研究室公開

OPEN LABORATORY

人に優しい新しい医療技術
バイオ・医工学コース

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生体・生命現象を解き明かし活かす!

コンピュータで探る脳と生命のダイナミクス

中尾・片山研究室
1号館530

EXHIBIT

オープンキャンパスでの展示

睡眠で脳の記憶力を高めよう

記憶直後に睡眠をとると記憶が定着しやすくなることを知っていますか? スポーツの後にも,睡眠をとることで技能が向上することが明らかになってきました.また最近では,脳内にグリンパというシステムが発見され,これが深い睡眠中に脳の中の「ごみ」を取り除くことで,アルツハイマー病などの病気を防いでいるのではないかと考えられています.当ブースでは,このほか,睡眠にまつわる最新の脳科学のトピックスを紹介します!

ニューロンの声を聴こう

脳・神経系を構成する神経細胞=ニューロンは,活動電位と呼ばれる電気的パルスを使って情報を伝送しています.活動電位記録の様子を模擬実験でデモします.

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コンピュータで探る脳と生命のダイナミクス

 たとえゾウリムシのような単細胞生物であっても、その体の構造や行動は少数の遺伝子情報だけで決定されているわけではありません。遺伝子やタンパク質から細胞や組織といったさまざまなレベルがあり、それらが複雑に協力しあって機能を実現しているからです。

  生命システムがもつ多様な機能を実現するメカニズムを明らかにするには、時々刻々変化する状態(ダイナミクス)を計測し、それを支配するルールをモデル化 する(数式としてあらわす)とともに、そのモデルが写しとった、直接にはみることができない法則を明らかにする必要があります。そのためには様々な理論的 手法や計算機シミュレーションが使われます。

 本研究室では、生命システムのダイナミクスのモデル化を分子からシステムまで総合的に進めることによって、脳の高次機能や生体・生命システムの本質に迫っています。

神経科学研究のためのマウス用バーチャルリアリティ行動実験システムの開発

自分が,いまどこにいるのかを認識するとき,周りの風景や音,匂いなどの,いわゆる五感だけでなく, さっきまでどこにいて,どこをどう通ってここに至ったかという記憶, どれくらい歩いてきたかという身体運動の感覚が重要な役割を果たしていることが知られています. 私たちは,バーチャルリアリティを利用することによって, 脳の空間認知における記憶や身体感覚の役割について研究をしています.
 
下の図はバーチャル廊下内の風景とバーチャルリアリティ空間で自由行動中のマウスで記録された海馬脳波.

胎児心電図を推し測る

 
お母さんのお腹の中の赤ちゃんの心電図が測れれば, 赤ちゃんの健康状態をより的確に診断することができるようになるでしょう. しかし,赤ちゃんに直接触れずに心電図を測るにはどうすればよいのでしょうか. 私たちは,お母さんのお腹の上に貼り付けた電極の信号のなかに含まれる, 微弱な胎児心電図を正確に抽出するディジタル信号処理技術について研究しています. さらに,この技術を利用した診断システムの開発を進めています.