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皮質脊髄路損傷後に形成される新たな運動出力経路

Research Project

Project/Area Number 12J01502
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neurophysiology and muscle physiology
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

山本 竜也  つくば国際大学, 医療保健学部, 助教

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords脳の可塑性 / 神経回路 / 腹側運動前野 / 第一次運動野 / 小脳核 / マカクサル / 損修 / 可塑性 / 運動機能回復 / 赤核 / 損傷
Research Abstract

中枢神経系の損傷による運動機能障害が、残存するシステムによって代償されるメカニズムについて、分子からシステムレベルに至る統合的理解を目指す。マカクサルを用いた行動学および脳機能画像解析(PET解析)により、第一次運動野(M1=皮質脊髄路を主に投射する領域)を損傷した後に手指の把握運動が回復すること、その背景に大脳皮質運動関連領域(特に腹側運動前野【PMv】)による機能代償があることが明らかにされた。すなわち、損傷を受けた経路自体が再生しなくても、直接的な損傷の影響を免れた大脳皮質運動関連領域が代償的に機能することにより、運動機能が回復すると考えられる。しかし、このような機能代償においてどのような神経回路が新たに構築されるのか(経路レベルの変化)については不明である。
本研究ではM1損傷マカクサルの機能代償領域(PMv)で新たに生じる代償経路の構造変化を脳機能画像解析(拡散テンソル画像解析)及び解剖学的トレーサー解析を用いて検証した。拡散テンソル画像解析の結果、M1損傷後にPMvから小脳核へと向かう出力経路に顕著な変化が見られた。解剖学的トレーサー解析の結果、M1損傷後の機能回復個体ではPMvから小脳核(特に室頂核 : FN)への投射が観察されたが、健常個体では観察されなかった。これらの結果は、M1損傷後に新たに形成されたPMvからFNへと投射する経路がM1損傷後の運動機能回復に寄与することを示唆する。
本研究成果は、脳損傷後の機能代償領域(PMv)から投射するマカクサル皮質下投射ニューロンの変化を世界で初めて示したものである。本研究成果とこれまでの行動・脳領域レベルでの検証から得られた知見とを統合することにより、損傷後の可塑的な変化に対するレベル縦断的な理解につながる。さらに本研究成果の発展により、脳損傷後の機能回復を促進させるための新たな手法の開発が期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究ではM1損傷マカクサルの機能代償領域(PMv)で新たに生じる代償経路の構造変化を脳機能画像解析(拡散テンソル画像解析)及び解剖学的トレーサー解析を用いて検証した。その結果、脳損傷後の機能代償領域(PMv)から投射するマカクサル皮質下投射ニューロンの変化を世界で初めて示すことが出来た。国際誌への投稿には未だ至っていないが、世界初の成果は出すことが出来たため、『②おおむね順調に進展している』と判断した。

Strategy for Future Research Activity

本研究結果はPMvからFNへ投射する経路がM1損傷後に新たに形成されることを定性的に示したものである。今後は3次元定量解析を用いて上記結果を定量的に検証し、これらの成果を国際誌へ投稿する予定である。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Differential Expression of Secreted Phosphoprotein l in the Motor Cortex among Primate Species and during Postnatal Development and Functional Recovery2013

    • Author(s)
      T. Yamamoto, T. Oishi, N. Higo, S. Murayama, A. Sato, I. Takashima, Y. Sugiyama, Y. Nishimura, Y. Murata, K. Yoshino-Saito, T. Isa, T. Kojima
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 8(5) Issue: 5 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0065701

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional Annotation of Genes Differentially Expressed Between Primary Motor and Prefrontal Association Cortices of Macaque Brain2013

    • Author(s)
      Toshio Kojima
    • Journal Title

      Neurochemical Research

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 133-140

    • DOI

      10.1007/s11064-012-0900-4

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マカクサル第一次運動野損傷後に生じる腹側運動前野―皮質下投射の再編成2014

    • Author(s)
      山本竜也, 林拓, 村田弓, 尾上浩隆, 肥後範行
    • Organizer
      第91回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Year and Date
      2014-03-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] マカクサル皮質脊髄路損傷後の機能回復に伴う運動関連領野の変化2013

    • Author(s)
      山本竜也、肥後 範行、佐藤 明、西村 幸男、大石 高生、村田 弓、吉野 紀美香、伊佐 正、小島 俊男
    • Organizer
      第48回日本理学療法学術大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2013-05-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症の第一次運動の及び脊髄前角におけるSPP1発現2013

    • Author(s)
      山本竜也、村山繁雄、高尾昌樹、伊佐正、肥後範行
    • Organizer
      第20回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-04-21
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 手の巧緻性を担う分子基盤2012

    • Author(s)
      山本竜也
    • Organizer
      平成24年度第1回産業技術総合研究所部門研究成果発表会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2012-06-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SPP1 expression in the primary motor cortex of human with am yotrophic lateral sclerosis2012

    • Author(s)
      Tatsuya Yamamoto
    • Organizer
      Neuroscience 2012
    • Place of Presentation
      Nagoya
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 霊長類大脳皮質運動野におけるSPP1遺伝子発現と手の巧緻性との相関2012

    • Author(s)
      山本竜也
    • Organizer
      第6回Motor Control研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Gene network analysis of genes differentially expressed between primary motor and prefrontal association cortices of macaque brain2012

    • Author(s)
      Toshio Kojima
    • Organizer
      Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      New Orleans, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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