概要

脳には膨大な数の神経細胞が存在し、これらがシナプスを介して互いに連絡し多彩なネットワークを形成することで、我々の精緻な脳機能が実現されています。神経細胞を構成する「樹状突起」、「細胞体」、「軸索」、「シナプス」など各細胞コンパートメントの特性（形態や分子局在）は、個々の神経細胞が担う機能や役割に応じて異なることが知られています。また、これら神経細胞の働きはグリア細胞によって調節されています。我々は脳の神経回路における神経細胞やグリア細胞の働きとその連関を丹念に調べることにより、我々の脳が正確に動作する原理を分子細胞レベルで理解することを目指しています。

研究プロジェクト

我々の精緻な脳機能が実現されるしくみを分子細胞レベルで明らかにします。主に聴覚の神経回路を対象に、電気生理学、光計測操作、組織形態学、電気穿孔法を用いた遺伝子操作、コンピューターシミュレーションなどの技術を軸に、組織透明化やゲノム編集など新しい技術も積極的に取り入れた多元的な解析を行っています。

音源定位に関わる神経回路の動作と形成の原理

我々が音を有用な情報として利用するためには、音の周波数、時間、強さなどの情報が脳の神経回路で正確に符号化され、伝達、抽出、さらには統合されることが必要です。我々はこの聴覚神経回路での正確な信号処理の分子細胞機構の解明を目指しています。特に左右の耳から届く聴覚信号のマイクロ秒レベルの時間差を検出することで音源の位置情報の抽出に関わる脳幹の神経回路を対象に、この回路機能がどのような神経・シナプスやグリア細胞の働きによって実現されるのかを明らかにします。また、この回路の諸特性が発達期の感覚入力に応じてどのように獲得され成熟していくかを明らかにします。

軸索興奮性領域の分布制御：軸索起始部（AIS）の可塑性機構

神経細胞はシナプス入力に応じて活動電位の発生部位であるAISの分布（長さや位置）を変化させることにより、回路機能を調整することが知られています。しかし、その分子機構は殆ど分かっていません。我々はこのAIS可塑性の分子機構を調べることにより、脳における神経活動さらには回路機能の制御原理を明らかにすることを目指しています。AIS可塑性は聴覚系に限らず、脳の様々な回路で働くことが知られています。近年、痙攣のみならず、変性疾患や精神神経疾患などとの関わりも明らかになりつつあり，新たな展開が期待される分野です。

 

軸索興奮性領域の分布制御：ランビエ絞輪の位置決定原理

オリゴデンドロサイトと呼ばれるグリア細胞が、神経活動の伝導速度を軸索上の場所に応じて巧妙に調節するしくみを明らかにします。

教員

構成員名	役職	所属
久場 博司	教授	細胞生理学
江川 遼	助教	細胞生理学
深谷 亮太	助教	細胞生理学
安達 良太	特任助教	細胞生理学

研究実績

• 2005年

  1. Kuba H, Yamada R, Fukui I, Ohmori H. Tonotopic specialization of auditory coincidence detection in nucleus laminaris of the chick. J Neurosci, 2005; 25: 1924-1934.
  2. Yamada R, Kuba H, Ishii TM, Ohmori H. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channels regulate auditory coincidence detection in nucleus laminaris of the chick. J Neurosci, 2005; 25: 8867-8877.

• 2006年

  1. Kuba H, Ishii TM, Ohmori H. Axonal site of spike initiation enhances auditory coincidence detection. Nature, 2006; 444: 1069-1072.

• 2009年

  1. Kuba H, Ohmori H. Roles of axonal sodium channels in precise auditory time coding at nucleus magnocellularis of the chick. J Physiol (Lond), 2009; 587: 87-100.

• 2010年

  1. Kuba H, Oichi Y, Ohmori H. Presynaptic activity regulates Na+ channel distribution at the axon initial segment. Nature, 2010; 465: 1075-1078.

• 2011年

  1. Grubb MS, Shu Y, Kuba H, Rasband MN, Wimmer VC, Bender KJ. Short- and long-term plasticity at the axon initial segment. J Neurosci, 2011; 31: 16045-16055.

• 2012年

  1. Kuba H. Structural tuning and plasticity at the axon initial segment in auditory neurons. J Physiol (Lond), 2012; 590: 5571-5579.

• 2013年

  1. Yamada R, Okuda H, Kuba H, Nishino E, Ishii TM, Ohmori H. The cooperation of sustained and phasic inhibitions increases the contrast of ITD-tuning in low-frequency neurons of the chick nucleus laminaris. J Neurosci, 2013; 33: 3927-3938.
  2. Okuda H, Yamada R, Kuba H, Ohmori H. Activation of metabotropic glutamate receptors improves the accuracy of coincidence detection by presynaptic mechanisms in the nucleus laminaris of the chick. J Physiol (Lond), 2013; 591: 365-378.

• 2014年

  1. Kuba H, Adachi R, Ohmori H. Activity-dependent and activity-independent development of the axon initial segment. J Neurosci, 2014; 34: 3433-3453.

• 2015年

  1. Kuba H, Yamada R, Ishiguro G, Adachi R. Redistribution of Kv1 and Kv7 enhances neuronal excitability during structural axon initial segment plasticity. Nat. Commun. 2015; 6:8815.
  2. Adachi R, Yamada R, Kuba H. Plasticity of the axonal trigger zone. Neuroscientist, 2015; 21: 255-265.

• 2016年

  1. Yamada R, Kuba H. Structural and Functional Plasticity at the Axon Initial Segment. Front. Cell Neurosci. 2016; 10:250.
  2. Susuki K, Kuba H. Activity-dependent regulation of excitable axonal domains. J. Physiol. Sci. 2016; 66, 99-104.

• 2018年

  1. Fukaya R, Yamada R, Kuba H. Tonotopic Variation of the T-Type Ca2+ Current in Avian Auditory Coincidence Detector Neurons. J. Neurosci. 2018; 38:335-346.
  2. Akter N, Adachi R, Kato A, Fukaya R, Kuba H. Auditory input shapes tonotopic differentiation of Kv1.1 expression in avian cochlear nucleus during late development. J. Neurosci. 2018; 38:2967-2980.

• 2019年

  1. Adachi R, Yamada R, Kuba H. Tonotopic Differentiation of Coupling between Ca2+ and Kv1.1 Expression in Brainstem Auditory Circuit. iScience 2019; 13:199-213.

• 2020年

  1. Al-Yaari M, Yamada R, Kuba H. Excitatory-inhibitory synaptic coupling in avian nucleus magnocellularis. J. Neurosci. 2020; 40:619-631.
  2. Akter N, Fukaya R, Adachi R, Kawabe H, Kuba H. Structural and functional refinement of the axon initial segment in avian cochlear nucleus during development. J. Neurosci. 2020; 40:6709-6721.

• 2021年

  1. Al-Yaari M, Onogi C, Yamada R, Adachi R, Kondo D, Kuba H. Tonotopic specializations in number, size, and reversal potential of GABAergic inputs fine-tune temporal coding at avian cochlear nucleus. J. Neurosci. 2021; 41:8904-8916
  2. Yamada R, Kuba H. Dendritic synapse geometry optimizes binaural computation in a sound localization circuit. Sci. Adv. 2021; 7:eabh0024

• 2022年

  1. *Yamada R, *Kuba H Cellular strategies for frequency-dependent computation of interaural time difference. Front. Synaptic. Neurosci 14:891740 (2022).

• 2023年

  1. Jahan I, Adachi R, Egawa R, Nomura H, *Kuba H CDK5/p35-dependent microtubule reorganization contributes to homeostatic shortening of the axon initial segment. J. Neurosci. 43:359-372 (2023).

• 2025年

  1. Sato R, Adachi R, Yokoi N, Tsujimura T, Egawa R, Hara Y, Fukata Y, Fukata M, Ogi T, Sone M, *Kuba H Loss of neuronal activity facilitates surface accumulation of p75NTR and cell death in avian cochlear nucleus. Neurosci. Res. 213, 23-34 (2025).
  2. *Egawa R, Yawo H, Kuba H Activity-dependent refinement of axonal projections forms one-to-one connection pattern in the developing chick ciliary ganglion. Front. Cell. Neurosci. (in press).
  3. Egawa R, Hiraga K, Matsui R, Watanabe D, *Kuba H Regional heterogeneities of oligodendrocytes underlie biased Ranvier node spacing along single axons in sound localization circuit. eLife (in press).

研究キーワード

ニューロン、シナプス、オリゴデンドロサイト、軸索起始部、ランビエ絞輪、可塑性、聴覚回路、パッチクランプ、イメージング、ゲノム編集

細胞生理学 独自ホームページ

細胞生理学　オープンキャンパス

大学院入学案内

我々の研究室は意欲に溢れた大学院生（修士，博士課程）を募集しています．出身学部は問いません．興味のある方は気軽に久場(kuba[AT]med.Nagoya-u.ac.jp)まで連絡下さい([AT]を@に置き換えて下さい)．教室見学と面談を行います．大学院進学の詳細については以下を参照して下さい（修士課程，https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/admission/master-course/；博士課程，https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/admission/doctral-course/）．

大学院進学者には世界をリードする研究者を目指して欲しいと考えています．研究者には様々な力が必要とされます．例えば，（1）テーマを設定する力，（2）実験計画を立てる力，（3）正確に実験を行う力，（4）根気よく実験を続ける力，（5）問題を克服する力，（6）学会発表や論文などを通して結果を発信する力，さらには（7）独創的な発想とそれを実現する力などがあげられます．これらの力を身につけるためには，高い意識と主体性をもって研究に取り組むことが重要なのは言うまでもありませんが，さらに同じ目標をもつ仲間と積極的に議論を交わすことで互いに切磋琢磨することがとても大切です．従って，我々の研究室では日頃から教員を含めて皆が垣根無く議論できる環境づくりを心がけています．

研究を進めていく上では多様な技術が必要となります．しかしながら，その中で自分の核となる技術をもつことは，研究者としての自分の個性を確立する上で極めて重要です．特に，電気生理は機能を調べる上で最も優れた手法であり，他の手法と組み合わせることにより研究の幅を大きく広げることができます．ポストゲノムは機能解析の時代です．電気生理の知識と技術を習得することは，将来の大きな強みになると思います．

大学院時代は自分を磨く良い機会です．この時期に真剣に研究と向き合い，しっかりとしたものの考え方を身につけることにより，今後に繋がる自分の基礎を築いて欲しいと思います．我々もできる限りサポートしていきたいと思っています．