School of Medicine統合生理学教室

教室専任教員

教室概要

統合生理学教室は、建学当初、第一生理学教室として発足し、2004年4月より現在の名称となりました。名称の由来は、細胞レベルの情報処理が統合され、個体レベルの機能として発現するまでのメカニズムを総合的に理解したい、また学生に理解してもらいたいという、私たちの理念に基づいています。 統合生理学教室では発足当初より、主に神経生理学の教育・研究を行ってきました。現在の研究テーマは、運動機能改善、身体認知、痛み・痒みの知覚などの神経機構の解析です。このため、当教室では細胞レベルの実験、すなわちパッチクランプや免疫組織染色から、被験者を対象とした筋電図、脳波、経頭蓋磁気刺激、行動解析、心理実験、脳イメージングまで、幅広い手法を総合的に用いています。今後は、これらの生理学的手法に加えて、病理学的な視点も取り入れていきたいと考えています。生理学が「からだがどのように働くか」を明らかにする学問であるならば、病理学は「その働きがどのように破綻し、病気として現れるか」を読み解く学問です。機能の変化を細胞・組織の形態変化や病態形成と結びつけて理解することで、正常機能から疾患に至る過程を、より連続的かつ統合的に捉えることを目指します。

教育の特色

統合生理学教室では、教育活動として、医学部第2学年の生理学講義を担当しています。医学部の講義内容は神経生理学と循環生理学で、講義の目標は人間の身体が正常に機能するための仕組みを理解してもらうことです。このために、細胞の働き、細胞同士の相互作用、それらが合わさった人間の個体レベルでの働きを理解してもらうことを目指しています。例えば、神経生理学では、興奮性膜、イオンチャンネル、シナプスなど神経細胞の情報伝達の基礎から、神経系による感覚機能、運動機能、高次脳機能（記憶、認知など）までを系統的に講義しています。また、実習では、神経の興奮伝導、筋電図、心電図、脳波、視野計測を行い、講義内容を実験で確かめ、更に生理学検査の基礎が理解できるようになっています。

社会的活動

統合生理学教室では、日本生理学会、日本病理学会、日本神経科学学会などに参加し、研究成果を発表しています。また、学会主催のシンポジウムや研究会などに講師として参加し、研究成果を紹介しています。高校生向けに、神経科学実験を行う活動も行ってきました。

研究テーマ

膵胆道癌における腫瘍内不均一性の解明

膵胆道癌は、診断された時点ですでに進行していることが多く、現在でも治療が難しい癌の一つです。同じ膵胆道癌であっても、治療がよく効く患者さんもいれば、急速に進行する患者さんもいます。このような違いが生じる背景には、一つの腫瘍の中に性質の異なる癌細胞が混在していること、すなわち「腫瘍内不均一性」が関わっていると考えられています。これまでの研究により、膵胆道癌は遺伝子異常や分子発現の特徴に基づいて、いくつかのタイプに分類できることが明らかになってきました。一方で、実際の腫瘍組織の中で、どのような性質をもつ細胞集団が、どこに存在し、どのように癌の進展、浸潤、転移、治療抵抗性に関わっているのかについては、まだ十分に解明されていません。そこで私たちは、膵胆道癌の組織を病理学的に詳しく観察し、さらに遺伝子発現解析やエピゲノム解析などの分子解析を組み合わせることで、腫瘍内不均一性の実態を明らかにする研究を進めています。特に、癌組織内に存在する異なる細胞集団の特徴や、それらが腫瘍の悪性度、進展様式、予後とどのように関係するのかに注目しています。この研究を通じて、膵胆道癌がどのように多様な性質を獲得し、進行していくのかを理解することを目指しています。さらに将来的には、患者さん一人ひとりの腫瘍の特徴に応じた、より適切な診断や治療法の選択につなげていきたいと考えています。

身体認知の神経機構

私たちが上手に運動を行うためには、自分の身体を自分のものであると感じ（身体所有感）、運動を行ったのは自分自身であると感じる（運動主体感）必要があります。健康な人にとっては、これらは当たり前のことですが。しかし、脳卒中後の身体パラフレニアや四肢切断後の幻肢痛など、様々な病気でこれら自己の身体認知は障害され、その後の回復が上手くいかなくなるケースがあります。身体認知はその神経機構自体が、まだ不明な点が多い研究領域です。私たちは、身体認知の神経機構を脳科学で理解し、その知見に基づいた新しいニューロリハビリテーションを開発する研究を行っています。本プロジェクトでは、多チャンネル脳波や経頭蓋磁気刺激、Virtual Reality（VR）などの技術を用いて、身体認知の神経メカニズムの解明を目指しています。

脳・脊髄損傷後の運動回復を促進する新規治療法の開発

私たちが運動を行うためには、脳からの運動指令が脊髄に届く必要があります。このための一番有名な経路が、錐体路と呼ばれる経路です。しかし、圧迫や外傷などにより錐体路が傷害されることがあり、運動機能の低下や麻痺が引き起こされます。一方、動物実験（サル）では、脊髄で錐体路が傷害されても、介在ニューロンを介する経路が残っていれば、その後の運動回復が起こることが示されています。しかしながら、錐体路の発達した人間では、介在ニューロンの神経結合が比較的”弱い”と考えられています。そこで私達は、人工的に介在ニューロンの効率を高めることができれば効果的な運動回復が可能ではないかと考え、その具体的な方法論の開発を行っています。このため、様々な健康状態にある人に被験者（研究参加者）としてご協力いただき、運動解析、筋電図、経頭蓋磁気刺激などの手法を用いて研究を行っています。

痛みの電気信号符号化メカニズム

触覚、温度感覚、痛み、痒みを伝える末梢神経は、多種多様に分化しています。これらの神経は、雑多な刺激（触る、つねる、熱、冷やす、発痛物質、虚血など）をどのように感知して信号化し、それぞれの感覚モダリティ（感覚の種類）を形成するのか？この生理学上の古典的問題に答えるため、「感覚神経 In Vivoパッチクランプ法」を独自に開発し、生体内外の刺激が電気信号へと符号化される機構を解析しています。

近年の主な業績

1. Shibuya S. Sustained facilitation of embodied fake hand movement on voluntary movement execution. Eur J Neurosci. 2026;63(2). doi: https://doi.org/10.1111/ejn.70416.
2. Koba T, Hibiya T, Shibayama T, Kato K, Onizuka H, Satomi K, Nagahama K, Sunami E, Abe N, Kawakami E, Shibahara J, Hayashi A. Relative myc downregulation and runx2 upregulation orchestrate partial epithelial-mesenchymal transition in colorectal cancer tumor budding and poorly differentiated clusters. J Pathol. 2026;268(3):298-310. doi: https://doi.org/10.1002/path.70013.
3. Konishi K, Suzuki S, Nakajima T, Sano H, Kawano Y, Moroi T, Takeuchi T, Takahashi M, Shibuya S, Nagaoka Y, Hosogane N, Ohki Y. Effects of short-term dual action-simulation training combined with transcranial magnetic stimulation on corticospinal excitation and finger motor performance. J Neurophysiol. 2025;134(1):144-161. doi: https://doi.org/10.1152/jn.00483.2024.
4. Shibuya S, Ohki Y. Body ownership and tactile processing: Effects of bilateral rubber hand illusion on tactile temporal order judgment. i-Perception. 2024;15(6). doi: https://doi.org/10.1177/20416695241308146.
5. Suzuki S, Nakajima T, Irie S, Ariyasu R, Ohtsuka H, Komiyama T, Ohki Y. Subcortical contribution of corticospinal transmission during visually guided switching movements of the arm. Cereb Cortex. 2022;32(2):380-396. doi: https://doi.org/10.1093/cercor/bhab214.
6. Shibuya S, Unenaka S, Shimada S, Ohki Y. Distinct modulation of mu and beta rhythm desynchronization during observation of embodied fake hand rotation. Neuropsychologia. 2021;159. doi: https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2021.107952.
7. Hayashi A, Hong J, Iacobuzio-Donahue CA. The pancreatic cancer genome revisited. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(7):469-481. doi: https://doi.org/10.1038/s41575-021-00463-z.
8. Hayashi A, Fan J, Chen R, Ho YJ, Makohon-Moore AP, Lecomte N, Zhong Y, Hong J, Huang J, Sakamoto H, Attiyeh MA, Kohutek ZA, Zhang L, Boumiza A, Kappagantula R, Baez P, Bai J, Lisi M, Chadalavada K, Melchor JP, Wong W, Nanjangud GJ, Basturk O, O’Reilly EM, Klimstra DS, Hruban RH, Wood LD, Overholtzer M, Lacobuzio-Donahue CA. A unifying paradigm for transcriptional heterogeneity and squamous features in pancreatic ductal adenocarcinoma. Nat Cancer. 2020;1(1):59-74. doi: https://doi.org/10.1038/s43018-019-0010-1.

日本語の解説・書籍など

1. 林 玲匡. 【膵腫瘍の分子多様性〜病態の不均一性を紐解く〜】分子病理(腫瘍内系統樹解析)からみた膵癌の多様性. 胆と膵. 2024;45(7):729-734.
2. 林 玲匡, 柴原 純二. 膵管癌における最近の分子病理学的知見. 診断病理. 2021;38(4):365-373.
3. 今水 寛, 大木 紫, 前田 貴記, 村田 哲：第6章　社会脳から見た自己と身体意識―新学術領域研究「新体制システム」の成果から. 苧阪 直行, 菊知 充, 大平 英樹, 高橋 英彦, 松井 三枝, 今水 寛, 大木 紫, 前田 貴記, 村田 哲, 山極 寿一, 日本学術会議事務局. 社会脳から心を探る : 自己と他者をつなぐ社会適応の脳内メカニズム. 日本学術協力財団，2020. p.147-166.
4. 大木 紫（共著）：第2章　身体意識の脳科学．身体性システムとリハビリテーションの科学２　身体認知. 近藤　敏之, 今水　寛, 森岡　周 編. 東京, 東大出版会, 2018. p.33-65.