BMI技術 | 脳科学研究戦略推進プログラム | SRPBS
PDF形式のファイルをご覧いただくには、Adobe Readerが必要です。 Adobe Readerをお持ちでない方は、まずダウンロードして、インストールしてください。 BMIとはブレイン・マシン・インターフェースの略称です。脳情報を利用することで、脳（ブレイン）と機械（マシン）を直接つなぐ技術（インターフェース）のことです。 我が国が得意とする低侵襲・非侵襲のBMI技術を活用したロボットアームや歩行用アシスト等と連動させる機能代替・補助・補完技術、リハビリテーション技術及び精神・神経疾患の新規治療法を医工連携等により開発することで、自立支援や精神・神経疾患等の克服を目指す研究開発を実施します。 また、ヒトを対象とする研究については、世界医師会「ヘルシンキ宣言」（ヒトを対象とする医学研究の倫理的原則）や関係指針等に加え、機関内規程や学会の指針等を遵守して行うとともに、動物を対象とする研究
素材表面のテクスチャを知覚する脳メカニズムを解明
私たちの持つ重要な視覚機能の一つに様々な素材（木材、金属、布など）の表面のテクスチャを識別する能力が挙げられます。この機能が私たちの脳内のどのような働きで実現されているのか多くは知られていませんでした。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の小松英彦教授、岡澤剛起研究員および理化学研究所の田嶋達裕研究員(現所属：ジュネーヴ大学)のグループは、ヒトと近縁な種であり高度に視覚機能の発達したマカクザルがテクスチャを見ているときの脳活動を計測し、得られた活動が、以前米国の研究者の開発したコンピュータ上のモデルにより部分的に説明できることを明らかにしました。本研究結果は、米国科学アカデミー紀要（2014年12月23日オンライン）に掲載されます。 私たちが目にする多くの物体の表面には、様々なテクスチャが存在し物体固有の質感を生み出します。テクスチャを識別する視覚の機能は、物体の素材の判断（木材、金属、布
歩行中枢と腕の筋肉とをコンピュータで人工的に繋いで歩行の随意制御に成功
脳からの信号を四肢に伝える経路である脊髄を損傷すると、損傷領域以外の脳や下肢に問題が無くても歩行障害が生じます。この歩行障害の改善には損傷した脊髄を繋ぎなおす必要がありますが、これまで実現できませんでした。今回、自然科学研究機構生理学研究所の西村幸男准教授を中心とした、笹田周作研究員(現所属：相模女子大学)、福島県立医科大学の宇川義一教授、及び千葉大学の小宮山伴与志教授らの研究グループは脳から上肢の筋肉へ伝えられる信号をコンピュータで読み取り、その信号に合わせて腰髄を非侵襲的に磁気刺激することにより、脊髄の一部を迂回して人工的に脳と腰髄にある歩行中枢をつなぐことで下肢の歩行運動パターンを随意的に制御することに世界で初めて成功しました。本研究結果は、The Journal of Neuroscience誌（2014年8月13日号オンライン）に掲載されます。 ヒトが歩くときの脚の運動リズムや左
音楽を用いた新しい突発性難聴の治療法 ― 脳の可塑性に基づいた新しいリハビリテーション療法。突発性難聴発症後、弱った耳を積極的に活用することで聞こえを改善させる。
突発性難聴は急激に聴力が低下する原因不明の疾患で、日本における受療率は年間１万人当たり約３人で増大傾向が認められます。突発性難聴に対してどの治療法が有効かは判明しておらず、現在主流であるステロイド療法の有効性に関してさえ論争中です。今回、自然科学研究機構生理学研究所の岡本秀彦特任准教授、柿木隆介教授と他の研究グループは共同で、突発性難聴を発症した患者さんに、聞こえが悪くなった耳を積極的に活用してもらうリハビリテーション療法で、聴力がより回復することを明らかにしました。 突発性難聴が起こると病側の耳が聞こえにくくなる為、使われなくなってしまいます。ヒトの体の機能は使用されないと衰えてしまうため、本研究では聞こえにくい耳を保護するのではなく、むしろ積極的に使用し耳や脳の神経活動を活性化させることで聞こえを回復させました。安価で安全な突発性難聴治療方法として注目されます。本研究成果はサイエンティ
脳と脊髄の神経のつながりを人工的に 強化することに成功
脊髄損傷や脳梗塞による運動麻痺患者の願いは、「失った機能である自分で自分の身体を思い通りに動かせるようになりたい。」ということです。しかしながら、これまでのリハビリテーション法・運動補助装置では一度失った機能を回復させることは困難でした。今回、生理学研究所の西村幸男 准教授と米国ワシントン大学の研究グループは、自由行動下のサルに大脳皮質の神経細胞と脊髄とを4x5cmの神経接続装置を介して人工的に神経結合し、大脳皮質と脊髄の繋がりを強化することに世界で初めて成功しました。本研究成果を日常生活で利用可能な脊髄損傷や脳梗塞などの運動・感覚麻痺に対する新しいリハビリテーション法として応用することを目指します。本研究結果は、神経科学専門誌NEURON誌（2013年11月7日オンライン速報）に掲載されます。 研究チームは大脳皮質と脊髄間の繋がり（シナプス結合）を強化する目的で、自由行動下のサルの大脳皮
神経と神経の"つなぎ目"（シナプス）の「数」と「サイズ」は、どのように決まっているの？ ―神経細胞シナプスにおける脂質修飾酵素DHHC2の役割を解明―
神経と神経の"つなぎ目"（シナプス）の「数」と「サイズ」は、どのように決まっているの？ ―神経細胞シナプスにおける脂質修飾酵素DHHC2の役割を解明― 内容脳の中で信号を伝える役割をしている神経細胞は、神経細胞と神経細胞の間にシナプスと呼ばれる“つなぎ目”をつくり複雑な神経回路を作っています。シナプス一つ一つの大きさは1ミクロン（マイクロメートル）ほどですが、神経細胞1個あたり1万個にも及ぶシナプスがあり、それが神経細胞内の正しい「場所」で、一定範囲の「数」と「サイズ」で一生涯維持されます。一方、 それら“つなぎ目”（シナプス）の数、サイズ、伝達効率は、経験や刺激の種類に応じて柔軟に変化することも知られています。こうしたシナプスの“精緻性”と“柔軟性”は、脳の発達や高次機能に不可欠であり、そのバランスの破綻が様々な神経系疾患の発症につながります。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の深田正
傷ついた脊髄を人工的につないで手を自在に動かす「人工神経接続」技術を開発
脊髄は、脳と手や足をつなぐ神経の経路となっています。脊髄が損傷し、その経路が途絶えると、脳からの電気信号が手や足に届かなくなり、手や足が動かせなくなってしまいます。今回、自然科学研究機構生理学研究所の西村幸男（にしむら ゆきお）准教授と、米国ワシントン大学の研究グループは、脊髄損傷モデルサルの損傷された脊髄の部分を人工的にバイパスしてつなぐ「人工神経接続」技術を開発。これにより、脳の大脳皮質から出る電気信号により、麻痺した自分自身の手を自在に動かすことができるようにまで回復させることに成功しました。神経回路専門誌Frontiers in Neural Circuits（４月１１日号電子版）に掲載されます。 研究グループは、脊髄損傷においては、脊髄の神経経路が途絶えているだけで、脳の大脳皮質からの電気信号を、損傷部位をバイパスして、機能の残っている脊髄に伝えてあげれば、手を健常に動かすことが
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大学院 総合研究大学院大学の生命科学研究科・生理科学専攻が置かれ、最先端設備を用いて研究や教育が行われます。
統合失調症に似た特徴を持つ遺伝子改変マウスを確立 －モデルマウスを使って患者の新しい予防・診断・治療法へ道－
ポイント ▼統合失調症は総人口の約１％で発症し、遺伝要因と環境要因の両方が発症に関与。 ▼ ヒトの統合失調症に似たモデルマウスを作成。炎症を抑えることで症状の一部が改善。 ▼統合失調症の新しい予防・診断・治療法の開発と創薬に期待。 ＪＳＴ 課題達成型基礎研究の一環として、藤田保健衛生大学 総合医科学研究所の宮川 剛 教授、自然科学研究機構 生理学研究所の高雄 啓三 特任准教授らは、遺伝子操作により脳内で軽度の慢性炎症を起こさせたマウスは、脳の一部が未成熟な状態になっており、その結果、作業記憶注１）の低下や巣作り行動の障害が引き起こされていることを明らかにしました。 本研究グループは、行動異常を網羅的に調べる「網羅的行動テストバッテリー注２）」を用い、約１０年にわたり精神疾患のモデルマウスの探索を行っています。これまでに１６０系統以上を解析した結果、Ｓｃｈｎｕｒｒｉ－２注３）遺伝子欠損（Ｓｈ
"報酬"の量を予測し"やる気"につなげる脳の仕組みを発見
内容私たちの行動や運動における“やる気”は、予測されうる報酬の量により、強く影響を受けます。しかし、これまでの研究では、脳のどの部位が報酬の量を予測して、行動・運動に結びつけるのか、よく分かっていませんでした。自然科学研究機構生理学研究所の橘 吉寿（タチバナ・ヨシヒサ）助教は、米国NIH（国立衛生研究所）の彦坂 興秀（ヒコサカ・オキヒデ）博士と共同で、サルを用いた研究によって、大脳基底核の一部である腹側淡蒼球と呼ばれる部位が、この過程に強く関わることを明らかにしました。米国神経科学誌NEURON（11月21日号電子版）に掲載されます。 研究グループは、情動と運動を結びつける神経回路を持つとされる脳の大脳基底核の一部である腹側淡蒼球に注目。サルに、特定の合図のあと、モニター画面上である方向に目を動かすように覚えさせ、うまくできたらジュースをもらえるようにトレーニングし、そのときの腹側淡蒼球の
「見えてないのに無意識に見えている」盲視を日常生活シーンで証明 ―脳血管障害による視覚障害で"見えている"と意識しなくても「動き」「明るさ」「色」で目立つ部分には目を向ける―
「見えている」という意識をしなくても、脳の中には目（網膜）からの視覚情報が脳に無意識に送り込まれています。これは、脳の視覚野という部位が損傷して、見えてないはずなのに無意識に見えているという現象（盲視）があることから分かってきました。これまで、視覚野の脳血管障害患者でも“見えている”と意識していないのに障害物をよけて歩いたりすることができるなどの不思議な現象が知られていましたが、これが本当に盲視なのかは証明されていませんでした。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の吉田正俊 助教・伊佐正 教授らの国際共同研究チームは、脳の視覚野に障害をもったサルの盲視現象は、実験室での特定の条件のもとで起こるだけではなく、日常生活シーンの中でも、起きていることを証明しました。米国科学誌カレント・バイオロジー（Current Biology, 6月28日電子版）に掲載されます。 研究チームはこれまで、視覚野
Masatoshi Yoshida, Ph.D @NIPS
吉田 正俊 (よしだ まさとし, Masatoshi Yoshida) 助教, 医学博士, 薬剤師 (Assistant Professor, Ph.D., Pharmacist) 生理学研究所 発達生理学研究系 認知行動発達研究部門 (Department of Developmental Physiology, National Institute for Physiological Sciences) Researchmap Google Scholar Mail: 個人的なwebサイトでブログを書いております。 盲視、半側空間無視、統合失調症の動物モデルを用いた研究を通して「精神・神経疾患の症状と回復のメカニズムの解明による医療的貢献」および「意識の科学的解明」を目指しています。 神経生理学的手法、心理物理学的手法、計算論的神経科学の手法を組み合わせることによって、視覚的気づき(盲
ASCONE2007講義 「盲視が明らかにする"気づき"の脳内情報処理」
盲視(blindsight)の神経機構 吉田 正俊 （自然科学研究機構・生理学研究所・発達生理学研究系・認知行動発達研究部門） 大脳皮質の一番後ろ側にある第一次視覚野は網膜からの視覚情報が視床の外側膝状体を通って最初に大脳皮質で情報が処理されるところです。この部位が交通事故や脳内出血などによって損傷を受けた患者さんでは盲視(blindsight) という不思議な現象が起こることが知られています。左右にある第一次視覚野はそれぞれ右左半分ずつの視野の情報を処理していますので、片側（たとえば右側）の第一次視覚野が損傷すると左半分の視野のものが見えなくなります（このような症状のことを半盲:hemianopiaと言います）。なお、この症状は右目で見ても左目で見ても同じく半分の視野が見えなくなります。視神経や網膜の障害ではなくて脳の障害であるしるしです。 1973年、このような症状を持った患者のD.B
脳にやさしく脳の中の神経の活動を知る技術 ―脳表面から脳内部の神経活動を知ることに成功― ―脳に優しい低侵襲なブレイン・マシン・インターフェース開発へ―
これまで脳の神経活動を知るには、脳波計のように脳の表面の電気活動を測るか、fMRI（機能的核磁気共鳴法）のように脳の血流を測ることしかできませんでした。したがって、脳内部の神経活動を知るには、脳の中に電極を刺していくなどの方法しかなく、脳に傷をつけてしまうこともありました。今回、生理学研究所の渡辺秀典研究員、西村幸男准教授らの研究チームは、脳表面でとらえた硬膜下皮質表面電位(Electrocorticogram ; ECoG)という電気活動から、脳の内部の神経活動をより正確に推定することに成功しました。今回の研究成果は、米国神経科学専門誌（ジャーナル・オブ・ニューラル・エンジニアリング電子版５月９日）に掲載されました。 今回、研究チームは、サルが腕を動かしているときの脳（運動野）の神経活動を、東京大学・鈴木隆文講師の開発したECoG電極を用いて、脳表面の３２カ所（１ミリ間隔）から同時計測し
目から入ってくる溢れるような視覚情報を "くっきり"させて脳に伝える仕組みの一端を解明
ヒトや動物は、目に入ってくる光の信号をもとに、どこに何があるのか、刻々と変化する周りの環境の多くを把握しています。そうした溢れるような視覚情報の渦から必要な情報を取捨選択して、脳は整合性のあるイメージを作り出しています。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の松井広（まつい・こう）助教らの研究グループは、どのような信号を脳へ伝えるべきか、その取捨選択を、目から脳への神経のつなぎ目にあたる中継シナプスが担っていることを明らかにし、信号選別の仕組みを解明しました。米国神経科学会誌（ザ・ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス、２０１２年２月１５日号電子版）に掲載されます。 目から入ってきた溢れるような多種多彩な視覚情報は、視神経をつたわって、脳に送られる途中で、視床にある外側膝状体とよばれる部分で中継されます。その中継点で、神経のつなぎ目であるシナプスを作っています。今回、研究グループは、この外側膝
光スイッチで神経の"つながり"をオン・オフ可能に、新技術開発
内容脳の中では無数の神経細胞が、シナプスと呼ばれる“つながり”をもって、複雑な神経回路をつくり、その中で情報のやりとりをすることで高次脳機能を生みだしています。これまでは、こうした神経回路の働きを調べるにはその一部を傷つけたり薬で抑制したりする手法がとられていましたが、実際に神経回路を作っているある特定のシナプスがどのように脳機能と関係するのか、その因果関係を明確にすることは難しい課題でした。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の伊佐正教授ならびに金田勝幸助教（現・北海道大学大学院薬学研究院）の研究チームは、京都大学・渡辺大教授および自治医科大学・小澤敬也教授・水上浩明講師と共同で、特定のシナプスのつなぎ目を狙い、非侵襲的に光をつかってオン・オフする新技術を開発しました。これまで同様の光操作法により神経の活動そのものを光によってオン・オフする手法は開発されていましたが、神経の“つながり”で
生理研研究会 「認知神経科学の先端 身体性の脳内メカニズム」
生理研研究会は講演者6人、指定討論者5人、ポスター発表者19人、参加者96人 の参加のもとで、盛況に終了しました。みなさまどうもありがとうございました。 [目次] [トップページ] [ニュース] [概要] [「身体性の脳内メカニズム」へのお誘い] [講演者] [指定討論者] [プログラム] [講演要旨] [ポスターリスト] [参加者用リソース] [会場までのアクセス] [参加者の方へ] [講演者の方へ] [指定討論者の方へ] [要旨集](PDF)(10/6作成・ver.1) [ポスター・アワード] [参加者アンケート結果] (new 1/11) 1/11: [参加者アンケート結果]を掲載しました。 11/19: [参加者アンケートページ]を締めきりました。 11/11: [参加者アンケートページ]の締め切りまであと一週間となりました。まだお済みでない方は記入をお願いします。 11/11:
定藤研究室 | 生理学研究所
〒444-8585 愛知県岡崎市明大寺字西郷中 38番地 TEL:0564-55-7842 / FAX:0564-55-7843
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