生体システム生理学

Systems Neuroscience

基礎医学, 神経科学

システム神経科学(細胞から認知機能への階層的で動的な理解)

医科学専攻

  • 修士課程/博士課程

教員構成

虫明 元虫明 元

虫明 元教授

MUSHIAKE, Hajime Professor, M.D. Ph.D.

TEL:022-717-8073

E-Mail:hmushiak*med.tohoku.ac.jp
(「*」を「@」に変換してください)

URL:http://www.neurophysiology.med.tohoku.ac.jp/

この分野の研究テーマ

  • 随意運動に関わる脳制御機構
  • 脳局所回路における処理機構

研究キーワード

前頭前野, 頭頂葉, 運動野, 随意運動, 認知機能, 局所脳回路, 光操作技術

技術キーワード

電気生理, 多点計測技術, 認知行動課題, 計算論的神経科学, 光操作技術

分野の紹介

心の働き(認知、記 憶、行動、情動)を脳の細胞活動として調べることが可能となりました。当研究室では 心の働きを脳ー身体ー環境を動的システムの相互関係としてとらえるシステム神経科学の立場から運動制御、問題解決、意思決定などの機能を神経生理学の手法や最新の解析技術をもちいて機能解明しています。例えば手の動きは、実は多数の脳領域が協力しあって実現しています。しかし多数の領域がひとつの手を動かす機能に関わっているのに、自分たちの行動がバラバラになってしまわないのは不思議です。脳活動は不規則にゆらいだり、一緒にある周期で同期したりするように見えます。実はゆらいだり振動したりする現象は、脳の中のコミュニケーションにとって大切であることがわかってきました。しかしそのメカニズムは不明な点が多く、臨床的な意義も含めて解明が期待されています。さらには脳にある多数の細胞からどのようにして心の働きが生まれるのか? 要素の和でない新たな働きが生まれることを創発現象と呼びます。心の働きはまさに脳の創発現象と捉えられます。その謎を解明するのが究極の目標です。今や脳科学は遺伝子ー細胞ー脳ー個体ー社会と広がり、生命科学のみならず、心理科学、行動経済学、理論数理科学、情報科学、医工学などの立場からも脳研究をする異分野との連携が重要な時代になっております。当研究室でも様々な分野との連携を重視しながら研究を行っている。

Figure 1 問題解決行動と光操作多点計測技術
Figure 1 問題解決行動と光操作多点計測技術
Figure 2  脳回路の振動(ゆらぎ)の機能的意義
Figure 2 脳回路の振動(ゆらぎ)の機能的意義

主な論文

  • Kawaguchi N, Sakamoto K, Saito N, Furusawa Y, Tanji J, Aoki M, Mushiake H. Surprise Signals in the Supplementary Eye Field: Rectified Prediction Errors Drive Exploration-Exploitation Transitions. J Neurophysiol. 113:1001-14, 2015
  • Osawa S, Iwasaki M, Hosaka R, Matsuzaka Y, Tomita H, Ishizuka T, Sugano E, Okumura E, Yawo H, Nakasato N, Tominaga T, Mushiake H. Optogenetically induced seizure and the longitudinal hippocampal network dynamics. PLoS One.8:e60928. 2013
  • Matsuzaka Y, Akiyama T, Tanji J, Mushiake H. Neuronal activity in the primate dorsomedial prefrontal cortex contributes to strategic selection of response tactics. Proc Natl Acad Sci U S A. 109:4633-8. 2012
  • Mita A, Mushiake H, Shima K, Matsuzaka Y, Tanji J. Interval time coding by neurons in the presupplementary and supplementary motor areas. Nat Neurosci. 12:502-7. 2009
  • Mushiake H, Sakamoto K, Saito N, Inui T, Aihara K, Tanji J. Involvement of the prefrontal cortex in problem solving. Int Rev Neurobiol.;85:1-11. 2009

OB・OGの主な進路

東北大学の研究者、私立大学の研究者、大学病院医員、大学専門技術職員、医療機器メーカー、一般科学研究施設、海外大学脳科学系研究員

担当教員より進学志望者へのメッセージ

脳科学はさまざまな分野と間で新しい研究分野が生まれチャレンジする熱意のある人材を求めています。詳細は研究室HPをごらんいただくか、直接研究室へお問い合わせ下さい。

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