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脳出血後のリハビリによる上肢機能の回復過程に関与する神経回路の解析

Publicly Offered Research

Project AreaMechanisms underlying the functional shift of brain neural circuitry for behavioral adaptation
Project/Area Number 17H05574
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya City University

Principal Investigator

飛田 秀樹  名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (00305525)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords脳内出血 / リハビリテーション / 皮質赤核路 / 皮質網様体路 / 神経可塑性 / ウイルス二重感染法 / 神経遮断 / 電気的活動 / ウイルス二重感染 / 栄養因子
Outline of Annual Research Achievements

脳血管障害による運動機能障害の軽減には集中的なリハビリテーション(以下リハ)が重要である。集中的なリハは残存した神経回路の再編成を介して運動機能の再獲得を促進すると考えられているが、どの回路が、どのタイミングで関わるのかといった詳細な作用機序については不明な点が多い。
本研究では、内包出血モデルラットに対して麻痺側前肢の集中使用を課し、それによる皮質-脳幹回路の変化および機能回復との因果性を検証した。これまでの検討により、リハによる機能回復には皮質赤核路が重要であること、皮質赤核路を遮断してリハを行うと皮質網様体路において豊富な軸索分枝を生じること等が示されている。本年度は、皮質赤核路および皮質網様体路に対しウイルスベクターを予め感染させ両経路を選択的に機能遮断できる系を用い、運動機能との関連性を検証した。
結果として、皮質赤核路を遮断しリハを行い、その後皮質網様体路の選択的な抑制を行うと、改善した運動機能が低下することが示された。これは皮質赤核路遮断により生じた皮質網様体路の賦活化が運動機能回復と関連を有することを証明するものである。更に、リハ終了後に皮質赤核路を遮断すると改善した運動機能が低下するものの遮断を維持すると運動機能が徐々に改善してくる。この時点で皮質網様体路を遮断すると、運動機能が再度低下することが示された。
これらの結果は、皮質赤核路が遮断されると皮質網様体路へのダイナミックなスイッチングが生じ、この現象がリハによる運動機能の回復と密に関わることを示唆するものであり、脳血管障害後のリハにおける神経回路レベルでの作用機序の一端を詳らかにするものであると考える。本年度においては更にウイルスベクター感染に関する電気生理学的および組織学的証明を加え、海外誌(J. Neuroscience)に投稿を行い、現在revise中で近く受理される見込みである。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(15 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Alterations of both dendrite morphology and weaker electrical responsiveness in the cortex of hip area occur before rearrangement of the motor map in neonatal white matter injury model rats2018

    • Author(s)
      Ueda Y, Bando Y, Misumi S, Ogawa S, Ishida A, Jung CG, Shimizu T, Hida H
    • Journal Title

      Front Neurol.

      Volume: 9 Pages: 433-433

    • DOI

      10.3389/fneur.2018.00443

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Disorganization of oligodendrocyte development in the layer II/III of the sensorimotor cortex causes motor coordination dysfunction in a model of white matter injury in neonatal rats2018

    • Author(s)
      Ueda Y, Misumi S, Suzuki M, Ogawa S, Nishigaki R, Ishida A, Cha-Gyun Jung, Hida H.
    • Journal Title

      Neurochem Res.

      Volume: 43(1) Pages: 127-137

    • DOI

      10.1007/s11064-017-2352-3

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A novel biosensor with high signal-to-noise ratio for real-time measurement of dopamine levels in vivo.2018

    • Author(s)
      Ishida A, Imamura A, Ueda Y, Shimizu T, Marumoto R, Jung CG, Hida H
    • Journal Title

      J. Neuroscience Research

      Volume: 96 Pages: 817-27

    • DOI

      10.1002/jnr.24193

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monosodium glutamate ingestion during the development period reduces aggression mediated by the vagus nerve in a rat model of attention deficit hyperactivity disorder2018

    • Author(s)
      Nishigaki R, Yokoyama Y, Shimizu Y, Marumoto R, Misumi S, Ueda Y, Ishida A, Shibuya Y, Hida H
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1690 Pages: 40-50

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2018.04.006

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Dynamic interaction between the cortico-rubral and the cortico-reticular tract in rehabilitation-induced functional recovery in internal capsule hemorrhage rats2019

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Ueda Y, Shimizu T, Tajiri N, Isa T, Hida H
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Role of cortico-brainstem circuits in poststroke rehabilitation-induced functional recovery2019

    • Author(s)
      Ishida A, Shimizu T, Tajiri N, Kobayashi K, Isa T, Hida H
    • Organizer
      9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳出血後のリハビリテーション治療による機能回復メカニズム2019

    • Author(s)
      飛田秀樹
    • Organizer
      第56回日本リハビリテーション医学会学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Interaction between cortico-rubral tract and cortico-reticular tract in rehabilitation-induced functional recovery after capsular hemorrhage2018

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Isa T, Hida H
    • Organizer
      Society for Neuroscience 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 集中リハビリテーションによる機能代償における皮質赤核路と皮質網様体路の相互作用2018

    • Author(s)
      石田章真、小林憲太、伊佐正、飛田秀樹
    • Organizer
      第23回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Contribution of the cortico-rubral and cortico-reticular tracts on functional recovery induced by poststroke rehabilitation2018

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Isa T, Hida H
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Sprouting of the cortico-rubral tract induced by an intensive rehabilitation contributed to functional recovery in internal capsule hemorrhage rats2018

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Isa T, Hida H
    • Organizer
      25th the American Society for Neural Therapy and Repair
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compensative sprouting of the cortico-brainstem projections induced by an intensive rehabilitation in internal capsule hemorrhage rats2018

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Ueda Y, Isa T, Hida H.
    • Organizer
      第95回日本生理学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Sprouting of the cortico-rubral tract induced by an intensive rehabilitation contributed to functional recovery in internal capsule hemorrhage rats2018

    • Author(s)
      Ishida A, Kobayashi K, Isa T, Hida H.
    • Organizer
      ASNTR-25/INTR-15
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Early involvement of cortico-rubral tract in intensive rehabilitation-induced recovery after capsular hemorrhage2017

    • Author(s)
      Ishida A, Ueda Y, Kobayashi K, Hida H.
    • Organizer
      第40回日本神経科学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compensation of the cortico-reticular tract against cortico-rubral tract block after capsular hemorrhage is observed in intensive rehabilitation-induced recovery2017

    • Author(s)
      Ishida A, Ueda Y, Kobayashi K, Isa T, Hida H
    • Organizer
      Neuroscience 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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