光学的測定法を用いた中枢神経系の機能構築過程の研究

―第12回井上研究奨励賞 受賞―

医学部生理学第二講座

助手 佐 藤 勝 重


 昨年2月4日に,井上科学振興財団から,平成7年度第12回井上研究奨励賞を受賞いたしました。これを機に,現在の研究内容を簡単に紹介して欲しいとの御依頼をいただきましたので,筆を執らせていただきました。

 井上研究奨励賞は,「理学,医学,薬学,工学,農学等の分野で過去3年の間に博士の学位を取得した35歳未満の者で,優れた博士論文を提出した若手研究者」に贈られる賞で,医科歯科大学医学部ではすでに,これまで数名の方が受賞されています。生理学第二講座においても,小室 仁(第3回:現Yale大学),佐藤容子(第10回:現生理学第二講座助手)に続いて3人目の受賞となり,教室の業績が公に認められていると自負するとともに,私ども若手研究者にとって研究を続ける上で大きな励みになっております。

 私の博士論文のテーマは,「膜電位の光学的測定法による脳幹における第\/]脳神経核機能の発生と形成に関する研究」で,発生初期の鶏胚脳幹を実験対象として,脳神経核が個体発生の過程でいつから機能し始めるのか,機能し始めたばかりのシナプスがどのような性質を持っているのか,といった視点から追跡したものです。得られた成果は,Journal of NeuroscienceやJournal of Physiologyなどに数編の英文原著論文として発表しましたが,これを総括的にまとめ,博士論文としてお茶の水医学雑誌に発表いたしました。

 現在の“my research”は,この延長線上にあり,「光学的測定法を用いた中枢神経系の機能発生/形成/構築過程の研究」です。これは,正確には“my research”ではなく“our research”であり,神野教授を中心として教室が一体となって取り組んでいるテーマです。

 “our research”の一番の特徴としては,近年急速に注目されるようになってきた「膜電位活動の光学的測定法」を挙げることができます。この測定法は,細胞を膜電位感受性色素で染色し,細胞の電位活動を「光」の変化としてとらえるもので,(1)微小電極を刺入できないような小さい細胞の電位活動を検出することができるとともに,(2)非常に多数の領域から膜電位変化を同時に測定することができます。この方法は,1970年代に,Yale大学,MBL(Marine Biological Laboratory/Woods Hole)でL.B.Cohen教授,B.M.Salzberg教授,A.Grinvald教授,神野教授らが共同で開発した方法で,神野教授が20年前,医科歯科大学に着任すると同時に導入され,以後,国際的に先導的な研究が展開されてきました。最近ではさらに,廣田教授(現島根医科大学)の努力によって,医科歯科大学生理学第二講座に世界ではじめての1020箇所から同時に測定できるシステムが完成しました。

 個体発生期の中枢神経系を構成する細胞は非常に小さく,これまで電気生理学的な研究はほとんど困難であるとされてきましたが,この光学的測定法を適用することにより,発生初期の中枢神経機能に関する研究に,新しい局面が拓かれました。発生過程の中枢神経系の機能には,adultには見られない多くの特異的な興味ある現象が隠されています。これまでに,鶏胚やラット胚脳幹におけるシナプスの形成,グルタミン酸受容体の機能発現,グリシンあるいはGABA応答の特性,新しいGABA受容体の発見,神経回路網の形成など,発生神経生物学の基本問題を次々に掘り起こし,また,多くの知見を得て来ました。現在,さらに脳だけでなく脊髄,大脳にも焦点を当て,中枢神経系の機能発生/形成/構築過程の解明を目ざして,大学院生を含めて教室員が一丸となって研究に取り組んでいます。これに加えて,最近,神経活動に伴う内因性の光学変化を画像化して,神経の機能をシステムレベルから解析する方法が開発されてきました。私たちも,この方法を導入して,現在,ラット体性感覚野の機能構築を追跡しています。

 最後になりますが,今回の賞は,私個人というよりは,生理学第二講座を代表して受賞したというべきものであり,実験を一緒に行っていただいた生理学第二講座の先生方,とりわけ,私をこの研究に引き込んでいただいた神野教授に心より感謝いたします。いま,研究がおもしろくてたまらないという毎日です。


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