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応用脳科学アカデミーベーシックコース「脳と身体・記憶・情動」第3回(宮川 先生・渡辺 先生・牛場 先生)

タイトル「遺伝子・脳・こころ‐マウスの研究からわかったこと‐」

講師紹介

宮川 剛(みやかわ つよし)先生

  • 片岡先生 写真
    【現職】
    • 藤田医科大学 総合医科学研究所 システム医科学研究部門 教授
    • 自然科学研究機構 生理学研究所 行動・代謝分子解析センター 行動様式解析室 客員教授・室長
    【ご経歴】
    • 1993年東京大学文学部心理学科卒業
    • 1995年東京大学大学院人文科学研究科修士課程心理学専攻修了
    • 1997年東京大学大学院人文社会系研究科博士課程心理学専攻
    • 1997年博士(心理学)(東京大学)取得
    • 1997年理化学研究所脳科学総合研究センター 研究員
    • 1998年米国 国立精神衛生研究所(NIMH) ポスドク研究員
    • 1999年米国 バンダービルト大学 分子神経科学研究センター・薬理学科 助教授(研究)
    • 2001年米国 マサチューセッツ工科大学 ピコワー学習・記憶センター 主任研究員 
    • 2003年京都大学大学院医学研究科 先端領域融合医学研究機構 助教授
      先端技術センター生体遺伝子機能研究チーム チームリーダー
    • 2007年藤田保健衛生大学 総合医科学研究所システム医科学研究部門 教授
    • 2008年(兼任)大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 生理学研究所 行動・代謝分子解析センター 行動様式解析室 客員教授
  • 【研究概要】

    遺伝子改変マウスの表現型解析を起点とした精神・神経疾患の研究

  • 【主な業績】
    • Katayama Y, Nishiyama M, Shoji H, Ohkawa Y, Kawamura A, Sato T, Suyama M, Takumi T, Miyakawa T, Nakayama K. CHD8 haploinsufficiency results in autistic-like phenotypes in mice. Nature. in press.
    • Hagihara H, Horikawa T, Nakamura HK, Umemori J, Shoji H, Kamitani Y, Miyakawa T. Circadian gene circuitry predicts hyperactive behavior in a mood disorder mouse model. Cell Rep. 14(12): 2784-96 (2016).
    • Takao K, Miyakawa T. Genomic responses in mouse models greatly mimic human inflammatory diseases. Proc Natl Acad Sci USA. 112(4): 1167-72 (2014).
    • Akers KG, Martinez-Canabal A, Restivo L, Yiu AP, De Cristofaro A, Hsiang HL, Wheeler AL, Guskjolen A, Niibori Y, Shoji H, Ohira K, Richards BA, Miyakawa T, Josselyn SA, Frankland PW. Hippocampal neurogenesis regulates forgetting during adulthood and infancy. Science. 344(6184): 598-602 (2014).
    • Takao K, Kobayashi K, Hagihara H, Ohira K, Shoji H, Hattori S, Koshimizu H, Umemori J, Toyama K, Nakamura HK, Kuroiwa M, Maeda J, Atsuzawa K, Esaki K, Yamaguchi S, Furuya S, Takagi T, Walton NM, Hayashi N, Suzuki H, Higuchi M, Usuda N, Suhara T, Nishi A, Matsumoto M, Ishii S, Miyakawa T. Deficiency of schnurri-2, an MHC enhancer binding protein, induces mild chronic inflammation in the brain and confers molecular, neuronal, and behavioral phenotypes related to schizophrenia. Neuropsychopharmacology. 38(8): 1409-25(2013).
    • Kobayashi K, Ikeda Y, Sakai A, Yamasaki N, Haneda E, Miyakawa T, Suzuki H, Reversal of hippocampal neuronal maturation by serotonergic antidepressants, Proc Natl Acad Sci U S A, 107 (18): 8434-9 (2010).
    • Nakatani J, Tamada K, Hatanaka F, Ise S, Ohta H, Inoue K, Tomonaga S, Watanabe Y, Chung YJ, Banerjee R, Iwamoto K, Kato T, Okazawa M, Yamauchi K, Tanda K, Takao K, Miyakawa T, Bradley A, Takumi T, Abnormal behavior in a chromosome- engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell. 137(7): 1235-46 (2009).
    • Yamasaki N, Maekawa M, Kobayashi K, Kajii Y, Maeda J, Soma M, Takao K, Tanda K, Ohira K, Toyama K, Kanzaki K, Fukunaga K, Sudo Y, Ichinose H, Ikeda M, Iwata N, Ozaki N, Suzuki H, Higuchi M, Suhara T, Yuasa S, Miyakawa T, Alpha-CaMKII deficiency causes immature dentate gyrus, a novel candidate endophenotype of psychiatric disorders. Mol Brain. 1:6 (2008).
    • 宮川剛「『こころ』は遺伝子でどこまで決まるのか パーソナルゲノム時代の脳科学」NHK出版新書(2011)

開催概要

講義内容
こころの性質や行動の傾向に遺伝の影響があることは古くから知られていた。
演者らは知覚・運動機能や情動性・記憶学習能力・社会的行動などの行動のテストを含む「網羅的行動テストバッテリー」を用いて、遺伝子改変マウスの表現型を解析している。これまでに90以上の研究室の共同研究として、160以上の系統の遺伝子改変マウスの行動を評価してきた。この中で、活動性や作業記憶、社会的行動などの顕著な心理学的異常を示す系統を複数同定することに成功している。これらのマウスの脳を網羅的遺伝子・タンパク発現解析、組織学的解析、電気生理学的解析など各種の手法で調べたところ、ヒトの統合失調症患者の脳で報告されている現象と酷似した表現型が複数確認された。さらに、海馬歯状回でほぼすべての神経細胞が未成熟な状態でとどまっている「未成熟歯状回」という表現型がいくつかのマウスの系統で共通して生じていることを発見し、これと同様な状態がヒト患者の死後脳でも見られることを明らかにした。本セミナーでは、遺伝子改変マウスを用いた精神疾患の研究を例にとりつつ遺伝子・脳・こころの関係について考えてみる。また、このようなマウスを使った研究と、最新の個人向けゲノム解析サービスとの関係についても議論する。
日時
2018/11/27(火)13:00~17:30(12:40より受付開始)
※ 宮川先生のご講義は、13:00~14:20です。
場所
▶ワテラスコモン(御茶ノ水)
(東京都千代田区神田淡路町2丁目101番地)
お問い合わせ先
本アカデミーに関するご質問等は、応用脳科学コンソーシアム事務局ホームページの ▶お問い合わせフォームより、お問い合わせください。

タイトル「疲労・抗疲労・意欲の脳科学」

講師紹介

渡辺 恭良(わたなべ やすよし)先生

  • 渡辺先生 写真
    【現職】
    • 国立研究開発法人理化学研究所 健康生き活き羅針盤リサーチコンプレックス推進プログラム プログラムディレクター
    • 国立研究開発法人理化学研究所 生命機能科学研究センター 健康・病態科学研究チーム チームリーダー
    • 大阪市立大学健康科学イノベーションセンター 顧問
    【ご経歴】
    • 昭和51年3月京都大学医学部卒業(医籍登録 第232497号(昭和51年7月1日)
    • 昭和55年3月京都大学大学院医学研究科博士課程修了
    • 昭和55年~56年日本学術振興会・奨励研究員
    • 昭和56年京都大学医学部附属病院検査部・医員
    • 昭和56年~59年京都大学放射性同位元素総合センター・助手
    • 昭和59年~62年大阪医科大学医学部医化学・講師
    • 昭和62年~平成13年大阪バイオサイエンス研究所・神経科学部門・研究部長
    • 平成5年~9年科学技術振興事業団・国際共同研究・研究代表者
    • 平成11年~18年大阪市立大学大学院医学研究科・システム神経科学・教授
    • 平成11年~17年文部科学省 科学技術振興調整費 生活者ニーズ対応研究
      「疲労および疲労感の分子・神経メカニズムとその防御に関する研究」研究リーダー
    • 平成16年~20年文部科学省 21世紀COEプログラム 革新的な学術分野
      「疲労克服研究教育拠点の形成」拠点リーダー
    • 平成16年~21年科学技術振興機構・社会技術研究『脳科学と教育』
      「非侵襲的脳機能イメージングを用いた学習意欲のコホート研究」研究代表者
    • 平成18年~20年理化学研究所・分子イメージング研究プログラム・プログラムディレクター
    • 平成19年~28年大阪市立大学大学院医学研究科・システム神経科学・特任教授
    • 平成20年~25年理化学研究所・ 分子イメージング科学研究センター・センター長
    • 平成25年~30年理化学研究所・ ライフサイエンス技術基盤研究センター・センター長
    • 平成25年~30年大阪市立大学・健康科学イノベーションセンター・ センター所長
    • 平成28年~29年理化学研究所・健康生き活き羅針盤
      リサーチコンプレックス推進プログラム・副プログラムディレクター
    • 平成28年~30年大阪市立大学大学院医学研究科・脳神経外科学・特任教授
    • 平成28年~現在大阪市立大学大学院医学研究科・名誉教授
    • 平成29年~現在理化学研究所・健康生き活き羅針盤リサーチコンプレックス推進プログラム・プログラムディレクター
    • 平成30年~現在理化学研究所・生命機能科学研究センター・健康・病態科学研究チーム・チームリーダー
    • 平成30年~現在大阪市立大学・健康科学イノベーションセンター・ 顧問
  • 【研究概要】
    • 分子イメージング・脳機能イメージングの統合研究、疲労・抗疲労の科学、脳中脳と脳発達障害、健康科学イノベーションに資する研究
  • 【主なご業績】
    • 受賞:
      • エルウイン・フォン・ベルツ賞2等賞受賞(昭和62年)
      • エルウイン・フォン・ベルツ賞1等賞受賞(平成19年)
      • 大阪市立大学学友会顕彰(平成20年)
      • 文部科学大臣表彰科学技術賞(平成22年)
    • 著書:
      • 疲労の科学(講談社)、危ない!「慢性疲労」(NHK出版)
      • Fatigue Science for Human Health(Springer)、脳と疲労(共立出版)、抗疲労食(丸善出版)、おいしく食べて疲れをとる(丸善出版)、おもしろサイエンス「疲労と回復の科学」(日刊工業新聞社)
      • 原著英語論文:454報、英文総説・著書章:80報
    • その他:
      • 日本疲労学会理事長、日本生理学会評議員、日本神経化学会評議員、日本生化学会監事、日本ビタミン学会評議員、Society for Molecular Imaging、関西健康・医療学術連絡会・理事

開催概要

講義内容
半年以上持続する疲労で苦しんでいる人達が国民の40%近く存在するにも関わらず、これまで、「疲労」に対する本格的な研究は少なかった。疲労は、日常生活における様々なストレスの延長線上にあり、未病の最たるものである。また、疲労しているヒトの多くは、自律神経系機能低下、睡眠時間の短縮、睡眠習慣の劣悪さによる質の低下、リズム障害と非常に密接に関係している。このように、ストレス、睡眠、疲労の間には密接な因果関係があることは衆知であるが、定量的に三者の関連を探った研究、とくに脳科学研究は未だ少ない。また、生活習慣病はじめ多くの疾患が、ストレス負荷、睡眠障害、疲労から発症してくる一方、感染症・がん・腎疾患・消耗性疾患・慢性疲労症候群の一大症状として全身倦怠感があるが、我々は全身倦怠感に対する系統的な療法を未だ有していない。「病気にならない医学・科学」を先制医療として進めようとすると、ストレス、睡眠、疲労関連分野、とくに脳科学研究者の密なコラボレーションが求められる。一方、我々の研究成果でも、疲労の程度や疲労の問題の多少が意欲の低下ときれいな相関を示す。すなわち、疲労度を計測できると意欲の低下も計測できる。そこで、様々な抗疲労製品・意欲上昇製品の開発に辺り、脳機能イメージングや脳分子イメージング計測を基準にすることが可能となる。本講義では、このような最新の脳科学研究成果について触れたい。
日時
2018/11/27(火)13:00~17:30(12:40より受付開始)
※ 渡辺先生のご講義は、14:30~15:50です。
場所
▶ワテラスコモン(御茶ノ水)
(東京都千代田区神田淡路町2丁目101番地)
お問い合わせ先
本アカデミーに関するご質問等は、応用脳科学コンソーシアム事務局ホームページの ▶お問い合わせフォームより、お問い合わせください。

タイトル「感覚運動システムについて-その基本構造とヘルスケア応用-」

講師紹介

牛場 潤一(うしば じゅんいち) 先生

  • 牛場 先生 写真
    【現職】
    • 慶應義塾大学理工学部 准教授
    【ご経歴】
    • 2001年3月慶應義塾大学 理工学部 物理情報工学科 卒業
    • 2002年8月慶應義塾大学 大学院 理工学研究科 基礎理工学専攻前期博士課程修了(修士(工学)取得)
    • 2004年3月慶應義塾大学 大学院 理工学研究科 基礎理工学専攻後期博士課程修了(博士(工学)取得)
    【職歴】
    • 2002年11月-2004年3月
      文部省 中核的研究拠点形成プログラム(COE) 生命科学分野「システム生物学による生命機能の理解と制御」 リサーチアシスタント
    • 2003年3月-2003年8月
      デンマーク,オルボー大学 感覚運動統合センター 客員研究員 2004年4月-2007年3月慶應義塾大学 助手
    • 2004年4月-2007年3月慶應義塾大学 助手
    • 2007年4月-2012年3月慶應義塾大学 専任講師
    • 2012年4月-慶應義塾大学 准教授
    • 2014年4月-慶應義塾大学 基礎科学・基盤工学インスティテュート主任研究員(兼担)
  • 【研究概要】

    私たちの脳は自分自身の体の有様を把握しながら巧みに手足を使い、運動を生成します。運動の結果生み出されるさまざまな感覚は神経系にフィードバックされ、次の運動生成に活かされます。私たちの研究グループでは、このような運動と感覚の機能について、生命システムが持つ固有のアーキテクチャを明らかにすることを目指しています。人工機械における感覚運動システムと最も大きく異なる点をひとつ挙げるならば、私たちの神経系には柔軟なアップデート機能が備わっていることです。自分たちの置かれている環境が変わったり、脳卒中や脊髄損傷などの神経疾患によって機能不全な状態が生まれたりすると、神経系はその状況に適用するようにして構造と機能をダイナミックに変化させていきます。その変化は必ずしも最適ではないように思える場合もありますが、脳とロボットを直接つなぐブレイン・マシン・インターフェース技術を使って上手に手ほどきをしてみると、私たちの想像を超えた機能変化がもたらされ、神経機能の再構築が誘導できる場合があります。このように私たちは、感覚運動システムの特性をサイエンスすることで新たな医療福祉技術の創出を目指しています。

  • 【主な業績】
    • ・Kodama M, Ono T, Yamashita F, Ebata H, Liu M, Kasuga S, Ushiba J. Structural gray matter changes in the hippocampus and the primary motor cortex on an-hour-to-one-day scale can predict arm-reaching performance improvement. Journal Frontiers in Human Neuroscience 12:209, 2018.
    • ・Hasegawa K, Kasuga S, Takasaki K, Mizuno K, Liu M, Ushiba J. Ipsilateral EEG mu rhythm reflects the excitability of uncrossed pathways projecting to shoulder muscles. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 14(1):85, 2017.
    • ・Tsuchimoto S, Shibusawa S, Mizuguchi N, Kato K, Ebata H, Liu M, Hanakawa T, Ushiba J. Resting-State Fluctuations of EEG Sensorimotor Rhythm Reflect BOLD Activities in the Pericentral Area: A Simultaneous EEG-fMRI Study. Fronties in Human Neuroscience 11:356, 2017.
    • ・Clausen J, Fetz E, Donoghue J, Ushiba J, Spőrhase U, Chandler J, Birbaumar N, Soekadar SR. Help, hope, and hype: Ethical dimensions of neuroprosthetics. Science 356(6345):1338-9, 2017.
    • ・Kawakami M, Fujiwara T, Ushiba J, Nishimoto A, Abe K, Honaga K, Nishimura A, Mizuno K, Kodama M, Masakado Y, Liu M. A new therapeutic application of brain-machine interface (BMI) training followed by hybrid assistive neuromuscular dynamic stimulation (HANDS) therapy for patients with severe hemiparetic stroke: A proof of concept study. Restorative Neurology and Neuroscience 34(5): 789-97, 2016.
    • ・Takemi M, Masakado Y, Liu M, Ushiba J. Sensorimotor event-related desynchronization represents the excitability of human spinal motoneurons, Neuroscience 297: 58-67, 2015.
    • ・Ono T, Tomita Y, Inose M, Ota T, Kimura A, Liu M, Ushiba J. Multimodal sensory feedback associated with motor attempts alters BOLD responses to paralyzed hand movement in chronic stroke patients. Brain Topography 28(2): 340-51, 2015.
    • ・Kasashima-Shindo Y, Fujiwara T, Ushiba J, Matsushika Y, Kamatani D, Oto M, Ono T, Nishimoto A, Shindo K, Kawakami M, Tsuji T, Liu M. Brain-computer interface training combined with transcranial direct current stimulation in patients with chronic severe hemiparesis: Proof of concept study. Journal of Rehabilitation Medicine 47(4): 318-24, 2015.
    • ・Hashimoto Y, Ota T, Mukaino M, Liu M, Ushiba J. Functional recovery from chronic writer's cramp by brain-computer interface rehabilitation: a case report. BMC Neuroscience 15: 103, 2014.
    • ・Ono T, Shindo S, Kawashima K, Ota N, Ito M, Ota T, Mukaino M, Fujiwara T, Kimura A, Liu M. Ushiba J. Brain-computer interface with somatosensory feedback improves functional recovery from severe hemiplegia due to chronic stroke. Frontiers in Neuroengineering 7: 19, 2014.
    • ・Mukaino M, Ono T, Shindo K, Fujiwara T, Ota T, Kimura A, Liu M, Ushiba J. Efficacy of brain-computer interface-driven neuromuscular electrical stimulation for chronic paresis after stroke. Journal of Rehabilitation Medicine 46(4): 378-82, 2014.

開催概要

講義内容
本講義の前半では、ヒトの感覚運動機能の基本構造を概説するほか、大脳皮質と脊髄の感覚運動特性を定量する計測方法について、その特徴を紹介します。後半では、運動に関連する脳活動のリアルタイム検出と、その検出結果に基づいて機械を操作する「ブレイン・マシン・インターフェース技術(Brain-Machine Interface,BMI)」を取り上げ、神経疾患などで失われた身体機能を機械で補う「機能代償型BMI」と、失われた神経機能の回復を目指す「機能回復型BMI」の実例を紹介します。講義の最後には、生体情報をリアルタイムにセンシングすることで可能になると考えられる新しいヘルスケア応用について論考します。
日時
2018/11/27(火)13:30~17:00(12:40より受付開始)
※ 牛場先生のご講義は、16:00~17:20です。
場所
▶ワテラスコモン(御茶ノ水)
(東京都千代田区神田淡路町2丁目101番地)
お問い合わせ先
本アカデミーに関するご質問等は、応用脳科学コンソーシアム事務局ホームページの ▶お問い合わせフォームより、お問い合わせください。
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