【研究領域課題番号】19H03213 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホヤ / 脳 / 感覚器 / 網膜 / 進化

【研究成果の概要】

ホヤと脊椎動物の間で相同と考えられる組織・器官として、間脳（網膜、松果体、視床下部等）、鼻プラコード、後脳および中軸組織（フロアプレート、脊索、内胚葉索）について、RNA-seq法によりトランスクリプトームを解析するとともに、これらの組織の発生調節に関わる細胞間シグナル、小分子RNA、転写因子の機能解析を行った。ホヤはカタユウレイボヤ、モルグラ類などを、脊椎動物はメダカを用いた。器官の中でも、視細胞、ドーパミン細胞、GnRH細胞など、特定の細胞種に絞った解析も行った。
主な成果として、ホヤ脳内ドーパミン神経細胞群の正確な細胞系譜と形態形成過程を解明し、転写調節因子と細胞間シグナル因子によるドーパミン神経細胞の発生制御機構を明らかにし、脊椎動物のドーパミン神経細胞の発生機構との比較を行い、原著論文として発表した。１細胞トランスクリプトームと転写調節機構の解析から、胚の中軸組織の発生機構について脊椎動物とホヤの間の普遍性と相違点を明らかにし、原著論文として発表した。また、感覚神経細胞の発生について、転写調節因子のはたらきを操作することにより２種類の感覚神経の性質をあわせもつ新しい性質の感覚神経細胞が作られることを報告した。さらに、カルシウムイメージング、光遺伝学、行動解析を組み合わせて、運動ニューロンやグリア細胞の発生過程および生理機能を解析し、ホヤ-脊椎動物間の比較を行い、運動ニューロンについては原著論文として報告した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】17H02653 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

情動 / 進化 / 利他性 / 脳 / 自律神経系 / 鳥類 / 比較認知 / 自律神経 / カラス / 心拍 / 優劣関係

【研究成果の概要】

本研究では，複雑な社会行動が進化している鳥類カラスを対象に，情動が介在する社会行動機能と生理機構の解明を行った．カラスの飼育群れ内および2個体間で生じる競合・宥和行動について，（１）行動機能，（２）行動調節機構，（３）自律神経系の関与を調べた．（１）では，飼育群れの社会行動の長期データから，同性個体間の利他的羽繕いが，優位性誇示の機能を持つことを発見した．（２）では，3個体同時交渉における個体間距離を解析し，1位個体の存在が，他の２個体間の距離を近づけることを見出した．（３）では，交渉中のカラスの心拍を計測し，優位個体との対面によって，劣位個体は副交感神経優位な活動になることを見出した．

【研究の社会的意義】

哺乳類とは異なる進化を遂げた鳥類カラスは，社会行動の心理・生理メカニズムを進化の視点で理解する上でユニークで重要なモデルである．本研究では，カラスの社会行動について，群れ生態における役割，行動調節機構，神経調節機構，これら３つの側面から調べた．その結果，カラスが同性個体同士で行う羽繕い（毛繕い）は行為者の優位性誇示の役割があること，群れ内では最優位（１位）オスが近づくとそれ以外の個体間の距離が接近すること，優位オスと対峙中の劣位オスの心拍は低下し，副交感神経の作用があることを発見した．社会行動はその機能が独自に進化しながらも，身体と脳という共通の生物基盤をもつことの一端が明らかになった．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】16H04724 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホヤ / メダカ / 脳 / 感覚器 / 眼 / プラコード / 神経堤 / 進化

【研究成果の概要】

脊椎動物は高度に発達した脳と感覚器をもち、これらのはたらきが脊椎動物の繁栄を支えている。脊椎動物に近縁なホヤ類の幼生は、微小だが脊椎動物と相同な脳と感覚器原基をもつ。ホヤと脊椎動物の間の遺伝子発現とその調節ネットワークの比較を通して、脊椎動物の複雑で高度な機能を備えた脳と感覚器の出現を可能にした背景と進化プロセスにせまった。ホヤで受精から眼や脳の細胞分化に至る過程を単一細胞レベルで明らかにし、脊椎動物と同じ転写調節因子が重要な役割をもつことを明らかにした。一方、メダカを用いた解析から、脊椎動物の複雑な眼が進化した過程には、転写調節因子に加えてマイクロRNAが重要な役割を果たしたと考えられた。

【研究の社会的意義】

脊椎動物に近縁なホヤ類の幼生は、微小だが脊椎動物と相同な中枢神経系（脳、脊髄）と感覚器をもつ。本研究では、ホヤと脊椎動物の間で中枢神経系や感覚器の発生過程と遺伝子発現の比較解析を行い、脊椎動物の複雑で高度な機能を備えた脳と感覚器が進化した背景を探った。ホヤの特徴を生かして、受精卵から網膜ができるまでの全細胞分裂を明らかにし、脊椎動物とホヤの脳に共通のニューロンの形成に必要な遺伝子を同定した。また、脊椎動物の複雑な眼が作られるための、脊椎動物のみに存在する調節因子を明らかにした。本研究の成果は、脊椎動物の脳・感覚器の成り立ちを解明するための足がかりになると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】15K12619 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 発達 / 進化 / 乳児 / 頭蓋 / 形態

【研究成果の概要】

生後３ヶ月から２２ヶ月の１６名のヒト乳幼児の頭部の磁気共鳴画像(MRI)を用いて、脳と頭蓋の形態の特徴点を抽出し、サイズと形態の変化について分析を行った。脳の特定の領域に形態の変異の大きな場所があること、頭蓋は前後左右で異方的に成長すること、脳と頭蓋の特徴点の相対的な位置関係は安定していることが明らかになった。発達における脳と頭蓋の形態の多様性が、脳の進化につながる可能性を議論した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】24657058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

熱水動物 / 神経系 / 進化 / 熱水噴出孔 / 極限環境 / 深海 / 脳 / 海洋動物 / 化学受容 / 感覚系 / 進化学

【研究成果の概要】

熱水噴出域適応動物種の感覚能力の解明を試みた。高温耐性種の感覚細胞タイプ、入力経路、グリア細胞の支持構造が同定された。化学物質に対する応答実験では、過酸化水素について比較種よりも十倍の高感度で嫌悪性を示し、抗酸化ストレス効果をもつリナロールに対する強い嗜好性が明らかになった。また多種のRNA配列の解読により、各種感覚、熱、痛み、環境ストレスなどに関わる遺伝子の配列情報を得、特に恒常性維持に重要なTRPチャネル遺伝子の特異構造を得た。これらの結果は熱水優占種の感知能力の特徴として、酸化ストレスや恒常性維持に関わる特化した外界感知能力および神経系を進化させたものと考察された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】24243068 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

正義 / 協力 / 経済ゲーム / 脳 / 神経画像法 / 進化 / 実験心理学 / 神経基盤 / 実験系心理学

【研究成果の概要】

利益と負担の配分の「正しさ」を分配的正義と呼ぶ。本研究では、我々ヒトの分配的正義の感覚がどのような生物学的基盤を持ち、どのように実社会において機能しているかを検討するために、ヒトを対象にした経済ゲームによる神経画像研究、霊長類の一種であるマーモセットを対象にした動物行動研究、犯罪者の人格道徳性と量刑判断の関連に関する社会心理学的研究、を行った。その結果、分配的正義の感覚とそれに基づく意思決定には背外側前頭前皮質と前部島が深く関連すること、マーモセットも不平等な分配への忌避を示し正義の進化的基盤が伺えること、量刑判断には人格道徳性に関する直感的過程が重要な役割を果たすこと、が明らかになった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)

【研究分野】考古学

【研究領域課題番号】17102002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒトの進化 / ネアンデルタール / 現生人類の起源 / ネアンデルタール・サピエンス交替劇 / 西アジア / デデリエ洞窟 / ホモ・サピエンス / 脳 / 進化 / デデリエ / 化石人類 / アムッド / カフゼー / 旧石器 / 神経科学

【研究成果の概要】

旧人ネアンデルタール・新人サピエンス交替劇の最大の舞台のひとつ西アジア死海地溝帯に焦点を当て、事例研究として、一帯における交替劇の真相解明に取り組み、次の結果を得た。両者の文化の違いは学習行動の違いに基づく可能性が高いこと、その学習行動の違いは両者の学習能力差、とりわけ個体学習能力差が影響した可能性が高いこと、両者の学習能力差を解剖学的証拠で検証可能であること、三点である。以上の結果を統合して、交替劇は両者の学習能力差に基づく可能性があり、この説明モデルを「学習仮説」と定義した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2005 - 2009

【配分額】103,350千円 (直接経費: 79,500千円、間接経費: 23,850千円)