Research

研究室の紹介

研究室では、「病気を扱わない生理学」と「病気を扱う生理学」の2軸で研究を進めています。
Our laboratory pursues two complementary areas of physiology: understanding how the body functions in health and investigating physiological mechanisms underlying disease. 

私たちの研究室では、「病気を扱わない生理学」と「病気を扱う生理学」の2つの軸から、神経系が全身の機能を調節する仕組みを研究しています。環境の変化に身体がどのように適応するのか、また、身体が本来持つ調節機構をどのように疾病の予防や軽減に生かせるのか。その理解を通じて、生命の仕組みの解明と、新たな健康維持・医療への応用を目指しています。

1．「病気を扱わない生理学」―重力環境への適応と前庭系の可塑性

地球上で暮らす私たちの身体は、常に重力の影響を受けています。内耳にある前庭器は、頭の動きや重力を感知し、姿勢や平衡感覚を保つために重要な役割を担っています。一方、宇宙への移動や地球への帰還に伴って重力環境が変わると、前庭系は新しい環境に合わせて働きを変える必要があります。このように、経験や環境に応じて神経系の働きが変化する性質を「可塑性」と呼びます。

私たちは、この前庭系の可塑性に着目し、重力環境への適応がどのように成立するのかを研究しています。NASAやJAXAとの協力のもと、宇宙飛行士や国際宇宙ステーションで飼育されたマウスを対象とした研究に加え、地上で重力環境を変化させる実験を通じて、前庭機能と姿勢制御、自律神経・代謝調節との関係を調べています。

さらに、シングルセル解析などの技術を用いて、適応に関わる細胞や遺伝子発現の変化を捉え、前庭系の可塑性を分子レベルで理解することを目指しています。前庭電気刺激などによってこの可塑性を調節する研究にも取り組み、宇宙での生活や地球帰還後の再適応を支える方法の開発を進めています。こうした研究を、地上における平衡機能の低下や前庭障害に対するリハビリテーションにもつなげたいと考えています。

2．「病気を扱う生理学」―自律神経を介した炎症制御と臓器保護

自律神経は、心拍や呼吸、消化などを調節するだけでなく、免疫系と連携して炎症反応にも関与しています。私たちは、脳と末梢臓器を結ぶ「神経―免疫連関」に着目し、神経活動が炎症を制御し、臓器を保護する仕組みを研究しています。

研究では、自律神経調節に重要な役割を担う延髄を中心に、迷走神経や交感神経、副腎を介した情報伝達経路を調べています。光遺伝学や化学遺伝学など、特定の神経細胞の活動を選択的に操作する手法を用いて、どの神経回路が、どのように免疫応答を変化させるのかを明らかにすることを目指しています。

主な研究対象の一つは、医科・歯科の両領域で重要な課題である誤嚥性肺炎です。口腔内微生物によって生じる肺の炎症に対し、神経系を介した予防・軽減の可能性を検討しています。また、食事成分による神経経路の活性化や、低侵襲的な電気刺激など、日常生活や臨床での活用を見据えた方法の開発にも取り組んでいます。

Our laboratory pursues two complementary areas of physiology: understanding how the body adapts under non-disease conditions and investigating how physiological mechanisms can be harnessed to prevent or alleviate disease. Both areas focus on how the nervous system regulates functions throughout the body. By uncovering these mechanisms, we aim to advance our understanding of life and translate fundamental discoveries into approaches for maintaining health, preventing disease, and supporting functional recovery.

1. Adaptation to Altered Gravity and Vestibular Plasticity

Gravity continuously shapes how our bodies function on Earth. The vestibular organs in the inner ear detect head motion and gravity, providing information essential for balance and postural control. When the gravitational environment changes during spaceflight or upon return to Earth, the vestibular system must adjust its function to the new conditions. This capacity of the nervous system to change in response to experience and environmental demands is known as plasticity.

Our space medicine research investigates how vestibular plasticity supports adaptation to altered gravity. In collaboration with NASA and JAXA, we study astronauts and mice housed aboard the International Space Station, alongside ground-based experiments involving altered gravitational conditions. We examine how vestibular function contributes to postural control, autonomic regulation, and metabolism.

Using technologies such as single-cell analysis, we also aim to identify the cellular and molecular changes underlying this adaptation. In parallel, we investigate approaches such as galvanic vestibular stimulation to modulate vestibular plasticity and support adaptation during spaceflight and readaptation after return to Earth. We hope to extend these insights to rehabilitation for vestibular dysfunction and impaired balance on Earth.

2. Autonomic Regulation of Inflammation and Organ Protection

The autonomic nervous system regulates functions such as heart rate, breathing, and digestion, while also interacting with the immune system to influence inflammation. Our research focuses on neuro–immune interactions: how neural signals connecting the brain and peripheral organs regulate immune responses and protect tissues from injury.

We investigate pathways involving the medulla oblongata, vagal and sympathetic nerves, and adrenal glands. Using optogenetic and chemogenetic techniques to selectively manipulate specific neuronal populations, we aim to identify the neural circuits responsible for regulating inflammation and clarify how their activity affects immune function.

A major research focus is aspiration pneumonia, an important challenge in both medicine and dentistry. We investigate whether neural pathways can be harnessed to prevent or reduce lung inflammation induced by oral microbiota. We also explore approaches with potential for practical application, including dietary components that activate protective neural pathways and minimally invasive electrical stimulation.