山本 亘彦 教授Yamamoto, Nobuhiko

Graduate School of Frontier Biosciences
Cellular and Molecular Neurobiology Group

<!--:ja-->山本 亘彦 教授<!--:--><!--:en-->Yamamoto, Nobuhiko<!--:-->

As the human brain develops, neurons not only extend but also form different configurations in response to stimuli from the outside world. Professor Yamane uses his own distinctive experimental techniques to shed light on the mechanisms of neural development.

External stimuli help shape our neuronal networks

A human brain contains around 100 billion neurons. These cells have protrusions known as neurites that extend and interconnect to form circuits. External stimuli received by our senses are converted in the brain into electrical signals, which run through these newly-forming neuronal circuits. This results in changes to the arrangement of the circuits.
We already know that the neuronal connections in the brains of babies are altered as they receive a variety of external stimuli. What is not yet understood, however, is exactly how this alteration process takes place. Twins, for example, will end up with different neuronal networks if they are raised in different environments.

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Focusing on the branching of neurites

In the course of development, neurites extend in the proper direction, branch out, and make contact with other neurons. My research focuses on this branching characteristic. I look at how influences from the external environment can make branching more or less pronounced, and why the branching is particularly prevalent during childhood.

Recently I have been looking for characteristics that are distinctive to humans. I want to know how human neural mechanisms are different from those in other mammals. I have found intriguing hints suggesting that as mammals evolve, they may experience more dramatic changes in their neuronal circuits in response to external stimuli. It is difficult to use experiments to investigate the unique characteristics of humans, but I am hoping that new methods will eventually lead to new discoveries.

 

When ideas leap ahead

Coming across an important new methodology can often trigger a major advancement in your research work. Similar leaps forward can also be made when you are committed to making a change in yourself, or when you encounter something that motivates you to change. I believe that there is a decisive point in every student’s growth. You will only get to this point through hard work hard from day to day, but that doesn’t mean that hard work guarantees success. It is just as important to try different approaches and be prepared for failure as you search for new ideas.

Experimentation is central to the research conducted in my lab. As the word itself suggests, ‘experimentation’ is about experiences that that generate results. It is essential to have a diversity of experiences. Experimentation must never become simple routine work.

 

“Taking a bite” from many different worlds

yamamoto3I hope that HWIP students will visit many different labs and experience many different research cultures. In Osaka dialect we have the term itchokami to describe this idea of seeking numerous broad, shallow experiences. If you can “take a bite” of many different things, it will be easier to come back to them next time you need them. I believe that this is will provide a stepping stone to the next stage in your research. I encourage all students to embrace the itchokami spirit.

 

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脳の発生・発達に挑む

実験とは、「実際に験(ため)してみる」と書く。
試行錯誤の中から新たなものが生まれる。

山本 亘彦 教授Yamamoto, Nobuhiko

Yamamoto, Nobuhiko

生命機能研究科 細胞分子神経生物学研究室

<!--:ja-->山本 亘彦 教授<!--:--><!--:en-->Yamamoto, Nobuhiko<!--:-->

脳には、発生・発達過程でめざす方向に神経細胞の突起が伸びると同時に、外界からの刺激を受け、配線が変化するという性質がある。山本教授は独自の実験手法を用いて、脳の発達の仕組みの解明に取り組んでいる。

外界刺激が神経細胞ネットワークに影響を与える

脳の神経細胞は、人間の場合1000億個ほどあります。これが軸索という突起を伸ばし、配線ができていく。いったん配線ができてくると、外界から五感の刺激がやってきて、それらは脳に入ると全て電子信号に置き換わり、できかけの回路の配線を駆け巡る。そして、できかけの脳の配線が変わっていきます。
赤ちゃんの脳では、いろいろな入力を受けながら、外からの刺激により配線が変わっていくことが知られています。しかし、そのプロセスが実際どうなっているのかは、よく分かっていません。ふたごとして生まれても、育つ環境が異なれば、彼らの脳の配線は多少異なっていきます。

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発達過程の軸索の分岐に注目

発生の過程では、軸索が正しい方向に伸び、分岐を作り、他の神経細胞とコンタクトする。こうして回路ができていきます。我々が注目しているのは軸索の分岐です。環境からの影響で分岐が激しくなったり、起こらなくなったりする仕組みや、こういった分岐はなぜ子どもの頃によく起きるのかについて調べています。
最近は、ヒト特有の特性とはなにか、ヒトの神経回路ができていく仕組みは下等ほ乳類とどこが違うかというテーマにも取り組んでいます。ほ乳類の進化が進むほど、外界刺激に対する神経回路の変化がより大きくなるのではという、興味深い示唆もあります。人間特有の性質を実験で調べることは難しいのですが、今後は新しい方法を使って解明を進めたいと思っています。

考えがジャンプするとき

研究活動において重要な方法論を見つけると、それがきっかけになってテーマが大きく前に進みます。自分から変わろうとする意思をもつとき、あるいは、変わろうというモチベーションをかき立てるものに出会ったときも、確かに大きくジャンプするようですね。
学生たちには、殻を破って伸びる時期があるように思います。それは日々の積み重ねから生まれるのですが、こつこつやっていれば必ず成長するというものでもない。ああでもない、こうでもないと、失敗しながら新たなものに出くわすことが大切なのでしょう。
我々の研究は、実験が中心です。実験とは字の通り、実際に験(ため)して、成果を生み出すこと。いろいろやってみることですね。実験は安易なルーチーンの仕事になってはいけない。そう思います。

いろいろな世界に「いっちょかみ」しよう

yamamoto3ヒューマンウエアイノベーションプログラムの履修生には、いろいろな研究室に行って、違う文化を体験してほしいと思います。いい意味で「浅く広い」体験をしてほしい。大阪弁でいう「いっちょかみ」です。いろいろなことに「いっちょかみ」しておけば、次にそこに近づこうとしたときに、敷居が低くなります。それが、次への布石になるかなと思うからです。どうか、「いっちょかみ」のスピリッツを持ち続けてください。

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