げることで消費エネルギー

境の状況を感知し，恒常性（つまり生命）を維持する上408

研究会報告で最も適切な反応を惹起するようにあらゆる末梢効果考えられる。今後，視索前野の局所神経機構の研究から器を統御するのである。体温調節反応はその一部である。

恒常性維持システムの核心部を解明することで，生命のそして，その統御の最上位の司令塔が視索前野であると本質に迫りたい。

（6）スポーツ用クーリング素材・保温素材の開発
堀川直幹（帝人フロンティア㈱ 技術開発部）

環境的にも身体的にも極限の状況で使用されるス

スポーツウェア市場において，合繊各社は常に競って最ポーツウェア用素材には，さまざまな高い機能性が求め新の機能素材を開発し，市場に投入してきた。そして，られる。たとえば，暑熱環境下では，運動中の体温上昇

現在ではクールビズ・ウォームビズの認知度の高まりにを防ぐため，身体からの放熱を促進する機能であったり，伴い，ファッションのカジュアル化も進み，これら高機日射による身体への熱流入を抑制するような機能，また能繊維はスポーツ用途に限定されず，幅広い用途で活用

多量発汗による不快感を抑制する機能が挙げられる。一されるようになった。本発表では，当社が近年開発，上方，寒冷環境下では，体温の低下を防ぐ保温機能や，さ市したスポーツ用素材の中でも，クーリング素材，およらには積極的に身体を暖めるような発熱機能が要求さ

び保温素材について紹介を行った。

れてきた。このように，極めて高い機能性が求められる（7）褐色脂肪組織：マウスからヒトへ
斉藤昌之（北海道大学）

褐色脂肪組織（以下褐色脂肪と略す）が体温やエネル

私共は，1984 年に視床下部腹内側核破壊ラットでの褐

ギー消費・体脂肪の調節に寄与することは，実験動物で

色脂肪異常に関する報告をして以来，ラットやマウス，

1990 年頃までにほぼ確定していたが，最近改めて，褐色

イヌでの in vivo，並びに分離褐色脂肪細胞での in vitro

脂肪が注目されており学術論文数も急増している。その研究を行ってきたが，2007 年に FDG-PET/CT によってヒ契機の一つは，褐色脂肪細胞が骨格筋細胞と共通する前ト褐色脂肪を検出・評価できることを見出し，現在まで

駆細胞に由来しており，白色脂肪細胞や beige あるは briteに 267 名の健常者についてのデータを蓄積してきた。そ細胞（寒冷刺激などによって白色脂肪組織中に出現するの結果，マウスなどと同様にヒト成人でも，褐色脂肪が褐色様脂肪細胞）とは発生学的に異なることが報告され

熱産生活性を通じて体温やエネルギー消費の調節に関たことである(Kajimura S & Saito M: Annu Rev Physiol

与しており，その機能障害が肥満の一因となることが確2014; 76:225-249)。更にほぼ同時期に，ヒト褐色脂肪が定した(Yoneshiro T & Saito M: Ann Med 2015; 47:133-141)。

新生児期のみならず成人でもある程度存在することがこれらの流れを中心に，糖代謝やインスリン感受性への明らかになり，臨床医学，特に肥満や関連代謝異常との褐色脂肪の関与についての最新知見も併せて紹介する。

関係で多大な関心を集めて研究が一気に加速してきた。

409

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（8）高体温による運動能力の低下と暑さ対策戦略
長谷川 博，鄭 シンエン，鬼塚純玲（広島大学大学院総合科学研究科 環境運動生理学研究室）

運動時の高体温が引き起こす疲労や運動能力の低下

また近年は，多くの主要な大会が暑熱環境下や高所環に関する研究は，この 20 年間で飛躍した。特に近年の境，試合が短期間に集中するような過密スケジュールな研究によると，運動時の高体温は末梢だけでなく脳温，ど，過酷な環境下で行われている。2020 年東京オリン

脳血流，脳活動，認知機能，神経筋機能，神経伝達物質，

ピック・パラリンピックも例外ではなく，開催時期や環ペース配分，モチベーションなどの中枢神経系の機能に

境条件，選手たちの生体負担度を考慮すると，オリン

直接的な影響を与えていること，特に高体温が惹起する

ピック史上最も過酷な大会となることが予想されてお

中枢性疲労機構には視床下部のカテコールアミンなど

り，暑さ対策を含むさまざまな戦略は不可欠である。まの神経生化学的要因が重要な働きを担っていることがた，暑熱環境下での身体活動時には熱ストレスの増大に明らかになってきた。さらに最近の我々の研究によると，伴い，熱中症などの危険率が高くなるため，熱中症の予

カテコールアミンのうち特にドーパミンが運動出力や防策を講ずることは極めて重要である。

運動継続のモチベーション，さらには体温調節系にも影響を及ぼすことがカフェイン及びドーパミン受容体拮

本発表では，高体温に伴う運動能力の低下の中枢性の要因と暑さ対策やリカバリー戦略について考えたい。

抗薬を用いた研究により明らかになりつつある。

（9）スポーツ医科学講座の温熱生理学研究の 10 年
上條義一郎
（信州大学大学院医学系研究科・疾患予防医科学系専攻・スポーツ医科学講座）

当教室のミッションは，近年直面する地球温暖化，超の減少を引き起こし，これが心拍数増加によって補償され高齢社会の社会問題に際し，その打開策を社会に提供すなければ，心拍出量の低下，血圧低下を引き起こし，失神ることである。特に熱中症は年々増加し，2012 年に 1700

してしまう。それを防ぐため，生体は，心臓への静脈還流

人以上の死亡者を出すに至り，その約 80％が 65 歳以上

量が低下して心房の脱伸展おきると，圧反射性に過剰な皮の高齢者であった。ヒトはその優れた二足歩行による運膚血管拡張を抑制し，体温調節を犠牲にしてでも血圧を維

動能と体温調節能によって地球上に広く分布してきた持する。従って，運動時の熱中症を防止するためには“いが，食糧・医療事情の改善，アメニティの充実は，これかに血液量を維持・増加させるか”が鍵となる。

らの能力を劣化させる一方，地球温暖化を促進させるとそこで我々はこの 10 年間で，1)脱水から速やかに体液いう悪循環に陥っている。そこで，ヒトが生来持っていの回復を図るために食塩とブドウ糖を含む糖電解質飲る遺伝形質を再活用して，この悪循環を断ち切るという料の摂取が有効であること，2)若者や高齢者において，立場で研究を行ってきた。その研究テーマの一つが「運効率よく暑熱馴化のために一定期間の持久性トレーニ

動時の熱中症予防」である。

ング直後の糖質・タンパク質摂取が血液量を増加させる

ヒトが運動する時，心拍出量は安静時の約 5 倍まで増加と皮膚血管拡張反応が亢進すること，3)このような心房し，その多くは活動筋へ分配される。暑熱環境下では熱放を起点とする圧反射性皮膚血流調節は皮膚交感神経活散のために皮膚血流量も増加し活動筋血流と競合するが，動・心周期同期成分が関わることを明らかにしてきた。

大量の発汗による脱水や皮膚血管への血液貯留は心臓へ

以上の研究成果は，熱中症予防の有効な手段として，の静脈還流量を低下させ，心充満圧の低下，一回心拍出量410

全国に広く普及しつつある。

研究会報告（10）皮膚末梢神経の種類と脳応答
乾幸二（生理学研究所 感覚運動調節研究部門）

1960 年代後半から 1970 年代前半にかけて，痛みの特内的体験を直接担う脳内部位やその発現機序はわかっ

殊説を裏付ける知見が相次いで発見されました。例えば，ていませんし，そもそも感覚入力の認知やそれに伴う情1967 年の Burgess と Perl による侵害性皮膚 A-delta 線維動変化のしくみは，どの感覚系でもわかっていません。

の発見です。しかしながら，現在でも特殊説で痛みとい私の発表では，様々な皮膚感覚受容器を刺激した際の脳う体験を十分に説明できる大脳に至る伝導路は明らか

応答について主に教室の研究を紹介します。残念ながら，にされていません。触覚や温度覚についても同様のこと

それぞれの受容器興奮に特異的な脳活動は何一つ見つが言えます。侵害刺激の意識的認知とそれに伴う不快なかっていません。

（11）発汗活動の中枢性および末梢性機序と皮膚交感神経活動
西村直記（愛知医科大学 医学部生理学講座）

世界で初めて発汗の生理学を体系づけたのは久野寧（愛知医科大学名誉教授）は，名古屋大学環境医学研究教授である。久野の後継者である高木健太郎教授の薫陶所の間野忠明（現岐阜医療科学大学学長）や岩瀬敏（現を受けた小川徳雄（愛知医科大学名誉教授）は，愛知医愛知医科大学教授）との共同研究として，マイクロ科大学に着任後も一貫して発汗の生理学について取り

ニューログラフィーを用いて皮膚交感神経活動を記録組んできたが，その範囲は温熱生理学，環境生理学の分し，発汗神経が能動性皮膚血管拡張を仲介する可能性に野にまで及んだ。中でも，発汗活動の中枢性と末梢性機ついての研究や発汗発現部位の特異性についての研究

序に関する研究は中心テーマの一つであり，発汗波頻度を追求した。菅屋の指導を受けた西村は，暑熱順化や軸を発汗中枢活動の指標として，種々の外乱に対する動的

索反射性発汗に関する研究を行ってきたが，2000 年頃よ特性の周波数解析を朝山正巳（現至学館大学大学院特任

り高濃度炭酸泉への浸漬時にみられる皮膚血管拡張反教授）と共に行った。また，小川は暑熱順化に伴う発汗

応や温度感覚上昇の機序について，皮膚の感覚神経末端

機能の変化についても主要研究課題の一つとしており，に発現している TRP チャネルが関与する可能性につい松本孝朗（現中京大学教授）がチェンマイ大学と共同でて検討している。本研究会では，これまで愛知医科大学

このテーマを発展させた。小川の後任である菅屋潤壹

で行われてきた研究内容を今後の展望と共に概説する。

411

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（12）応用科学としての温熱生理学
過去の研究をもとに，あと１０年何を目指していくか？
永島計（早稲田大学人間科学学術院 体温・体液研究室）

私は単なる出来の悪い外科医であった。同じこと繰り[熱中症]熱中症の原因は，無効な発汗，発汗の停止が大返し経験を積むのがよしとされる外科医発想が未だ抜きいと考えられている。高浸透圧血症は増悪因子となる。

けない。技術を探り，飛躍しすぎる発想で新しいことを研究は行動性体温調節の観点から熱中症の原因の探索

探索する生理学者の仕事は時に魅力的で，時にしんどい。

を行った。[実験動物の知見から] 高浸透圧血症はラット[温度感覚]体温維持のための効果器の自律神経を介したやマウスにおいても自律性体温調節反応を低下させ，暑調節機構の解析が詳細にされてきている。しかし，動物

熱環境での体温上昇を来す。２つの動物種によって異ながこれらのメカニズムを強く用いるのは環境を十分にるが，暑熱環境で高浸透圧血症を人為的におこすと明ら選択できない場合や運動時に限られている。我々の日常

かな逃避行動の増加あるいは低下を生じる。[人の知見か

生活においては，環境の選択，探索が，主たる体温調節ら] 高浸透圧血症は人において暑さ感覚を抑制する。一

機構（行動性体温調節）である。では，我々の温度感覚

方，日常的に運動している人は，この影響を受けない。

（熱い，冷たい，暑い，寒い）はいかに行動性体温調節[最後に]暑さにつよく，かつ快適に生活するにはどうすを開始させるのであろうか。今に至る研究の根源である。

ればよいのだろうか？

（13）温熱科学的ものづくり
岡本智子（㈱ワコール人間科学研究所 開発二課）

人間科学研究所では自社で蓄積した人体データを活体幹の中でも放熱しやすい部位とそうでない部位，発汗用して「かたちの研究」「動きの研究」「心地よさ（快・しやすい部位とそうでない部位などの分布があるとい不快）の研究」「女性美の研究」「新製品の開発と製品評

う実態を科学的に知ることで，季節別にどのような対処価研究」を行っている。今回は温熱・接触・加圧など人をすればよいかのヒントを見出すことができた。

が受けるあらゆる刺激に対する反応の中でも「冬は暖か

背中中央や殿裂（お尻の割目）などの中心部は常に熱く，夏は涼しく」といった季節に対応した温熱的な心地を保持する部位であると同時に放熱しやすい部位でもよさを得るための人間の生理情報およびその情報をもあるため，冬は寒さを感じやすく，夏は衣類で覆われるとに開発した商品を紹介する。

と熱がこもって不快を感じやすい部位である。これらの人間の温熱生理特性を知るために，サーモ画像により皮膚表面温，ヨード澱粉法により発汗の状態を観察した。

部位に着目し開発した商品が，冬の「集中保温」，夏の「エアスルー」である。

（14）商品開発に求められる生理反応情報について
石丸園子（東洋紡㈱ 総合研究所）

快適性の主要因として，熱・水分特性，圧力特性，肌人体－商品－環境の系で考えることが必要である。これ触りがある。快適性に優れる商品開発をするためには，は，特定の環境下で，商品の違いを人がどのように感じ

412

研究会報告ているのか，かつ，どんな生理反応が生じるのかを正確に把握することが重要である，ということを意味する。
刺激に対する生理反応のメカニズムを知ることができれば，その知見を製品設計・商品開発に活用することが報告する。
また，むれ感の小さい衣服・寝具についても紹介する。
（2）肌触りについて
べたつき感が小さく，しっとり感，さらさら感を感じる合成皮革の商品開発事例を紹介する。

可能となる。
本報告では，快適性に優れる商品開発事例を報告する，（3）衣服圧（衣服着用時に衣服により人体法線方向にかつ，商品開発のために把握したい生理反応について述

かかる圧力）についてべる。

不快に感じないレベルの衣服圧で，運動機能性の向上，補型性の向上を目指すため，人体各部位の加圧と感覚と（1）熱・水分特性について
カーシートの温熱快適領域について検討した結果をの関係を調査した結果を報告する。

（15）ゴールデンハムスターにおける冬眠制御機構の解明– これまでの中枢体温調節機構に関する基礎研究と今後のモデル動物としての応用を目指して –渡邊正知，門田麻由子，田村豊（福山大学 薬学部 薬理学研究室）

冬眠は，厳しい生存環境を乗り切るための適応行動でとを明らかにした。さらに TRH-オレキシン系は，交感あり，200 種類以上の哺乳動物が有する普遍的な環境適神経の活性化を介して褐色脂肪組織の熱産生を促進し，応機構の一つとして考えることができる。

覚醒期の体温上昇を制御していることも見いだした。

我々は，シリアンハムスター（Mesocricetus auratus；

覚醒期のハムスターは，わずか 3 時間程度で体温を以下ハムスター）を用いて，中枢神経系を介した冬眠に6℃ から 37℃ まで自力復温させる。このことは，低体おける体温調節機構の解明を試みている。ハムスターは，

温時にも一定レベルの神経活動が維持されていること，一か月以上の寒冷・暗期暴露により，環境温度付近

および急激な体温変化に対する神経細胞障害保護機構(6℃) まで体温を低下させる (冬眠導入期)。数日間のが備わっていることを示唆する。今後は，冬眠導入期・非活動期(維持期)を経て，再び自力で正常体温まで覚醒

維持期・覚醒期の体温制御機構をさらに詳細に解明してする(覚醒期)。これまでに，冬眠導入期・維持期・覚醒

いくと同時に，冬眠ハムスターを虚血再潅流障害など

期の体温調節は，それぞれ，A1 受容体を介したアデノ

様々な脳神経疾患の耐性モデル動物として用い，治療

シン系・μ1 受容体を介したオピオイド系・TRH-オレキ法・治療薬の開発に繋げていきたいと考えている。

シン系を介した中枢神経機構により制御されているこ（16）温度感受性 TRP チャネル研究の進展
富永真琴（生理学研究所 細胞器官研究系 細胞生理部門）

温度感受性 TRP（Transient receptor potential）チャネル

TRPA1）のチャネルが温度感受性をもつと考えられていの最初の分子は，1997 年にカプサイシンの受容体としてる。その活性化温度閾値は侵害性冷刺激域から侵害性高遺伝子クローニングされた。それから 17 年，TRP イオ

温域まで幅広く，温度感受性 TRP チャネルが温度感知のンチャネルスーパーファミリーに属する９つ（TRPV1,中心的分子であることは間違いない。TRPV1, TRPM8 等

TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPM2, TRPM4, TRPM5, TRPM5,は感覚神経に発現して温度感知に関わっているが，興味413

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

深いことに，体温近傍の温かい温度によって活性化する

びてきたと考えることができ，温度感受性 TRP チャネル

温度感受性 TRP チャネルも多い。それらはダイナミックの発現や活性化温度閾値も大きく変化してきた。2013 年

な温度変化に暴露されることのない深部臓器にも発現に熱受容体 TRPV1 の原子レベルでの構造が低温電子顕しており，さまざまな生理機能に関わっていることが明微鏡を用いた単粒子解析で明らかにされた。しかし，熱らかになりつつある。こうした事実は，感覚神経のみな刺激がどのようにして TRPV1 チャネルを開講させていらず多くの細胞が細胞外環境温度を感知ししながら，そるかは明らかではない。これまでの温度感受性 TRP チャ

れに適応して生存していることを示唆する。また，進化ネル研究を振り返りつつ，今後の進むべき方向を考えての過程で生物は環境温度の変化に適応しながら生き延

みたい。

414

研究会報告17．細胞センサーの分子機構・相互関連・ネットワーク研究会
2014 年 12 月 4 日－12 月 5 日
代表・世話人：高橋信之（東京農業大学 応用生物科学部）
所内対応者：古江秀昌（生理学研究所 生体情報研究系）（１）人工ヌクレアーゼによるゲノム改変動物の作製藤井渉（東京大学大学院 農学生命科学研究科 応用動物科学専攻 応用遺伝学教室）（２）細胞社会学を明らかにするシングルセルバイオロジー
渡辺亮（京都大学 iPS 細胞研究所 初期化機構研究部門 山中研究室
ゲノム・エピゲノム解析コアファシリティ）（３）概日時計の発生機構から細胞を考える
八木田和弘（京都府立医科大学大学院 医学研究科 統合生理学部門）（４）細胞分化センサーとしての生物時計
梅村康浩（京都府立医科大学大学院 医学研究科 統合生理学部門）（５）CUBIC 法を用いた脳の一日の可視化
幸長弘子（理化学研究所 生命システム研究センター 細胞デザインコア）（６）春告げホルモン TSH における組織特異的翻訳後修飾の生理機能
池上啓介（近畿大学 医学部 解剖学教室）（７）温度刺激によるマウスの活動抑制現象について TRP チャネルの欠損が及ぼす影響太田航（名古屋大学大学院 生命農学研究科 動物機能制御学研究分野）（８）新世界ザルにおける TAS2R1 および TAS2R4 の苦味応答の種間差筒井圭（京都大学 霊長類研究所 遺伝子情報分野）（９）発光検出系を用いた旨味受容体 T1R1/T1R3 のリガンド認識機構の解明
戸田安香（東京大学大学院 農学生命科学研究科 生物機能開発化学研究室）（10）甘味受容体 T1R2/T1R3 の分子メカニズム
實松敬介（九州大学大学院 歯学研究院 口腔常態制御学講座 口腔機能解析学分野）（11）味覚修飾物質の発見と基本味に対する作用メカニズム丸山 豊（味の素㈱ イノベーション研究所 食品感覚受容研究グループ）（12）肝臓免疫系細胞の自然免疫調節機構に対する核内受容体 LXR の役割
梅田（遠藤）香織（日本大学 医学部 生体機能医学系生化学分野）（13）オキシステロールによる LXR 依存性および非依存性のマスト細胞活性化抑制機構の解析
布村聡（日本大学 医学部 皮膚科学系 皮膚科学分野）【参加者名】
高橋信之，岩槻藤井健（東京農業大学

渉（東京大学大学院

動物科学専攻応用生物科学部），

農学生命科学研究科

応用遺伝学教室），渡辺応用

亮（京都大学ター 細胞デザインコア），池上啓介（近畿大学 医学部
解剖学教室），太田航（名古屋大学大学院 生命農学研

究科 動物機能制御学研究分野），筒井圭（京都大学 霊

iPS 細胞研究所 初期化機構研究部門 山中研究室 ゲノ

長類研究所 遺伝子情報分野），戸田安香（東京大学大学

ム・エピゲノム解析コアファシリティ），八木田和弘，

院 農学生命科学研究科 生物機能開発化学研究室）, 重梅村康浩，樽野陽幸（京都府立医科大学大学院 医学研

村憲徳，實松敬介，吉田竜介（九州大学大学院 歯学研究科），幸長弘子（理化学研究所 生命システム研究セン

究院 口腔常態制御学講座 口腔機能解析学分野），丸山

415

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

豊（味の素㈱ イノベーション研究所 食品感覚受容研究

環器病研究センター），吉村

グループ），梅田（遠藤）香織，宇野茂之（日本大学 医フォーマティブ生命分子研究所）, 田中智洋（京都大学学部 生体機能医学系生化学分野），布村聡（日本大学

医学研究科 メディカルイノベーションセンター・TK プ

医学部 皮膚科学分野），柴崎貢志（群馬大学 医学部），

ロジェクト）, 岡本士毅（生理学研究所 発達生理学研究今井啓雄（総合研究大学院大学 京都大学霊長類研究所系），内田邦敏，橘高裕貴（生理学研究所 細胞器官研究

分子生理研究部門遺伝子情報分野）,今村公紀，早川卓志，系）古江秀昌，秋元

西 栄美子（京都大学 霊長類研究所 分子生理研究部門

学研究所 生体情報研究系）, 佐藤幸治（OIB 生体制御シ

遺伝子情報分野），北島龍之介（京都大学大学院 理学研グナル）, 郷 康広（生理学研究所 新分野創成センター），

究科 生物科学専攻遺伝子情報分野），久光

笠井昌俊（生理学研究所 認知行動発達）隆（国立循

崇（名古屋大学 トランス

望，池田あずさ，山田彬博（生理【概要】
生物は，様々な生体内外の物理的・化学的環境変化をされた。

敏感に察知し，ダイナミックに反応しながら生命を維持

今年度の研究会では，人工ヌクレアーゼによるゲノムしている。この分子メカニズムを理解するためには，ま改変動物の作製方法および単一細胞のトランスクリプ

ずこの生体反応の「起点」となる「センサー」の生理的トーム解析を行うシングルセルバイオロジーといった機能の解明が不可欠である。近年，味覚や温度，痛みな最新の解析技術に関する特別講演を行い，センサー分子

どの五感センサーだけでなく，腸管上皮細胞に発現するの機能解析への応用の可能性について議論した。一般講

味覚センサーなど異所性センサーや頭蓋骨を通した微演では，これまでセンサー研究において欠けていたと考

弱な光刺激を受容する脳内光センサーなど，新たなセンえられる「時間軸」に着目し，概日リズムや季節リズム

サー研究の展開も甚だしい。しかし，異なるセンサー間のメカニズムに関する講演 5 題，古典的なセンサー分子の相互連関やセンサーの組織間ネットワーク，そしてこである味覚受容体の最新研究に関する講演 4 題，そしてれらが生育環境や社会性が異なる微生物，植物，昆虫，

様々な脂溶性物質のセンサーとして作用する核内受容動物などではどう機能変化しているかなど，より多角的体に関する講演 2 題，合計 11 題の発表があり，活発なな相互理解については未だ不明な点が多い。そこで本研討論が行われた。一般講演では，大学教員だけでなく大究会では，古典的な五感センサーの研究分野のみならず，

学院生による講演も複数あり，若手研究者育成を意識しこれまでセンサー研究が注目されていなかった分野をたプログラムとなった。参加者についても合計 38 名に含め，参加を広く呼びかけ，最新の研究成果の発表ととのぼり，様々なバックグランドを持つ研究者が集まった。

もに活発な討論および発信を行うことを目的とし開催（1）人工ヌクレアーゼによるゲノム改変動物の作製藤井渉（東京大学大学院 農学生命科学研究科 応用動物科学専攻 応用遺伝学教室）

遺伝子ノックアウト動物やノックイン動物など，個体かった。

レベルでゲノム DNA 配列を改変した動物は，遺伝子機近年，従来の方法に変わる新たなゲノム改変動物作製能と形質との関係を研究する上で有用であるのみならず，

法として, ZFN や CRISPR/Cas システムなどの人工ヌクレ

我々にとって有益な形質をもつ動物を作製可能であるとアーゼを利用した方法が注目を集めている。人工ヌクレ

いう，産業への応用も期待される。しかし, ES 細胞や体アーゼは細胞内で特定の座位に DNA 二本鎖切断を導入

細胞核移植を介した従来の作製方法は，応用できる動物

できる人工的な制限酵素であり，修復エラーを利用した種が限定されており，作製には多大なコストや労力，時遺伝子破壊やノックインが行える。我々は, ZFN を数日間を要することから，幅広く利用される技術とは言い難で作製可能な「OLTA 法」を開発し，わずか１ヶ月でノッ

416

研究会報告クアウトマウスを作製可能な系を確立した。また,た 。 我 々 は , CRISPR/Cas の 変 異 体 を 利 用 し た

CRISPR/Cas システムによる高効率ノックアウトマウス「Offset-nicking 法」によって，オフターゲット効果を回作製法を開発し，これを応用して高効率なトリプルノッ

避しつつ高効率にノックアウト・ノックインマウスの作

クアウトマウスの作製法や大規模ゲノム領域欠失マウス製が可能であることを明らかにした。本セミナーでは，の作製法を確立した。一方，人工ヌクレアーゼによるゲ

人工ヌクレアーゼの基本技術を解説しつつ，これに関連

ノム改変法は，標的とするゲノム配列に似た塩基配列をする最新のトピックも紹介したい。

も破壊しうる「オフターゲット効果」が大きな課題であっ（2）細胞社会学を明らかにするシングルセルバイオロジー
渡辺亮（京都大学 iPS 細胞研究所 初期化機構研究部門 山中研究室
ゲノム・エピゲノム解析コアファシリティ）

我々の体は 1 個の受精卵から発生し，数百種類の細胞

よって，各細胞の分化度を規定した。そして，分化度にへと分化する。例えば，ボディプランに代表されるよう伴って変化する転写ネットワークを同定した。従来，分にこの分化は非常に厳密に制御されている。まるで人が化過程で変化する遺伝子発現は実験における時系列で解社会を構成しているように，細胞ひとつひとつが意志を析が行われてきたが，本研究では「ひとつひとつの細胞

もって分化しているようにも感じられる。このような細がどれだけ分化しているか？」の情報に基づいた解析を

胞の自律的な振る舞いを明らかにすることを研究テーマ行った。その結果，心筋細胞系譜から逸脱する細胞集団としている。今回，細胞運命はどのように決定されるか？

を捉えることに成功した。また，分化過程でダイナミッの問いに答える新しいアプローチを紹介したい。我々はクに変動する転写ネットワークを描写し，各段階におけ

iPS 細胞から心筋細胞へ分化する過程で変化する遺伝子

る転写制御機構を明らかにした。このように，シングル

発現を，シングルセル遺伝子発現解析によって高い解像

セル RNA-seq によって，細胞分化の過程で変化する遺伝度で観察することに成功した。まず，分化誘導過程にお子発現ネットワークを動画のように捉えることで，これける 8 タイムポイントの各々について 20 以上の細胞のシまでに見えなかったシグナルを浮かび上がらせることがングルセル RNA-seq を実施した。その後，主成分解析に可能になった。

（3）概日時計の発生機構から細胞を考える
八木田和弘（京都府立医科大学 大学院医学研究科 統合生理学）

一生にわたって生体内で時を刻み続ける概日時計は，形成されるのか，また，概日時計の発生は in vitro で再睡眠覚醒リズムをはじめ，内分泌やエネルギー代謝など，現できるのか，など概日時計の発生を制御する「原理・極めて多岐にわたる生理現象の日内変動（概日リズム）

仕組み」はこれまでほとんど分かっていなかった。最近を制御している。概日リズムの中枢は，視床下部にある

我々は，マウス ES 細胞を用いて, in vitro で概日時計の発視交叉上核(SCN)だが，一方で，全身の末梢組織を構成

生を再現することに成功した。つまり，細胞レベルの概する細胞にも概日時計が存在する。視交叉上核であれ末日時計の成立に個体発生は必要ではなく，個々の細胞自梢細胞であれ，哺乳類の概日時計は，初期胚には見られ律的に約 24 時間周期の時計が形成されることがわかっず，発生過程において獲得されることが知られている。

た。しかも，この概日時計の成立は，細胞分化と密接にしかし，全身の細胞に備わる概日時計がいつどのように関連した生命現象であることが示され，概日時計と細胞417

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

分化の意外な接点が見いだされた。今回，概日時計の発生機構を切り口にして細胞について深堀したい。

（4）細胞分化センサーとしての生物時計
梅村康浩，八木田和弘（京都府立医科大学 大学院医学研究科 統合生理学）

哺乳類のほとんどの体細胞には，約 24 時間周期の概日

本研究では，様々な遺伝子変異型 ES 細胞を用いて，in

リズムを刻む生物時計が備わっている。しかしながら，

vitro で分化誘導することによって，細胞分化と生物時計

近年, ES 細胞（胚性幹細胞）のような未分化な細胞では，の関係を調べた。その結果，正常な分化が抑制されるよ

その概日リズムが抑制されており, ES 細胞を in vitro で分うな遺伝子変異のある ES 細胞では，概日リズム形成が化させても，概日リズムを刻み始めることがわかってき

顕著に阻害されることが明らかになった。このことは，た。さらに，分化した体細胞をリプログラミングして, iPS細胞の分化状態を，従来の組織特異的な分化マーカーだ細胞（人工多能性幹細胞）を作製すると，その概日リズ

けではなく，概日リズムの有無によっても，評価できる

ムは消失することがわかり，生物時計のリズムの始まり可能性を示唆している。

は，細胞分化と共役していることが示唆されている。

（5）CUBIC 法を用いた脳の一日の可視化
幸長弘子（理化学研究所 生命システム研究センター）
上田泰己（理化学研究所 生命システム研究センター，東京大学大学院 医学系研究科）

睡眠・覚醒のメカニズムは昔から様々な研究が行われ生体マウスの全脳をより高度に透明化することが可能にていますが，未だ睡眠や覚醒を司る細胞群は完全には明なりました。さらに，脳内の構造や遺伝子発現の様子をらかになっていません。

一細胞レベルの解像度で 3D イメージ画像を取得し，定当研究室では，脳内の遺伝子発現や神経ネットワーク

量的に比較解析することが可能となりました。CUBIC 法を網羅的かつ定量的に取り扱うために，全脳を 1 細胞レはマウス脳だけでなく小型のサルであるマーモセットのベルの解像度で観察できることのできるイメージング技

脳も透明化することができます。また，神経活動をモニ術の開発を目指しました(Cell, Susaki et al, 2014, Cell,

ターできるトランスジェニックマウスを用いることによ

Tainaka et al, 2014)。化合物スクリーニング法によって 40

り，脳活動の可視化も行えるようになってきています。

種類の化合物を探索し，アミノアルコールが成体脳の尿本研究会では，この CUBIC 技術を応用することにより，素処理による透明化を促進することを発見し，この透明

睡眠・覚醒メカニズムの解明を目指した脳の一日の可視化手法を CUBIC 法と名付けました。CUBIC 法により，化についてご紹介したいと考えています。

418

研究会報告（6）春告げホルモン TSH における組織特異的翻訳後修飾の生理機能
池上啓介（名古屋大学大学院生命農学研究科，現在 近畿大学医学部）
吉村

崇（名古屋大学大学院生命農学研究科，同 鳥類バイオサイエンス研究センター，
名古屋大学 WPI トランスフォーマティブ生命分子研究所，基礎生物学研究所）

甲 状 腺 刺 激 ホ ル モ ン (Thyroid-stimulating hormone:を見出した。糖鎖修飾は糖蛋白質ホルモンの半減期や生TSH)は下垂体前葉(pars distalis: PD)から分泌されるホル理活性に影響を及ぼすが，PT-TSH は PD-TSH に比べ長モンとして古くから知られており，甲状腺を刺激して甲い半減期を持っており，蛋白質の安定性も高かったが，状腺ホルモンの合成・分泌を促す。一方，春になると下意外にも生理活性に違いはなかった。そこで血中の動態

tuberalis:を調べたところ，PT-TSH は血中に分泌されると，そのPT)からも TSH が分泌され，これは脳の視床下部に作用

糖鎖構造を認識する免疫グロブリンやアルブミンにトすることで春を感じる「春告げホルモン」という働きがラップされることで「macro-TSH」と呼ばれる複合体をある。しかし，PT と PD から分泌された二つの全く異な形成して活性を失い，甲状腺を刺激することを防いでいる働きを持つ TSH が身体の中で情報の混線をおこさなることが明らかになった。本研究では組織特異的な糖鎖い仕組みは謎に包まれていた。本研究では，まず PD の修飾と免疫グロブリンが，2 役担う蛋白質における体内TSH (PD-TSH) だけでなく，PT の TSH (PT-TSH) も血での情報の混線を防ぐ仕組みに一役買っているという新中に分泌されるが，血中では生理活性を持たず，甲状腺しい概念を提供し，生物の巧みな生存戦略の一端を明らを刺激できないことが分かった。2 つの TSH の構造につかにした。

垂体の付け根に位置する下垂体隆起葉(pars

いて調べたところ，修飾糖鎖の構造が異なっていること（7）温度刺激によるマウスの活動抑制現象について TRP チャネルの欠損が及ぼす影響太田

航 1，加塩麻紀子 2，富永真琴 2，吉村

崇 1,3,4（1 名古屋大学 大学院生命農学研究科 動物機能制御学研究分野，
2 生理学研究所（岡崎統合バイオサイエンスセンター）細胞生理部門，
3 基礎生物学研究所

季節生物学研究部門，

4 名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所）

生物にとって，周辺環境の変化に適応できるかどうか

によるものではなく，紫外光照射により生じた温度変化

は死活問題である。体内時計を明暗サイクルへと同調さが鍵である可能性が示唆された。そこで，恒暗条件下にせることにより，行動や生理機能を調節する仕組み（概おいてマウスに様々な温度刺激を与えた結果，活動の抑日リズム）の研究が進んでいる一方で，環境変化へのよ

制割合（マスキング割合）は，与えた刺激の温度差依存

り素早い適応行動である「マスキング反応（概日リズム的に増加した。このことから，上記の実験で観察されたの振動体への影響を介さず，外的な要因に直接反応して盲目マウスのマスキング反応が，光ではなく環境温度の起こる現象）」の制御機構は未だ明らかになっていない。

変化に起因したものであったことが裏付けられた。現在

哺乳類の網膜外光受容機構の存在について検討するためは，この現象を制御する温度受容器の特定を目指し，哺実施した光応答実験より，盲目マウスが紫外光照射時に乳類の温度センサーとして知られる TRP チャネルを欠のみ活動量を減少させるネガティブマスキング反応が観損するノックアウトマウスを用いて，マスキング割合に察された。この現象は脳組織中へと透過する光を遮断し及ぼす影響の検討を進めている。

ても引き起こされたため，当初予想していた脳内光受容419

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（8）新世界ザルにおける TAS2R1 および TAS2R4 の苦味応答の種間差筒井圭（京都大学霊長類研究所）

苦味受容体（TAS2R）は舌の味蕾に発現し苦味感覚をするため，種間で食性が異なることが知られている新世

担う G 蛋白質共役型受容体（GPCR）である。TAS2R は界ザル（マーモセット，オマキザル，ヨザル，クモザル，

ヒトでは 26 種類が存在し，それぞれがどのような苦味物

ホエザル）の TAS2R1 および TAS2R4 を HEK293T 細胞質を受容するかが明らかになっている。含まれる苦味物に発現させ，様々な苦味物質に対する応答をカルシウム質の種類や量は食物によって異なるため, TAS2R の受容

イメージングにより比較した。その結果，TAS2R1 に関

特性（どのような苦味物質をどれくらいの感度で受容す

してはショウノウに対する応答が，TAS2R4 に関してはるか）は動物種間の食性の違いに応じて異なっている可コルヒチンに対する応答の大きさが種間で異なることが能性が考えられる。しかし，実際にそのような違いが存明らかとなった。さらに, TAS2R4 に関して種間における在するのかはほとんど分かっていない。そこで，近縁な感受性の違いをもたらすアミノ酸残基を変異体解析によ種間で TAS2R の受容特性が異なっている可能性を検討り同定した。

（9）発光検出系を用いた旨味受容体 T1R1/T1R3 のリガンド認識機構の解明
戸田安香（東京大学大学院 農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 生物機能開発化学研究室）

甘・旨・苦・酸・塩味の基本５味のうち，嗜好味であ用いた蛍光検出法が用いられる。当研究室でもこれまで，る甘味・旨味は G タンパク質共役型受容体である T1R

蛍光検出法を用いて旨味評価系の構築を試みてきたが，により受容される。T1R には 3 つのサブユニットがあり，高感度な系の構築には至らなかった。そこで，蛍光検出

旨味は T1R1 と T1R3, 甘味は T1R2 と T1R3 のヘテロダ法に代わる方法として Ca2+感受性発光タンパク質を用いイマーにより受容される。産業界における高まる人工甘

た発光検出法の導入を試みた。その結果，蛍光検出系よ

味料に対するニーズなどを背景に，培養細胞を用いた甘りも高感度に細胞内 Ca2+濃度の変化を検出することが可

味受容体の機能解析が近年，盛んに行われてきた。一方

能となり，旨味の高感度ハイスループットアッセイの構で，旨味受容体に関する報告は少ない。その理由として，築に成功することができた。構築した旨味評価系は既に，世界において旨味という味質が甘味に比べて重要視され哺乳類や鳥類の受容体におけるリガンド認識機構の解明ていないことに加え，旨味評価系の構築が甘味評価系構に役立てられている。今後も発光検出系が未だ謎の多い

築に比べて難しいことが挙げられる。

旨味の受容機構の解明に大きく貢献することと期待して

味覚受容体の機能解析には一般的に蛍光 Ca2+指示薬をいる。

（10）甘味受容体 T1R2/T1R3 の分子メカニズム
實松敬介（九州大学大学院 歯学研究院 口腔常態制御学講座 口腔機能解析学分野）

植物ギムネマシルベスタに含まれるトリテルペン配糖られている。

体・ギムネマ酸は甘味を強力に抑制する。また，ラクル

甘味受容体 T1R2/T1R3 のリガンド特性には顕著な種

フルーツに含まれるタンパク質・ミラクリンは，酸性条差がある。ギムネマ酸およびミラクリンはヒトにおいて件下で甘味を引き起こす甘味誘導効果を有することが知有効であるが，マウスには無効である。これらの事実は，

420

研究会報告甘味受容体 T1R2/T1R3 の，系統発生や進化の過程におけ

ギムネマ酸のグルクロノシル基が甘味抑制効果に重要でる食環境に適応した種特異的なアミノ酸変異に基づくもあることが示唆された。ミラクリンは，ヒト T1R2 の Nのと推定される。本研究では，甘味受容体再構築系を用

末端ドメインに作用し，酸性条件下では，ヒト T1R2 のい，ギムネマ酸とミラクリンにおける甘味受容体との相構造変化により，甘味誘導効果が引き起こされることが互作用について解析を行った。その結果，ギムネマ酸は示唆された。

ヒト T1R3 の膜貫通ドメインに主に作用すること，また（11）味覚修飾物質の発見と基本味に対する作用メカニズム丸山

豊（味の素㈱ イノベーション研究所）「おいしさ」の向上には，五基本味はもちろんのこと，

共存するとそれぞれの味を増強させることがわかった。

香りや食感，また口腔感覚調節物質も重要な要素である

また細胞生理学的解析から，味蕾において基本味受容味と考えられる。我々は口腔感覚調節物質の一つである「コ細胞と「コク味」受容味細胞の間でシグナル伝達が行わ

ク味」物質に着目し, calcium-sensing receptor (CaSR) がれていることが明らかになった。

「コク味」物質受容体として機能していることを明らか

本研究会では「コク味」の概論を始めとして，味蕾ににした。官能評価の成績から, CaSR リガンドはそれ自体おける「コク味」の発現のメカニズムについて，我々のでは味を感じさせないが，うま味・塩味・甘味各物質と研究内容を紹介する。

（12）肝臓免疫系細胞の自然免疫調節機構に対する核内受容体 LXR の役割
梅田（遠藤）香織（日本大学 医学部 生体機能医学系生化学分野）

核内受容体 Liver X receptor(LXR)は，肝臓，脂肪組織

マクロファージの増加, NKT 細胞の減少が認められた。

などのエネルギー代謝臓器においてコレステロール恒常単離した単核球を培養しリポ多糖で刺激したところ,性を維持する代謝調節センサーとして働く転写因子であ

LXR-KO 由来単核球において炎症性サイトカインの顕著る。近年，マクロファージの LXR が炎症反応を抑制する

な産生増加が認められ，一方, WT 単核球において LXRことが報告されたことから, LXR は脂質異常・動脈硬化

アゴニストを前処理したところ，リポ多糖誘導性サイト

のみならず炎症・自己免疫疾患の治療における分子標的

カイン発現は抑制された。

として期待されている。しかし，各組織常在型免疫細胞

以上の結果より, LXR が肝常在単核球の細胞組成及びにおける LXR の機能は未だ明らかではない。そこで，本サイトカイン産生抑制機構に関与することが明らかと研究では LXR が主に発現，機能する臓器である肝臓の免なった。今後は高脂肪高コレステロール食摂取による慢

疫細胞における LXR の機能について野生型(WT)と LXR性肝障害モデルマウスを作製し, WT および LXR-KO マ

欠損(LXR-KO)マウスを用いて検討した。WT またはウスを比較検討することにより肝臓における脂質代謝と

LXR-KO マ ウ ス か ら 肝 単 核 球 を 単 離 し た と こ ろ ,自然免疫制御機構における LXR の選択的機能を見出す

LXR-KO における単核球数が WT と比べ顕著に増加して予定である。

いた。各細胞組成を分析したところ, LXR-KO において肝421

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（13）オキシステロールによる LXR 依存性および非依存性のマスト細胞活性化抑制機構の解析
布村聡（日本大学医学部 皮膚科学系 皮膚科学分野）

Oxysterol は酸化型コレステロールとして知られておおよび FcεRI 発現が顕著に抑制される。しかしながら，り，脂質代謝機構においてコレステロール合成経路の抑

合成 LXR リガンドを用いた解析から，脱顆粒と IL-6 産制，細胞内コレステロールの排出，コレステロールのエ

生の抑制は LXR 非依存性に誘導される FcεRI の発現低下

ステル化, Liver X 受容体(LXR)の活性化などの様々な役に起因しており, LXR 依存性に抑制される炎症性サイト割を担っている。近年 LXR の活性化が，マクロファージ

カインとしては, FcεRI 刺激によって産生される IL-1α おにおける炎症性サイトカインの産生を抑制することが報

よび IL-1β, TLR4 刺激によって産生される IL-1α, β, IL-6

告され，脂質代謝制御因子が炎症反応の制御にも関わっであることが明らかになった。また合成 LXR リガンドのていることが明らかになってきた。アレルギー疾患の主抑制効果は, LXRα 欠損マスト細胞では野生型細胞と同たるエフェクター細胞であるマスト細胞は, LXRα およ等であったが, LXRαβ 欠損マスト細胞では消失していた。

び β を発現しており，代表的な Oxysterol である 25-

以上の結果から, LXR の活性化を介したマスト細胞におhydroxycholesterol 処理によって，高親和性 IgE 受容体

ける炎症性サイトカイン産生の抑制に関しては LXRβ が(FcεRI)を介したマスト細胞の活性化（脱顆粒，IL-6 産生）

重要な役割を果たしていることが示唆された。

422

研究会報告18．電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用～ 次世代の生物電顕を考える ～2014 年 11 月 12 日－11 月 13 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）SBF-SEM を用いたマラリア感染赤血球の三次元観察とストラクトーム解析
坂口美亜子（長崎大学 熱帯医学研究所）（２）連続切片ＳＥＭ法によるゴルジ装置の 3Ｄ構造解析
甲賀大輔（新潟大学 顕微解剖学分野）（３）自動切片回収機ＡＴＵＭを用いた神経組織解析
岩崎広英（東京大学大学院 医学系研究科）（４）ＳＩＭＳを用いた植物体内における炭素移動の観察
竹内美由紀（東京大学 農学生命科学研究科）（５）蚊媒介性ウイルスの X 線レーザーイメージング岡本健太（ウプサラ大学 Biomedicinskt Centrum）（６）Revealing the near atomic resolution structure of Noda virus by motion-compensated cryo EM
Weihau Chang（Inst. Chemistry, Academia Sinica, Taiwan）（７）電子顕微鏡で見るギャップ結合チャネルの構造と多様性
大島篤典（名古屋大学 細胞生理学研究センター）（８）非結晶性物質のＴＥＭトモグラフィーにおける密度分布３Ｄ再構成の条件
山崎順（大阪大学 超高圧電子顕微鏡センター）（９）顕微観察における欠損情報回復法
永谷幸則（生理学研究所 形態情報解析室）（10）電顕トモグラフィーにおける大規模逆問題の解法
細田陽介（福井大学 工学部）
（11）器官形成における細胞動態解析のためのソフトウェア開発とデータ解析
加藤輝（自然科学研究機構 新分野創成センター）【参加者名】
永山國昭（生理学研究所），臼田信光（藤田保健衛生大田保健衛生大学），五十嵐郁男（帯広畜産大学），金子康学），坂口美亜子（長崎大学），甲賀大輔（新潟大学），子（埼玉大学），高浪景子（京都府立医科大学），増村威

岩崎広英（東京大学），岡本健太（ウプサラ大学），Weihau

宏（京都府立大学），吉田清和（大阪大学），箕田弘喜（東Chang（Academia Sinica Institute of Chemistry），大島篤典

京農工大学），木下雅美（理化学研究所），村手源英（理（名古屋大学），山崎

化学研究所），齊藤

順（大阪大学），細田陽介（福井成（山梨大学），桒原隆亮（大阪大輝（自然科学研究機構），内山淳平（高知学），井上朋大（山梨大学），佐藤慧太（岡山大学），大大学），深澤有吾（名古屋大学），大野伸彦（山梨大学），

東琢治（分子化学研究所），根岸剛文（基礎生物学研究山口正視（千葉大学），峰雪芳宣（兵庫県立大学），坂本所），長島駿（東京薬科大学），福田安希（兵庫県立大浩隆（岡山大学），佐生学），寺西大（広島工業大学），木森義隆（自然科学研大学），加藤愛（京都府立大学），松下敦子（総合研究大学），竹内美由紀（東京大学），森山陽介（藤究機構），村山尚（順天堂大学），加藤幹男（大阪府立423

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）大学），亀谷清和（信州大学），藤原武志（三重大学），（日本電子），酒井泰資（日本電子），前田次郎（日本電Wang,Chun-hsiung（Academia Sinica Institute of Chemistry），子），庄子美南（日立製作所），乙部博英（旭化成ケミカ

Wu,Yi-min（Academia Sinica Institute of Chemistry），林ルズ），花市佳明（花市電子），藤谷明

洋（日本ローバー），子（東京薬科大学），中井朋則（兵庫県立大学），岩間尚

岩井修平（カールツァイスマイクロスコピー），兼崎琢

文（核融合科学研究所），板倉広治（名古屋大学），日高磨（カールツァイスマイクロスコピー），村上武司（荏聰（藤田保健衛生大学），赤木原製作所），伊佐所

巧（理化学研究所），田治（松本歯科大学），坂本浩隆（岡山大学），峰雪芳

敏（アストロン），石井聖士（エー・アンド・デイ），大村

現（富士フィルム），石村貴暢（マッ淑杰（三クスネット），石川達也（生理学研究所），古瀬幹夫（生優（三重大学），垣内愛加（三重大学），

理学研究所），谷口篤史（基礎生物学研究所），新井善博

野中茂紀（基礎生物研究研），玉置大介（基礎生物研究（テラベース），香山容子（テラベース），伊藤俊之（テ研），葦原雅道（FEI Company），二村和孝（日立ハイテラベース），斎藤善平（テラベース），池田 充（テラベー

クノロジーズ），石川尚史（日立ハイテクノロジーズ），ス），宮崎直幸（生理学研究所），村田和義（生理学研究大嶋所），小原正裕（生理学研究所），河口美江（生理学研究

宣（兵庫県立大学），渡邊敬文（信州大学），王重大学），伊藤卓（日立製作所），荻原伸介（日本電子），平井良治（日本電子），本郷孝四郎（日本電子），高野清（日本電子），春田知洋（日本電子），中村奈津子（日本電子），所），山田幸子（生理学研究所），永吉美代子（生理学研究所）

金子武司（日本電子），清水有子（日本電子），遠藤 剛【概要】
本研究会は，「電子顕微鏡機能イメージングの医学・本研究会は，2000 年から提案代表者：藤吉好則（元京

生物学への応用」“次世代の生物電顕を考える”をテー

都大学），所内対応者：永山國昭（生理学研究所）によマにして開催いたしました。100 名を超える参加者を得

り始まり，今回が 15 回目となりました。2011 年度からて，12 演題の口演と 26 演題のポスター発表について活は村田和義（生理学研究所脳機能計測・支援センター）

発な議論が行われました。細胞構造の様々な電顕立体観が所内対応者を務めております。電子顕微鏡を主な対象

察や蛋白質構造解析の電顕観察法に加え SIMS や X 線

として，これまで“定量化”，“位相情報回復”，“生体分

レーザーイメージングなど，従来の医学・生物学電子顕子の高分解能構造解析”，“感染症の現場観察”，“環境セ

微鏡研究に新たなブレークスルーを生むような新規観

ル観察”，“次世代の生物電顕を考える”など，生体構造

察法とデータ解析方法をテーマとして取り上げます。その可視化における先端的な内容を扱ってきました。国内

して，これらの最先端の観察法を用いた蛋白質構造解析を中心とした最先端顕微鏡群の研究成果とともに，生理から細胞・組織の幅広いスケールでの医学・生物学の研学研究所が共同研究機器として提供している超高圧電究領域から発表をいただくとともに，生理学研究所の共顕，クライオ位相差電顕，連続ブロック表面 SEM など

同研究機器（電子顕微鏡）を中心とした共同研究が紹介の成果を持ち寄り，医学・生物学に必要な可視化技術をされました。現在の生物電顕で何ができて何ができない

討論して，新規の生体観察方法を創造する機会を今後もか，今後どのようにすべきかについて，新たな目標が示提供していきたいと考えています。

されました。

424

研究会報告（1）SBF-SEM を用いたマラリア感染赤血球の三次元観察とストラクトーム解析
坂口美亜子 1，宮崎直幸 2，藤岡壽 3，金子

修 1，村田和義 2（1 長崎大学熱帯医学研究所， 2 生理学研究所，
3 ケースウェスタンリザーブ大学）

マラリアは亜熱帯・熱帯地方に見られる病原原虫性感

本 研 究 で は ， 熱 帯 熱 マ ラ リ ア 原 虫 （ Plasmodium染症であり，重篤な症状を引き起こして年間約 70 万人の

falciparum）及び感染赤血球の詳細な微細構造の理解を深

死亡者を出す。宿主体内において，蚊によって媒介されめるために Serial Block Face-Scanning Electron Microscopy

たメロゾイトと呼ばれる細胞侵入型のマラリア原虫は赤（SBF-SEM）を用いて P. falciparum の各発育ステージに

血球内へ侵入した後その内部でリング，トロホゾイト，

おける感染赤血球全体の三次元微細構造を再構築し，細シゾントへと発育し，シゾント中に形成された新たなメ胞やオルガネラなどについて定量解析を行った。その結ロゾイトが再び血中に放出されて別の赤血球へと侵入す

果，各発育ステージに進むにつれ原虫の細胞質やオルガる。原虫は病原性発露に関与する分子の輸送装置としてネラの体積は増大していく様子が見られたが，シゾント

感染赤血球内にマウレル裂と呼ばれる膜状構造を形成し，後期になると原虫のヘモグロビン消化により感染赤血球

また血管内皮細胞表面に対する接着分子の土台としてノの体積は従来の半分以下となり大幅に減少した様子が確ブと呼ばれる突起構造を形成して赤血球を改変する。

認された。

（2）連続切片 SEM 法によるゴルジ装置の 3D 構造解析
甲賀大輔，久住聡，牛木辰男（新潟大学 医歯学総合研究科）

近年，樹脂包埋標本の超薄連続切片を基板に載せ，走が多い。そこで本講演では，超薄連続切片の走査電顕観

査電子顕微鏡(走査電顕)で観察した像を三次元再構築す

察・3D 再構築法をゴルジ装置の立体構造解析に応用したる技法が出現してきている。Array tomography とも呼ばので紹介する。材料として成獣ラットを用い，麻酔したれるこの手法の特徴は，①グリッド操作技術を必要しな動物から組織を摘出し，2%四酸化オスミウムで 40 時間

い。②広領域の標本観察が可能。③試料の Z 軸方向の観(40℃)浸漬した。この過程により，ゴルジ装置のシス槽

察領域が無限。④何度でも再観察することが可能。といにオスミウムを沈着させることができる。次に，エポキ

う点で大きな可能性を秘めたイメージング技法である。

シ樹脂に包埋した試料をウルトラミクロトームで超薄連

一方，細胞内の輸送経路の中間地点として重要な働きを

続切片を 300-500 枚ほど切削し，スライドガラスに貼りもつゴルジ装置は，今から 100 年以上前に，神経細胞の付け，走査電顕により反射電子像を撮影後，これらの像

細胞体に銀で染まる網状構造として発見された。その後，を基にコンピュータソフトウエアで再構築した。ここでこの小器官に対する形態学的研究が多くなされてきたが，は，超薄連続切片の走査電顕法を紹介すると共に，このその三次元構造，特に全体像に関しては未だに不明な点手法の有用性と今後の可能性についても考察する。

（3）自動切片回収機 ATUM を用いた神経組織解析
岩﨑広英，岡部繁男（東京大学大学院 医学系研究科神経細胞生物学分野）

近年，神経回路の網羅的解析（コネクトームプロジェ

クト）が全世界的に展開されつつあり，その実現のため

425

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）の革新的な技術の創出・開発が目覚ましい勢いで進んでATUM で回収された切片はプラスチックテープ上に残るいる。ATUM（Automated Tape-collecting UltraMicrotome）

ため，何度でも観察することが可能である。

はそのような技術のひとつであり，ダイアモンドナイフ

さらに，神経回路の網羅的解析には広い範囲に亘る観で薄切された切片をプラスチックテープの上に自動回

察と，シナプスなどの微細構造の高解像度での観察の両収する装置である。連続切片を安定的に回収することが方が必要とされるが，ATUM では，同じ切片を光学顕微できることから，組織の三次元再構築に強力なツールと鏡と電子顕微鏡の両方で観察できる。

なりうる。また，同様の目的のために利用されている

本講演では ATUM をはじめとする光学顕微鏡技術とFIB-SEM や SBF-SEM が破壊的な観察法であり，一度観電子顕微鏡技術の融合的技術に焦点を当て，これらの技察した試料は二度と観察することができないのに対し，術を基盤とした神経組織解析法について紹介したい。

（4）SIMS を用いた植物体内の炭素移動の観察
竹内美由紀（東京大学大学院 農学生命科学研究科）

二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectrometry:

れ，元素や同位体の細胞内分布を可視化することが可能

SIMS)では，一次イオンビームを高真空下で固体試料表となり，近年では医学・生物学分野への応用が広がって面に照射し，試料表面からスパッタリング現象により放いる。炭素安定同位体 13C で標識した二酸化炭素を投与

出されるイオン（二次イオン）を質量分析計により測定した植物の SIMS 同位体イメージングでは，光合成によして試料表面の元素分析を行う。SIMS 分析の特長は同り植物に取り込まれた 13C が，葉や木部の細胞内の特定位体を含むすべての元素が分析可能であること，高質量の構造に堆積する様子およびその分布の変化が示され分解能，高感度分析であることなどである。SIMS はこた。SIMS による元素イメージングは，分子の標識手法

れまで主に材料科学や宇宙・地球化学研究において重要等と組み合わせて，生体内での代謝や無機・有機成分のな分析手法として使用されてきた。しかし上記の特長に分布や機能を解析する上で有効な方法として今後活用

加えて高い二次元空間分解能を持つ SIMS 装置が開発さが進むと考えられる。

（5）蚊媒介性ウイルスの X 線レーザーイメージング岡本健太（ウプサラ大学 Biomedicinskt Centrum）
XFEL (X-ray free electron laser)は，アンジュレータからいた巨大ウイルスの一分子イメージングに成功し放出される X 線の位相をそろえることでレーザー増幅（Seibert et al., Nature 2011），細胞やオルガネラの構造解を行い，従来の X 線の数億倍を超える光子量の非常に高析を進めている（Hantke et al., Nature Photonics 2014）。一輝度な光源を実現した新規技術である。LCLS（Linac

方で，LCLS では 100 nm の X 線レーザー焦点を実現し，

Coherent Light Source）では，地球表面に降り注ぐ太陽光100 nm 以下の生体分子のイメージングに向けた研究がを 1 mm2 の領域に集約したエネルギーに匹敵する XFEL

期待されている。今回の講演では，LCLS における 40 nm光源を実現している。ウプサラ大学では，超短時間 (10-14の蚊媒介性ウイルスの測定例をもとに，我々がこれまで秒)の高輝度 XFEL パルスを用い，生体分子が損傷するに達成した結果と直面している課題を示す。また，今後前に構造情報を得る，X 線レーザーイメージング法を提期待される X 線レーザーイメージング法の生体分子構唱してきた(Neutze et al., Nature 2000)。現在，本手法を用造解析への応用を議論したい。

426

研究会報告（6）Revealing the near atomic resolution structure of Nodavirus by motion-compensated cryo-EM
ドリフト補正を組み合わせた低温電子顕微鏡によるノダウイルスの近原子分解能構造解析
Weihau Chang, Institute of Chemistry, Academia Sinica, Taiwan
章

為皓（台灣中央研究院 化学研究所）

A recent technological breakthrough in electron cryo

クライオ電子顕微鏡法における最近の技術革新は，イelectron microscopy (cryoEM) comes from the introduction

メージングのための直接電子検出カメラの導入から来of direct electron detectors for imaging. Based on CMOS chipている。 CMOS チップ技術に基づいて，直接電子検出

technology, the direct electron cameras can circumvent the

カメラは，蛍光体，シンチレータ及び光ファイバーカッ

loss of signal by traditional charge coupled detectors (CCD)

プリングを介して電子を光子に変換するプロセスを用

during the process of converting electrons to photons via the

いることによる，従来の電荷結合検出器（CCD）の信号

phosphor scintillator and fiber optic coupling. As a result,

損失を回避することができる。その結果，電子直接検出

these cameras have greatly enhanced sensitivity and detective

カメラは非常に感度および検出量子効率（DQE）を高め

quantum efficiency (DQE). In addition, rapid readout by

ることができた。また，CMOS による急速な画像データ

CMOS allows acquisition of movie data, by which imageの読み出しにより，フレームごとの画像のぼけを補正す

blurring can be compensated to restore image information to

ることが可能となり，原子分解能に近い画像情報を回復

near atomic resolution. By using one of such commerciallyすることが可能となった。我々は，台湾の 200 kV の低detectors called DDD camera equipped on one JEOL 200 kV

温電子顕微鏡（JEOL）に Direct Electron 社製の電子直接

cryo-EM in Taiwan, we determined the core structure of a

検出カメラ（DDD）を搭載することにより，〜15000 粒

Noda virus like particle with icosahedral symmetry to

子像から正二十面体対称性を仮定して，3.8 Å 分解能の3.8-Å-resolution from ~15,000 particles and reveal its major

ノダウイルスのコア構造を決定し，その主要な側鎖を明

side-chains. Moreover, we determined the structure of RNA

らかにした。また，我々は，Zernike 位相板によって位相polymerase II particle without symmetry to ~8-Å-resolution

コントラストを増強することのできる 200 kV のクライfrom ~40,000 particle image movies acquired from a DDD

オ電子顕微鏡（岡崎 JEOL JEM2200FS）を使って，DDD

camera on the JEOL 200 kV cryo-EM with phase contrast

カメラから取得した〜4 万の粒子像から対称性を仮定せenhanced by a Zernike phase plate here at Okazaki. The

ずに，〜8 Å 分解能の RNA ポリメラーゼ II 粒子の構造

details as to processing those movie data for compensatingを決定した。これら 2 つの構造決定に使用されたドリフ

image blurring in these two cases will be presented in this

ト補正の詳細は，本講演で紹介する。

meeting.

（7）電子顕微鏡で見るギャップ結合チャネルの構造と多様性
大嶋篤典（名古屋大学 細胞生理学研究センター）

ギャップ結合チャネルは多細胞生物に広く存在する研究を行った。精製した INX-6 チャネルの負染色像から

細胞間コミュニケーションチャネルである。イネキシン

単粒子解析による二次元のクラスアベレージを計算しは無脊椎動物のギャップ結合チャネルを構成するタンた。その結果，INX-6 ギャップ結合チャネルの外形寸法

パク質であり，神経や筋肉の電気的活性に重要な役割を

は長軸径が 220Å，細胞質端におけるチャネルの径が 110

果 た して いる。 我 々は 線虫に 存 在す るイネ キシン-6Å，細胞外のギャップスペースが 60Åであり，コネキシ（INX-6)の発現と精製に成功し，電子顕微鏡による構造

ン 26 ギャップ結合チャネルと比べて大きな値であった。

427

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

また INX-6 チャネルの二次元結晶を得ることに成功し，異なる可能性を示すものである。本講演では超薄切片像

極低温電子顕微鏡像から得られた投影マップには 8 個のや極低温電子顕微鏡像のデータを交えながら，無脊椎動

ピークが明確に現れた。これらは INX-6 のサブユニット

物に存在するギャップ結合チャネルの脊椎動物に存在を特徴づけるものと考えられ，INX-6 ギャップ結合チャ

するコネキシンとは異なる構造を紹介する。

ネルのサブユニット構成数がコネキシンの 12 量体とは（8）非結晶性物質の TEM トモグラフィーにおける密度分布 3D 再構成の条件
山﨑順（大阪大学超高圧電子顕微鏡センター）

TEM トモグラフィーにおいては，mass-thickness コン

することが可能である。非線形性を含む場合，強度減衰

トラストの膜厚増加に伴う指数関数減衰を前提として

は片対数グラフにおいて直線ではなく曲線となる。トモ

三次元再構成が行われるが，実際には主に多重散乱の影グラフィー再構成に先立ち，TEM 像強度減衰の線型性が響による非線型な強度減衰の影響を受ける。従来の電子保たれる厚さ範囲を加速電圧 400-1000kV で対物絞りサ

線トモグラフィー解析では主に三次元形状の把握に重イズごとに計測したところ，透過率と直線からの外れ度点が置かれる傾向にあるが，さらに高いレベルの再構成，合いとの間に単調な関係が見出された。いくつかの結像

すなわち正しい内部密度を与える再構成を達成するべ

条件での 3D 再構成結果を吟味しこの単調関係に当てはく，TEM 像強度減衰の非線型性が再構成結果に与える影

めたところ，内部強度が正しく再構成されるためには透響を定量的に検証した。

過率が 0.64 以上必要であることが求まった。この結果を一様なアモルファス構造からなるカーボンマイクロ

判断基準として活用することにより，傾斜シリーズ取得

コイルを試料として用いることにより，外形から算出し前に対物絞りサイズや加速電圧の見直しを行うことがた試料厚さと像強度から求めた透過率との関係を測定可能となり，実用上重要な結論であると言える。

（9）顕微観察における欠損情報回復法
永谷幸則（生理学研究所）

電子顕微鏡による画像計測は，試料内部の３次元の微成するトモグラフィ法では，高チルト角領域の投影像を細構造や電位分布などを計測可能な手法であるが，電子取得できないという「ミッシング・ウエッジ問題」が存

ビームの現実的な取り扱いに起因して，試料の情報を部在し，取得像に特有のアーチファクトが生じ，立体構造

分的にしか取得できないという情報欠損問題が存在す

再構成の障害となっている。

る。位相板を後方焦点面に導入する事により長距離間の本講演では，欠損した情報を試料の既知情報を用いて電子線の干渉を顕在化させ，位相物体のコントラストを回復する画像処理手法について報告する。これは情報欠強化する位相差電子顕微法は，生物試料の無染色での高損と情報既知を射影演算として取り扱い，欠損情報を方

コントラスト観察を可能とするが，位相板の物理的構造

程式の漸近解として代数的に回復させる数理的手法で（有限穴径）に起因して，最も低い周波数領域を検出である。本手法のシミュレーション結果およびウイルス実きない「超低周波数領域欠損問題」が存在し，像にフリ

データへの適用結果を示す。この手法により，現実の位ンジ状のアーチファクトをもたらす他，大域的な電位分相差像から理想的な位相差像を得られるだけでなく，位布の計測に障害となっている。また，試料切片を回転さ

相板の中心穴径をある程度大きくしてもそれを補う事

せ投影像を連続的に撮影し，試料切片内部を３次元再構が可能となる。即ち，高強度の電子ビームスポットから

428

研究会報告カーボン膜への距離をとれ，位相板の寿命を延ばす事がンメントがずれた場合でも，それを画像処理で補正する出来る他，アラインメントが容易になる。位相板アライ

手法についても報告する。

（10）電顕トモグラフィーにおける大規模逆問題の解法
細田陽介（福井大学 工学部）

電子顕微鏡ＣＴ像再構成問題は，数学的に定式化するに対しては反復解法が用いられる。反復解法とは，通常と，第１種フレドホルム型積分方程式となる。この積分のＬＵ分解などと異なり，行列を方程式が解きやすい形

方程式は離散化して連立一次方程式に変換すると悪条に分解するのではなく，解に収束するようなベクトルの件な方程式となる。悪条件方程式は観測データに混入し列を生成する方法を指す。しかし，通常よく用いられてた微小なノイズにも敏感に反応して数値的に不安定といる反復解法は悪条件性に弱く，我々が想定しているよ

なるため，安定な数値計算法が必要となる。また，３次

うな問題では精度よい解が期待できないことが多い。本

元ＣＴ像再構成問題では，係数行列が大規模かつ疎とな

発表では，電顕トモグラフィー問題を例にとり，このよるため，その特性に合わせた解法である必要もある。

うな問題に対しての我々のアプローチを数値例をもと

一般に大規模で疎な係数行列を持つ連立一次方程式に紹介する。

（11）器官形成における細胞動態解析のためのソフトウェア開発とデータ解析
加藤輝（自然科学研究機構 新分野創成センター・イメージングサイエンス研究分野）

生物の器官は，胚発生期において平板状の細胞群が巧

個々の細胞の峻別が困難な事例が生じる。そのような条

みに折れ込む過程を経る事により，立体的かつ複雑な構件で得られた器官形成過程をも定量的解析の対象とす造として構築される。この種の現象は，器官原基に属するため，蛍光ムラなどによって生じる局所画像特徴を検る個々の細胞の挙動の総和であると考えられる。従って，出し，それらの時間経過に伴う移動を追跡する Particle

この過程を理解する為には，個別の細胞の形態及び動態

Image Velocimetry (PIV) ソフトウェアを開発している。

を計測する必要がある。

これにより，個別の細胞を識別することなく組織変形を

我々は，共焦点レーザ顕微鏡による器官形成の系時的計測する事が可能となる。

生体観察により得られた 4D 観察データから，個々の細さらに，これら自動的な特徴抽出が困難な対象から目胞の輪郭を立体空間中から抽出，立体細線化骨格として視により画像特徴抽出を手動で行う為の Graphical User

モデル化し細胞の形態的な特徴とその系時変化を記述

Interface (GUI) を備えたソフトウェア開発を行っている。

するソフトウェアを開発している。
また，実験系によっては，蛍光標識の制約等によりこれらの実装と，実際の実験系への適用について主に技術的な側面を紹介する。

429

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）19．唾液腺形態形成研究会〜機能解析から器官再生へ〜
2014 年 8 月 4 日－8 月 5 日
代表・世話人：柏俣正典（朝日大学歯学部歯科薬理学分野）
所内対応者：村上政隆（自然科学研究機構生理学研究所）（１）耳下腺・膵外分泌腺における MARCKS リン酸化を共通としたアミラーゼ分泌メカニズム佐藤慶太郎 1，成田貴則 2，杉谷博士 2，瀬尾芳輝 1（1 獨協医科大学医学部生理学(生体制御)教室，2 日本大学生物資源科学部獣医生化学研究室）（２）唾液腺腺房細胞における分泌タンパク質の選択輸送制御
吉垣純子（日本大学松戸歯学部生理学講座）（３）潅流顎下腺の共焦点顕微鏡および急速凍結割断レプリカの電子顕微鏡による形態観察
村上政隆 1，橋本貞充 2，成田貴則 3，福島美和子 4，佐藤正樹 2，澁川義幸 2（1 自然科学研究機構生理学研究所，2 東京歯科大学，
3 日本大学生物資源科学部，4 昭和大学歯学部口腔病理学部門）（４）再生唾液腺原基移植による機能的な唾液腺の再生
小川美帆 1,2，辻

孝 1,2（1 ㈱オーガンテクノロジーズ，2 独立行政法人理化学研究所発生・再生科学研究センター）（５）再生をめざした唾液腺形成機構の解析
阪井丘芳，小野～iPS 細胞の応用～

瞳，尾花綾（大阪大学大学院歯学研究科顎口腔機能治療学教室）（６）唾液腺再生への subtilisin-like proprotein convertase PACE4 の関与
赤松徹也，姚陳娟，長谷川敬展，吉村弘（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部口腔分子生理学分野）（７）胎生期マウス顎下腺における概日リズムの発振過程
内田仁司（鶴見大学歯学部病理学講座）（８）胎仔マウス唾液腺上皮の発生を制御する組織間 microRNA 輸送
林

徹 1,2，柏俣正典 1，Matthew P. Hoffman2（1 朝日大学歯学部歯科薬理学分野，2LCDB, NIDCR, NIH）
（９）唾液腺におけるアクアポリン 5 の翻訳後修飾
杉谷博士，岡田純一，成田貴則，岡林堅（日本大学生物資源科学部・獣医生化学研究室）（10）Intravital Ca2+イメージングによる唾液分泌制御機構の解析
谷村明彦 1，根津顕弘 1，森田貴雄 1，東城庸介 1，佐藤寿哉 2，石井久淑 2（1 北海道医療大学歯学部薬理学分野，2 同生理学分野）（11）細胞と基底膜の動態からみた唾液腺分枝形態形成
門谷裕一（北里大学医療衛生学部基礎医学部門解剖・組織学）（12）増殖因子シグナルによる上皮管腔組織形成の分子基盤
菊池章（大阪大学大学院医学系研究科・分子病態生化学）（13）Occludin と p63 転写因子の発現パターンから明かされるマウス顎下腺の腺・管腔形成での上皮細胞の挙動
松浦幸子（白寿医療学院）

430

研究会報告【参加者名】
赤井崇浩（朝日大学歯学部口腔外科），赤松徹也（徳島大学生物資源科学部・獣医生化学研究室），竹山旭（大大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部口腔分子生

阪歯科大学口腔外科学第１講座），谷村明彦（北海道医理学分野），内田仁司（鶴見大学歯学部病理学講座），小

療大学歯学部薬理学分野），橋本貞充（東京歯科大），林

川美帆（㈱オーガンテクノロジーズ独立行政法人 理化徹（朝日大学歯学部歯科薬理学分野），松浦幸子（白寿学研究所），柏俣正典（朝日大学歯学部歯科薬理学分野），

医療学院），松下

門谷裕一（北里大学医療衛生学部解剖・組織学），菊池

座），水越堅詞（朝日大学歯学部歯科薬理学分野），村上章（大阪大学大学院医学系研究科），小山典子（朝日大政隆（自然科学研究機構生理学研究所），吉垣純子（日学歯学部歯科薬理学分野），阪井丘芳（大阪大学大学院

本大学松戸歯学部生理学講座），吉田

歯学研究科顎口腔機能治療学教室），佐藤慶太郎（獨協学口腔外科学第１講座）

巧（大阪歯科大学口腔外科学第１講

博（大阪歯科大医科大学医学部生理学(生体制御)教室），杉谷博士（日本【概要】
ES 細胞や iPS 細胞などの多能性細胞が確立され，医療用いた研究発表では，形態形成を専門とする参加者との系各分野では試験官内での器官の形成研究が進められ間で，視点が異なる多様な意見交換がなされ，本研究会ている。外分泌腺としての形態だけでなく充実した機能の本懐を遂げた有意義な時間であった。遺伝子工学やイを有する器官の形成には多方面にわたる知識と技術がメージングなどの解析手法にも著しい進展がみられた

求められる。本研究会は，外分泌腺形態形成研究をリー

ほか，従来に無い概念を提供する演題も複数あり，唾液

ドしている唾液腺形態形成研究を，機能研究者との討論

腺の知られざる動態が今後ますます明らかになると思を通じ，さらに発展させ再生医療の実現を目指すことをわれる。形態形成研究の積み重ねられてきた成果や，こ目的とした。研究会当日は唾液腺の唾液分泌および形態

れから拓かれていく萌芽的な研究発表を聴くにつれ，唾形成について，生理活性物質などの生体分子から細胞や液腺の機能修復や in vitro 再生の早期実現を予感した研組織の動態まで，幅広いスケールに渡る話題が提供され究会であった。

議論が深まった。特に，急速に加速する再生医療技術を（1）耳下腺・膵外分泌腺における MARCKS リン酸化を共通としたアミラーゼ分泌メカニズム佐藤慶太郎 1，成田貴則 2，杉谷博士 2，瀬尾芳輝 1（1 獨協医科大学医学部生理学(生体制御)教室，
2 日本大学生物資源科学部獣医生化学研究室）

Myristoylated alanine-rich C kinase substrate (MARCKS)

腺および膵外分泌腺アミラーゼ分泌をモデルに検討した。

は PKC の基質であり可逆的膜ドメインとして働くこと

両腺房細胞において，アミラーゼ分泌刺激によりから，開口放出など細胞膜周辺の現象に寄与すると考え

MARCKS リン酸化とそれに続く細胞内局在変化を検出られている。アミラーゼは耳下腺および膵外分泌腺腺房

し，MARCKS 阻害ペプチドによりアミラーゼ分泌が抑え細胞から開口放出により分泌される。細胞内シグナル伝られた。以上より，耳下腺・膵外分泌腺アミラーゼ分泌達は，耳下腺では cAMP が，膵臓では Ca2+が，それぞれに MARCKS リン酸化が共通して起こり，分泌に関与しセカンドメッセンジャーとして働く。本研究では，開口ていることが示唆された。

放出における MARCKS リン酸化の関与について，耳下431

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（2）唾液腺腺房細胞における分泌タンパク質の選択輸送制御
吉垣純子（日本大学松戸歯学部生理学講座）

唾液腺には外分泌的に口腔内へ唾液タンパク質を供給

血中に放出されると考えられている。しかし，唾液腺内するが，内分泌的に血液にもタンパク質を分泌すると言で合成されたタンパク質が調節性分泌と構成性分泌へ振われている。唾液タンパク質は分泌顆粒に貯留され，刺り分けられるメカニズムは明らかになっていない。我々

激依存的に管腔に分泌される（調節性分泌）。一方，合成は，分泌タンパク質の細胞内輸送を解析するために，耳された後，細胞内に貯留することなく直ちに分泌される下腺腺房細胞の初代培養細胞にリポータータンパク質でタンパク質も存在し，構成性分泌と呼ばれている。構成ある HaloTag と分泌タンパク質の融合遺伝子を導入し，性に分泌されるタンパク質は，多くが基底膜側，つまり２つの経路への選別機構について検討している。

（3）潅流顎下腺の共焦点顕微鏡および急速凍結割断レプリカの電子顕微鏡による形態観察
村上政隆 1，橋本貞充 2，成田貴則 3，福島美和子 4，佐藤正樹 2，澁川義幸 2（1 自然科学研究機構生理学研究所，2 東京歯科大学，
3 日本大学生物資源科学部，4 昭和大学歯学部口腔病理学部門）

ムスカリニック受容体刺激時には唾液腺水分分泌の大間分泌細管は蛍光色素の入り難い部分として negative に部分は傍細胞経路を通る。本研究では傍細胞輸送経路の描出された。細胞間隙から個々の分泌細管に進入する色

三次元画像観察を試みた。1)凍結割断レプリカの傾斜

素量を計測した。本システム(5 Live, Zeiss)では 2 秒毎にTEM 像の三次元再構成と 2)高速共焦点レーザ顕微鏡画

30 画像を取り込み，２秒毎の三次元画像を再構成した。
1) Carbachol/isoproterenol の刺激はタイト結合直下の像の三次元再構成である。
ラット顎下腺の摘出灌流標本からスライスを切出し，細胞内骨格の格子が無刺激時に比べ狭小になった。2)

液体 He 温度に冷却した純銅ブロックに圧着し凍結試料

carbachol 刺激時には細胞容積が縮小し，細胞骨格格子がを作成，凍結状態で割断，エッチングを施し，Pt— C を狭小化し，骨格線維の反応性が高まり，運動性上昇を促

回転蒸着してレプリカを得た。摘出灌流腺は共焦点レー

していることが示唆された。細胞骨格の運動性増加はタ

ザ顕微鏡ステージ上で血管灌流し，sulfo-rhodamine B を

イト結合索条粒子 (Claudine)の運動性を増加させ，傍細灌流し，毛細血管及び細胞間隙を描出した。同時に細胞胞輸送の透過性上昇を起こすことが予想された。

（4）再生唾液腺原基移植による機能的な唾液腺の再生
小川美帆 1,2，辻

孝 1,2（1 ㈱オーガンテクノロジーズ，2 独立行政法人理化学研究所発生・再生科学研究センター）

唾液腺は口腔内の湿潤を保ち，口腔の機能と恒常性を幹細胞から器官原基を作製する「器官原基法」を開発し，維持する役割を担っている。そのため口腔乾燥症は，口機能的な歯や毛包が再生可能であることを示した。唾液

腔機能を低下させることから，人工唾液の補充療法や神腺の器官再生に向けて，この技術を応用して再生した唾

経刺激薬に代わる新たな治療法として再生医療の技術開

液腺原基を導管接続して唾液腺欠損マウスに移植するこ発が期待されている。私たちは，上皮性幹細胞と間葉性とにより，口腔内に唾液を分泌しうる唾液腺の再生を可

432

研究会報告能とした。再生唾液腺は，味覚刺激に応じて口腔内に唾症に対する新たな治療法としての可能性を示した。本講

液を分泌し，口腔乾燥による口腔内の洗浄機能や嚥下機

演では，次世代再生医療としての唾液腺置換再生を目指

能の低下に対する改善効果を示したことから，口腔乾燥した研究の進展について紹介したい。

（5）再生をめざした唾液腺形成機構の解析―iPS 細胞の応用―
阪井丘芳，小野瞳，尾花綾（大阪大学大学院歯学研究科顎口腔機能治療学教室）

さまざまな組織で再生医療が試みられているが，三次スの腎皮膜下に移植し，4 週間後の EB の変化を解析した。

元的な立体構造を有する臓器を再生させるのは困難であ器官培養中の EB に唾液腺様の上皮構造が確認され，移るのが現状である。我々は，マウス胎仔唾液腺と共培養植を行うことにより EB に成熟した唾液腺様の上皮構造することで，iPS 細胞の分化誘導を試みた。マウス歯肉が確認された。また，胎仔唾液腺と共培養を行った EBと口蓋粘膜を採取し，山中 4 遺伝子をレトロウィルスで細胞が，共培養を行っていない EB 細胞に比べて，導入した iPS 細胞を用いた。無血清培地中で 2 日間浮遊

Amylase の発現の亢進を認めた。胎仔唾液腺と共培養を培養を行い，細胞塊の形成を行った(以下 EB とする)。そ行うことにより，唾液腺様の上皮構造と唾液腺に特異的して，胎生 13 日目の胎仔唾液腺の浮遊培養を行った上にな遺伝子発現の亢進を認めた。より効率的に EB を唾液

メンブランを置き，そのメンブラン上で EB の培養を行っ腺組織に誘導できるように，さらなる研究を推進していた。培養後の EB において Amylase の発現をリアルタイ

きたい。

ム RT-PCR 法で検討した。更に培養後の EB を SCID マウ（6）唾液腺再生への subtilisin-like proprotein convertase PACE4 の関与
赤松徹也，姚陳娟，長谷川敬展，吉村弘（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部口腔分子生理学分野）
PACE4 は Ca2+依存性セリンプロテアーゼで，増殖・分スにより消失後，再生することが報告されているが，そ化因子等の不活性型前駆体の活性化を触媒する。唾液腺のメカニズムは未解明である。本唾液腺再生モデルでの発生過程においても重要な役割を果たし，本酵素の機能

PACE4 発現を，唾液分泌に関わる水チャネル AQP5 発現や発現を阻害あるいは抑制すると，唾液腺の分枝形成がと比較した。その結果，PACE4 発現は AQP5 発現の減少抑制される。また，胎生期唾液腺では強く発現するが，時には誘導され，AQP5 発現の増加（回復）時には抑制

生後の唾液腺腺房細胞の分化・成熟に伴い，その発現はされる傾向が見られ，主導管結紮により誘起される唾液

抑制され，成体では認められなくなる。一方，唾液腺は腺再生に PACE4 の関与が考えられた。

主導管結紮後に再開放することで，腺房部がアポトーシ

433

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（7）胎生期マウス顎下腺における概日リズムの発振過程
内田仁司（鶴見大学歯学部病理学講座）【背景】概日リズムは，約 1 日を周期とした変動を示【結果】発生初期である胎生 13.5 日齢の顎下腺はす。これまでに，成体におけるマウス顎下腺に固有の概PER2::LUC の発現に概日リズムを示さなかった。胎生

日リズムが存在する事を明らかにした。しかしながら，

14.5 日齢以降の顎下腺では，分枝形態形成に伴って発生期の顎下腺における概日リズムは明らかでない。本

PER2::LUC の発現に変動を生じ，胎生 17.5 日齢で明瞭な研究では，胎生期マウス顎下腺の概日リズムの発振過程

概日リズムを示した。概日リズムを示さない胎生 13.5 日を検討した。

齢の顎下腺を約 2 週間，器官培養を行うと明瞭な概日リ【方法】時計遺伝子 Per2 の下流に luciferase を組込んズムを確立した。

だ遺伝子改変発光レポーターマウス（Per2::luc knock-in【結論】マウス顎下腺において，発生初期に概日リズ

mouse）を用いて，胎生 13.5 日齢から胎生 17.5 日齢の顎ム発振機構が内在しており，発生に伴って概日リズムを下腺の概日リズムを測定した。

確立する。

（8）胎仔マウス唾液腺上皮の発生を制御する組織間 microRNA 輸送
林

徹 1,2，柏俣正典 1，Matthew P. Hoffman2（1 朝日大学歯学部歯科薬理学分野，2LCDB, NIDCR, NIH）
ノンコーディング RNA のうち，21-23 塩基からなる内

胞間コミュニケーションを仲介していることが示唆され在性の小分子 RNA ，microRNA(miRNA)が注目を集めてている。我々は miRNA が mobile signal として上皮間葉いる。miRNA は mRNA に相補的に結合することで，そ相互作用に関与しているのではないかと仮説を立てた。

の発現および翻訳を抑制する。このとき，一種類のいくつかの実験の結果，胎仔マウス唾液腺の上皮間葉間miRNA が数百の遺伝子を標的にしうるため，あたかも転で miRNA が移動していることが示唆された。輸送され写因子のように細胞固有の遺伝子群の発現を規定し，そた miRNA について，マイクロアレイおよびレポーターの形態・形質に大きなインパクトをもたらすことが分アッセイによる解析から，現在までに少なくとも一種類

かっている。近年，様々な細胞が miRNA を分泌し別のの標的遺伝子を同定した。さらに輸送された miRNA に細胞によって取り込まれていることが明らかになり，

より，唾液腺の形態形成および上皮の分化が調節されて

miRNA はホルモンなどと同じく mobile signal として細いることが示唆された。

（9）唾液腺におけるアクアポリン 5 の翻訳後修飾
杉谷博士，岡田純一，成田貴則，岡林堅（日本大学生物資源科学部・獣医生化学研究室）

アクアポリン（AQP）は水チャネルとしての機能を持より約 1 kDa 大きなバンドが時間依存的に出現することつタンパク質であり，唾液腺においては腺房細胞の腺腔を，抗 AQP5 抗体を用いたイムノブロット法により認め側膜に AQP5 が発現している。ラット顎下腺遊離細胞をた。翻訳阻害剤処理した細胞においてもこのバンドの出37℃でインキュベートした後の粗膜画分において，AQP5

現を認めたことから，新バンド出現は翻訳後修飾の結果

434

研究会報告と考えられた。バナジウム酸処理した細胞では濃度依存腺や耳下腺においても認められた。以上の結果から，唾

的に修飾が増強された。一方，Ca2+を含まない溶液中で液腺において，バナジウム酸により増強される AQP5 タ

バナジウム酸処理した細胞では，修飾は認められなかっ

ンパク質の翻訳後修飾が存在し，反応には Ca2+が関わるた。バナジウム酸による修飾バンドの出現はマウス顎下ことが示唆された。

（10）Intravital Ca2+イメージングによる唾液分泌制御機構の解析
谷村明彦 1，根津顕弘 1，森田貴雄 1，東城庸介 1，佐藤寿哉 2，石井久淑 2（1 北海道医療大学歯学部薬理学分野，2 北海道医療大学歯学部生理学分野）

Yellow Cameleon や G-CaMP 等の genetically encoded

激による顎下腺 Ca2+応答と，100 nL/sec 程度の唾液分泌calcium indicator (GECI)は，細胞内分布や安定性等においのリアルタイム測定が可能である。この実験系で明らかて有機系 Ca2+指示薬にはない利点がある。我々は GECIになった分泌刺激薬や神経刺激による反応から，唾液分の１つ YC-Nano50 を使った intravital Ca2+イメージングと泌調節における Ca2+応答と血流の寄与について考察する。

微小圧力センサーによる唾液分泌測定によって，ラット

また，GECI で可能になった長時間イメージングによる

顎下腺腺房細胞の Ca2+応答と分泌を同時解析する実験系

唾液腺培養細胞の細胞増殖や細胞運動過程の Ca2+動態にを確立した。この実験系では，0.2 µM に相当する Ach 刺ついて紹介する。

（11）細胞と基底膜の動態からみた唾液腺分枝形態形成
門谷裕一（北里大学医療衛生学部解剖・組織学）

発生期唾液腺の分枝形態形成には基底膜が関わり，実間隙に基底膜が侵入することで伸長し，これにはクレフ

際，基底膜成分やそれらの受容体の阻害抗体やブロッキ

ト最深部にある微細線維束を芯とする細胞質突起（シェングペプチドは in vitro 組織形成を阻害する。しかしなが

ルフ shelf）が関わる。本講演では，クレフトの形成・伸ら，これらの基底膜分子のシグナルがどのように組織を長やそれに際しての基底膜の動態のタイムラプス観察に変形させるのかはほとんど解っていない。分枝形態形成

ついて紹介し，基底膜による分枝形態形成の制御機構をでは上皮細胞集団基底側での凹部（クレフト cleft）によ考察したい。

る上皮集団の分割が繰り返される。クレフトは細胞間の（12）増殖因子シグナルによる上皮管腔組織形成の分子基盤

菊池章（大阪大学大学院医学系研究科・分子病態生化学）

上皮管腔組織は肺や肝臓，腎臓，唾液腺等の器官構築

基底膜基質中で三次元培養し，Wnt3a と EGF を組み合わのための必須の構造である。上皮管腔組織の形成過程でせて作用させると，上皮細胞は活発に増殖しながら分岐は，上皮細胞は伸長や運動，極性化しながら細胞外基質を伴った管腔構造を形成した。Wnt3a と EGF の組み合わ内でその形態を変化させる。正常腸管上皮細胞 IEC6 をせにより Arl4c が発現し，Arl4c は Rac と Rho の活性を調435

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

整することにより，基底膜基質内での上皮細胞の形態を割も解析した。唾液腺原基から間質を剥離し，腺上皮を変化させた。この細胞骨格の変化は YAP の細胞内局在を

基底膜基質内で FGF1 と共に培養すると，導管が伸び分変化させることにより，管腔先導端細胞での増殖を誘導

岐が認められた。ここに，Wnt シグナル活性化剤を加えした。また，Arl4c の発現はマウス胎児から調整した尿管

ると導管の伸長と分岐数は増加し，Wnt シグナル阻害剤

芽の伸長や分岐にも必要であった。これらの実験に並行により導管の伸長と分岐数は抑制された。現在，本表現して，私共は胎生期のマウス唾液腺の器官培養法を用い型における Wnt シグナルの作用点を見出す過程であり，て外分泌腺の分岐と導管形成における Wnt シグナルの役

本研究会でそれらのデータも紹介して討論したい。

（13）Occludin と p63 転写因子の発現パターンから明かされるマウス顎下腺の腺・管腔形成での上皮細胞の挙動松浦幸子（白寿医療学院）

上皮細胞間の密着帯タンパク質 Occludin（OCLN）は上側細胞膜に OCLN が局在する細胞が配列し，頂上側極

唾液腺の管腔・腺腔直下に局在し，p63 は上皮の重層化性を維持する向かい合う上皮シートとして陥入，伸長しと重層上皮から発生する腺器官形成に必須であり顎下腺

管腔を形成する。(2) 終末球 TB では頂上側極性を持たな（SMG）の基底部上皮細胞に発現し，腔に面する頂上側

い細胞塊が分岐に伴い配列変化し OCLN を発現，腺腔をと間葉に面する基底側細胞の挙動をよく表現する。本研形成する。口腔が中胚葉性間葉を欠く内・外胚葉 2 層の究では OCLN と p63 の発現動態から，ICR マウス SMG

口咽頭膜から発生する事実に照らすと，SMG の導管と腺の腔形成過程での上皮細胞の挙動を検索し，SMG 原基が房は，細胞系譜の異なる集団に由来する可能性を示唆す

均一な上皮細胞塊でない可能性を示唆する次の結果を得る。

た。(1) 導管中央に p63 を発現しない小型の核を持ち頂436

国際研究集会

国際研究集会〔目次〕

１．A Quarter Century after the Direct and Indirect Pathways Model of the Basal Ganglia and Beyond（代表者：藤山文乃2014 年 9 月 8 日－9 月 9 日） ............................................... 440

２．Conference on Neural Oscillation（代表者：池田昭夫

2014 年 7 月 17 日－7 月 18 日） ............................................. 449

439

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

１．A Quarter Century after the Direct and Indirect Pathways Model of the Basal Ganglia
and Beyond
2014 年 9 月 8 日－9 月 9 日
代表・世話人：藤山文乃（同志社大学）
所内対応者：南部篤（生体システム）（１）Interactions between the cerebellum and basal ganglia
Henrik Jörntell (Lund University, Sweden)（２）Associative learning with blindsight
Tadashi Isa (NIPS, Okazaki)（３）Rewards, midbrain and visual cortex
Wim Vanduffel (Leuven Katholic University, Belgium)（４）The micro-circuitry of the basal ganglia in relation to cortical innervation
Fuyuki Karube (Doshisha University, Kyoto)（５）Dopamine D1 and D2 receptors differently modulate information processing through the basal ganglia
Satomi Chiken (NIPS, Okazaki)（６）Motor and reward information in striatal direct and indirect pathway neurons
Yoshikazu Isomura (Tamagawa University, Tokyo)（７）Striatal control of direct and indirect pathways: concepts, experimental approaches and paradoxes
Olivier Darbin (South Alabama University, USA)
（８）Cortico-basal ganglia networks subserving goal-directed behavior mediated by conditional visuo-goal association
Eiji Hoshi (Tokyo Metropolitan Institute for Medical Science, Tokyo)（９）Neuronal activity in the motor thalamus of dopamine-intact and Parkinsonian rats: firing rate vs. pattern
Kouichi C. Nakamura (Kyoto University, Kyoto)（10）Functions of basal ganglia pathways in the healthy brain and their dysfunctions in Parkinson’s and Huntington’s disease
Henning Schroll (Chemnitz University of Technology, Germany)（11）A spiking neural network based on the basal ganglia functional anatomy
Javier Baladron Pezoa (Chemnitz University of Technology, Germany)（12）Corticostriatal temporal difference (CS-TD) hypothesis challenges the Go/No-Go learning model of the basal ganglia
Kenji Morita (The University of Tokyo, Tokyo)【参加者名】
礒村宜和（玉川大学），星英司（東京都医学総合研（Professur Künstliche Intelligenz Fak. für Informatik TU

胤美，中Chemnitz），Henrik Jörntell（Department of Experimental

野泰岳，水谷和子（同志社大学），森田晶子，和中明生

Medical Science, Lund University），Wim Vanduffel （Leuven（奈良県立医科大学），中村公一，森田真規子，疋田貴Katholic University），森田賢治，加藤郁佳（東京大学），

俊，Tom Macpherson（京都大学），Youcef Bouchekioua（慶引間卓弥 ，Violeta Lopez Huerta，Hermina Nedelescu（沖応義塾大学），Fred H. Hamker（Prof. Dr.-Ing., Artificial

縄科学技術大学)，伊佐Intelligence, Computer Science Chemnitz University of

川口泰雄，植田禎史，南部篤，永井Technology ）， Javier Baladron Pezoa ， Henning Schroll

Alsayed A. Mohamed，大塚岳（生理研）

究所），藤山文乃，苅部冬紀，高橋

440

晋，呉

正，Olivier Darbin，知見聡美，
渉，加藤利佳子，

国際研究集会【概要】
大脳基底核の神経連絡を説明する標準的なモデルで技術協力推進事業, 包括脳，日本学術振興会二国間交流ある「直接路・間接路モデル」が提唱されてから四半世事業からの支援を得て，本研究集会を 2014 年 9 月 8 日

紀が過ぎようとしている。このモデルによって，大脳基に生理学研究所（明大寺キャンパス）にて開催した。１

底核の機能，パーキンソン病をはじめとする基底核疾患

２の講演（講演者としては，スウェーデン，ベルギー，の病態生理，脳深部刺激療法（DBS）を含む定位脳手術

独，米から５名，国内から７名）と１３のポスター発表のメカニズムなどの理解が飛躍的に進んだ。しかし，そがあり，５８名（海外１２名，国内４６名）が参加した。

の一方，多くの矛盾点，解決できない問題が指摘され，「直接路・間接路モデル」に関して関連周辺領域も含め，見直すべき時期にきている。そこで国内外の神経生理より大きな視野で，講演者同士が活発に議論し問題点を学，神経解剖学，数理モデルの成果を結集して，新しい深めることができた。また，比較的ゆったりした雰囲気

基底核研究の戦略を構築することを目的に，Neuroscienceの中で，参加者と講演者との交流もはかれた。

2014 のサテライトシンポジウムとして，戦略的国際科学（1）Interactions between the cerebellum and basal ganglia
Henrik Jörntell
Neural Basis for Sensorimotor Control,
Department of Experimental Medical Science, Lund University
SE-221 84 Lund, Sweden
theganglia exist both at the functional level and at the circuitry

cerebellum and the basal ganglia have appeared recently. Solevel. Functionally, the link is natural since both structures

far, the evidence for the mechanisms is limited but theregulate both motor and cognitive functions of the brain. At

possible links have been suggested to be potentially importantthe more general functional level, both structures are assumed

in the clinical states associated with primary basal ganglia

to be important for associative learning. In addition, dystonia

disease. This presentation will be a brief overview of where

can be a consequence of disease in either structure, which

the links could lie. In addition, for discussing the potential

may have a deeper functional implication for the interaction

functionalthebetween these two structures than is generally appreciated.

presentation will start with an overview of the functional

At the circuitry level, recent studies indicated a link in theorganization of the cerebellum and the changing view on the

cerebello-thalamo-striatal

general organization of movement control in the brain.

pathways. Additional potential circuitry links are discussed.

Numerous

indications

significanceofofinteractions

thebetweenindividual

links,

andsubthalamo-pontocerebellar

The links of interaction between the cerebellum and basal441

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（2）Associative learning with blindsight
Tadashi Isa
National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan
Associative learning is a fundamental aspect of brain

cues presented to the lesion-affected hemifield were effectivefunction that animals use to modify their behavior in natural

secondary reinforcers, despite evidence that the monkey wasenvironments.

To test whether subjective awareness of

unaware that a reinforcing stimulus had been presented. These

conditioned stimuli is essential for visual associative learning,

results show that subjective awareness of visual stimuli is not

we examined the associative properties of visual cuesa requirement for visual associative learning, and that thepresented to the hemianopic field of macaque monkeys withresidual, probably subcortical visual pathways, can access

unilateral lesions of primary visual cortex, an animal model offundamental reinforcement mechanisms within the brain. We

human blindsight. We showed that conditioned anticipatory

will also present our preliminary data of the single unit

responses could be evoked by classically conditioned visual

recordings from dopamine neurons while the blindsightstimuli presented to the subjects’ lesion-affected hemifield.

monkeys are performing the classical conditioning task.

Similarly, in an instrumental conditioning paradigm, visual（3）Rewards, midbrain and visual cortex
Wim Vanduffel
Leuven Katholic University, Belgium
In my talk I will discuss how rewards can selectively

ventral midbrain and this spatially-selective reward signal inmodulate activity in the visual cortex of monkeys. Thisvisual cortex we started to manipulate activity in ventral

selective reward signal, which has all the properties of a

midbrain and I will discuss the first behavioral primate results

reward prediction error signal, depends on dopaminergicof stimulating the ventral tegmental area.

signalling. Since we found a correlation between activity in（4）The micro-circuitry of the basal ganglia in relation to cortical innervation
Fuyuki Karube 1,2, Kazuko Mizutani 1, Yoon Mi Oh 1, Fumino Fujiyama 1,2
1 Laboratory of Neural Circuitry, Graduate School of Brain Science, Doshisha University, Kyoto, Japan
2 CREST, JST.

The concept of direct/indirect pathways has been an

pathways in behavioral control. The neural circuits for

attractive model of the basal ganglia (BG), which classicallydirect/indirect/hyper-direct pathways therefore should becompared to combination of an accelerator and a brake forinvestigated more finely to explain actual complicatedmotor behaviors. Recent experiments have revealed more

behaviors.

complicated442interrelationshipbetweenthese

different

To re-examine the BG neural circuitry anatomically, we

国際研究集会

focused on two aspects: the cortical innervation of the BG andthe striatum and STN. In the striatum, the cortico-striatal

the interrelationship among the each BG nucleus. For the firstterminal distribution partially related to the CB expression,

aspect, because wide range of cortical area provides massive

including patch and matrix components. Single cell

excitatory inputs to the striatum and subthalamic nucleus

reconstruction and tracing studies revealed each GPe(STN), it is important to know how these inputs segregate or

subregion possessed characteristic projection patterns toward

converge in the BG. For the latter aspects, each BG nucleus

thecould be divided into subregions in various ways. Calcium

distinguished by either cortical or GPe innervation patterns

binding

expressed

seemed to be well matched with each other, namely, the STN

heterogeneously among striatal projection neurons, showing

subregions innervated by the frontal (no-motor) cortical area

CB-immunopositive (matrix) and immunonegative (patch)mainlycomponents. Globus pallidus external segment (GPe) andimmunopositive GPe, whereas the central STN subregion was

substantia nigra (SN) are also composed of CB-subregions,

innervated by the primary motor cortex and the CB-

although the functional meaning of the subregions is not fully

immunonegative GPe subregion.

proteincalbindin-D28K

(CB)

is

striatum andreceivedSN.

pallidalIn addition,

STN subregions

projections

from

the

CB-

uncovered. Thus, here we investigated the intra-BG circuitry

These data suggest that topographic organization of

in relation to CB-subregions and its relationship with thecortico-BG projections could well correlated with that of thecortical innervation.

intra- BG micro circuitry. These correlated circuits could

We found that the primary motor, secondary motor, andnon-motor lateral orbital area differentially innervated bothcontribute to control coordinated motor and non-motor
behaviors efficiently.

（5）Dopamine D1 and D2 receptors differently modulate information processing through the basal ganglia

Satomi Chiken and Atsushi Nambu
Division of System Neurophysiology, National Institute for Physiological Sciences,
and The Graduate University for Advanced Studies, Okazaki, Japan
Dopamine in the basal ganglia plays a crucial role inIn both GPi and GPe neurons of D1RKD mice before Dox

The striatum, a main

administration, cortical stimulation evoked triphasic responses

input station of the basal ganglia, receives excitatory inputs

composed of early excitation followed by inhibition and latefrom the cerebral cortex and dopaminergic inputs from theexcitation, similar to those observed in wild-type mice.

substantia nigra pars compacta. Striatal projection neurons

However, after suppression of D1R expression by Dox

are divided into two groups: direct pathway neurons withadministration, the cortically evoked inhibition of GPi

dopamine D1 receptors (D1Rs) projecting to the internal

neurons was markedly attenuated, while no significant

segment of the globus pallidus (GPi) and indirect pathwaychanges were observed in GPe neurons.

neurons with dopamine D2 receptors (D2Rs) projecting to theevoked inhibition of GPi neurons is mediated by theexternal segment of the globus pallidus (GPe).

To clarify thecortico-striato-GPi pathway, suggesting that excitability ofrole of D1Rs and D2Rs in information processing through thestriato-GPi direct pathway neurons was decreased after

basal ganglia, we recorded activity of GPi and GPe neurons insuppression of D1R expression.

(1) D1R knockdown (D1RKD) mice whose D1Rs aremotor activities reduced significantly after suppression of

conditionally and reversibly regulated by doxycycline (Dox),

D1R expression.

and (2) D2R knockout (D2RKO) mice under awake state.

cortically evoked inhibition and following excitation in GPe

controlling voluntary movements.

The corticallyIn addition, spontaneous

On the other hand, in D2RKO mice, the443

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

neurons were drastically increased.

The cortically evoked

These results suggest that dopamine crucially controls

inhibition and late excitation of GPe neurons are mediated bystriatal excitability through D1Rs and D2Rs: dopaminergic

the cortico-striato-GPe and cotico-striato-GPe-subthalamo-

inputs through D1Rs are essential to maintain excitability of

GPe pathways, respectively, suggesting that excitability ofstriato-GPi direct pathway neurons and to release appropriate

striato-GPe indirect pathway neurons was enhanced inmovements, while those through D2Rs suppress excitability

D2RKO mice.

of striato-GPe indirect pathway neurons.

（6）Motor and reward information in striatal direct and indirect pathway neurons
Yoshikazu Isomura
Brain Science Institute for Neuroscience, Tamagawa University, Tokyo, JapanThe dorsolateral part of striatum in the rat, receiving

the indirect pathway results in a depression of them (a brake).

synaptic inputs from the primary motor cortex, plays a crucial

However, it remains unknown how differently individualrole in controlling voluntary movements as a component ofstriatal neurons for the two pathways represent motor

the skeletomotor loop. It is well known that most of striatal

information, and whether their motor information isneurons are the medium spiny neurons (the only types ofmodulatedprojection neurons) which receive glutamatergic inputs fromjuxtacellularly examined the spike activity of single

the cerebral cortex and send GABAergic outputs to other parts

dorsolateral striatal neurons in the rats performing voluntaryof the basal ganglia. The striatal projection neurons participate

forelimb movements in a reward-expectable condition. Ourin either the direct pathway (expressing dopamine D1

observations suggest that the two-pathway system may work,

receptors) or the indirect pathway (D2 receptors) exclusively.

not just antagonistically, but rather coordinately by functional

The D1- and D2-expressing neurons should be excited andactivations of individual striatal neurons to integrate motor

inhibited, respectively, by dopamine release from substantia

and reward information.

byrewardexpectation.

Recently,

wenigral dopaminergic neurons encoding a reward prediction
error. So far, people have believed that the activation of direct

Isomura Y et al. (2013) Reward-modulated motor

pathway results in an enhancement of voluntary movements

information in identified striatum neurons. J Neurosci 33(25):(like as an accelerator in automobile), while the activation of10209-10220（7）Striatal control of direct and indirect pathways: concepts, experimental approaches and paradoxes
Olivier Darbin, PhD
Department of Neurology, University South Alabama, Mobile AL, USA.
Div. of Syst. Neurophysiol., National Institute for Physiological Sciences, Okazaki, Japan.
Animal Research Program, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, AL, USA.
The concept of direct and indirect pathways is built upon

to the output nuclei of the basal ganglia (the globus pallidus

the anatomical organization of the striatal output neurons, also

external and the substantia nigra reticulata) while the otherreferred as medium spiny neurons (MSNs). About half ofhalf carries the information indirectly to these output nuclei

these medium spiny neurons carries directly the information

via a relay into the globus pallidus internal.

444

The unique

国際研究集会

segment of the direct pathway and the two segments of thethan a strictly opposed control on basal ganglia output nuclei

indirect pathway use GABA as neurotransmitters. Under theand, ultimately, motor processing.

assumption that striatal MSNs are principally driven directly

The updated view on the striatal control of the direct andby the cortical inputs, and respond homogenously to thisindirect pathways is offering new challenges to functionallyexcitatory drive, the two pathways have been envisaged toinvestigate this higher order of complexity in the processing

have strict opposing affects on the activities of the basalof motor information.

ganglia output nuclei (1).

of the MSNs within the striatal microcircuitry, we will discuss

After reviewing the inter-connections

More recently, the interconnections between MSN neurons

some new avenues to further investigate the functional role ofand the striatal network have been under growing interest.

the striatal microcircuitry in the control of the direct andStriatal MSN neurons are embedded in a complex local

indirect pathway and, ultimately, the output nuclei of the basal

micro-circuitry which include various afferences, interneurons

ganglia(3).

(GABAergic, cholinergic) and collaterals between MSNs. The
functional importance of this striatal network on the local

1. Gatev, P., Darbin, O., and Wichmann, T. (2006)

control of MSNs has recently been integrated in new models

Oscillations in the basal ganglia under normal conditions and(2). These models suggest that the striatal microcircuitry

in movement disorders. Mov Disord 21, 1566-1577

interconnects the MSNs from both direct and indirect

2. Cui, G., Jun, S. B., Jin, X., Pham, M. D., Vogel, S. S.,

pathways and renders their activity interdependent. The fact

Lovinger, D. M., and Costa, R. M. (2013) Concurrent

that

activation of striatal direct and indirect pathways during

directandindirectpathwaysexhibit

specificinterconnections with the striatal micro-circuitry challenge

action initiation. Nature 494, 238-242

previous assumptions and suggest (i) that MSNs neurons may

3. Darbin, O., Adams, E., Martino, A., Naritoku, L., Dees,

respond heterogeneously to the cortical drive and (ii) thatD., and Naritoku, D. (2013) Non-Linear Dynamics indirect and indirect pathways may have effects more complex

Parkinsonism. Front Neurol 4, 211（8）Cortico-basal ganglia networks subserving goal-directed behavior mediated by conditional visuo-goal
association
Eiji Hoshi
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science, Tokyo, Japan
Action is often executed according to information provided

more general framework, conditional visuo-goal association.

by a visual signal. Based on a framework derived fromAccording to this new framework, the visual signal identifies

conditional visuomotor association, prior studies havean abstract behavioral goal, and an action is subsequently

identified neural mechanisms in the dorsolateral prefrontal

selected and executed to meet this goal. Neuronal activity

cortex (dlPFC), ventrolateral prefrontal cortex (vlPFC), andrecorded from the four key areas of the brains of monkeys

dorsal premotor cortex (PMd), and basal ganglia (BG).

performing

However, applications resting solely on this conceptualization

association revealed three major mechanisms underlying thisencounter problems related to generalization and flexibility,

process. First, visual-object signals are represented primarily

essential processes in executive function, because thein the vlPFC and BG. Second, all four areas are involved inassociation mode involves a direct one-to-one mapping of

initially determining the goals based on the visual signals,

each visual signal onto a particular action. To overcome thiswith the dlPFC and PMd playing major roles in maintaining

problem, we extend this conceptualization and postulate athe salience of the goals. Third, the cortical areas (dlPFC,

a

task

involving

conditional

visuo-goal445

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

vlPFC, and PMd) play major roles in specifying action,

conditional visuomotor association contribute to goal-directed

whereas the role of the BG in this process is restrictive. Thesebehavior mediated by conditional visuo-goal association in an

new lines of evidence reveal that the four areas involved inarea-dependent manner.

（9）Neuronal activity in the motor thalamus of dopamine-intact and Parkinsonian rats: firing rate vs. pattern
Kouichi C. Nakamura
Department of Morphological Brain Science, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Kyoto, JapanThe cerebral cortex, basal ganglia and thalamus together

clearly brain state- dependent, the mean firing rates of BZ

form looping circuits that are critical for movement. Someneurons remained similar to those of CZ neurons during

cardinal movement difficulties of Parkinson’s disease areslow-wave activity and cortical activation. During slow-wave

associated with the emergence of abnormal neuronal

activity, the low-threshold spike bursts fired by BZ neurons

oscillations, particularly at beta frequencies (13-30 Hz), in thewere slower than those of CZ neurons, and the firing of BZ

cortex and basal ganglia. Defining the activity of neurons ofneurons was better phase-locked to cortical slow (1 Hz)

the motor thalamus is imperative for understanding the neuraloscillations. Thus, the contrasting input organizations of thebasis of normal and impaired movement because they are key

two zones of motor thalamus are not reflected in firing rates atmediators of basal ganglia influences on cortical information

rest, but by subtle differences in firing patterns. In the 6-

processing. The motor thalamus is parcellated into two major

OHDA-lesioned rats, we found no evidence of pathologically-zones according to their distinct subcortical inputs; the ‘basal

reduced firing rates in either zone of motor thalamus, contrary

ganglia-recipient zone’ (BZ) is bombarded by inhibitory

to classic schemes of Parkinsonian circuit dysfunction.

GABAergic

theHowever, after dopamine depletion, the tight coupling of‘cerebellar-recipient zone’ (CZ) is bombarded by excitatory

firing of BZ neurons to cortical slow oscillations was

glutamatergic inputs from cerebellar nuclei. To address thephase-shifted. Moreover, during cortical activation, many BZ

key issues of whether neurons in the two anatomically-

neurons, but not CZ neurons, exhibited pronounced beta

defined zones of motor thalamus exhibit different activities,

oscillations, which were not seen in dopamine-intact rats. We

and how their activities might be disturbed in Parkinsonism,

conclude that, within motor thalamus, the effects of dopamine

we recorded the spontaneous firing of identified BZ and CZ

loss in Parkinsonism are confined to the BZ, and that theneurons under anesthesia in dopamine-intact rats as well as

thalamocorticalrats rendered Parkinsonian by unilateral 6-hydroxydopaminedifficulties are more closely related to abnormal firing(6-OHDA) lesions. Although the firing rates and patterns ofpatterns, as exemplified by excessive beta oscillations, thanthalamic neurons in both zones in dopamine-intact rats werealtered firing rates.

446

inputs

from

basal

ganglia

whereassubstratesofParkinsonian

movement

国際研究集会（10）Functions of basal ganglia pathways in the healthy brain and their dysfunctions in Parkinson’s andHuntington’s disease
Henning Schroll
Professur Künstliche Intelligenz, Fak. für Informatik, TU Chemnitz, Chemnitz, Germany
I will present a computational model of synaptic plasticity

rewarded responses (indirect pathway) and even facilitation of

in basal ganglia pathways. Via synaptic self-organization,

unrewarded responses (direct pathway). Simulating lesions ofthese pathways learn to establish associations between stimuli

basal ganglia pathways to scrutinize the neurodegenerativeand rewarded responses, where the direct pathway facilitatesbasis of learning deficits in patients with Huntington’s disease

rewarded

inhibits

revealed that only combined lesions of direct and indirectcompeting responses and the indirect pathway inhibits

pathways could reproduce empirical data, while neither any ofpreviously

responses.

these lesions alone nor lesions of the hyperdirect pathway

Simulating dopamine loss in this model to study pathway

could reproduce effects. Overall, I want to demonstrate thedysfunctions in Parkinson’s disease resulted in increased

usefulness of computational modeling for the study of basal

response conflict due to less consistent facilitation of

ganglia pathway dysfunctions in neurological and psychiatricrewarded responses (direct pathway), active inhibition ofdisorders.

responses,
rewardedthebuthyperdirectnowpathway

unrewarded（11）A spiking neural network based on the basal ganglia functional anatomy
Dr. Javier Baladron Pezoa
Professur Künstliche Intelligenz, Fak. für Informatik, TU Chemnitz, Chemnitz, Germany
In this talk I will introduce a spiking neural network of thesystem develops new functionalities for the different basal

basal ganglia capable of learning stimulus-action associations.

ganglia pathways: The direct pathway selects actions by

We model learning in the three major basal ganglia pathways,

disinhibiting the thalamus, the hyperdirect one suppresses

direct, indirect and hyperdirect, by spike time dependent

alternatives and the indirect pathway learns to inhibit common

learning and considering the amount of dopamine available

mistakes. Numerical experiments show that the system is(reward). Moreover, we allow to learn a cortico-thalamic

capable of learning sets of either deterministic or stochastic

pathway that bypasses the basal ganglia. As a result therules.

（12）Corticostriatal temporal difference (CS-TD) hypothesis challenges the Go/No-Go learning model ofthe basal ganglia
Kenji Morita
Physical and Health Education, Graduate School of Education, The University of Tokyo, Tokyo, JapanThe cortico-basal ganglia system has been suggested to belearning from good (appetitive) and bad (aversive) outcomes

centrally involved in value-based learning and decision

to reinforce 'Go' and 'No-Go' responses, respectively (Frank etmaking. The prevailing hypothesis is that the direct (D1) andal., 2004, Science 306:1940). This Go/No-Go learningindirect (D2) pathways of the basal ganglia separately serve

hypothesis relies on, but does not explain, a widely447

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

appreciated notion that dopamine (DA) represents reward

indeed preferentially activate D1 or D2 pathway, respectively,

prediction error (RPE). Recently, we have proposed aby virtue of a combination of anatomical connection

mechanism for the DAergic representation of RPE (Morita et

preferencesal., 2012, Trends Neurosci 35:457; Morita et al., 2013, J

synaptic plasticity, providing a renewed support for the

Neurosci 33:8866) named the corticostriatal temporal

CS-TD hypothesis. Importantly, the CS-TD hypothesis posits

difference (CS-TD) hypothesis, based on the recently revealed

that D1 and D2 pathways cooperate, with time difference, forintracortical connectivity of intratelencephalic- (IT-) andany type of value learning including both appetitive andpyramidal-tract- (PT-) type corticostriatal cells, as well as on

aversive learning, thereby clearly distinct from the Go/No-Go

the anatomical suggestion about preferential activation of D1

learning hypothesis. It is thus of particular interest to examineand D2 pathways by IT- and PT-type corticostriatal cells,

if the CS-TD hypothesis can explain empirical findings that

respectively. A later work (Kress et al., 2013, Nat Neurosci

have so far been regarded as evidence for the Go/No-Go

16:665) reported that brief optogenetic stimulation of IT, orlearning hypothesis. I have successfully addressed this issue

PT, axons induces comparable, or D1 pathway-dominant,through

responses, respectively, apparently contradictory to theexperiments, and also obtained testable predictions. In this

CS-TD hypothesis. However, my subsequent model fitting oftalk, I would like to explain the results of these works, topast physiological results under the constraint of theargue that the CS-TD hypothesis is a powerful alternative to

optogenetic results (Morita, 2014, J Neurophysiol 112:120)

the Go/No-Go learning hypothesis.

indicates that repetitive (rather than brief) IT or PT inputs can

448

and

modeling

connection

andtype-dependent

simulations

of

four

short-term

different

国際研究集会

２．Conference on Neural Oscillation2014 年 7 月 17 日－7 月 18 日
代表・世話人：池田昭夫（京都大学大学院医学研究科てんかん・運動異常生理学）
美馬達哉（京都大学大学院医学研究科附属脳機能総合研究センター）
所内対応者：南部篤（自然科学研究機構生理学研究所生体システム研究部門）（１）「Possible Functional Role of Cortical Beta Rhythm: a Modeling Approach」
大脳皮質の β 律動の機能的役割：モデリングによるアプローチ
森田賢治（東京大学）（２）「Slow calcium oscillation in striatum」
線条体における遅いカルシウムオシレーション
小山内実（東北大学）（３）「Glutamatergic and GABAergic Control of Monkey Pallidal Neuronal Activity during Performance of a Motor Task」
運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節畑中伸彦（生理学研究所）（４）「Global brain dysrhythmia, it role in nonhuman primate movement disorders and its response to deep brain stimulation」
Kevin W. Maccairn（京都大学）（５）「Orchestrating brain activity towards neuroenhancement」
Matteo Feurra (University of Siena)（６）「Supraspinal Control of Locomotor Rhythm」
上位中枢による歩行リズムの制御
高草木薫（旭川医科大学）（７）「Variability in response to non-invasive brain stimulation protocols」
非侵襲的脳刺激による可塑性のばらつきとその機序について
濱田雅（東京大学）（８）「Phase-dependent modulation of transcranial alternating current stimulation in the primary motor cortex」
一次運動野における経頭蓋交流電気刺激の位相に依存した効果
中薗寿人（九州大学）（９）「Transcranial slow-oscillatory DC stimulation (tSOS) for neurorehabilitation of gait」
径頭蓋的徐波律動刺激 (rSOS) による歩行のニューロリハビリ
小金丸聡子（京都大学）（10）「Diversity and Universality of Neural Oscillations from the Aspect of Mathematical Modeling」
数理モデリングから見た神経振動現象の多様性と普遍性
津田一郎（北海道大学 電子科学研究所）（11）「Generative process of epileptic high-frequency oscillations」
てんかん性高周波振動の発生プロセスを探る
小林勝弘（岡山大学）（12）「Interictal and ictal synchronization of cortical high frequency oscillation in focal epilepsy patients」
Yu-Ping Wang (Capital Medical University)449

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（13）「Brain modules revealed by resting-state functional connectivity」
安静時機能的結合解析による脳モジュール回路解明にむけて
小西清貴（順天堂大学）（14）「Social interaction represented by inter-individual neural synchronization」
二個体間での脳活動共振として表現される「社会性」
小池耕彦（生理学研究所）（15）「An analysis on temporal dynamics of neuromagnetic activities related to the perception of illusory motion」
運動錯視知覚に関連する神経磁場活動の時間的動態解析
竹田昂典（九州大学）（16）「Optogenetic retrogression of epileptogenesis」
光遺伝学によるてんかん原生獲得の後退下田由輝（東北大学）（17）「Decreased tonic inhibition in cerebellar granule cells causes motor dysfunctions in mouse model of Angelman syndrome」
アンジェルマン症候群小脳持続抑制の減少が小脳機能障害を引き起こす江川潔（北海道大学）（18）「GABAA receptor activation underlies the temporal regulation of cellular properties of the neural stem cells in the mouse
developing cortex」
GABAA 受容体刺激がマウス大脳皮質神経幹細胞の発生の時系列に伴う性質制御の基礎となる
栃谷史郎（福井大学）【参加者名】
Borgil Bayasgalan（京都大学），Dwi Wahyu（生理学研究

高草木薫（旭川医科大学），髙田昌彦（京都大学），竹田

所 ）， Kevin W. Mccairn （ 京 都 大 学 ）， Matteo Feurra

昂典（九州大学），田村篤史（東北大学），知見聡美（生（ University of Siena ）， YuPing Wang （ Capital Medical

理学研究所），津田一郎（北海道大学），十河正弥（神戸University），芦塚あおい（京都大学），池田昭夫（京都大中央市民病院），十川純平（京都大学），栃谷史郎（福井学），石井遼（京都大学），稲大学），飛松省三（九州大学），中江卓郎（京都大学），

田浩之（生理学研究所），稲野理賀（京都大学），井上岳

中薗寿人（九州大学），中谷光良（京都大学），南部 篤司（京都大学），井上（生理学研究所），西巻拓也（大日本住友製薬），野嶌一徹（京都大学），石橋洋（大阪大学），岩崎真樹（東北大学），上田禎史（生理学研究所），江川潔（北海道大平（名古屋大学），橋爪幹（埼玉医科大学），畑中伸彦

学），太田宏之（防衛医科大学校），太田真紀子（京都大（生理学研究所），花川隆（国立精神・神経医療研究セ学），緒方勝也（九州大学），小山内実（東北大学），岡ンター），濱田

本秀彦（生理学研究所），尾所光三（生理学研究所），小所），福田敦夫（浜松医科大学），藤岡真生（東京大学），

野健太郎（京都大学），加藤健治（生理学研究所），金沢

文室知之（京都大学），松橋眞生（京都大学），松本理器

星慶 （京都大学），金子将也（生理学研究所），小池耕（京都大学），三上祐介（京都大学），美馬達哉（京都大彦（生理学研究所），小金丸聡子（京都大学），小西清貴学），宮崎（順天堂大学），小林一太（日本大学），小林勝弘（岡山村井智彦（京都大学），村越隆之（埼玉医科大学），森田大学），小林勝哉（京都大学），斎藤景子（京都大学），

賢治 （東京大学），柳澤琢史（大阪大学），横地房子（都櫻井健世（京都大学），櫻庭理絵（東北大学），佐藤 啓

立神経病院），吉田正俊（生理学研究所），吉永健二（京（京都大学），佐野裕美（生理学研究所），下田由輝（東都大学），吉村北大学），下竹昭寛（京都大学），白水洋史（西新潟中央所），渡邉秀光（生理学研究所），渡邊龍憲（名古屋大学）

病院），鈴木迪諒（生理学研究所），大封昌子（京都大学），450

雅（東京大学），林茜（北海道大学），虫明

拓也（理化学研究

元（東北大学），弘（徳島大学），若林正浩（生理学研究

国際研究集会【概要】
本究会は，神経活動の特徴の一つである律動性，即ち歩行リハビリ，など），てんかんと高次脳機能（てんかオシレーションに着目し，回路モデルから単一神経細胞

ん性高周波振動の発生プロセス，高周波数律動とてんか

記録やスライス実験，ヒトでの研究，臨床応用に至る異ん性活動の焦点，安静時脳機能結合解析による脳モなる分野の研究者が領域横断的かつ有機的に連携する

ジュール回路解明，2 個体間での脳活動共振として表現

ことで，その機能的意義を統一的に理解し発展させるとされる社会性，運動錯視知覚に関する神経磁場活動の時

ともに，次世代の研究者を育成することを目指すもので間的動態解析，など），神経回路の律動制御（光遺伝学ある。

によるてんかん原生獲得の後退，アンジェルマン症候群

本年の研究会では学生 20 人を含む 83 人の参加があ

小脳持続抑制の減少と小脳機能障害，GABAA 受容体刺り，皮質・基底核ネットワーク（大脳皮質の β 活動の機

激とマウス大脳皮質神計幹細胞の発生，など）の分野に能的役割，線条体における遅いカルシウム濃度変化，淡ついて口演と活発な討論が行われた。また，北海道大学

蒼球における神経伝達物質の作動調節，パーキンソン病の津田教授が教育講演として数理モデリングから見たモデル脳のネットワーク），神経調節（経頭蓋交流刺激

神経振動現象について日本語で解説していただいた。そと記憶，上位中枢による歩行リズムの制御，非侵襲的脳の他，主に若手研究者による 15 のポスター演題につい刺激による脳の可塑性，一次運動野における経頭蓋交流てはベテラン・若手を交えた意見交換がなされた。

電気刺激の位相と効果，経頭蓋直流徐波律動刺激による（1）「Possible Functional Role of Cortical Beta Rhythm: a Modeling Approach」
大脳皮質の β 律動の機能的役割：モデリングによるアプローチ
Kenji Morita (Physical and Health Education, Graduate School of Education, The University of Tokyo)
It has been observed that a variety of rhythms can appear in

population at the frequency of beta rhythm, in the distal

the neural activity in the cerebral cortex. Among them, as for

dendrites. How does such oscillatory inhibition affect thethe gamma rhythm, ranging from 30 Hz to 80 Hz, the cellular

input integration and the output firing activity of pyramidal

and circuit mechanisms for its generation and maintenancecells, and what is functional relevance of them? In this talk, I

have been extensively studied, and quite a few findings andintroduce a recent work that has addressed these issues bysuggestions have been obtained, especially those about thecomputational modeling and simulations. In particular, I

presumably pivotal roles of the fast-spiking GABAergic

discuss resonance of neuronal response found in theinterneurons. In contrast, regarding the beta rhythm, ranging

simulations and its potential functional relevance in relation tofrom around 15 Hz to 30 Hz, it appears that much less abouta widely known observation that the beta rhythm (coherence)

its cellular and circuit basis has so far been revealed. However,is attenuated upon (prior to) initiation of movements.

there are some recent implications that a different type ofGABAergic interneuron, namely, low-threshold spiking

References(LTS) Martinotti cells targeting (distal) dendrites of pyramidal

1) Xiumin Li, Kenji Morita, Hugh P. C. Robinson, Michaelcells, might be involved in the generation of the beta rhythm.

Small. Control of layer 5 pyramidal cell spiking by oscillatory

If so, then it would occur rather frequently that pyramidal

inhibition in the distal apical dendrites: a computational

cells receive inhibitory inputs, which are oscillatory as amodelling study. J Neurophysiol.2013: 109, 2739-2756.

451

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（2）「Slow calcium oscillation in striatum」
線条体における遅いカルシウムオシレーション
Makoto Osanai, Atsushi Tamura, Satomi Kikuta (Tohoku University Graduate School of Medicine; CREST, JST)
Noriyasu Homma (Tohoku University Graduate School of Medicine;)
Naohiro Yamada, Yuichi Yaguchi, Fumito Oboshi (Graduate School of Engineering, Osaka University)
The striatum plays an important role in linking corticalactivity to basal ganglia outputs. Group I metabotropic

Thus, the cortical activities might contribute to the slow Ca2+
oscillations.

glutamate receptors (mGluRs) are densely expressed in the

We found the long-lasting slow Ca2+ oscillations in both

medium spiny projection neurons. The group I mGluRs areputative-neurons and astrocytes. These slow Ca2+ oscillations

known to modulate the intracellular calcium (Ca2+) signaling.

were TTX-resistant and mGluR5-dependent. The slow Ca2+

Ca2+ is a universal intracellular messenger, and plays

oscillations

enormous versatile rolls in cells. However, the properties ofphenomenon was similar to the action potential-induced Ca2+

the Ca2+ signaling in the striatum remain less understood.

transients, in spite of TTX-resistant slow Ca2+ oscillations.

exhibited

multicellularsynchrony.

This

We have found the long-lasting spontaneous calcium

Intracellular Ca2+ can modulate various proteins, thus, thetransients (referred to as slow Ca2+ oscillation), which lasted

slow Ca2+ oscillations we found may regulate the cellular

up to about 300 s, in the striatal neurons and astrocytes (1, 2).

functions leading to change the state of cellular networks in

Neither the inhibition of action potentials nor ionotropic

the striatum. Though in a simulation study, we found out thatglutamate receptors blocked the slow

Ca2+

oscillation.

the slow Ca2+ oscillation could alter the firing rate of the

Ca2+

store

and

medium spiny neuron via modulation of Ca2+-activatedDepletionoftheintracellulartheantagonization of inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) receptors
blocked the slow

Ca2+

potassium channels.

oscillations. The application of anantagonist against mGluR5 also blocked the slow Ca2+

References

oscillations in both putative-neurons and astrocytes. Thus, the1) Tamura A, Yamada N, Yaguchi Y, Machida Y, Mori I,

mGluR5-IP3 signal cascade is the primary contributor to theOsanaislow Ca2+ oscillation in both putative-neurons and astrocytes.

M.

Both

Tetrodotoxinresistantneuronsandastrocytes

exhibited

metabotropic

glutamate

receptor-

The slow Ca2+ oscillations have poor regularity but featuredependent spontaneous slow

multicellular synchrony. In the condition of blockade of

PLoS ONE (2014) 9: e85351.

action potentials, the regularity of the Ca2+

Ca2+

oscillations in Striatum.

oscillations was2) Osanai M, Yamada N, Yagi T. Long-lasting spontaneous2+

increased, however the cellular correlation of the Ca

calcium transients in the striatal cells. Neurosci Lett (2006)

oscillations was reduced. These phenomena were observed402: 81-85.

only in the corticostriatal slice but not in the striatal slice.

452

国際研究集会（3）「Glutamatergic and GABAergic Control of Monkey Pallidal Neuronal Activity
during Performance of a Motor Task」
運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸および GABA 作動性調節
Nobuhiko Hatanaka, Nobuya Kaneko, Atsushi Nambu (Division of System Neurophysiology, NIPS)
Sayuki Takara (Bio-function Imaging Team, CLST, RIKEN)
The basal ganglia (BG) are a group of nuclei composing loop

the AMPA/kainate receptor antagonist (NBQX, 0.5mM) andcircuitry with the cerebral cortex (Cx) and thalamus, and are

the NMDA receptor antagonist (CPP, 0.5mM) (NBQX+CPP)

essential for control of voluntary movements. Lesions in the BG

to block the glutamatergic input from the STN; (2) the

result in severe disturbance in the voluntary movements. TheGABAA receptor antagonist gabazine (0.5mM) to block thesubthalamic nucleus (STN) and striatum (Str) are input stations

GABAergic inputs from the GPe and Str. After confirmationof the BG. The external segment of the globus pallidus (GPe)of response change to the cortical stimulation, the task-related

connects reciprocally with the STN and sends projection to theunit activities were recorded. Similarly, the effect of the otherinternal segment of the globus pallidus (GPi). The GPi receives

drug was also examined.

inputs from the STN, GPe and striatum (Str), and sends

The present study showed the following results: 1) Bothprojections to the Cx via the thalamus. Thus, it is a key toglutamatergic and GABAergic inputs contributed to theanalyze the mechanism controlling GPi and GPe activity

movement-related GPi/GPe activity, and their weights were

through these BG connections during voluntary movements indifferent among neurons; 2) Phasic glutamatergic andorder to understand the functions of the BG. Moreover,

GABAergic changes preceded the onset of movements inoscillatory activity in the STN may propagate to other BG

more than half of GPi/GPe neurons; 3) Both phasic

structures through these connections during Parkinson's disease.

glutamatergic and GABAergic inputs were dependent on

Macaque monkeys were trained to perform a goal-directed

directions of movements; 4) In addition to incremental

reaching task with delay. An electrode assembly consisting ofglutamatergic and decremental GABAergic components,a microelectrode for unit recording and two silica tubes for

decremental glutamatergic and incremental GABAergic minor

drug delivery was inserted into the GPi/GPe. Aftercomponents were also observed. They are considered to be

confirmation of response to stimulation of motor cortices,

caused by disfacilitatory and disinhibitory mechanism; 5)neuronal activity during the performance of the task was

Sustained glutamatergic inputs in the GPi were observed

recorded. Then, one of following drugs was injected through aduring delay periods.

silica tube in the vicinity of recoding neurons: (1) a mixture of（4）「Global brain dysrhythmia, its role in nonhuman primate movement disorders
and its response to deep brain stimulation」
Kevin W. McCairrn (Movement disorders laboratory, Korea Brain Research Institute)Low-frequency oscillations and enhanced synchrony

cortico-basal ganglia networks of both PD patients and animal

between single cells and local field potentials are a common

models. Recent studies have suggested that the basal ganglia

feature and diagnostic signal for movement disorders such as

not only have strong reciprocal connections with the cortical

Parkinson’s disease (PD). These oscillatory phenomena havemantle but large projections also exist connecting the basal

been repeatedly identified in the mid-and-fore brain

ganglia with the cerebellum. In this talk, I will discuss our453

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

findings with respect to cerebella activity in a nonhuman

The data will then be expanded to include data from deep

primate model of PD. Using simultaneous multi-electrodebrain stimulation (DBS) studies that have targeted the output

recording from cortico-basal ganglia-cerebella networks, I will

nuclei of the basal ganglia – the globus pallidus internus (GPi).

demonstrate that increased oscillatory activity in local field

This data will show that DBS induces complex patterns ofpotentials can be found at all the major nodes of the brain –firing around the stimulating electrode that suppresses locally

Including the cerebellum. Then using Granger causality

occurring PD related oscillations; and this suppression ofcomputation, show that the causal flow of the pathologicaloscillatory activity is reflected in downstream motor centersdysrhythmia can be localized to the output of the basal ganglia.

of the cerebral cortex.

（5）「Orchestrating brain activity towards Neuroenhancement」
Feurra Matteo, Giulia Galli, Simone Rossi(Dipartimento di Scienze Neurologiche e Neurosensoriali, Sezione di Neurologia e Neurofisiologia Clinica, Azienda
Ospedal iera-Universitaria Senese, Policlinico Le Scott e, Siena, Italy)
Enea Francesco Pavone, Alessandro Rossi (Fondazione Santa Lucia, IRCCS, Rome, Italy)
In the last two decades, non-invasive brain stimulation

Hz), beta (20 Hz), theta (5 Hz) and gamma (40 Hz) range, as(NIBS) techniques allowed to establish causal relationships

well as a sham stimulation, were randomly delivered over the

between some brain regions and some cognitive functions.

left lateral posterior parietal cortex, an area which has been

Recently this research area has taken some giant steps forward,

previously associated with digit span performance. Eachby moving towards the frequency-specific interaction between

session of stimulation lasted 3-3.5 minutes. In the forward

external stimulation and the endogenous oscillatory brain

digit span, stimulation in the beta range significantly

activity: the so-called “Entrainment Phenomenon” 1. It may

increased the number of items recalled, confirming the critical

now be possible to orchestrate the brain oscillatory activity byrole of beta rhythm in the maintenance and rehearsal of

external periodic electrical forces. Not so long ago, pioneer

information in working memory. Only minor effects of tACS

studies demonstrated first frequency-dependent and thenwere observed in the backward task. These results provide

state-dependent entrainment of brain oscillatory activity to

one of the first evidence that tACS can have enhancing effects

Transcranial Alternating Stimulation (tACS) 2-5. Here weon memory, even on a relatively stable trait as memory span

assessed whether transcranial Alternating Current Stimulation

capacity. Our findings thus pave the way for clinical(tACS) can increase healthy individuals’ verbal memory span.

application of this technique in patients with memory

Online imperceptibly weak electrical currents in the alpha (10disorders.

（6）「Supraspinal Control of Locomotor Rhythm」
上位中枢による歩行リズムの制御
Kaoru Takakusaki (Research Center for Brain Function and Medical Engineering, Asahikawa Medical University)
未公表データのため，抄録非掲載

454

国際研究集会（7）「Variability in response to non-invasive brain stimulation protocols」
非侵襲的脳刺激による可塑性のばらつきとその機序について
Masashi Hamada (Dept of Neurology, the University of Tokyo)
Non-invasive brain stimulaiton (NIBS) is an effective tool

However, it has been recently recognized that the effects ofto stimulate neurons in intact human brain. Several protocols

NIBS are highly variable with around 50% of individuals

inducing lasting effects in the motor cortex have been

having poor or absent responses. Understanding the variabilty

described, such as theta burst stimulation (TBS), transcranialis quite important if NIBS is to be used therapeutically sincedirectassociative

any successful treatment should have repeatable effects on astimulation (PAS), and quadripulse stimulation (QPS).

high proportion of treated individuals. Number of factors has

Subsequent studies showed that the effects depended on

been identified to explain this variablity, such as age, gender,

synaptic plasticity as NMDA anatagonist abolished NIBS

time of the day, synaptic history, state of the cortex andinduced plasticity. Accordingly, NIBS is an attractive tool tointerneuron networks. In this talk, I will introduce recent

investigate synaptic plasticity as well as learning and memory

research on the variablity in response to NIBS protocols andin humans.

discusse potential mechanisms for this variability.

current

stimulation(TDCS),

paired（8）「Phase-dependent modulation of transcranial alternating current stimulationin the primary motor cortex」
一次運動野における経頭蓋交流電気刺激の位相に依存した効果
Hisato Nakazono, Katsuya Ogata, Tsuyoshi Kuroda, Shozo Tobimatsu(Dept. of Clinical Neurophysiology, Kyushu University)
Introduction: Recently, transcranial alternating current
stimulation (tACS) has been introduced, which can enhance

270˚ or 360˚ according to the phase angle of the sine wave oftACS at each frequency.

cortical excitability depending on the stimulus frequency. The

Results: The MEP amplitudes significantly increased at 10

underlying mechanism of tACS has not been fully elucidated,

Hz tACS at only 90° phase compared with that of baseline

but tACS possibly synchronizes ongoing neural oscillation. If

session.

this is the case, the effect of tACS could be dependent on its

Discussion: We found that the effect of tACS wasphases as well as frequency. The current experiment wasphase-dependent for both at 20 Hz and 10 Hz tACS. This

conducted to gain further insights into the effect of tACS overfinding would be in line with a previous report of an animal

M1, focusing on phase-dependent modulation of tACS on

experiment that the neural firing was synchronized to a phase

MEPs.

of tACS. On the other hand, the modulatory effects of tACS at

Methods: Sixteen healthy subjects participated in this study.

90° were different between the tACS frequencies. Since tACS

Alternating current of 1mA passed between the left M1 andelectrodes was placed over sensorimotor areas including

Pz electrodes. The frequency of tACS was set at 10 Hz and 20

primary sensory cortex, the difference in tACS effect may be

Hz, M1 excitability was evaluated by MEPs with TMS. The

derived from the difference in synchronizing region ortiming of TMS was adjusted to one of the phase of 90˚ 180˚

network of the brain.

455

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（9）「Transcranial slow-oscillatory DC stimulation (tSOS) for neurorehabilitation of gait」
径頭蓋的徐波律動刺激 (rSOS) による歩行のニューロリハビリ
Satoko Koganemaru (Dept. of Brain Integrative Science, Kyoto University)
Tatsuya Mima(Human Brain Research Center, Kyoto University)
Transcranial DC stimulation (tDCS) is now widely used insham stimulation during gait (Sham+gait) or tSOS only in a

the field of neurorehabilitation and neuroscience, because

cross-overtDCS is easy to perform and safe with minimal risks ofenhancement of corticospinal excitability in TA muscles of

epilepsy. Neurophysiological effects of tDCS are polarity-

the stimulated side after tSOS+gait, but not after Sham+gait

specific; anodal stimulation is excitatory and cathodal one isnor tSOS only. We believe that tSOS in combination with gait

suppressive.

might be a promising method for enhancement of the

In addition to conventional tDCS, recent studies applied
patterned tDCS, such as, transcranial AC stimulation (tACS)

supraspinal

design.

control

Results

duringshowed

gait,

and

the

significant

especiallyinneurorehabilitation for patients with gait disturbances.

(1), slow-oscillatory stimulation (tSOS) (2, 3), and randomnoise stimulation (tRNS) (4). Although the exact mechanism

Referencesof patterned tDCS has not been clarified yet, it is likely that

1) Antal A, Paulus W. Transcranial alternating current

patterned stimulation would enhance the specific neuronal
circuit associated with intrinsic rhythmicity.
Since the human bipedal gait requires supraspinal motor
control in addition to subcortical pattern generator system andthe walking ability is important for patients’ QOL, weinvestigated whether tSOS given over M1 foot area

stimulation (tACS). Front Human Neurosci. (2013) 7: 317.
2) Marshall L, Helgadottir H, Molle M, Born J. Boostingslow oscillations during sleep potentiates memory. Nature(2006) 444: 610-613.
3) Groppa S, Bergmann TO, Siems C, Molle M, Marshall L.
Neuroscience (2010) 166: 1219-1225.

simulating the gait cycle can induce plastic changes of4) Terney D, Chaieb L, Moliadze V, Antal A, Paulus W.

corticospinal tracts of the lower extremities.

Increasing human brain excitability by transcranial

Nine healthy subjects participated in the study. In theexperiments, they were given tSOS during gait (SOS+gait),high-frequency random noise stimulation. J Neurosci. (2008)
28: 14147-14155.

（10）「Diversity and Universality of Neural Oscillations from the Aspect of Mathematical Modeling」
数理モデリングから見た神経振動現象の多様性と普遍性
Ichiro Tsuda (Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan)
We review 10 classes of mathematical modeling fromhierarchical level, showing typical models for each class.

neurons to a society of brains. Various mathematical models

Through the study of these neural models, the importance ofat hierarchical levels of function from a single neuron to amathematical modeling in complex brain dynamics and neuralsociety of brains, that is, a level of communication have beencorrelates of functions will be shown clearly.

proposed so far in the field of cognitive neuroscience.

In particular, the following type of mathematical modeling

However, no clear classification of such mathematical models

is challenging, as it may elucidate the mechanism ofhas been made, so far. In the present talk, we try to clarify thefunctional differentiation in the mammalian cortex. In

functional significance of the mathematical models at eachconventional mathematical models of nonlinear systems456

国際研究集会

dynamicalof systems development, it is important to investigate thesystems such as coupled-map and coupled-oscillator systems

manner in what components emerge in a network system. We

have been adopted widely and investigated in detail. A

model this process, adopting a certain ‘variational’ principle.

coupled system can be recognized as providing a good model

Here we show the computation results of two mathematical

for the emergence of varieties of spatiotemporal patterns overmodels: one treats the emergence of neuron-like components

various hierarchies from the microscopic to the macroscopic

from interacting maps, and the other addresses the emergencelevel. In particular, it can be recognized as describing evenof hierarchical module-like components from interacting

mesoscopic dynamics. In this type of model, the presence ofneuron-like units. In both models, maximum transmission of

the element itself and its function are presupposed. This is

information was used as a “variational” principle. All

true, for example, for chemical reactions, where starting

mathematical models described in the present talk will

chemical materials are given, they begin to interact with eachprobably be useful for future studies on neural oscillations.

includingneurobiologicalsystems,

coupledother, and the reactions develop, forming products of theReferences

system.
Different processes operate in differentiations, such as celldifferentiations in embryos, and functional differentiations in1) I.Tsuda, A hermeneutic process of the brain. Prog.Theor.
Phys., suppl.79(1984), 241-259.

the brain because the function of interacting units cannot be2) R. Rosen, Life Itself: A Comprehensive Inquiry into thedetermined before the system development starts. Rather, theNature, Origin, and Fabrication of Life. Columbia University

functional elements are produced by a certain constraint,

Press, New York, 1991.

which acts on the whole system [1], [2]. From the viewpoint（11）「Generative process of epileptic high-frequency oscillations」
てんかん性高周波振動の発生プロセスを探る
Katsuhiro Kobayashi, Tomoyuki Akiyama (Department of Child Neurology, Okayama University Graduate School of
Medicine; Dentistry and Pharmaceutical Sciences and Okayama University Hospital)
The importance of epileptic high-frequency oscillations

The dentate gyrus was stimulated through synaptic input to(HFOs) in electroencephalogram (EEG) is growing. HFOs are

evoke discharges resembling interictal epileptiform discharges,

nowwhich had superimposed HFOs ≤ 295 Hz that were recordable

suggested

to

have

a

closerrelationshipwithepileptogenicity than epileptic spikes have.

with remote electrodes and represented bursts of action

Action potentials generating some HFOs are observed in

potentials of granule cells. The increase in power of HFOs

the vicinity of neurons in experimental animals. However

was associated with the progression of sclerosis, the reduction

electrodes that are remote from neurons, as in case of clinicalof GABAergic inhibition, and the increase in cell connectivity.

situations, should not record action potentials. We propose toSpectral frequency of HFOs had similar tendencies.

resolve this question by a realistic simulation of epileptic

HFOs recorded with electrodes remote from neurons could

neuronal network of the rat dentate gyrus with sclerosis. We

actually be generated by clusters of action potentials. The

computed the current dipole moment generated by eachphenomenon of action potentials recorded with remote

granule cell and the field potentials in a measurement area farelectrodes can possibly extend the clinical meaning of EEG.

from neurons.

457

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（12）「Interictal and ictal synchronization of cortical high frequency oscillation in focal epilepsy patients」
Yu-Ping Wang (Beijing Key Laboratory of Neuromodulation (BKLN), Comprehensive Epilepsy Center of Beijing(CECB), Xuanwu Hospital, Capital Medical University)
High-frequency oscillations (HFO; gamma: 40-100 Hz,

in multiple electro encephalogram (EEG) signals provides aripples: 100-200 Hz, and fast ripples: 250-500 Hz) have been

perspective tool to understand the mechanism of brain

widely studied, which serves as biomarkers for epileptic brain.

communication. Interictal synchronization analysis showed

The distribution of interictal HFOs is reasonably consistentthat the EEG connectivity increased in the epileptogenetic

with the seizure onset zone. The construction of interictal

region. During the initial phase of ictal EEG, the connectivity

spatial HFO distribution maps appears to be useful for thein the epileptogenic zone increased further, and the connective

presurgical mapping of the epileptogenic zone. The seizure

network pattern might change. The independent interictal

onset zone defined by ictal high-frequency oscillations ismodular networks are connected in the ictal phase.

smaller in spatial distribution than that defined byConnectivity analysis of HFO combining with conventional

conventional frequency activity. The resection of HFO onset

EEG might provide insightful information for studying brain

areas resulted in favorable seizure outcome. Synchronization

epileptogenetic network.

（13）「Brain modules revealed by resting-state functional connectivity」
安静時機能的結合解析による脳モジュール回路解明にむけて
Seiki Konishi (Dept of Physiology, Juntendo University School of Medicine)
Recent advancement of resting-state functional connectivity

boundaries. These results suggest the functional relevance ofmagnetic resonance imaging (MRI) has provided a method forthe areas in the association cortex delineated by the boundary

drawing boundaries of brain areas (1, 2). However, it remains

mapping

to be elucidated how the parcellated areas in the association

connectivity MRI.

methodbasedonresting-statefunctional

cortex relate to the spatial extent of the brain activation which

We further developed a novel analysis for areal boundary

ought to reflect a functional unit in the neural network

mapping that requires only the signal timecourses within asupporting that particular function. To address this issue, we

region of interest, without reference to the information fromfirst mapped boundaries and 2 adjacent activations in theoutside the region (4). The areal boundaries were generated

human inferior frontal cortex, and then examined the spatialby the novel analysis and were compared with those generated

relationship between the boundaries and the 2 activations (3).

by

The boundaries mapped with high-resolution functionalboundaries were robust and reproducible across the twomagnetic resonance imaging revealed a collection ofanalyses, in two regions of interest tested. These results

micromodules, the size of which was approximately only 12

suggest that the information for areal boundaries is readilymm on average, much smaller than the Brodmann areas. Eachavailable inside the region of interest.

thepreviously-establishedstandard

analysis.

Theof the 2 activations associated with 2 functions, response
inhibition and feedback processing, was smaller in size thanReferences

the micromodules. By comparing the spatial patterns between

1) Margulies DS, Kelly AM, Uddin LQ, Biswal BB,

the boundaries and the 2 activations, it was revealed that theCastellanos FX. Mapping the functional connectivity ofbrain activations were less likely to be located on theanterior cingulate cortex. Neuroimage (2007) 37: 579–588.

458

国際研究集会

2) Cohen AL, Fair DA, Dosenbach NU, Miezin FM, Dierker
D, Van Essen DC, Schlaggar BL, Petersen SE. Defining

micromodules in the human association cortex delineated withhigh-resolution fMRI. Cereb Cortex (2013) 23:2863-2871.

functional areas in individual human brains using resting4) Hirose S, Watanabe T, Jimura K, Katsura M, Kunimatsufunctional connectivity MRI. Neuroimage.(2008) 41: 45–57.

A, Abe O, Ohtomo K, Miyashita Y, Konishi S. Local signal

3) Hirose S, Watanabe T, Wada H, Imai Y, Machida T,
Shirouzu I, Miyashita Y, Konishi S. Functional relevance oftime-series during rest used for areal boundary mapping inindividual human brains. PLoS ONE (2012) 7: e36496.

（14）「Social interaction represented by inter-individual neural synchronization」
二個体間での脳活動共振として表現される「社会性」
Takahiko Koike, Norihiro Sadato (Division of Cerebral Integration, NIPS)
Saori Abe (Dept. of Medicine, Tokyo Medical and Dental University)
Jorge Bosch-Bayard (Division of Cerebral Integration, NIPS; Cuban Neuroscience Center)
Because human behaviors are deeply associated with(temporal correlation).
In the right hemisphere, the inter-individual neural

relationship between others, multi-subject neuroimaging,known as a hyperscanning, was recently introduced to reveal

synchronization significantly

a neural basis of social interaction in which behavior of two

attention task experience, while there is no increase whenparticipants were intricately associated each other. The

participants has never participated to same joint attention task.

hyperscanning

In

has

revealed

inter-individual

neuraladdition,enhancesofincreased after

thethe jointinter-individual

neuralsynchronization during cooperative social interaction tasks1.

synchronization is correlated with enhances of intra-

However, it is not clear that: (1) inter-individual neuralindividual neural synchronization between the visual area andsynchronization could change when two participants share an

middle superior temporal sulcus. It suggests that theexperience of cooperative tasks together, and (2) a neural

emergence of inter-individual neural synchronization mightbasis of inter-individual neural synchronization emergence.

be associated with relatively lower-level brain network. The

With the hyperscanning fMRI, we have tackled to reveal

finding indicates that hyperscanning fMRI enables us to

two issues mentioned above. We conducted experiment on

evaluate the neural dynamics of the social interaction as thetwo separate days. On the first day, participants did a task inpair of the brains, thus can open up the field of ‘we-mode’

which they only have eye-contact each other, watching theirneuroscience.

partner’s face. The eye-contact is a basis of social interaction,and previous study suggested that there might be inter-

Referencesindividual neural synchronization during eye contact2. After

1) Babiloni F, Astolfi L. Social neuroscience andan eye-contact task, participants did a joint attention task in

hyperscanning techniques: Past, present and future. Neurosci

which they required to cooperatively look one of the objects.

Biobihav Rev. (2012) in press.

On the second day, participants did the eye contact task again

2) Saito DN, Tanabe HC, Izuma K, Hayashi MJ, Morito Y,

with the same partner as the first day. Brain activations of two

Komeda H, Uchiyama H, Kosaka H, Okazawa H, Fujibayashi

participants in eye-contact were recorded simultaneouslyY,using 3 Tesla MRI scanners. The brain activation time-synchronization during mutual gaze and joint attention. Front

courses collected in each eye-contact state was used toIntegr Neurosci. (2010) 4: 127.

SadatoN.

“Staytuned”:

Inter-individual

neuralevaluate inter- and intra-individual neural synchronization459

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）（15）「An analysis on temporal dynamics of neuromagnetic activities related to the perceptionof illusory motion」
運動錯視知覚に関連する神経磁場活動の時間的動態解析
Akinori Takeda, Toshihiko Maekawa, Katsuya Ogata, Naruhito Hironaga, Shozo Tobimatsu(Dept. of Clinical Neurophysiology, Kyushu University)
Tomokazu Urakawa (Dept. of Informatics, Kyushu University)
Tsuyoshi Okamoto (Div. for Arts and Science, Kyushu University)“Rotating Snakes (RS)” image is a static picture which

adaptive beamformer method.

yields rotatory illusory motion for the observers. LuminanceIn the grand average data, we found that alpha- anddifference in the color arrangement of the RS image plays anbeta-band desynchronizations in bilateral temporal regions

essential role in producing the perception of illusory motion1).

began from around 500 ms before the subjects reported theIt has also been reported that microsaccades2) and area

illusory perception. Furthermore, these desynchronized neural

hMT/V5+3) are relevant to the illusion. In this study, we

activities were estimated on the areas including area

focused onelucidating the temporal dynamics of neural

hMT/V5+ in the individual data. Our results showed themechanisms which cause the illusory motion.

temporal aspect of neural activity related to the occurrence ofThirteen healthy volunteers (5 females, aged 28.9±8.4

the rotatory motion illusion.

years) participated in this study. Illusory image and control
non-illusory image were presented for 5 seconds in random

Referenceorder1) Conway, B.R. et al. Neural basis for a powerful staticwithinter-stimulusintervalof2

seconds.

Neuromagnetic signals were recorded by a 306-channel

motion illusion. J Neurosci. (2005) 25:5651-5656.

Neuromag).

2) Otero-Millan, J. et al. Microsaccades and Blinks Trigger

Participants were required to push a computer mouse button

Illusory Rotation in the “Rotating Snakes” Illusion. J Neurosci.

as quickly as possible when they perceived the illusory(2012) 32: 6043-6051.

whole-headMEGsystem(ElektaLtd.,

motion and to stop the button press when the perception3) Ashida, H. et al. Direction-specific fMRI adaptation

ended. Data were analyzed by time frequency analysis using

reveals the visual cortical network underlying the “Rotating

Wavelet transformation and signal source estimation using an

Snakes” illusion. NeuroImage. (2012) 61:1143-1152.

（16）「Optogenetic retrogression of epileptogenesis.」
光遺伝学によるてんかん原生獲得の後退
Yoshiteru Shimoda (Division of Interdisciplinary Medical Science; Dept of Neurosurgery, Tohoku University)
A large number of patients are suffering from epilepsy.

begins to spread spatially and temporary after successive

Temporal lobe epilepsy is the most major type of drug-

stimuli. Finally, the brain changes pathologically andresistant epilepsy in adults. One of the animal models of

spontaneous seizures emerge. Understanding this model of

temporal lobe epilepsy is the hippocampus kindling model.

acquired epileptogenesis is important for development of a

Kindling is a phenomenon, whereby provocation of focal

new therapy counteracting epileptogenesis

seizures induces a clear progressive change by daily

A recent report shows that seizure can be artificiallystimulation. The seizure limited in a local area in the first day

induced in optogenetic rat under anesthesia1). The transgenic

460

国際研究集会

rats expressed light-sensitive protein, channelrhodopsin-2

of AD progressively increased with each trial and day, and(ChR2), only in neurons, and light stimulation though opticalbehavioral seizures also developed. By the 4th day, Racine

fibers inserted into the hippocampus produced seizures thatstage 5 seizures were often induced, which includes violent

could be detected with EEG and behaviors, such as twitching

rearing and falling, with the same strength of optical stimuliof the whiskers and clonus. However, these experiments werewhich produced almost no response on the 1st day. We alsodone in animals under anesthesia and restraint. The animals

checked the EEG response to single short light pulse andwere also sacrificed shortly after the experiments which lasted

found that it was not significantly altered from the 1st day to

only several hours.

4th day. These results indicate that optically stimulated

Here we developed an animal model where both the EEG

neurons themselves were unchanged and the plastic change

and behaviors were monitored 24hrs for days with plastic

induced by kindling is in the downstream of the initial firing

optical fibers implanted into the hippocampus in freely

and probably the circuit dynamics likely changed making themoving animals. Development of such long-term recording

brain vulnerable to oscillations.

and stimulation was required to study the kindlingIn the later part of the talk, I will mention about thephenomenon induced by optogenetics. In the first part of thisretrogressive phenomenon observed in this model and discusssession, I will describe the process and feature of

the significance of this process with future visions.

optogenetically induced kindling phenomenon. Short burst of
optical stimuli was given once per hour, 12 times a day.

References

Hyperexcitation of neurons and oscillatory brain wave signals

1) Osawa S, et al. Optogenetically induced seizure and theseemedtospreadbeyondthestimulation

site

and

afterdischarge (AD) of EEG outlasted the optical stimulation

longitudinal hippocampal network dynamics. PloS One
8(4):e60928, 2013

period by seconds to minutes. We observed that the duration（17）「Decreased tonic inhibition in cerebellar granule cells causes motor dysfunctions
in mouse model of Angelman syndrome」
アンジェルマン症候群小脳持続抑制の減少が小脳機能障害を引き起こす
Kiyoshi Egawa (Dept. of Pediatrics, Hokkaido University)
Atsuo Fukuda (Dept. of Neurophysiology, Hamamatsu University, School of Medicine)Angelman syndrome (AS) is a neurodevelopmental

cerebellar granule cells and alters the firing pattern of adisorder caused by loss-of-function of the UBE3A gene

population of Purkinje cells. While only half of the WT PCs

encoding a ubiquitin E3 ligase. Motor dysfunction is one

presented a tonic pattern, the proportion reached 80% incharacteristic feature of AS, and neither the mechanisms of

Ube3aaction nor effective therapeutic strategies have yet been

4,5,6,7-tetrahydroisothiazolo-[5,4-c] pyridin-3-ol (THIP), aelucidated. Here, we report that tonic inhibition is specificallyselective extrasynaptic GABAA-receptor agonist, can improvedecreased in cerebellar granule cells of Ube3a deficient mice.

this aberrant firing pattern and ataxic motor dysfunctions in

As a mechanism of the decrease of tonic inhibition, we show

vivo. These results indicate that pharmacologically increasingthat Ube3a controls degradation of γ-aminobutyric acidtonic inhibition can be a pragmatic strategy for alleviating(GABA) transporter 1 (GAT1) and its deficiency induces a

motor problems in AS.

deficient

mice

Administering

low

doses

of

surplus of GAT1 that results in decreased GABA levels.
Decreased tonic inhibition increases its own excitability ofReference461

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Decreased tonic inhibition in cerebellar granule cells causes
motor dysfunction in a mouse model of Angelman syndrome.

Saitoh S, Kishino T, Kitagawa M, Fukuda A. Sci. Transl.
Med.(2012) 4:163ra157.

Egawa K, Kitagawa K, Inoue K, Takayama M, Takayama C,（18）「GABAA receptor activation underlies the temporal regulation of cellular propertiesof the neural stem cells in the mouse developing cortex」
GABAA 受容体刺激がマウス大脳皮質神経幹細胞の発生の時系列に伴う性質制御の基礎となるShiro Tochitani (Research Center for Child Mental Development, University of Fukui)Tomonori Furukawa, Atsuo Fukuda (Department of Neurophysiology, Hamamatsu University School of Medicine)
Takashi Ito, Junichi Azuma (Department of Clinical Pharmacogenomics, Hyogo University of Health Sciences)
Precise temporal regulation of the intrinsic properties ofendogenous

ligands

for

GABAA

receptors.

neural stem cells (NSCs) to produce the diverse type of

Immunohistochemical analyses and HPLC quantificationneurons and glial cells is essential for the histogenesis of theshowed that taurine is dominant in quantity among the ligands

complex structure of central nervous system. We obtainedfor GABAA receptors in the developing cortex before E14.

evidences that GABAA receptors participate in this regulatory

The decrease in the frequency of the Tbr2-positive basal

machinery. Immunohistochemical and qRT-PCR based

progenitors, the increase in the number of Pax6-positive

analyses revealed that NSCs expressed multiple subunits ofapical progenitors and the decrease in the thickness of

GABAA receptors including α2, α4, β2 and β3. Fetal exposure

Doublecortin-positive layers were observed in the neocortices

to phenobarbital or pentobarbital, both of which are positiveof the E13.5 embryos obtained from the dams injected withallosteric modulators for GABAA receptors, at E10-11

D-cysteine sulfinic acid (DCSA), an inhibitor of taurine

accelerated the transition from neuroepithelial cells tosynthesis. The differentiation into Satb2-positive upper-layer

BLBP-positive radial glia and increased the frequency of theneurons was suppressed, while the differentiation into

progenitors undergoing asymmetrical division to produce

Tbr1-positive deep-layer neurons was enhanced in the E13.5

neurons. Exposure to GABAA positive modulators at E10-E12

neocortices exposed to the taurine-deficient condition induced

enhanced the differentiation into Satb2-positive upper-layer

by DCSA. The E12 taurine transporter-knockout mouseneurons and suppressed the differentiation into Tbr1-positive

cortices exhibited the phenotypes that resembled thosedeep-layer neurons. Exposure to a GABAA antagonist, either

observed in the embryos exposed to GABAA antagonists.

picrotoxin or pentylenetetrazole, at the same embryonic stages

These results suggest that GABAA receptor activation

caused the opposite effects in terms of these four properties ofprincipally by taurine underlies the regulation of theneural progenitors. Both GABA and taurine are known as

properties of NPCs in the early phase of cortical development.

462

各種シンポジウム

2014（平成 26）年度生理研国際シンポジウム
The 45th NIPS international Symposium

第 45 回生理研国際シンポジウムは，英国生理学会の刊行する The Journal of Physiology との共催シンポジウムとして，2014 年 11 月 26 日から 28 日までの 3 日間，岡崎コンファレンスセンターで開催された。本シンポジウムは，また，井上科学振興財団からの経費助成，さらに，自然科学研究機構の国際的学術拠点の形成プロジェクトのひとつである「機能生命科学における揺らぎと決定」のサポートを得て，実施された。運営は，技術課の協力を得て，神経機能素
子研究部門が中心となって行った。参加者は，総計で 106 名であった。
特別講演者の Lily Jan 教授（カリフォルニア大学サンフランスシスコ校）をはじめとする 10 名の海外からの招待講演者（USA 4, Canada 2, UK 1, France 1, Israel 1, Australia 1），13 名の国内の招待講演者，および 3 名の所内講演者の，合計 26 名から講演をいただいた。イオンチャネル・受容体等の膜機能タンパク質の機能のメカニズムの理解に向け，
分子機能とその調節機構，構造機能連関，結晶構造，動的構造変化，構造機能連関，生理機能等の様々なトピックスに関する最前線の研究成果が紹介された。また，これらのトピックスに関連する 36 題のポスター発表をいただいた。
講演セッション，ポスターセッションとも，充分な討論時間を確保し，活発な質疑応答や意見交換が行われた。
なお，本シンポジウムの講演者の中の 6 人のシンポジウム講演に関連した Review が，The Journal of Physiology 誌のSymposium issue に出版された。(Journal of Physiology (2015) 593 (12): 2551-2634)

The 45th NIPS International Symposium,
Co-sponsored by The Journal of Physiology“Cutting-edge approaches towards the functioning mechanisms ofmembrane proteins”
November 26- 28, 2014,
Okazaki Conference Center, Okazaki, JapanThe 45th NIPS International Symposium co-sponsered by The Journal of Physiology was held from November 26th
to 28th, 2014 at the Okazaki Conference Center.

This symposium was supported also by Inoue Science foundation

and by “Fluctuation and determination in the functional life science” project of National Institutes for of Natural
Sciences. The total number of participants was 106.
Ten invited oversea speakers (USA 4, Canada 2, UK 1, France 1, Israel 1, Australia 1) including one special
lecturer, Professor Lily Jan (University of California San Francisco) and 13 domestic invited speakers as well as 3
NIPS speakers gave 26 presentations in total. Towards the understanding of functioning mechanisms of membraneproteins such as ion channels and receptors, achievements of cutting-edge researches of various topics wereintroduced, including molecular function and its regulation mechanisms, crystal structure, dynamic structural
rearrangements, structure-function relationship and physiological function. There were also 36 poster presentations
on these topics.

In both sessions of oral and poster presentations, participants enjoyed intensive and fruitful

discussion.
From among the speakers, six has published review articles related to their presentations in the symposium issue of
The Journal of Physiology. (Journal of Physiology (2015) 593 (12): 2551-2634)465

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

ProgramNov 26 (Wed) AM 9 :00 – PM 6:00
Opening remarks
Junichi Nabekura (Vice Director General, NIPS)

Introduction
Yoshihiro Kubo (NIPS)
Session 1

Potassium channel #1(Chair: Harley Kurata)

KCNE1 facilitates interaction between the S4 and S5
segments and slows the gating in KCNQ1/KCNE1 channel
Koichi Nakajo (NIPS)
Polyunsaturated fatty acid analogues act anti-arrhythmic on
the cardiac IKs channelPeter Larsson (Univ Miami, USA)
Getting to the heart of hERG K+ channels: A translational
perspective
Jamie Vandenberg (Victor Chang Cardiac Res Inst,
Australia)
Session 2

Special Lecture(Chair: Yoshihiro Kubo)

Recent studies of potassium channels and calcium-activatedchloride channels
Lily Jan (Univ Calif San Francisco, USA)

466

Session 3

Dynamic aspects and movies #1(Chair: Eitan Reuveny)

Let’s “See” ATP-dependent gating of CFTR channels
Yoshiro Sohma (Keio Univ, Japan)
Channel function reconstitution and re-animation:
Single-channel strategy in the post-crystal age
Shigetoshi Oiki (Univ Fukui, Japan)
Mechanics of novel motors revealed under advanced
optical microscopes
Takayuki Nishizaka (Gakushuin Univ, Japan)
Session 4

Dynamic aspects and movies #2(Chair: Jamie Vandenberg)

Excitability tuning by two-P-domain channels: from
inhibitory potassium-selective channels to excitatory
cationic channels
Florian Lesage (Univ Nice Sophia Antipolis, France)
NMR study of membrane proteins
Ichio Shimada (Univ Tokyo, Japan)
Structure-function of bacterial mechanosensitive channels
MscL and MscS: from tension sensing to channel-opening
and -inactivation: experimental and modeling approaches
Masahiro Sokabe (Nagoya Univ, Japan)

各種シンポジウム

Nov 27 (Thu) AM 9 :00 – PM 6:30

Nov 28 (Fri) AM 9 :00 – PM 3:00

Session 5

Session 9

Potassium channel #2

Crystal structure(Chair: Ruth Murrell-Lagnado)(Chair: Yasushi Okamura)

Calcium-dependent potassium channels, blood pressure andMolecular mechanisms of membrane channel andfish oil (pills)

transporter

Toshinori Hoshi (Univ Pennsylvania, USA)
Atomic resolution pharmacology of anti-epileptic drugs
Harley Kurata (Univ British Columbia, Canada)

Osamu Nureki (Univ Tokyo, Japan)
Structural physiology of Adhennels
Yoshinori Fujiyoshi (Nagoya Univ, Japan)

Molecular mechanism of partial agonism and a novel roleof RGS protein in regulation of the m2 muscarinic

Session 10+ currents

receptor-mediated K

Proton channel(Chair: Peter Larsson)

Kazuharu Furutani (Osaka Univ, Japan)
Gating mechanisms of voltage-gated proton channel
Session 6

Regulation and physiology #1(Chair: Yasuo Mori)

Yasushi Okamura (Osaka Univ, Japan)
Proton influx mechanisms in the plasma membrane ofosteoclasts

Local control of neurohormonal signaling regulation in

Miyuki Kuno (Osaka City Univ, Japan)

cardiac ion channels
Junko Kurokawa (Tokyo Med Dent Univ, Japan)

Session 11

Potent inhibition of olfactory transduction channels byRegulation and physiology #2(Chair: Toshinori Hoshi)

natural compounds may degrade the quality of foods andbeverages

Functional Interaction between TRP channels andTakashi Kurahashi (Osaka Univ, Japan)

anoctamin1
Makoto Tominaga (NIPS)

Session 7

Ligand-gated channel(Chair: Florian Lesage)

TRP Channels in redox biology
Yasuo Mori (Kyoto Univ, Japan)
Regulation of cellular calcium homeostasis by SARAF

Signal transmission within the P2X2 trimeric receptor andEitan Reuveny (Weizmann Inst, Israel)

the voltage dependent structural rearrangements
Yoshihiro Kubo (NIPS)
What mechanism underlies the apparent dynamic
selectivity of P2X receptor channels?

Closing remarks
Yoshihiro Kubo (NIPS)

Shai Silberberg (NIH, USA)The danger sensing P2X7 receptor: Diversity of structureand function
Ruth Murrell-Lagnado (Cambridge Univ, UK)
Defining the structural basis of ionotropic glutamate
receptor activation
Derek Bowie (McGill Univ, Canada)
Session 8

Poster session

467

トレーニングコース

第 25 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―
2014 年 7 月 28 日－8 月 1 日
担当：南部篤（生体システム研究部門）【概要】
生理科学実験技術トレーニングコースは，今年で 25 回目を迎え，7 月 28 日（月）より 8 月 1 日（金）までの 5 日間，生理学研究所の明大寺•山手両キャンパスで開催された（担当：南部 篤）。生理学研究所は，分子，シナプスから個体・行動レベルまでの各階層を縦断する研究を行い，大型共同利用機器を保有している。これらの利点を生かして，生理科学•神経科学に関する多様な技術を普及させたり，それらを使って研究レベルを向上させることが，このコースの目的である。生理研実験研究棟の耐震改修が終わり，コースや募集人員が例年並みに復活し（19 コース，約 120名），160 名の応募があった。116 名の方々が採択され，下記のコースを受講された。受講者の 8 割程が大学院生で，他は学部学生と，大学や企業の研究者であった。開催にあたって，日本生理学会からご援助をいただいた。実習指導には生理研職員を中心として，他大学からの講師の先生も含めて，80 人程の研究者があたった。
【講演】
1. 「神経回路の再編とグリア－２光子励起顕微鏡による生体内観察－」

鍋倉淳一（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部門 教授）
2.

「大規模神経回路の機能シフト」 及び 「生理学研究所の紹介」
伊佐正（生理学研究所 認知行動発達機構研究部門 教授）【講義】「動物実験教育訓練：－生理学研究と動物実験－」佐藤浩（生理学研究所 動物実験コーディネータ室 特任教授）【実習内容】(1)

海馬神経初代培養法とシナプス超解像イメージング(2)

In situ hybridization 法(3)ジーンターゲティングマウス作製の基礎から応用へ(4)

2 光子顕微鏡による細胞内分子活性化の FRET イメージング(5)

TEM トモグラフィーおよび連続ブロック表面 SEM による細胞の三次元形態解析(6)

2 光子励起顕微鏡による生体内微細構造・細胞活動イメージング(7)

In vitro 発現系を用いたイオンチャネル・受容体の機能解析(8)

パッチクランプ法(9)

スライスパッチクランプ法(10) In vivo およびスライスブラインドパッチクランプ法(11) 神経性代謝調節研究法入門(12) 視知覚の脳内メカニズムの実験的解析(13) 行動下動物での実験・データ解析の基礎(14) 慢性動物実験法入門(15) 脳磁図によるヒト脳機能研究の基礎(16) ヒト脳機能マッピングにおけるデータ解析入門(17) 心臓の圧受容・適応シグナル評価法(18) 生理学実験のための電気回路・機械工作471

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）(19) 生理学実験のためのプログラミング

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/2014/courses3.html
トレーニングコース終了時には，例年参加者からアンケートをいただいている。下記 URL にアンケートの集計結果を示す。
http://www.nips.ac.jp/training/2014/questionnaire/TC2014Q.pdf

472

セミナー報告

セミナー報告1. 我慢をする脳内メカニズム －視床下核の新たな機能を探る－
橘

吉寿（統合生理学研究系 生体システム研究部門 ）(2014.4.4)

視床下核は，大脳基底核の主要な入力部の一つである。

核の活動亢進を伴う報告が数多くなされている。このよ

もうひとつの入力部である線条体，あるいはドーパミン

うに，視床下核は運動制御，とりわけ「運動抑制」に深細胞が脳研究の花形であるのに対し，視床下核はとりわく関与すると考えられてきた。この運動機能に加えて，

け忘れられた存在と言えるのではなかろうか。しかしな

視床下核と認知・情動を司る大脳皮質との線維連絡が最がら，この小さな核には重要な機能が隠されている。実

近報告された。今回の発表では，情動に基づく行動制御，際，視床下核が破壊されるとバリスム（不随意運動のひなかでも，我々の日常生活に重要な「我慢する」というとつ）が生じる。また，パーキンソン病の発現に視床下機能が視床下核に備わっていることを紹介したい。

2. 疾患モデル動物の神経活動から大脳基底核の運動制御機構を考える
知見聡美（生理学研究所・生体システム研究部門）(2014.4.16)

疾患モデル動物の神経活動から大脳基底核の運動制御機構を考える

3. 'Lessons from developmental neurobiology applied to translational neuroscience: BDNF in the cochlea
Gary Housley（The University of New South Wales Chair and Head of Physiology Director, Translational Neuroscience Facility
School of Medical Sciences）(2014.4.21)

Across the breadth of brain and nervous system injury andcauses loss of the neurotrophin source and consequentdisease, neurotrophin signalling is moving to the vanguard ofauditory nerve atrophy. Cell-based, drug or gene therapy

neurotherapeutics. The potency of neurotrophins to stimulate

strategies around the neurotrophin translational researchneural repair following sensorineural hearing loss exemplifies

platform in the cochlea promote vigorous auditory nerve

this. The establishment of the afferent innervation of theregeneration, with directional guidance queues reminiscent ofcochlea occurs via a precise spatiotemporal program, where

the developmental programming. Such control of neuralpromiscuous spiral ganglion neurite outgrowth is followed byrepair provides an opportunity to enhance medical bionics

pruning

processes

neural prosthetic interfaces; a neurotrophin gene delivery

inherently tied to neurotrophin signalling. Sensori-neuralplatform we have developed has established proof of principle

hearing loss, for example with noise or chemical ototoxicity,

showing improve hearing performance with cochlear implants.

andselective

neuronal

apoptosis;475

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

4. Nitric Oxide Neurons and Neurotransmission
Steven R Vincent（Department of Psychiatry University of British Columbia, Canada）(2014.5.9)

Nitric oxide was identified as a biological molecule justtrigger for NO production has proven very popular and led toover 25 years ago, and its presence and potential importancesuggested roles for NO in synaptic plasticity, there is little

in the nervous system was immediately noted. With thedirect evidence to support this notion. Instead, studies fromcloning of NO synthase and the physiological NO receptor,

the peripheral nervous system indicate a key role for voltage-

soluble guanylyl cyclase, a variety of methods quickly led tosensitive calcium channels in regulating NO synthase activity.

a rather complete picture of where NO is produced and acts inIn the peripheral nervous system NO acts to regulate various

the body. In particular we developed the NADPH-diaphoraseorgan systems on a timescale of minutes, rather thanhistochemical method, which allows for a very simple andmilliseconds. A similar mechanism may also be important inelegant detection of the NO syntase enzyme activity. NO wascentral neurons where NO production appears to vary withquickly recognized as a major intercellular messenger in the

behavioural state. It remains an important task to identify thecentral and peripheral nervous systems. It is distinct fromprecise sources of calcium regulating NO production in specificother neurotransmitters many key ways. NO is not stored in

NO neurons. Since cGMP production appears to mediate thesynaptic vesicles nor released in a quantal fashion. Instead

physiological signaling by NO, understanding the specificNO production is regulated by intracellular calcium in cells

roles of cGMP-dependent ion channels, protein kinases andexpressing NO synthase. Rather than acting discretely in aphosphodiesterases in mediating NO action is key. Our recent

temporal and spatial way at synapses, NO quickly spreads

work points to cGMP-stimulated phosphodiesterase as a key

from the source of production to affect an entire volume of

mediator of NO action. This NO-regulated enzyme exists inbrain tissue. The details regarding the subcellular localization

multipe forms which can be targeted to particular sites withinof NO synthase and the identity of its molecular binding

neurons to regulate cAMP levels. The cGMP-regulated

partners require further clarification. Although the hypothesis

enzymes may provide useful targets for pharmacologicalthat calcium influx via activation of NMDA receptors is a key

manipulation of the NO system at specific sites.

5. 上皮細胞シートの漏れを防ぐ分子機構
古瀬幹夫（脳形態解析研究部門）(2014.5.14)上皮に共通する本質的なはたらきの一つは，バリアとオクルディンの発見を経て，35 年後にようやく TJ の核

して空間を仕切りながらその間で選択的な物質輸送を

心部分を構成する膜タンパク質クローディンファミ

行うことにより，体内の様々な区画に特有の液性環境をリーが同定された。その後のクローディンの機能解析か形成，維持し，ひいては高次生命機能を支えることであら TJ のバリア機能と傍細胞経路の受動輸送制御の基本る。上皮がバリア機能を果たすためには，上皮細胞同士

的分子基盤， 個体における意義が実験的に明らかにさの隙間を介する物質の漏れを防ぐ必要があり，この重要れている。

な役割を担うのが細胞間接着装置タイトジャンクショ

理学による古典的研究により描かれた TJ 像に対して，

ン （以下 TJ）である。1963 年に電子顕微鏡観察によりクローディンファミリーの機能解析がその分子基盤をTJ が初めて報告されて以来，長らくその分子構築の解明

どこまで明らかにして，何が未解明の課題であるかを紹が待たれていたが，生理研における TJ の膜タンパク質介し，本研究領域について理解を深めていただく。

476

本セミナーでは，電子顕微鏡形態学と生セミナー報告6. P2Y 受容体を介するミクログリアの機能解析 (Role of P2Y purinergic receptors in microglia）
齊藤秀俊（九州大学薬学研究院 薬理学分野(Dept of Molecular and System Pharmacology, Kyushu Univ)）(2014.5.20)

脳内マクロファージとも呼ばれるミクログリアは中Microglia are constantly surveying the brain parenchyma.

枢組織内の環境を常に監視し，その異常を捉えて走化性

Incidents in the brain rapidly activate microglia and activated運動，貪食，炎症性応答等を引き起こす。プリン作動性

microglia induce chemotaxis, phagocytosis and inflammatory(P2)受容体ファミリーのいくつかはミクログリアに発現

responses. Extracellular nucleotides are signaling molecules

しておりサブタイプごとにミクログリアの多彩な機能

used by microglia to sense adverse physiological conditions.

を制御している。私達はこれら受容体の中でも GPCR 型

They act through several purinoceptors in microglia. We haveの P2Y6，P2Y12 受容体に注目し，P2Y6 受容体を介した

found

飲作用の促進に PKD が関与すること，ミクログリアの

macropinocytosis which regulated by protein kinase D, andP2Y12 受容体が細胞内カルシウム濃度の上昇を引き起こ

P2Y12 receptor elicit transient intracellular calcium increases

してある種のケモカイン産生を惹起することを見出し

which leads to the de novo production of several chemokines.

た。私達はこれらの P2 受容体シグナルは，ミクログリ

Each findings are now associated with amyloid beta uptake

アによるアミロイド β の取り込みや，脊髄ミクログリア

by microglia and microglial P2Y12 receptor mediatedの P2Y12 受容体介する神経障害性疼痛の発症に深く関

development of neuropathic pain.

that

P2Y6

receptorenhancesmicroglial

与していることを明らかにしつつある。

7. The effect of temporal information among events on Bayesian causal inference in rats
澤幸祐（専修大学学習心理学教室）(2014.5.26)

本セミナーは日本語で行われます。

was inserted into the experimental chamber, where subjects

A temporal relationship between events of potential cause

were allowed to press the lever followed by Event 2. Byand effect is critical to generate a causal relationship because

measuring nose-poke responses during the presentation of

the cause has to be followed by the effect. The present study

Event 2, subjects in Group Successive showed a relatively

investigated the role of temporal relationships in predictive

lower response rate than did those in Group Simultaneous.

inference based on Bayesian networks in rats via Pavlovian

These results suggest that rats have the ability to use temporalpairings. Subjects in Group Successive received training trials

information between events, even after integration of thewhereby Event 1 was followed by Events 2 and 3, whereas

temporal map and temporal relationship acquired in training,those in Group Simultaneous received simultaneous pairings

which is critical to Bayesian causal inference.

of Events 1 and 2, and Events 1 and 3. During testing, a lever477

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

8. Dynamic representation of saccades in mouse frontal cortex
佐藤博士（ドイツ・チュービンゲン大学統合神経科学センタージュニア・グループ・リーダー）(2014.6.3)

本セミナーは英語で行われます。

identified,throughmicrostimulation

Vision is an active process that depends on the positions ofinhibition,

toresponsible

be

for

and

optogenetic

binocularly-coupled

the eyes. Although the eye positions of mice occasionallycontraversive saccades. In vivo two-photon calcium imaging

change through saccades, it is unclear whether these saccades

revealed that the neurons in this area tend to be more active

can be made voluntarily, and if so whether they are mediatedduring contraversive saccades. However, this role of FEF on

by the cerebral cortex. Here, we investigated the corticalcontraversive saccades is not fixed but can be modified tocontrol of saccades in mice by training them to perform

adapt to a new environment. Our data indicate that thevoluntary eye movements. During the task, mice moved theircortical control of voluntary saccades is dynamic in mice,eyes in a binocularly coupled fashion, even though theensuring the capacity to explore the natural environment

training was always performed on the left eye. A small

through eye movements.

portion of frontal cortex (frontal eye field, FEF) was

9. Skilled reaching and grasping; microcircuit physiology and behavior.
Bror Alstermark（スウェーデン・ウメオ大学）(2014.6.3)

Skilled reaching and grasping are amongst the mostComparison will be made between the animal models as tocomplex voluntary movements that many different species of

the circuitry and behavioral skills. Finally, we will address

animals perform for their daily living and survival. We will

recent findings regarding internal feedback control of motor

describe our research in this field that has stretched over acommands for reaching involving precerebellar processing.

long time from the cat, monkey and man, rat and mouse.

10. 視床神経回路の発達とその維持
宮田麻理子（東京女子医科大学医学部第一生理）(2014.6.5)

本セミナーは日本語で行われます。
神経系では発達初期に一旦過剰なシナプスが形成さプスは発達のごく初期に過剰なシナプスを形成した後，れ，経験依存的あるいは非依存的に必要なものは強化さ

生後第二週目からシナプス除去が生じる。しかしながら，れ，不必要なものは弱化しやがて除去されて，結果的にこのシナプス除去の機能的意義は十分明らかになって成熟した精巧な神経回路網が形成される。また，完成さいなかった。即ち，シナプス除去において，どのようなれた回路が経験依存的に維持される期間があることも感覚情報が残存し，どのような情報が除去されるかと近年明らかになってきた。視床シナプスの神経回路においった質的な意味づけが不明であった。そこで，我々はいても同様のシナプス除去が生じる事が知られている。

顔面の触感覚の視床核（VPm）に入力する上行性線維に感覚視床の投射ニューロンへ入力する上行性線維シナ

体部位情報を蛍光ラベルしたマウスを用いることに478

セミナー報告

よって，シナプス除去が発達期の体部位情報の先鋭化に

持に代謝型グルタミン受容体 1 型の関与する知見を得た必要であることを明らかにしたので，今回紹介する。まので紹介し，一緒に議論したい。

た，最近，網膜から視覚視床核（dLGN)へのシナプス維

11. 分子相同性による自己免疫性神経疾患の発症機序結城伸泰（シンガポール国立大学医学部内科）(2014.6.18)

これまで自己免疫病発症における分子相同性の研究

免疫病患者の臨床像まで規定してしまう」という，新しは，ペプチドに対する自己反応性 T 細胞に主として目がいパラダイム提出に至った。そうした研究の経緯を披露

向けられていたため，分子相同性仮説の立証には至らなしたい。

かった。演者は，Campylobacter jejuni 腸炎後に自己免疫

参考文献:

性末梢神経疾患（ギラン・バレー症候群やフィッシャー

１）Yuki N, Hartung HP. Guillain-Barré syndrome. N Engl症候群）の発症機序を解明すべく研究に取り組んできた。

J Med (2012)

そして，糖脂質の糖鎖に対する自己抗体という別の着眼２）Yuki N. Guillain-Barré syndrome and anti-ganglioside

点から切り込むことにより，分子相同性仮説を完全に証

antibodie s: a clinician-scientist's journey. Proc Jpn Acad

明し，糖鎖相同性によって自己免疫病が発症しうること

Ser B Phys Biol Sci (2012)を示した。さらに，「感染微生物の遺伝子多型が，自己12. Improvements in 3D electron microscopy for mapping neuronal circuitry
Benjamin Titze（Max Planck Institute for Medical Research,ドイツハイデルベルク）(2014.6.23)

本セミナーでは，diamond knife cutting type Serial Block-Electron Microscopy (SBEM) in most detail and will describe

face Electron Microscopy (SBEM) の先端的な使用方法や

how sample surface charging and electron beam damage

問題点の対処方法等を紹介して頂く予定です。

cause limitations for SBEM imaging. In the second part of theabstract: In the first part of the talk, I will give an overview

talk, I will present experimental approaches to overcomeof novel 3D electron microscopy methods for neuroscience

thesethat have been developed in the past 10 years. I will discuss

in-chamber deposition of thin metallic films to solve thetheperformancecharging problem, and low-temperature SBEM operation toparameters of these methods with respect to large-scale

reduce the effects of beam damage with the aim to allow

neuronal circuit reconstruction. I will cover Serial Block-facehigher electron doses.

strengths,

weaknesses

andcurrent

limitations:

low-energy

ionbombardment

and13. 心筋におけるミトコンドリアの伸展刺激誘発性反応の生理的意義
入部玄太郎（岡山大学大学院医歯薬学総合研究科システム生理学）(2014.6.23)

本セミナーは日本語で行われます。

479

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

心筋は拡張期の左室充満（心筋伸展）に抗して血液を織の酸化損傷を引き起こす物質であると同時にシグナ

駆出（心筋収縮）する。さらに心筋を伸展（前負荷増加）

ル伝達物質としても重要である。我々はこれまで心筋伸させると，一心拍の機械的総エネルギーは「フランク・展刺激が筋小胞体機能を修飾することを明らかにしてスターリングの心臓法則」にしたがって増加する。このきたが，最近になってミトコンドリアの伸展刺激誘発性

心筋が行う機械仕事のための ATP はミトコンドリアでの ROS 産生がこれらの現象を含めた細胞反応に大きく産生されるが，その産生には電子伝達系における活性酸

関わっていることを示す知見が得られつつある。

素 reactive oxygen species (ROS)の産生を伴う。ROS は組

14. Hyperscanning fMRI を用いたコミュニケーションの神経基盤の解明
小池耕彦（生理学研究所 心理生理学研究部門）(2014.6.24)

ヒトのコミュニケーションは一般的に，二者以上が互

我 々 は 生 理 学 研 究 所 の 二 台 の MRI 装 置 を 利 用し た

いに相手に影響を与えあう行為を，連鎖的に繰り返すこHyperscanning fMRI で，視線を介した非言語コミュニとで成り立っている。また，コミュニケーションは二人

ケーション(アイコンタクト)中に，二者の脳活動がどのの間で，その二者の間に特異的な何らかの情報，またはように互いに影響しあっているかを検討してきた。さら雰囲気などの心理的な状態を共有するためのものであに最近では，高速撮像法と光マイクを組み合わせた実験る。これらを考えれば，コミュニケーションの神経基盤系を構築し，ビデオチャット中の二者の脳活動を同時にを検討するときには，コミュニケーション中の個人の脳記録することも可能になり，言語コミュニケーションの活動だけではなく，その最中に二者の脳活動が互いに影神経基盤を検討することも可能になりつつある。

響しあう仕組みを検討することが重要であろう。この目

本セミナーでは，社会性の神経基盤を Hyperscanning

的のために近年の研究では，コミュニケーション中の二

fMRI を用いて検討している幾つかの研究について，そ者 の 脳 活 動 を 同 時 に 記 録 / 解 析 す る ， Hyperscanningの内容および今後の展望について紹介する。

neuroimaging と呼ばれる手法が用いられ始めている。

15. Subcortical and Cortical Control of Skilled Hand Function
Roland Philipp（UCL Institute of Neurology, Sobell Department of Motor Neuroscience & Movement Disorders, London）(2014.6.25)

Neuronal activity in the deep layers of the macaque

movements can be elicited by electrical microstimulation in(Macaca mulatta) superior colliculus (SC) and the underlying

the deep layers of the lateral SC and underlying reticular

reticular formation is correlated with the initiation andformation. A large repertoire of arm movements categorized

execution of arm movements (Werner, 1993). Although theinto three movement types were elicited and compared before

correlation of this activity with EMGs of proximal arm

and after training. Therefore, arm movements induced bymuscles is as strong as in motor cortex (Werner et al., 1997a;

electrical stimulation in the monkey SC represent a further

Stuphorn et al., 1999), little is known about the influence ofcomponent of the functional repertoire of the SC using its

electrical microstimulation in the SC on the initiation andimpact on motoneurons in the spinal cord perhaps directly in

trajectories of arm movements. The experiments on three

the initiation, execution, and amendment of arm and handmacaque monkeys I am presenting here clearly show that arm

movements. Evidence is accumulating that neurons in

480

セミナー報告

primary motor cortex (M1) respond during action observation,

mirror neurons. We analysed the coordination between gazea property first shown for mirror neurons in monkey premotor

behaviour and dexterous manipulation in two monkeys that

cortex. I will show here for the first time that the discharge offirst observed and then grasped three differently shaped

a major class of M1 output neuron, the pyramidal tract neuron

objects (execution trials). On randomly interleaved trials, the(PTN), is modulated during observation of precision grip by amonkey watched as the same objects were presented to, andhuman experimenter. Many PTNs increased their dischargethen grasped, by a human experimenter (observation trials).

during observation (facilitation-type mirror neuron), but aDuring both execution and observation trials, monkeys spent

substantial number exhibited reduced discharge or stopped

a significant amount of time looking both at the presented

firing (suppression-type). Simultaneous recordings from arm,

object and at the subsequent grasping action. Gaze patterns

hand, and digit muscles confirmed the complete absence ofduring execution and observation were well correlated. We

detectable muscle activity during observation. The discharge

recorded from mirror neurons in M1 and F5. The monkey’sof the same population of neurons was compared with activity

eye fixation and saccadic patterns were then analysed induring active grasp by the monkeys. We found that

relation to their neuronal firing rates. The correlations withfacilitation neurons were only half as active for action

gaze behaviour appeared to arise mostly because of the close

observation as for action execution, and that suppression

co-ordination of eye and hand movements during the task.

neurons reversed their activity pattern and were actually

Detailed analysis showed that when this factor was removed,

facilitated during execution. Thus, although many M1 output

only a small proportion of mirror neurons showed aneurons are active during action observation, M1 direct input

significant correlation with gaze direction. Thus monkeys’

to the spinal circuitry is either reduced or abolished and may

gaze behaviour suggests that they show attention to bothnot be sufficient to produce overt muscle activity. Little is

executed and observed tasks, but this does not significantly

known about the gaze pattern during an action observation

affect the activity of the sampled mirror neurons.

task and whether gaze direction per se affects the activity of

16. 報酬および忌避学習に関わる線条体の経路特異的役割
矢和多智（大阪バイオサイエンス研究所）(2014.6.27)

大脳基底核神経回路には，線条体から黒質網様部に投直接路および間接路細胞は腹側被蓋野からのドーパ射する直接路と，淡蒼球を介する間接路があり，そのバミンにより制御されている。そこで，光遺伝学的手法をランスにより機能を果たしていると考えられている。し用いドーパミン細胞の活動を制御することで，どのようかしながら，二つの経路の神経細胞は形態的・電気生理な行動が誘導されるかを観察した。その結果，ドーパミ学的にも違いがなく，それぞれの経路がどのような機能

ン細胞の活動低下が場所嫌悪学習を引き起こすこと，まを果たしているか不明であった。我々は， 経路特異的

たその学習にはドーパミンＤ２受容体が必要であるこ神経伝達阻止法を開発し，直接路または間接路を特異的とを明らかにした。

に神経遮断し，それぞれの経路特異的な機能を解析した。
その結果，報酬学習には腹側線条体の直接路細胞および

Yawata S, Yamaguchi T, Danjo T, Hikida T, Nakanishi S.

ドーパミンＤ１受容体が，また行動柔軟性には間接路おPathway-specific control of reward learning and its flexibility

よびドーパミンＤ２受容体が必要であることが分かっ

via selective dopamine receptors in the nucleus accumbens

た。また，忌避学習における直接路および間接路の特異Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Jul 31;109(31)

的役割を明らかにした。

481

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

Danjo T, Yoshimi K, Funabiki K, Yawata S, Nakanishi S.

dopamine D2 receptors in the nucleus accumbens.

Aversive behavior induced by optogenetic inactivation of

Proc Natl Acad Sci U S A. 111(17):6455-60, 2014ventral tegmental area dopamine neurons is mediated by

17. 大脳皮質入力依存性神経回路再編成の機序の解明
江藤圭（Department of Pharmacology, University of North Carolina at Chapel Hill）(2014.7.3)

大脳皮質神経回路は発達期や病態時に再編成するこ形成やシナプス可塑性に関与するアストロサイトに着とで，その機能を変化させる。そのため，大脳皮質神経

目した。アストロサイトの神経回路再編成における役割

回路再編成の機序を理解することは，生理学的にも病態を調べるために，神経回路再編成モデルとして視覚野の生理学的にも重要である。そこで，２つの入力依存性神片眼遮蔽モデルを用いた研究を行った。視覚野において，経回路再編モデルを用い，大脳皮質神経回路再編成とそ

幼弱期では片眼遮蔽により神経回路再編成が起きるが，の機序に関する研究を行った。まず，過剰入力神経回路

大人では再編成が起きにくくなる。そこで，細胞特異的

再編成モデルの慢性疼痛に着目した。慢性疼痛は，末梢に刺激する方法を用いた視覚野アストロサイトの慢性からの過剰入力による中枢神経系の可塑的変化により刺激が，大人視覚野における片眼遮蔽神経回路再編成を起きる。このモデルを用いて調べた，一次体性感覚野の誘導するかどうか検討した。本セミナーでは，この結果

興奮性神経回路の可塑的変化，抑制性細胞よる興奮性細について報告するとともに，アストロサイトが神経回路

胞活動制御機構，および，アストロサイト活動変化につ

再編成を誘導する機序に関する研究計画についても紹いて紹介する。

介する。

次に，神経回路再編成を誘導する因子としてシナプス

18. Functional significance of GABAergic interneuron clusters in the mouse visual cortex
蝦名鉄平（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）(2014.7.3)

The lecture will be delivered in English.

cortical circuits.To address these questions, we applied in

Neocortical neurons with similar functional properties

vivo two-photon functional Ca2+ imaging and whole-cell

assemble into spatially coherent circuits, but it remains

recording of synaptic currents to record visual responses of

unclear how inhibitory interneurons are organized in thecortical neurons, and analyzed their spatial arrangements.

cerebral neocortex. Recent in vitro studies suggested that the

GABAergic

clusters of inhibitory interneurons originated from the same

three-dimensional space of the adult visual cortex, and theprogenitor cells are clustered in the spatial domain of thethree subtypes of interneurons, parvalbumin-, calretinin- anddeveloping neocortex. However, it is still not clear how longsomatostatin-positive neurons also formed clusters withsuch a clustered distribution persists during postnatalslightly overlapping each other. Excitatory neurons locateddevelopment, and even if it persists to the adulthood, it

within the clusters (insiders) had a lower amplitude andremains unknown what is the functional significance of

sharper orientation tuning of visual responses than outsiders,spatial clustering of GABAergic interneurons in operation ofwhereas the neurons near and far from non-clustered482

interneurons

wereclusteredintheセミナー報告interneurons did not show the location-tuning/amplituderelationship.

Furthermore,currents

In this talk, I would like to discuss the functional

recorded from the insiders were larger than those of thesignificance of the spatial clustering of GABAergic neurons

outsiders.

in the cortical circuit.

Thesefindings

inhibitory
suggestsynaptic

function more effective than isolated interneurons.

that

GABAergic

interneurons form spatial clusters to make their inhibitory

19. サル下側頭皮質における光沢細胞集団の情報表現
西尾亜希子（生理研 感覚認知情報研究部門）(2014.7.10)

目の前にある物体が，どんな素材で出来ているのか，

質のニューロンの反応を，単一細胞外記録を用いて調べつるつるしていそうか， みずみずしそうなのか…などている。その結果，下側頭皮質に特定の光沢に反応するといった情報を，我々は視覚情報のみから簡単に識別す細胞が存在すること，またそれらの細胞の集団レベルでる事が出来る。このように表面状態の識別をする際，重の活動は，光沢に関わる変数を表現している可能性が高

要な手がかりの一つとなるのは光沢情報である。そこでいことなどが分かってきた。本セミナーでは，これまで

我々は，光沢情報処理の神経メカニズムを明らかにするの研究によって得られた光沢情報処理に関する知見をために，様々な光沢刺激に対するニホンザルの下側頭皮報告する。

20. 運動学習中に大脳皮質の一次運動野でおきる層特異的な神経活動変化について
正水芳人，田中康裕（基礎生物研究所 National Institute for Basic Biology）(2014.7.16)

本セミナーは日本語で行われます。This talk will begiven in Japanese.

経活動からレバー軌道をサポートベクター回帰により予測した。さらに，神経活動から予測されたレバー軌道

特定の運動を繰り返すことで，学習が成立し運動課題と実際に記録されたレバー軌道とのコピュラ密度を推の成功率が高くなるとき， 大脳皮質の一次運動野では，定し， 予測精度を相互情報量によって評価した。第 2/3

神経細胞集団の活動による運動情報の符号化が改善さ

層では神経細胞集団によるレバー軌道の予測精度は全れていくことが知られている。一次運動野は，脊髄への体としてあまり変わらないものの，一部の神経細胞は課運動出力を第 5b 層から出すが，その前に 2 つの中間層

題訓練期間を通して高い予測精度を示した。一方で，第として第 2/3 層と第 5a 層を持つ。どちらの層も様々な脳5a 層では，細胞集団によるレバー軌道の予測精度は課題

部位から入力を受け大脳皮質間投射があるが，第 5a 層は訓練期間を通して改善し，皮質下に投射する細胞を含む

それに加えて皮質下への投射もあり，これらの 2 層で神1/3 の神経細胞が学習後期における細胞集団による予測

経細胞集団の再編成は異なると考えられる。そこで我々精度に貢献するようになった。第 2/3 層の神経回路は学

は，毎日１時間，2 週間連続でレバー引き運動課題をマ

習を通じて，他の領域からのシグナルをうまく統合しな

ウスに行わせて，課題実行中に 2 光子カルシウムイメー

がら変化していき，一方で第 5a 層ではよく学習された運ジングを一次運動野の第 2/3 層と第 5a 層で行った。神経動を表現する学習回路に関わるようになるものと考え集団の再編成を見るため，細胞集団・及び単一細胞の神

られる。

483

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

21. GABAergic neurones control the activity of spatial coding and synchronous network activity in the
hippocampal-entorhinal formation thereby affecting spatial learning
Hannah Monyer（Department of Clinical Neurobiology Medical Faculty of Heidelberg University and German Cancer ResearchCenter (DKFZ)）(2014.7.18)

皮質抑制性ニューロンの分子生物学・生理学的解析でexcitatory cells, as well as whether and how interneuron

著名な，ハイデルベルク大学の Hannah Monyer 教授にセ

recruitment accounts for distinctive firing properties of

ミナーをお願いしました。多数のご参集をお待ちしていspatially tuned cells. I will also present data demonstrating theます。

presence of long-range GABAergic cells that connect the

GABAergic interneurons are crucially involved in the

hippocampus and entorhinal cortex bi-directionally. By virtue

generation and maintenance of rhythmic synchronous activityof their connectivity - the target cells are most often local

in many forebrain regions, including the hippocampal-

interneurons - this class of cells is ideally suited to synchronize

entorhinal formation. Genetic manipulations affecting thebrain regions over long distance. I will show that long-range

recruitment of GABAergic interneurons or abolishing the

GABAergic cells connect many more brain regions, and will

electrical

discuss

coupling

between

GABAergic

interneurons

highlighted the functional role of GABAergic interneurons

in

more

detailtheseptum-entorhinal

cortexconnectivity.

for spatial and/or temporal coding in the hippocampus. The

Finally I will present recent data focusing on thegenetic manipulations were always associated with distinct

anatomical and functional characterization of distinct cell

spatial memory deficits. To manipulate activity of selective

types in the medial entorhinal cortex, their local and long-neurons "online", we use optogenetics combined with in vivo

range connectivity, and will discuss whether these empirical

recordings in freely moving mice. This allows the study offindings match theoretical considerations that were forwarded

distinct interneurons, their connectivity with neighboring

to explain grid cell firing.

22. The visual representation of 3D object pose in parietal cortex.
Ari Rosenberg（Baylor College of Medicine）(2014.7.25)
Interacting with objects in three-dimensional (3D) spaceneurons encode the 3D orientation of a planar surface

often requires the brain to determine their spatial pose

Rosenberg et al., 2013). I will then discuss experiments(position and orientation) from visual signals. In 3D space, anexamining how texture and disparity cues contribute to CIP

object’s pose has six degrees of freedom – three specifying

orientation selectivity. We find that the onvergence of these

position and three specifying orientation. Conversely, retinal

cues depends on their reliabilities, suggesting that CIP plays

images are 2D and thus have only three degrees of freedom –an important role in creating robust, multimodal visual

two positional and one orientational. The missing three

representations. Lastly, I will discuss ongoing work showing

degrees of freedom must be inferred by the brain, making thethat individual CIP neurons jointly encode an object’s 3D

construction of 3D visual representations a complex, but

position and orientation. Together, these results reveal afundamental task. In this talk, I will discuss experiments we

sophisticated representation of 3D visual spatial information,

are conducting in the caudal intraparietal area (CIP) of theand suggest that CIP can answer two fundamental questions

macaque monkey to elucidate the neural coding of 3D object

faced whenever we interact with an object: Where is it? andpose.Using novel analytical tools, I will first show that CIP

How is it oriented?

484

セミナー報告

Rosenberg A, Cowan NJ, Angelaki DE (2013) The Visual

Neurosci 33:19352-19361.

Representation of 3D Object Orientation in Parietal Cortex. J

23. Interneuron subtypes and orientation tuning
Seung-Hee Lee,（Division of Neurobiology, Department of Molecular and Cell Biology, Helen Wills Neuroscience Institute,
Howard Hughes Medical Institute, University of California, Berkeley, California 94720, USA Department of Biological Sciences,
Korea Advanced Institute）(2014.9.9)
韓国 KAIST で 2013 年に研究室を新たに立ち上げられaddressed this issue by optogenetically manipulating each

た，Seung-Hee Lee 先生にセミナーをお願いしました。

interneuron subtype. We found that PV+ and SST+

Lee 先生はマウス一次視覚野をモデルとし，最先端の技

interneurons show distinct roles in orientation selectivity,

術を取り入れ大脳皮質局所神経回路における感覚情報

depending on the level and duration of interneuron activation.

処理のネットワークメカニズムの解明に取り組んでおOur results showed that prolonged activation of PV+

られる新進気鋭の研究者です。

interneurons in the mouse primary visual cortex (V1)

Abstract

sharpens neuronal feature selectivity and improves perceptual

Parvalbumin-positive (PV+) and somatostatin-positive

discrimination. These results provide the first demonstration(SST+) interneurons are two principal subtypes of corticalthat visual coding and perception can be improved by

GABAergic neurons that differ in morphology, physiologicalincreased spiking of a specific subtype of cortical inhibitory

properties and postsynaptic targeting. Although GABAergic

interneurons.

inhibition is known to be crucial for shaping orientation
tuning in the visual cortex, it is unclear whether PV+ andKey words: Orientation selectivity, interneuron, primaryvisual cortex.

SST+ interneurons have different roles. Recently, we

24. Acute and Chronic Therapeutic strategies in Spinal Cord Injury
ANGELO ALL（Assistant Professor SINAPSE Institute, National University of Singapore）(2014.9.9)
Focus of my research is on contusive spinal cord injury,

post peripheral and spinal cord injury. Our team also uses

repair and regeneration. My translational research projects

different Imaging techniques to monitor anatomical changes

involves acute hypothermia treatment as well as chronic cellin the injured spinal cord architectures at various time points.

replacement therapy using oligodendrocyte precursor cells

These images allow us to identify spared fibers and track the(OPC) derived from human embryonic stem cells, iPS cells

extent of secondary injury and determine the therapeuticand Directly Converted cells from human mature fibroblasts

benefit of the therapy. In addition, my lab is studying thein rodent model of spinal cord injury. My laboratory has

adult central nervous system capabilities of adaptive changes

pioneered the monitoring and quantitative analysis of multi-

enabling spared neuro-pathways for reorganization following

channel somatosensory and motor evoked potentials in orderneuro-trauma..

to assess the electrical integrity at various stages- both pre and485

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）25. 適正な実験動物と適切な動物実験を目指して
浦野徹（生理学研究所 動物実験センター）(2014.9.10)「適正な実験動物と適切な動物実験を目指して」につリング・コントロール・クリーニング）についてお話し

いて，私自身がこれまでに行ってきた実験動物と動物実する。後半は，我が国における実験動物と動物実験に関験に関する研究，教育，管理運営及び社会的活動の中の，する各種規制について，特に動物の親法である「動物のできるだけ皆さんに直接的・間接的にかかわる内容を中愛護及び管理に関する法律」が５年ごとに改正されてい心にご紹介をさせて戴く。前半は，私の研究テーマの一ることに伴って，その都度起きている法改正をめぐる激部である緑膿菌感染，ノーマルフローラ，さらにマウしい動きに関する最新情報をお話しする。

ス・ラットにおける微生物学的品質管理（微生物モニタ

26. R 低分子量 G 蛋白質 Arf6 の意外な生理機能
金保安則（筑波大学医学医療系・生理化学教室）(2014.9.12)
本セミナーは日本語で行われます。

をして細胞膜形態を制御するという非常に興味深い発

低分子量 G 蛋白質の Arf6 は，シグナル伝達系におい見をして以来，Arf6 の個体レベルでの生理機能と病態へて分子スイッチとして機能しており，細胞レベルで細胞の関与について解析を進めている。本セミナーでは，こ膜リサイクリングを制御することが知られている。我々

れらの点について，極めて新規な知見を紹介し，議論しは，1999 年に Arf6 がリン脂質キナーゼの PIP5K の活性たい。

27. mRNA 分解の分子メカニズムと遺伝子発現調節
星野真一（名古屋市立大学大学院薬学研究科遺伝情報学分野）(2014.9.12)

本セミナーは日本語で行われます。

のメカニズムを提唱してきた。すなわち，翻訳終結後，

mRNA 分解は転写と同様遺伝子発現において重要な終結因子 eRF3 が mRNA から解離し，それに置き換わる役割をはたしている。一般的に mRNA 3'末端に存在する

形でポリ A 鎖分解酵素 Pan2-Pan3 と Caf1-Ccr4 がリク

ポリ A 鎖の短縮化（デアデニレーション）が mRNA 分

ルートされ，mRNA 分解が開始する。本セミナーにおい解の第一段階であり，また律速段階でもある。我々はこては，このポリ A 分解を標的とする新規の遺伝子発現制れまで翻訳終結が mRNA（ポリ A 鎖）分解を引き起こす

御機構について紹介する。

ことを見出し，その翻訳終結と共役した mRNA 分解開始

28. Involvement of androgen hormones in brain repair: A special focus on myelin Disorders
Said Ghandour（Biopathology of Myelin, Neuroprtection and Therapeutic Strategies University of Strasbourg）(2014.10.16)

この度，東京に来日されているので，Said Ghandour486

教授を招待しました。Said Ghandour 教授は，長年，脱セミナー報告

髄疾患の病態解明に取り組んでこられました。皆様のごchronic demyelination in mice with testosterone and analogs

来聴をお待ちしています。

efficiently stimulates the formation of new myelin andMyelin regeneration has become major therapeutic goal inreverses myelin deficiency. Androgen therapy promotes

demyelinating diseases. There is indeed strong evidence that

repair by stimulating the recruitment and differentiation of

the failure of myelin repair is a major contributing issue to the

myelin forming cell precursors (OPC). Furthermore, we

progression of multiple sclerosis and to its evolution into a

identified the neural androgen receptor (AR) as a novel

chronic disorder. Recently, we demonstrated that treatment oftherapeutic target in myelin disorders.

29. グリシン受容体の活性化に伴う局在変化
中畑義久（生理学研究所 生体恒常機能発達機構研究部門）(2014.10.22)

神経細胞間の主要な情報伝達様式である化学シナプ

様 ，幼若期にみられる GABA／グリシンの興奮性応答

スでは，放出された神経伝達物質に対応した受容体が，によって説明されてきた。しかし，近年，こうした神経

シナプス後膜において適切な局在することが不可欠で伝達物質受容体は，細胞内および細胞膜上においてダイある。こうした受容体の局在に着目したシナプス編成のナミックに変化し，動的平衡状態にあることがわかって研究は，これまでグルタミン酸作動性シナプスを中心にきた。

行われ，神経活動に伴う細胞内 Ca2+上昇がシナプスにおトするグリシン作動性シナプスに着目し，成熟した神経

ける受容体の局在に重要であることが知られている。一細胞においても新たなグリシン作動性シナプスが形成

方，GABA／グリシン作動性シナプスは，発達に伴うされるのか，検討を行った。

そこで，我々は脱分極から過分極へ D-H シフ

K+Cl-共輸送体２（KCC2）の機能発現によって細胞内

本セミナーでは，これまで我々が行ってきた光褪色後Cl-濃度が低下し，これにより GABA／グリシン応答が脱蛍光回復法，量子ドットイメージングなどライブセルイ

分極から過分極に変化する（D-H シフト）という特徴をメージングでの知見に加え，今後の展開についても紹介持つ。そのため，GABA／グリシン作動性シナプスにおしたい。

ける受容体の局在は，グルタミン酸作動性シナプスと同30. Beyond the Dopamine Receptor: Regulation and Roles of Serine/Threonine Protein Phosphatases
Angus C. Nairn（Charles B. G. Murphy Professor of Psychiatry, Yale University）(2014.10.22)

ドーパミンに関わる細胞内情報伝達機構を長年研究

and Parkinson's disease. Modulation of dopamine-regulated

してこられた Yale 大学の Angus C. Nairn 教授にセミ

signaling pathways is also likely to play an important role in

ナーをお願いしました。多数のご来聴をお待ちしていま

the addictive actions of various drugs of abuse. Our studies

す。

focus on the molecular actions of dopamine in the medium

Dopamine plays an important role in the central nervous

spiny

neuronsofthestriatum.

Striatally-enrichedsystem, helping to control critical aspects of motor control, as

phosphoproteins, particularly DARPP-32, RCS (Regulator ofwell as of reward learning. Moreover, the disruption of

calmodulin signaling) and ARPP-16, have been found tonormal dopaminergic neurotransmission is known to underlie

mediate a variety of actions of dopamine. Notably, each ofneurological diseases, including schizophrenia, Huntington's

these proteins either directly or indirectly acts to control the487

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

activity of three major sub-classes of serine/threonine protein

dopamine-regulated pathways will be discussed, with a focus

phosphatases, PP1, PP2B and PP2A, respectively. Recent

on the regulation of cell signaling in specific populations ofstudies highlighting novel aspects of the functions of thesestriatal neurons.

31. Chemical Medicine と Physical Medicine の今後の医療への展開
甲斐広文（熊本大学大学院 生命科学研究部（薬学系）遺伝子機能応用学分野）(2014.10.28)

我々は，筋肉収縮に影響を及ぼさないレベルの物理的療法は，糖尿病や慢性腎臓病の各モデル動物において有刺激の作用に着眼し，医薬品開発と同様の研究を展開し効であることが明らかにされてきただけでなく，熊本大ながら刺激条件を最適化した医療機器の開発を進めて学医学部附属病院代謝内科の荒木教授，近藤助教らが主きた（経済産業省「課題解決型医療機器開発事業」採択，導して，メタボリック症候群や 2 型糖尿病患者を対象と平成２６年度より「医工連携事業化推進事業」として継した臨床試験において治療効果を実証してきた． 本発

続推進中）．これまでの研究により，分子メカニズムと表では，皮膚組織に対する影響も遺伝子レベルで網羅的いう観点から，微弱直流パルス電流刺激がインスリン刺に解析した結果も最新の情報として話題提供する予定

激下の AKT 活性化，p53 の活性化において増強反応をである．また，医薬工連携を基盤とする Physical Medicine

示すこと，刺激電流に最適かつ共通のパルス幅が存在すと Chemical Medicine を駆使した，今後の医療技術の開る現象を発見した．また，周波数により，生体への影響

発・展望についても議論を深めたいと願っている。

が大きく異なることがわかってきた．最適化物理的刺激

32. 超薄型フレキシブル電極による生体計測
キムドンミン（東京大学工学系研究科）(2014.11.13)

数 μm の超薄型フレキシブル電極は，複雑な形をする

では，JST ERATO 染谷生体調和エレクトロニクスプロ

生体や臓器の表面に密着・追従し，脳や心臓などに対しジェクトで取り込んでいる超薄型フレキシブル電極のて多点での刺激や信号取得が可能である．また，このよ

開発やその生体応用について紹介する．また， ラット

うなフレキシブル電極では，導体が薄いために，MRI 測用の超薄型フレキシブル刺激電極を用いた運動野刺激定においては RF 信号と干渉せず，電極を埋め込んだ状による機能的 MRI から得られた脳活動の変化やその意

態で電極周りでの MRI 信号取得も可能である． 本発表

義について紹介する.

33. Enhancing the Value of Research Findings: Ongoing Activities at NIH and Beyond
Shai Silberberg Program Director（Extramural Research Program, NIH/NINDS）(2014.11.25)

The quality of research depends on the rigor with whichobservation that published research results are often notresearchers conduct studies and control for potential biases.

reproducible. Although there are many possible causes for

Recent publications and meetings have focused on thethis problem, poor experimental design and inadequate488

セミナー報告

reporting of research methodologies appear to be significant

Institutes of Health (NIH) and by publishers to address thecontributing factors. Evidence for this deduction will be

issuespresented, as well as actions taken by the US National

34. 入力依存的な視覚マップ形成における空間情報の暗号化/Spatial-Temporal-Spatial transformation invisual map plasticity A novel rule in input dependent organization of circuit
Masateru Hiramoto（The Scripps Research Institute, USA）
(2014.11.26)

脳は感覚入力を自然界の特徴に沿った形で解釈する。

かった。この事は学習的な視覚マップ形成において，空神経回路は現在の情報を読み取るだけでなく，その情報間の順序は時間の順序で表現されている事を示していを元に回路をチューニングし，将来の入力をより正しくる。同時に，視神経の投射先は，各々の視神経が発火す

解釈する様に変化する。この特性は脳の発達や損傷からる順番を操作する事で制御できる事も分かった。

の回復の過程で働くだけでなく，人工網膜などの人工感

To generate an accurate visual perception of our覚器からの入力を元に，外界を正しく認識できる様にな

surroundings, animals must “tune” neural connections fromるためにも重要になると予想される。自然界では「物体the retina to the brain in order to compensate for various noise,

は瞬間移動しない」あるいは「光は上から注がれる」な

such as optical errors in eyes, natural variance in neural

どの法則があり，そこから得られる感覚入力はこれらのstructures, and developmental disorders. A prime target for

ルールに従っている。この様な自然界の特徴と神経細胞

the tuning process is retinotopy, the projection of axons from自体の性質により，自然環境からの刺激は神経細胞に特the retina to the brain. While retinotopy is initially mapped by

徴的な活動パターンを誘導する。この活動パターンは，

molecular cues, the projection pattern of axons can be further

脳内での情報表現・処理だけでなく，回路の調整にも関tuned through visual experience. By imaging retinal axon

わると考えられる。しかし外界に関する基本的な情報がprojection while exposing Xenopus tadpoles to various visual

どの様なルールで活動パターンに変換されて伝達され，

stimuli, I show that this tuning mechanism exploits

その後どの様に情報が抽出されるかについては良く分

relationships between the spatial order in the vision and the

かっていない。感覚神経の脳内での投射位置は，その神

temporal order of input in the optic flow generated by the

経が伝達する情報を反映している。さらにその投射位置

animal’s forward-directed locomotion. The predominant

は過去の入力に応じて変化する事が知られている。そこ

anterior to posterior optic flow activates retinal ganglion cells

で，視神経の活動パターンを操作し，視覚マップにおけin a stereotyped sequence. This temporal sequence driven by

る投射位置をリードアウトとして用い，情報伝達機能を

natural optic flow refined retinotopy by regulating axon arbor

持つ活動パターンの同定を試みた。実験系には，優れた

branch dynamics, whereas the opposite sequence of retinal

再生能力を持ち，モデルシステムの中で最も高い可塑性

activity prevented map refinement. Our study shows thatを持つと言われる Xenopus 幼生の視覚マップを用いた。

sensory projection strategy takes advantage of the intrinsic

視覚マップを外界に合った形にチューニングするには，

bias in the way that animal receives information of its

それぞれの視神経がどこの空間を見ているかに関する

surroundings. This organizational principle likely applies to情報を神経活動から得る必要がある。今回，その空間情

other sensory modalities and projections in the brain.

報が視神経が発火する順番から抽出されている事が分489

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）35. EM-based Connectomics: The ATUM Method
Daniel Berger（Jeff Lichtman Lab, Harvard University, Boston, USA）
(2014.12.1)

Recent advances in automating tissue processing, data

ATUM (Automatic Tape-collecting Ultra-Microtome) methodcollection and analysis have spurred new interest in electron

for serial sectioning followed by Scanning Electron

microscopy (EM) as a tool for neuroscience. It is now

Microscopy (SEM) imaging, as well as processing andpossible to acquire three-dimensional EM-resolution data sets

analysis of multi-Terabyte nanometer-resolution 3D image

which are large enough to reconstruct circuits between

data sets.

neurons at the synaptic level. This talk will discuss the

36. 触覚パターン時空間認知のオプトジェネティクス研究八尾寛（東北大学生命科学研究科脳機能解析分野）(2014.12.1)

単細胞緑藻類クラミドモナスの一種 Chlamydomonas

部感覚を掌る大型の DRG/TG ニューロンに ChR2 が発現

reinhardtii に由来するチャネルロドプシン 2（ChR2）は，していることを確認した。しかし，痛覚，温度感覚など

微生物型ロドプシンファミリータンパク質の一員であの侵害受容に関与する小型の後根神経節細胞には発現り，460-480 nm の青色光に応答して陽イオンを透過させ，

していなかった。また，メルケル小体やマイスナー小体

膜電位を制御することにより，光依存的な行動を制御しなどの皮膚の触覚受容器を構成している機械受容ていると考えられている。Karl Deisseroth のグループおニューロンの末梢神経終末にも ChR2 が分布していた。

よびわれわれのグループは，それぞれ独立に，ChR2 のこのラットの足裏に青色 LED の光を照射したところ，光

遺伝子をニューロンに導入する実験を行い，光パルスとに反応した足の動きが認められた。このラットの皮膚でニューロン活動を同期させることに成功した。特定の神は，光が機械感覚受容器の神経終末で受け取られ，活動

経細胞に光感受性を組み込み，光刺激によるネットワー

電位を発生し，脊髄，脳へと伝えられ，触覚などの知覚

ク活動の制御を可能にするオプトジェネティクス（光遺を引き起こしたことが示唆される。しかし，痛覚などの伝学）により，脳・神経系の機能が高い時空間分解能に侵害感覚は引き起こされていない。本研究は，世界で初より解析される。この技術を推進する目的で，ChR2 遺めて，皮膚で光を感知するラットの作製に成功したもの

伝子を thy1.2 プロモーター制御下に発現するトランスである。

ジェニックラットを開発した。このラットの一系統におラット口吻部に規則正しく配置されている頬ひげ

いては，中枢神経系のさまざまなニューロンにおいて，（ウィスカ）の接触は，毛根において感知され，三叉神

ChR2 が発現し，光刺激に応答し活動が惹起できた。た

経→脳幹→視床を経て，反対側の大脳皮質一次感覚野へ

とえば，海馬においては，歯状回顆粒細胞，CA3 錐体細トポグラフィカルに情報が受け渡される。一次感覚野に胞，CA1 錐体細胞などの主要な細胞を光刺激できた。まおいては，ウィスカの 2 次元的な配列に対応した 2 次元

た，網膜においては，神経節細胞特異的な発現が認めら的なバレル構造が形成されている（バレル野）。ウィス

れた。したがって，脳機能の生理・病態生理研究，視覚

カの毛根に分布する機械受容神経叢にも ChR2 が発現し再建研究などへの応用が期待される。

ていた。さまざまな時空間パターンの光をウィスカ配列

脊髄後根神経節（DRG）や三叉神経節（TG）は，皮膚，に照射することにより，ウィスカへの様々な触覚入力が筋肉，関節などの体性感覚受容に関わるニューロンの集大脳皮質でどのような時空間的活動パターンを経て処合である。本ラットにおいて，触覚などの機械受容や深理されているのかが明らかになると期待される。

490

セミナー報告

37. Can anti-Alzheimer's disease agent be developed from Thai medicinal plant?
Suchinda Malaivijitnond（Director of the National Primate Research Center of Thailand Department of Biology, Faculty of
Science, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand）(2014.12.10)

i.e.,which also highly occurs in postmenopausal women. PM

osteoporosis, cardiovascular disease and neurodegenetation,

exhibited positive effects on anit-Alzheimer’s disease tested

are increasing across the globe. Searching for a better, safer

in rat hippocampal H19-7 cell lines and in ovariectomized

and cheaper alternative treatment has become a focal point for

rats. In rats, PM showed either neuroprotective or

many researchers. Pueraria mirifica (PM) is an endemic

neurotherapeutic action by decreasing expression of genes

medicinal

17

associated with amyloid plaques (App, Adam10 and Bace1)

phytoestrogens. Its estrogenic activity has been widely tested

and neurofibrillary tangles (Tau3 and Tau4) at mRNA andin in vitro cell lines and in vivo laboratory animals, including

protein levels, and cognitive impairment. This leads to thehumans, on reproduction, cancer and bone. Recently, we haveidea of developing PM as agent for anti-Alzheimer’s disease

been researching the effects of PM on neurodegeneration

to improve humans’ health for the pharmaceutical company.

Aging

population

Thai

plant

and

age-related

which

diseases,contains

at

least

38. Spontaneous Activity in Visual System
Donggen Luo（McGovern Institute for Brain Research Center for Quantitative Biology College of Life Sciences, Peking
University）(2014.12.10)
北京大学の Donggen Luo 博士にセミナーをお願いしま
した。多数のご参集をお待ちしています。

In another word, the photoactivation of single visual-pigment
molecule(light-sensing

molecules

inphotoreceptors)

We are going to hold seminar by Dr. Donggen Luo at

produces an electrical signal large enough to report to thePeking University. I'm looking forward to your attendance tobrain. However, rods also have noise. About once per minute,the seminar.Our eyes are extremely sensitive to light.

a rod produces a false signal, equivalent to the absorption of a

Absorption of only 5-7 photons can trigger light perception inphoton, owing to the spontaneous (thermal) activation of a

our brain. Indeed, rod photoreceptors, the dim-light sensors in

rod-pigment molecule (rhodopsin). This thermal noise limits

our eyes, have the ability to detect single-photon absorption.

our absolute visual threshold by acting as “dark light”.

39. MT 野細胞の 3 次元周波数受容野の測定
稲垣未来男（大阪大学大学院 生命機能研究科）(2014.12.10)サルの大脳皮質において背側視覚経路に属する MT 野定するため，新規に視覚刺激を作成して実験を行った。

の神経細胞は，運動刺激に対して強い反応を示す。運動

視覚刺激は独立した運動する正弦波縞を 6 つ重ね合わ

刺激の空間周波数や時間周波数を変化させると反応強せたもので，各正弦波縞の時間，空間周波数は 250 ミリ

度も変化することから，MT 野細胞の性質は，2 つの空

秒ごとに別の値に切り替わるようにした。通常は１つの間周波数（fx, fy）と時間周波数（ft）で構成される 3 次

正弦波縞だけを呈示するが６つを同時に呈示すること

元周波数空間上で記述する必要がある。本研究では，限で計測時間の短縮を試みた。鎮痛不動化したアカゲザル

られた計測時間で MT 野細胞の 3 次元周波数受容野を測の MT 野から細胞外電位記録を行い，この視覚刺激に対491

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）する細胞のスパイク列に対して逆相関法を適用して 3 次

時間周波数 （cycles/s） も高くなる傾向が見られた。こ

元周波数受容野を測定した。その結果，いくつかの MTの結果は空間周波数と時間周波数の比である速さ野細胞では，空間周波数（cycles/deg）が高くなると最適（deg/s）に対して選択性をもつことを示唆する。

40. Mesoscopic brain networks regulate cognitive enchainment
Zenas C Chao（RIKEN Brain Science Institute）(2014.12.11)

Cognitive processes have been attributed to interactions

neurocognitive network consists of a battery of latent

between distributed brain areas coordinated by large-scale

mesoscopic components, each a cognitive fingerprint ofneuronal

networks.

spatio- spectro-temporal dynamics discharging each other to

However, these processes are typically simultaneous andpropel a cognitive chain. For example, we show that ainterdependent, and how their underlying neural structures arebottom-up network could coordinate multiple remote corticalorganized during behavior remains unknown. We hypothesize

areas to encode the content of a specific social context, andthat the neurocognitive network consists of structured

that later retrieval of the same context could be reactivated bysubcomponents that are regulated by discrete brain-widebottom-up sensory signals, allowing top-down signals to alignactivity patterns, and aim to characterize the spatiotemporalwith ongoing sensory perception. Our findings show how

dynamics of these mesoscopic network structures. We use anbrain networks remodel at each step to process cognitiveelectrocorticography array covering a cortical hemisphere in

information, and reveal how apparently seamless cognition is

macaque to collect high-fidelity broadband neuronal signals

constructed from a dynamic chain of network communication

during various cognitive behaviors, ranging from visual

modules. The technology we describe may be used forperception

networks,

connectivity

termedneurocognitiveuse

multivariateorganizing whole brain function into constituent network

thecontent

patterns, including cognitive impairments in diseases of

to social cognition, andanalysestoquantitate

anddirectionality of information transfer within the network.

network coordination.

With an unbiased deconvolution analysis, we show that the41. 蛍光生体イメージングによる「細胞動態学」研究の最前線
石井 優（大阪大学大学院医学系研究科･医学部･感染免疫学講座／生命機能研究科･個体機能学講座 免疫細胞生理学）(2014.12.17)

本セミナーは日本語で行われます。

組織」「生きた個体」の中で観察する必要がある。本演

The lecture will be delivered in Japanese.

者は深部組織の観察に適した多光子励起顕微鏡を駆使生命システムでは「動き」が重要である。多種多様なして，生きた細胞の生きたままの動きのある世界を捉え細胞の動態は時空間的に精緻にコントロールされていることを可能にしてきた。本講演では，演者がこれまでる。このようなシステムの研究には，従来の組織学的解行ってきた骨髄や免疫組織の生体イメージング研究を

析法では不十分であった。固定・薄切した組織観察では，中心に紹介し，見ることによって初めて分かった様々な細胞の「形態」や「分子発現」などを解析することはで免疫細胞の巧妙な動きとその制御機構について解説すきるが，細胞の「動き」を解析することはできない。細る。破骨細胞は炎症によって活性化して骨を破壊・吸収胞の動きを見るためには，「生きた細胞」を，「生きたするマクロファージであるが，骨髄内の血管から出入り

492

セミナー報告しながら「壊すべき場所」を探していた。また，一旦骨と機能を示していた。これら細胞の生きた動きの制御機に引っ付いても，骨表面で奇妙な動きをしながら機能を

構は，時間軸をもって生命現象を捉えることが可能な，発揮していた。リンパ節で，皮膚で， 肺で，腸内で，生体イメージング技術があったからこそ得られた新知

脂肪組織で，様々な免疫細胞はそれぞれに特徴ある動き

見である。

42. Sustained β-adrenergic receptor stimulation mediates cardiac insulin resistance in a PKA-dependent
mannerSupachoke Mangmool（Department of Pharmacology, Faculty of Pharmacy, Mahidol University, Thailand）(2014.12.22)

Insulin resistance is a condition in which there are defects

stimulation attenuated insulin-induced GLUT4 translocationin the insulin actions to induce tissue glucose uptake.

in β2AR-overexpressing HEK-293 cells. Overstimulation ofOverstimulation of β-adrenergic receptors (βARs) leads to theβARs plays a key role in the enhancement of insulin

development of heart failure and is associated with theresistancepathogenesis of insulin resistance in the heart. However, themonophosphate (cAMP)-dependent and protein kinase A

mechanisms by which βARs overstimulation affect insulin(PKA)-dependent pathways. Treatment with β-blockers is

resistance in the heart are incompletely understood. Weable to antagonize the action of ISO-mediated insulin

examine the mechanism for insulin resistance regulated byresistance in the heart. The essential role for βARs andoverstimulation of βARs. In this study, we show that

identification of the molecular mechanism of βARs on thesustained βAR stimulation with isoproterenol (ISO) showed

induction of insulin resistance in the heart advances ourthe inhibition of insulin-induce glucose uptake and glucose

understanding, leading to a new therapeutic target for hearttransporter-4 (GLUT4) expression is mediated by the β2AR

diseases.

in

the

heart

throughcyclicadenosine

subtype in cardiomyocytes and heart tissue. Moreover, ISO

43. 光刺激によって誘発される大脳皮質のオシレーション活動
大塚

岳（生理学研究所 大脳神経回路論研究部門）(2014.12.24)大脳皮質は，様々な脳領域に情報を出力している。多トワーク間でどのように活動を相互に制御しているの様な領域への情報出力を形成する皮質の回路基盤としかについて検討した。子宮内電気穿孔法を用いてチャネて，これまでに投射先に対応した錐体細胞サブネット

ルロドプシンをラットの 2/3 層錐体細胞に発現させ，光ワークを同定してきた。しかし，大脳皮質が高次機能を刺激によって誘発される活動を 5 層の細胞においてスラ発揮するには多様な脳領域への情報出力を協働させる

イス標本で解析したので本セミナーにおいて紹介する。

ことが必要不可欠である。そこで今回，皮質のサブネッ

493

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）44. 生理学研究所・拡大部門公開セミナー（大脳基底核機能研究会）(2014.12.25)

認知学習と薬物依存における直接路と間接路の役割
疋田貴俊（京都大学大学院医学研究科メディカルイノ

線条体に投射する 2 種類の大脳皮質 5 層細胞局所回路について
森島美絵子（生理学研究所大脳神経回路論部門）

ベーションセンター）

大脳基底核－視床－大脳皮質投射による運動制御機

総合討論
木村 實（玉川大学脳科学研究所）×川口泰雄×南部 篤構
知見聡美（生理学研究所生体システム研究部門）

45. シナプス伝達修飾リガンド LGI1 の変異体解析によるてんかん分子病態の解明
横井紀彦（生理学研究所 生体膜研究部門）(2015.1.6)

シナプス間の情報伝達効率は使用状況によって柔軟

し，それぞれの LGI1 変異体を発現するてんかんモデルに変化し，記憶や学習の基盤を成すと考えられている。

マウスを作製した。このてんかんモデルマウス脳に発現

一方，この制御機構の破綻はてんかん等の神経疾患の重する変異タンパク質の性状解析により，LGI1 変異による要な一因となる。すなわち，「シナプス伝達の制御機構」

てんかんがタンパク質構造病(conformation disease)であと「神経疾患の分子病態」の解明は表裏体の関係にある。

ることを明らかにし，LGI1 とその受容体 ADAM22 との

これまでに私共のグループは，シナプス足場タンパク質

結合不全が本てんかんの分子病態であることを明らか

PSD-95 を含む脳内タンパク質複合体として，てんかん関にした。さらに，ケミカルシャペロンによる LGI1 構造

連タンパク質 LGI1 リガンド/ADAM22 受容体を同定し，異常の修復がてんかん治療に有効である可能性を見出LGI1/ADAM22 が AMPA 型グルタミン酸受容体を介したした（Yokoi et al. Nat. Med. in press）。すなわち，

興奮性シナプス伝達を制御することを見出している。今

LGI1-ADAM22 結合が，正常な脳機能に必須なシステム

回，私は LGI1 によるシナプス伝達制御機構の生理的意であることを示した。今回の発表では，LGI1 リガンド

義を明らかにするために，家族性てんかんにおける LGI1

/ADAM22 受容体によるシナプス伝達の制御機構の全容

変異体の分子病態を解析した。まず，報告されている 34

解明を目指した現在の取り組みも合わせて紹介したい。

種類の LGI1 変異を分泌型変異と分泌不全型変異に分類

46. Differential connections of the orbital and medial prefrontal networks with the ventral and dorsal
temporal pole in monkeys
近藤秀樹（Center for Molecular and Behavioral Neuroscience, Rutgers University, U.S.A.）(2015.1.14)

Previous anatomical studies have shown that the orbital andcortical, limbic, and subcortical structures. We examined,

medial prefrontal cortex is organized into “orbital” andusing retrograde and anterograde tracing methods, whether“medial” networks, which have distinct connections withthe orbital and medial prefrontal networks have differential

494

セミナー報告

connections with the ventral and dorsal temporal pole intemporal pole are restricted to dorsal or ventral parts. Thesemonkeys. Our findings indicate that the ventral and dorsal

results indicate that the ventral and dorsal temporal pole,

temporal pole are reciprocally connected with the orbital andwhich are located at the final processing stages of ventral

medial network areas, respectively. We also found that thevisual and auditory cortical pathways, are associatedventral and dorsal temporal pole receive differential inputs

respectively with the orbital and medial prefrontal networks.

from visual and auditory areas of the inferior and superior

The talk will be given in Japanese.

temporal cortex and that intrinsic connections within the

47. GPCR シグナルの多様性と相互作用蛋白質--BRET による研究をもとに
GPCR interacting proteins and signaling diversity - Studies based on BRET assay
小林弘幸（モントリオール大学 癌・免疫研究所 分子薬理学部門研究員
Molecular Pharmacology Unit (Michel Bouvier), Institut de Recherche en Immunologie et en Cancérologie, Université de Montréal）(2015.1.15)

G 蛋白共役型受容体(GPCR)は細胞内へのシグナル伝

families of proteins transducing extracellular signals through達に関与する非常に大きな膜蛋白質のファミリーであcellular membrane. Although GPCRs are described as ‘ON’る。GPCR による情報伝達は，旧来情報のオン／オフにor ‘OFF’ switches in the classical two state model, recent

対応した GPCR 蛋白の状態を仮定する Two-state modelstudies revealed that one GPCR can activate many GPCR-で理解されていたが，近年，単一の GPCR がさまざまな

dependent/independent signaling pathways simultaneously,

シグナル伝達系を同時に活性化しうること，同一のbut limit the pathways it activates depending on the functional

GPCR であっても，結合するリガンドや相互作用する細states determined by ligand binding and/or signalosome

胞内蛋白質によって，異なる伝達系を活性化させること

formation. This concept that GPCR can change theが知られてきている。このような GPCR が周囲の微小環

downstream signal dynamically depending on the receptor

境に応じて機能を変化させる現象は「GPCR のリガンド

microenvironment, is called “Ligand-biased signaling”, andバイアス」として知られており，GPCR 研究，GPCR 創

creates new paradigm in the receptor research and drug

薬の両面から，重要な意味を持つ。本講演では我々の研design. We are aiming at elucidating the structural

究室で行っている，BRET（生物発光共鳴エネルギー転

determinants of this GPCR signaling diversity, and developed移）を用いたプローブの開発及び，GPCR シグナルの多assay tools based on BRET, bioluminescence resonance様性を制御する蛋白質群の機能解析について紹介する。

energy transfer, techniques.

G protein-coupled receptor (GPCR) is one of the largest

48. What can local field potentials tell about subcortical area?
池田琢朗（カナダ・クイーンズ大学）(2015.1.21)

Local field potentials (LFPs) are becoming more popular in

LFPs simultaneously from the Superior Colliculus (SC) of

neurophysiological studies. However, to date, most of the

behaving non-human primates. The SC is a midbrain structure,knowledge about LFPs has been obtained from corticalwhich plays a central role in the visual orienting response.

recordings. Here, we recorded single unit activity (SUA) andPrevious studies have characterized the visual and visuomotor495

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

response properties of SUA in the superficial layers of the SC

LFPs. LFPs showed a significant reversal of activity(SCs) and the intermediate layers of the SC (SCi),

following the phasic visual response, suggesting that therespectively. We found that the signal properties of SUA wereneighbouring neurons were suppressed. Motor related bursts

well preserved in the LFPs recorded from the SC. SUA andwere relatively weaker in LFPs compared to SUA, suggesting

LFPs had similar spatial and temporal properties, andthat the saccadic motor bursts are generated within the SC.

response properties of LFPs differed across layers: purely

The results indicate that the LFP can be a useful tool tovisual in the SCs while showing significant motor responses

understand the sensorimotor processing within the SC.

in the SCi. There were also differences between SUA and

49. Heterogeneous spatial origins and functions of astrocytes in the mammalian CNS
David Rowitch（The Department of Pediatrics, UCSF School of Medicine / Howard Hughes Medical Institute）(2015.1.22)

この度，新学術で招聘中の Frank Kirchhoff 教授，Davidessential for motor neuron survival and sensorimotor circuit

Rowitch 教授を招待し下記の通り，所長招聘セミナーを

integrity. How is such diversity determined? This talk will

開催いたします。皆様多数ご来聴ください。セミナーは

focus on advances in understanding astrocyte development

英語で行われます。

including the role of neural tube patterning in specification andAstrocytes are heterogeneous in morphology, marker anddevelopmental functions of astrocytes during synaptogenesis,

gene expression, and physiological properties. Our recent

axon path finding and motor neuron survival. We propose that astudies have shown that astrocytes are allocated according to a

precise understanding astrocyte development is critical toregional/segmental template, and that regionally diverse

defining heterogeneity and could lead to a better appreciation

astrocytes of ventral spinal cord encode distinct gene functions

for their roles in neurological disease.

50. Evidence for oligodendrocyte dedifferentiation and subsequent formation of astrocytes after acutecortical injuries
Frank Kirchhoff（The Department of Molecular Physiology, Institute of Physiology, University of Saarland）(2015.1.22)

この度，新学術で招聘中の Frank Kirchhoff 教授，David

oligodendrocytes take part in the astrogliosis. Using NG2-

Rowitch 教授を招待し下記の通り，所長招聘セミナーを

CreERT2 knock-in mice we selectively induced a genetic

開催いたします。皆様多数ご来聴ください。セミナーはlabel into OPCs and their putative progeny. Subsequently, we

英語で行われます。

observed that acute brain injuries induced more astrocytes

Acute brain injuries lead to glial scar formation. Quiescentwith this genetic marker when the pool of labeledmature astrocytes get activated and proliferate in response tooligodendrocytes was increased. Immunohistochemical and inbrain injuries. In recent years, studies suggested that avivo two-photon laser scanning microscopy analyses showed

population of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) could

that a subpopulation of activated oligodendrocytes displayed

generate astrocytes after acute cortical injuries, though theastroglial transgenic GFAP promoter activity after a variety ofcontribution of OPCs to astrogliosis varied with animal andacute cortical injuries. We termed these cells "OA cells"

injury models. Here, we report that not only OPCs but also

because of their oligodendro- and astroglial properties.

496

セミナー報告

Targeting exclusively OA cells with a split-Cre mouse model(BMP4), interleukin 6 (IL-6), ciliary neurotrophic factor

showed a broader but glia-restricted differentiation potential(CNTF) and leukemia inhibitory factor (LIF) at the lesion site.

of OA cells differentiating to astrocytes, OPCs andIn addition, we could promote the formation of OA cells by

oligodendrocytes. The differentiation of OA cells appeared to

injection of IL-6, while LIF appeared to inhibit the

be dependent on local cues: OA cell-derived astrocytes werededifferentiation of oligodendrocyte. In conclusion, our data

more frequently found in the superficial cortical layers I-III,suggest that not only OPCs but rather the whole

while OA cell-derived oligodendrocytes were preferentiallyoligodendroglial lineage including oligodendrocytes has thelocated in layers V-VI near the corpus callosum. Using

ability to generate astrocytes after acute cortical injuries

qRT-PCR, we found higher expression levels of glial

dependent on local cues.

differentiation factors such as bone morphogenetic protein 4

51. 動的区画である軸索起始部および海外留学で学べたことと学べなかったこと
吉村

武（生理学研究所 分子神経生理研究部門）(2015.1.26)

軸索起始部（Axon Initial Segment: AIS）は軸索の根元

本セミナーでは軸索起始部がどのように形成される（起始部）の区画であり，軸索と細胞体/樹状突起の間のか，その分子メカニズムを紹介する。特に，私がアメリ架け橋である。そこには特有の分子群が集積している。

カ留学中に行った細胞骨格系タンパク質であるアンキ

軸索起始部は主に２つの機能を持ち，活動電位の発生とリンやスペクトリンを制御する分子メカニズムについ

神経極性の維持を担う。脳は経験や加齢，病気などによて紹介する。また， ２年間の留学中の体験談も紹介すり絶えず変化している。シナプス可塑性は多くの研究者る。私の個人的な体験談であるため全員には当てはまらから注目され研究されてきた。最近の研究により，軸索ないが，留学を考えている学生やポスドクには何かの参起始部も可塑的であり神経活動や病気などに応答して考にして欲しい。

変化することが分かりつつある。

52. 超解像可視化によるポストシナプス膜ナノドメインの発見
深田優子（生理学研究所 生体膜研究部門）(2015.2.5)

AMPA 型グルタミン酸受容体(AMPA 受容体)は脳内のた，パルミトイル化 PSD-95 を特異的に認識する組換え

興奮性シナプス伝達の大部分を担うので，その神経活動

抗体プローブを開発し，STED 超解像顕微鏡と組み合わ依存的なポストシナプス膜 PSD への動的移動は， 脳のせて，PSD 内部にパルミトイル化 PSD-95 が形成するサ

可塑的性質の根幹をなすと考えられる。PSD-95 は AMPA

ブドメイン構造(PSD ナノドメイン)を発見した。このナ受容体を PSD にアンカリング（捕捉）する主要な足場蛋

ノドメインは PSD 構築の基本単位と考えられ，各ナノド

白質であることから，PSD における足場蛋白質 PSD-95

メインがそれぞれ AMPA 受容体の捕捉単位となっていの数や機能を時・空間的に制御する分子機構は，PSD のることを見出した。さらに，PSD-95 は，樹状突起スパイ

AMPA 受容体捕捉量に直結する。これまでに私共はン内局所でパルミトイル化-脱パルミトイル化状態間をPSD-95 のシナプス局在を担うパルミトイル化脂質修飾

サイクルすることを見出した。シナプス局所でパルミト

酵素 DHHC2 を発見し，その性状解析を進めてきた。まイル化サイクルのオン・オフや速度を制御する機構が，497

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

ナノドメインのサイズと数を規定し，神経活動依存的な的 (サイズ・数)および質的（AMPA 受容体捕捉量）変PSD の再構築を可能にすると考えられる。今後は，シナ化を明らかにし，AMPA 受容体シナプス伝達の本質的な

プス可塑性やシナプス病態に伴うナノドメインの構造

制御機構を解明する。

53. Synapse reorganization in the living brain
Yi Zuo（University of California, Santa Cruz, USA）
(2015.2.9)

One fundamental question in neuroscience is how the brainneurons in transgenic mice, our recent studies followed theprocesses and stores information. As the information-

dynamics of spines on apical dendrites of L5 pyramidal

processing elements in the brain, neurons communicate via

neurons in the living brain. In this talk, I will discuss our

specialized connections called synapses. The majority offindings on the spatiotemporal changes of spine dynamics

excitatory synapses reside at dendritic spines, which serve as

during motor-skill learning. I will also present our new dataa good proxy for synaptic connectivity. Using transcranial

exploring the molecular/cellular mechanisms underlying

two-photon microscopy to visualize fluorescently-labeledactivity-dependent spine pruning during development.

54. 脳機能構築の鍵を握る神経発生の分子メカニズム解析
鹿川哲史(2014.2.9)
脳機能構築の鍵を握る神経発生の分子メカニズム解析

55. 前帯状回における presynapse の可塑的変化が不安と慢性疼痛に関与する
古賀浩平（トロント大学医学部生理学）(2015.2.10)

慢性疼痛が不安やうつなどの情動を増大させる事は，臨床で問題となっている。

（pre-LTP）を確立した。次に，慢性疼痛モデルマウスから記録を行った結果，pre-LTP が有意に抑制された。ましかしながら，そのメカニズムの詳細はシナプスレベ

た，不安様行動テストに曝されたマウスは pre-LTP を抑ルでは明らかとなっていない。今回我々は，痛みの中枢制した。以上の事から，前帯状回の pre-LTP が不安と慢部位の一つであり，高次脳機能に深く関わると考えられ

性疼痛に関与する可能性が示された。

ている前帯状回に注目して研究を行った。Long-term

本セミナーでは，これまで得られた皮質 pre-LTP の機

potentiation（LTP）は記憶，学習や痛みに関わるシナプ

序，前帯状回における痛みと不安の関係について紹介しス可塑性のモデルである。従って，まず初めに，パッチ

たい。

クランプ記録法を用いて前帯状回の presynaptic LTP

498

セミナー報告56. 消化器疾患と新しい治療標的分子杉山敏郎（富山大学大学院消化器造血器腫瘍制御内科学講座）(2015.2.18)

代表的な消化器疾患である消化性潰瘍の 2 大原因は物モデルの検討から，腸内細菌の存在が潰瘍形成には重H.pylori 感染と非ステロイド系抗炎症剤(NSAIDs)であり，要であることが知られてきたが，その詳細な機序はほと今日，除菌治療が普及し，前者は激減した。一方，NSAIDs

んど明らかとされていない。我々は，NSAIDs 投与によ潰瘍形成には多要因が関与しているが，プロトンポンプ

り，小腸上皮細胞膜のアラキドン酸カスケードが阻害さ阻害剤(PPI)が第一選択の治療および予防法であること

れ，結果として代謝産物の 5,6-EET が TRPV4 の活性化

は多くの大規模臨床研究から明らかにされてきた。胃がを介して上皮細胞の細胞透過性を亢進させ，腸内細菌由

んや胃 MALT リンパ腫も大部分が H.pylori 感染に起因す

来炎症惹起因子の組織内侵入を容易にし，潰瘍形成に至ることが明らかとなり，除菌により胃がんを予防あるいる機序を明らかにし， この経路に関わる分子が新たなは胃 MALT リンパ腫が治癒することも明らかにされて治療標的分子となり得る可能性を明らかにしてきた。本きた。今なお病態が未知の疾患のひとつは，NSAIDs 起

講演では本病態を中心に述べるが，治療法が未知の消化因性小腸潰瘍で，PPI はむしろ増悪因子であり，本疾患

器疾患（機能性ディスペプシア，GERD）の新たな病態の新規治療法の社会的ニーズは大きい。NSAIDs 潰瘍動関連分子についても言及したい

57. 歯状回の神経回路形成機構からみたてんかん発症メカニズム小山隆太（東京大学 大学院薬学系研究科 薬品作用学教室）(2015.2.19)

本セミナーは日本語で行われます。

送体の機能を利尿薬ブメタ二ドで阻害することにより，

The lecture will be delivered in Japanese.

てんかんの発症を抑制することに成功した。

皮 質 と 海 馬 を 繋 ぐ 領 域 で あ る 歯 状 回 は Pattern

記憶学習への関連については，1 歳以降に熱性けいれ

separation や Pattern completion に関与する脳領域としてんを発症した場合には，学童期における記憶・学習成績

近年注目されているが，側頭葉てんかんの発作起始に関が向上するという興味深い報告があったため，我々はこ与する領域としても古くから重要な研究対象領域との現象を実験科学的に追求した。その結果，複雑型熱性なっている。我々は，げっ歯類の複雑型熱性けいれんモ

けいれんモデルマウスにおいても，熱性けいれん誘導時

デルを使用し，歯状回の神経回路再編成に着目しながら，期依存的に，成体期における歯状回依存的記憶学習テス

熱性けいれんが将来のてんかん発症や記憶学習機能にトの成績が上昇することを発見した。なお，成績が上昇

影響を与えるメカニズムを解明するための研究を遂行したマウスにおいては，歯状回-CA3 野間のシナプスのしてきた。

肥大化と数の増加が確認された。

てんかん発症への関連について，熱性けいれんが歯状以上の結果は，小児期のけいれんによって誘導される

回に異所性顆粒細胞の出現を誘導し，これが将来のてん

歯状回神経回路の再編成が，将来の脳機能に影響を及ぼ

かん発症に関与することを示した。また，異所性顆粒細す可能性があることを示すとともに，てんかん原生獲得

胞出現のメカニズムとして，移動細胞への興奮性 GABA

過程をターゲットとした薬物によって将来のてんかん

入力の増強を明らかにし，この原因となる NKCC1 共輸

発症が抑制可能であることを実験的に初めて示した。

499

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

58. グリア細胞から探る神経障害性疼痛のメカニズム，そして創薬への展開
津田誠（九州大学大学院薬学研究院ライフイノベーション分野）(2015.2.19)

神経の障害や機能不全により，既存の鎮痛薬に抵抗性

IRF8-IRF5 転写因子カスケードが P2X4 受容体陽性のミを示す神経障害性疼痛が発症する。神経障害性疼痛の発クログリアを作り上げ，活性化状態へと誘導し，神経障症維持メカニズムは依然として不明であるため，有効な

害性疼痛の発症に寄与することを明らかにした。一方，治療薬の開発も遅れているのが現状である。

ミクログリアの P2X4 受容体を刺激する ATP の放出源は従来の研究では，神経の障害が原因で発症する慢性疼

長らく不明であった。最近我々は，ATP の放出に重要な痛であることから，神経細胞での変化が主に注目されて小胞型ヌクレオチドトランスポーターVNUT の欠損やきた。しかし我々は，ATP 受容体の研究から，神経障害

ノックダウンにより神経障害性疼痛が抑制されること性疼痛動物モデルの脊髄後角で，P2X4 受容体がミクロを見出した。これまで，VNUT を介した ATP 放出は様々

グリアに高発現し，その受容体の遮断によりアロディニ

な細胞種で想定されていたが，我々は脊髄後角ニューロ

ア（異痛症：触刺激で誘発される痛み）が抑制されるこン特異的な VNUT 欠損マウスで ATP 放出および神経障とを見出した。さらに，アロディニア発現に重要な害性疼痛の抑制が認められることを明らかにし，脊髄後ニューロン機能異常がミクログリア由来因子で起こる

角ニューロンが神経障害性疼痛を引き起こす ATP の放ことも明らかにした。ミクログリア細胞は，神経損傷な出源である可能性を示した。以上の成果は，活性化ミク

どに応答してさまざまな遺伝子を発現し，活性化状態へ

ログリアが神経損傷によるニューロンの機能異常およと移行する。最近我々は，神経損傷後に脊髄で発現増加

び神経障害性疼痛に非常に重要な役割を果たしているする遺伝子として数種類の転写因子を特定し，その中でことを一貫して示している。

IRF8 がミクログリア特異的であること，さらに IRF8 の本セミナーでは，上記の成果に加えて，最近スタート欠損により ATP 受容体や炎症性サイトカインなど神経した研究についても紹介し，さらに P2X4 受容体を標的

障害性疼痛に関連する遺伝子発現が抑制され，アロディにした創薬に関する九大薬学研究院での取り組みにもニアの発症も抑制されることを見出した。また，IRF8 は触れたい。

他 の 転 写 因 子 IRF5 の 発 現 も 直 接 制 御 し て お り ，

59. 視床下部神経回路発生過程におけるホメオボックス型転因子 Dbx1 の機能
江角重行（熊本大学大学院生命科学研究部脳回路構造学分野）(2015.2.19)

視床下部は，摂食行動，性行動，攻撃行動，捕食者か床下部における神経回路の形成に寄与すると考え，Dbx1

らの逃避行動など本能行動や情動行動，社会行動に関与を視床下部領域でのみ欠損するコンディショナルノッ

し，様々な領域に投射し神経活動を調節していることがクアウトマウスを作成し，「成体の行動レベル」，「成わかっている (Sokolowski K and Corbin J,2012,Front Mol

体の組織レベル」，「胎仔脳の発生レベル」で詳細に解Neurosci)。しかしながら，これらの行動を司る神経核の析を行った。その結果，成体マウスにおいて摂食異常が発生，発達機構は未だわかっていない。ホメオボックス認められ，さらに，嗅覚系は正常であるにもかかわらず，型転写因子 Dbx1

捕食者の臭いに対する逃避行動が低下していることが(developing brain homeobox 1)は，終脳発生過程で一過的(E9.5-E12.5)に発現することは知られ明らかになった。このマウスを組織レベルで解析すると，ていたが，扁桃体や視床下部における神経核や回路形成

摂食に関係する外側視床下部や弓状核において摂食ににおける機能不明であった。そこで， 我々は Dbx1 が視関連するペプチド陽性の神経細胞の減少が認められた。

500

セミナー報告

異常が認められた視床下部の領域の発生段階においてレス反応に関与する神経群の発生発達過程に関与してもマーカーとなる遺伝子の発現変化が認められることいることが明らかになった。

から，視床下部で一過的に発現する Dbx1 は摂食やスト60. ミトコンドリア Na+/Ca2+ 交換体 (NCXm) のキネティクスと生理的役割
金鳳柱（徳島大学 疾患プロテオゲノム研究センター遺伝子実験施設 助教）(2015.2.23)
ミトコンドリア内 Ca2+濃度はダイナミックに変化し，依存することが明らかになり，心筋 NCXm が膜電位依存

NADH の産生に関わる脱水素酵素を活性化することか性かつ起電性であることを示した。さらに，NCXm 遺伝

ら，細胞に必要な ATP 供給を調節する重要な役割を担う子（NCLX）をノックアウトした DT40 B 細胞(NCLX+/-)と考えられる。ミトコンドリアからの Ca2+排出を担うを作成して解析した結果，NCXm はミトコンドリアから

NCXm が 1970 年代に発見されて以来，NCXm の膜電位

小胞体へ Ca2+を受け渡すことで小胞体 Ca2+取り込みに寄依存性，起電性については結論が得られていなかった。

与し，小胞体 Ca2+含量を調節することが明らかになり，

心室筋ミトコンドリアの Ca2+輸送メカニズムを解析し，B リンパ球細胞の免疫反応に NCXm が重要な役割を果た

その結果として NCXm によりミトコンドリア膜電位がすことを発見した。

変化することと，NCXm 活性がミトコンドリア膜電位に61. 原核生物由来膜電位感受性 Na+ チャネルの機能・構造解析
下村拓史（名古屋大学 細胞生理学研究センター 特定研究員）(2015.2.23)
膜電位感受性 Na+ チャネルは神経における活動電位

純な構造をしていることから，機能・構造解析のモデルの伝達を担う分子であり，局所麻酔薬の標的分子としてとして適している。今回のセミナーでは，主に電気生理+も重要である。Na チャネルの状態遷移や薬理作用につ学的手法と結晶構造解析を組み合わせることで我々がいての分子メカニズムをより詳細に解明するためには，明らかにしてきた，NavBac の立体構造，活性制御メカ

その立体構造情報を元にした理解が必要となる。原核生

ニズム，局所麻酔剤の作用モデルなどについて紹介した

物由来の

Na+

チャネル（NavBac）はすでに結晶構造がい。

解明されていること，また哺乳類の Na+ チャネルより単

62. The role of RGS4 in partial agonism and voltage-dependent response of the M2 muscarinic
receptor-activated K+ currents
I-Shan Chen（大阪大学 大学院医学系研究科 分子細胞薬理学 特任研究員）(2015.2.23)

The regulator of G-protein signalling (RGS) proteins are afamily of well-known GTPase-activating proteins thatnegatively regulate G-protein cycle. Cardiac predominant

subtype, RGS4, plays an important role in modulating the M2
muscarinic

receptor

inwardly rectifying(M2R)-activatedK+

G-protein-gated(KG) currents. However, the501

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

mechanism of RGS4-mediated regulation still remains

in a pilocarpine concentration- and voltage-dependent manner.

unclear. By investigating KG currents in rat atrial myocytes

Hyperpolarization enhanced the RGS4-mediated regulation ofand Xenopus oocyte expression system, I found that RGS4 is

KG. These data help us to understand the moleculara determinant for partial agonism of M2R. M2R partial

components and mechanism underlying the RGS4-mediatedagonist pilocarpine acted like a full agonist in the absence ofregulation on the M2R-activated physiological responses.

RGS4. RGS4 suppressed the pilocarpine-evoked KG currents

63. TRPC チャネルの細胞内輸送を制御する新規タンパク質遺伝子 OGU1 の発見
Identification of a novel protein-coding gene OGU1 regulating intracellular transport of TRPC channels
伊藤智哉（京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻森研究室）(2015.2.24)

哺乳類ゲノムの遺伝子間領域からは，数千種もの長鎖Thousands of transcribed long RNAs have been discovered

RNA が転写されていることが明らかになっている。近年，

in mammalian intergenic region. Although recent study

これら転写産物は，ノンコーディング RNA（lncRNA）

indicates that these intergenic transcripts are predicted to be

遺伝子候補として研究が進められているが，ほとんどのlong noncoding RNA (lncRNA) gene candidates, biologically

LncRNA の機能実体は依然として不明である。私たちは，

functional entities of these most gene candidates remain

OGU1（osteogenesis upregulating transcript 1）と命名されelusive. We revealed that lncRNA locus OGU1 (osteogenesis

た lncRNA 遺伝子候補の解析を進め， OGU1 が実際はタ

up-regulating transcript 1) is indeed endogenously translated

ンパク質遺伝子であり，その翻訳産物が TRP チャネルの

into a small protein that activates TRP (transient receptor

活性化因子であることを明らかにした。またその後のメ

potential) channels. Moreover, our present study suggests that

カニズム解析から，OGU1 タンパク質はこれまで知られ

OGU1 recruits TRPC channels to the cell surface byていない細胞内輸送経路を介して TRP チャネルを形質

regulating unconventional intracellular trafficking.

膜に輸送しているという仮説を得るに至っている。

64. レドックスシグナルとタンパク質修飾の新たな潮流/ Paradigm-shifting protein modifications in redox signal regulation
赤池孝章（東北大学大学院医学系研究科 環境保健医学分野）(2015.3.16)

生物種に普遍的に見られる多くの生命現象は，分子状酸素のユニークなレドックス活性に依存している。すな

理論にパラダイムシフトをもたらす新たな潮流について議論する。

わち，生命の系譜は，酸素分子の化学的反応性に基づくMany organisms conduct high-level vital activities by

リモデリング機能により制御されてきた。一方，近年，energy metabolism that uses the chemical reactivity of

活性酸素によるレドックスシグナル伝達機構が注目さ

molecular oxygen (oxidation-reduction: redox activity). Theれている。そこで，本セミナーでは，酸素関連レドック

redox-based cellular signaling is now thought to be modulated

ス活性小分子が惹起するシグナル経路を司る新規なタ

by various protein effector molecules, as affected critically by

ンパク質化学修飾を，翻訳と翻訳後レベルで横縦断的に

reactive俯瞰して，レドックスバイオロジーと酸化ストレス病態

post-translational pathways. Through this seminar, I will shed502

oxygenspeciesvia

translationalandセミナー報告

light on a previously unrecognized protein modification, i.e.,evolving from the changing concept of redox biology, as well

protein S-polythiolation, as a paradigm-shifting discovery

as redox pathology known as oxidative stress.

65. 親電子物質のレドックスシグナル伝達変動とそれを制御する活性イオウ分子/ Electrophiles-mediated modulation of redox signal transduction pathways regulated by reactive
sulfur species
熊谷嘉人（筑波大学医学医療系環境生物学分野）(2015.3.16)

親電子物質は分子内に電子密度の低い部位を有する

resulting in protein adduct formations. For example,

ために，タンパク質のシステイン残基のような求核置換

endogenous electrophiles covalently modify sensor proteins

基と共有結合してタンパク質付加体を形成する。たとえwith reactive thiols, leading to reduction of those activities,

ば，反応性チオール基を有するセンサータンパク質は化

thereby

学修飾を受けて，当該タンパク質により負に制御されてtranscription factors). We found that exogenous electrophiles

いる応答分子（キナーゼ，転写因子等）は結果的に活性in the environment activate redox-signal transduction pathways

化される。我々はこれまで発がん，組織傷害等を生じる

through chemical modification of the sensor protein thilate

ことで“悪玉”とされてきた環境中親電子物質が有害性

ions; however, such reactive chemicals disrupt these signaling,を示さない低濃度で，種々のレドックスシグナル伝達系

resulting in occurrence of toxicity at higher concentrations.

を活性化し，曝露濃度の増加に伴い，当該シグナル伝達

More interestingly, environmental electrophiles-mediated theseは破綻することを見出した。さらに我々は，親電子物質

events are regulated by reactive sulfur species through thoseの捕獲に“活性イオウ分子”と呼ばれる反応性求核低分

sulfur adduct formations. In this lecture, I will introduce our子の存在を明らかにした。本講演では，これまで得た研

recent findings associated with modulation of redox-signal

究成果を紹介し，親電子物質によるレドックスシグナル

transduction pathways mediated by environmental electrophiles

伝達変動および有害性の制御における活性イオウ分子

and also discuss biological significance of reactive sulfurの生物学的意義を考察する。

species in repression of the activation of signal transduction

Electrophiles react readily with protein thiolate ions,activating

effector

molecules(e.g.,

kinases,pathways and toxicity.

66. Working memory を司る海馬-歯状回ネットワークの神経機構
佐々木拓哉（東京大学大学院薬学系研究科）(2015.3.19)

演者の佐々木拓哉先生グリア細胞の研究でこれまでし，その詳細な神経活動については明らかになっていな

数多くのすばらしいご研究を発表されております。今回い。本研究では，八方迷路を用いたワーキングメモリ課

は海馬-歯状回ネットワークの神経機構についてご発表

題中のラットにおいて，歯状回と海馬 CA3 野の神経活動

いただきます。

をマルチユニット計測法（テトロード電極 12 本）によ

本セミナーは日本語で行われます。The lecture will bedelivered in Japanese.

り記録した。報酬時には，歯状回顆粒細胞の発火頻度および海馬 CA3 野のシャープウェーブリップル波の頻度

内側側頭葉に位置する海馬および歯状回は，workingが増加した。また，歯状回の選択的破壊により，課題成memory（作業記憶）において重要な役割を果たす。しか績が有意に低下し，CA3 野において報酬に関連した503

生理学研究所年報

第 36 巻（Dec,2015）

シャープウェーブリップル波が消失した。この脳波中にには，シャープウェーブリップル波に誘発された神経活は海馬場所細胞の前向き活動が再生され，この活動が行動が将来の行動を表象しており，この形成には歯状回-動成績と相関し，さらに歯状回破壊によって減少するこ

海馬 CA3 野の神経回路が重要な役割を果たすことが示とが明らかになった。すなわちワーキングメモリ課題中唆された。

67. 中枢神経系の傷害と修復を制御する分子機構
村松里衣子（大阪大学大学院医学系研究科分子神経科学／JST さきがけ研究員）(2015.3.19)

演者の村松里衣子先生はグリア細胞の研究でこれま阻害するものが豊富に備わると指摘されていたため，なで数多くのすばらしいご研究を発表されております。今ぜ傷ついた神経回路が自然に修復するのか，不明だった。

回薬理学会で名古屋におこしになられるので，セミナー

我々は，炎症とともに発達する血管新生が，神経回路のを開催していただけることになりました。

修復を促すことを発見した。分子機構は，血管内皮細胞

本セミナーは日本語で行われます。

が恒常的に産生するプロスタサイクリンという生理活

The lecture will be delivered in Japanese.

性物質が，神経細胞の軸索やオリゴデンドロサイト前駆炎症により脳と脊髄からなる中枢神経系が傷つくと細胞に発現する受容体に直接作用することであった。こ様々な後遺症が現れる。この症状はわずかではあるが自れまでの検討から，プロスタサイクリン以外の血管由来然に回復する。それは，傷害による細胞死を免れた神経物質も，神経回路の修復を後押しする働きをもつことが細胞が，傷ついた神経回路を修復させるためと知られてわかってきた。本セミナーでは，新生血管による神経回いる。しかし，大人の中枢神経系には神経回路の修復を

路修復のメカニズムと，最近の知見について紹介したい。

504

大学院特別講義

大学院特別講義1.

第 174 回（2014.4.30）
演者：発達生理学研究系・生体恒常機能発達機構研究部門

鍋倉淳一

教授

演題：大脳皮質神経回路の再編とグリア

2.

第 175 回（2014.5.14）
演者：生体情報研究系・心循環シグナル研究部門

西田基宏

教授

演題：血行力学的負荷に対する心臓の適応・不適応の分子メカニズム3.

第 176 回（2014.6.11）
演者：生体情報研究系・視覚情報処理研究部門

吉村由美子

教授

演題：視覚野神経回路と機能の経験依存的発達

4.

第 177 回（2014.9.17）
演者：生体情報研究系・神経シグナル研究部門

井本敬二

教授

演題：脳と記憶5.

第 178 回（2014.10.15）
演者：脳機能計測・支援センター

ウィルスベクター開発室

小林憲太

准教授

演題：遺伝子操作技術を利用した脳機能の解析

6.

第 179 回（2014.11.5）
演者：浜松医科大学

瀬藤光利

教授

演題：質量分析を用いた代謝生理の可視化

7.

第 180 回（2014.12.3）
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：盲視と視覚的意識

8.

第 181 回（2015.1.14）
演者：個別研究村上政隆

准教授

演題：唾液腺水分分泌とその経路の探索

9.

第 182 回（2015.2.4）
演者：藤田保健衛生大学

宮川

剛

教授

演題：遺伝子・脳・行動：遺伝子改変マウスを用いた精神疾患の研究

10. 第 183 回（2015.3.4）
演者：細胞器官研究系・細胞生理研究部門

富永真琴

教授

演題：温度感受性 TRP チャネルの生理機能と進化

507

生理学研究所年報
発
行
編 集 者
発 行 者

2015 年 12 月 25 日
柿 木 隆 介自然科学研究機構生理〒444-8585

印刷製本

第３６巻

学

研

究

所

岡崎市明大寺町字西郷中 38
電話〈0564〉55-7700
FAX〈0564〉52-7913
URL:http://www.nips.ac.jp/

株式会社 エニウェイ〒171-0014

東京都豊島区池袋 2-19-3
万葉ビル 2F
電話〈03〉3988-5656