教員・研究室

スポーツ医学には、競技スポーツ医学と健康スポーツ医学があります。競技スポーツ医学では、競技スポーツ選手の身体能力の強化・競技力向上およびケガ予防に向けた身体の使い方・スポーツ関連の病気やケガに対する治療などを取り扱います。健康スポーツ医学では、子供から高齢者まで一般の人々の体力向上・健康増進・生活習慣病や運動器障害の予防および治療などを取り扱います。競技スポーツ医学と健康スポーツ医学の対象者は異なりますが、多くの共通点があります。当研究室では、骨・関節・筋肉などの運動器を中心にスポーツ・運動がヒトにおよぼす影響をテーマとしています。対象は競技スポーツ選手・一般の人の両者ですが、小児期・成長期・青年期・中壮年期・高年期における問題、女性の問題についても合わせて対象としています。

研究内容としては以下のものが進行中あるいは計画中です。

１　スポーツ・運動が骨におよぼす影響
・わが国では超高齢社会となり、骨粗鬆症を基盤とした骨強度低下が原因の骨折が急増しております。骨強度評価法を用いて身体運動における骨折リスク・骨力学特性の評価、骨強度低下に対する薬剤・運動・力学的環境などの介入効果の評価を行っています。
・成長期や競技スポーツにおける使い過ぎ（オーバーユース）症候群である疲労骨折につき、リスク評価・予防・治療などを研究する予定です。

２　ロコモティブシンドロームに対する運動療法
変形性関節症や脊椎変性疾患などを基盤とするロコモティブシンドロームに対する運動療法の効果と限界を研究しています。重症度や各人の状態に応じた最適な運動・強度・頻度についても検討する予定です。

３　不良姿勢（マルアライメント）とスポーツ障害
・下肢マルアライメント（Knee in Toe out）および脊椎マルアライメント（側弯・後弯・前弯）とスポーツ障害の関連を調査し、さらにマルアライメントを改善する介入プログラムによりスポーツ障害が予防できるかを検討する予定です。
・野球肘などの使い方（マルユース）症候群に対しても、介入プログラムにより予防できるかを検討する予定です。

４　運動による健康増進
・小児から高齢者まで年代を通じて運動習慣を持つことの意義について研究する予定です。
・女性における運動習慣と健康の問題に対しても、各年代を通じて研究する予定です。
具体的な研究内容
・閉経後女性の骨粗鬆症に対して、骨粗鬆症治療薬が骨強度、骨力学特性、骨折リスクにどのような影響をおよぼすかを研究しています。
・変形性膝関節症に対して運動療法を行うことで、歩行能力改善にどの程度効果があるのかを研究しています。

一流のアスリートや，ダンサーや，音楽演奏家は，日々の弛まぬ練習によってきわめて高度な技（スキル）を体得します。本研究室では，このような高度熟練パフォーマンスに代表される運動の巧みさ/上手（うま）さについて，以下のような素朴な疑問に答えるための研究を推進します。

・上手なひととそうでないひとはどこが違うの？
さまざまな運動スキルにおいて，熟練者と初心者の比較を行い，両者の違いを明らかにします。これまでの研究では，単なる運動の巧拙だけではなく，その背後にある運動制御方略に着目することにより，初心者が固有の制約条件のもとで運動の（何らかの意味での）最適化を試みていることが明らかになってきました。また一方で，熟練者は複数の高いレベルのスキルを統合して，より高いパフォーマンスを実現していることも明らかになりつつあります。今後は，さまざまなスキルにおける固有の制約条件と運動組織化の関係を明らかにしていく予定です。

・どうすれば運動が上手になるの？
運動スキルは単なる画一的な反復練習だけで体得できるものではありません。 多様な状況において発揮可能なスキルを身につけるためには，多様な練習が不可欠になります。制御対象としての身体の特異性と環境の多様性に着目するとき，運動の学習は単なる刺激－反応の結合ではなく，環境/文脈の認知と予測を含む複雑な認知－行為のダイナミクスとして記述できるはずです。このことを，神経生理学的/行動科学的な計測および数理科学的手法を用い，具体的な運動スキルを対象とした短期的/長期的な学習実験から明らかにしたいと考えています。

・スランプはどうして起こるの？
上達の道のりは決して平坦ではなく，山あり谷ありの波乱に満ちた道中です。 運動スキルを体得しようとするときには，その途上でしばしば躓きや後退，あるいは突然の飛躍を経験します。私はこれらの変化を，通常の上達経路からの逸脱ではなく，上達過程において不可避的に出現する出来事であると考えています。実際にこれらの出来事に直面すると，そこで心理的な変動が生じます。本研究室では，従来心理学的に捉えられてきた運動学習における「こころの問題」を認知－行為ダイナミクスの観点から捉えなおし，実験的研究および力学系理論（数理モデル）を用いた理論的研究によってこの現象の解明を目指します。

・練習でできていたことが試合でできなくなることがあるのは何故？
あがりやプレッシャーは，パフォーマンスに大きな影響を及ぼします。これらの状況下で生じる生理的/心理的変化とパフォーマンスの関係を明らかにし，これらへの対処法を開発することが研究目標となります。 これら一連の研究により，ヒトにおける熟練行為の学習/制御原理を解明するととともに，研究成果を運動指導やコーチングに役立てることが本研究室の目標です。

これまで研究対象としてあまり注目されてこなかった「腱」の機能的役割や可塑性を通じて、新たな視点からスポーツパフォーマンス向上や健康増進を図ることを目指しています。現在すすめている研究テーマは、以下のとおりです。

１）筋および腱の力学的特性（いわゆるバネ）の機能的役割
これまでは「腱」のみを研究対象としてきましたが、最近では「収縮条件下での筋の力学的特性」も含めて、いわゆる『バネ』について多角的に検証を重ねています。跳躍、スプリント、長距離走などの伸張ー短縮サイクル運動における「筋および腱の力学的特性」の影響を検証し、いわゆる『バネ』の機能的役割を明らかにすることを目指しています。

２）筋および腱の力学的特性（いわゆるバネ）の可塑性
・成長および加齢に伴う「筋および腱の力学的特性」の横断的および縦断的変化
・様々なトレーニングに伴う「筋および腱の力学的特性」の変化とパフォーマンスへの影響
・「筋および腱の力学的特性」に及ぼす先天的要因（遺伝子多型）の影響

３）腱の障害予防
競技選手およびスポーツ愛好家における使いすぎによる腱障害は、トレーニング継続を妨げる最大の要因です。スポーツ現場では様々な対処法（温熱療法、鍼治療、高気圧酸素療法、ストレッチング、など）が導入されていますが、それらの大部分は経験に基づいた処方に留まっています。腱の血液循環やその他様々な因子への影響を考慮に入れた最適な腱のメンテナンス法の確立を目指しています。

４）ヒト生体の筋および腱に関する新たな測定法の開発
ヒト生体を対象にした非侵襲的な測定法は、スポーツ科学および健康科学分野において新たな知見を創出するために必須なものと言えます。これまでに以下に挙げる幾つかの測定法を開発してきましたが、今後も新たな研究が展開できるような測定法の開発を目指しています（私自身は最も重要だと感じています）。

腱ステイッフネス（Kubo et al 1999 J Appl Physiol）およびヒステリシス（Kubo et al 2001 J Appl Physiol）、腱の血液循環（Kubo et al 2008 Acta Phyiol）、血中マーカからの腱コラーゲン代謝の推定（Kubo et al 2012 Res Quart）、収縮条件下での筋ステイッフネス（Kubo 2014 J Appl Physiol）、腱のコラーゲン配列（Ishigaki et al 2016 J Biomech）

筋肉（骨格筋）は、身体運動の発現において必須の組織であるだけでなく、体熱産生や生理活性物質の分泌など、生命活動において様々に重要な役割を担っています。当研究室では、特に人間（ヒト）を対象とした骨格筋の機能的な評価を基本として、その規定因子や影響因子、トレーニング効果について研究することで、スポーツの競技力向上、高齢者のQOL向上、障害者の生活支援などに直接・間接に貢献することを目指しています。また、これらの目標を達成する助けとなる新しい人体特性評価法・指標の開発や各種ツール（健康器具、ウェアラブルセンサ、スポーツウェアなど）の有効性検証にも取り組んでいます。現在の主要な研究テーマは以下の通りです。

1. 骨格筋の「質」に関する研究：スポーツの現場で「筋肉の質が良い」などと言うことがありますが、質は量のように明確に評価することが難しく、また一口に質と言っても様々な観点があります。質をどのように評価すればよいか、質は変えることができるのか、質の良さは筋機能や運動パフォーマンスさらには健康とどう関係するのか、などの疑問に答えるべく筋電気刺激や磁気刺激、表面筋電図、超音波せん断波エラストグラフィを駆使して研究を進めています。
2. 運動・トレーニングのシステミック効果：運動・トレーニングは体力向上や減量を目的として行われることが多いですが、それ以外にも全身性に様々な副次的効果（システミック効果）をもたらします。これを明らかにすることで、運動の意義をこれまで以上に幅広い層にアピールできる可能性があります。そこで、現在は特に運動離れが進んでいるとされる若い女性を対象に、運動・トレーニングによる体型、ボディイメージ（自己体型に対する知覚の歪みや不満足度）、自律神経活動、睡眠の質などの変化を調べています。
3. 人体の生理・心理的特性を評価する新しい方法や指標の開発：生命とは極めて複雑かつ精巧なシステムであり、その特性を客観的に評価することは容易ではありません。また、最先端の研究現場では必然的に測定方法や測定器具が標準化されていない課題に多く遭遇します。そこで、器具を自作したり、既存の測定方法の改良や転用をしたりしながら、人体の生理・心理的特性を評価する新しい方法・指標の開発に取り組んでいます。これまでに、骨格筋の無負荷短縮速度をヒト生体内で測定する方法、脚の浮腫（むくみ）の多面的な評価系、女性のボディイメージを数値化するコンピュータプログラムなどを開発してきました。

当研究室では、運動時の疲労の低減や疲労回復の促進、トレーニング効果の獲得、パフォーマンス向上を図る方法について、糖を中心としたエネルギー代謝に着目して検証を行います。人間の活動には、代謝でエネルギーを生み出し、骨格筋を収縮させることが不可欠です。スポーツに限らず、Ⅱ型糖尿病などの代謝性疾患や加齢による筋萎縮などの予防・進行抑制など、健康を考える上でも代謝は重要な視点となります。

実験対象はマウスやラットといったモデル動物が中心となります。運動・トレーニング、栄養摂取などの介入効果の検証は、動物を使わせて頂く方が行いやすいためです。

基本的に、研究テーマは運動生理生化学の範囲内で自身の興味を発展させる形で決めてもらいたいと考えています。参考までに、私が取り組んできたテーマは下記の通りです。

1. 運動後の疲労回復の促進に向けた糖を中心とした代謝の改善方法の探索
試合が連続して続く状況や、合宿など短期間に繰り返し練習を行う際には、疲労回復の促進は競技成績や練習の質を左右します。特に、骨格筋に貯蔵されるグリコーゲンは筋収縮の際に重要な役割を果たすこと、さらにはグリコーゲン貯蔵の低下と疲労の発生・パフォーマンスの低下との関係も示されています。そのため、運動後のグリコーゲンの回復を主眼に置いて、栄養摂取や回復期の過ごし方など介入の影響を検証しています。

2. 骨格筋の代謝適応をもたらすトレーニング・介入方法の探索
運動を継続的に行うと、骨格筋では糖や脂質を取り込む能力や利用する能力などが向上するなど、代謝能力が高まる方向の適応が起こります。一方、怪我や様々な事情でトレーニングをできなくなったり活動量が減ったりすると、代謝能力が低下し、運動能力の低下や代謝性疾患に繋がることもあります。そこで、代謝能力を向上あるいは維持するためのトレーニング・介入方法を検証しています。

3. アスリートのコンディション把握に繋がる方法の探索
スポーツに取り組む人は、自身のコンディションを定期的に評価し、適宜対処することが必要です。代謝に関する評価は、骨格筋など組織を取り出して生化学的に分析する方法が高精度ですが、それを日常的に行える人はほぼいません。そこで、グリコーゲン貯蔵などの体内の代謝の状況を反映する可能性があり、かつ、簡便にサンプル採取や測定が可能な指標を探しています。

身体運動は脳などの中枢神経系が筋肉に電気的な信号を送り、身体の各部位を制御することで実現されています。当研究室では、中枢神経系と筋肉や腱などの筋骨格系の相互作用に着目することで、運動のメカニズムを解明しスポーツパフォーマンスの向上に結びつけることを目標としています。手法としては、動作解析や筋電図などの実験的手法とシミュレーションや理論解析などの計算論的な手法を相補的に用いることで、身体運動の統一的な理解を目指します。

当研究室の主要な研究テーマは以下の通りですが、異なる方向性で研究を進めたいという方も歓迎します。

1. 共振を利用したスポーツパフォーマンスの向上
   建造物に特定の周期で外乱が加わると非常に大きく揺れることがあり、共振と呼ばれています。これまでに運動中の筋肉にも共振が起き得ることを明らかにし、効率よく運動が遂行できる可能性を示唆しました。共振という枠組みから運動を統一的に理解することを試み、スポーツパフォーマンスの向上に結びつけることを目標とします。
2. 統計学的手法を用いたスポーツパフォーマンスの評価と向上
   運動中の関節角度変化などのデータに主成分分析などの次元圧縮を行い、動作の本質を抽出し、スポーツパフォーマンスの評価や向上に応用することを目指します。
3. 運動のシミュレーションを用いた最適な動作の探索
   機械学習の手法であり、脳内の学習過程であるとも考えられている強化学習のアルゴリズムを用いて、筋骨格系モデルを用いた走行などのシミュレーションを行い、身体の最適な使い方や、脳から筋肉への最適な信号は何かを理解することを試みます。

物理学、数学、機械学習などのバックグランドがあるに越したことはないですが、そうでなくとも数理科学の知識や手法を使って運動のメカニズムを理解するというアプローチに興味があり、新しいことにチャレンジしたいという気概のある方は歓迎します。また、竹下は海外で15年以上研究活動をしてきましたので、海外でのキャリアを見据えて研究活動を行いたいという人には、英語で研究を進めるための訓練を実施することも可能です。興味のある方はお気軽にご連絡ください。

【スポーツパフォーマンス向上のための効果的な栄養学的手法の開発】

スポーツパフォーマンスを向上させるうえで、トレーニングだけではなく、食事・栄養素の摂取も重要な要因になりますが、その効果的な手法を研究する学問分野である「スポーツ栄養学」が近年注目されています。

私たちの研究室では、実際のスポーツ現場でチーム・選手をサポートしながら、その中で介入を行い、様々な栄養学的手法・機能性食品の効果・有効性を検証しています。

私たちの研究室ではスポーツやリハビリテーションへの応用につながる研究を行います。具体的には、運動刺激に対する神経筋系の適応に関する研究や、人間固有の基本的な運動である直立二足歩行、直立姿勢維持、高度なスポーツスキル、これらを実現する神経メカニズムに関する研究が中心となります。研究手法は、実際に人間を対象とするため、電気生理学的計測を中心に、近年の人間を対象とした神経科学で用いられている経頭蓋磁気刺激や脳（活動）画像化技術などの非侵襲的検査法を利用する方法となっています。また、スポーツやリハビリテーションの現場でのフィールド測定も数多く行っています。

現在の研究課題

1.　歩行、姿勢のニューロリハビリテーション関連研究
歩行と走行の神経基盤および学習
ロボット型歩行トレーニングの効果
新たな歩行トレーニングシステムの開発研究
ポールを利用した歩行トレーニング

2.　スポーツスキルの運動制御に関する研究
高度なバッティングスキルを可能とする神経機序と適応
バッティング、ピッチングの神経基盤の発達と適応
スポーツスキルの獲得、維持と神経の適応

3.　パラリンピック関連研究
パラアスリートの神経適応（パラリンピックブレイン）
パラアスリートの体力

4.  潜在アンビエント情報の取得と利活用に関する研究
各種生体信号、身体運動の非侵襲的測定
情動の解読と運動への影響の評価

スポーツでは靱帯や半月の損傷、腱や靱帯の炎症といった様々な障害が関節に生じます。また一方、超高齢化社会となったわが国では多くの方が加齢に伴う関節の障害で苦しんでいます。当研究室では関節のあらゆる障害をテーマに研究を展開しています。スポーツや加齢に伴う関節の障害がどのようなメカニズムで生じるのかを明らかにし、それをもとに新しく有効な治療法、予防法を見出すのが私たちの研究の目指すところです。少し具体的に述べると研究の対象は関節とその周囲の組織であり、そこに生じる外傷や疾患を細胞、組織、実験動物、実際のヒトの病態という４つのレベルで調べることで、外傷や疾患の予防・治療に役立つ知見を得ることが研究の直接の目標になります。

当研究室で現在進行中あるいは計画中の研究テーマは以下の通りです。関心のある方はお気軽にご連絡ください。

1．　靱帯の損傷と修復
・損傷された靱帯の修復機序の解明とそれに基づくより「質の良い」修復の誘導法の確立
・関節の外傷（骨折や捻挫）後の関節可動域低下の機序の解明
・膝関節前十字靱帯再建後の筋力、関節可動域の回復に関与する因子の解明

2．　Overuseによる腱、靱帯、滑液包の障害
・膝蓋腱炎、アキレス腱炎、肘関節外上顆炎など繰り返しの負荷による腱や腱付着部（enthesis）に生じる障害の発生機序の解明とそれに基づいた治療法（理学療法、装具療法および薬物療法）の検討

3．　半月損傷
・半月の修復能力の検討とそれに基づいた半月修復術の成績向上の検討

4．　アスリートにおける関節炎
・関節の障害や外傷、とくに靱帯や半月損傷のあとに見られる関節の腫脹（水腫）や軟骨の変性が生じる機序の解明とそれに基づいた最適な治療法の検討

5．　加齢に伴う関節疾患
・変形性関節症の病態の解明とそれを通じた新規の治療法（理学療法、装具療法および薬物療法）の開発
・変形性関節症において水腫や疼痛の生じる機序の解明

※大学院生の募集は行っていません。

身体運動の制御、学習・記憶、予測における脳の働きについて、分子・遺伝子レベルから個体（マウス、ラットおよびヒト）における行動レベルまで幅広く関連性を持って研究しております。研究方法としては、ニューロン活動などの電気生理学、高速度カメラを用いた運動学的解析、免疫組織化学、遺伝子発現解析、神経筋骨格モデルによる動力学シミュレーションが中心になります。現在の主要な研究テーマを以下に記しております。

１： Split-belt Treadmillを用いた歩行の適応制御機構の解明
ヒトや動物は様々な環境や状況に合わせて巧みに歩くことができますが、それを実現可能としている脳神経系のメカニズムが解明されることで、脳機能障害に由来する歩行障害の治療やロボットでの高度な踏破性を有する歩行・走行の実現などに有用な知見を提供することが期待されます。研究室ではSplit-belt Treadmillという左右２つのベルトが別々の速度で動くことによって左右非対称な歩行環境を作り出すことができる機器をラット用に開発し、歩行環境の変化に対する応答を電気生理学的及び運動学的に計測することで歩行の適応・学習機能を調べています。また、トレッドミルの周囲に設置した半球ドームを用いて仮想現実空間を構築し、歩行・走行における適応・学習機能についても調べています。さらに、実験データと解剖学的・生理学知見に基づいてラットの神経筋骨格モデルを構築して、多様な条件で動力学的にシミュレートすることで、脳および末梢神経系が適応を生成する制御メカニズムを解明する研究を行います。

２： 予測的姿勢制御における大脳小脳連関の解明
種々の運動及びスポーツ動作の円滑な遂行においては、適切な姿勢の準備が重要であり、言うなれば予測的姿勢制御は我々が未知あるいは既知の時空間に働きかける最初の過程と言えます。予測的姿勢制御の異常・障害は、脊髄小脳変性症だけでなく、脳梗塞や認知症などにおいても認められており、座位から立位への姿勢変換の障害、歩行障害、転倒などの主要な要因となっています。そこで、ラットを用いた姿勢実験パラダイムを構築し、その際の大脳皮質及び小脳のニューロン活動における因果的依存関係を、多電極・高分解能記録解析技術や光遺伝学など最新の方法を駆使して解明する研究を行います。

３： 脳梗塞の予防や発症後の機能回復に対する習慣的運動及び抗酸化物質摂取の影響についての基礎研究
脳梗塞など脳血管の障害に起因する脳卒中は、本邦において悪性新生物、心疾患、肺炎に次ぐ死亡原因となっており、脳血管疾患の総患者数は今後の超高齢社会においてはさらなる増加が予想されています。そこで、げっ歯類における脳梗塞モデルを作製し、習慣的な運動、あるいは抗酸化作用を持つポリフェノールの摂取が脳梗塞発症時におけるニューロンの生存、梗塞領域の低減やその後の回復過程に及ぼす影響について解明する研究を行います。

４： 情動及び心拍の制御における小脳の役割についての基礎研究
心拍条件づけ学習に小脳が関わっていることは我々の先行研究において明らかにされてきましたが、自律神経系の活動や情動における小脳の関与についての基礎研究を行います。

５：種々の病態モデル動物における運動機能障害の解析
脊髄小脳変性症、パーキンソン病、アルツハイマー病、筋硬直性ジストロフィ、変形性膝関節症のモデル動物における運動機能の障害とそれらの治療のための基礎研究を行います。

当研究室ではスポーツや日常生活における身体運動について、その仕組みを力学的観点から解き明かすことを研究目標としています。また、得られた知見を社会に還元していきたいと考えております。ヒトの動作に興味ある方はお気軽にご連絡ください。　

所属学生には自身の興味を研究課題に落とし込むことから始めてもらっております。また、研究課題の設定だけではなく、すべての研究段階においてその方向性をコントロールするのは院生自身であるという気概をもってくれることを期待しております。そのため、主体性を持って研究を進めていきたい方、試行錯誤が好きな方に来て頂きたいと考えております。

なお、参考までに現在教員自身が進めている研究について下記に紹介いたします。

１．日常生活動作の力学的負荷に関する研究
日本社会の超高齢化を背景に、如何にして高齢の方の運動能力を維持するか（もしくは高めるか）ということを念頭に本研究を進めております。具体的には日常生活動作の中で最も力学負荷の高い椅子立ち上がり動作を対象に、その負荷特性について調べています。また、その知見を応用して開発した“筋力余裕度計”（日常生活における筋力の余裕度合いを計測する機器）に関わる研究も進行中です。

２．運動パフォーマンスと筋の力学特性の関連性についての研究
運動パフォーマンスを考える上で、筋の力学特性は必ず考慮しなければならない要素です。しかしながら、筋の力学特性は非線形である上、筋の配置や骨格形状が複雑なため、パフォーマンスと筋の力学特性との関連性は洞察しにくいものとなっております。この研究ではコンピュータシミュレーションを活用して、その関連性の明確な理解およびコーチングや運動処方への応用を目指しております。これまでに、筋力の左右差とパフォーマンスの関連性について明らかにしました。

３．スキー（アルペン、クロスカントリー）に関する研究
この研究ではスキー動作の基本技術のメカニズムや怪我の発生メカニズムなどを明らかにすることを目標としています。スキーは計測自体が難しい動作です。そのため、研究そのものだけではなく、計測器の開発も行っています。

バイオメカニクスは生理学、神経科学、医学、工学などと密接に関わる領域です。そのため、上記の研究や既存の研究にとらわれず、別領域とバイオメカニクスを横断した学際的なテーマも歓迎します。

人は，外界からの様々な入力を知覚し，それに基づいて思考・行動します．しかしながら，知覚を生み出す神経メカニズムはまだ良く分かっていません．当研究チームは，感覚情報が脳内にある多数の神経細胞群によってどのように表現され，そしてどのように処理されることで知覚が形成されるのかを理解することを目標とします．

　我々は，様々な利点を備えたショウジョウバエの成虫をモデル動物として用いています．脳内の細胞数が少ないので，各個体で全く同じ細胞を見つけ，調べられます．電気生理やイメージングの手法を用いて，生きた個体内において，感覚刺激に対する神経応答を記録できます．遺伝学を用いて，細胞を標識するだけでなく，その活動を変化させられます．一方では，仮想空間における個々の動物の行動を詳細に記録することで，間接的に動物の知覚を読み取れます．ゆえに，神経活動と行動の関係を系統的に調べることが可能なのです．両者の関係性が，経験や生理条件依存的にどのように変わるかも検討します．この解析を通して，神経活動を解読し任意の刺激に対する行動を予測するモデルを構築します．更に，これらの神経活動を生み出すメカニズムを，細胞，シナプス，回路レベルで理解することを目指します．

※理化学研究所に所属の客員教員の指導を希望する方へ
本系の常勤指導教員の監督のもと、理化学研究所で研究指導を受けることができます（学内連絡先は柳原大教授）。

私たちが日々経験する出来事は、脳内に生理的な変化をもたらし、その結果として記憶が形成されます。しかし、私たちは日常生活において絶え間なく感覚的情報を浴び続ける中で、そのほとんどを覚えていません。それでは「多くの経験が忘れ去られてしまう一方で，なぜ特定の経験だけが記憶として脳内に貯蔵されるのでしょうか？」その問いに答えることが当チームの最終目標です。 快い経験や不快な経験は、脳に対して、いつその経験が記憶され、そして思い出されるべきであるのかを伝え、記憶の貯蔵が生じる強力なきっかけを作ります。その際、快・不快に関する体験は記憶の形成をもたらす脳内変化を引き起こす、「神経教師信号（teaching signal）回路」を活性化させるのです。感覚や運動に関する神経回路に比べて、嫌悪的経験が神経教師信号へと変換される脳内回路およびそのメカニズムについては、現在のところ全く研究が進んでいません。

私たちは連合学習とその記憶の神経回路メカニズム一般に関心がありますが、特に嫌悪的経験が行動的恐怖条件づけを引き起こす神経プロセスについて検討することで、教師信号の研究に焦点を当てています。そのため、我々は哺乳類における嫌悪的記憶を行動レベルで研究するのに最適なモデルであり、よって嫌悪的な教師信号回路とそのメカニズムについて調べるための理想的なシステムである恐怖条件づけを行動課題として用います。当研究チームでは、教師信号回路を直接操作するための最先端のオプトジェネティクス(光遺伝学)法、そして学習中に回路内のニューロンによって行われる情報処理計算について調べるためのin vivo (生体内)電気生理学的手法を含む複合的アプローチを用います。

私たちの研究目標は、嫌悪的記憶の形成をもたらす神経回路、回路を形成する各部位の神経細胞による情報処理の計算論、神経回路活動とその計算論の関係性、そして嫌悪的経験が記憶貯蔵領域における神経可塑性をもたらすメカニズムを明らかにすることです。このような研究を通して、私たちは適応的行動に関与する神経回路機能の一般原理、そして神経における情報コードや可塑性を明らかにすることを目指し、その成果を不安障害や慢性疼痛症に対する新しい治療法の提案に繋げていきたいと考えています。

※理化学研究所に所属の客員教員の指導を希望する方へ
本系の常勤指導教員の監督のもと、理化学研究所で研究指導を受けることができます（学内連絡先は柳原大教授）。

私達の脳は、日々経験する出来事から様々な情報を記憶として保存しています（記銘）。記銘された記憶は、多様な条件下で呼び出すことが可能です（想起）。例えば、過去に訪れたことのある場所について思い出すのに、わざわざその場所まで再度訪れる必要はありません（同じ入力を必要としません）。また、数十年前に経験した古いエピソードを詳しく思い出すこともできます。さらには、保存された記憶どうしの関連性から、知識として情報に構造を持たせることすらやってのけます。脳は、高度な情報処理装置であると同時に、極めて優秀な記憶装置であるとも言えるでしょう。

ところが面白いことに、脳は動物の体内で最もダイナミックな組織でもあります。中でも記憶に重要な部位である海馬は、神経細胞どうしのつなぎ目（シナプス）が高い可塑性を示します。記憶の記銘／想起には、関わった神経細胞におけるシナプスの可塑的変化を伴います。その構造に高い不安定性を内包しているシステムが、安定に記憶を保存し続け、しかるべきタイミングで想起することができるのは何故なのでしょうか？

　私達の研究室では、マウスを用いて海馬やその関連脳領域が記憶を記銘／想起するメカニズムの研究を行っています。この問題に挑戦するため、以下のような多分野横断的なアプローチをとっています。

1. 遺伝学：生物学的側面が強いアプローチです。単に任意の遺伝子をノックアウトするだけでなく、光遺伝学や化学遺伝学の登場により、高い時間精度で任意の神経細胞の活動をコントロールすることができるようになりました。また、その操作対象を「海馬内外の任意の回路」や「任意の時間枠において記憶の記銘に関わった細胞群」「任意の細胞群へと入出力する細胞群」といった条件で指定することが可能です。
2. 生理学：物理、情報学的側面の強いアプローチです。自由行動下マウスにおいて神経細胞の活動を記録／観察します。マウス脳内へと電極を埋め込んで神経細胞一つ一つの電気的活動を記録する方法や、頭部装着型ミニスコープを通してカルシウム活動を観察する方法など、複数の方法を駆使しています。
3. 動物行動学：心理学的側面の強いアプローチです。記憶は直接観察することができません。そこでマウスに課題を遂行させて、その行動の変化から記憶を評価します。

※理化学研究所に所属の客員教員の指導を希望する方へ
本系の常勤指導教員の監督のもと、理化学研究所で研究指導を受けることができます（学内連絡先は柳原大教授）。

わたしたちは日常生活において、たえず変化する環境と人間関係のなかで、未来の行動のための意思決定を繰り返しています。その意思決定をより良いものにするために、自身の思考に対する意識的な評価（内省・メタ認知）と、他者の意図の理解（社会的メタ認知）が欠かせません。当チームは、わたしたちの「自己意識」と「他者への想像力」がどのようにして生み出されるかを、人間やマカクサルを含む霊長類の行動や脳の活動を調べることによって研究しています。

※理化学研究所に所属の客員教員の指導を希望する方へ
本系の常勤指導教員の監督のもと、理化学研究所で研究指導を受けることができます（学内連絡先は柳原大教授）。

本研究室では，主に心理実験や脳波解析を通して，人間が外界の事物を目で見て認識し判断をくだす情報処理の原理を解明することを目指しています．また，その原理を応用して他の感覚や社会的認知を説明する研究も進めています．

最近特に集中して進めているのは以下のようなトピックです．

• 映像や音の豊かな質感・クオリアが生まれる仕組み　(意識の科学)
• 映像や音の美醜を感じる仕組み (感性の科学)
• 映像や音から現実世界の物体・光景・材質を認知する仕組み (視聴覚認知の基礎)
• 繰り返し見る・聞くことにより深い認識をする仕組み (注意と意思決定)
• 脳波から知覚内容を読みとり映像や音を合成する技術 (脳情報解読)
• 絵画の情報処理モデルとそれに基づく西洋美術史の解析 (計算論的神経美学)

奇妙な映像や音が好きで，かつ「このリアルな世界を脳がどのように作り出すのか」といった哲学的な疑問を抱いている人にとっては実験そのものを楽しみながら研究することができる分野です．

博士課程への進学を前提とする学生を格別に歓迎・厚遇しています．

詳しい研究内容はホームページで紹介しています．

さまざまな情報が脳内で処理され統合されて「知覚・意識」となる過程を、行動実験や脳活動の測定を通して明らかにすることを目指します。自分自身が日常的に知覚し感じていることが、研究内容に直結していることが、この学問の面白さです。現在進行中のプロジェクトは以下の4つです。

1. 視覚や聴覚と異なり、「時間」の知覚には、特定の感覚器がありません。時間知覚がどのような神経活動に基づいて実現されるのか、行動実験、シミュレーション、脳機能計測などを用いて検証しています。
2. 局所的な機能に限らない、ネットワークとしての脳のはたらきを検証しています。例えば、頭蓋から脳の一部への電気刺激が、刺激された脳部位とそれ以外の脳部位のコネクティビティに及ぼす効果を測定する実験をおこなっています。
3. 視覚や聴覚の知覚が、それまでの経験にいかに影響を受けるかを、ベイズ理論を用いて検証しています。
4. 複数の知覚情報を同時に処理する際、それらの情報は並列的に処理された後、統合されます。その並列処理の速度比較や、処理間の相互作用、統合のタイミング等を検証する研究をおこなっています。

私の研究室では，ヒトを含む動物の行動の心理学・認知科学的な行動発現の原理（行動発現の神経基盤やその生物学的基盤などメカニズム）を実験的に探究するとともに，その行動が個体同士のコミュニケーションなどの社会的な相互作用をする文脈においてどのような役割を持ち，そしてどのように進化してきたかを考察する生態学的な側面といった，原理と進化の両面を生物学的に研究することを目指します．（おそらく）ヒトのみに確認できる言語や意識といった複雑な心理現象は，進化の連続性の上で成立したと考え，その生物学的な由来をヒト以外の動物を調べることで，実証的に議論します．また，東南アジアをはじめとして熱帯雨林で生息する霊長類の社会を行動生態学的視点で研究することで，ヒトの高度に発達した社会の生態学的基盤を考察し，人類社会の由来を生物学的に探究します．どのような動物にも，こうした人類進化の手がかりが潜んでいることを前提に，新しい研究を学生諸君とともに構築します．昨年度の主なテーマを列挙します．

1. ヒトの発話と動物の発声の比較行動学・比較心理学的研究
2. 動物の描画運動における視覚的表象の成立とその進化的考察
3. 霊長類社会集団の社会行動・コミュニケーションの完全記録と機械学習による予測
4. 東南アジア産霊長類の社会とコミュニケーションの長期調査と広域観測調査

◆研究の対象・理論・技法

人の精神機能を生物－心理－社会という３つの構成要因から捉え、神経症・パーソナリティ障害・精神病などに分類されてきた心理状態を、認知行動理論に基づいて再検討しています。特に専門としているのは、統合失調症の症状に関する心理学的研究と、心理学的介入法の開発で、臨床現場での実践を重視しています。臨床技法としては認知療法・認知行動療法を主に採用していますが、クライアントに応じて柔軟に対応するよう心がけています。

◆現在進行中のプロジェクト

1. メタ認知トレーニング（MCT）日本語版の開発と実践
2. 精神疾患に関するスティグマ認知と有効な心理教育技法の開発
3. 統合失調症の認知障害の心理学的研究
4. 中高生における妄想的観念の発達的検討
5. 大学生の妄想的観念と他の心理学的要因との関連についての実証的研究
6. 統合失調症の症状に対する認知行動療法の実証的検討
7. 抑うつ・不安に関する心理教育プログラムの開発と臨床実践

※大学院生の募集は行っていません。