組織紹介

医学専攻　病態制御医学系：細胞生理学講座の概要

詳しくは、当該 医学専攻　病態制御医学系：細胞生理学講座 ホームページをご覧ください。

構成員の紹介

教授	三木　崇史	Takafumi MIKI
講師	岡本　洋介	Yosuke OKAMOTO
助教	岡本　悠志	Yuji OKAMOTO
技術専門職員	小林　大礎	Daiki KOBAYASHI

　

教育と研究の概要

主な担当授業

講義：「細胞の構成と機能I」、「臓器の機能I」、「臓器の機能II」
実習：「生体機能学実習」
選択科目：「基礎医学アドバンストコース」、「基礎配属」

主な研究対象

1.神経シナプス伝達作動原理に関する研究
2.神経シナプス・回路の発達・病態変化に関する研究
3.神経再生に関する研究
4.人工シナプス創生に関する研究
5.心臓不整脈に関する研究

医学専攻　病態制御医学系：細胞生理学講座の概要

　脳神経は、外部からの情報を受け取り処理し出力する単なる情報処理装置としての機能だけでなく、環境の変化などに適応したり経験などにより学習・記憶したりする柔軟な機能も持ち合わせています。この脳の柔軟性は、例えば、個々がもつ多様な人格を生みだしたり、また変わりゆく社会や環境などにより生じる問題を解決するための独創的な知性を生みだしたりします。また、脳機能の破綻はアルツハイマー病や統合失調症などの様々な疾患の原因ともなります。
　この脳神経の基盤となる機能素子が、神経細胞間の情報伝達を担うシナプスです。シナプスは経験や状況に応じて自身の情報伝達効率を変化させる柔軟性を有しており、それが動物個体の適応的な行動様式や思考能力の形成に寄与しています。また、シナプス機能の変調は、神経変性疾患や精神疾患で多く見られます。
　当講座では、①神経シナプス伝達の作動原理を分子レベルで明らかにし、②それが発達時や病態時にどのように変化するかを解析しています。また、③脳血管障害や神経損傷後の回復を目指した神経シナプス・回路の再生・再建や④人工シナプス創生にも興味を持って研究を進めています。さらに、①～④を研究するためのツール・技術開発も並行して行っています。実験手法には、分子生物学や生化学、電気生理学を用いたアプローチのほか、超解像イメージング技術を活用したナノ形態学、数理モデルシミュレーションなどの先進的な技術も取り入れています。このような多様な技術を駆使して、研究を進めています。
　脳神経疾患研究では、神経シナプスに発現するイオンチャネルの遺伝子変異によって引き起こされるてんかんや熱性けいれん、小脳性運動失調などに関する分子生理学的研究を行ってきました。

　本講座では大学院生（修士、博士課程）や研究生を随時募集しております。学生や社会人の方々など、多様な背景を持つ方々の積極的な参加を歓迎しています。上記の研究や脳神経系に関する研究に興味のある方は、是非ご連絡ください。ご質問やご相談もお気軽にどうぞ。
（TEL: 018-884-6069、e-mail: tmiki＠med.akita-u.ac.jp）

<主な発表論文>
1.Miki T*, Okamoto Y, Ueno-Umegai M, Toyofuku R, Hattori S, Sakaba T. Single-vesicle imaging reveals actin-dependent spatial restriction of vesicles at the active zone, essential for sustained transmission. Proc. Natl Acad Sci USA 121: e2402152121, 2024.
2.Tran V*, Miki T*, Marty A. Three small vesicular pools in sequence govern synaptic response dynamics during action potential trains. Proc Natl Acad Sci USA 119: e2114469119, 2022.
3.Tanaka M, Sakaba T, Miki T*. Quantal analysis estimates docking site occupancy determining short-term depression at hippocampal glutamatergic synapses. J Physiol 599: 5301-5327, 2021.
4.Miki T*, Midorikawa M, Sakaba T*. Direct imaging of rapid tethering of synaptic vesicles accompanying exocytosis at a fast central synapse. Proc Natl Acad Sci USA 117: 14493-14502, 2020.
5.Malagon G, Miki T, Tran V, Gomez LC, Marty A*. Incomplete vesicular docking limits synaptic strength under high release probability conditions. Elife 9: e52137, 2020.
6.Miyano R, Miki T, Sakaba T*. Ca dependence of synaptic vesicle exocytosis and endocytosis at the hippocampal mossy fiber terminal. J Physiol 597: 4373-4386, 2019.
7.Miki T*. What we can learn from cumulative numbers of vesicular release events. Front. Cell. Neurosci. 13, 257, 2019.
8.Miki T*, Nakamura Y, Malagon G, Neher E, Marty A*. Two-component latency distributions indicate two-step vesicular release at simple glutamatergic synapses. Nat Commun 9: 3943, 2018.
9.Miki T*, et al., Numbers of presynaptic Ca2+ channel clusters match those of functionally defined vesicular docking sites in single central synapses. Proc Natl Acad Sci USA 114: E5246-E5255, 2017.
10.Miki T, et al., Actin- and myosin-dependent vesicle loading of presynaptic docking sites prior to exocytosis. Neuron 91: 808-823, 2016.
11.Malagon G, Miki T, Llano I, Neher E, Marty A*. Counting vesicular release events reveals binomial release statistics at single glutamatergic synapses. J Neurosci 36: 4010-4025, 2016.
12.Nakao A, Miki T (co-first), et al., Comprehensive behavioral analysis of voltage-gated calcium channel beta-anchoring and –regulatory protein knockout mice. Front Behav Neurosci 9: 141, 2015.
13.Nakao A, Miki T (co-first), et al., Compromised maturation of GABAergic inhibition underlies abnormal network activity in the hippocampus of epileptic Ca2+ channel mutant mice, tottering. Pflugers Arch 467: 737-752, 2015.
14.Miki T, Hirai H, Takahashi T*. Activity-dependent neurotrophin signaling underlies developmental switch of Ca2+ channel subtypes mediating neurotransmitter release. J Neurosci 33: 18755-18763, 2013.
15.Miki T, et al., Two novel alleles of tottering with distinct Ca(v)2.1 calcium channel neuropathologies. Neuroscience 155: 31-44, 2008.
16.Miki T, et al., Mutation associated with an autosomal dominant cone-rod dystrophy CORD7 modifies RIM1-mediated modulation of voltage-dependent Ca2+ channels. Channels (Austin) 1: 144-147, 2007.
17.Kiyonaka S, Wakamori M, Miki T, et al., RIM1 confers sustained activity and neurotransmitter vesicle anchoring to presynaptic Ca2+ channels. Nat Neurosci 10: 691-701, 2007.