大学教員インタビュー

石渡 貴之教授

石渡 貴之教授
環境生理学、運動生理学、発育発達

研究内容

私は元々「教員志望」で教育学部に入学し、将来は中学校の教員を目指していたのですが、所属した研究室の「運動生理学」の実験の面白さに見事にハマってしまい、教員採用どころではなく大学院(修士課程)に進学しました。
修士課程修了後は改めて教員になろうと思っていたのですが、いざ進学してみると実験の面白さと学問の追求に未練があり、想定外の大学院博士後期課程にまで進学しました。
大学院博士後期課程では理学研究科に所属しましたが、私にとって新たな学問領域である「神経生理学」に出会い、またもや学問の面白さにハマってしまいました。
結局のところ、私は自分の興味があることに関して実験を行い、データを取得し、解析することが大好きで、本当に楽しく、今ではこれらを仕事としてできる喜びを日々感じております。もちろん、研究テーマは「教育」に関連しています!

現在は以下の2つのテーマをメインに研究しております。
【研究テーマ1:環境ストレスが生理指標、脳内神経伝達物質、情動行動に及ぼす影響】
我々の生活を取り巻く環境には様々なストレスが存在しており、各種パフォーマンスの低下や精神疾患を引き起こすことが知られています。例えば、現代は照明環境の発達により便利な社会になり、生活リズムが多様化した結果、生活(生体)リズムの乱れによる心身の不調が社会問題となっています。また、鬱や不安などの精神疾患は脳内神経伝達物質であるセロトニン(5-HT)神経活動の低下と関係していることが多々指摘されています。更に、5-HTは生体リズムのゴールデンスタンダードである深部体温の調節や環境ストレスとの関連についても主要な脳内神経伝達物質であることが示されています1)
我々の研究室では、ラットの生理指標(深部体温、心拍数、活動量)を連続測定できるテレメトリー法や近年開発された体温・運動量計測装置(ナノタグ)、脳内の様々な領域(特に注目しているのは運動、認知、情動、体温調節関連領域)の5-HT、ドーパミン(DA)、ノルアドレナリン(NA)を同時に測定できるホモジネート法、鬱や不安、社交性などの度合いを計測できる複数の情動行動テストを組合せ、様々な環境ストレスに対する生理指標、脳内神経伝達物質、情動行動の関連に着目しています。

主な研究結果として、ラットを通常(12h:12h)とは異なる明暗サイクル(6h:6h)で飼育した際に、深部体温、心拍数、活動量が明暗周期に同期して乱れ、5-HTの細胞体や投射先(視交叉上核など)では5-HTが減少し、反対にNAの細胞体や投射先(室傍核など)ではNAが増加した結果、鬱様行動が惹起することを示しています2)

一方、2020年東京オリンピック・パラリンピックでも注目されている暑熱環境における温熱ストレスについては、暑熱暴露期間に伴い深部体温、心拍数などの生理指標の変化や線条体や視索前野など様々な脳部位の神経伝達物質が劇的に変化することを示しており3)、暑熱順化をすることにより情動行動に良い影響を及ぼすこと4)を観察しています。

(参考文献)
1)Ishiwata T., Journal of Physical Fitness and Sports Medicine, 3(4), 445-450, 2014.
2)Matsumura T., et al., Chronobiology International, 32(10), 1449-1457, 2015.
3)Nakagawa H., et al., Journal of Thermal Biology, 58, 15-22, 2016.
4)Nakagawa H., et al., Journal of Thermal Biology, 87, 102458, 2020.

【研究テーマ2:ラットの体温調節機構におけると脳内セロトニンの関与】
我々ヒトを含む恒温動物は、個体内部の熱産生量が増えた時や外界の温度が変動した時に、深部体温を一定の範囲内に保つ体温調節機能を備えています。この機能に対する脳内の様々な調節には、神経細胞を促進または抑制する神経伝達物質の働きが極めて重要であり、これまで体温調節機構における神経伝達物質の役割に関する研究においても、様々な報告がなされています。その中でも、セロトニン(5-HT)は体温調節機構において主要な神経伝達物質であることが示唆されています1)。5-HTはその他の神経伝達物質であるノルアドレナリン(NA)やドーパミン(DA)等と比べて受容体の種類が特に多く、一種類の物質で多様な生体機能の制御を行っています。受容体の種類と関与する生体機能が多様であるため、5-HTの役割に関しては未だ明らかにされていない部分も多いのが現状です。5-HTの役割が完全に解明されれば、最終的には現在世界中で問題となっている統合失調症などの精神疾患系の病気の解明にもつながります。
私はこれまで実験手法として、テレメトリー法とマイクロダイアリシス-HPLC法を同時に用いています。テレメトリー法は予め無線式小型体温計を腹腔内に埋め込むため、実験時に動物に与える侵襲性や恐怖感を最小限に抑え、無麻酔・無拘束下の動物の深部体温、心拍数、活動量を生理的状態に近い状態で測定することが出来る方法です。マイクロダイアリシス法は微少透析プローブを用い、同じく無麻酔・無拘束動物における薬理刺激、そして神経伝達物質をin vivoで経時的にサンプリングする簡便にして効率的な方法であります。効果器系の反応として心拍数(熱産生反応の指標)と尾部皮膚温(熱放散反応の指標)の測定を行っています。特徴としては無麻酔無拘束下で行っていることであり、実験中の動物の自由な行動を妨げることなく、ダイアリシスプローブへの灌流液の灌流と尾部皮膚温の測定を両立させて行っています。

現在までのところ、「ラットの体温調節機構における脳内セロトニンの関与」に着目し、上行性神経投射を行う5-HTの細胞体(正中縫線核または背側縫線核)を抑制した時の体温調節反応2)、体温調節機構において重要な部位である視索前野/前視床下部3)、視床下部熱産生領域4)、腹側被蓋野5)の5-HTの関与などについて明らかにしています。

(参考文献)
1)Ishiwata, Journal of Physical Fitness and Sports Medicine, 3(4), 445-450, 2014.
2)Ishiwata et al., NeuroReport, 27, 1287-1292, 2016.
3)Ishiwata et al., Life Sciences, 75: 2665-2675, 2004.
4)Ishiwata and Greenwood, Journal of Comparative Physiology B, 188, 541-551, 2018.
5)Ishiwata et al., Neuroscience Letters, 653, 71-77, 2017.

研究指導

大学院教育、院生指導において心掛けていることは、「共に成長する」ことです。最近は目の衰えを感じる今日この頃ですが、霞んだ目に気合を入れて、大学院生と「必ず一緒に実験」をしています。そして、データについて「とことん議論」し、最終的に「国際誌へのアクセプト」まで責任を持って指導しています。
研究室には現在2名の博士課程後期課程の大学院生が所属しています。一人は(研究テーマ:暑熱順化)修士課程修了後に一般企業に就職しましたが、その後、研究に未練があり、博士後期課程に戻ってきてくれました。見事、日本学術振興会の特別研究員(DC2)にも採択され、現在博士号取得を目指して日々研究に励んでおります。もう一人(研究テーマ:自発運動 vs 強制運動)は、私と同じく元々中学校教員志望でしたが、生理学研究の面白さにハマり、博士後期課程まで進学してくれました。現在、修士課程で行った研究を国際誌に論文投稿中です。
二人とも生理学研究に対する興味関心が高く、互いに協力し合いながら、そして楽しみながら実験を行っています。国内だけでなく、海外の学会にも積極的に挑戦し、世界中の研究者と交流をしています。

受験生へのメッセージ

自分の興味があることに関して実験を行い、データを取得し、解析することは本当に格別な楽しみです。研究環境・設備も整い始め、海外への投稿論文も少しずつですがアクセプトされるようになりました。環境生理学実験に興味のある方、大学院(修士、博士課程)を希望の方は是非連絡をお待ちしています。
(e-mail:ishiwata@rikkyo.ac.jp
ホームページ(https://www2.rikkyo.ac.jp/web/ishiwata/Ishiwata_Lab/Welcome.html)
も是非ご参照下さい。宜しくお願い致します。