生理学研究所 総合生理研究系 生体システム研究部門

生体システム研究部門について

日常生活において私達ヒトを含め動物は、周りの状況に応じて最適な行動を選択し、自らの意志によって四肢を自由に動かすことにより様々な目的を達成しています。このような随意運動を制御しているのは、大脳皮質運動野、大脳基底核、小脳などです。一方、例えばパーキンソン病などのように、これらの脳領域に病変が生じると、運動遂行が著しく障害されます。
 本研究部門では、脳をシステムとして捉え、これらの脳領域がいかに協調して働くことによって随意運動を可能にしているのか、そのメカニズムや、これらの脳領域が障害された際に、どのような機構によって症状が発現するのかなどの病態生理を明らかにし、さらにはこのような運動障害の治療法を開発することを目指して、げっ歯類、霊長類(マーモセット、マカクサル)などを用いて、以下の研究を遂行しています。

  1. 神経解剖学的あるいは電気生理学的手法を用い運動関連領域の線維連絡やその様式を調べます。
  2. 運動課題を遂行中の動物から神経活動を記録することにより、脳がどのように随意運動を制御しているのか、さらに判断などの中枢機構を明らかにします。また、特定の神経経路の機能を調べるため、薬物注入による経路の一時的ブロックやチャネルロドプシンなどの光遺伝学の手法も併用します。
  3. パーキンソン病やジストニアなどの疾患モデル動物から神経活動の記録を行い、どのようなメカニズムによって症状が発現するのか、また、異常な神経活動を抑制することによって治療が可能か検討します。さらに、ヒトの定位脳手術の際の神経活動のデータを解析することにより、ヒトの大脳基底核疾患の病態を解明します。

  About Division of System Neurophysiology

Living animals, including human beings, obtain many pieces of information from the external and internal environments, integrate them to make a decision for appropriate behavioral activity, and finally take action based on self-intension. The brain areas, such as the cerebral cortex, basal ganglia and cerebellum, play a major role in the voluntary movements. On the other hand, malfunctions of these structures result in movement disorders, such as Parkinson's disease. The major goal of our research project is to elucidate the mechanisms underlying higher motor functions and the pathophysiology of movement disorders. To explore such intricate brain functions, we apply a wide range of neurophysiological and neuroanatomical techniques to rodents and subhuman primates.
 The current topics under study are as follows:

  1. Elucidation of information flows through the neuronal networks by electrophysiological and anatomical methods;
  2. Understanding the mechanism how the brain controls voluntary movements and higher brain functions by electrophysiological recordings of neuronal activity from animals performing motor tasks, combined with local injection of neuronal blockers or optogenetics;
  3. Elucidation of the pathophysiology of movement disorders by recording neuronal activity from animal models and human patients.

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Division of system Neurophysiology

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