The huge number of neurons in vivo form the complex neural networks. The complexity prevents us from understanding the functions of nerve cells. So, our approach is to take the solitary neurons in vitro as a fundamental unit. And we are groping for interface substrates to communicate the neurons.
The object neurons of our study are sensory nerve cells dissociated from vertebrate tissue. Using the proteolytic enzyme, we isolated and identifie_??_ visual cells, bipolar cells and horizontal cells from a carp retina, olfactory receptor cells from a newt olfactory epithelium. Their reactions were recorded by whole-cell mode of patch clamp methods. It is one of techniques used in the field of electrophysiology. A pair of ITO thin-film electrodes was fabricated by using a conventional photolithography to stimulate the neurons. The reacted cell signals were successfully recorded after the extracellular stimulation by the thin film electrodes. The effectiveness of newly fabricated measurement system was confirmed experimentally in the field of Functional Electrical Stimulation (FES).

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During development, excess neurons are produced about half of which die. The time of cell death (apoptosis) is limited to the period of formation of synapses with the target cells, and the neurons which fail to obtain sufficient amounts of trophic factor(s) released from the target cells are eliminated. This selection system is considered to be a mechanism to ensure formation of a physiologically relevant neuronal network. Mature neurons which correctly execute their functions, however, undergo apoptosis in response to exogenous toxic stimuli. Such stimuli may be responsible for neurodegenerative diseases. The mechanism underlying cell death has been analyzed using in vitro model systems. In the present communication, we used cultured rat cerebellar granule neurons, in which low potassium concentration (LK⁺) in the medium induces apoptosis, and this apoptosis is prevented by high concentration of potassium(HK⁺), BDNF. One of the lipid-modifyingk inases, phosphatidylinositol 3-kinase(PI3-K), is also activated by trophic factors includingn eurotrophins. BDNFa nd highK⁺ prevented low K⁺-induced apoptosis via PI3-K. BDNFa lso promotest he survival of basal forebrain cholinergic neurons cultured from postnatal 2-week-old (P2w) rats. The mechanism of neuronal apoptosis induced by oxidative stress using CNS neurons and PC12 cells was investigateda, nd we foundt hat generation of reactive oxygens pecies (ROS) is highlya ssociatedw ithapoptosisH. igh oxygeni nducedn euronala poptosisw, hichw as blocked by protein or RNA synthesis inhibitors. Neurotrophic factors and Bcl-2 preventedt his apoptotic cell death. Exposure to hydrogen peroxide, lipid hydroperoxide or serum deprivation triggered apoptosis associated with increased generation of ROS as determined using a ROS-specific fluorescent probe. In cultured cerebellar granule neurons from 15-day-old wild-type and p53-deficient mice, we examinet he role of p53 in regulating the life and death of CNS neurons. When exposure of γ-ray or bleomycin to neurons died in p53 dependent manner. These neuronal deaths were partially prevented by actinomycin D or cycloheximide. The pycnotic nuclei observed in these dying neurons indicated that cell death occurs via apoptosis. Although there are many evidences that p53 is involved in apoptosis in proliferating cells, it is interesting that p53 is also involved in apoptosis in postmitotic neurons as shown in this study.

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本研究の目的は、線虫の

の時系列3Dデータに対して個々のを全て追跡することである。線虫は非剛体的な動きを行い、時刻毎にの位置関係が変化するため、剛体に対する物体追跡技術では追跡を行うことが困難である。そのため、まずは3Dデータに対して個々のの検出を行う。その後、時系列3Dデータに対して非剛体画像レジストレーションを行うことで、各の位置合わせを行う。これらの手順を行うことで、線虫のの時系列3Dデータに対して個々のを全て追跡することが可能となり、線虫の個々のの活動を解析することができると考えている。

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筆者は1975年にＭＩＴに留学し、人間の身体から発生する微弱な磁気を計測して、人間の脳等の機能の解明や病気の診断に応用する研究を行った。帰国して提案した「高度脳磁場計測装置の開発」が1990年に国のプロジェクト研究に選ばれ、高性能の脳磁場計測装置を開発して、脳機能の解明の研究を行った。　人間の脳

の数がもっとも多い時は生まれて１年以内である。しかし、幼児の脳は、小さな体がほとんどであり、ほとんど活動できない。体から多数の樹状突起が成長し、更に一本の神経繊維が成長して、隣の脳として活動できる。　脳の体は減少し始めるが、脳に刺激を与えると減少しない。すなわち、その部分の脳を使用するように努力することによって脳は死滅しない。　脳が一人前に育つのは、22歳までである。この期間にどのような教育をするかに将来活躍できる人間になれるかが決まる。ここでは、今までの多くの実験で示された教育方法について説明する。

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連合学習とは観念間の結びつきを学習することである．連合学習は複数の刺激が共起するときに起こることから，連合学習の神経基盤の最小単位は，ある

から同時に入力を受け取る際の，細胞間の結合強度の変化にあるという仮説がある．本研究は，連合学習の神経基盤の理解のために，複数のを同時に活動させ，かつ細胞間の1対1の結合強度の変化を捉えられる解像度で，ネットワークスケールのの活動を計測することを目的とした．単一スケールでの計測を実現するため，高密度微小電極アレイ上でを分散培養し，細胞外電位を計測した．単一スケールでの発火誘発を実現するため，光遺伝学によりに光感受性を持たせ，デジタルミラーデバイスによる微小面積の光照射で発火を誘発した．結果，光照射した単一を高頻度で複数回発火させ，連続するシナプス入力が加重される現象である時間的加重を誘発した．単一の連続発火間隔が短くなると，時間的加重による発火が起こりやすくなることを発見した．また，並列光照射により複数のを同時発火させ，複数の細胞からのシナプス入力が加重される現象である空間的加重を誘発した．計測時間中の発火確率の変化から，間の結合強度の変化を観察し，同期活動後の発火確率の変化を発見した．

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神経性食欲不振症(anorexia nervosa: AN)は，過活動や過度な摂食制限，体重減少を特徴とする摂食障害であり，最も死亡率の高い精神疾患である．近年，ゲノムワイド関連解析からANに対するドパミン(dopamine: DA)およびセロトニン(serotonin: 5-HT)の関連性が示唆されている．腹側被蓋野(ventral tegmental area: VTA)のDA(DA^VTA)は摂食や身体活動を含む動機づけ行動に関与することが知られている．また，背側縫線核(dorsal raphe nucleus: DRN)の5-HT(5-HT^DRN)の活性化は摂食行動を抑制することが報告されている．しかし，これらのがどのようにANの疾患表現型に寄与しているかは不明であった．本稿では，発火頻度依存的なドパミン受容体の選択的活性化に着目し，AN様行動の制御におけるDA^VTA→5-HT^DRN回路の役割を示したCaiらの論文を紹介する．
なお，本稿は下記の文献に基づいて，その研究成果を紹介するものである.
1) He Y. et al., Mol. Psychiatry, 26, 7211-7224(2021).
2) Cai X. et al., Nat. Neurosci., 25, 646-658(2022).
3) Pollak Dorocic I. et al., Neuron, 83, 663-678(2014).

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幹細胞由来のは，細胞移植治療における細胞ソースとして注目されている．しかし，既存の成熟したとの結合が，分化・成熟途中のに与える影響は評価されていない．本研究では，微細加工技術を用いて，2種類のを共培養するためのマイクロ培養デバイスを構築した．デバイス内で，生体より採取したを培養し，両者の結合形成を電気活動から評価した．

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The mechanism of neuromodulation with serotonin was electrophysiologically revealed during excitatory neurotransmission in the hippocampus by use of the stimulation-recording method. Stimulating electrodes were positioned at the granule layer, and recording electrodes were set at the CA 3 layer in the hippocampal slice preparation of rats. Presynaptic neurons stimulated with single or double pulse train induced excitatory postsynaptic potentials (EPSP). EPSP was recorded and evaluated in the CA 3 injected with serotonin (0, 10, 20, 50 μ M) by means of the wave analyzing program. Firstly, results of the single pulse stimulation show that serotonin pharmacologically reduces EPSP in the hippocampal CA 3 neurons. Secondly, evaluated EPSP responses to the double pulse stimulation are applied to an electrophysiological model. Consequently, it is suggested that serotonin inhibits the release of calcium dependent synaptic vesicles as a neuromodulating mechanism.

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As means of stimulating the neuron and measuring the action potential, intracellular methods with micro-pipette are ordinarily used in the field of neurophysiology. Having many merits, the intracellular methods are not suitable for a long-term experiment due to damage to membranes. Moreovere, for the case of intracellular method the multisite stimulation and measurement is difficult from the point of access to the neuron and its invasiveness. In this study, we investigate the extracellular neural stimulation system with arrayed microelectrodes for the purpose of studying the process of organizing neural networks and signal processing by neural cells. Using the microelectrode array of the size of cells formed on the substrate, the action potential of cultured neuron was recorded. The experimental results showed the feasibility of the extracellular stimulation electrodes. The patterns and position of electrodes, furthermore, for appropriate stimulation were examined by simulating the distribution of the current around the ax on model for the various cases. The results offerred some points for design of optimal electrodes.

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我々の研究グループはアルツハイマー病（AD）の死のメカニズムを解析するとともに，AD関連死を抑制する内在性因子ヒューマニンを応用する治療法開発研究を行ってきた．死のメカニズムとして，ADの内のTGFβ2発現が高まっていること，そしてTGFβ2がAPPとの結合を介して死を引き起こすことを見いだし，TGFβ2の高発現がADの死の発生進行に寄与している可能性を提示した．またヒューマニン研究では，ヒューマニンの受容体を同定し，さらに一連の前臨床研究によりヒューマニン療法がTg2576マウスを含む検討した全てのADモデルマウスの認知症を改善すること，ならびにin vivoではヒューマニン療法が死のみならず神経機能異常による認知症状も改善することを示し，ヒューマニン療法がADの有力な治療法である可能性を示した．

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医薬品評価系におけるヒトiPS細胞由来

を用いたin vitro試験系は，早期の副作用検出等のために期待されている技術である．しかしながら，ヒトiPS細胞由来の安定した供給や培養技術の開発はあまり進んでいない．また高次脳機能をin vitro系で評価する方法の確立も待たれている．ここでは，ヒトiPS細胞由来を用いた医薬品評価系実現を目指した開発の現状と，げっ歯類海馬由来培養を用いた高次脳機能評価および医薬品評価系開発の現状について紹介する．これまでに我々はヒトiPS細胞由来はその成熟速度が遅いことを示しており，成熟したを対象とした医薬品評価系にはヒトiPS細胞由来をすぐに用いることが難しいと考えられる．一方試験法の確立においては，アクチン結合タンパク質の一種であるドレブリンに着目した解析法を開発し，一定の成果を上げてきた．げっ歯類海馬由来培養を用いてドレブリンクラスター密度を指標とすることで高次脳機能を評価することが可能であり，アルツハイマー病モデルでの例では医薬品評価への適応の可能性も示されている．さらに大量の化合物をスクリーニングすることを考え，この方法のハイスループット化も実現しつつある．96ウェルプレートでのげっ歯類海馬由来凍結の培養法を確立させ，ドレブリンクラスター密度解析の自動化に成功している．加えて，ドレブリンクラスター密度による評価法の有用性も示された．新薬開発においては未だ非臨床試験と臨床試験の間にギャップがあるが，ドレブリンクラスター密度を指標としたin vitro試験法にヒトiPS細胞由来を適用していくことで，そのギャップを埋められると期待される．

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の正常な機能発現には，内外におけるCl^－の適切な濃度勾配形成と維持が不可欠となる．正常な内のCl^－は，細胞外よりも低濃度に維持され，この状態が正常に保たれることで，GABAやグリシンによる細胞内へのCl^－流入の適切な方向付けと即時的な強い抑制作用を発揮する．成熟における細胞内Cl^－濃度は，K^＋―Cl^－共輸送体（K^＋―Cl^－ cotransporter：KCC2）によって調節される．特異的に発現するKCC2は，Cl^－の細胞外排出を担うイオン輸送体であり，これによって細胞内のCl^－を低濃度に保つことができる．
なお，本稿は下記の文献に基づいて，その研究成果を紹介するものである.
1) Coull J. A. et al., Nature, 424, 938-942 (2003).
2) Huberfeld G. et al., J. Neurosci., 27, 9866-9873 (2007).
3) Gagnon M. et al., Nat. Med., 19, 1524-1528 (2013).

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近年,種々の神経疾患に対して,その失われた機能を補うために機能的電気刺激が注目されている。その多くは,生体神経組織に対し細胞外空間からパルス通電を行うことにより,の電気的活動を直接制御しようとするものである。この場合,ターゲットとなる神経部位やに対して必要最低限の電流量を刺激として与えることが,その安全性を保障する上で極めて重要である。本研究では,各種の形態と刺激用微小電極との三次元的位置関係に注目し,それが,の興奮を惹起するための閾電荷量にいかに影響するのかを,のバイオフィジックスモデルを用いた計算機シミュレーションにより解析した。

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猫の外旋神経核は顔面神経膝の腹側の網様体内に形成され, 運動を比較的多量に含む.
外旋核の背外側に向って小型の運動細胞が少量に発見される. 尚お此細胞と共により小さな植物が微細神経線維の間に埋れて存在する. 此小細胞群は更に顔面神経膝の背方を包囲して, 更に屡々縫線の方に迄も延びている. 又膝の腹側にも之に接して小細胞が少量に発見される. 以上植物群を総称して膝周囲核と名付けたい.

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1. 髄鞘染色によって得られた位置および核の形態を基礎として, イヌの尾状核にも頭部, 体部および尾部が分類され, その各部分に対して, Nissl 染色, 蛍光組織化学法 および電子顕微鏡によって が分類された.
2. Nissl 染色では 小型のと, 2種類の大型のが区別された. 大型のは隣り合って存在しないのに比べて, 小型のものは数個が集まって存在する傾向をもち, この細胞分布の型は尾状核の全長にわたって大きな変化は認められなかった.
3. 蛍光組織化学法では, 側脳室壁より数ミクロン内方で数珠様またはオタマジャクシ様の終末蛍光が認められたが, 尾状核中心部では アミン蛍光は び慢性であった.
4. 電子顕微鏡では細胞内小器官の存在様式によって, 小型のは 3型に分類され, Nissl 染色で認められた 2型の大型の細胞とあわせて 5型の細胞が分けられた.
5. 電子顕微鏡では, と神経膠細胞との分類は, 困難なことが多い. 尾状核では, 細胞体に直接終る axo-somatic なシナプスが非常に少ないので, 困難さは倍加される. 本研究においては, とくに subsurface cistern (SSCと略す) に留意し, これをに固有のものとして, と神経膠細胞の分類を行なった. またと神経膠細胞の連絡についてSSCの演ずる役割について考察した.
6. 試料傾斜観察により, SSCは三次元的には赤血球状の形態をとっていることが判明した.

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