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生理学研究所
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生理学研究所、染色体に似た構造をシアノバクテリアの一種で発見し低温超高圧電子顕微鏡を用いて解明
染色体に似た構造をシアノバクテリアの一種で発見し低温超高圧電子顕微鏡を用いて解明 ■内容 生物は大きく核を持つものと持たないものに分けられます。私たちの細胞は核をもち、細胞が分裂する際に核が消えて染色体という構造になり、新しく生まれる2つの細胞に均等に分配されます。一方バクテリアは核を持ちません。細胞が分裂する際にも、染色体のようなはっきりとした構造体はこれまで確認されていませんでした。今回生理学研究所の村田和義准教授と埼玉大学の金子康子教授らの研究グループは、シアノバクテリアという光合成をするバクテリアの一種が、細胞分裂する際、染色体に似た構造を作ることを発見しました。そ...
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生理学研究所、二者同時記録fMRIを用いた注意共有の神経基盤の研究結果を発表
みつめあった「記憶」は、二者間の脳活動の同期として痕跡を残す ―二者同時記録fMRIを用いた注意共有の神経基盤の研究― ■内容 お互いがみつめあい、お互いへ注意を向け合う状態は、ヒトが他者と複雑なコミュニケーションをおこなう前に必須な準備段階と言えます。この状態は、子供から成人へ成長する中で自然と獲得されます。このことから、互いに注意を向け合うことは、ヒトが他者とコミュニケーションをとる上での礎であると考えられます。しかしこれまでの研究では、ヒトが他者とみつめあっている際、我々自身にどのような現象が起こっているのか、さらには我々の脳内で一体何が起こっているのか、詳細は明らかにされ...
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生理学研究所、カプサイシンが引き起こす痛みの増強メカニズムを解明
カプサイシンが引き起こす痛みの増強メカニズム −TRPV1活性化はアノクタミン1の活性化を引き起こす− <内容> 唐辛子に含まれるカプサイシンが辛さ(痛み)を生じさせるメカニズムに、感覚神経にあるTRPV1(トリップ・ブイワン)というイオンチャネルの活性化が関与することは、10年以上前から広く知られています。またTRPV1と同じ感覚神経に発現しているアノクタミン1というイオンチャネルが、TRPV1とは独立して痛みを発生させることも知られています。今回、自然科学研究機構 生理学研究所(岡崎統合バイオサイエンスセンター)の高山靖規特任助教、富永真琴教授、古江秀昌准教授は、富山大学の歌大介助教との共同...
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脳が光沢を評価する指標を解明 【内容】 これまで光沢を評価する脳の仕組みは明らかではありませんでした。今回、自然科学研究機構 生理学研究所の小松英彦教授および西尾亜希子研究員らは、株式会社国際電気通信基礎技術研究所(ATR)の下川丈明研究員と共同で、画像のどのような情報を元に脳が光沢を評価しているかを明らかにしました。本研究は、Journal of Neuroscience誌(2014年8月13日号)に掲載されました。 私たちの研究グループは、光沢が2つの指標(ハイライトのコントラストと鋭さ)によって知覚されているという心理実験の結果に注目。これらの指標を変化させた画像を作成し、その画像を見ているサルの...
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生理学研究所、目が見えなくても相手の手の動作を認識するための脳のネットワークは形成
生まれつき目が見えなくても、相手の手の動作を認識するための脳のネットワークは形成される 【内容】 日常において私たちは目を使って、相手が行う動作を素早く理解したり学んだりしています。これは、脳の中に他者の動作を認識するためのネットワークが存在するからです。生まれつき目が見えない場合でも、世界的に活躍しているアーティストやアスリートが示すように、相手の動作を理解したり学んだりすることは可能です。では目が見えない場合には、このネットワークはどのように振る舞うのでしょうか?今回、生理学研究所の北田亮助教らの研究グループは、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて、他者の手に触れてその...
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生理学研究所など、コンピュータを介した脊髄の迂回路で自分の意思で下肢の歩行運動パターンを制御することに成功
歩行中枢と腕の筋肉とをコンピュータを介して繋いで 下肢の歩行運動パターンを随意的に制御することに成功 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、およ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...
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生理学研究所、他者の真似に気づくための脳部位活動はASD者で減少など解明
自分の動作が真似をされたことを気づくために重要な脳部位の活動は、自閉症スペクトラム障害者で減少していることを解明 【内容】 自閉症スペクトラム障害(ASD)者は、自分の動作が真似をされたことに気づくのが苦手と言われています。しかし脳のどのような働きが原因で、真似をされたことに気づくのが苦手であるのかはよく分かっていません。今回、生理学研究所の定藤規弘教授、福井大学小坂浩隆特命准教授、金沢大学棟居俊夫特任教授らの研究グループは、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて、自分の動作が相手に真似をされたときの脳活動を測定しました。その結果、他者の真似に気づくことに関わる脳部位の活動が、健常...
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カルシウムによる体内時計の調節メカニズムの解明 〜体内時計の時刻をリセットする薬剤の同定〜 <発表者> 深田 吉孝(東京大学大学院理学系研究科 生物科学専攻 教授) <発表のポイント> >体内時計に関わる新しい酵素CaMKIIを同定し、この酵素は一日の活動時間の長さを決めることが分かりました。 >CaMKIIの働きを抑える阻害剤を細胞に投与すると、体内時計の時刻がリセットされることを発見しました。 >体内時計の構成因子は薬剤で調節できる酵素がほとんどなく、CaMKIIは薬剤開発の標的として有望です。 <発表概要> ヒトを含む哺乳類の行動や生理現象は、約24時間周期のリズムを刻んでおり、それは脳(...
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生理学研究所など、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
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 <内容> 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...
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生理学研究所、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...
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生理学研究所、位相差クライオ電子顕微鏡で酵素タンパク質ダイサーと小分子RNAの結合の観察に成功
位相差クライオ電子顕微鏡で酵素タンパク質ダイサーと小分子RNAの結合をくっきり観察することに成功! <内容> 自然科学研究機構 生理学研究所の永山國昭教授を中心に開発された位相差クライオ電子顕微鏡は、通常の電子顕微鏡とは異なり、標本を染色などすることなく、凍らしただけで、タンパク質や微生物の中まで明瞭に観察することができる最先端の電子顕微鏡です。今回、米国エール大学、カルフォルニア大学バークレー校、中国精華大学の研究グループは、生理学研究所と共同で、この位相差クライオ電子顕微鏡を用いて、ヒトのダイサーと呼ばれる酵素タンパク質と小分子RNA(リボ核酸)が、どのように結合し複合体をつく...
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生理学研究所、手や足の「運動」をストップさせる大脳基底核の神経経路の働きを証明
手や足の「運動」をストップさせる大脳基底核の神経経路の働きを証明 ―ハンチントン病のモデルマウス、パーキンソン病の病態解明にも期待― <内容> ハンチントン病やパーキンソン病といった難治性神経疾患で起きる手や足の「運動」の異常は、脳の大脳基底核と呼ばれる部分の異常により生じることが知られています。今回、自然科学研究機構生理学研究所の佐野 裕美助教、南部篤教授らの研究チームは、大脳基底核内部の神経回路の一つである線条体−淡蒼球投射経路が手や足の運動をストップさせる機能を担うことを、遺伝子改変マウスを用いた巧みな実験で実証することに成功しました。本研究成果は、米国神経科学会雑誌ザ...
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生理学研究所、周囲の温度で「冷たさセンサー」の冷たさの感じ方が変わる仕組みを解明
周囲の温度で“冷たさセンサー”の冷たさの感じ方が変わる仕組みを解明 <内容> 皮膚近くにまで広がっている末梢の感覚神経には、TRPM8(トリップエムエイト)と呼ばれるタンパク質でできた冷受容体があり、“冷たさセンサー”として冷たさを感じています。ある温度以下になるとこの“冷たさセンサー”は冷たさを感じ、それを脳に伝えて脳が「冷たい」と感じるのです。その一方で、こうした冷たさの感じ方は、周囲の温度によって変わることが以前より知られています。たとえば、温かいお湯に手をつけておいてから室温の水につけると室温よりも冷たく感じられますが、低い温度の水に手をつけておいてから室温の水につけると...
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生理学研究所、新世界ザルの目の中にモーション・ディテクターと考えられる視神経細胞を発見
新世界ザルの目の中にモーション・ディテクターと考えられる視神経細胞を発見 ―霊長類網膜短期培養保存法の確立および遺伝子導入で− <内容> 自然科学研究機構生理学研究所の小泉 周(コイズミ・アマネ)准教授ならびに森藤 暁(モリトウ・サトル)博士(現・東北大学医学部)と小松 勇介(コマツ・ユウスケ)特任助教(基礎生物学研究所・モデル生物研究センター・マーモセット研究施設・研究員)の共同研究グループは、新世界ザル(マーモセット)と呼ばれるサルの目の中の神経組織である網膜には、様々な形の視神経細胞(網膜神経節細胞)があり、中でも、形態学的にモーション・ディテクターの特徴を全てもつ視...
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"光沢"を見分ける脳の神経細胞を発見 <内容> 人は、物をみただけで、その“質感”を判別しています。なかでも、「キラキラ」や「ピカピカ」「テカテカ」といった物の“光沢”は、見ただけで脳の中で瞬時に判断していますが、その脳内での仕組みは分かっていませんでした。今回、自然科学研究機構生理学研究所の西尾亜希子研究員、小松英彦教授らの研究グループは、霊長類動物の脳の中に、“光沢”を見分ける特別な神経細胞群があることを世界で初めて発見しました。この脳神経細胞は、物の形や照明によらず光沢を見分けられることができます。本研究成果は、米国神経科学会誌(ザ・ジャーナル・オブ・ニューロサ...
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ネットワンシステムズ、自然科学研究機構の100GbE超高速基幹ネットワークを構築
ネットワンシステムズ、 自然科学研究機構の100GbE超高速ネットワークを構築し、 ペタバイト級の研究用データの通信を実現 〜無線LANと動的VLANも整備して利便性を高め、 研究者が地区内のどこにいても 自身のネットワーク環境に自動接続可能に〜 ネットワンシステムズ株式会社(本社:東京都品川区、代表取締役 社長執行役員:吉野 孝行、以下ネットワンシステムズ)は、大学共同利用機関法人 自然科学研究機構(機構長:佐藤 勝彦、以下自然科学研究機構)岡崎地区のネットワークシステム「ORION 2011」を受注しました。 「ORION 2011」では、ペタバイト級の研究データを転送する...
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京大、霊長類の脳神経回路から特定の経路を選り分ける「二重遺伝子導入法」を開発
霊長類の脳神経回路から特定の経路を選り分ける「二重遺伝子導入法」を開発 渡邉大 生命科学研究科教授、松井亮介 同助教らは、伊佐正 自然科学研究機構生理学研究所教授、木下正治 同特任助教、小林和人 福島県立医科大学教授、加藤成樹 同助教らと共同研究を行い、霊長類モデル動物の複雑な脳神経回路の中で特定の経路の神経情報を可逆的に遮断する技術の開発に成功しました。さらにこの技術により、ヒトをはじめとする霊長類特有の手指の巧みな動きを制御する脳の仕組みの一端が明らかになりました。 本研究成果は英国科学誌「Nature」(6月17日号電子版)に掲載されました。 <概要> 脳には非常...
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東北大、光を皮膚で知覚する「スーパー感覚」を持った遺伝子組換えラットの作製に成功
皮膚で光を知覚する!? (チャネルロドプシン遺伝子組換えラットのスーパー感覚) 東北大学大学院生命科学研究科の八尾寛教授らの研究グループは、単細胞緑藻類クラミドモナスの光受容タンパク質の一つ、チャネルロドプシン2(*1)をゲノムに組み込んだトランスジェニックラット(*2)において、触覚や深部感覚を掌る大型の後根神経節細胞(*3)でチャネルロドプシン2が作られていることを見出しました。また、皮膚の触覚受容器の神経終末にもチャネルロドプシン2が分布していました。その結果、このラットでは、足裏に照射した青色LED光を触覚として知覚する「スーパー感覚」が作り出されていました。この研...
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生理学研究所、目から入ってくる沢山の視覚情報を取捨選択して脳に伝える仕組みの一端を解明
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 【内容】 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...
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JSTなど、運動中に手の感覚が抑制される新たな神経機構を解明
運動中に手の感覚が抑制される新たな神経機構の解明 −すばやい動きを生み出すメカニズム− JST 課題達成型基礎研究の一環として、国立精神・神経医療研究センター 神経研究所 モデル動物開発研究部の関 和彦 部長らの研究グループは、運動中に手の感覚が抑制される新たな神経機構を解明しました。 熱いものを手で触った時、多くの人には無意識にその手を振った経験があり、またそれによって、「熱い」という感覚が軽減することがよく知られています。心理学的には、この運動時においては、末梢神経で感じる刺激を知覚しにくくなることが明らかにされていますが、「どのような」神経の働きによって、また「何の...
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生理学研究所、脳の電気信号異常である“発振”現象がパーキンソン病の運動障害の原因となることを解明
パーキンソン病の運動障害の原因となる脳の電気信号異常に新発見 <内 容> 自然科学研究機構・生理学研究所の南部篤(ナンブ・アツシ)教授の研究グループは、京都大学霊長類研究所の高田昌彦(タカダ・マサヒコ)教授らと共同で、パーキンソン病に関連する大脳基底核とよばれる脳の部位で見られる神経の電気信号の“発振”現象が、正常な神経の信号を邪魔することで、手足が動かしづらいなどの運動障害の原因となっていることを明らかにしました。さらに、研究グループは、パーキンソン病モデル動物(モデルザル)の大脳基底核の中の特定の細胞集団(視床下核)に薬物を注入し、この発振を一時的に止めることで、運動障...
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生理学研究所など、「元気・やる気」がリハビリで運動機能回復を効果的に促すことを脳科学的に証明
”元気・やる気”がリハビリテーションによる運動機能回復と関連することを脳科学的に証明 <内 容> 脊髄損傷や脳梗塞の患者のリハビリテーションでは、モチベーションを高く持つと回復効果が高いことが、これまで経験的に臨床の現場で知られていました。しかし、実際に脳科学的に、モチベーションと運動機能回復がどのように結び付いているのかは解明されていませんでした。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の西村幸男准教授・伊佐正教授 と、理化学研究所・分子イメージング科学研究センターの尾上浩隆チームリーダー、ならびに、浜松ホトニクス・中央研究所・PETセンターの塚田秀夫センター長の共同研究チー...
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ポーラ化成、皮膚の温度センサーTRPV4を活性化する化粧品素材開発に成功
皮膚の温度センサーTRPV4を活性化する化粧品素材開発に成功 バナバエキスが美しい肌を保つ皮膚温と同じ状態をつくることを確認 ポーラ・オルビスグループのポーラ化成工業株式会社(本社:東京都品川区、社長:岩崎 泰夫)はこの度、世界で初めてTRPV4を活性化させる素材を見出し、化粧品への応用に成功しました。この素材を化粧品に活用することで、肌が低温にさらされる環境においてもバリア機能の回復力を正常化し、乾燥肌や敏感肌を改善することが期待できます。ポーラ化成工業では、従来より温度と皮膚機能の関連性に着目し、温かい温度(30℃〜)で活性化し、皮膚のバリア機能に重要な役割を果たす温度...
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生理学研究所、パーキンソン病にかかわる脳の中の神経のつながりなどで研究成果を発表
パーキンソン病にかかわる脳の中の神経のつながりに定説をくつがえす発見 −"光で神経を操作する"最先端の光操作技術で明らかにー <内容> パーキンソン病は、手足が震え、こわばり、動かしにくくなる神経難病で、脳の中で中脳黒質のドーパミン分泌細胞の機能の低下が主な原因であると考えられています。この中脳黒質は、解剖学的に脳の線条体と言われる部分から神経のつながりがあり、パーキンソン病の病態を理解するためにはこのつながりが重要であるとされていました。今回、自然科学研究機構・生理学研究所の田中謙二助教らの国際共同研究チームは、線条体から中脳のドーパミン細胞への神経のつながりは、普段...
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大阪大学と生理学研究所、無脊椎動物“ホヤ”の赤ちゃんが魚と違った仕組みで泳げることを発見
”ホヤ”の赤ちゃんはサカナと違った仕組みで上手に”泳ぐ” 筋肉を動かす仕組みの「進化」の歴史を考える上で重要な発見 <内容> 大阪大学の西野敦雄助教(理学部)と岡村康司教授(医学部)の研究チームは、自然科学研究機構・生理学研究所における共同研究の結果、無脊椎動物“ホヤ”の赤ちゃんが、運動神経細胞が10個程度、筋細胞が36個しかない体で、魚とは異なる仕組みで魚やカエルのオタマジャクシと同じように上手に泳ぐことを発見しました。生物が地球上に誕生して以来の長い歴史の中で、人がたくさんの筋肉を協調させて動かせるように「進化」した成り立ちを考える上で重要な発見であり、米国科学アカデミー...
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生理学研究所、消化管の動きを調整する分子センサーの働きを解明
消化管の動きを調整する分子センサーの働きを解明 ―過敏性腸症候群などの原因解明と治療に期待― 【 内 容 】 自然科学研究機構 生理学研究所の富永真琴 教授および三原 弘 研究員の研究グループは、消化管が動くときの“伸び”を感じて働く伸展刺激センサーTRPV2(トリップブイツー)の働きを明らかにしました。現代人に多くみられる機能性胃腸症、過敏性腸症候群などの消化管機能性疾患の原因解明及び治療薬開発に結びつく成果です。米国神経科学学会誌「ザ・ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス」に発表されます(2010年12月8日電子版)。 消化管機能性疾患には、みぞおちの痛みや、消化不...