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教員からのメッセージ ~ 櫻井 芳雄 教授

記憶や判断など脳の高次機能解析にチャレンジ
 私たちは、記憶や判断、予測などの脳の高次機能を研究対象にしています。脳がこれらの高度で複雑な情報を表現し処理している時、どのような神経細胞からなるどのような神経回路が、脳のどこでどのように活動しているかを動物実験を通して解析しています。
 脳科学の究極の目標は、心の科学的解明だといわれます。心と呼ばれている高次機能が脳の中にどういう現象として現れているかを知りたいのです。私たちはこれを脳の情報表現や情報処理の研究と呼んでいます。
 対象とする脳の部位は研究内容によってだいたい決まります。たとえば、記憶なら海馬、判断なら前頭連合野を中心に、それらが他の部位とどう連絡して働いているかというアプローチになります。高次な機能ほど、どこか1つではなく、海馬や前頭連合野から側頭葉、大脳基底核、肩桃体など、全体がどうつながっているかという研究になります。
 実験手法としては、まず自分が研究したい高次機能を動物を使って調べる行動実験が必要となります。そして、マルチニューロン活動の記録による電気生理学的な手法や脳組織化学、遺伝子改変と光遺伝子学など様々な手法を駆使して、ラットやマウスの脳の高次機能を調べています。
櫻井芳雄 教授
 私たちはまた、嘆覚をモデルにして、脳が外部刺激に対して経験や体内状態に依存した情報処理を行うメカニズムについて、電気生理学的手法と光遺伝子・分子生物学的手法を組み合わせて解明しようとしています。これは嘆覚の記憶の研究をしている当部門の眞部准教授の研究テーマです。
 さらに私たちは、脳内の情報がどのように柔軟に行動に活かされるのかを知るため、前頭連合野から皮質下への出力回路の活動を電気生理学的に記録し、それを光遺伝学により操作する研究をしています。これは同じく当部門の廣川准教授の研究テーマで、脳の司令塔といわれる前頭連合野が他の部位をどう制御しているかをみる研究です。
ブレインーマシン・インタフェースにつながる成果
 こうした研究を通じて、脳の中で高次機能が働いている時には、どういう神経細胞の電気的活動が生じるかが分かってきました。目に見えない心の働きが見えるようになると、脳の電気的活動をみればその人が何を望んでいるかが分かります。これは脳の神経活動で機械を操作するブレインーマシン・インタフェースの開発にもつながります。つまり、脊椎損傷やALSなどの難病の患者さんの脳の電気活動を読み取ることで、食事の介助をしたり、ロボットスーツで歩行を支援したりすることが可能になるのです。
明確な問題意識を持って脳研究を目指そう
 私は学生時代より心理学を専攻してきましたが、理論よりも実験にシフトして、現在の心を科学する脳の研究に行きつきました。この研究を通じて、70年ほど前にカナダの心理学者が仮定した情報を表現する神経細胞集団「セル・アッセンブリ」の実体を明らかにしつつあります。また、ブレインーマシン・インタフェースに関しては、実用的に機械を動かすために脳の活動そのものをかなり自由に変えられるという実験結果を得ることもできました。
 私たちの神経回路情報伝達機構部門には、私と2人の准教授の下に4年生3人と2年生2人の大学院生がいます。私は基本的に本人にテーマを決めさせ、取り組んでもらっています。これから脳科学研究科を目指す学生には、何となく面白そうだというあいまいな気持ちでなく、何が知りたいのかという明確な問題意識を持って入ってきてほしいと思います。
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