竹村研について

研究概要

竹村研究室では主に脳イメージングの手法を用いて、ヒトの脳の構造と機能の関係を解明するための研究を進めています。私たちの日常生活の多くは、脳における情報処理によって支えられています。これまでの神経科学研究において、神経系の情報処理に関して多くのことが解明されてきました。一方で、どのようにして私たちの脳機能が、脳の構造から生じているのかという本質的な問題についてはいまだに多くのことが明らかでないのが現状です。私たちは、多種多様な研究手法を用いることによってこの問題にアプローチしています。

竹村研究室は愛知県岡崎市にある自然科学研究機構　生理学研究所に所属しています。

現在は以下のような内容の研究に取り組んでいます。

視覚神経科学・視覚心理物理学

環境から得られる視覚の情報がヒトの脳でどのように処理されているかを、脳の機能と構造の両面から調べています。方法論としては、機能的MRIや構造MRIなどを用いた脳マッピングの手法を主に用いています。これと並行して、心理物理実験を通じて新たな知覚現象を発見しその背景となるメカニズムを検証する研究、ヒトの視覚系の個人特性を評価する研究も進めています。

近年の代表的な文献：

Nakayama, R., Uetsuki, M., Maruya, K. & Takemura, H. (2024) Evaluating correlations between reading ability and psychophysical measurements of dynamic visual information processing in Japanese adults. Scientific Reports, 14, 29546.

Luo, J., Yokoi, I., Dumoulin, S.O. & Takemura, H. (2024) Bistable perception of symbolic numbers. Journal of Vision, 24, 12.

Miyata, T., Benson, N.C., Winawer, J. & Takemura, H. (2022) Structural covariance and heritability of the optic tract and primary visual cortex in living human brains. The Journal of Neuroscience, 42, 6761-6769.

脳計測・解析手法に関する研究

生理学研究所が保有する7T MRIや高傾斜磁場3T MRIなどの装置を用いてヒトの脳をより高い精度で計測する手法を開発する研究や、より精度の高い脳データの解析手法を開発する研究に取り組んでいます。

近年の代表的な文献：

Takemura, H., Liu, W., Kuribayashi, H., Miyata, T. & Kida, I. (2023) Evaluation of simultaneous multi-slice readout-segmented diffusion-weighted MRI acquisition in human brain optic nerve measurements. Magnetic Resonance Imaging, 102, 103-114.

Oishi, H., Takemura, H. & Amano, K. (2023) Macromolecular tissue volume mapping of lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brains. NeuroImage, 265, 119777.

拡散強調MRIによる白質線維束の分析

拡散強調MRIデータの分析によって、白質線維束の微細構造を分析することで、脳機能や発達・個人差・遺伝・加齢などに関する研究を推進しています。特にこれまで視覚系を対象とした研究で築いた拡散強調MRI研究のノウハウを共同研究を通じて広く展開することで、運動系・報酬系・前頭-頭頂ネットワークなどを対象とした研究にも取り組んでいます。

近年の代表的な文献：

Morita, T., Takemura, H. & Naito, E. (2023) Functional and Structural Properties of Interhemispheric Interaction between Bilateral Precentral Hand Motor Regions in a Top Wheelchair Racing Paralympian. Brain Sciences, 13, 715.

Amemiya, K., Naito, E. & Takemura, H. (2021) Age dependency and lateralization in the three branches of the human superior longitudinal fasciculus. Cortex, 139, 116-133.

比較脳イメージング

脳研究はヒトを対象とした研究と、動物を対象とした研究に大別されますが、それぞれ異なる長所があります。このため、動物の脳がどのような点でヒトの脳と似ていて、かつ異なるのかを理解することはヒトの脳機能や疾患の理解を進める上で重要です。加えてこうした研究は、MRIを用いた研究の知見と解剖学的な研究の知見を統合することにも繋がり、脳の健康や疾患の生物学的基盤を明らかにすることにも貢献します。本研究室では脳イメージングの手法を用いて複数の生物種の脳を比較する研究を実施することでこの課題に取り組んでいます。

近年の代表的な文献：

Takemura, H., Kaneko, T., Sherwood, C.C., Johnson, G.A., Axer, M., Hecht, E.E., Ye, F.Q. & Leopold, D.A. (2024) A prominent vertical occipital white matter fasciculus unique to primate brains. Current Biology, 34, 3632-3643.

Takemura, H.*, Palomero-Gallagher, N.*, Axer, M., Gräßel, D., Jorgensen, M.J., Woods, R. & Zilles, K.* (2020) Anatomy of nerve fiber bundles at micrometer-resolution in the vervet monkey visual system. eLife, 9, e55444. (*: equal contributions)

臨床連携研究

本研究室では主に眼科（東京慈恵会医科大学）との連携により、眼科疾患が神経系に及ぼす影響を検証する研究を進めることで、研究成果の社会への還元を目指しています。

近年の代表的な文献：

Ogawa, S.*, Takemura, H.*, Horiguchi, H., Miyazaki, A., Matsumoto, K., Masuda, Y., Yoshikawa, K. & Nakano, T. (2022) Multi-contrast magnetic resonance imaging of visual white matter pathways in patients with glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 63, 29. (*: equal contribution)

Masuda, Y., Takemura, H., Terao, M., Miyazaki, A., Ogawa, S., Horiguchi, H., Nakadomari, S., Matsumoto, K., Nakano, T., Wandell, B.A. & Amano, K. (2021) V1 projection zone signals in human macular degeneration depend on task despite absence of visual stimulus. Current Biology, 31(2), 406-412.