大脳皮質機能研究系

脳形態解析研究部門

脳における情報のやりとりは，神経細胞膜上に存在する，伝達物質受容体やチャネル，トランスポーターなどの分子によって担われ，制御されている。本部門ではこれらの分子の局在関係や動態を詳細に観察し，シナプス，神経回路，システム，個体行動の各レベルにおける，機能分子の役割を分子生物学的，形態学的および生理学的方法を総合して解析する。特に，各レベルや方法論のギャップを埋めることによって，脳の統合機能の独創的な理解を目指す。最近，凍結割断レプリカを用いた標識法で生体内分子の局在を１分子レベルで同定する新たな方法論を開発し，記憶学習に伴う生体内分子動態を電気生理学や行動学的方法と合わせて解析している。

（１） グルタミン酸受容体およびGABA受容体の脳における電子顕微鏡的局在を，特にシナプスとの位置関係や，受容体刺激によって制御される各種チャネル分子との共存に注目して，解析する。特に，凍結割断レプリカ免疫標識法を用いて，複数の分子の共存関係を電子顕微鏡レベルで解析したり（図１）記憶，学習の基礎となる，シナプスの可塑的変化に伴う分子の動きを解析したりしている。これらの結果と，個体の学習行動や電気生理学的モデル実験，培養細胞などのモデル系を用いた機能分子の局在可視化を組み合わせ，機能分子の局在制御メカニズムと生理的意義を探る。

（２） 中脳辺縁系，前脳基底核等の情動行動に関与する脳内部位とこれらから大脳皮質への出力機構について，また痛みの伝達に関与する脊髄，脳幹部位について，シナプス伝達機構および生理活性物質によるその修飾機構を，スライスパッチクランプ法を中心とした電気生理学的手法を用いて解析する（図２）とともに，それらの分子的基盤を明らかにする。

（３） ヒトの脳神経症状を引き起こす自己抗体のうち，受容体やチャネル分子などの機能分子に作用するものをスクリーニングし，機能阻害のメカニズムを探るとともに，それらの分子の脳の高次機能や統合機能における生理的役割を明らかにしていく。これまでに，代謝調節型グルタミン酸受容体（mGluR1）に反応する 自己抗体を発見し，この抗体をマウス脳に注入することにより，患者に見られたような小脳失調を再現することに成功している（図３）。

図１：AMPA型（5nm金標識）およびGluRd2型（10nm金標識）グルタミン酸受容体の小脳における共存	図３：代謝調節型グルタミン酸受容体（mGluR1）阻害自己抗体をマウス小脳に注入することによって再現された小脳失調
図２：ドパミンによる基底核シナプスのGABA放出に対するシナプス前抑制

職　　員

	教　授　　重　本　隆　一　　SHIGEMOTO, Ryuichi 京都大学医学部卒。医学博士。京都大学附属病院神経内科にて研修後，京都大学医学部助手を経て，平成１０年１２月から現職。 専攻：神経解剖学，分子神経科学。
	助教授　　籾　山　俊　彦　　MOMIYAMA, Toshihiko 京都大学医学部卒。医学博士。京都大学医学部助手，ロンドン大学研究員，長崎大学医学部助手を経て，平成１１年４月から現職。 専攻：神経生理学，神経薬理学。
	助　手　　深　澤　有　吾　　FUKAZAWA, Yugo 横浜市立大学文理学部卒。理学博士。三菱化学生命科学研究所特別研究員を経て，平成１３年１０月から現職。 専攻：内分泌学，分子神経科学。
	非常勤研究員　　田　中　淳　一　　TANAKA, Junichi 東京理科大学薬学部卒業，総合研究大学院大学生命科学研究科博士課程修了，理学博士。平成１６年４月から現職。 専攻：神経生理学。
	日本学術振興会特別研究員　　篠　原　良　章　　SHINOHARA, Yoshiaki 京都大学医学部卒，京都大学大学院医学研究科博士課程修了，医学博士。非常勤研究員を経て，平成１４年４月から現職。 専攻：分子神経科学。
	日本学術振興会特別研究員　　馬杉（時田）　美和子　　MASUGI-TOKITA，Miwako 京都府立医科大学卒，京都大学大学院医学研究科博士課程修了，医学博士。非常勤研究員を経て、平成１４年４月から現職。 専攻：分子神経科学，神経解剖学。
	外国人研究職員　Andrea Lörincz　　LÖRINCZ, Andrea ハンガリーセゲド大学理学部卒，神経生物学博士課程修了，理学博士，平成１６年５月１日より現職。
	日本学術振興会外国人特別研究員　　Màté Süegi　　SÜEGI, Màté ハンガリーセゲド大学理学部卒，分子細胞生物学博士課程修了，理学博士，平成１６年５月１日より現職。

大脳神経回路論研究部門

大脳皮質は多くの領域から構成され，それぞれが機能分担をすることで知覚，運動，思考といった我々の複雑な活動を支えている。皮質の機能を理解するためには，皮質のそれぞれの領域に存在している機能単位 としての内部回路の構造とその中で行われている情報処理に関しての知識が必要となるが，今のところ，あまり解明されていない。たとえば，皮質の神経回路は種々のタイプの神経細胞から構成されていることは知られているが，個々の神経細胞の情報処理方式・空間配置や，また，それらの神経結合の法則性に関してはほとんど理解されていない。さらに，神経細胞は，信号の伝達の手段として軸索終末から化学物質を放出するが，化学物質の種類によりそれらが回路網にどのような影響を与えるかについても明らかにする必要がある。本部門では，大脳皮質の内部回路の構造的・機能的解析を行ない，その回路の意味を理解することを目的としている。そのために，局所回路における神経細胞の生理的・化学的特徴，機能的単位 構造，各神経細胞間のシナプス結合様式などを電気生理学・免疫組織化学・形態学の技術を用いて調べ，皮質のモデル化のための基礎的データを得ることを目指している。

GABA作働性の非錐体細胞に重点をおいて，その機能的分類を行い，生理的同定法と特異的化学的マーカーを利用して，サブタイプごとのシナプス伝達の生理的性質を調べるとともに，それらの神経結合を定量的に解析している。

二個の皮質細胞からのGABA作働性の抑制性シナプス電流。アセチルコリンという伝達物質で，それらが時間的に同期して起きるようになる。

大脳皮質GABA作働性細胞の発火様式。皮質内で起きる周期的興奮に対するスパイク発射の仕方は，抑制性細胞のサブタイプによって異なる。

職　　員

	教　授　　川　口　泰　雄 KAWAGUCHI, Yasuo 東京大学医学部卒，同大学院医学系研究科博士課程修了，医学博士。生理学研究所助手，理化学研究所フロンティア研究員，チームリーダーを経て，平成１１年１月から現職。 専攻：神経生理学。
	助教授　　窪　田　芳　之　　KUBOTA, Yoshiyuki 大阪府立大学総合科学部卒，大阪大学大学院医学研究科修士課程修了，同博士課程修了，医学博士。日本学術振興会特別研究員，テネシー大学研究員，香川医科大学助手，ブリティッシュコロンビア大学研究員，理化学研究所基礎科学特別研究員，フロンティア研究員を経て，平成１３年１０月から現職。 専攻：神経解剖学，神経科学。
	助　手　　大　塚　　　岳　　OTSUKA, Takeshi 大阪大学基礎工学部卒，大阪大学大学院基礎工学研究科修士課程修了，大阪大学大学院工学研究科博士課程修了，工学博士。Duke大学研究員を経て２００４年６月から現職。 専攻：神経科学。
	非常勤研究員　　苅　部　冬　紀　　KARUBE, Fuyuki 東京農工大学農学部卒，東京大学大学院農学生命科学研究科修士課程修了，同大学院同研究科博士課程修了，農学博士。理化学研究所フロンティア研究員を経て平成１４年4月から現職。 専攻：神経科学。

心理生理学研究部門

認知，記憶，思考，行動，情動，感性などに関連する脳活動を中心に，ヒトを対象とした実験的研究を推進している。脳神経活動に伴う局所的な循環やエネルギー代謝の変化をとらえる脳機能イメーシングと，時間分解能にすぐれた電気生理学的手法を統合的にもちいることにより，高次脳機能を動的かつ大局的に理解することを目指している。特に，機能局在と機能連関のダイナミックな変化を画像化することにより，感覚脱失に伴う神経活動の変化や発達および学習による新たな機能の獲得など，高次脳機能の可塑性（＝ヒト脳のやわらかさ）のメカニズムに迫ろうとしている。

視覚障害者の点字弁別課題における両側一次視覚野の脳賦活 早期視覚障害者における右示指による点字弁別課題中の脳賦活状態を，高分解能MRlに重畳した（下段）。黄色く示した部位 で，課題遂行中に統計的有意に血流が増加したことを示している。一方晴眼者（上段）では後頭葉の賦活は全く見られない。視覚障害者では，後頭葉への視覚情報入力が欠損しているにも関わらず，点字読を含む触覚課題によって一次視覚野に劇的な神経活動が生じていることがわかる。幼少時からの視覚脱失により脳の可塑性が発揮されたものと考えられる。（上図）

運動順序学習の２つの異なる側面にかかわる脳部位 運動順序学習の２つの異なる側面にかかわる脳部位プッシュホンで電話をかけるときのように，右手の指で一定の順序でボタン押しをする運動を学習したときに，学習の程度と平行して神経活動が増加した部位 を示す。上段にオレンジ色で示すのは，運動順序についての陳述的学習（「あたま」で覚える）が進行するにつれて脳血流が増加した部位 である。両側の前頭前野，運動前野，前補足運動野，頭頂皮質などが含まれる。一方，下段に青色で示すのは，運動順序についての手続き学習（「からだ」で覚える）が進行して反応時間が短くなるにつれて脳血流が増加した部位 である。一次運動野の活動が徐々に高まっている。このように，運動順序を学習するときには，脳の中の異なる部位 が陳述的学習と手続き学習のそれぞれを担って活動することが示された。（右図）

職　　員

	教　授　　定　藤　規　弘　　SADATO, Norihiro 京都大学医学部卒，同大学院修了，医学博士。米国NIH客員研究員，福井医科大学高エネルギー医学研究センター講師，助教授を経て平成１１年１月から現職。 専攻：医療画像，神経科学。
	助教授　　本　田　　　学　　HONDA, Manabu 京都大学医学部卒，同大学院修了，医学博士。米国NIH客員研究員，日本学術振興会研究員を経て平成１１年４月から現職。 専攻：臨床神経学，システム神経科学。
	助　手　　神　作　憲　司　　KANSAKU, Kenji 千葉大学医学部卒，同大学院修了，医学博士。米国NIH客員研究員を経て平成１６年２月から現職。 専攻：システム神経科学，神経画像。
	非常勤研究員　　齋　藤　大　輔　　SAITO, Daisuke 徳島大学総合科学部卒，同大学院人間環境研究科修士課程修了，同大学院医学研究科博士課程修了。平成１４年４月から現職。 専攻：生理心理学。
	非常勤研究員　　山　本　幸　子　　YAMAMOTO，Yukiko 北九州大学文学部卒，九州大学大学院人間環境学研究科修士課程修了，同博士課程修了，博士（人間環境学）。平成１５年４月から現職。 専攻：心理学，神経科学。
	科学技術振興事業団研究員　　中　村　　　聡　　NAKAMURA, Satoshi 千葉大学医学部卒，福井医科大学大学院修了，博士（医学）。日本学術振興会研究員を経て平成１４年１月から現職。 専攻：神経科学。
	科学技術振興事業団研究員　　荒　牧　　　勇　　ARAMAKI，Yu 東京大学教育学部卒，同大学院教育学研究科修士課程終了，同博士課程単位取得退学。国立身体障害者リハビリテーションセンター研究所流動研究員を経て平成１４年７月から現職。 専攻：神経科学。
	科学技術振興事業団研究員　　田　邊　宏　樹　　TANABE，Hiroki 国際基督教大学教養学部卒，大阪大学大学院医学研究科修士課程修了，同博士課程修了，博士（医学）。通信総合研究所　柳田結集型特別グループ研究員を経て平成１４年１２月から現職。 専攻：心理学，神経科学。
	研究員（科学研究）　豊　田　浩　士　　TOYODA, Hiroshi 京都大学医学部卒，同大学院医学研究科博士課程修了。医学博士。平成１５年１０月から現職。 専攻：脳機能画像。