拠点メンバー

飯島 敏夫(脳情報処理)

飯島敏夫

東北大学理学部博士課程修了。Research Assistant Professor, University of California Los Angeles 、通産省電子技術総合研究所(現、産総研)生体機能研究室長、統括研究官、筑波大学医学部大学院教授(併任)などを経て東北大学大学院生命科学研究科教授。 東北大学副学長(ライフサイエンス・研究者倫理担当)、東北大学生命科学研究科長、東北大学評議員。日本生理学会入澤賞(1998)、新機能素子開発協会賞(1995)等受賞。

5年間の研究業績のまとめ

心を理解することは脳科学のゴールの1つであるが、現状の脳科学と心の理解の間には大きな隔たりがある。このギャップを埋めるためには、脳の機能的構造の解明、具体的には、1)脳の高次機能の実現がどうして可能なのかを説明し得るレベルに脳機能の配置の知識(機能局在)を詳細化、高度化し、同時に機能単位の相互作用など動態の研究から脳の働きをシステム的に理解すること、2)個々の機能単位の中身、すなわち神経構造の特質について、分子、素子(細胞)、神経回路の各階層レベルで研究を進め、その知識の統合から機能実現の仕組みを明らかにすること、さらに、3)脳内情報表現、階層的情報処理や並列情報処理など情報処理のアルゴリズムを明らかにして、脳のアーキテクチャを物理や数学の言葉で表現できるようにすること、が重要であると考えられる。これらの研究を統合的に進めるため、我々は、記憶と学習機能、運動制御機能、そして知覚、認知の脳内情報処理など、幅広いテーマを研究してきた。また、ウイルスベクターを用いた新しい脳機能解析手法の開発やブレインマシンインターフェイス(BMI)の開発なども進めてきた。その成果を以下に示す。

  • 体性感覚情報処理を研究するため、ラットのヒゲ感覚情報処理における2つの神経経路である毛帯路および毛帯外路の役割を行動薬理学的手法を用いて調べた。その結果、ヒゲ刺激方向の弁別において、毛帯路が主体をなすことが示された。
  • 海馬周辺皮質における感覚/情動情報の統合機序を明らかにするため、海馬とその周辺皮質を含むスライス標本から光計測を行なった。その結果、嗅周囲皮質・扁桃体から海馬への情報伝達経路において、嗅内皮質深層が主要な役割を果たしていることが示唆された。
  • 高次嗅覚中枢における嗅覚情報表現を調べるため、in vitro標本とin vivo標本の利点を併せ持つ、モルモット嗅上皮付き単離脳標本を開発した。この標本を用いた前梨状皮質における研究では、嗅覚情報が末梢から中枢へと移行する過程で情報処理が進行することが示唆された。
  • サル一次運動野の神経活動から筋電信号を介して関節角度を求めるBMI を構築し、少数のニューロンから高い精度で上肢の運動や姿勢を再現することに成功した。
  • 神経回路の構造と機能を明らかにするため、神経回路選択的に目的遺伝子を導入することのできる狂犬病ウイルスベクターを開発し、それを用いた新規トレーシング法を確立した。

代表的な論文
  1. Ishikawa T, Sato T, Shimizu A, Tsutsui K, de Curtis M, Iijima T.: Odor-driven activity in the olfactory cortex of an in vitro isolated Guinea pig whole brain with olfactory epithelium. J. Neurophysiol. 97, 670-679(2007)
  2. Kajiwara, R., Takashima, I., Witter, M.P., Mimura, Y., Iijima, T.: Amygdala input promotes the spread of excitatory neural activity from the perirhinal cortex to the entorhinal/hippocampal neurocircuit: An optical imaging study. J. Neurophysiol. 89, 2176-2184 (2003)
  3. Iijima, M.P. Witter, M. Ichikawa, T. Tominaga, R. Kajiwara and G. Matsumoto; Entorhinal-Hippocampal Interactions Revealed by Real-Time Imaging. Science 272, 1069-1232 (1996)
  4. Vranesic, T. Iijima, M. Ichikawa, G. Matsumoto, T. Knopfel: Signal transmission in the parallel fiber-Purkinje cell system visualized by high-resolution imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 13014-13017 (1994)
  5. Iijima, S. Ciani and S. Hagiwara: Effect on the external pH on Ca Channels: Experimental studies and theoretical considerations using a two-site, two ion model. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 654-658 (1987)

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