計画研究:A班

A01 細胞発振現象と集団発振のモーダルシフト

overview_a01.jpg膜電位の高周波振動から細胞内Ca2+振動へのモーダルシフト、神経細胞の発振から細胞集団の発振へのリクルートメント、さらに神経回路間の同期から、γ振動など脳波の律動成分となる過程をCl-ホメオダイナミクス仮説に基づいてネットワーク病態モデルを用いて解析し、マルチモーダルGABAの視点で、発達を含めた多次元・多階層のモーダルシフトを明らかにする。探索した多次元・多階層での新規発振現象をデータベース化して共有し、領域内連携により時空間の発振モーダルシフトの数理的理解を試み、神経系の集団発振現象と同期化が機能分化と自己組織化の場であるという作業仮説を共有する。以上から階層、周波数帯、モダリティの異なる発振現象の動的相関を説明する非線形数理モデルの構築により、発振現象の機能的意義と、ネットワーク病態下の異常発振の解明と介入による制御に寄与することを目的とする。

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研究代表者 福田 敦夫 
浜松医科大学 医学部 神経生理学講座
研究分担者 柳川 右千夫 
群馬大学大学院 医学系研究科 脳神経発達統御学講座
江川 潔 
北海道大学 医学部 小児科
連携研究者 秋田 天平 
浜松医科大学 医学部 神経生理学講座
渡部 美穂 
浜松医科大学 医学部 神経生理学講座
武藤 弘樹 
浜松医科大学 医学部 神経生理学講座

HP: http://www.hama-med.ac.jp/uni_education_igakubu_igaku_seiri1.html

A02 霊長類・げっ歯類モデルでの脳深部振動と運動制御

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1) 大脳基底核による運動制御と発振
正常な大脳基底核--大脳皮質ネットワークでは、高頻度(高γ帯域)の発振により、正常な行動や運動を制御していると考えられている。課題遂行中の実験動物(サル、げっ歯類)の大脳基底核から神経活動を複数同時記録するとともに、電気刺激、局所薬物注入、光遺伝学的手法による経路選択的ブロック・賦活などの手法を用いて特定の神経経路を操作し、神経活動と運動を同時観察することにより、発振現象が運動統御にもつ意義を明らかにする。

2) 大脳基底核疾患の病態生理と発振
大脳基底核疾患とくにパーキンソン病では、低頻度(低β帯域)の発振が大脳基底核--大脳皮質ネットワークに起き、無動をはじめとする様々な神経症状が発現すると考えられている(ネットワーク病)。疾患モデル動物(サル、げっ歯類)から神経活動を複数同時記録するとともに、電気刺激(脳深部刺激)、局所薬物注入、光遺伝学的手法による経路選択的ブロック・賦活などの手法を用いてネットワークを操作し、神経活動と症状を同時観察することにより、発振現象が病態にもつ意義を明らかにし、疾患治療への応用を考える。

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研究代表者 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
連携研究者 伊東秀文
和歌山県立医科大学 医学部 神経内科学
畑中 伸彦
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門
知見 聡美
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門
佐野 裕美
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門
纐纈 大輔
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門
Dwi Wahyu Indriani
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門
Wang Tsui-chin (alice)
自然科学研究機構生理学研究所 生体システム研究部門

HP: http://www.nips.ac.jp/sysnp/

A03 ヒト脳発振現象の直接記録

overview_a03.jpgヒト脳機能は多次元・多階層の発振現象の非線形的相互作用により発現する。一方、脳機能の異常発現も作動原理の根本は共通し、てんかんは、自律的な脳ネットワークが突発的に種々の次元・階層で過剰発振する「ネットワーク病」と捉えられる。本研究計画では、正常脳機能およびてんかん発作発現にかかわる局所および広域の集団発振現象をヒト脳からの直接記録で探索する。

空間的観点からは、局所神経回路(細胞外多電極記録)からシステムレベル(皮質脳波、頭皮上脳波、脳磁図)で、発達過程の観点からは、ヒトの乳児・小児・成人脳および動物モデルで比較検討する。B班と連携し、記録データからの数理モデルを構築し、正常振動現象および病態下の異常発振の作動原理と制御機構の解明を目指す。C班と連携し、外的および内的な振動制御の手法を用いて、突発性振動異常の制御を試み、介入による多次元・多階層での生理的・病的振動の変容機構を明らかにする。

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研究代表者 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
研究分担者 小林 勝弘
岡山大学 医学部 小児神経学
長峯 隆
札幌医科大学 医学部 神経科学
松本 理器
京都大学大学院 医学研究科 臨床神経学
國枝 武治
京都大学大学院 医学研究科 脳神経外科学
研究協力者 小林 勝哉
京都大学大学院 医学研究科 臨床神経学講座
大守 伊織
岡山大学大学院 教育学研究科 特別支援教育講座
菊池 隆幸
京都大学大学院 医学研究科 脳神経外科
沢本 圭悟
札幌医科大学 医学部 神経科学講座
下竹 昭寛
京都大学大学院 医学研究科 てんかん運動異常生理学
井内 盛遠
京都大学大学院 医学研究科 てんかん運動異常生理学
臼井 桂子
札幌医科大学 医学部 神経科学講座
齊藤 秀和
札幌医科大学 保健医療学部 作業療法学科
鈴木 鮎子
名古屋市立大学 医学研究科 神経内科
武山 博文
京都大学大学院 医学研究科 呼吸管理睡眠制御学講座

HP: http://epilepsy.med.kyoto-u.ac.jp/

A04 先端的脳機能計測によるヒューマンネイチャー解明

overview_a04.jpg脳磁図、脳波、MRI、TMS、tDCS、tACSなどの先端的脳機能計測と多領域間連携により脳の領域・機能に固有なリズムの発生機構と役割を解明することで、新たな視点から知覚・認知など、ヒトの高次の精神活動(ヒューマンネイチャー)の仕組みを明らかにする。

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研究代表者 飛松 省三
九州大学大学院 医学研究院 臨床神経生理学
研究分担者 松橋 眞生
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
麻生 俊彦
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
小池 耕彦
自然科学研究機構生理学研究所 心理生理学研究部門
連携研究者 緒方 勝也
九州大学大学院 医学研究院 臨床神経生理学
上原 平
九州大学大学院 医学研究院 神経内科学
西谷 信之
ベルランド総合病院 神経内科
杉原 玄一
京都大学大学院 医学研究科 精神医学

HP: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/neurophy/

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