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林 拓也チームリーダーの写真

チームリーダー
林 拓也 M.D., Ph.D.

脳コネクトミクスイメージング研究チーム


拠点 神戸/MI R&Dセンタービル

E-mail takuya.hayashi[at]riken.jp

[at]を@に変えてください

脳の機能と構築と連絡性-脳コネクトーム-を解明

私たちのラボでは、ヒトや霊長類の脳の機能、構造、連絡性の全貌(脳コネクトーム)を理解するため、非侵襲的画像法である磁気共鳴画像法(MRI)を用いた神経画像技術の開発と高精度化を進めています。生きた脳の機能構築を可視化する技術により、発達・老化、進化、社会行動・環境・遺伝子、機能低下・回復を説明する脳の動態を調べます。非侵襲画像技術は個体を超えて、時間を超えて、動物種を超えて、観察できることが強みです。これによって生体の中枢神経系がどのように個体差が生まれ、発達・成長し、種の違いを生むのかを解くカギが得られると考えています。しかしMRIを含め非侵襲画像技術の多くは、限られた時間や分解能や生体特有の雑音の中から、神経生物学的事象を切り分けて推定する必要があります。伝統的な観察技術(顕微鏡や電気生理学など)と同じ事象を可視化することはしばしば困難で、MRIで見る電磁場現象を神経生物学現象に翻訳する作業が必要になります。

これまでに私たちのラボでは生きた霊長類脳を高分解能で画像化し脳機能構築を可視化する技術を確立してきました(図)。画像取得の高分解能化、高速化、モデリング、ノイズ除去、正マッピングなどの多くの技術を組み合わせました。この技術で得た脳の各部位間の機能的連絡性は、海外の他施設に比しても非常に高い感度と信頼性を示し、霊長類脳の神経画像と組織解剖学の異分野融合の国際プロジェクト(NHP_NNP)を推進しています。このプロジェクトでは霊長類動物とヒトの脳の観察技術を調和しながら相互に開発を進め、霊長類脳の共通原理の理解や、精神神経疾患モデルによる病態解明・診断や治療技術開発を目指しています。また開発した基盤技術は、ヒト脳の理解や精神神経疾患の診断技術開発にも活かされヒト脳MRI国際脳(日本の脳研究プロジェクト)で展開されています。私たちの研究技術開発は国内外の研究者との密接な連携により成り立っています。MRIを使った技術開発により脳の機能構築・可塑性・病態の理解を目指したい方はぜひ一緒に研究をしましょう。

神戸理研に導入された霊長類コネクトームMRIスキャナー(左)、霊長類頭部ラジオ波受信装置と得られた頭部・脳画像(右)

私たちのラボ(脳コネクトミクスイメージング研究チーム)ではMRIを用いて脳の構造や機能、連絡性を可視化しヒトから霊長類動物の脳の全貌と動態を明らかにすることを目指しています。

研究テーマ

  • 脳コネクトミクスの可視化
  • 再生機構と脳内ネットワーク再構築
  • 可塑性機構と脳内ネットワーク再構築
  • 社会性機構と脳内ネットワーク・神経伝達物質機構

主要論文

Hayashi T, Hou Y, Glasser MF, et al.
The nonhuman primate neuroimaging and neuroanatomy project.
NeuroImage 229, 117726 Thu Apr 01 00:00:00 JST 2021 doi: 10.1016/j.neuroimage.2021.117726

Autio JA, Glasser MF, Ose T, et al.
Towards HCP-Style macaque connectomes: 24-Channel 3T multi-array coil, MRI sequences and preprocessing.
NeuroImage 215, 116800 Tue Dec 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.116800

Aso T, Sugihara G, Murai T, et al.
A venous mechanism of ventriculomegaly shared between traumatic brain injury and normal ageing.
Brain : a journal of neurology 143(6), 1843-1856 Mon Jun 01 00:00:00 JST 2020 doi: 10.1093/brain/awaa125

Fukutomi H, Glasser MF, Zhang H, et al.
Neurite imaging reveals microstructural variations in human cerebral cortical gray matter.
NeuroImage 182, 488-499 Thu Nov 15 00:00:00 JST 2018 doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.02.017

Morizane A, Kikuchi T, Hayashi T, et al.
MHC matching improves engraftment of iPSC-derived neurons in non-human primates.
Nature Communication 8, 385 Fri Dec 01 00:00:00 JST 2017 doi: 10.1038/s41467-017-00926-5

Kikuchi T, Morizane A, Doi D, et al.
Human iPS cell-derived dopaminergic neurons function in a primate Parkinson’s disease model.
Nature 548, 592-596 Wed Nov 01 00:00:00 JST 2017 doi: 10.1038/nature23664

Takenobu Y, Hayashi T, Moriwaki H, et al.
Motor recovery and microstructural change in rubro-spinal tract in subcortical stroke.
NeuroImage: Clinical 14, 201-208 Mon Dec 01 00:00:00 JST 2014 doi: 10.1016/j.nicl.2013.12.003

Yokoyama C, Kawasaki A, Hayashi T, et al.
Linkage Between the Midline Cortical Serotonergic System and Social Behavior Traits: Positron Emission Tomography Studies of Common Marmosets.
Cerebral Cortex 23(9), 2136-2145 Sun Dec 01 00:00:00 JST 2013 doi: 10.1093/cercor/bhs196

Hayashi T, Ko JH, Strafella AP, et al.
Dorsolateral prefrontal and orbitofrontal cortex interactions during self-control of cigarette craving.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110(11), 4422-4427 Fri Nov 01 00:00:00 JST 2013 doi: 10.1073/pnas.1212185110

Hayashi T, Wakao S, Kitada M, et al.
Autologous mesenchymal stem cell-derived dopaminergic neurons function in parkinsonian macaques.
Journal of Clinical Investigation 123(1), 272-284 Sun Sep 01 00:00:00 JST 2013 doi: 10.1172/JCI62516

Hayashi T, Shimazawa M, Watabe H, et al.
Kinetics of neurodegeneration based on a risk-related biomarker in animal model of glaucoma.
Molecular neurodegeneration 8, 4 Fri Jan 18 00:00:00 JST 2013 doi: 10.1186/1750-1326-8-4

Ikoma Y, Watabe H, Hayashi T, et al.
Measurement of density and affinity for dopamine D(2) receptors by a single positron emission tomography scan with multiple injections of [(11)C]raclopride.
Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism 30(3), 663-73 Mon Mar 01 00:00:00 JST 2010 doi: 10.1038/jcbfm.2009.239

Takagi Y, Takahashi J, Saiki H, et al.
Dopaminergic neurons generated from monkey embryonic stem cells function in a Parkinson primate model.
Journal of Clinical Investigation 115(1), 102-109 Thu Dec 01 00:00:00 JST 2005 doi: 10.1172/JCI21137

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