東北大学 大学院薬学研究科 薬理学分野

研究内容

電気生理計測法についてはこちら

脳機能を司る神経細胞を理解する

図0

記憶や情動などの脳機能は、非常に複雑かつ緻密な神経回路の情報伝達によって成り立っています。 このような神経回路が正常に働かなくなると、認知症やうつ病などの精神疾患につながりますが、 多くの治療薬の正確な標的は未だに明らかではありません。このような問題意識から、 私たちは、神経回路の理解に基づき、疾患の根本原因や創薬標的を見出すことを目指しています。 また、脳と身体の繋がりにも着目し、末梢臓器間の情報連絡を脳がどのように仲介し、 精神機能に及ぼす影響を研究しています。


多様な脳神経細胞

図1

大脳皮質を構成する神経細胞には、興奮性錐体細胞や抑制性介在細胞など、多様な種類が存在します。 それぞれの神経細胞種は、活動の生じやすさ、活動の速さや持続時間、伝達物質の使い方などが少しずつ異なり、 それらが協調して働くことで、正しい情報処理機能が発揮されます。 私たちは、このような神経細胞の個性を無視することなく、脳機能との関連を詳細に調べています。 特に、神経生理計測技術と分子生物学的手法を組み合わせた新しい方法論の開発に取り組んでいます。


学習・記憶・情動の基礎メカニズム

図2

マウスやラットをモデル動物として、学習・記憶・情動を調べられるような様々な行動課題を設計し、 海馬をはじめとする大脳皮質領域に多数の電極を埋め込んで、神経信号の解読に挑戦しています。 近年の研究では、将来の行動設計や優先的な記憶の再生など、 複雑な脳機能にかかわる神経回路の活動も明らかになってきました。 また、こうした脳機能が精神疾患などの病態時にどのように変化するか研究しています。


末梢臓器からの内受容感覚が脳に及ぼす影響

図3

脳は、迷走神経をはじめとする末梢神経と密接に連絡し、絶えず内臓臓器の生理状態をモニターしています。 近年では、迷走神経の活性化や腸内細菌の環境改善が、精神疾患に有効であることなど、末梢からの内受容感覚が、 脳活動に重要な影響を及ぼすことが報告されています。しかし、その詳細な生理機構はほとんどわかっていません。 生理学、神経科学、計算科学などの様々な手法を活用して、末梢臓器から内受容感覚情報が、 どのように脳神経回路によって伝達、統合されて、情動や意思決定の創発に至るのか理解を目指しています


オーファン受容体である Sigma-1 受容体の生理的役割

図3

Sigma-1 受容体はすべての細胞の小胞体膜に発現する2回膜貫通型受容体です。 しかし、その生理機能は不明でした。私達は Sigma-1 受容体に結合するフルボキサミン(SSRI)や SA4503 を用いて、 この受容体は IP3 受容体と結合して、ミトコンドリアへのカルシウム輸送を促進し、ATP産生を高めることを発見しました。 Sigma-1 受容体の変異はヒトで前頭側頭葉変性症や ALS を発症します。 私達は Sigma-1 作用薬が心肥大や脳梗塞に伴う、細胞壊死を防ぐことを見出しました。 新しい細胞保護薬として今後注目されると思います。