ノーベル賞候補 小川誠二特任教授
「ｆMRI」基本原理の発見者として知られる小川誠二特任教授。2009年に米国の情報会社トムソン・ロイターがノーベル医学・生理学賞と化学賞の両部門の有力候補として発表し、国内外のメディアから注目されている。本学が2008年度文部科学省から採択された私立大学戦略的研究基盤形成支援事業では、３つのプロジェクトの一つ「磁気共鳴法における新たな研究手法を用いた先端的脳機能イメージング」で、中心的役割を担っている。
CURRICULUM VITAE
- Seiji Ogawa
- Birth Date and Place：January 19, 1934 in Tokyo, Japan
- Citizenship：Japan
- Address：
Kansei Fukushi Research Center,Touhoku Fukushi University
6-149-1 Aobaku, Sendai, Japan 989-3201
Tel +81 22 728 7434 fax 022 728 6040
Email: ogawa-s@tfu-mail.tfu.ac.jp
*Title Professor (special appointment)
Education
| 1957 | B.S., Applied Physics University of Tokyo, Tokyo, Japan |
|---|---|
| 1967 | PhD in Chemistry, Stanford University, Stanford, California |
Professional Experiences
| 1957 - 1962 | Dainippon Bohseki KK, assigned to Japanese Research Institute for Radiation Effect on Polymers |
|---|---|
| 1962 - 1964 | Research Associate Radiation Research Laboratories Mellon Institute, Pittsburgh, PA |
| 1967 - 1968 | Postdoctoral Fellow Stanford University, Stanford, CA |
| 1968 - 1980 | Member of the Technical Staff Biophysics Research Bell Laboratories, AT&T, Murray Hill, NJ |
| 1984 - 2001 | Distinguished Member of the Technical Staff, Principal Investigator Biophysics Research, later the name was changed to Biological Computation Research Bell Laboratories, AT&T, / Lucent Technologies, Murray Hill, NJ |
| 2001 - 2004 | Visiting Professor, Biophysics/Physiology Department Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University Bronx, New York |
| 2001 - 2008 | Director, Ogawa Laboratories for Brain Function Research Hamano Life Science Research Foundation Tokyo, Japan |
| 2008 - current | Professor (special appointment) Tohoku Fukushi University, Sendai, Japan |
| 2008 - current | Visiting Professor, Graduate School for Social Science Research, Keio University, Tokyo, Japan |
| 2008 - current | Professor NRI, Gachon University of Medicine and Science |
| 2009 - current | Visiting Professor, Biophysics/Physiology Department Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University Bronx, New York |
Professional Society Affiliation
International Society for Magnetic Resonance in Medicin
Society for Neuroscience (USA)
International Society for Magnetic Resonance (ISMAR)
Japanese Society for Magnetic Resonance in Medicine
Japanese Society for Nuclear Magnetic Resonance
Research Activities
| Mid 1960's | Radiation research: Studies of radiation effects on polymers and of free radical formation. |
|---|---|
| Late 1960's | Development of spin label technique (with Prof. H. M. McConnell at Stanford University) for studying protein structures. |
| 1970's | Structure and function of proteins by high resolution NMR |
| 1978 – 1980's | Pioneering in and Development of the field of in vivo NMR |
| Late 80's - current | MRI and MRS of the brain. |
| 1978 – 1980's | Pioneering in and Development of the field of in vivo NMR |
| 1990 – 1992's | 1990-92 Opened the field of functional MRI of the brain ( fMRI). |
| 1990's - current | Research in fMRI of the brain. |
Relevant papers for the current interests: functional MRI of the brain
機能的磁気共鳴映像法(Functional Magnetic Resonance Imaging, ｆMRI)とは
1990年代は脳の10年とよばれて、脳科学のいろいろの分野で多大な進展がみられました。特に、機能的脳活動の画像化の発展ぶりは目をみはるものでしたが、その内で、脳を対象にしたｆMRIはその発展の主動力であってきました。ｆMRIの応用は医学・神経科学から心理学、さらに社会科学のいろいろな分野にも及んでいます。
普通のMRIは病院で使われているように、脳の構造を非侵襲的に測る最も優れた方法として知られています。ｆMRIはMRIのもたらす構造情報の上に、脳の機能活動がどの部位で起きたかを画像化するものです（図１）。在来、脳の神経活動でおきる電気磁気現象をMRIで直接検出するのが大変難しく、脳機能をMRIで測ることは不可能とされてきました。ところが、MRIの信号には小さいながら、脳の生理現象の変化と共に変わる成分があり、それが脳機能活動と関連した信号変化として捉えられる事が示されました(小川、他、1990、1992年)。これがｆMRIの始まりでBOLD法と名づけられています＊。
＊S. Ogawa, T. M. Lee, A. R. Kay and D. W. Tank, "Brain Magnetic Resonance Imaging with Contrast Dependent on Blood Oxygenation", Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 87, 9868-9872 (1990)
S. Ogawa, D. W. Tank, R. Menon, J. M. Ellermann, S.-G. Kim, H. Merkle and K. Ugurbil, "Intrinsic Signal Changes Accompanying Sensory Stimulation: Functional Brain Mapping With Magnetic Resonance Imaging" Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 89, 5951-5955 (1992).
自然からの贈り物
ｆMRIのような機能的脳活動の画像化にとって、自然は２つのとても都合の良い状況をつくっていてくれています。それらの大体の様子は100年も前から知られていることですが、その一つは、脳が種々の機能的特性をもった多くの部位にはっきり分けられていることで、もし、機能活動が脳の広い分野全体を通して空間区分なしに起きているのであれば、画像化の意味はなくなります。勿論、脳は与えられた課題を処理するために多くの機能部位を動員し、脳内に適当なネットワークを組んで働いている筈です。第2の状況は、脳内のいろいろな所で機能活動が起きると、その神経活動に付随して血流や代謝が増加し、しかもその変化は神経活動の起きた部位と空間的にほぼ合致していると言う事です。基になる神経活動に大変強く連結して起きるこの付随反応のお陰で、脳の多くの領域でおきる機能活動をMRIによって追跡出来るわけです。これら2つの状況どちらかでもが欠ければ、ｆMRIの存在の意味を失います。
BOLD効果 (図2)
MRIで使う様な強い均一な磁場内に磁化率の異なるものが置かれるとそのものの内部及び周りに磁場の変化・歪を生じます。電磁気の教科書にある図ですが、円筒状のものが均一磁場内に置かれたときの磁場の様子を示しています。
このような現象が脳組織内でも起きるとしたのが下の図です。組織には酸素を供給すべく多くの血管網がはりめぐらされています。血液は小さな動脈から毛細管を通って静脈に達します。血液中の赤血球には酸素を運ぶヘモグロビンが多量にあります。このヘモグロビンは酸素分子を結合している時には反磁性で、毛細管で酸素を放出した後（デオキシヘモグロビン）では常磁性になります。常磁性体であるデオキシヘモグロビンを多く持つ静脈側の血管の中及び周りには僅かながら磁場の歪をつくります。この歪の存在はそのあたりの水（のプロトン）の信号（MRIはこの水を対象にした磁気共鳴現象を測るものです）を弱めます。この現象をBOLD（Blood Oxygenation Level Dependent）効果と呼びました。更に、脳の機能活動として神経細胞の周りのシナップス活動が増加しますと、そばに存在するアストロサイト（グリア細胞、神経細胞の働きを助ける）が感知して血管を拡げる物質を血管の壁におくり、結果として血流の増加がおきます。この血流増加による酸素の供給は神経活動の増加に伴う酸素消費の増加を遥かに凌ぎ(過剰の酸素供給)ます。その結果、デオキヘモグロビンの量が減り、先に述べた磁場の歪の減少をもたらし、MRI信号が僅かふえます。この信号変化が機能活動の増加に対応したものとして画像化されるのです、すなわちFMRIに依る脳機能測定となります。
本学における小川誠二特任教授の研究
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