脳のセミナー

---------------------------------- 第４１回 -----------------------------------

演者：礒村宜和氏（玉川大学脳科学研究所）

題目：「運動発現の皮質内回路機構」

日時：２０１０年５月１１日（火）１４：３０−１８：００

場所： 京都大学医学研究科Ｃ棟4階セミナー室

概要：　従来の単一ユニット記録法はさまざまな機能に関連する脳領域を特定することに大きな威力を発揮したものの、記録した神経細胞のサブタイプの同定をおこなうことは不可能に近かった。そのため、運動機能に関しても、大脳皮質運動野の異なる神経細胞サブタイプが実際にどのような機能的役割を担っているのかほとんど解明されていない。近年、単一ユニット活動を記録し詳細な細胞形態も観察できる傍細胞記録法juxtacellular recordingが開発され、多数の神経細胞の発火活動を同時に記録できるマルチユニット記録法multiunit recordingも大幅に改良されつつある。そこで我々は、運動課題を訓練したラットにこれらの記録技術を適用し、運動の発現に関与する運動野の神経細胞を機能的かつ形態的に同定して、大脳皮質の神経回路機構を解明することを目指してきた。まず、頭部を脳定位固定装置に固定した複数の被検ラットにレバー押し課題の訓練を効率よく施す｢脳定位固定オペラント訓練装置｣を独自開発し、訓練完了ラットを毎週２頭の割合で記録実験に安定して供給する体制を確立した。このような被検ラットをもちいて、運動野の前肢領域から傍細胞記録法により課題に関連した単一細胞活動を記録し、同時にシリコンプローブをもちいたマルチユニット記録法により近傍にある複数の細胞活動を記録した。傍細胞記録中にニューロビオチンを電気浸透的に負荷した記録細胞は、灌流固定後に介在細胞マーカーであるパルバルブミンやカルレチニンとの蛍光三重染色を施し、次いでABC-DAB法により細胞形態を再構築した。その結果、課題遂行中のラット74頭の運動野から運動関連活動を示す多数の錐体細胞や介在細胞の可視化に成功した。錐体細胞は、運動の各局面(準備、開始、実行など)に関連する発火応答を示すものが全層(２-６層)にわたって観察された。すなわち、運動情報は｢層から層へ｣ではなく｢全層一体になって｣処理されることが示唆された。一方、パルバルブミン陽性のfast-spiking (FS)介在細胞のほとんどは運動実行時のみ発火活動が上昇し、錐体細胞が伝える運動指令の「開閉」（ゲーティング）ではなく、錐体細胞と協調して運動の実行指令の「形成」（シェーピング）をおこなっていることが示唆された。さらに、マルチユニット活動の解析からは、運動機能に異なって関与する神経細胞間で同期的発火活動がみられることも判明した。そして、新たに追究すべき疑問点が浮かび上がってきた、、、　「点」から「線」へ、そして「流れ」へ、生理学の教科書の空白を少しでも埋めるような研究を目指している。

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恒例の私の研究人生：阪大医学部を卒業して，京大医大学院，都立神経研，Rutgers大学，理研を経て，この2010年から玉川大学脳科学研究所教授．弱冠38歳ながら哲学のある礒村さんです．

 

脳の部品であるニューロン・シナプス特性を調べる研究に携わりながら「脳の構造と機能を知りたい」という思いで，これまで変遷があり，やがてRutgers大学に留学．

Gyorgy Buzsaki教授の研究スタンス：行動とネットワーク活動の関連を調べる，細胞サブタイプを推定する，細胞間の機能的結合を推定する，に共感し，大いに影響を受けたとのことです．

Buzsaki研にて新皮質・海馬の徐波関連活動を調べた研究を統合脳班会議で発表したところ，外山先生から「でも，これ，麻酔でしょ」と批判され，この一言に一念発起して今の研究に

発展させたとのことです．外山先生の一言が研究を変えた，のかな．

 

そこでin vivoでのself-paced movement中の運動野の神経活動を調べるための，流れ作業的な行程化を考案．これはすごい考えだと思います．

 

篠本：「これはすごい．特許とっとけばよい」

金子：「下品だなあ（笑）」

礒村：「実は，，，出願中です（笑）」

 

このトレーニング行程の流れ作業化によって，高度なJuxtacellular recordingを大量に実現することを可能にし，その結果，in vivo 神経活動を記録するだけではなく細胞の位置，細胞タイプの同定をほぼ完全なものにされました．

今回は皮質内情報処理がlayer by layerではない，という結論を得るに至っておられますが，この研究方法の開拓は，さらに多くの成果を導き出すに違いありません．

脳セミのアナウンスが遅れていることを指摘されたSさんには並々ならぬ意欲を感じたので，良い質問をするかと期待していましたが，

Sさん：「私は勉強熱心なだけですから質問はしません。」．．．確かに質問されませんでした．

 

アフターセミナーにては，外山先生は内容には大きく満足されながらも「話し方がbottom up的だから，黙ってきいていられない」と話し方指南．

外山：「bottom upはいつまで経ってもbottom upで終わる」

金子：「"bottom bottom"ですね．いや"bottom down"かな」

礒村：「今日はいいです．．．先生さえ楽しければ」

 

今日の外山名言

「10年経ってみると，大部分の研究は，わかっても意味のないようなことをやっている」

 

しかし礒村さんの研究は10年経っても，きっとしっかり残っていますよ．