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センター(研究拠点)紹介

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人間知性研究センター
Research Centre for Human Cognition

センター長:岡野 栄之(医学部教授)
活動拠点キャンパス:信濃町

センター概要

・人間知性研究分野におけるわが国の拠点形成 および 世界的研究ネットワーク形成    医学部・文学部・理工学部・経済学部等から構成されている総合大学である慶應義塾大学と、我が国における脳科学研究の拠点である脳科学総合研究センターを擁する理化学研究所との間で2008年12月10日に締結された包括提携を基盤とし、双方から多彩な研究者が集って学際的なチームを形成し、我が国における人間知性研究および当該研究の世界的ネットワークの拠点形成を本センターは目指している。
・人間を人間たらしめている「知性」について、生物学的基礎から文化的背景、さらにその将来に至るまで、幅広い視点から世界的規模での研究を発展させる    知性研究には人文科学的研究の長い歴史があるが、近年の認知科学、神経科学、コンピュータサイエンスの発展は、この人類にとっての重要な課題に新たなアプローチの可能性を提供している。このような分野複合的な研究を推進し、研究交流のハブとして機能する総合的な研究組織が成熟していない我が国において、「人間知性研究センター」こそがその先導者となることを目指す。人間知性の「分子生物学・発生工学からの解明」・「比較認知科学からの解明」・「脳科学からの解明」・「ロボット工学からの解明」の4グループがそれぞれ研究を推進し、知識と成果を共有する体制をとっている。

キーワード・主な研究テーマ

認知科学 脳科学 ロボット 社会 文明

2018年度 事業計画

■前年度より継続する活動内容について、継続する背景・根拠と目標

 前年度に引き続いて、人間知性の「分子生物学・発生工学からの解明」・「比較認知科学からの解明」・「脳科学からの解明」・「ロボット工学からの解明」という各グループが一致団結して協力し、自然科学分野にとどまらず人文・社会科学分野からのアプローチにより人間知性を分子レベルから行動レベルまで幅広く探求する。
事業項目は以下の通りである。
(1) 環境・遺伝子・神経活動との相互作用によるヒト認知進化誘導についての研究においては、霊長類疾患モデルである遺伝子改変マーモセットを用いて精神・神経疾患に関連した行動学的な異常を早期から捉えるための行動解析および画像解析(MRI, PET)を引き続き実施する。
(2) ヒト疾患モデルマーモセットの開発では、ヒトの疾患原因遺伝子を強制発現させたアルツハイマー病モデルマーモセットを引き続き経時的に観察し、疾患に関連した変化を早期に捉える解析を実施する。
(3) ヒト特有の遺伝子導入マーモセットの開発では、ヒトに特異的な遺伝子を改変したマウスの脳を使ったPhenotype解析について、特に胎仔期を中心に今年度の解析を継続的に実施する。
(4) コミュニケーションによる社会的行動を司る神経基盤の解明では、新規自閉症モデルマーモセット作出のために、ホモでの作出が困難なことが考えられていることから、in vitroでのヘテロマーモセットの実効性検証結果に基づいて、引き続き個体作出に取り組む。
(5) 遺伝子改変霊長類動物の新規作成法の開発では、マーモセットのnaive型多能性幹細胞の詳細な解析と、ゲノム改変技術により直接遺伝子変異を行う遺伝子改変霊長類動物作成の基盤技術の確立を行う。
(6) 人間知性の特性を同定するための比較認知科学的研究では、実験動物の行動学的な解析をマーモセットの行動を定量的に評価する方法の構築を目指し、更に例数を重ねて手法を確立する。
(7) fMRIを用いたマーモセット脳機能マッピング技術の開発では、マーモセット遺伝子発現と機能的連関がある部位との関連を詳細に解析する。
(8) 電子顕微鏡を用いたマーモセット脳機能マッピング技術の開発では、世界最速のマルチビーム走査型電子顕微鏡にて野生型マーモセットのミクロ回路解析に連続的な撮影を広域で実施する。
(9) 蛍光カルシウムイメージング技術を用いてマーモセット脳の細胞種特異的長期間イメージングでは、1個2グラムという超小型蛍光顕微鏡nVistaが2017年度末までに複数導入されることから、霊長類の生きた脳の中で神経活動を蛍光プローブで複数の神経領野で可視化することを目指す。

■新規活動目標と内容、実施の背景

新規項目として以下の項目(10)を次年度より開始する。
(10) 蛍光と電顕によるコリレイティブ解析
アルツハイマー病は認知障害を伴う有名な神経変性疾患であり、患者数が非常に多く、社会的損失も大きい重要な精神神経疾患の一つである。これまでアルツハイマー病のメカニズム解明のために、多くの研究者は患者に認知障害が発症した後の、つまり、Aβの凝集後の病態に注目してきた。しかし、このアプローチでは根本的なメカニズム解明に至らず、近年ではAβの凝集前の段階にも注目が集まっている。現在、症状が進行する前のアルツハイマー病の脳内に起こる変化に世界のアルツハイマー病研究者が注目している。そこで我々は、(8)電子顕微鏡によるミクロコネクトーム解析の延長線上の新規アプローチとして、蛍光と電顕によるコリレイティブ解析を本センターにて実施することとし、2018年度には電顕・光顕で共用できるような組織標識法の技術を生かし、世界最速のマルチビーム走査型電子顕微鏡を用いたアルツハイマー病モデル動物における特徴的な軸索変性像とアルツハイマー病の初期病変関連分子の局在に関しての解析を実施する方針である。

2017年度 事業報告

■当該年度事業計画に対する実施内容、および研究成果と達成度

 本年度の研究項目ごとに研究成果を記載する。
(1) 環境・遺伝子・神経活動との相互作用によるヒト認知進化誘導についての研究では、、霊長類動物モデルの遺伝子改変マーモセットを用いて精神・神経疾患に関連した行動学的な異常を早期から捉えるための行動解析および画像解析(MRI, PET)を継続して実施した。また、疾患モデル動物の基礎データとしての野生型マーモセットの脳地図に関する書籍を出版した。
(2) ヒト疾患モデルマーモセットの開発では、αシヌクレインの強制発現トランスジェニックマーモセットの解析を組織学的に行いパーキンソン病の発症初期の変化を継続的に解析し、疾患に関連した変化を早期に捉える解析によって疾患特異的な睡眠障害を検出することに成功し、論文化の準備を進めている。
(3) ヒト特有の遺伝子導入マーモセットの開発では、ヒトに特異的な遺伝子を改変したマウスの脳を使ったPhenotype解析を実施している。特にヒトの脳で特異的に大きくなっている大脳皮質の厚さをコントロールマウスと比較し定量的に解析した。
(4) コミュニケーションによる社会的行動を司る神経基盤の解明では、新規自閉症モデルマーモセット作出のためのconstruct作成およびin vitroでの実効性検証結果に基づいて、個体作出に着手した。マーモセット受精卵の胚移植を行ったが現在までのところ産仔が得られていないが今後も継続して個体作出に取り組む。
(5) 遺伝子改変霊長類動物の新規作成法の開発では、新規ゲノム編集技術をマーモセットの遺伝子改変へ応用する取り組みをマーモセット受精卵を使って行い、樹立したnaive型多能性幹細胞についての解析を進めた。
(6) 人間知性の特性を同定するための比較認知科学的研究として、実験動物の行動学的な新規解析手法として、アクティウォッチを使ったマーモセット行動の傾向について、定量的に評価する手法を構築した。
(7) fMRIを用いた脳機能マッピング技術の開発では、覚醒状態で実施したfMRIによる脳機能マッピング技術をマーモセットへ応用し、タスクを負荷した場合の回路変化についての新規技術開発を応用した論文を発表した。
(8) 電子顕微鏡を用いたマーモセット脳機能マッピング技術の開発として、新規に導入された超広範囲を高速で撮影可能なマルチビーム走査型電子顕微鏡が稼動し、連続的な撮影を開始することができた。
(9) 蛍光カルシウムイメージング技術を用いてマーモセット脳の細胞種特異的長期間イメージングでは、近年新規開発された1個2グラムという超小型蛍光顕微鏡nVistaが導入され霊長類の生きた脳の中で神経活動を蛍光プローブで可視化することができた。

■公刊論文数(件数と主たる公刊誌名)、学会発表件数(国内・国際)、
 イベントなど社会貢献の実績(年月日、場所)

公刊論文数:12件、
Curr Opin Neurobiol. 2017 Nov 7;50:1-6. doi: 10.1016/j.conb.2017.10.016.
Neurosci Res. 2017 Oct 27. pii: S0168-0102(17)30587-4. doi: 10.1016/j.neures.2017.10.009.
Neurosci Lett. 2018 Jan 1;662:185-188. doi: 10.1016/j.neulet.2017.10.030.
Neurochem Int. 2017 Oct 10. pii: S0197-0186(17)30350-9. doi: 10.1016/j.neuint.2017.10.004.
Neuroscience. 2017 Nov 19;364:143-156. doi: 10.1016/j.neuroscience.2017.09.021.
Neuroimage. 2017 Dec;163:55-67. doi: 10.1016/j.neuroimage.2017.09.028.
Neurosci Res. 2017 Dec;125:11-20. doi: 10.1016/j.neures.2017.06.005.
PLoS One. 2017 Jun 27;12(6):e0179624. doi: 10.1371/journal.pone.0179624.
Primates. 2017 Jul;58(3):461-472. doi: 10.1007/s10329-017-0608-9.
Neurosci Res. 2017 Sep;122:25-34. doi: 10.1016/j.neures.2017.04.001.
Sci Rep. 2017 Mar 7;7(1):85. doi: 10.1038/s41598-017-00148-1.
J Neurol Sci. 2017 Feb 15;373:352-357. doi: 10.1016/j.jns.2017.01.009. 

学会など招待講演件数(国内:53件、国際:8件), 

イベントなど社会貢献の実績(13件)
第40回日本神経科学大会AMED共催シンポジウム,2017.7.23(幕張メッセ,千葉)
第60回日本神経化学会大会一般公開シンポジウム,2017.9.9(仙台国際センター,仙台)
第100回未来医療セミナー,2017.9.20(大阪大学,大阪)
第45回日本臨床免疫学会総会教育セミナー1,2017.9.28(京王プラザホテル,東京)
ALS治験勉強会,2017.10.1(グランドヒル市ヶ谷,東京)
Walk Again 2017 脊髄損傷の革新的医療をめざして-新しい法体系と再生医療-,2017.10.7(国際交流会議場,東京)
第113回慶應義塾大学医学部生涯教育研修セミナー,2017.10.14(ハイアットリージェンシー,東京)
文部科学省「リスクコミュニケーションのモデル形成事業」市民シンポジウム, 2017.12.3(新大阪ブリックビル,大阪)
株式会社情報機構セミナー,2017.12.13(きゅりあん(品川区立総合区民会館),東京)
第7回日本マーモセット研究会大会,2018.1.18(京都大学 芝蘭会館稲盛ホール,京都)
朝日健康・医療フォーラム2018,2018.1.27(JPタワーホール&カンファレンス,東京)
世界最速の電顕で脳内の探検2017.11.5(信濃町・東京)
 

■センター活動を通じて特に成果を挙げた事柄

 慶應義塾大学と理化学研究所との包括協定に基づき設置された本人間知性研究センターの研究者を中心として、平成26年度からスタートしている国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)の「革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト」において、慶應義塾大学が参画機関として支援している「中核機関」の一員として重要な成果を積み重ねたことが認められ、2015年時点で世界でもまだ2台しか稼働していない世界最高速の広範囲撮影マルチビーム走査電子顕微鏡が慶應義塾大学に導入され、2016年には64個の検出器を備えた最先端の超高解像度顕微鏡の1つである蛍光レーザー顕微鏡が慶應義塾大学に設置された。2017年は、蛍光カルシウムイメージング技術を用いてマーモセット脳の細胞種特異的長期間イメージングの項目を実施するために、近年新規開発された1個2グラムという超小型蛍光顕微鏡nVistaが導入され、齧歯類のみならず、霊長類の生きた脳の中で神経活動を蛍光プローブで可視することが可能となっている。

所員

所員(兼担)

岡野栄之 医学部 生理学 教授
柚崎通介 医学部 生理学   教授 
仲嶋一範 医学部 解剖学 教授 
入來篤史 医学部  医学部客員教授 
古関明彦 医学部  医学部客員教授 
小安重夫 医学部  客員教授(非常勤) 
芝田晋介 医学部 電子顕微鏡  専任講師(学部内) 
安藤寿康 文学部 人文人関系  教授 
梅田聡 文学部 人文人関系 教授 
山本淳一 文学部 人文人関系  教授 
川畑秀明 文学部 人文人関系  教授
伊澤栄一 文学部 人文人関系  准教授 
岡田光弘 文学部 人文哲学系  教授 
皆川泰代 文学部 一般  教授 
大垣昌夫 経済学部 専門 教授 
岡浩太郎 理工学部 生命情報学科  教授 
牛場潤一 理工学部 生命情報学科  准教授 
前野隆司 システムデザイン・マネジメント研究科  教授 
染谷芳明 先導研究センター 特任助教(有期)(研究)(非常勤) 
増田早哉子 先導研究センター 共同研究員


所員

下井 利修 先導研究センター 共同研究員
渡辺 茂 先導研究センター 共同研究員
山崎 由美子 先導研究センター 共同研究員

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