生理学研究所目标使命今后运営方向

1生理学研究所の目標・使命と今後の運営方向2007．7.17；2008.3.28改訂生理学研究所長岡田泰伸1．生理学研究所の目標人体基礎生理学は、人体の生命活動とそのメカニズムを解明する学問であり、人々が健康で心豊かな生活を送るための科学的指針を与えると共に、病気の発症メカニズムを解明するための基礎となる科学的情報をも与える学問である。自然科学研究機構生理学研究所は、この人体基礎生理学の研究・教育のための唯一の大学共同利用機関であり、創設来の「生体を対象に分子、細胞、器官、個体レベルの研究を推進し、究極において人体の機能を総合的に解明することを目標とする」という申し送り事項を堅持している（図１参照）。ヒトを「考える葦」としてヒトたらしめているのは、よく発達した脳である。また、脳は人体の全身の臓器や組織との間で、それらを統御・調節すると共に、それらからも影響を受けているという双方向的相互関係を結んで、生体恒常性を維持している。それゆえ、人体における脳・神経系の役割や生体恒常性に関する基礎的研究は、生理学において極めて重要な位置を占めている。そのような理由から、生理学研究所は当面、その研究対象の中心に脳・神経系と生体恒常性を据えている（図１参照）。それらの研究は分子・細胞レベルにおける一般生理学（分子細胞生理学＋生物物理学）的研究を基礎にして統合的に研究を進めるという視点で行い、あくまで人体の中における位置づけのもとに進めていきたいと考えている。資料２－７Ｂ122．生理学研究所の使命大学共同利用機関としての生理学研究所は、次の3つの使命を果たしており、今後も果たし続けていかなければならないと考えている：1）生理学研究所は、分子から細胞、組織、器官、そしてシステム、個体にわたる各レベルにおいて先導的な研究をすると共に、それら各レベルにおける研究成果を有機的に統合し、生体の働き（機能）とその仕組み（機構：メカニズム）を解明することを第１の使命とする。2）生理学研究所は、全国の国公私立大学をはじめとする国内外の他研究機関との間で共同研究を推進するとともに、配備されている最先端研究施設・設備・データベース・研究手法・会議用施設等を全国的な共同利用に供することを第２の使命とする。3）生理学研究所は総合研究大学院大学・生命科学研究科・生理科学専攻の担当や、トレーニングコースや各種教育講座の開催によって、国際的な生理科学研究者へと大学院生や若手研究者を育成すること、そして全国の大学・研究機関へと人材供給すること、更には人体の働き（機能）とその仕組み（メカニズム）についての初等・中等教育パートナー活動や学術情報発信活動によって未来の若手研究者を発掘・育成することを第３の使命とする。3．生理学研究所における研究の当面の柱生理学研究所はその第1の使命を果たすために、当面の間、次の5つを柱にして脳と人体の機能と仕組みの基礎的研究を推進していく（図２参照）：31）機能分子の働きとその動作・制御機構の解明―分子・超分子から細胞への統合を―すべての細胞の働き（機能）は分子群の働きとそれらの協同によって支えられており、生理学研究所では、その詳細の解明を目指している。特に、チャネル、レセプター、センサー、酵素などの機能タンパク質と、それらの分子複合体（超分子）の構造と機能及びその動作・制御メカニズムを解析し、細胞機能へと統合し、それらの異常・破綻による病態や細胞死メカニズムを解明する。また、神経系細胞の分化・移動や脳構造形成などに関与する機能分子を見いだし、その動作メカニズムを解明する。また、その分子異常による病態を明らかにする。2）生体恒常性維持機構と脳神経情報処理機構の解明―主としてマウス・ラットを用いて、細胞から組織・器官・個体への統合を―生体恒常性維持と脳神経情報処理の働きは、不可分の関係を持ちながら人体の働きにおいて最も重要な役割を果たしている。それゆえ、生理学研究所ではそれらのメカニズムの解明に、最も大きな力を注いでいる。特に、疼痛関連行動、摂食行動、睡眠・覚醒と体温・代謝調節などの生体恒常性維持の遺伝子基盤及びそれらの環境依存性・発達・適応（異常）の解析を、そしてシナプス伝達機構や、神経回路網の基本的情報処理機能、およびニューロン－グリア－血管ネットワーク連関の解析から、脳の可塑性（とその異常による病態）の解明を、主としてマウスとラットを用いて行う。3）認知行動機能の解明―主としてニホンザルを用いて、脳と他器官の相互作用から個体への統合を―ヒトの脳機能の多くと相同性を示すのは、ニホンザルなどのマカクザル以上の霊長類であり、生理学研究所はニホンザルを用いての脳研究に力をいれている。特に、視覚、聴覚、嗅覚、他者の認知、注意や随意運動などの認知行動機能の解明には、ニホンザル（などのマカクザル）を用いた脳と他の感覚器官や運動器官との相互関係に関する研究が不可欠である。これらは、パーキンソン病などの病態解明や、脊髄損傷・大脳皮質一次視覚野損傷後の回復機構の解明や、ブレインマシンインターフェイス（BMI）の基盤技術の開発につながる基礎研究となる。脳機能（ソフトウエア）と脳構造（ハードウエア）の対応の因果律的解明は、生理学の目標の１つであるが、マシン表現可能な脳内情報抽出の基礎研究や、改変遺伝子発現法による脳病態モデル霊長類動物の開発研究によって、これを実現する大きなステップを与える。4）より高度な認知行動機構の解明―主としてヒトにおける脳機能から、からだとこころの相互関係への統合を―より高度な脳機能の多くは、ヒトの脳のみにおいて特に発達したものであり、生理学研究所では、非侵襲的な方法を用いて、ヒトを対象とした脳研究を展開している。特に、ヒトにおける顔認知、各種の感覚認知や多種感覚統合、言語、情動、記憶及び社会能力などのより高度な認知行動とその発達（異常）についての研究は、ヒトを用いた非侵襲的な研究によってのみ成し遂げられる。これらの研究によってヒトのこころとからだの結びつきを解明する。また、ヒトの精神発達過程における感受性期（臨界期）を明らかにし、脳・精神発達異常解明のための基礎的情報を与える。5）四次元脳・生体分子統合イメージング法の開発―遺伝子・分子から脳・個体への統合とその時空的変容の可視化を―生理学研究所では、人体と脳に適用可能な各種イメージング装置を配備した唯一の共同利用機関であり、脳と人体の働きとその仕組みを分子のレベルから解明し、それら4の発達過程や病態変化過程との関連において、その四次元的（空間的＋時間的）なイメージング化に努力してきた。今後、分子、細胞、脳のスケールを超えた統合をしていくためには、各階層レベルの働きを見る特異的イメージング法とその間をつなぐ相関法の開発が不可欠である（図３参照）。特に、神経情報のキャリアーである神経電流の非侵襲的・大域的可視化はその重要性が指摘されながらも未踏である。サブミリメートル分解能を持って脳内電気シグナルを計測する新しい脳磁計（アクティブMEG）法がこの未踏技術に近い。更には、無固定・無染色標本をサブミクロンで可視化する多光子励起レーザー顕微鏡法を開発し、レーザー顕微鏡用標本をそのままナノメーター分解能で可視化することができる極低温位相差超高圧電子顕微鏡を開発して、これに接続させる。一方、ヒト脳へと接続させる相関法としては、分子イメージングを可能とするMRI分子プローブ法を開発する。これらの三次元イメージングの統合的時間記述（四次元脳・生体分子統合イメージング）によって、精神活動を含む脳機能の定量化と、分子レベルからの統合化、およびそれらの実時間的可視化を実現する。4．生理学研究所における共同利用研究生理学研究所はその第2の使命を果たすために、次の5つを柱にした共同利用研究を推進していく：1）最高度大型イメージング機器と最新開発イメージング機器による共同利用研究世界唯一の生物専用機であり、常時最高性能に維持されている超高圧電子顕微鏡（HVEM）や、脳科学研究用に特化改良された全頭型の脳磁計（MEG）や、ヒトやニホンザルにおいて計測可能な3テスラ磁気共鳴装置である機能的MRI生理動画像解析装置（fMRI）など、他の国内機関では配備されていないような優れた特徴を持つ最高度大5型イメージング機器を、国内「共同利用実験」、および「日本科学技術協力事業脳研究分野（日米脳）共同研究」を含む国外「共同利用実験」に供する。世界最高深部における生体脳内リアルタイム微小形態可視化を可能とした二光子励起レーザー顕微鏡や、無固定・無染色氷包埋標本の超微小形態観察を世界で初めて可能とした極低温位相差電子顕微鏡などの、生理学研究所が自ら開発した最新のイメージング装置とその周辺技術をコミュニティにオープンし、その使用を特定した形の「計画共同研究」を、全国の研究者からの公募によって実施していく。これら生理学研究所が具有するイメージング技術・設備・装置を、全国の国公私立大学・研究機関の研究者からの公募によって実施する「一般共同研究」にも広く供し、発掘された問題への解答や萌芽的な研究の育成にも資するように努めたい。２）各種研究技術・データベースの共同利用的供給生理学研究所が持っている最先端で高度の研究技術や研究手法や研究ソフトウエアなどをすべてデータベース化しはじめている。また、脳と人体の働きと仕組みについての正しい教育情報についてもデータベース化していく。これらのデータベースはすべてホームページ上で公開し、共同利用に供していく。３）実験動物・モデル動物の開発とその共同利用的供給遺伝子改変マウスのみならず、遺伝子改変ラットを作製し、「計画共同研究」に供していく。また、「ニホンザル・ナショナルバイオリソース(NBR)プロジェクト」の中核機関として、脳科学研究実験動物としてのニホンザルが全国の研究者に安定的に供給される道を作る。更には、ニホンザルやマーモセットの脳の特定部位への遺伝子発現法を開発し、脳病態モデル霊長類動物を作成し、これを全国共同利用研究に供給することも目指す。４）研究会、国際研究集会、国際シンポジウムの開催保有している各種会議室、共同利用研究者宿泊施設をフル稼働させて、多数の「研究会」、「国際研究集会」、「国際シンポジウム」を全国の国公私立大学・研究機関の研究者からの公募・審査採択によって開催していく。これらを通じて、新しい人材の生理学・神経科学分野への参入の促進と、全国的・国際的共同研究の更なる促進をはかると共に、全国の研究者による新たな研究分野の創出にも寄与していく。５）異分野連携共同研究ネットワークの中心拠点の形成「脳がいかに形成され、どのような原理で作動しているのか」という脳研究の中心課題の解明には多くの異分野の研究者による多次元的連携が不可欠である。このような異分野連携的脳科学研究を推進するために、２００８年４月より「多次元共同脳科学推進センター」を設置し、全国の多様な分野の脳科学研究者の共同研究ネットワークの中心拠点を担っていく（図４参照）。この「多次元共同脳科学推進センター」に多数の客員教授と併任教授を迎え、当面はBMIの「医工連携」的開発に不可欠であるマシン表現可能な脳内情報の抽出に関する基礎研究を行う「脳内情報抽出表現研究」と、脳病態モデル霊長類動物の作成に不可欠であるニホンザル脳・マーモセット脳への遺伝子発現技術の開発を進める「霊長類脳基盤研究開発」、そしてわが国における今後の脳科学研究のあり方を考究して新しい研究領域を開拓する「脳科学新領域開拓研究」を推進する（図４参照）。更には、「文理融合」的なアプローチによる情動、社会能力などの「からだとこころの相互関係」の解明を異分野連携的に推進する中核拠点ともなっていく。新しい四次元脳・生体分子統合イメージング法の開発によって、分子からこころへと脳機能を統合的に理解し、脳科学に求められている種々の社会問題・教育問題からの要請にも異分野連携的共同研