| 研究課題/領域番号 |
19H03338
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分46030:神経機能学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松井 広 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20435530)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | グリア細胞 / アストロサイト / オプトジェネティクス / シナプス伝達 / グルタミン酸 / 学習 / 脳病態 / てんかん / 代謝 / 乳酸 / 細胞内pH / 細胞内Ca / pH / ミトコンドリア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳内情報処理は、電気信号によってのみ担われていると考えるのは幻想である。単に、生理指標として、脳波等の電気活動を記録するのが容易なだけであり、現代のテクノロジーをもってしても、高時空間分解能で精密に計測できるのが電気信号のみであるから、自然と、脳と心の実態は、脳内を流れる電気信号にあると誤解しているに過ぎない。本研究では、新規FRET蛍光センサータンパク質を用いて、細胞「内」の生体分子のダイナミックな動態を計測するとともに、新規バイオセンサーデバイスを利用し、細胞「外」の生体分子を計測する。細胞内外の生体分子の流れ（フロー）をマルチモーダル計測し、脳内情報処理の仕組みを新たな視点で解明する。
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| 研究成果の概要 |
生体には、神経・グリア・血管・代謝など、多数のネットワークが張り巡らされている。各ネットワークは、それぞれの法則で稼働しているが、我々がひとつの個体として整合性のある活動をするには、これらのネットワークを束ねるシグナルが不可欠である。脳というひとつの組織の中の複合ネットワークに着目すると、グリア細胞こそが、脳内の全てのネットワークを束ねている存在であると言える。本研究では、新規蛍光センサータンパク質を用いて、細胞内の生体分子のダイナミックな動態を計測する技術を開発した。細胞内外の生体分子の流れ（フロー）をマルチモーダル計測し、脳内情報処理の仕組みを新たな視点で解明する研究を進めた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アストロサイトの代謝回路の変化は、神経回路の動作を左右し、学習・記憶・行動といった脳の高次機能にまで影響を与えることが示唆されている。細胞内外のイオン濃度変化、伝達物質濃度変化に加えて、代謝産物等も、情報を担う因子として捉えられる。これらの因子が脳内局所環境を変化させている場面では、神経細胞ではなくアストロサイトの活動が大きく関与している。本研究では、脳の複合ネットワークと、それを束ねるシグナルを解明することに取り組んだ。生体を流れる伝達物質や代謝産物等の情報因子のフローを光計測・光操作する方法を組み合わせ、代謝フローの障害・破綻にともなう脳病態・精神疾患の発症メカニズムの一端も示された。
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