脳の神経回路の機能解明（狩野　方伸）

研究領域名

脳の神経回路の機能解明

研究期間

平成16年度～平成21年度

領域代表者

狩野 方伸（東京大学・大学院医学系研究科・教授）

領域代表者からの報告

（1）研究領域の目的及び意義

　脳の機能は神経細胞がそれぞれ単独で機能することでは実現できない。個々の神経細胞は突起を伸ばし、他の多くの神経細胞と「シナプス」という構造で結合して「神経回路」を形成している。そして、多くの神経回路が集まり、システムとして機能する脳が構成されている。したがって、脳機能の理解のためには、構成要素を対象とした分子・細胞レベルの研究に立脚して、神経回路の機能を解明することが不可欠である。「神経回路」は、動物のからだが出来上がるにつれて「形成」され、成長・発達するにつれて機能的に「成熟」する。動物が成体となるまでに、脳領域の特異性に応じて「発現」される個々の神経回路の独特な機能が完成する。本領域では、神経回路の機能的側面に重点を置き、生理学、生化学、分子生物学、細胞生物学、解剖学、発生工学などの研究手法を結集して、これら3つのプロセスのメカニズムを分子細胞レベルで解明することを目指す。この目的のため、A01:「神経回路の形成」、A02:「神経回路の機能的成熟」、A03:「神経回路の特異的機能発現」、という3つの研究項目を設定した。本特定領域研究により神経回路の働きが明らかになるだけでなく、生体機能分子が如何にして複雑で精緻なシステムとしての脳の高次機能を実現するか、また、これらのプロセスの破綻がいかなる病態につながるかに関して理解が深まり、脳機能の統合的理解が飛躍的に進展することが期待される。

（2）研究成果の概要

　脳の神経回路の機能解明を目指す本特定領域研究は、平成16年度に総括班が発足し、平成17年度から本格的に研究を開始した。研究組織はA01:神経回路の形成、A02:神経回路の機能的成熟、A03:神経回路の特異的機能発現、から成り、各項目4名ずつ計12名の計画研究班員と、5年間で79名の公募研究班員から構成した。代表的な研究成果として、A01では、神経核形成の機構解明、樹状突起伸展の機構解明、嗅神経細胞の軸索投射の分子機構解明などが、A02では、発達脳におけるシナプス強化・除去、及び競合的神経回路成熟の機構解明、シナプス可塑性の制御機構解明、発達期視覚野の形態可塑性の機構解明などが、A03では、聴覚音源定位に関わる同時検出の神経機構解明、嗅球・嗅皮質における匂い情報表現の解明、脳機能イメージングによる新たな経験依存的可塑性の発見と可視化などが挙げられる。研究成果は、Nature、Science、Cell、Neuron、Nature Neuroscienceなどの一流国際誌を含む約900編の英文論文として発表した。また、本研究領域の成果のマスコミでの報道は150件に及び、一般の関心の高さを物語っている。本特定領域研究期間中に班員の間で活発に情報交換が行われ、130件以上の共同研究が生まれた。また、班員によって50件に及ぶ国際・国内学会におけるシンポジウムが企画されるなど、当該研究分野の発展に多大な貢献をした。

審査部会における評価結果及び所見

A (研究領域の設定目的に照らして、十分な成果があった)

　本研究領域は、神経回路の動作原理を対象とした、分子―回路―高次機能をつなぐ橋渡し的な研究領域としての役割を十分に果たし、また、生理学・分子生物学・生化学などの多様な研究手法を駆使し、国際的にも価値のある多くの成果があげられており高く評価できる。マウスを中心としたモデル動物の利点を活かした研究が多くの成果を生んだものと考えられ、霊長類などのモデル動物への波及効果も期待される。また、中間評価における指摘を踏まえ、公募班員と計画班員の研究費配分格差を是正するなど、マネイジメントも適切であったと評価できる。
　一方で、神経回路と分子機能解析の連携という点では研究成果も秀逸なものが見られたが、高次脳機能における神経回路の役割などの研究においては成果が見えにくく、高次脳機能を神経回路の視点から解明する挑戦的な研究をより一層促進するような方向性があっても良かったのではないかという指摘があった。また、分子―回路―高次機能をつなぐ橋渡し的な研究領域の成果を基に、これからどのような問題設定ができるか、神経回路という対象を中心とした研究組織を作ることの意義や将来を見据えた研究の方向性が明確でないといった意見とともに、神経細胞だけに留まらず、グリア細胞などの脳を形づくる他の細胞にも視点を向けた研究を積極的に取り入れてもよかったのではないかとの意見もあった。更に、他研究分野への貢献は今後の課題であるとの指摘もあった。