新医学領域創生分野(脳コア)

Interdisciplinary Medical Science (Center for Neuroscience)

基礎医学, 神経科学

光遺伝学で追究する脳科学の最先端 ~脳細胞間の信号伝達を解析し、心の機能を探求する~

教員構成

松井 広松井 広

松井 広准教授

MATSUI, Ko Associate Professor, Ph.D.

TEL:022-717-8208

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

URL:http://www.ims.med.tohoku.ac.jp/matsui/

この分野の研究テーマ

  • グリア細胞活動が神経機能を修飾する作用を解明する
  • グリア細胞が伝達物質を放出する機構を解明する

研究キーワード

グリア細胞, シナプス伝達, 細胞内イオン濃度, 脳虚血, てんかん

技術キーワード

光遺伝学, オプトジェネティクス, 電気生理学, 急性脳スライス標本, 二光子イメージング

分野の紹介

私たちが追究するテーマは、「心とは何か」という問いです。デカルトはひとつの答えを提供しています。我思うゆえに我有り。では、他者の心の存在を実感することは可能でしょうか。他者の心は、わずかに、言葉や行動といった筋肉の動きを通して、窺い知ることができるだけです。筋肉の動きを支配しているのは神経ですから、神経の塊である脳にこそ心が宿ると考えられて、脳科学は進んできました。ところが、脳をよく見てみると、神経とは異なるグリア細胞という細胞があり、グリアのほうが、神経より数も多く容積も大きいことが分かってきました。最近の私たちの研究から、グリアは神経の活動に細かく反応していることが分かりました。また、細胞の活動を光で制御できる分子をグリアに発現させ、グリアだけを光刺激すると、神経に情報が伝わることも示されました。そして、生きているマウスの頭部に光ファイバーを刺しこんで、運動を調整する働きを持つ小脳のグリア細胞を光刺激すると、瞳孔が開き眼球運動が変化する、などの効果が表れました。つまり、グリアは、神経を通して筋肉の活動を左右しているのです。この他、マウスに麻酔薬を投与すると、神経の活動はほとんど影響を受けないのに、グリアの活動が強力に抑制されるという報告もあります。麻酔によって、選択的に失われるのは何か。意識です。心のもっとも重要な機能のひとつである意識に、グリアは影響しているのかもしれません。

Figure 1 生きているマウスの脳内グリア細胞を光操作
Figure 1 生きているマウスの脳内グリア細胞を光操作
Figure 2 グリア光操作による脳虚血性ダメージの抑制
Figure 2 グリア光操作による脳虚血性ダメージの抑制

主な論文

  • - Nakamura Y, et al. Nanoscale distribution of presynaptic Ca2+ channels and its impact on vesicular release during development. Neuron 85(1):145-158, 2015
  • - Beppu K, et al. Optogenetic countering of glial acidosis suppresses glial glutamate release and ischemic brain damage. Neuron 81(2):314-320, 2014
  • - Budisantoso T, et al. Evaluation of glutamate concentration transient in the synaptic cleft of the rat calyx of Held. J Physiol 591(1):219-239, 2013
  • - Sasaki T, et al. Application of an optogenetic byway for perturbing neuronal activity via glial photostimulation. PNAS 109(50):20720-20725, 2012
  • - Tanaka KF, et al. Expanding the repertoire of optogenetically targeted cells with an enhanced gene expression system. Cell Rep 2(2):397-406, 2012.

OB・OGの主な進路

大学教員、ポスドク研究員、臨床医

担当教員より進学志望者へのメッセージ

少数精鋭で最先端脳科学、つまり誰もやったことのないテーマに挑戦しています。だから予備知識は要りません。必要なのは、論理的思考とほんの少し器用であることです。

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