2 011 年 2 月5 日( 土 ) 開催 / 学術総合センター

第３回 脳プロ公開シンポジウム 報告書
主催 : 文部科学省｢脳科学研究戦略推進プログラム｣

開催日時 ： 平成23年2月5日（土）
会

場 ： 学術総合センター

主催 ： 文部科学省「脳科学研究戦略推進プログラム」

一橋記念講堂・中会議室

参加人数 ： 374名
※第4回公開シンポジウムは、平成24年2月4日（土）に、学術総合センター（東京都千代田区）
で開催予定です。

C o n t e n t s
02

05

開会挨拶

森口 泰孝

基調講演

｢未来を拓く脳科学研究｣
津本 忠治

09

自然科学研究機構 生理学研究所｢こころのふれあいと脳科学｣
定藤 規弘

43

慶應義塾大学 医学部｢神経回路をひも解く技術革命｣
伊佐 正

32

プログラムディレクター

｢BMIが拓くリハビリテーションの新たな可能性｣里宇 明元

20

文部科学審議官

自然科学研究機構 生理学研究所｢アルツハイマー病:
分子病態研究から予防・治療へ｣
岩坪 威

東京大学大学院 医学系研究科

53

閉会挨拶

55

講演者プロフィール

56

体験・ポスターコーナー

中西 重忠

プログラムディレクター

開会挨拶

文部科学審議官の森口泰孝でございます。本日はご多忙のところ、「文部科学省脳科学研究戦略推進プログラム第３回公開シンポジウ
ム」に多くの方々にご参加いただき誠にありがとうございます。開催にあたり主催者を代表して、ひとことご挨拶を申し上げます。
皆さまもご承知の通り、近年、脳科学は報道等でも取り上げられ、また多くの書籍も発行されており、国民の関心の的となっております。脳科学は、脳の発達障害、老化の制御、精神・神経疾患の病態解明、予防、治療法の開発を可能にするとともに、失われた身体機能の回復、補完を可能とする技術開発等をもたらすことから、医療・福祉など
国民生活の質の向上に最も貢献できる研究分野のひとつと考えられております。
こうした背景のもと、文部科学省の脳科学委員会におきまして、長期的展望に立つ脳科学研究の基本的構想及び推進方策について

文部科学審議官

森口 泰孝

答申が取りまとめられました。
この答申を踏まえ、社会への応用を明確に見据えた、社会に貢献する脳科学の実現をめざし、脳科学研究を戦略的に推進する事業である「脳科学研究戦略推進プログラム」
を
平成20年度から実施しております。
本日のシンポジウムは、
このプログラムにおいて脳科学研究の最前線でご研究いただいております先生方に、研究内容の発表を通じて、その成果を広く国民の皆さまに知っていただく目的で開催するものでございます。
このあと先生方には、最先端の研究内容を発表していただきます。
まずは、慶應義塾大学の里宇明元先生による、脳卒中等によるまひ患者へのブレイン・マシン・インターフェースを用いたリハビリテーション
に関する研究、続いて、自然科学研究機構の伊佐正先生の、サル等のモデル動物を用いた脳の神経回路の解明に関する研究、さらに、
自然科学研究機構の定藤規弘先生からは、疾患の診断等のためのソーシャル・ブレイン・マーカーの探索及びイメージング技術の開発により、人の社会性について統合的理解を目指す研究、そして４人目として東京大学の岩坪威先生より、アルツハイマー病の発症メカニズムの解明に関する研究、といった内容でそれぞれご発表いただきます。
今後、社会に貢献する脳科学の実現をめざして、研究成果を社会に還元していくためには、文部科学省だけではなく、厚生労働省、経

02

開会挨拶

済産業省といった関係各省との緊密な連携がますます重要になっております。昨年６月に政府で閣議決定された新成長戦略には、
わが国の強みを生かして成長へとつなげていく戦略分野のひとつとして、
ライフイノベーションによる健康大国戦略が位置付けられたことから、文部科学省では今国会で審議されている平成23年度予算において、
このライフイノベーション加速計画に関して約104億円を計上しております。予算編成の過程ではご承知の通り政策コンテストがあり、パブリ
ックコメントを求めたところ、脳科学をはじめとしたライフサイエンス分野の重要性を訴えるご意見が多数ございました。
そういうおかげをもちまして今回、104億円という予算計上になったわけですが、予算が通らないと執行できませんので、われわれとしてもぜひ、順調に国会審議が進むようにと思っているところでございます。
さて、このライフイノベーション加速計画では、
こころの健康のための精神・神経疾患の克服をめざした研究課題を新たに実施し、関係者と連携しながら疾患の発症メカニズムを究明することにより、早期診断を実現し治療予防につなげていくことを考えております。
なお、
この新規課題に関して、来週火曜日の2月8日10時から東京医科歯科
大学でワークショップを開催いたします。
ご関心をお持ちの方々には、ぜひご参加いただきたく存じます。
脳科学研究の最前線でご活躍なされている先生方にご講演いた
だく本シンポジウムの開催は、脳科学研究のさらなる発展にとって誠に大きな意義があると考えております。
また、本シンポジウム等の機会
を通じて多くの方々に文部科学省の施策をご説明し、ご理解をいただくことを今後も継続したいと考えております。
最後になりますが、文部科学省では、わが国の未来を切り拓く科学
技術のひとつとして、引き続き脳科学研究への重点的な支援に務め、社会に貢献する脳科学の実現をめざし、取り組みを進めて参りたいと思っておりますので、今後とも皆さまの一層のご理解とご支援をお願い申し上げます。本日は、よろしくお願い申し上げます。

03基調講演「未来を拓く脳科学研究」
プログラムディレクター

津本 忠治

私は基調講演ということですが、時間が15分しなった方の脳を取り出して調べてみるという研究かありませんのでごく簡単にこの脳科学研究戦略が行われてきました。その結果、例えば失語症の推進プログラムが出てきた、その脳研究の歴史に方の脳を取り出して見たら、左の前頭葉の、現在おける背景、及び現在の日本社会の直面する問

運動性言語野といわれているブローカ野というと題に対してどのような貢 献ができて、それで明るころに大きな病巣が見つかりました。その後、そうい未 来を拓く、そういう脳 研 究が展 開できるのだ

いった研究が蓄積されて、ヒトの脳についてはか

ろうかということについて簡単にお話ししたいと思なりの知見が集積してきました。20世紀になります

います。

と、1906年にノーベル賞を受賞したカハールという有名な研究者が出まして、脳の情報処理の単位

脳科学の展開小史

はニューロンと呼ばれる神経細胞であるというニュ

まず、最初に脳科学研究の歴史をごく簡単におーロン説を提唱し、その後、いろいろな神経回路が話ししたいと思います。時間がありませんので非常明らかになってきました。1950年代から60年代にに簡単な話になりますが、
この表は脳科学の歴史入りますと、微小電極法というものが発展してきまをごく簡単に示したものです（表1）。太字は主にヒした。微小電極法は脳の中に非常に細い電極をトにおける研究でありまして、細字が動物を使った

入れて、脳の神経細胞の活動を１個１個記録する

研究を意味しております。19世紀の後半から亡くという方法です。
こういう方法により、多くのことが表1

脳科学の展開小史

19世紀〜20世紀初頭

死後脳の病理学的知見の集積

20世紀初頭〜 ニューロン説、神経解剖学の発展
60年代〜

微小電極法によるニューロン生理学の展開

70年代後半〜 分子生物学的方法による受容体の同定等
80年代
90年代

90年代

ヒト脳機能イメージング法の開発

遺伝子改変動物を使った分子と行動を繋ぐ試み
ヒト脳機能イメージング法の実用化

90年代後半 蛍光タンパク質の応用、光遺伝子工学の展開
2000年代 脳科学の知見の普及と「神経神話」の出現

2000年代 脳科学の工学、教育、経済学等への応用の検討

05わかってきました。代 表 的な例で申し上げますと、的磁気共鳴画像法、いわゆるfMRIが出てきました。

1983年にノーベル賞を受賞したヒューベルとウィー

それから磁場変化を検出する脳磁図という方法もゼルという人たちが、大脳皮質視覚野で神経細胞開発されましたし、最近日本で特に盛んですが、近は視覚情報の中から特定の情報だけを抽出して赤外分光法といって、頭皮の上から近赤外光を当いるという特徴抽出機能があることを発見しましたてて返ってくる光によって脳の活動状況を推測す

し、発達期には片目を塞ぐとその目に対する反応性

る、そういう方法も開発されているわけです。
これらを失ってしまう時期があるという、いわゆる臨界期、の方法は90年代に非常に発展し、実用化されてきあるいは感受性期という概念を提唱しました。そのました。それによって、後でお話ししますが、脳科学

後、1970年代後半には、当時発展した分子生物の知見が普及して、同時に脳ブームとか、あるいは学的な方法を使い、いろいろなシナプス受容体がその中で脳神話・神経神話といわれる、いわゆる同定され、画期的な発見がたくさんなされました。
と実験的なデータに基づかないような話も出回ってきころが70年代においては、
ヒトの脳の研究はあまりているわけです。
さらに脳科学が工学、教育、経済進んでおらず、例えば1970年代までのヒトの脳機学に応用できるのではなかろうかということも検討

能研究の主な方法というのは脳波の記録だったわの対象になってきているわけです。

けです。その当時の脳波の研究というのは現在と一方、実験動物を使った研究を見ますと、90年少し違い、少数の部位から記録するというものでし代にはいろいろな遺伝子を操作して特定の分子をた。脳波というのは、頭皮があって頭蓋骨があって、ノックアウトする遺伝子改変動物を使って分子と行

３種類の脳膜があってという、はるか離れたところ動をつなぐ試みが非常に進展してきました。例えば、から神経細胞の活動を記録するというものです。
ち

利根川進先生による特定のシナプス受容体をノッ

ょっと個人的なことを申しますと、私は1970年頃にクアウトすると、空間学習が悪くなるというような研

脳波研究から脳の研究に入ったのですが、その当究に始まり、たくさんの研究が進展してきております。

時の状況をひとことでいうと、隔靴掻痒という言葉

同時に、下村脩先生が最初に発見されました、緑のように、靴の裏から足のかゆいところをかくという、色蛍光タンパク質を利用した研究が90年代に非常

そういう感じがありまして、非常に間接的な方法でに盛んになりました。
さらに最近になりますと、光刺の脳研究に私は大いに失望した覚えがあります。

激によって活動するような分子を特定の神経細胞

ところが、後で里宇先生がお話しになりますが、に発現させて、神経回路の機能を調べるという研

現在はいろいろな方法を組み合わせることにより、究が盛んになっています。
これは後で、伊佐先生の

非常に質の良い情報が得られるということがわかお話に出てくると思います。そういう動物実験が非ってきています。
また、1980年代に入りますと、ヒトの常に進んでおりまして、同時にヒトの研究も進展し脳機能イメージング法がいろいろと開発されました。

てきました。本日は時間がありませんのでfMRIを使

実際に実用化されるのは90年代になりますが、80った研究のごく一例だけをお話ししたいと思います。

年代から種々の方法が開発されてきています。例
えば略してPETといわれるポジトロン断層撮影法、fMRIによる研究成果の一例

それからこれに近い方法ですが、シングルフォトン

東京大学の酒井邦嘉先生が2004年に以下の断層撮影法というものが出てきまして、さらに機能ような発 見をされています 。
日本では多くの場 合 、06

齢化です。
この予測はむしろ当たらない方が良い

法課題を学習すると、脳の特定の部位が活動すのですが、内閣府のホームページに掲載されているという結果です（Sakai, KL., Cerebral

る日本の年齢別人口予測（平成22年版・高齢化

Cortex 14, 1233-1239, 2004）。
この課題では被白書）によりますと、現在日本の人口は１億2,000験者は動詞の過去形を学びます。
これは文法の万人ちょっとですが、2055年になると8,900万人

学習ですが、動詞の正しい過去形を選ぶと正解、ぐらいに減るということです。
さらに驚くべきことは、間違った過去形を選ぶと不正解になるという課題

75歳以上の方、昔の言葉でいうと後期高齢者でです。
この時に、脳のどこが活動するかということすが、この75歳以上の方は非常に増えていくわけを調べています。
これは酒井先生のデータですが、です。2055年には2,300万人ぐらいに達する予測

過 去 形の文 法 学習をすると、左の前 頭 葉のブロで、少子高齢化は非常に大きな問題になりつつあーカ野といわれている運 動 性の言 語 野が、活 動るわけです。
もうすでに問題になっているといってすることを示されています。同時に非常に興味深

いいかもしれませんが、それが日本社会のひとつ

いのは、
この課題の点数の良い生徒の方がブロの大きな問題です。

ーカ野の活動性が高いということです。逆にいいまた、現代日本社会におきましては、いろいろなますと、
この脳部位の活動性を見ることで、学習の精神神経障害だとか、こころに問題を抱える人が進 行 度 がわかるということが 報 告されたのです 。

増加しています。本日最後にはアルツハイマー病

これは脳機能イメージング法のひとつの成果ですの話もあると思いますが、認知症の患者さんは広が、この後さらに酒井先生は研究を進めておられ

くとりますと約200万人以上で今後さらに増加する

まして、学習がさらに進むと、かえってこのブローカといわれています。
これは高齢化社会の進行に伴野の賦活量が減ってしまう、むしろ脳のその部位ってさらに増加するという予想です。
また、うつ病

を使わなくなってしまうということも報告されておりを含む気 分 障 害とされる人が1 0 0 万 人 以 上いるます。
これらの結果はごく一例でありますが、そうだろうといわれています。
これも増加傾向にあるわ

いう研 究により、脳 研 究は教 育に対しても何らかけですが、ご存じのようにうつ病は日本の年 間自の示唆を与えることができるのではないかと、そう

殺者約３万人の主な要因とされています。それかいう考え方が出てきています。

ら統合失調症、
これは主に青少年期に発症する病気ですが、
これが約80万人に上っているだろう

脳科学が現代社会の問題に貢献できる可能性といわれております。
また、自閉症も非常に増加しております。
自閉症の定義はいろいろあり、定義に

さらに現在、脳科学の新しい発展によって脳科よりかなり数が違うのですが、3 6 万 人から1 2 0 万学を工学、教育、経済学へと応用することができ人ぐらいと推定されていて、これも増加しているわ

る可能性が検討されており、その中から脳科学がけです。
さらにひきこもりですが、文部科学省の調

現代日本社会の問題の克服に貢献できるのでは査によりますと通 常 学 級 児 童 生 徒の約 6 . 3％、そなかろうかということが検討されています。現代日

れから思春期、成人期のひきこもりの約30％に発本社会の問題というのは非常にたくさんあると思

達障害の可能性があるというふうに推定されていいますが、代表的な問題はご存じのように少子高

ます。

07

基 調 講 演﹁ 未 来 を 拓 く 脳 科 学 研 究 ﹂中学１年生の時から英語を習いますが、英語の文

未来を拓く脳科学研究をめざして

度からスタートしております。
さらに、今年度からの課題として、健やかな人生を支えるための課題としこのような現 在の日本 社 会が直 面する問 題にて、心身の健康を維持する脳の分子基盤と環境

対して、進展した脳科学を用いてどういう対処が因子についての研究が課題Ｅとしてスタートしておできるだろうか、
どういう研究ができるだろうかとい

ります。
また、
これらの課題に共通する基盤として、うことを考えているのが、
この脳科学研究戦略推

独創性の高いモデル動物の開発ということで、課進プログラムです。本プログラムは、現代社会の問

題Ｃが平成20年度からスタートしております。
これ

題を克服して明るい未来を拓くことへの貢献をめらの研究を推進することにより、先ほど申し上げま

ざして、平成20年、2008年度から開始されていましたように、現代の日本の社会が直面している問す。現時点では、
Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄ・Ｅという５つの課題

題を克服して、新しい、明るい未来を拓くことへのがすでに発足しており、課題Ａ・Ｂは安全・安心・貢献をめざして研究を進めていきたいと思っており

快適な暮らしのためにということで、具体的にはブます。

レイン・マシン・インターフェースの開発をめざして、

本日は短い時間ではありますが、
この後、脳科

平成20年度から研究が進んでおります。
これはこ学研究戦略推進プログラムから出てきた成果の一の後、里宇先生からお話があると思います。それ端について、4人の先生方にご紹介いただく予定

から豊かな社会の実現に貢献するためにというこです。それでは4人の先生方のご講演をお待ちしとで、課題Ｄとして、社会的行動を支える脳基盤のたいと思います。

計測・支援技術の開発をめざす研究が平成21年

08「BMIが拓く
リハビリテーションの新たな可能性」
慶應義塾大学里宇 明元

私はリハビリテーション医学の臨床の立場からこのBMIを治療に使うものです。例えば、まひの回復に使

脳科学研究に参加しております。本日は、BMI（ブレうとすれば、
その最も重要な対象は脳卒中であり、脳イン・マシン・インターフェース）がリハビリテーションに

卒中の方は150万人いらっしゃいます。
その他、一般どのような新しい可能性をもたらしうるかということをの社会への波及も考えられます。

お話しさせていただきたいと思います。

BMIとは
まず、BMIとは何かということですが、これは脳機能の一部と機械を融合させて、念じただけで外界を操作するための技術ということができます（図1）。
それを実現するために、
まず脳の活動を取り出すため

本日はまず、脳プロにおけるBMI研究の枠組みについてお話しし、
それからわれわれが進めて参りまし
た機能を補うためのBMI、機能回復を促すためのBMIについてご紹介し、最後に現在進行中の研究をご紹介させていただきます。

脳プロにおけるBMI研究のヘッドセットがあって、それを増幅したり解析したり

まず脳プロにおけるBMI研究ですが、これは先ほするユニットがあり、さらにその情報をロボットハンド

どお話がありました課題AとBで行われています。
ことか、マウス、
キーボードに伝えます。
このようなシスの課題Aの目的というのは、脳機能の計算論的理解

テムにより、例えば手足が不自由な方が、考えただけに基づいてその脳内情報を低侵襲もしくは非侵襲的でインターネットを楽しむことができることを可能にすに解読すること、
そして身体機能の治療、回復、補綴る技術がBMIです。
その意味で、BMIというのは失（ほてい）、補完を可能とするBMIを開発して臨床応われた機能の代償・回復により、障害をもった方の用にもって行くことが掲げられています（図２）。その生活の質の向上と社会参加の促進をもたらすことが期待されます。
脳プロが始まった当初から、われわれは２つのタイプのBMIがあると考えてきました。
ひとつは機能代償型のBMIで、これは不自由になった方のその不自由な機能を代償的に補うというもので、例えば脊髄損傷、切断の方々、神経難病の方々が対象となります。
このような方々は約20万人いらっしゃるといわれています。
それからもうひとつは、機能回復型のBMIで、
これは

図1

BMI（ブレイン・マシン・インターフェース）の基本システム09

脳機能の計算論的理解 → 脳内情報を低侵襲もしくは非侵襲的に解読
身体機能の治療・回復・補綴・補完を可能とするBMIを開発 → 臨床応用
基礎研究、技術開発、臨床応用を統合的に推進●

硬膜下皮質脳波電極による低侵襲BMI（大阪大）●

非侵襲BMIによるリハビリテーション（慶應大）ロボット義手、パリレン電極、完全埋込システム（大阪大、東京大）高密度NIRS、NIRS-EEGによる脳活動推定（ATR、島津）● 全身型外骨格ロボット
（ATR）
●
●

データベース、脳活動推定・デコーディング（ATR、自然科学研究機構）
認知神経科学のパラダイム転換（ATR、自然科学研究機構）● 脳神経倫理（東京大、全拠点）●●

図 2 文部科学省脳科学研究戦略推進プログラム

脳活動を非侵襲的に解読（頭皮上脳波）「エージェント制御システム」「上肢把持装具の制御システム」（インターネット上仮想現実社会「セカンド （まひ肢に装着した電動式装具を念じる
ライフ」のキャラクターを操作）
だけで操作）

図 3 機能代償型BMI開発における成果

意味で、基礎研究、技術開発、臨床応用、この３つの関と密に連携しながら３年間、研究開発を進めて参り

要素が統合的に進められる必要があり、実際脳プロました。
われわれのチームは医学部と理工学部の連のチームは株式会社国際電気通信基礎技術研究

携チームで、両方の学部がいつも密に連携して研究所（ATR）の川人先生を代表として、基礎から臨床を進めております。
それがある意味ではひとつの強みに至るまでのメンバーが入っております。
この中でわと考えております。

れわれは、臨床の立場から非侵襲BMIによるリハビリ

これまでの成果ですが、まず機能代償型BMIに関テーションを担当しております。
そのために、図2におしては、脳波を用いて手が不自由な方がインターネッ

示ししたいろいろな技術を開発する機関、基礎研究

ト上の仮想現実社会である「セカンドライフ」のキャラを行う機関、
それから低侵襲のBMIの研究開発を行

クターを操ることを可能にしました。
さらに、念じただけっている大阪大学との連携が不可欠で、これらの機で電動装具を使ってまひのある手を動かすことがで10

﹁が 拓 く リハビ リ テ ーションの 新 た な 可 能 性 ﹂

B
M
I

図4

脳波BMIにより、セカンドライフの世界を楽しむ

きる技術も開発しました（図３）。
もうひとつのタイプの＜ビデオ＞-----------------------------------------------------------------

機能回復型BMIにつきましては、非常に重度のまひ（音声部分を収録）

で筋肉の活動も得られないような方に対して使ってこの研究ではコンピューター上のバーチャル空間

おりますが、詳細は後でご説明します。患者さんが指を使います。
そして、頭の表面に６つの電極を付けてを伸ばすことをイメージした時に生じる脳活動を患者

脳波を読み取ります。脳波の信号をコンピューターにさんにフィードバックするというトレーニングを行うこと

つなげることで、バーチャル空間にいるキャラクターをによって、完全まひの手に筋活動を誘発するという研動かそうというのです。

究を行って参りました。

機能代償型BMI

安さん： 今、右に動きましたね。
研究者： はい。

まず、
機能代償型のBMIについてご説明します。
ご

頭にイメージするだけでバーチャル空間の中にい存じの方もいらっしゃると思いますが、「セカンドライフ」

るキャラクターを歩かせたり、右や左へ回したりするこは仮想空間の中でショッピングやチャットができる世界とができるといいます。

です。
「セカンドライフ」の世界をBMIで楽しむために、----------------------------------------------------------------------------------

脳波を使ってキャラクターを操ります
（図４）
。
どのように

このように、比較的簡単に扱える頭皮上脳波を用行うかと申しますと、
運動感覚野の近傍に脳波電極をいてこのようなキャラクターの制御を実現するというこ

おいて、被験者に足を動かすことをイメージしていたとです。続いて、実際にこの研究を、例えば初めてやだくと、このキャラクターが前進します。
同様に、左手をった方がどうなるか。
これはたまたま「サイエンス動かすイメージなら左に回り、右手を動かすイメージ

ZERO」
で、安めぐみさんがわれわれのところに来てなら右に回るということで、このキャラクターの制御を体 験なさった時の映 像です（ N H K・サイエンス行います。
実際の様子をビデオでご覧いただきましょう。

ZERO、2009年9月19日放送）。

11

図5

脳卒中の機能予後

まひ＜ビデオ＞----------------------------------------------------------------（音声部分を収録）
安さん： 実際、私も体験してもいいですか？
研究者： そうですね、ぜひやってみてください。
安さん： はい、
お願いします。

まひ手が実用手まで回復することは困難 →従来のリハビリテーションは、利き手交換、片手動作の習得など、代償的アプローチが中心。
近年の神経科学研究の知見：成熟した脳にも可塑性 → まひそのものの回復を促すアプ
ローチが注目。

ちょっと速くてわかりにくかったかもしれませんが、
こ

研究者： はい。
こちらのイメージを……

の白いものが、患者さんが動かしているキャラクター

安さん：ダメですね。

で、思っただけでキャラクターを動かすことによって学

研究者：ちょっと緊張してきましたね。
ナレーション： 気分を落ち着かせてもう一度。
研究者：じゃあ、こちらのイメージをやってみてください。左に曲がりましたね。
うまくいきました。
ナレーション： 少し慣れると、頭にイメージするだけでキャラクターを動かすことができるよう生がコントロールしているキャラクターと出会えました。
これはひとつの例ですが、このような技術を用いることによって、体の不自由な方の世界を広げることに貢献できたらと考えております。以上が機能代償型のBMIで、次に機能回復型のBMIのお話をさせていただきます。

機能回復型BMI
主な対象として現時点で考えているのは脳卒中なになりました。
----------------------------------------------------------------------------------のですが、まず脳卒中がどのくらい回復するのか、
そ

このように、
いきなりやった時はちょっとうまくいきませの機能予後についてお話させていただきます（図んでしたけれども、10分か15分でできるようになりまし５）。現在、脳卒中の患者さんは150万人おられるといた。
このような技術を実際に、筋ジストロフィーで手足

われていますが、その中でまひが残る方が約５割、歩の筋肉がほとんど動かない方に使ってみました。在けるようになる方が６割から７割、そのうち装具を使う宅の場面で、
この方が脳波で思っただけで、画面に方が３分の１ぐらいいらっしゃいます。
日常生活がご自ある白いキャラクターを動かします。
それで大学のキ分でできる方が６割という意味では、歩行や移動の予ャンパスにいる大学院生がキーボードで別のキャラク

後はまあまあ良いといえます。
ただ問題は手の機能でターを制御しているのですが、
このインターネットの「セ

して、手が実用的に使えるようになる方は２割しかおカンドライフ」の中で両者が出会うという、
そのような実られない。
この方たちに対して何かできないかという証実験を行った時の映像です。

のは常々考えておりました。
ただ、今まではまひした手を実用的な手まで回復することは難しいとされ、
これ＜ビデオ＞-----------------------------------------------------------------

までのリハビリテーションでは利き手交換、
すなわち右（映像のみ）

手が不自由になったら左手で字を書く練習をする、
あ----------------------------------------------------------------------------------

るいは今まで両手でやっていた動作を片手でできる

12

﹁

図6

BMIが拓く重度
片まひ治療の可能性

図7

トレーニングによる変化

いるのがおわかりいただけると思います。
そういう意味でこのHANDS療法は、筋電図が記
録できさえすれば使えるので、比較的まひが重い方にも対応できる治療法であり、現在、100例以上の経験がございます。
まひが改善することで日常生活におようにするための練習を行っていました。
それによってけるまひ手の使用が増え、また、電気生理学的な検患者さんは日常生活をご自身で送れるようになるので査でも脳可塑性誘導が起こるということが確認されすが、
まひそのものは変わらないため、これは代償的ております。
ただ、問題は筋電図が記録できなければアプローチとなります。
ところが近年の神経科学研究

この治療は使えないということです。実際に指が動かの知見では、成熟した脳にも可塑性があることがわなくても良いのですが、指を伸ばそうとした時にそのかってきており、そうであればまひそのものの回復を

指を伸ばす筋肉の活動が拾えないといけません。
そ促すこともできるのではないかということで、いろいろれが無い完全まひの方はHANDS療法の適用外でなアプローチが試みられています。

したので、そこにBMIの役割があるのではないかと

そのひとつに、これもわれわれが開発したHANDS（hybrid assistive neuromuscular dynamic
stimulation）療法があります。手に対する治療なの考えて、いろいろトライしてみました。

BMIを用いたリハビリテーション

でHANDSという名前を付けたのですが、
まひした手

そこで今、
行っているのがこのBMIを用いたニュー

はぎゅっと握りしめて開けない方が多いので、その指ロフィードバックによる重度片まひの治療です（図６）。

を開く筋肉をアシストするポータブルの電気刺激装置

重度片まひで全く筋活動も無い方を対象として、コンピを装着します。
日中起きている間はこの装置を使いなュータースクリーンの前に座っていただきまして、
まひし

がら、患者さんが手を開こうとすると、その時に出てくている指を開く、
伸ばすというイメージをしていただきまる指の伸筋の筋電図を感知してアシストし、使いやすす。
そうすると脳波に変化が起こるのですが、その時くするということをやります。
ビデオは発症後３年ぐらいの変化の程度をこの星型のカーソルの位置が表してたったまひの方ですが、３週間の治療で同じことをやいて、うまくイメージできると星型のカーソルが下の方にっていただいても、パフォーマンスが随分と向上して移動して青い部分に到達します。
ここの青いところに13が 拓 く リハビ リ テ ーションの 新 た な 可 能 性 ﹂

B
M
I

図8

上肢まひに対する
リハビリテーション治療戦略

来ると、今度はまひ手に付けた電動装具が駆動されて、患者さんの手を他動的に伸展します。
つまり患者さんはイメージすると、まず目で見てうまくイメージできたかどうかということがフィードバックされ、かつ、
そのテーションや、健常側の使用を抑制してまひ手を使う

指が他動的に伸ばされることで感覚の情報によりフィことを促す抑制療法、磁気刺激等が行われます。
こードバックされるという、２重のフィードバックを受ける

れでうまくいくことも結構あります。指が一本一本動かシステムです。
このトレーニングを行った結果を図7にせない方の場合、次にチェックするのは、指を伸ばす示します。左側がトレーニング前、右がトレーニング後筋肉の筋電が拾えるかどうかで、これが拾えれば先です。上段が脳波の変化、中段は筋電を示しておりほどご紹介したHANDS療法、すなわち、電気刺激

ます。図中のバーはイメージしている時を表していま

でアシストする方法を使うことが可能です。
さらに、今す。最初はイメージしてもあまり脳波にはっきりした変まではやりようが無かった筋電がまったく拾えない方

化が無かったのが、
トレーニングの後はイメージするとに対しても、BMIがひとつの役割を果たせる可能性

はっきりと変化が出てきて、それと並行して全く筋活が出てきており、かなり幅広いスペクトラムのまひ手に動が無かった指の伸筋にはっきりとした筋活動が出対応できる可能性が広がってきたと考えております。

現することが示されました。
このように、BMIのトレー

BMIは、重度まひの治療に関し、新たな可能性をニングにより筋活動が誘発できるということを実証した

拓くのではないかということで、今そのひとつの戦略とのはわれわれが世界で初めてです。いろいろなイメ

して、先ほどご紹介したイメージトレーニングを行う前

ージング手法を用いた研究で、下段はfMRI（機能的に、直流電流刺激という、弱い電流を頭皮上から流

磁気共鳴画像法）画像ですが、脳の活動に変化がすということを行って、皮質の興奮性を高めてイメー

起こっていることが示されています。すなわち、最初ジをしやすくすることをやっております。
この状態で、

は活動があまりはっきりしませんでしたが、訓練後に先ほどのフィードバックトレーニングを行います。
そうす

は運動に関連した領域が活動することを見出していると筋活動が出てきますが、筋活動が出れば、今度ます。当初は外来の方を対象にしておりましたので、は動きながら日常生活で使えるHANDS療法に移行

週１回か２回のトレーニングで10カ月間と、長くかかりできるようになります。
そうすると患者さんは、まひ手をましたが、現在は効果があるということで、２週間の入使えるので運動機能がさらに改善していく、
そのよう院で集中的なプログラムを始めております。

な流れで治療を行っています。
その他、抑制療法や、

ここで、
まひ手に対するリハビリテーション戦略をま
とめてみます（図8）。横軸がまひの重症度を表し、軽痙縮に対しては、最近、保険適用になったボツリヌス療法なども使って参ります（図9）。

度から重度までありますが、ひとつのポイントはまず指そのような流れで治療した患者さんの例を紹介しが一本一本、分離して動かせるかどうかです。
それます。
５年経過した左片まひの方で完全まひにより指ができる場合は今まで伝統的に行われてきたリハビリが全く動かなくて、
ぎゅっと握りしめた状態でした。
１日

14

﹁
が 拓 く リハビ リ テ ーションの 新 た な 可 能 性 ﹂

B
M
I
まひ

まひ

図9

重度上肢まひに対する治療戦略

１時間のBMI訓練を10日間実施したところ、筋電がせていただきます。
ひとつは臨床効果の検証、本当に出てきてHANDS療法に移行できたという方です。
ま

効くのかどうかという問題です。
それからなぜ効くのず、BMIトレーニングを行った前後の脳波の変化をみ

か、
そして、
このようなことをできるだけ簡便にやれるよ

ますと、最初は脳波にほとんど変化が無かったのが、うな革新的なリハビリ機器の開発、この３つをポイント

はっきりと変化が出るようになり、
それと並行して筋電に研究を進めております。

も出てきました。10日間終わったところでの患者さんのまず、臨床効果の検証です。
これはまだ途中で手の状態ですが、
リラックスしてきたことにより、動かそ

今の時点では８名のデータしか無いのですが、８

うとすると、
かすかに４、５指で動きが見られるようにな

名の方のうち、最初筋活動が無かった６名中４名りました。
この状態ですと指の伸筋の活動が拾えるのが、BMIトレーニングで筋活動が得られるようにな

で、それを記録しながら電気刺激を行うHANDS療

りました。それから筋活動はあるけれども、その指法に移行することが可能になりました。HANDS療法を伸ばした時だけでなく、リラックスした時にも続けを３週間行った後の患者さんのパフォーマンスですて起こるという不随意的な活動がある方が、このトが、全く使っていなかった手でも、ビデオに示しますよレーニングによってリラックスできるようになるという

うにこのくらいの課題ができるようになりました。
その意

ことが２名中２名で見られました。それから、８名中味でBMIは、今までなかなか治療の対象にならなか５名の方でまひのランクが一段階以上改善しましった方に新たな可能性を拓くのではないかと考えてた。
また、筋肉の突っ張りを表す痙縮が５名の方でおります。
これらの成果はメディアでも報道されました。

減少しました。
さらにこれが重要だと思いますが、実用化をめざして
ここからは、今、進めている研究についてご紹介さ

日常における上肢使用の程度をスコア化するやり方で見ても、５名の方でスコアが増えていました。
つまり、筋電が出るだけではなくて、実際に使って

15

図10

脳波-BMIリハビリテーション前後の脳活動状態の変化（NIRS-脳波同時計測）

いただいていることがわかります。
ただ、まだこれは限れは昨年、革新的技術推進費の補助をいただくことられた例数ですので、これからの課題は、より多数例ができまして、
このEEG-BMIのシステムや、NIRS

での臨床効果の検証を行っていかなければならない（近赤外分光法）と脳波の同時計測のシステム、そということにあります。

れからfMRIと脳波の同時計測システム、
そしてナビ

それからBMIのトレーニングを行いやすくするためゲーション付きの磁気刺激システムを導入することに、
トレーニングの前に直流電流刺激を用いるというができました。現在、これらを使って効果メカニズム

ことを申し上げましたが、１mAで10分間、刺激を行うの解明を行っております。その一端ですが、fMRIとことにより運動イメージに伴う脳波の変化が起こりや脳波の同時計測により、脳血流の変化と脳波の変

すくなることがわかってきました。BMIだけの群と、直化を計測し、両者を比較してみました。脳波の変化

流電流刺激とBMIを組み合わせた群でどう違うのかというのは１回１回の変化というより、周波数が下がを検討してみたところ、10日間の介入を行った結果、るというひとつのフェーズでの変化を意味していま

運動イメージの正確度は両群とも改善しますが、直す。その血流量の変化と脳波の変化が、並行して流電流刺激を加えた方が改善の度合いが良かった

起こる、つまりこの２つが相関をもって起こるというこです。運動スコアや痙縮の改善度は同程度でした。

とがわかりました。
これは脳波BMIで用いている脳

また、相反性抑制や皮質内抑制のような電気生理学

波変化が皮質の興奮性を反映していることを示し的な指標については、直流電流刺激を加えた方がており、今後、脳波変化のメカニズムを解明する上良い傾向が見られました。
この研究もまだ限られた例でも重要なポイントではないかと考えております。ま数ですので、今後、多施設でランダム化比較試験をた、ナビゲーション付きの磁気刺激システムを用いた行い、しっかりとその効果を検証することが必要と考研究では、空間分解能５mm以内の精度で刺激がえております。

可能ですが、fMRIで血流の増加が多かった部位

２番目の課題は効果メカニズムの検証ですが、
こ

16と、磁気刺激により求めた安静時の興奮閾値が低﹁い部位の関係を見ると両者が相関していること、つまり閾値が低い部分は活動も高いことがわかりました。
また、運動イメージをしていただいた時には脳波変化が段階的に起こってきますが、脳波変化の大きさが10％の段階と30％の段階で磁気刺激を与えて誘発される電位の大きさを比較すると、やはり脳波変化が大きい程、運動誘発電位の振幅も大きいこと

高齢者・障害をもった方の機能代替・回復支援への貢献
表 1 今後の課題がわかりました。
これらの知見は、脳波変化の生理学的意味を解明していく上でもひとつの重要な知見ではないかと考えております。

今までは脳波のお話でしたが、血流情報を非侵襲的に評価できる近赤外光（NIRS）と脳波を組み合わ

また、NIRSとEEGの同時計測においては（図せるNIRS-EEGシステムにより、より精度が高い制御10）、左が訓練前、右が訓練後ですが、訓練前は非ができる可能性があるということで、島津製作所、

病巣側、病気の無い方の半球のシグナルが強かっ

ATRと一緒に研究しています。島津製作所がスライたのが、訓練後には病巣側が優位になってきます。

ドのような高精度の脳波とEEG同時計測システムを

これを側性化指数という指標で表すと、図のように作りました。現在それを小型化、かつ無線化して、必訓練後では側性化指数が病巣側優位に変化しま

要なところだけを測定してリハビリに使えないかというす。実際、10症例で見ても、側性化指数が病巣側優検討を行っております。

位になる方が多いことがわかりましたので、この側性化指数を用いて、
リハビリ効果が検証できるのではないかと考えております。

今後の課題
最後に今後の課題を表にまとめさせていただきま

次に、革新的リハビリ機器の開発ですが、
われわ

した
（表1）。
これまでの研究によりBMIを用いたリハビ

れは訓練の現場、
それから在宅などでも簡単に使え

リは効果があるのではという感触を得てはいますが、るような機器の開発をめざしております。
そういう意味薬の効果と同じように本当に臨床に使えるのかどうで特別な準備無しにぱっと付けただけで脳波の記録

かは、質の高い臨床試験によって検証する必要があができて、無線で手を動かす装具が駆動できるようなります。
それから効果がありそうだということがわかっシステムを開発しようということで進めております。
イメても、なぜ効くのかがまだ未解明ですので、そのあたージとしては、電池で駆動でき、頭皮処理が不要でりを詰めていく必要があると考えています。脳波BMI

訓練室、
ベッドサイド、在宅での利用ができるような装については先ほど示したような簡便に使える装置を置です。
この開発に必要な基礎的な技術はもうすで製品化して、
どこでもできるようにしていくことが必要とに持っておりますので、今後、製品化の方向に向けて考えております。
さらに、より進んだ制御ができる、
それ

いきたいと考えております。

から脳 の 活 動 状 態 のモニターができる携 帯 型

17が 拓 く リハビ リ テ ーションの 新 た な 可 能 性 ﹂BMINIRS-EEGシステムの試作と臨床応用、
また今日はかということも構想しております。
このようにいろいろな上肢の話を重点的にいたしましたが、やはり歩行や可能性が見えて来つつありますが、先端的な技術が移動ということも重要であり、それに関してはATR

それ単独で使われるということは絶対臨床ではありで進めている外骨格ロボットの開発と連携した回復得ませんので、リハビリテーションのさまざまな治療体支援ということがこれから重要なテーマになると思系の中で、このBMIを用いた治療がどのように位置っております。

付けられるか、それをしっかりと押さえながら、高齢のさらに、神経再生の研究が非常に盛んに行われていますので、
そこと何かドッキングした研究ができない

方、障害をもった方の機能代替、回復支援に貢献していきたいと考えております。

Q&A
いろいろな症状に応じてさまざまなリハビリ

使えない方もいらっしゃいます。
そういう方にはBMI

テーション手法を使い分けることで、今まででうまく指を伸展、それからリラックスのトレーニン

手が付けられなかった筋電活動が出ないような患者グを行うと、
リラクゼーションが上手になってスムーさんに対してもBMIを使うと効果があったということズな動きになります。
その意味では完全まひの方だけでしたが、筋電が出てしまえばもうBMIは使わない方

ではなく、ある程度筋活動が出ている方でも、BMIをが良いのでしょうか。
それとも、そこで使っていくとよ

用いた訓練は、より質の良い動きのために使える可能

り回復が良くなるのでしょうか。

性はあると考えております。

Q

A

そこはわれわれも重要と考えているポイント
です。BMIトレーニングというのは、モニター

科学技術を使ったリハビリテーションを進めの前に座って１時間じっと集中して行うので患者さんQ

は結構疲れるんですね。一方、電気刺激を使ったリハ

それに頼らない、
自分でできる範囲内のことは自分でビリテーションは、患者さんが普通に動いて生活しやるといった自発的なリハビリテーションについてのて、例えば手で何か取ろうとする時にアシストするも研究というのは並行して行っているのですか？

のですので、日常生活の中でできるトレーニングでAす。患者さんにとっては、
そちらの方がやりやすく、よることでそれに頼ってしまうと思うのですが、大変重要なご指摘だと思います。先ほどのお話の中で示させていただいた患者さんは、
トり実用的です。
そこで、BMIトレーニングで筋活動がレーニングを２週間とか３週間やって、
その後は社会出るようになれば、HANDS療法に移行しています。

に戻られ、外来には３カ月後とか６カ月後に来ていた

ただ筋活動がある程度出ている方でも異常な筋放電

だきます。
その間、
その方の年齢にもよりますが、例えが出る、例えば指を伸ばした後にリラックスしなければお仕事をされるとか、主婦として活躍されるとか、ばいけないのにずっと力が入ったままになり、うまくできるだけ普通の生活をしていただきます。
そのよう

18

﹁

例えば病巣部位とか発症後の期間、
それから

出す。
片手でも練習すればいろいろなことができるよA

うになりますが、
やはり両手が使えると便利なこともがおそらく関係すると思いますが、まだ十分な解析が結構あります。歯磨き粉を付ける時に、まひした手でできておりません。
ただ、現時点では例えば皮質の運

歯磨き粉を押さえられればうまく付けられるとか細動野そのものが障害されている方ですと、なかなかこかいこともありますので、そのあたりが少しでもやりのトレーニングはうまくいきませんので、対象は皮質やすいようにして差し上げて、あとは積極的に日常の下の損傷の方にしております。

誘発電位が得られるかどうか、そういうこと

生活や社会の中で使っていただくことが重要である、
そのような考えでやっております。

Q

現時点で社会生活や文化の程度が複雑というか、
くだらないことがいっぱい社会に出てある程度高齢者になりますと、認知症の症状

きて、若いうちから脳梗塞になるような時代を生み出が出てくるのでイメージトレーニングが難ししているような気がします。
これからの未来はさらにいかと思うのですが、どの程度の年齢の方まで有効複雑になっていくと思いますが、どのようなことが必なのでしょうか。

要になってくるとお考えですか。

QA

今まで20数名の方を対象に行いましたが、79歳、80代の方もおられます。ただ、ご指摘A

それはある意味では社会全体で考える課題
で、われわれにもその責任はあると思います。

のように、BMIのトレーニングは結構注意を集中しわれわれができるのは、まず病気については予防でてやらなければなりませんので、ある程度注意が集す。脳卒中にならないに越したことはなく、予防的な中できる方、
それからご自分でトレーニングによって取り組みは現在、いろいろと行われていると思いま

何を獲得したいかというイメージや目標が持てる方す。
それから病気になられた場合に、その方がその方が現時点では対象になっています。
１時間じっと画面の価値観に基づいて最大限の機能を発揮できる、生の前で座っているのは健常な方でも結構な苦痛できがいを持てるような支援をする、
そういう手だてをす。
ご自分でこれによって何かを得たいと思っている

われわれが医療者として持ち、それをその方の必要に方であれば、年齢はある意味では関係無いかと考え合わせてお使いいただくこと、それが医療者としてのております。

われわれの責任ではないかと考えております。

Q

BMIを使ったリハビリテーションでも回復できなかった方がいらっしゃるということでしたが、どのような要因でうまくいったり、うまくいかな
かったりするのか、何かわかっているところはあるのでしょうか？

19

が 拓 く リハビ リ テ ーションの 新 た な 可 能 性 ﹂な生活がしやすくなる基盤を、先端技術を用いて創りB
M
I

「神経回路をひも解く技術革命」
自然 科 学 研 究 機 構 生 理 学 研 究 所

伊佐正われわれ脳プロ課題Ｃのテーマは、「先端的遺伝子導入・改変技術による脳科学研究のための独創

ある程度の秩序はあるのですが、非常に多くのものが複雑に絡み合っています。

的霊長類モデルの開発と応用」
です。
ヒトに近い動こういった回路のそれぞれの要素がどのように相物の脳に遺伝子導入を行い、脳の機能を調べるとと互作用しあって、情報を処理しているかを調べるといもに、将来的にはヒトに対する遺伝子治療の効果をうのが脳科学の本質なのですが、このような事を調べ検討し、治療方法も開発するのが目標です。
われわるためにこれまで使われてきた刺激、記録、破壊といれの課題では、ウイルスベクターを使って遺伝子導入

う解析法は複雑な神経回路を解析するには非常にをする方法、
それから遺伝子改変を行ったトランスジ

粗い方法でした。例えば刺激というのは、脳の特定のェニック動物、特に霊長類の一種であるマーモセット

場所に電極を刺して電流を流す方法です。
そうするで遺伝子改変動物を作製するという方法をとっていとある程度の表層に電流が広がりますが、何がどこまます。神経生理学者もいれば、発生工学、分子神経で刺激されているかわかりません。興奮性、抑制性の生物、ウイルス学の専門家といった多彩な専門を持

細胞、さらに通過している線維まで刺激してしまいまつメンバーでチームを組み、こういった２つの課題をす。
したがって、この場所が刺激されているといっても、達成しようとしています。遺伝子改変（トランスジェニッ

本当のところはなかなかよくわからないことがあります。

ク）動物については、昨年度のシンポジウムで慶應義記録についても同じことがいえます。特定の場所に電塾大学の岡野先生がお話しになりましたので、今日極を刺し込んでいって、何らかの神経活動が記録ではウイルスベクターを使って遺伝子導入をするというきても、どの細胞の活動なのかということまでは簡単に研究についてお話しします。

脳は回路である
まず、最初にお伝えしたいのは、脳は回路であるということです。図1は嗅球といって匂いを嗅ぐことに関与する脳の部位のスケッチですが、非常に他種類の細胞が複雑に絡み合ってネットワークを構成しています。脳の神経回路はよく電子基板、コンピュータのプ
ロセッサに例えられますが、それぞれの素子は電子基板のように整然と並んでいるわけではありません。

20

図1

神経回路と電子回路

C8

中脳

C8

橋

C6
,

延髄
錐体交差
図2

皮質脊髄路

脊髄

前 角にある複 数 の運動ニューロンプー
ルに投射：１個の皮質脊髄路細胞が複数 の 筋 の 動きを制
御する
（篠田ら）

調べられることではありません。
また、発火活動と外部

宇先生のお話にもあったように、手を動かすことには、

環境・内部状態との相関関係はわかっても、因果関

皮質脊髄路と呼ばれる大脳皮質の運動野という部係を立証することは容易ではありません。破壊につい位から脊髄にかけて伸びている経路が関与していまては、ある場所を破壊したり一時的に機能を止めたりす（図２）。皮質脊髄路は延髄の一番下のあたりで交して、何か障害が出ればその機能と関係があるとい

差して脊髄の反対側に投射します。脊髄の中では側うことで因果関係について知ることができます。
しかし、索という部分を通って最終的に脊髄の灰白質の中に破壊の方法として使われているのは、薬を注入して投射します。霊長類では運動ニューロンという筋肉を活動を止める、物理的に破壊するという方法なので、支配している神経細胞は、
この一番前のところにあり範囲のコントロールが難しいという問題があります。
さます。動物種によってかなり違いが見られ、ネズミやネらに脳は電子基板とは異なり、破壊後にいろいろなコではそこには直接結合しておらず、介在ニューロン

可塑的な変化で修復や機能代償が起こることもあるを介してつながっています。霊長類になって初めて運ため、どこの時点での機能かということがよくわからな

動ニューロンとの直接の結合が見られるということがいという問題があります。
このように従来の方法というわかっています。

のはいろいろな意味で不十分な点があるわけです。

手指の運動と皮質脊髄路

進化の様々な過程にある動物同士を比較することで、こういった運動ニューロンとの直接結合の存在が、手指の器用さと相関しているということがよくいわれ専門でない方には、
なかなかピンと来ないことも多ています。1960年代にカイパースらが行った有名な

いかもしれませんので、私が長年、取り組んでいる研実験で、実際に延髄のレベルでサルの皮質脊髄路を究テーマに絡めて、具体的にお話ししたいと思いま

切断すると、
それまで親指と人さし指で器用につまめす。私はヒトと霊長類に特有な、特に精緻な運動、例ていたのが、全部の指を使ってつかむという運動しえば手指を一本一本動かすような細かい運動や目をかできなくなることが確認されています（図３）。
このよ

正確にものに向けるという運動のメカニズムと、そうい

うに直接結合が指の精緻な運動の基盤であろうといった回路が障害を受けた後の機能代償ということをうことは、教科書にも書かれていますし、臨床でもそう研究しています。
まずは手についてのお話です。里

考えられています。

21﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂C6

直接結合が手指の精密な運動の基盤である
図 3 皮質脊髄路による手の運動制御

ところが、こういう皮質脊髄路は直接運動ニューロンについているだけではありません。図４は大脳皮質の運動野にトレーサーを入れて経路をずっと染めたものですが、C8という頚髄の下の方の髄節レベ
ルに行くと運動ニューロンがある場所に投射していま

図4

皮質脊髄路の軌跡

すが、その前の方にも側枝を出しているのがわかります。
いろいろなレベルで運動ニューロンではない、
おそン大学・レモン教授のグループとわれわれのグループ

らく脊髄の介在ニューロンと呼ばれるものがあるあたとで10年くらい論争を続けてきました。
レモン教授は、りにも枝を出しています。
つまり、
必ずしも運動ニューロ

直接結合に関する研究の大家ですが、霊長類の手ンだけを制御しているわけではないようなのです。

指の運動で大事なのは直接経路であり間接経路はでは、このような枝は何をしているのでしょうか。介

重要ではない、
むしろ間接経路を使わないことが大在ニューロンを介する間接経路に関しては、これまで事であるという立場を取っています。
レモン教授のグ

ネズミやネコを使って多くの研究が行われ、このようなループでは、皮質脊髄路を電気刺激した際の運動ニ

間接経路が手を伸ばしたりつかんだりという動作にとューロンの活動を計測し、刺激から１〜２ミリ秒後に運って大事だということがわかっています。
しかし、先ほ

動ニューロンで興奮性の電位が見られることを確認

どお話ししたように、ネコやネズミの場合、
サルのようにしました（図５）。
それからしばしば興奮性の電位に引運動ニューロンへの直接結合がなく、脊髄の介在ニ

き続き、急激な抑制性の電位が観察されることもあり

ューロンを介する間接経路しかありません。
ネコやネ

ます。
これは抑制性のニューロン1個を介して起きてズミといった進化的に古い動物で主に機能していたいる作用です。
しかし、
ネコなどで見られる間接的な間接経路が、
われわれ霊長類ではどの様に働いて興奮性の経路があれば、直接の興奮から１ミリ秒ほいるのかというのが次に生じる問題です。

ど遅れて興奮性の電位が生じると考えられます。そ

霊長類で介在ニューロンを介する間接経路がそもれが見られないことから、
サルでは間接経路はほとん

そもあるのか無いのかという疑問については、
ロンド

ど存在しないだろうと主張したわけです。
また、
こうい

22

﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂レモンら（1998）
皮質脊髄路刺激で運動ニューロンに誘発されるのは単シナプス性興奮制シナプス
後電位と２シナプス性抑制性シナプス後電位のみ‥‥脊髄固有ニューロン系は退化したか、あっても弱い

ミリ秒

図6

間接経路だけを残した
脊髄損傷モデルにストリキニンという薬をサルに投与して運動ニューロンの応答を調べてみました。
その結果、抑制が消えると遅い興奮がたくさん出てくることから、間接経路がミリ秒

脊髄の介在ニューロン系では１個のニューロンは多くの種類の運動
ニューロンに投射している
divergentな経路なので、むしろそれをバイパスすることが個々の指の運動の独立制御に重要？

図 5 霊長類に間接経路は存在するか？

確かに存在するということを確かめました。
また、運動ニューロンでも、直接経路での興奮より少し遅れて脊髄固有ニューロン系を介する巨大な興奮性の電位が記録されることも確認しました。
このようにして、
サルでも間接経路が存在することを証明できました。
しかし、ストリキニンという毒のような薬物を投与するというった間接経路では、１個の介在ニューロンは多くの種

極めて人工的な操作を行った結果は不自然な活動

類の運動ニューロンに同時に投射していますので、
こであるし、そういった経路が仮にあったとしても、そのの系を使うと指を一本一本動かすのはかえって困難

経路の役割はわからないではないという批判が出てになってしまうのではないかとも考えられています。間

きました。
そこで、
われわれは間接経路の機能を調べ接経路をバイパスする直接結合を作ったことで、よりることにしました。学問の論争というのはこのように進

正確に指を一本一本動かすことが可能になったので

んでいくわけです。

はないか、とレモン教授らは考えたのです。

先ほど少しお話ししたとおり、直接経路と間接経

一方、われわれのグループは完全に意見が異なっ路は脊髄の違う場所を通っていますから、直接結合ていて、正確な運動を行ううえで直接経路だけではだけが切断されるような脊髄損傷を作ることができま

不十分で、間接経路は直接経路の効果を増幅してす（図６）。
われわれは、直接経路を無くして間接経いると考えてきました。
われわれはまず、
皮質脊髄路を路だけ残したサルがどのような行動を取るかを観察刺激した際に間接経路を中継している脊髄固有ニュすることにしました。指を動かす際に使っている直接ーロンの活動を計測するという実験を行いました。霊

経路が破壊されているわけですから、損傷後しばら

長類の間接経路では、ある種の抑制がかかっている

くは指の運動が非常に障害されてしまいます。
ところということがわかっていたので、この抑制を外すためが訓練を続けると、一カ月ほどでちゃんと回復すると

23

補足眼野
頭頂連合野

前頭眼野

尾状核
上丘

黒質

図7

眼球のサッケード運動

橋
脚橋被蓋核

側傍片葉

小脳虫部

前庭神経内側核

いうことがわかってきました。直接経路を切断しても、うのは、実は２つの経路からの情報が同時に脳に入間接経路を使うとちゃんと指が動きますよということをってきています。
ひとつは、目からの情報が視床にある示したわけです。
しかし、そうすると今度は、機能回

外側膝状体という場所を介して一次視覚野に投射し復に関係することはわかるけれど、普段、何をしていてくる膝状体視覚系という経路です。
これは進化的

るかはわからないではないかという批判が出てくるわに新しく、大脳皮質が発達してきたほ乳類で大きくなけです。

ってきた経路です。
それに対して、視神経が脳幹のあ

われわれ脳科学者は、常にこういった問題に悩またりでちょっと横に逸れて、中脳にある上丘という場所

されています。普通の状態、健常な状態での機能をに投射する経路を膝状体外視覚系といって、進化的調べるためには、特定の経路だけを遮断することがに古く、大脳皮質がない魚類やカエル、トカゲで発達

できなければならず、かといって、薬を入れて機能をした視覚経路です。
われわれの脳にはそういう古い

止めるといっても、そこには隣り合っていろいろなニュ

経路がまだ残っています。図８に簡単に示すと、
ひとーロン、足の方までいくニューロン、小脳に信号を戻つは網膜から入った視覚情報が膝状体視覚系を介すニューロン、抑制性のニューロン等が存在しており、して外側膝状体から一次視覚野、そして高次の視どこの機能が止まっていて、何を見ているのかわから覚野に行って、上丘に行って目を動かすという経路で、ないということになるわけです。特定の回路が制御すこれは進化的に新しい経路です。
それに対して中脳るためにはどうしたら良いのかということは、脳科学の上丘に行った後、上丘の中間層に行くという近道を者をこの何十年間も悩ませていた問題で、私も20年通って反射的に目を動かしたり、
また視床の別の核をぐらいこういう問題に悩んできました。

通じて大脳皮質に投射する経路があります。
これは視覚の処理経路
もうひとつ、例を紹介しましょう。今度は、目の動きに進化的に古い経路です。
なぜか、われわれは２つの経路を同時に持っているのですね。
そして、前者の膝状体経路は意識にのぼる視覚で、関するお話です。
目を動かす神経回路というのは、手膝状体外視覚経路というのは意識にのぼらない視とはだいぶ違います。出力系については、大脳皮質

覚と一般的にいわれています。視覚野を損傷した患から脳幹の上丘という場所に目を動かせという指令

者さんの所見というのは有名で、視覚野が損傷するが送られることで目が動きます（図7）。一方、そこにつと損傷された反対側の視野が見えなくなることが知らながる入力系についてですが、われわれの視覚といれています。例えば、左の大脳皮質の視覚野が壊れ

24

頭頂連合野

尾状核
上丘

黒質

橋
脚橋被蓋核

側傍片葉

小脳虫部

前庭神経内側核

一次視覚野

図 8 サッケード制御における視覚運動変換過程

ると、右の視野が見えなくなるということです。患者さんに、「どこが見えませんか？」といって、視野の障害の範囲を調べるわけです。

は意識にのぼらないということがわかりました。
では、それは何だろうかというと、当然思いつくのは先ほどの上丘の経路です。
われわれは現在、
そういっ

ところが70年代にイギリスで非常に面白い症例がた経路を調べており、例えばサルで一次視覚野を吸報告されました。視覚野の損傷後、視覚が見えたと

い取って完全に取ってしまい、
機能の回復を見てみま感じる意識と、実際の行動が乖離するという症例です。
どういったタスクかというと、ここを見なさいというタす。
これはblindsight、盲視、見えない視覚と呼ばれーゲットが出てそこを見ると、今度は別のところにターる非常に面白い現象です。
ＤＢさんという方は、14歳

ゲットが移動し、そちらに目を向けたらジュースがもらの時から片頭痛から発作があり、大脳皮質に動静脈えるという課題です。
これを１日何百回もできるよう訓の奇形があるということがわかって、33歳の時に右の練します。図９は、この４カ所のどこに目が行ったかと視覚野の除去手術を受けました。予想通り同名半盲いうことを示していますが、損傷前はちゃんとできていになって視野の左側が見えなくなったのですが、あるます。左の脳を損傷してすぐは、損傷と同側の健常な時に、ＤＢがその見えないはずの視野にあるものの位側はちゃんとできるんですけれども、反対側はやはり置をいい当てることができることに医者が気づきましできなくなってしまいます。
ところが、１カ月くらいすると、た。
スクリーンに光点を点灯させて当てずっぽうでいかなりできてきて、６カ月弱になると、
かなりちゃんとできいから位置を当てるように指示すると、見えないはずるようになる。大体２カ月ぐらいで回復が起きてきます。

の光点を正しく指さすことができる。
さらに、棒が縦か損傷直後は、やはり一次視覚野が無いとできません

横かを当てるテストをしても間違いなくできる。
ただこ

が、時間が経つとなぜか機能が回復して目が向けらのテストのあとでＤＢに成績が非常に良いことを伝えれるようになります。
何故このようなことが起こるのかをると、とても驚いたといいます。意識と行動はバラバラ調べるために、経路として重要と思われる上丘にムシなんですね。
このことから、一次視覚野を介さない中モルという薬を入れて活動を止めてやります。
もし上枢の視覚経路があって、この経路を介する視覚情報

丘が本当に重要な役割を果たしているのであれば、

25﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂

補足眼野
前頭眼野

図9

固視
損傷 週前

ターゲット提示位置

垂直方向の目の位置︵度︶課 題

サッケード課題の
回復過程

ターゲット
（サッケードする）

垂直方向の目の位置︵度︶

週後
健常側 損傷側

水平方向の目の位置
週後
健常側 損傷側週後
健常側 損傷側

水平方向の目の位置回復にほぼ2カ月かかる
せっかく直ってきた行動が再びできなくなるはずです。

上丘に至るような膝状体外視覚経路について、ある

しかし、上丘に薬を入れて活動を止めても、健常側は程度のことはわかってきているのですが、通常の状態

そんなに影響を受けませんでした。
なぜかというと、外ではどう機能しているかということになると、やはり新し

側膝状体とか一次視覚野を介する経路が働いていい実験パラダイム等のツールが必要なのです。
そこでるからです。
それに対して障害側の上丘の働きを止め

われわれが狙っているのは、神経回路を特異的に遮てやると、サッケードができなくなることから、
やはり上丘断ないしは破壊する実験システムです
（図10）
。
例えば

を介する視覚経路が、視覚野が損傷を受けた際の機領域ABCといった場所から、領域Ｘという場所に入力

能代償にはとても大事だということがわかるわけです。

が入ってきます。
領域Xを壊すと全部の入力が無くなり上丘を介する経路が損傷機能回復をして機能代ます。問題は、領域ＢからＸへの経路だけ遮断するの償に働くように、われわれの脳の中に残っているカエにはどうしたら良いかという問題になります。逆にまたルの脳とか、魚類の脳が、脳が壊れてしばらくすると今度、領域Aという場所から領域XYZという場所にい

頑張りはじめて機能代償してくれることがわかります。

ろいろ分かれていっているときに、領域Ａを壊すとどう

ただ、こういった無意識の視覚野は、普段は何をしてなるかというと、全部の経路が駄目になってしまうので、いるのだろうかということがまた疑問になってきます。

どの経路の効果かわからなくなってしまいます。
その中カエルの脳が自分の中にあって何をしているのか、
つで領域ＡからYへの経路だけ遮断するのにはどうした

い考えたくなります。
ただ、そうなると可塑性の問題とら良いかといったことが、解析の鍵になってきます。

いうのはなかなかやっかいです。回復してからの機こういった操作は、遺伝子改変マウスではできるよ

能を見るだけではなく、健常な状態で調べてみないとうになってきています。
それぞれの細胞の種類ごとに、わからない、特に経路を選択的に遮断しなければな

発現に違いがある特殊なタンパク質を作るための遺らないということになります。

伝子を読み出すためのプロモーターという領域があ神経科学をひも解く新技術
われわれは、
こういった問題で長年悩んでおります。

ります。
それをうまく使い分けてやるとそれぞれの細胞
種類ごとに特異的にタンパク質を導入することが可能です。最近では、大脳皮質の違う細胞ごとに違う例を挙げた皮質脊髄路から運動ニューロンに行く脊色素を発現させる事も行われており、レインボーにな髄の間接経路を介する信号伝達、
それから網膜からぞらえてBrainbowと呼ばれています。
こういった技26

﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂図10

神経経路選択的な機能遮断（破壊）実験システム

領域Bから領域Xへの経路だけを遮断するには？

領域Aから領域Yへの経路だけを遮断するには？

術はマウスだと可能ですが、霊長類では今のところできていません。慶應義塾大学の岡野栄之先生たちのグループで遺伝子改変マーモセットができるように詰めていきたいと思っている次第です。

光遺伝学による神経回路の修飾なりましたが、このような遺伝子操作をマーモセットで今、
そういった神経回路を修飾するひとつの方法

行うには、まだまだ時間と技術の改変が必要です。
まとして注目されているのが、先ほどの津本先生のおしてや、
マカクザルやヒトで遺伝子操作を行うというこ話にもありました、光遺伝学、Optogeneticsという方とになると、いろいろな意味で非常に困難です。

法です。
これは、藻類の細胞膜に発現している膜タン

そこで、
ウイルスベクターと呼ばれる毒性の無いウ

パク質などをうまく活用する方法です。
ひとつはチャネ

イルスに、遺伝子を運ばせて標的細胞に感染させる

ルロドプシンといわれるタンパク質で、青色の光が当ことで遺伝子を導入するという方法を用いることが考たるとチャネルが開いて細胞内にナトリウムやカルシ

えられています。
ウイルスベクター技術は遺伝子治療

ウムが入って細胞を興奮させます。
もうひとつはハロに有効性が期待されています。
ただ、必ずしも全てのロドプシンといわれる塩素イオンのポンプで、黄色の事例で遺伝子治療がうまくいっているわけではありま光を当てると細胞が逆に不活化します。例えばスパイせん。
どういうところがうまくいってないかというと、ひとクを出している細胞に、黄色の光を当てると活動が止つには感染効率が問題です。例えば全体のたかだまります。最近は、
この２つ以外にもいくつかのタンパ

か１〜２％しか感染しないのであれば、その細胞は良ク質が知られてきていますが、
これらはいずれもミリ秒くなったとしてもやはり全体に治療効果は上げられなの時間オーダーで非常にシャープに神経細胞の活い。
さらに感染したとしても、どれくらいたくさんの遺伝動をオン・オフができる装置です。

子がタンパク質に読まれるかということも考えないとい

これを、特定経路の、ある細胞にだけ発現させてけない。
そういったことで、ウイルスベクターの効果をやって、そこに光を当てると、他の経路には全く影響考える際には、感染した１個１個の細胞の機能を変を与えずに、
自分が抑制したいと考えている経路だ化させるレベル、特定の経路の神経伝達を変化させけ止めることが可能になるのではないかと考えていまられるレベル、そして個体としての行動を操作するレす。
ひとつの例として、先ほどいいました膝状体視覚

ベル、といったようにいろいろなレベルがあるわけです。

経路と膝状体外視覚経路という新しい経路と古い経やはり最終的に治療レベルまでもって行こうとすると、路のことを考えてみます。
これは、手始めにマウスで個体レベルでの変化が起きるぐらいにならないと、効行った実験ですが、マウスの網膜にアデノ随伴ウイル

果を期待することは難しいのではないかと考えていま

スベクターを使ってハロロドプシンという抑制因子をす。
こういったレベルを、基礎研究の中で何とか突き打ち込んでやります。YFPという蛍光物質を載せて

27

レーザー

一次運動野

図11

サル一次運動野手指領域へのアデノ随伴ウィルスによるハロロドプシンの導入いますので、
その発現を確認することができます。網

消えた部分は、網膜から直接きた経路の反応であろ膜の神経節細胞に発現し、視神経に沿って、中脳のうということがわかってきました。

上丘の一番浅い層の投射先までYFPが発現してい現在は、サルの網膜から上丘に行く直接の経路だ

ることがわかります。
このハロロドプシンが細胞体で効

けシャットアウトするということをミリ秒の正確さで試み

くということはこれまでにわかっていましたが、投射先ています。
マウスでできているのだから、マウスで研究の末端のところで本当に効くかどうかということは、
ちすれば良いじゃないかということかもしれませんが、
マゃんとした論文が出ていませんでした。
われわれが初ウスとサルでは古い視覚系と新しい視覚系のバランス

めてなのですが、実際にマウスのスライス標本を使い、が結構違っていて、マウスでは一次視覚野を壊しても神経を刺激して上丘の細胞からパッチクランプ法で直後から一見、影響がぜんぜん見られないのです。
と記録しますと、レーザー照射前は興奮性のシナプス

ころが上丘を破壊すると、マウスは見えないような感じ

電流が記録されるのですが、照射するときれいに消になり、サルの場合とは異なっているわけです。
このプ

えてしまいます。
そしてまた照射をやめるとまたシナプ

ロジェクトを始めて、最初に非常に困ったのは、マウス

ス電流が現れるという感じで、末端でもこの方法を使で有効だったベクターがサルで効かないことがしばしって、非常にきれいにオン・オフできることがわかりましば起こるということでした。
そういったこともあり、やはりた。マウスの個体でも、こういった視覚刺激をすると霊長類用にベクターを調整し直す必要がありました。

非常にシャープなオン反応とオフ反応が出るわけでわれわれは、
サルの一次運動野にベクターを注入

すけども、それが光を当てるとかなり小さくなります。

しハロロドプシンを発現させ、黄色のレーザーで活動

残った部分が何かというとまだ感染効率が悪い部分を止めるということを行っています。ベクターを注入しがあるのかもしれません。
しかし、少なくともきれいにた場所を、
もう１回電極でさし直して活動を見るわけ28

﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂図12

2重感染による
神経経路の
選択的遮断

逆行性に運ばれる
1番目のベクターを注入ですけれども、レーザーを当てている期間だけきれい

順行性に運ばれる
2番目のベクターを注入

後にその話をしたいと思います。

に活動が止まるということがわかってきました（図11）。

先ほどまで、１個のベクターだけを考えていたわけ

感染の効率もかなり上がってきていますし、実際に手ですが、われわれはベクターを２つ使う方法を考えまを動かしてものをつまむ時には神経の活動が増える

した（図12）。
まず、投射先に感染すると逆行性に運わけですけれども、
レーザーを当てると、活動がぱんとばれるベクターを注入します。
ここで使ったのはわれ止まるということもわかってきました。
ただ、局所にレー

われのグループに入っている福島県立医科大学のザーを当てているだけだと、なかなか行動への影響

小林和人先生が作られた、ちょっと特殊なレンチウイは見られません。世界中の研究室が、このような技術

ルスベクターです。
そのベクターに、Tet-Onという配開発で現在しのぎを削っていますが、まだ行動レベル

列がくっつくと遺伝子の読み出しが始まるTRE（テトまで影響を与えることに成功した研究室は出てきて

ラサイクリン応答性エレメント）という配列と、その下流いません。今後、より広い範囲にレーザーを当てる方にGFPと神経伝達を止めるための改変型破傷風毒法や、ベクターの感染効率の向上を検討する必要が素を載せます。
この配列は京都大学の渡邉大先生あると思っています。

が作られたものです。
このベクターを注入すると、ここに投射するあらゆる細胞に感染するわけです。

Tet-On／Offシステムによる神経回路の修飾

続いて、狙いたい場所にだけTet-Onという別のシークエンスが載った２番目のベクターを注入します。
そ

これまでには、先ほどお話しした３つのレベルのううすると２種類のベクターに同時に感染したニューロ

ち、１個１個の活動を変化させたり、特定の経路の伝ンはある特定の経路だけになるという方法です。
それ達を遮断することはできてきました。最後の行動を変では、この非常に特殊なウイルスベクターをどうやって化させることについて世界中がしのぎを削っています

作ったかというと、
これは小林先生のつい最近の１月

が、それについて最近ちょっと成功したことがあり、最27日に発表された論文ですが、レンチウイルスという29

ウイルスの表面にある糖タンパク質を変えたのです。

までネコとかサルでいろいろ調べた結果わかってこれまでも狂犬病ウイルスの糖タンパク質と変える

いた間接経路の中継ニューロンが存在するといわことで逆行性に行くものがありましたが、それに加えれてきた場所と一致していること、それから皮質脊て口内水泡性ウイルスの糖タンパク質とキメラを作髄路の主な投射先にもマッチしてることとがわかりると機能性タイターがとても上がり、いろいろな場所ました。
この細胞はGFPを発現しているものですかに逆行性に輸送されることがわかりました。
これまら、細胞体だけではなく軸索も追うことができます。

での逆行性のベクターに比べて10何倍も強力にな

例えば細胞体から下へ降りていく軸索も、投射先ったのです。

の脊髄前核の運動ニューロン付近までブランチをこういったものを使って、２重感染させた細胞で出しているところまで追えています 。
ということで、何が起きるかというと、片方はTREという配列が載

単に活動を抑えるだけではなくて、どのようなニュっていて、
テトラサイクリンという抗生物質の誘導体ーロンが抑えられたかを細胞体から末端まで、追が投与された時だけ遺伝子の転写が始まり、ＧＦＰえることがわかりました。

とテタヌストキシンが生成される仕掛けです。そうす

結論として、精密把持運動には運動野によるこると、自分の好きな時にオン・オフできるだけでなく、ういった直接経路だけではなく、間接経路もやはり数十倍という非常に強力な増幅効果がかかるとい大事だということが非常にきれいに示せたことになうものです。

ります。
また、
こういった逆行性輸送を用いた経路

われわれは、運動ニューロンのある下部頚髄の選択的かつ時間特異的、可逆的な神経遮断方法

前角にレンチウイルスを注入してやり、11日後に脊を開発でき、
この方法を用いると遮断された経路が髄の間接経路の細胞体がある場所であるC3-5髄細胞体から末端まで追えることがわかりました。
こう節に２番目のウイルスを注入します。それだけではいった技術の開発は、おそらく今後のシステム神

何も起こりませんが、十分に感染が起きた１カ月後

経科学の研究を革命的に変えるのではないかと思にドキシサイクリンというテトラサイクリンの誘導体をっております。

飲ませると、初めてこの神経伝達を止める物質（破傷風毒素）が出てくるという仕掛けです。

今後、こういった方法を使ってどのようなタンパク質を発現させるかによって、非常にいろいろなタイ

このサルに、芋をつまむタスクを行わせますと、
ドムスケールでターゲットとするニューロンの活動操

キシサイクリンの投与前は器用に親指と人さし指作ができることになるでしょう。例えば永遠にこの細でつまむことができます。
しかし、
ドキシサイクリンを胞を破壊してしまうこともできますし、先ほどのテタ投与して48時間後に同じタスクをやらせると動き

ヌストキシンのように数日のオーダーで活動を抑えが非常に遅くなっているのがわかりました。親指がることもできます。

前に伸ばせないようで、芋を落としたり、非常につさらに、先ほどお話ししたチャネルロドプシンとハロ

まみにくそうにしているのがわかります。明らかにロドプシンを発現させると、
ミリ秒単位でのブロックが巧緻性が低下したわけです。そこで、直後にかんできます。
こういった方法を、今後も開発していきたい

流して脊髄を見てみました。やはり本来、間接経路と考えています。

の中継ニューロンがあるべき場所にGFPが発現し最後になりますが、今回の技術開発によって、霊ていました。その場所をプロットしてみますと、これ長類ゆえの困難さも克服されつつあり、今後、霊長30

また、霊長類の行動レベルで実際に影響を与え的機能破壊によって、ある種の疾患モデルに発展ることができるようなベクターのシステムが出てきたさせることができると考えています。特に、頭頂野とことは、より有効な遺伝子治療のシステムの開発に

前頭野の間の結合を遮断すると、半側空間無視

つながるのではないかと期待しております。

や、ある種の統合失調症の原因のモデル動物を作ることができるのではないかと考えています。

Q&A
Q

神経回路をひも解くということで、ニューロ

り、脳の情報処理能力は飛躍的にアップしているのンを中心にしたご説明でしたが、このニューだろうと思います。

ロンと結び付いているグリア細胞が知覚や意識、行ただ、
グリア細胞自身の活動というのは非常にな動といった神経回路に及ぼす影響は、どのようなもだらかです。神経細胞ですと、ミリ秒単位でどんどのなのでしょうか？

ん発火が変わってきますが、グリア細胞だともう少確かに、本日はニューロンの話だけでグリしゆっくりした数百ミリ秒とか秒単位で活動が揺らアの話をしませんでしたが、グリア細胞は

いでいきます。ですから、あまり早い情報の処理そ神経細胞の約10倍の数があるといわれていて、神のものには関わっていないだろうと思いますが、神経細胞の間をびたっと埋めています。また、グリア経細胞が健全に働くためであるとか、高次機能を細胞の数はより高等な霊長類になるほど多いです。

発現させるための基盤としての役割は非常に大きA

例えばマウスの大脳皮質を見ると、錐体細胞な
どはびっちり詰まっていますが、ヒトの脳の標本を見るとすごくすかすかで空いてます。その間を埋めいと思っています。
ただ、わかっていないところはまだ多いですし、
今、非常にホットな研究領域だと思っています。

ているもののかなりの部分がグリア細胞だろうと考えられます。ですからグリア細胞があることによ31﹁ 神 経 回 路 を ひも 解 く 技 術 革 命 ﹂類ならではの高次脳機能の解明、それから選択「こころのふれあいと脳科学」
自然 科 学 研 究 機 構 生 理 学 研 究 所

定藤 規弘

本日は
「こころのふれあいと脳科学」というタイトル
でお話しをさせていただきます。
脳科学研究戦略推進プログラムの課題Ｄにおいては、社会行動を支える脳基盤の計測、支援技術の開うことです。われわれのグループでは、
この機能的
MRIと行動実験を用いて研究を進めています。

視線を介したコミュニケーション

発というテーマで研究が進んでおります。
社会能力は

今日は、社会能力のうち、特に視線を介したものに非常に大きな個人の機能でありますので、いくつかのフォーカスを絞ってお話ししたいと思います。
「目は口領域に分けて、そしてヒト、動物を対象とした研究チー

ほどにものをいい」という言葉があります。実際に、
わムが集まって研究を進めています。
その中でわれわれ

れわれは視線だけで複数の人間の関係を、言葉無しのチーム、生理学研究所は、社会能力の神経基盤とに読み取ることができます。
つまり、その人たちの意図

発達過程の解明、その評価、
計測技術の開発に携わというものが視線によって表わされて、われわれはそっております。
本日お話しするのは、特に人間を対象とれを感知できるのです。
これは社会能力の重要な一した社会能力の発達過程というものです。

部分です。社会能力というのは、他人の性質、あるい

人間の社会行動については、人文科学で膨大なは意図を正確に認知するための情報過程と定義さ研究が行われてきました。一方、脳科学では、
マクロれています。
そして、その発達過程は、基本的には行レベルからミクロレベルにかけて、脳という物質的な動パターンによって記述されています。

基盤を対象に、幅広い研究が現在進行しています。

社会能力の発達における行動上の重要な指標のこの２つを結び付けていくことが、社会行動を理解すひとつとして、共同注意というものがあります。共同注るために重要です。
われわれは、
その際に人間を対意というのは、２個人がある物体への注意を共有す象とした機能的MRIが要であるという認識に立ってることです。
この現象は生後６カ月から12カ月ぐらいに研究を進めております。

出現します。
この共同注意が非常に重要な行動指標

この機能的MRIとは、ある課題に関連した神経活だといわれる理由は、
これはこころの理論といわれる動の変化をとらえてその場所を同定する方法で、脳

他人の意図を忖度（そんたく）する能力の萌芽過程

賦活検査、
あるいはファンクショナルMRI（fMRI）
といであって言語発達の前駆であり、その欠如は自閉症

う名前を付けることもあります。普通は行動課題を作の早期兆候とされているからです。
このような共同注

成し、そして神経活動を計測するという二段階で実意の基盤としてアイコンタクト、
目を見つめあうというこ

験を行います。
その計測原理は、神経活動というものとが非常に重要であることが知られています。
アイコ

は代謝を介して脳血流の変動として観測できるといンタクトが引き起こすものは何かというと、心理的な状

32

態の共有です。例えば、意図、
これはあなたを見てい視線によって共同注意が起こる時の脳の活動とるということです。
そして注意、
これはあなたに注目しいうのは、頭の後ろの方から前の方まで非常に広いているということです。そしてもうひとつは情動です。

領域が活動することがわかります（図２）。
われわれ

感情を共有する、ということです。共同注意は、特にの興味のひとつは、
アイコンタクトを行っている際に脳子どもの場合ではアイコンタクトが起こってから発生のどの部分が共鳴するかということです。課題のベすることが多いことがよく知られています。

ースラインは２人が見つめ合っている状態ですので、われわれは、社会能力の基盤にある共同注意の、共同注意課題に関係する神経活動を引き算し、そさらに基盤である共有というものの神経活動を調べよの残りの部分のデータで相関する場所があるかどううと考えました。
その時の仮説は、
アイコンタクトに特異かというのを調べるという手法を取りました。
そうする的な心理的な共有状態というのは２人の間の脳の活と、右の前頭葉の下の方で見つめ合っている２人に動の同期によって表現されるのではないかというもの

特異的な神経活動の相関が見られました
（図３）。
わ

です。
その時にどのようなことが予想されるかというと、れわれは２台のMRI装置を用いて、２人の神経活動

アイコンタクトをしている一組のペアの２人の脳の同期を同時に測るというdual functional MRIという手が、アイコンタクトをしていないペアの同期より強い、そ法が、こういった社会的な相互作用を調べていくたのような領域がきっとあるに違いないという予想です。

めに非常に重要な道具と考えて、
この脳プロ課題Ｄ

実際にどのような実験をするかというと、２台ので力を入れて推進しています。

MRIを同時に動かして脳の活動を計測しながら、そこのような共同注意ができた後、１歳半ぐらいで自の中の人の視線の状態というものをカメラで相手の己認知というものが可能になってきます。
そして大体方に送ります。
そうすると、
MRIの中でバーチャルに見４歳半から５歳ぐらいで他人の意図の推論、推測がつめ合う２人の状況を作ることができます
（図１）。
ここ

十分できるようになってきます。
その神経活動の領域

で見つめ合いつつ、一人がある物体を見ます。
そのについては、近年、非常にたくさんの実験が行われ視線の動きによってもう一人もこれを見るということで、ており、前頭葉の内側、あるいは頭頂葉、側頭葉の完全に共同注意を再現することができるわけです。

間、あるいは頭頂葉の内側という場所が非常に強い

33﹁ ここ ろのふれあいと 脳 科 学 ﹂図1２台のMRIを用いて、２個人間の相互作用中の神経活動を同時に計測するシステム。共同注意とアイコ
ンタクト時の神経活動を２個人同時に計測できる。

図 2 視線処理に関連する脳領域。
視覚領域から右下前頭前野にわたって活動が見られる。

活動をすることが知られています。
そして、
これが他

こらないだろうと考えられています。

人の心的状態を推し量る読心というプロセスと関連

では、
このような行為を起こす動因は何なのでしょしているらしいということが繰り返し示されています。

うか。
これは非常に重要な問題で、いろいろな学問領

社会に向けた行動―向社会行動域において非常にたくさんの研究がなされています。
このような研究はヒト特有の利他性の進化に関する

ここまでは他人の意図を忖度するというような能理論的研究といわれます。
この問題がどういう意味で力の発達を見てきましたが、学童期以降になると向興味深いかというと、血縁が関係無く、直接のお返し

社会行動という、社会に向けた行動が起こってきまも期待できないような他者に利益を与える利他行為

す。向社会行動とは、要は世のため人のために働くが、なぜ自然淘汰を通して進化し得るのか、という点ということです。つまり他者を利するための自発的なです。要するに自然淘汰というのは、遺伝子レベルで行為、利他行為ともいいます。
これは遺伝的に無関も利己主義なものですから、考えてみるとこういったこ

係な個体間の役割分担と協同に不可欠と考えられ、とが起こるのは非常に不思議なのです。
こういう理論

人間の社会を形成する非常に重要な要因のひとつ的研究をされている人は、間接的互恵性という考えと目されています。

を入れてシミュレーションされています。

向社会行動の典型的な例は寄付です。
お金を見直接的互恵性というのは、「目には目を、歯には歯を」

返り無しにあげてしまうことですから、利他行為です。

のことで、AがBに協力すればそのお返しにBがAに協

もうひとつは戦争なのです。戦争が利他行為という力するというものです。理論的なシミュレーションでは、のはわかりにくいかもしれませんが、戦争にチームが直接的互恵性は淘汰圧に勝てないということが知ら勝つことによって自分が得られる利益と、自分が戦れています。理論家はそこで一捻り工夫をして、間接争に行って払うべきコストの間には非常に大きな差的互恵性という概念を入れました。
間接的互恵性とは、があります。個人にとっては決して無視できないコス

AがBに協力すると、それが故にCがAに協力するといトを、戦争では実際に払うわけです。
そういう意味で、うことです。
つまり、他人に協力的であるという良い評

戦争は向社会行動という性向が人間になければ起判がある人のみが、他者からの協力を得られるという34

﹁ ここ ろのふれあいと 脳 科 学 ﹂状況が存在すれば、良い評判という報酬が協力関係を成立させるということです。
これには、評判のシステムが必要になるということです。
これはもちろん進化レベルの話ですけれども、実際、現在の人間行動を観察し

図3

アイコンタクト中に見られた右下前頭前野における神経活動の同期ても、
やはり利他行動というのは見ることができます。
人間が実際になす行動をモデル化する一番大きな学問領域は経済学で、古典的には「理性人モデ
ル」というものが使われます。人間は金銭報酬とそれその状態で、無人販売所の売上を調べてプロットしまにかかる金銭コストの比を最大にするべく理性的にした。
そうすると、
目のポスターが貼られていた奇数週

ふるまうという理論です。
これは古典的な仮定で、必で常に売り上げが高くなることがわかりました。
これは、ずしもすべての行動を説明するわけではありません。

他者からの良い評価の予測が行動に影響したと解

例えば寄付については、
このモデルでは説明できま釈することができます。つまり、他人の目が向社会行

せん。現象を説明できないのであればモデルを変えよ

動を増加させたということになります。
このような行動

うということで、社会心理学者はひとつの改変を加えは単発の実験だけではなくて、他のさまざまな状況にています。
それは、報酬は金銭には限らないという改

おいても起こることがよく知られております。

変です。改変を加えた「社会交換モデル」
では、人間は社会報酬とそれに関わるコストの比を最大にする
べくふるまう場合もあるといわれています。

評判は報酬として処理されるのか
ここで報酬という言葉が何回か出て参りました。報実際にそのような理論的な変更が出てきた実験の酬というのは、それを得るために行動を強化するよう一例を示します。
それは他人の目により、社会的に望な因子と定義されます。
これは生物にとって基本的かましい行動が増えるというものです。無人販売所といつ重要な役割を持っています。
すなわち生存、
あるいうものがあります。
これは野菜を売っていたり、大学なは幸福のためです。特に人間においては後者が重どではコーヒーとかミルクとかを売っていたりするもの

要な要素になります。普通、報酬には２つの要素があですが、店頭には誰もおらず、何か欲しい人は無人るといわれています。
ひとつは得るとうれしいという快の料金箱にお金を入れるというものです。購入は他

楽の要素、そしてもうひとつはそれを得ようと行動す人の監視が無い状態で行うので、その代金の回収

る、動機づけの要素です。神経科学あるいは認知科

量というのが向社会行動の計測指標になります。
ここ

学、
あるいは行動科学の領域においては、
この報酬での社会実験がどういうものであったかというと、無の処理に線条体が関与しているということが、
さまざ

人販売所のシステムが成立している大学のカフェテ

まな知見から知られています。

リアで、目のポスターを奇数週に、花のポスターを偶数

ここでのわれわれの問いというのは、評判は報酬

週に料金箱の前に貼っておくというものです。
そしてとして線条体で処理されているのかというものです。

35

図4

1日目：金銭報酬fMRI実験

金銭報酬実験の概略

簡単なギャンブル課題を実施

1
報酬額は、
0、
30、
60円のいずれか獲得した金額は実際に実験後に支払われた

図5

2日目（約2週間後）：社会的報酬ｆMRI実験
参加者の行った自己紹介を8人の他者が見る「良い評価」
を報酬とする
実験の概略

その8人の他者が行った印象評定の結果を提示

図6

金銭報酬と自分への良い評価が共通して賦活化する領域

金銭報酬と自分への良い評価は、同じ脳部位（線条体）
で、同じ活動パターンを示した

つまり、評判という社会的報酬が、例えばお金など他出ると60円もらえる、といった具合に出た数字の金額の報酬と同じように処理されるのかという問題です。

を実験後に実際にもらうことができます。
この後、
２日目

実験では、
１日目に金銭報酬実験、
２日目に社会報酬の社会報酬課題の準備のため、自己紹介課題を行実験を行い、
その際の脳活動をMRIで計測しました。

います。
自己紹介課題では、約150項目の性格質問、金銭報酬課題ではギャンブル課題を行います（図4項目の自由記述質問（例：自分から見て、自分はど４）。0円、30円、60円と書かれた３枚のカードがあり、のような性格だと思いますか）に回答していただいた

好きなカードをめくります。
このとき、60円という数字が後、ビデオの前で自己紹介をしてもらいます。
２日目の

36

秒

﹁ ここ ろのふれあいと 脳 科 学 ﹂

秒

秒

時間

図7

向社会行動実験の概略（左上）、線条体の予想活動パターン（左下）、
実際の活動領域（右上）と活動パターン（右下）

社会報酬実験においては、MRIの中において他者調べるため、向社会行動をするかどうかの意思決定が参加者の自己紹介に対して行った印象評定の結時に社会報酬（良い評判）の予測が線条体におい果が提示されます。実際には図５のように写真と「信て処理されているかどうかを確かめる実験を行いま頼できる」
といった他者からの評価、評判が提示されした。
その際、他人の存在によって予期される評判をます。印象評定の結果は、参加者自身に対するものと操作する、という手法をとりました。使った課題は、寄自分以外の他者についてのものが提示されます。印

付行為に関するもので実在する78の慈善団体を選象評定で使用する単語については、予め、どの程度んできて、500円あげますので寄付するかしないか決

望ましい単語であるかということを評定しておきました。

めてくださいという質問をします。
この際、
ある時には

結果、金銭報酬課題ではたくさんお金をもらえたとき他人の目があって、ある時には他人の目が無い、といには、報酬処理に関係するといわれる線条体が強くう状態を作ります。
この時に、われわれの頭の中でい反応していました。一方、もらえたお金が少ないときはったい何が起こり得るかということをモデル化します

線条体反応が小さくなり、お金がもらえないときには（図７）。
まず、観察者がいる時に寄付するという決定反応が見られませんでした。社会報酬課題では、
自をした場合には、寄付するという内的満足感に加え分に対する褒められ方が強ければ線条体が強く反て、観察者から良い評価をもらえるだろうという、社会応し、褒められ方が弱ければ反応が弱くて、そして褒

報酬が加わるだろうと考えられます。一方、観察者がめられなければ反応しないことがわかりました。一方、いる時に寄付しないという決定をすると、お金はもら

他人が褒められている時にはその強度に関わらず、える、
これは報酬になるわけです。
ただし、悪い評判

線条体の反応は見られませんでした
（図６）。
これらの

という社会的コストを引き受けなければなりません。
もことから、金銭報酬と自分への良い評価というのは同し線条体が金銭報酬とそれから社会報酬を同じよう

じ脳部位、線条体で同一のパターンを示したというこに処理しているのならば、他人の目による社会報酬とになります。
したがって、評判は、快楽的（hedonic）

予期は①の部分、社会コストは②に現れてくるはずという報酬の１要素を持っているということがいえます。

です。実際に実験をやってみると、確かに他人の目のでは、動機づけの場合はどうでしょうか。
このことを効果はあるのですが、
ただしこれはその慈善団体の37

図 8 向社会行動理解における人文科学と脳科学の接点

社会的相互作用行動

機能的 MRI
システム
線条体
回

路
神

経
シナプス
分

子
遺伝子

重要性によります。
もしそれが非常に重要なものであ非常に重要であることが他の研究でわかっておりまるならば、他人の目があろうが無かろうが寄付します

す。
では、われわれの実験ではどうだったかといいま

し、重要度が低ければ他人の目があろうが無かろう

すと、他人に褒められている時に、
この内側前頭前が寄付しません。重要度が中くらいの時に他人の目野が非常に強く活動していました。
ところが金銭報の影響というのが出るということがわかります。一方、酬をもらった時には、この領域は活動していません。

この意思決定時の脳活動というのは、線条体で予想

つまり、
この２つの報酬の違いが他者の心的状態の通りの交互作用が見られ、動機づけにおける情報処推量の有無に関係しているということがこのデータ

理をこの線条体が行っているということがわかりましから確認できます。ですから、社会報酬は自己参照た。つまり、良い評判という社会報酬は、快楽的要因、において、他人からどう見られるかというこの読心

動機づけのどちらの要素についても報酬として考えのプロセスを経て、報酬系と関わって成立するものて良いということになります。

であるといえます。

ここまで、社会報酬と金銭報酬の同一性、同じ場

ここで示したのはこころの理論から外在性の動所で処理されるということをお話ししてきましたが、機づけで利他行為が起こるという駆動力のメカニ

次にこの２つの報酬の違いはいったいどこにあるか

ズムのひとつについてですが、これだけが社会行ということが重要な問いになります。
この違いは、社

動の駆動力かというと必ずしもそうではないと考え

会報酬には自分自身の評判の理解が必要で、このられています。
もうひとつ、社会行動の駆動力と考ためには他者の心的状態を推量ができること、つまえられるのは共感であります。共感とは、他人の感り社会能力が必要であると考えられます。他人の心情、あるいは他人の置かれている状況を認知して、的状態の推量は、内側前頭前野といわれる場所が同じ方向の感情を共有することです。
このため、代38

﹁ ここ ろのふれあいと 脳 科 学 ﹂ヒューマンサイエンス

バイオサイエンス

理的情動反応といういい方をされることもあります。
つまり共感して感じる痛みを回避するために他者を助ける向社会行動を取る、こういう図式が考えら

脳定位

機能的 MRI

れています。共感には２つの要素があります。ひとつは他人の痛みを自分の痛みとして感じるということですが、これは神経活動としても知られています。

図9

人文科学と脳科学を架橋するために必要な要素

共感のもうひとつの要素として、他人の立場に立つ視点取得があります。他人と自分の区別が付か場合によっては遺伝子まで、さまざまなレベルにおなければ、他人への援助行動は起こり得ないのでける機能を突き詰めていくための非常に重要な出す。
この他者の視点取得は、
こころの理論におけ発点になると考えられます。
もう一方、共同注意のる活動の領域と一部重なっていることがすでに知お話で示したのは、個体の脳の反応だけではなく、られています。
このことから、われわれはこの向社

複数の個体が実際に相互作用を起こしている時

会行動が発達するメカニズムとして、自他相同性にどのような神経活動が出てくるのか、これを調べから始まって、自他の区別が付いて、そして共感とるということが重要であるという点です。
これはわ

こころの理論の総合的な発達を経由して外来性れわれの課題Ｄにおいて、現在、重点的に進めて動機としての社会的報酬と内在性動機としての共いる方向で、社会的相互作用の解明に向かって

感的苦痛の回避の２つから向社会行動が発達しの計測技術の確保ということです。

てくるだろうという仮説を立て、これを証明しようと研究を進めています。

人間行動の理解を目指して

人間の社会行動と脳科学研究を結び付けるために必要な要素である人の行動モデルは、
ヒューマンサイエンスから出てくるものです（図９）。
これをバイオサイエンスに架橋する道具立てとして機

本日は、人間の社会行動と脳科学研究を結び

能的MRIが必要です。行動においてあらわされる付けるためにイメージング研究、あるいはイメージ

特徴を表現型といいますが、人間の表現型は動ング技術がどのように使えるのかということを例とし物モデルでは必ずしも高度なレベルで表すことがて示しました。重要な点は、
この人文科学という人できません。ですが、その手前にある中間表現型

間の科学、行動の科学によって、多数のモデルがについては、例えば回路レベルであったり、機能分

すでに存在しているということです。
これを神経科

子レベルであったり、いろいろなレベルで存在し得学の実験デザインの中に埋め込んで、ある行動にます。社会行動の研究において、
この中間表現型

対応する重要な神経基盤の場所を明らかにしまと呼ばれるバイオマーカー（ソーシャル・ブレイン・す（図８）。活動する脳の部位がわかることで、次マーカー）を探索するということが、課題Ｄにおけは動物レベルにおいてその神経回路や機能分子、

るひとつの目標になっています。われわれは、
ヒトの39

行 動 特 性の研 究とモデル動 物の行 動 特 性の研

お話しし、さらに人文科学と神経科学の架け橋、連究を対 比しつつ、さまざまなレベルにおける中間携においてどういうことが必要であるかということを

表 現 型 、あるいはソーシャル・ブレイン・マーカー

少しお話ししました。
ヒトの社会性を、物質レベルかを探索していくということを進めていきたいと考えら行動レベルにわたって統合的に理解することを目ています。

指すために、真に学際的な研究の推進が強く望ま

本日は、褒め、つまり社会的承認が、基本的報酬
あるいは金銭報酬と同様の神経基盤を持つことをれています。課題Ｄはその先駆けとなろうという心意
気で研究を進めています。

Q&A
Q

今、学校で寄付を集めているのですが、他者まうような社会の形、あるいは仕組みを調べていくとの向社会行動を進めるために、活動の重要いうのが大事なのかもしれません。

性を伝えること以外に、具体的な工夫などはありま
すか？

例えば、今の世の中、お金が大事だという部分がたぶんあると思うのですが、そのような社会は常にそ

向社会行動をどう進めていくかということでうであったわけではないはずです。他者から認められすね。
これは非常に難しい問題をたくさん含ることが重要であるという、そのような価値観が社会んでいると思います。人間の行動というのはいろいろの中に埋め込まれていたかもしれません。特定の社な要素に影響されて、非常に予測が付きにくいので会の中に入っているメンバーが世のため人のために

す。
そのため、
われわれには他者の行動を何とか予測働くというように、だんだん仕向けていくという仕組したいという非常に強い欲望があるのです。われわみがあると思います。

A

れが研究をしているのも、そのような欲望によるもの

現在の日本の社会の中にあるとしたら、例えば勲かもしれません。裏返していうと、他人がどのように章ですね。勲章はお金にはならない。つまり、お金と行動するかというのは非常に読みにくいというこということだけを考えていては勲章という制度、褒めです。
この人はきっと世のため人のために何か仕事る、褒賞するということは成立しないはずですね。
とをしてくれるだろうと思って、それを何とか進めるよ

ころが実際に勲章という制度は成立しています。
こ

うにしたいと思っても、本当にその人がそうしてくれういったことを深く研究することがおそらく大事だ

るかどうかというのはかなりわかりにくいですよね。

と思います。
こういうことをやれば、みんな世のため

こういう時には、人間の社会の中である行動を取ら人のために働くのだという即効的な方法というのざるを得ないというか、取るように何となく進めてしはたぶん無いと思いますが、長らく人間が社会を作

40

差が大きいことがあるのです。疾患による差よりもいことを本日はお話ししました。だから社会がある

個人差の方が大きいという場合が結構あるので、以上、利他行為を進める仕組みがあると考える必疾患の原因の部位であるといった判断にはかなり要があると思います。
それを調べていくのが、
これか

苦労することがあります。そういった技術的な制約

らの世代のあなた方のお仕事だろうと思います。ぜはあるのですが、現在ごく普通に使われている手法

ひ頑張ってください。

と考えていただいて良いかと思います。

Q

私は心理学の勉強をしているのですが、心理学では病状がどのくらい良くなったか、悪くQ

先生のご研究では、自己というのはあくま
で生 物 的な個 体を範 囲とされていると思なったか、寛解したのかがわかりません。機能的MRI

います。しかし、われわれは絶えず外と物質循環をを使うことで、脳の働きがどれくらい良くなっている

通して大きなシステムを持っているわけですから、のかを、正常な人と比べて実際に眼で確認できるの

家族と財産を共有し、地域社会、あと国家とか地ではないかと思います。将来は、そういった利用が可

球全体といったものをひとつの自己と見るような能になるのでしょうか。

モデル化というのも可能だと思うのですが、いか先ほどの里宇先生のお話にもあったように、がでしょう。

脳機能の状態を神経活動として画像化して、特定のグループと別のグループの間の比較をする

Aということは、ごく普通に行われています。例えば里うものをどのレベルで定義していくかによると思う

宇先生のお話では、正常の時と比べて脳卒中になのですが、自分が行動を完全に把握できてコントロ

るとどうなるか、そして脳卒中後にリハビリテーシールできるという意味で肉体は非常に大きな境目

ョンをしてどの程度良くなったかということを調べになります。そういう意味での自己、これを一番狭ていました。このように２つの状況を比較するといいものと考えて、例えば自分と同じように感じられう手法に還元することは可能です。ただし、この場る家族であるとか、共感の届くところ、あるいは人合にその２つの違いというのはあくまで相関であっ類全体というふうに自己を拡張して定義するというて、必ずしもそれが因果関係を示しているわけではことは当然あると思います。社会の話と自己の話とないということです。
これは伊佐先生のお話の中でいうのは実はちょうど裏腹の関係があります。要す

少しありましたけれども、
こういうイメージングといるに非常に密接に関係しているわけなので、他人とうのはある特定の状況を反映する神経活動の空間

自分の境界をどこに置くかという問題ですね。
これ的分布がわかるということです。だからその２つのは今後、自己というものをどうやって定義していく

状況に何らかの違いがあるとすれば、それは血流か、そしてそれをわれわれ自身がどうとらえている

反応の大きさであるとか、活動領域の空間的な広かというモデルのところに非常に大きく効いてくる

がりとかの違いに現れるということになります。こと思います。たぶん、ご専門は人文系なのではない

ういった比較はいろいろな疾患で実際に試されてかと思うのですが、きっとそこでのモデル研究の成いますし、治療効果をそれで計るという試みもたく果というのが、こういった神経科学との連携時におさんなされています。ただ、こういった課題で神経いて非常に大きな意味を持ってくるのではないかと活動の計測をする時に何が問題かというと、個人

感じています。

A

はい、あり得ると思います。要は個体という壁を越えた自己という話ですね。自己とい41﹁ ここ ろのふれあいと 脳 科 学 ﹂ってきて、そして社会は利他行為が無いと成立しな

質問が２つあります。
ひとつ目は、脳は２つののスポンジであるというとらえ方。
もうひとつは電線半球が並んでいますよね。
さまざまな機能ががいっぱい配列している、電気的な現象としてのとら

空間的に並んでいてさまざまな認知などにつながっえ方。
３つ目が、化学的反応工場としての脳のとらえているのだと思いますが、その情報の流通といったあ方です。
３番目の部分というのは、外部からの物質にたりについてお伺いできればと思います。
２つ目は、
脳

よって大きく影響されます。オキシトシンというのはの活動には、神経伝達物質であるドーパミンや、
オキ

もともと体の中にあるホルモンですが、
これは脳の化

シトシンといったホルモンの影響も大きいかと思いま

学的、あるいは電気的な信号を大きく変えることがす。
そのあたりについてもお伺いできればと思います。

知られていて、実際の社会行動としては信頼が上がまずひとつ目のご質問ですが、特に脳機能のってきます。
また、
ドーパミンが過剰に出てくるとやは統合に直接かかってくると思います。脳機能り非常に破壊的な行動が出てくるということも、動物QAが局在している、
これはよく知られていることですが、実験、あるいは人間の実験でよくわかっています。脳局在だけで脳の機能をすべて説明できないこともはというものをどういう側面でとらえるかによって、さっきりしています。
ですから、さまざまな機能が空間

まざまな現象をある程度説明できるようになると考的に並んでいるとおっしゃったわけですが、それをどえられるかと思います。今、そういったいろいろな見う統合しているのか。
これは脳科学における究極の方で脳そのものを見ようとしています。
その空間的な

疑問のひとつです。
まだ誰も知りません。
それを明ら分解度というのは、
それこそセンチメートルのレベル

かにしようとする営みがこういう脳研究の研究者のからナノメートルのレベルまで、いろいろなレベルで仕事であるというふうにご理解いただければと思い見られています。
だから非常にたくさんの人たちがたます。
２つ目のご質問にあったオキシトシン、
ドーパミ

くさんのレベルで、たくさんの目で脳を調べているとンの話ですけれども、これは脳をどうとらえるかといいうのが、神経科学の現状です。

うことと関係してきます。脳のとらえ方としては３つぐらいあって、ひとつは血のめぐりがたくさんある血42

「アルツハイマー病：
分子病態研究から予防・治療へ」
東京大学医学部

岩坪

威

最後の講演になりますが、
アルツハイマー病という、ます。
そのひとつの表れとして、認知症が重くなられた

非常に数も多く、そして脳が障害される病気につい方というのはご家族が介護される場合もありますが、て、歴史的なことから今後の予防、治療というところま症状がある程度を超えると、介護、福祉の公的な支

でかいつまんでお話をさせていただきたいと思います。

援が必要になります。それは介護保険によって賄わ医療・国家課題としてのアルツハイマー病

れているのですが、認知症のコストはすでに介護保
険の半分ぐらいを占めているといわれています。
アルアルツハイマー病というのは、
いわゆる認知症の原

ツハイマー病というのは、
だいたい５年から10年という因として一番多い病気です。数字から入りますと、日期間をかけて進行していく病気ですが、自然の経過

本に認知症の患者さんは今、200万人くらいいらっでの進行を仮に５年間遅らせることができたら、社会

しゃるといわれています。現在、実際の調査が進んで経済的なことも含めて非常に大きなメリットがありまきており、本当はもっと多いのではないかともいわれてす。
もちろん、その患者さんご自身の尊厳、あるいはいます。2050年まで対策が行われない場合、高齢化

能力が保たれることになりますし、
さらにご家族の方もまだ進むこともあり、認知症の患者さんの数は500の生活上の非常な労苦も減らすことができるのです。

万人になるのではないかともいわれています。
また、現在においても、おそらく将来においても、
この認知症全体の中のおよそ３分の２、あるいはそれ以上の方がこのアルツハイマー病によって発症されているの認知症とアルツハイマー病
このようにアルツハイマー病は老齢者の方に認知症を起こす代表的な病気です。

ではないかと考えられています。世界の産業、特に製頭頂皮質

薬・診断の産業でも、
アルツハイマー病に対してさま

視床

ざまな開発等を進める必要が非常に大規模に生じてきています。
また最近の統計では、
コスト面、つまり
アルツハイマー病というのは数字に表してどれくらい損失が生じているのかを算出しています。
この統計では、世界全体で6,040億ドル、日本円に換算すると50兆円のさまざまな形の損失があるだろうといわれています。
日本ではなかなか正確な医療経済的な評価がないのですが、数兆円に上るだろうと考えられてい

前頭皮質
中隔核
ブローカ対角帯
マイネルト基底核
背外側被蓋核

後頭皮質
アセチルコリン
O

CH3
N

H3C

O

図 1 症候改善療法：アセチルコリン仮説（1970-80年代）

+

CH3
CH3

43

図2

継続長期投与のADAS-cogの経時変化（中間成績）

２番目に多いのはおそらく脳血管障害ですけれど呼ばれる糖尿病、肥満、動脈硬化といった病気も、実も、
アルツハイマー病が認知症の原因として非常に多はアルツハイマー病の非常にはっきりした危険因子にい。
では、なぜアルツハイマー病で認知症が起こるのなるということが明らかとなり注目されています。私たでしょうか。
これまでのご発表の中でもいわれていた通ちの脳科学研究戦略推進プログラムの課題Ｅ生涯

り、脳神経の回路が大脳の機能、つまり人間としての

健康脳の中では、こういった生活習慣による代謝的

脳の機能を司っています。脳にある神経細胞が徐々なストレスというようなことも研究テーマにしています。

に死滅して数がどんどん減ってしまい、
この回路が保続いて、アルツハイマー病の研究の手がかりになっ

たれなくなる。
それが認知症の原因だと考えて良いとてきた物質的な３つの要素をご紹介していきたいと思思います。
では認知症とは何なのかを簡単に定義しいます。
ひとつは神経伝達物質です。
これはシナプスておきたいと思います。認知症の代表的な症状はやという脳の神経細胞の継ぎ目で興奮を伝える物質ではり物忘れだろうとおっしゃる方が多いと思います。
そす。
２つ目は私の専門でもある病理学です。
これはタ

れはまさに正解なのですが、物忘れ、記憶障害だけ

ンパク質なのですが、これについては後ほど詳しくごでは認知症とはいわないのです。他の先生方のお話説明します。
３つ目は何といいましても、病気の解明にしにもでてきましたが、記憶以外にもさまざまな脳の高

大きな威力を持つ情報である遺伝子の情報です。今

次機能があります。認知機能と呼ぶこともありますが、日は、この３つに沿ってお話をしていきます。
それから、

例えば言語、空間の認知や、ものの形を作る構成能

治療法について、２つお話をしたいと思います。治療

力、あるいは高次の判断能力など、さまざまなものが法には大きく分けて２つのタイプがあります。
ひとつは

あります。
こういった認知機能が進行性に落ちてきた

症候改善療法（symptomatic therapy）
で、補充療

結果として、その方なりの独立した生活に支障をきた法と呼ばれることもあります。
これは病気そのものの進した状態、誰かの手助けを受けないと生活していくの行には影響は与えないのですが、病気で足りなくなっに支障がある状態、それを認知症といっています。

たものを補う、あるいは出ている症状を改善させるとさて、アルツハイマー病のお話に戻ります。
アルツハ

いう治療薬です。
これに対して、こういった研究の中イマー病の何が危険因子なのか、それが大きな問題

から病気そのもののメカニズムを見つけて、その病気ですが、一番強い危険因子は加齢です。高齢になるの進み方を遅くしようというものに疾 患 修 飾 療 法

ほど多く発症します。
これが現在、
アルツハイマー病（disease-modifying therapy）
があります。
こちらはが非常に増えている主な原因かと思います。
また、近根本的な治療法と平たくいう場合もあります。
この２つ

年社会問題にもなっているメタボリックシンドロームとの流れに関してもご説明していきたいと思います。

44

正常な脳

アルツハイマー病大脳皮質の萎縮

アセチルコリンとアルツハイマー病

アルツハイマー病海馬の病理組織像

1. 神経細胞脱落
2. 神経原線維変化(neuroﬁbrillary tangle)
3. 老人斑 (senile plaque）

ます。図中の帯は何も薬を飲まれなかった方の平均

まず、疾患の症候改善療法、あるいは神経伝達物

的な認知機能の変化を表し、実線は塩酸ドネペジル質に関わる治療についてお話しします。
そこで出てくを飲まれた方の認知機能の変化を表します。
塩酸ドネ

る中心分子はアセチルコリンという分子です。
これはペジルを飲まれた方では、最初の数十週の間は認知脳の中のある種の神経細胞が、神経伝達物質として機能の低下が抑えられているのがわかると思います。

使っている分子です。1970年代ぐらいから、
アルツハ

ところが、40週以降になると認知機能はだんだんと落

イマー病の患者さんの大脳の中でこのアセチルコリン

ちてしまいます。
この結果から、
塩酸ドネペジルの投与の量が減っている、ということがいわれるようになりましによって認知機能の低下の始まりが遅れはしますが、た。
アルツハイマー病患者の脳を調べてみますと、
マイ低下の傾きは同じなので、病気自体の進行のスピード

ネルト（Meynert）基庭核にあるアセチルコリンを送りは残念ながら改善されていないということが読み取れ出している神経細胞が、大脳の神経細胞と共に非常ます。つまり、補充療法、症候改善療法であると認めに早い時期から脱落していることがわかりました（図

ざるを得ないわけで、最終的にはこの傾きを和らげる

１）。
このことから、
アルツハイマー病の認知機能障害

ような根本的な治療法が必要になってくるわけです。

のひとつの原因ではないかということが仮説としていわれ出しました。
もしそれが本当だとすると、
このアセ

アルツハイマー病の病理学

チルコリンをうまく補ってやることができれば認知機能

次に病理学の切り口からお話をします。図３左は障害、認知症が改善できるかもしれない。
そういう発正常な方の脳です。脳を下から見たもので、大脳の想が出てきます。
この発想に基づいて実際に開発さ前頭葉、側頭葉が見えています。正常の脳というのれたのが、塩酸ドネペジル（商品名：アリセプト）というは、このように、ぴちぴちに神経細胞が詰まっておりまお薬です。
この10年ぐらい日本でアルツハイマー病にす。
ところがアルツハイマー病で亡くなった方の脳（図対して唯一利用可能であったお薬で、現在も非常に３中）を見てみると、前頭葉を比べても、側頭葉を比よく使われています。
この薬はアセチルコリンの分解をべても、非常に萎縮が進んでいることがわかります。

抑えることによって、脳の中のアセチルコリン濃度を高ちなみに色の違いはホルマリン固定の有無によるもの

めます。図２は複雑なグラフになりますが、実際にこので、病気とは関係ありません。
この患者さんの側頭葉薬が患者さんに効くかどうかを臨床治験で発売前にの内側に海馬というところがあります。
これは記憶のテストした時のデータです。横軸は時間（週）、縦軸は座としても有名な場所ですが、ここの組織標本を作っ

認知機能で下にいくほど機能が落ちていることになりて診断をした時の顕微鏡写真が図３右です。
ここに45﹁ アルツハイマー 病 分 子 病 態 研 究 から 予 防・治 療へ﹂

図3

アルツハイマー病の病理学

42個型Ａβは試験管内で40個型Ａβよりも速く集してアミロイド線維を形成する

42個型ＡβはヒトAD病理過程でも40個型Ａβよりも先に蓄積する (ダウン症脳での検討）
42個型

40個型

42個型

40個型

42個型

40個型

図 4 42個型Ａβと40個型Ａβ

アルツハイマー病の脳で起こっている３つの大きな変

31才

44才

57才

化がきれいに表れています。
ひとつ目の変化は神経細す。ふたつ目の根拠は、
このＡβの蓄積がアルツハイ胞の脱落です。
ふたつ目の変化は、正常な脳には無マー病の最も初期から起こる変化だということです。

い２種類の物質が溜まってきている点です。
アルツハ

３つ目の根拠は、非常にはっきりした根拠で、
アルツハ

イマー病を発症すると、図中のピンクの矢印で示した

イマー病の中に優性遺伝性を示すタイプがあるといような神経細胞の中に、真っ黒に染まる異常な線維がうことです。
どのようなことかというと、原因になるある

溜まってきます。
これはアルツハイマー先生が見つけた遺伝子を持っている方は確実に発症するということもので、神経原線維変化という名前が付いています。

です。
その性質は、２分の１の確率で子どもにも遺伝

本日は時間の関係で、神経原線維変化についてあま

していきます。
このタイプのアルツハイマー病は全体のりお話しはできないのですが、タウという神経細胞の骨0.1％以下と非常に珍しいものですが、その原因にな

格を作っているタンパク質が異常に固まったものだとるいくつかの遺伝子が見つかっています。
その遺伝いうことがわかっています。
もうひとつ、緑の矢印を付子に起こった変異により何が起こるかというと、
Ａβをけた部分は神経細胞の外に大きな染み状に広がって溜める方向に働くことがわかっています。

いるようにみえる病変です。
これは染み状なので老人では、
このＡβとはどのようなものなのでしょうか。
タンの脳に現れる斑、老人斑と呼ばれています。
最近の研

パク質はアミノ酸がつながったもので、Ａβの場合はア

究で、これは細胞の外側でＡβ（アミロイド・ベータ）とミノ酸が約40個つながってできています。
Ａβの元とな呼ばれるタンパク質が固まったもので、アルツハイマーるＡβ前駆体タンパク質（APP）
で、
このAPPからに２病の原因に非常に深く関わっていることがわかってき

回はさみが入り、切り離されることでできるのがＡβで

ました。
これから、
この話を少しさせていただきます。

す。
このＡβが細胞の外に放り出されて固まることでアミロイド仮説
この老人斑、つまりＡβの蓄積がアルツハイマー病

老人斑になります。
タンパク質にはさみを入れ切断す
る酵素としては、
βセクレターゼとγセクレターゼの２種類が見つかっています。

の原因になっているという説は、
アルツハイマー病の先ほど、Ａβは40個程度のアミノ酸の数からできていメカニズムの仮説、アミロイド仮説といわれています。

るといいましたが、40個型と42個型というものがあるとＡβができてくる過程が原因で、結果として先ほどのいうことがわかっています。
この違いが、
Ａβの溜まり方

神経原線維変化の形成、あるいは神経細胞死が起に非常に大きな影響を与えるということが90年代の初

こり、認知症が発症する因果関係があると考える仮めにわかってきました。
ランズベリーという研究者が試説です。
この仮説には３つほど大きな根拠があります験管内で実験を行い、42個型Ａβは40個型Ａβに比べのでご紹介します。

て非常に早く固まって線維を作るということを示したの

まず、ひとつ目の根拠はＡβが溜まってくる現象が、です。
そこで今度は、
ヒトの脳の中でも、同じ現象が見アルツハイマー病に非常に特異性が高いということでられるかどうかが問題になり、私たちもそれを検討する

46

ロンドン型

図 5 APP遺伝子の変異はＡβ産生に影響を与えることになりました。
この際、製薬企業の研究者である浅図 6 プレセニリン遺伝子の変異はＡβ42産生を増加させる

見さんと鈴木さんという方が、先ほどの40個型Ａβと42決めるということがわかりました。最後に見つかったの個型Ａβをきれいに見分ける抗体というすぐれた研究がプレセニリンという遺伝子の１型２型というもので試薬を発明されました（図４左）。
この抗体を使い、アルす。
この４つについて簡単にご説明していきます。

ツハイマー病の変化を見たものが図４右です。
これはまずは、APP遺伝子に関してですが、図５は、先ほダウン症というアルツハイマー病の変化を早くから起こ

どのアミロイド前駆体タンパク質から脳に溜まるＡβがす病気の方の脳で老人斑のでき方を、
30代、
40代、
50

できてくる過程を示した略図です。前駆体タンパク質代の３つの年代で見たものです。
そうすると、
まず42個の赤色で示した部分が端と端で切れて、Ａβができ型Ａβが先にできて、追いかけるように40個型Ａβがど老人斑になるわけです。
このAPP遺伝子に見つかっ

んどんできてくるのがわかります。
つまり、先ほどのランた変異として、一か所の配列が置き換わるものがあり

ズベリーが試験管の中で見た実験の42個型Ａβが先ます。最初に見つかったロンドン型という変異は、
Ａβに固まるということが、人の脳でも確かに起こっているのＣ末端と呼ばれる端の少し右側にあるバリン（V）とことがわかったのです。
この抗体のように研究の道具というアミノ酸がイソロイシン（I）というアミノ酸に置き換して非常に切れ味の良いものが出てくると、すぱっと病

わるというもので、90年代の初めに見つかりました。
そ気の現象もわかってくるという印象深い経験でした。

の翌年には、
スウェーデン型と呼ばれるN末端側で生遺伝子とアルツハイマー病

じる変異が見つかりました。
２個のアミノ酸、
リシン（K）とメチオニン（M）が、アスパラギン
（N）
とロイシン
（L）

次は遺伝子のお話です。先ほど少しお話ししたよに置き換わり、
アルツハイマー病が発症するというもの

うに遺伝性アルツハイマー病は非常に珍しいものでです。つまり、Ａβをコードしているところを挟んでいるすが、この原因となる病因遺伝子、そしてもう少し多くようなところのアミノ酸配列が変わることにより、家族の方に関わってくる危険遺伝子というものが、現在４性のアルツハイマー病が起こるということです。

つ見つかっています。
ひとつは先ほどでてきたＡβの

その後、それぞれの変異でどのようなことが起こっ前駆体タンパク質をコードするAPP遺伝子で、このているかが明らかになりました。
まず、C末端側で起こ遺伝子が変異によってアルツハイマー病を発症する

るロンドン型の変異が何を起こすかというと、γセクレということが最初に見つかりました。続いて、
アポリポタ

ターゼがAPPを切断する際のはさみの位置が変わ

ンパクＥ（ApoE）というタンパク質をコードしている遺り、固まりやすくてやっかいな42個型Ａβが多く作られ伝子の個人差が、
アルツハイマー病発症の危険度をるようになるのです。
一方、N末端側でスウェーデン型

47﹁ アルツハイマー 病 分 子 病 態 研 究 から 予 防・治 療へ﹂

スウェーデン型

スウェーデン型
ロンドン型

図 7 インスリンシグナリングとAD病変との関連

図 8 アルツハイマー病進行の時間経過（病理学的には早期から発症している）の変異が生じると、
βセクレターゼという酵素によるはさる42個型Ａβが、どかんとできるようになるということがわ

みが非常に入りやすくなる、
つまりたくさん切断されるこ

かったわけです。

とでＡβが増えていくことになります。
このように、固まりやここで少しお話を整理してみます。
このＡβを作る酵

すい42個型Ａβが作られやすくなるロンドン型、Ａβが全素反応の中で、元になる基質がAPPです。
このAPP

体として増えるスウェーデン型のどちらの場合でも、
アル遺伝子の変異によって42個型Ａβの産出量が上がり

ツハイマー病を発症するということがわかったわけです。

ました。
それから、
基質を切断するはさみにあたる側の次にApoE遺伝子は後でお話しすることにして、先プレセニリンの変異でも同じことが確認できました。42にプレセニリン遺伝子の変異が何を起こすのかについ個型Ａβはアルツハイマー病の初期に溜まってくる固まて簡単にご説明します。
プレセニリンというのはやはりタ

りやすいアミロイドの分子です。
いろいろな原因がありンパク質をコードしている遺伝子ですが、細胞膜を９回

ましたが、結局起こってくる変化というのはＡβが凝集

串刺しにする、
複雑な形のタンパク質です
（図６）
。
見つ

しやすくなるということで、Ａβがアルツハイマー病の原かった当初は何をやっているタンパク質かわからな因分子だということがいわれる様になったわけです。

かったのですが、後の研究でこのＡβのしっぽを切るは続いてもうひとつの遺伝子、ApoE遺伝子についてさみであるγセクレターゼという酵素の本体だということお話しします。
このApoEというタンパク質は、肝臓でがわかりました。図６に示したグラフは、私たちの研究作られていて、体に必要なコレステロールなどの脂質室の准教授である富田泰輔さんが大学院生の時にを運搬しているタンパク質です。
これが脳のグリア細行った培養細胞を使った実験のデータで、変異が何を胞でも発現していて、神経細胞に脂質を分配するよ

起こすのかを示したものです。
この培養細胞では、40うな役割をしています。
ヒトのApoE遺伝子では３種類

個型Ａβがたくさん産生されており、42個型は大体１割の遺伝子多型、遺伝子のバリエーションがあります。

位しか産出されません。
この培養細胞に正常なプレセ

その中で一番多く見られる標準型が３型というタイプ

ニリン遺伝子（PS2wt）
を導入して、発現させてもＡβのですが、４型を持つ方ではアルツハイマー病になるリ産出量は大して変わりません。
ところが、実際に患者さスクが上がるということがわかっております。
では、４型

んで見つかっている141番とか239番のアミノ酸が変というのはどうしてアルツハイマー病のリスクを上げる

わったプレセニリン遺伝子（N141l、
M239V）を導入し、のかは、残念ながらまだはっきりとわかっておりません。

発現させるとこの比率が変わってしまいます。
先ほどか

アミロイドタンパク質が固まりやすくするのではないか

らお話ししてきた、固まりやすくて病気の初期に出てくというデータもありますが、脳の脂質代謝に関係する

48

PETによる脳代謝・アミロイド蓄積の評価異常になったマウスを使うといった方法で、どうして糖体液生化学マーカーの測定

尿病がアルツハイマー病のリスクになるのだろうかということを研究していきたいと考えています。図７はかなり簡略化した図ですが、肥満、生活習慣等により糖尿病になるとインスリンの効きが悪くなり、体の方ではインスリンがどんどん産生されます。
その結果、脳では薬物投与

このインスリンの効きが強くなりすぎるのかもしれません。
あるいは別の可能性として、神経細胞がインスリンに対して抵抗を示すようになるのかもしれない。
そ

MCI

年齢

AD

5-10 years

タンパク質ですから、脳の神経細胞を維持するところれがアルツハイマー病の病的過程にどう働くのだろう
かということを研究していきたいと考えています。

アルツハイマー病の臨床研究にも非常に重要な働きがあるだろう、
４型があると、も最後に少し臨床に関わるお話をして締めくくりにさしかすると神経細胞が脆弱になるのではないかな

せていただきます。
アルツハイマー病というのは認知

ど、いろいろな視点からが研究が進められています。

症を起こす病気であるわけですが、その前にもう少し

糖尿病との関係

症状が軽い、物忘れだけの時期があります。軽度認
知障害（ＭＣＩ）といっていますが、病理的に見ますと、

さて、先ほども少し触れました糖尿病のお話を少し

実はこの時期にもすでに相当進行しています（図８）。

させていただきます。糖尿病というのはアルツハイ

それから先ほどもお話ししたとおり、
アミロイドの病理とマー病の発症のリスク因子になっていて、疫学研究

いうのが一番早い時期から出てきています。
現在、アミによると発症リスクは２倍ぐらいになるということがわ

ロイドに対する薬がいろいろと出てきており、治験が行かってきています。九州の久山町で行われた研究でわれていますが、
すべてアルツハイマー病が完全に発は、耐糖能の異常がある、つまり糖尿の傾向がある

症した方で治験を行っています。
しかし最近になって、と、この老人斑が増えるということがきれいに示されてやはりできるだけ早い時期、Ａβが溜まり始めた頃に治います。最近の研究では、ここにApoE遺伝子の４型療すべきではないかという考えが出てきています。

が同時に強く効いてくる、つまり４型遺伝子を持ってそれを可能にするためには、症状が無い時からのいて、かつ糖尿病がある方のリスクが上がるというこ

脳の変化を見ていくことが理想です。
このためにはバともわかってきています。糖尿病というのはインスリンイオマーカー、
あるいは画像のマーカーといった体の外が効かなくなって血糖値の上がる病気です。私たちから脳の中の変化を知り得るような指標が必要になっはこの脳プロの中で、インスリンの細胞内伝達経路のてくるわけです（図９）。
定藤先生のお話にもありました49﹁ アルツハイマー 病 分 子 病 態 研 究 から 予 防・治 療へ﹂

MRIによる精密な
脳容積の測定図 9 画像バイオマーカーと生化学バイオマーカー

（60〜84歳）

MRIで脳の萎縮を見るというのも強力な方法です。
放射性物質のついた標識を脳の中に微量入れることによって、脳の代謝を見るPETスキャンという方法も

図 1 0 J-ADNI臨床研究の概要

有用です。
さらに、血液、脳脊髄液といった体液の中の生化学的な成分を調べるということもできます。現ている状態で検出できるようになっています。
この在、健常な高齢者の方やアルツハイマー病発症前後

J-ADNI研究の中で、アルツハイマー病患者さんのほの時期にある方にご協力いただいて、こういった指とんど、
それから前駆段階の方が多いMCIでは７割

標がどのように変わっていくのかということを正確にぐらい、それから健常な高齢者の方でも２割位の方追跡して、指標となるバイオマーカーを作り、薬の効きでＡβが検出されるということがわかっています。

を調べる研究が進んでいます。

先ほどお話ししたとおり、
アルツハイマー病に対す

その一番大きな流れがADNI（AD Neuroimaging

る薬、例えばアミロイドの蓄積を抑える薬というのは、Initiative）という研究です。
これはアメリカで始まって症状が無い時期から先制攻撃的かつ予防的に処

日本でも行われている研究です。
日本のJ-ADNIでは、方することが、理想的なのではないかということがい５年間かけて38の施設で600人の方を検討していく

われるようになっています。
アメリカのADNI研究で予定で、MRIやPET、それから遺伝子や脳脊髄液、は、Ａβが蓄積された方ではすでに脳の萎縮がス

それから心理検査等を総合的に行って、
アルツハイ

ピードアップしていることがわかっており、この時期にマーの起こる過程を早くに見つけ出そうという臨床研

薬を投与しようという計画が３つくらい、今年から来年究です（図10）。
これは大きな組織で、さまざまな研究にかけてスタートをすることになっています。例えば、
こ者と臨床医とが協力し合って研究を進めています。

のアミロイドPETでＡβが溜まりかけている方や、遺伝

すでに目標の600例のうち、500例以上の方が正式に的なリスクの高い方に薬を飲んでいただいて、予防登録され、順調に研究が進んできています。例えば、が可能かを確かめようということです。
わが国でこのMRIでは脳を歪みなくムラなく、非常の微量のレベル計画はまだ実現していませんが、
このJ-ADNIをベーまで容積の変化を見るといったことを行っています。

スに実現したいという議論を始めています。

脳の容積というのは脳の萎縮を表しますので、どれくこのように、現在はアルツハイマー病をできるだけ早らい病気が進んだか、あるいは薬が効いたかというこ

く診断しなければならないという流れになってきていまとを評価できるようになるわけです。
それからPETス

す。現在使われている基準というのは25年前に作らキャンでは化学物質を一時的にアミロイドにくっつけれたもので、症状を中心に見ているものですが、今年ることで、これまでは患者さんの死後に脳を解剖させ

アメリカで改訂された新しい基準では、画像やバイオていただくことでしか確かめられなかったＡβを、生きマーカー、遺伝情報等を総合的に使って診断しよう

50

しゃる間に認知症になるかどうかはわかりません。発知障害、それから症状が無いけれども変化が出てき症せず、
うまく天寿を全うなさる方も多くいらっしゃるはている方までを分類しようという内容が盛り込まれてずです。
つまり、初期病変らしきものが見られた方のういます。
しかし、注意しなくてはいけない点もあります。

ち、どういう方を今後予防治療の対象にすべきなのいろいろな診断法が出てきて、アルツハイマー病の初か、一般的な医療にこういう先進的な診断法、今後期病変かもしれないものが脳に出ている方を検出で出てくる治療薬をどう広げていくのか、といったことがきるようになっても、こういう方々の全員が生きてらっ

問題になってくるかと思います。

Q&A
先ほどアルツハイマー病の原因としてＡβのれてきたと思います。そういった不可逆的な反応の蓄積と凝集というお話がありました。
こういう起こらないような形で凝集を防ぐという点で、良い阻

タンパク質を凝集させる酵素として、トランスグルタミ

害剤が安全に利用できる形で出てくると、非常に有ナーゼという酵素がありますが、タンパク質を架橋し意義であろうかと思います。

Qて塊にすることでタンパク質の凝集を防ぎ、アルツハ
イマー病の予防、あるいは進行を遅らせるという考え

最近、10代から50代ぐらいの認知症の発症でこの酵素の阻害剤を作っており、最近、世界一活性Qが高い阻害剤を合成したことを発表しています。
こう

当でしょうか。

いうトランスグルタミナーゼの阻害剤を実際のアルツA

ハイマー病の進行を抑える薬に使用することについて、先生のお考えをお聞かせ願いたいと思います。

が増えているという話を聞いたのですが、本比較的若い方の認知症ですね。
かつては、40〜50代以上ですと初老期の痴呆症といって、狭い意味でのアルツハイマー病がそこに入っておご指摘のトランスグルタミナーゼの関与につりました。実際には、それより若い年代でも、少数でいては、
アルツハイマー病研究の歴史の中ですがアルツハイマー病を発症される方がいます。現も、非常に早い時期から注目をされてきたかと思い

在は、20代から50代ぐらいまでに起こるものは総括ます。特に本日はお話ししませんでしたが、細胞を殺して、若年性の認知症あるいはアルツハイマー病といす過程に効いているのだろうと考えられているタウ

うようになってきています。患者さんの数が本当に増タンパク質が細胞内で重合していく過程、あるいは最えているのかどうか、ということについては疫学的な初は重合しても、可逆的、
つまり溶け得る状態で多量検討が進んできており、増えている可能性もありま体になっているのが、不可逆的になる過程でこのトラす。
これには、診断技術の発達により、正しく診断さンスグルタミナーゼによる架け橋反応が関わっていれる割合が非常に増えてきた面もあるのではないか

るのではないかということは、非常に早くから注目さと思います。

A

51﹁ アルツハイマー 病 分 子 病 態 研 究 から 予 防・治 療へ﹂と、従来のアルツハイマー病患者のみではなく軽度認

Qお伺いしたいことが３つあります。ひとつ目

いのかは、
まだよくわかっていないところです。

はなぜタウタンパク質 にはあまり注目せず、Ａβの研究がすごく進んでいるのかということ。

Q

家族性アルツハイマー病になる割合はどの程
講演中にもお話ししましたが、遺伝性のハッ化が原因でＡβができるのかということ。
３つ目は、

A

Ａβは大脳皮質や海馬には溜まるということでした

0.1%に満たない、まれな疾患と思われます。

ふたつ目はそのＡβが蓄積して、それが原因でアルツ
ハイマーになるというのはわかったのですが、
なぜ老

度ですか。
キリした家族性アルツハイマー病は、全体のが、小脳には溜まらないのかということ。
この３点について、宜しくお願いします。

A

アルツハイマー発症を遅らす、
なるべくさせな

タウタンパク質は、近年、非常に注目されてQきています。本日は時間の関係でこのＡβにこと、心がけることをアドバイスしていただきたい。

集中してお話ししたわけですが、なぜ最初にＡβの研究がどんどん進んでいったかというと、やはり因果関係が一番はっきりしているからだと思います。

A

い為に、50代の人間が日常生活で気をつける
過食を避け、適度の運動をとり、糖尿病や動脈硬化、高血圧を予防し、頭部外傷を受けないように配慮する、などが挙げられると思います。

タウタンパク質については、アルツハイマー病ではQ遺伝要素が自分にあるのかを早いうちに検実際にご家族に多数のアルツハイマー病患

ツハイマー病でも神経細胞の死の原因になっていAると考えられるようになってきました。ですから、細相談されると良いと思いますが、ApoＥ遺伝子の４胞死を少し進んできた段階で食い止めるための治型を持っていても発症されない方もありますので、頻療法を編み出す研究としても、タウタンパク質の研度の高い高齢発症のアルツハイマー病では予測のた究は再注目をされてきていると思います。

めの遺伝子検査は勧められないのが現状です。

ない別の病気ですが、タウタンパク質の遺伝子に変異が起こると、タウタンパク質が蓄積して脳の変性が起こる病気が見つかりました。
このことから、
アル査でわかるのでしょうか。
者さんが発症されている場合は、専門医にご

２つ目は、本当の理由はまだわかりません。例えば老化に伴って、例えば活性酸素などが増えてきて、これがＡβの産生や凝集に影響を与えるのではないかという仮説もあります。
あるいはＡβができる
過程、
Ａβ自体が分解される過程に変化が生じるのではないかという説もあります。いくつかの複合要因があるのだと思います。
それから３番目におっしゃった、小脳に溜まらな
いかどうか、実はアルツハイマー病が進行すると、小脳皮質でもびまん性の老人斑という、薄いＡβの蓄積がかなりたくさん出てきます。
これは大脳とは違う形で溜まってくるのですが、どうしてタイプが違うのか、何よりどうして小脳では細胞は死んでいかな

52

Q
A

J-ADNIは、何歳から参加できるのでしょうか。
60歳から８４歳までの方を対象としていますが、健常者の募集は終了しています。

閉会挨拶

閉会挨拶

文部科学省脳科学研究戦略推進プログラム、
「脳プロ」
の第３回の
公開シンポジウムを閉会するにあたり、
ひとことご挨拶を申し上げます。
本日は、高校生の方からいろいろな年齢層の一般の方までたくさんご参集くださり、
また活発なご質問等をいただき本当にありがとうご
ざいました。
われわれ、脳プロを推進している者といたしましては、
たくさんの方に興味を持って来ていただいたことに大変感謝しております。
われわれが健全な日常生活を営んでいくためには、心身、つまり「こころとからだ」の健康を保つことが非常に大事です。
からだの方の研
究は、医学あるいは医療の分野において近年著しく研究が進み、またその治療等も進展しています。一方、こころの問題は脳の機能であり、その理解、つまり、
こころがどのようにして働くかについては多くの点がわかっておらず、21世紀の最後のライフサイエンスの問題ともい
われています。
しかし、われわれが真に健全な生活をしていくためにプログラム
ディレクター

中西 重忠

は、
こころとからだの両者が健康である必要があることから、文部科学省が研究プロジェクトとして脳研究を支援することになりました。
本プロジェクトが開始されたのは単に研究の必要性があるというだ
けでなく、脳の機能、あるいは脳の機能破綻を科学的に解析できる時代を迎えていることも、大きな理由のひとつです。
つまり本日、４名の先生方からご紹介いただいたように、生命科学だけではなく、工学、ある
いは情報科学、
その他種々の新しい技術や考え方を取り入れて、今まで解析できなかった脳の問題を解析できる時代が来たということです。
さらに脳の機能、あるいは機能の破綻を理解するためには年齢的な問題、例えば幼児から成人、あるいは老人に至る問題を全体としてとらえるべきですが、それをとらえることができる時代を迎えているともいえます。
また、遺伝子から細胞レベル、あるいは神経細胞間のネットワーク、
さらに個体からヒトの社会活動を脳の機能との関係から解析できる時代を迎え、別のいい方をすると、いろいろなこころの問題が社会活動に反映するならば、科学的に脳の機能を解析することによって理解し、場合によっては問題に対処するための診断、治療、予防をしていくことが期待できるのではないか。
そういう時代を迎えているからこそ、
この脳プロという企画が始まったわけです。従って、最初にも説明がありましたように、
それらをカバーするうえで課題Ａから課題Ｅまで、いろいろな脳の問題に対しての研究が進んでいるところです。

53

このようなこころの問題は、融合的、かつ統合的に解析して初めて理解ができるわけで、このプログラムでは、いろいろな手法を用い、いろいろな問題を融合的、統合的にとらえて新しい展開をしたい、
そのよ
うに考えております。今後とも、ぜひこのような形でのご支援をお願いしたいと思います。
最後になりますが、こころの問題やこころの病の問題というのは、一般の人にも大変興味があるところで、テレビやいろいろなところで取り上げられています。
そのことは大事なことですが、われわれ科学者としては、それらの問題をでき得る限り科学的な根拠に立って、いまの研究の段階ではどういうことがいえるかを示していくことも使命として考えております。
さらに、こころの問題というのは常に倫理的な側面があり、その点も十分な配慮をして脳プロは進んでいます。今回の公開
シンポジウムは３回目の開催ですが、今後も４回、５回と会を開催して、どのように脳の研究が進み、また何を対象にし、さらにどのような成果が得られているのかを、ぜひ皆さんに知っていただきたいと思っております。今後ともよろしくお願いいたします。
本日はどうもありがとうございました。

54

講 演 者 プロフィール

津本

忠治（つもと ただはる）

プログラムディレクター
理化学研究所脳科学総合研究センター

シニアチームリーダー

1967年大阪大学医学部医学科卒業。1967年大阪大学附属病院にてインターン、その後内科研修医。1972年大阪大学助手(医学部附属高次神経研究施設神経生理学部門)。1975-1977年西独(当時)マックスプランク生物物理化学研究所に留学。1977年金
沢大学医学部助教授(第2生理学講座)。1980-1981年米国カリフォルニア大学バークレー校に留学。1983年大阪大学教授(医学部附属高次神経研究施設神経生理学部門)。2005年理化学研究所脳科学総合研究センターユニットリーダー。2009年より現職。
専門は神経科学。特に、大脳皮質視覚野の発達と可塑性。
著書に「脳と発達-環境と脳の可塑性」（朝倉書店、1986年)、共著に「分子・細胞・シナプスからみる脳」（東京大学出版会、2008年)などがある。

里宇

明元（りう めいげん）

慶 應 義塾 大学医学部リハビリテーション医学教室

教授

1979年慶應義塾大学医学部卒業／1984年米国ミネソタ大学リハビリテーション科レジデント研修／1987年日本リハビリテー
ション医学会専門医取得／1989年医学博士号取得（リハビリテーション医学）／2002年慶應義塾大学医学部助教授（リハビリテーション医学）／2004年より現職／2008年日本リハビリテーション医学会理事長。
専門はリハビリテーション医学。現在は中枢神経可塑性を促す手法の開発、ブレイン・マシン・インターフェースの開発と臨床応用に関心を持つ。
編著に「先端医療シリーズ36 リハビリテーション医学の新しい流れ」（先端医療技術研究所、2005年）、「最新整形外科学大系4
リハビリテーション」(中山書店、2008年)などがある。

伊佐

正 （いさ ただし）

自然 科学研究機構生 理学研究所 発 達 生 理学研究系認知行動発 達 機構研究部門

教授

1985年東京大学医学部医学科卒業／1989年東京大学大学院医学系研究科単位取得済み退学、医学博士／1989年東京大学医学部附属脳研究施設助手／1988-1990年スウェーデン王国イェテボリ大学客員研究員／1993年群馬大学医学部講師／1995
年群馬大学医学部助教授／1996年岡崎国立共同研究機構生理学研究所教授／2004年より改組にて現職。
専門は神経生理学。特に手と眼球の運動を制御する神経回路。現在は特に中枢神経系損傷後の機能代償機構に関心を持つ。
2006年ブレインサイエンス振興財団 塚原仲晃記念賞。

定藤

規弘（さだとう のりひろ）

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

教授

1983年京都大学医学部医学科卒業／1994年京都大学大学院修了、医学博士／1995年福井医科大学高エネルギー医学研究センター生体イメージング研究部門講師／1998年同部門助教授／1999年岡崎国立共同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教授／2004年4月より改組にて現職。
専門は神経科学 特に画像診断。現在は社会能力の発達過程に関心を持つ。
1998年第36回日本核医学会賞受賞。

岩坪威（いわつぼたけし）

東 京大学大学院医学系研究科 神経病 理学教授

1984年東京大学医学部医学科卒業／1986年東京大学医学部附属病院神経内科入局／1989年 東京大学医学部附属脳研究施設脳病理学部門・助手／1992年東京大学薬学部機能病態学教室・客員助教授／1998年東京大学大学院薬学系研究科臨床薬学教室・教授／2007年より現職。
専門は神経病理学・神経内科学。特にアルツハイマー病・パーキンソン病の分子病態。現在はアルツハイマー病の根本治療法開発にも関心を持つ。
共著に『Neurodegenerative Dementias』（McGraw-Hill社、2000年）などがある。
2008年メトライフ医学賞、2010年ヘンリ・ウィズニィエフスキ賞受賞。
55

体験・ポスターコーナー
脳プロの研究をご紹介する、「のぞいてみよう！脳プロ入門編」 ゲームや体験を使って、展示・体験ブースを設けました。

1

ヒトの運動機能をロボットで支援する〜外骨格ロボットによる運動支援からリハビリまで〜〈(株)国際電気通信基礎技術研究所（ATR）〉

2

ブレイン・マシン・インターフェースの臨床応用を目指した医工連携プロジェクト―「機能代償システム」から「治療システム」へ―

3

コモン・マーモセットの認知機能を調べる方法

4

社会性をつかさどる行動特性・神経基盤の解明

5

時間割引と社会行動―時間割引率（せっかち度）
を測ってみよう！

6

うつ病を克服しよう7

障害者自立支援のためのBMI型環境制御システム※〈慶應義塾大学〉〈京都大学霊長類研究所〉〈自然科学研究機構生理学研究所〉〈大阪大学〉〈国立精神・神経医療研究センター〉〈国立障害者リハビリテーションセンター研究所〉※「健康大国日本」の実現に向けたライフ・イノベーションの推進のために、各府省連携による効率的な取組が望まれています。
こうした連携の一環として、
厚生労働省から最近の研究成果をプレゼンテーションしていただきました。

「高校生サイエンスコミュニケーター」
新しい試みとして、玉 川学園高等 部 ※有志の皆様に、「 サイエンスコミュニケーター」として、ご来場者の方々へ「のぞいてみよう！脳プロ入門編」のいくつかの展示や、スーパーサイエンスハイスクール（SSH）活動での成果などを紹介していただきました。

展示解説協力太田朋花さん、高木結衣さん、髙梨世子さん、
田中莉沙子さん、谷本愛実さん、
中島奏子さん、
福田有紀さん、亘理彩香さん

音を用いたラットの条件付け学習〜学習した音を聴き分ける脳のしくみ〜
発表者： 山田倫子さん、渡邉貴之さん

ポスター発表チョコレートと学習〜脳波への影響〜 発表者： 堤理紗さん、大倉由莉さん
光の変化に気づく脳のしくみ

発表者： 富永賢人さん※玉川学園は、平成20年度からＳＳＨに指定されており、自分で課題を設定し実験を組み立てて研究できる生徒の育成をめざして
います。

56

「もっと知りたい！！脳プロ上級編」 脳プロの最新の研究成果をポスターでご紹介しました。
タイトル

代表研究者名所属

NIRSとEEGを使った脳活動モニタリング‐新しい脳卒中リハビリを目指して‐

大須 理英子（株）
国際電気通信基礎技術研究所
脳情報通信総合研究所

BMIのための高性能脳活動計測システム---NIRS-EEG装置の開発---

井上 芳浩

（株）
島津製作所
医用機器事業部技術部

人工視覚

不二門 尚

大阪大学大学院医学系研究科

神経細胞の活動を自ら制御する−BMIのためのニューラルオペラント

櫻井 芳雄

京都大学大学院文学研究科

新しいハイブリッド型リハビリ
磁気刺激と運動訓練の組み合わせによる麻痺回復

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

ダイヤモンド電極を使ったドパミン計測とBMIへの応用

北澤 茂

順天堂大学医学部

神経活動からサルの選択を予測する

坂上 雅道

玉川大学脳科学研究所

非侵襲型ブレイン・マシン・インターフェースの研究開発

山海 嘉之

筑波大学大学院
システム情報工学研究科

脳科学研究の倫理を考える赤林 朗

東京大学大学院医学系研究科

脳が筋肉を使って体を動かす仕組みを探る

小池 康晴

東京工業大学
ソリューション研究機構

脳活動光シグナルを用いた次世代BMIの開発

飯島 敏夫

東北大学大学院生命科学研究科

未来を拓く、
脳との光通信八尾 寛

東北大学大学院生命科学研究科

低侵襲高空間分解能シリコンウィスカ剣山型神経電極アレイの開発

河野 剛士

豊橋技術科学大学
電気・電子工学系

高分解能人工網膜デバイスの開発

太田 淳

奈良先端科学技術大学院大学
物質創成科学研究科

イメージの脳情報を伝えるBMI長谷川 功

新潟大学医学部

ヒト脳機能異常の脳内植込み電極をもちいたクローズド・ループ制御

片山 容一

日本大学大学院医学研究科

近赤外分光法を利用したブレインスイッチ

相良 和彦

（株）
日立製作所中央研究所

脳へ音声情報を直接入力するための基礎研究佐藤 悠

山梨大学大学院
医学工学総合研究部

私たちの脳はどうして物体をカテゴリー化できるのだろう？
図形特徴から物体カテゴリーへ向けての一歩。

田中 啓治

理化学研究所
脳科学総合研究センター

ニホンザルにおける社会的文脈の神経表象

藤井 直敬

理化学研究所
脳科学総合研究センター

超高磁場MRIとマーモセット脳科学

岡野 栄之

慶應義塾大学医学部

報酬系から迫る精神疾患の神経メカニズム笠井 清登

東京大学大学院医学系研究科

猫を怖がらないネズミから教わる心の仕組み

小早川 令子大阪バイオサイエンス研究所
第3研究部

様々な精神神経疾患は、脳の興奮と抑制のアンバランスによって引き起こされる

田中 光一

東京医科歯科大学大学院
疾患生命科学研究部

環境からみた健やかな脳の発達とその逸脱

遠山 千春

東京大学大学院医学系研究科

57

第３回 脳プロ公 開シンポジウム 報 告 書

発行 : 文部科学省｢脳科学研究戦略推進プログラム｣事務局

h t t p : // b r a i n p r o g r a m . m e x t . g o . j p
平成 2 3年10月発行