生体高次機能学部門

　視覚や前頭葉機能を対象に、中枢神経系による情報処理のメカニズムやその生後発達の仕組みを明らかにすることで、脳機能の再建や発達障害からの回復を目指します。 

　ヒトの乳児は、すでに驚くべき認知能力を持っています。しかし同時に、見る、聞く、話すといった基本的な能力でさえ、その完成には、発達の際に適切な刺激や経験を得ることが必要です。このように、ヒトの能力は遺伝的にコントロールされた成熟過程と、生育環境での経験が相互に作用することで形成されていくのです。脳がうまく発育するためには、どんな刺激や経験が必要なのでしょうか？それらの刺激はどのような仕組みで脳の発育に影響するのでしょうか？私達は、哺乳類の視覚中枢の生後発達を研究することで、このような疑問に答えようとしています。
眼で捉えた視覚情報は大脳の視覚野という領域で処理されますが、この領域の機能や構造の発達に、生後発達期の視覚体験が重要な役割を果たしています。この現象をモデルとして、以下のようなプロジェクトが進行中です。

1)視覚経験による大脳皮質神経回路網の調節とその分子機構の解明
発達の際に一方の眼の視覚経験が不十分だと、そちらの視覚入力は機能が低下し、形態的にも退縮します。神経の活動がいかにして神経回路の調節につながるのか、そこに関わる神経栄養因子などの機能分子、その後の細胞内シグナル伝達系の研究を通してその分子メカニズムを追求しています。

2)人工的刺激による神経機能の調節と視機能再建の試み
視覚経験は脳の活動を引き起こします。では視覚機能の発達に必要な「経験」とは、どのような神経活動のことなのでしょう？その活動を外から与えることで脳の発達を促したり、導いたりすることは可能なのでしょうか？私たちは幼児期の動物の視神経を、片側だけ電気パルスで人工的に刺激することで、視覚野の細胞を刺激した眼に強く反応するよう変化させることに成功しました。この結果から、外部からの電気刺激で神経機能を誘導できる可能性が見えてきました。
このような研究を進めることで、視覚機能が充分発達しなかった場合に、後からその発達を人工的に促すことも出来るようになるかもしれません。

大脳視覚野にはそれぞれの眼からの情報を受け取る領域がモザイク上に並んでいる(眼優位コラム:各眼球に対応する領域を赤と緑で表示している)。右の2つの図は、片眼の視覚を遮断した動物での眼優位コラムで、白い部分が可視化されたコラム。健常眼コラムの拡大と遮蔽眼コラムの縮小が見られる。

3)視覚野神経回路網による情報処理原理の解明
視覚情報は、色や形、運動など様々な性質について分析的に処理され、各々のニューロンはある特徴に選択的な活動を示します。多数のニューロン間の相互作用を解析することで、様々な特徴を最終的に1つのイメージに統合する仕組みの解明を目指します。

教授　　畠 義郎 (はた よしお)　　　　 mailto:yhata@med.tottori-u.ac.jp
助教　　亀山克朗 (かめやま かつろう)　mailto:kameyama@med.tottori-u.ac.jp 

TEL 0859-38-6252
FAX 0859-38-6250
Email koujikinou@med.tottori-u.ac.jp

研究室ホームページ　https://www.med.tottori-u.ac.jp/integbio/522/1197.html