Adaptation after loss of limb
Publicly Offered Research
| Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
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| Project/Area Number |
22H04790
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
南部 篤 生理学研究所, 研究連携センター, 特任研究員 (80180553)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 体部位局在 / 幻肢 / サル / 運動皮質 / 感覚皮質 / 可塑性 / 随意運動 / 上肢喪失 |
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| Outline of Research at the Start |
体の一部が事故や病気で失われた場合、脳がどのように適応し障害を乗り越えるのであろうか？手足を失っても、存在しない手足が依然としてあるかのように感じたり（幻肢）、強い痛みを感じることがある（幻肢痛）。さらに脳と身体、特に運動皮質や体性感覚皮質は、身体の各部位と1対1に対応している（体部位再現）。手足が失われた場合、体部位再現地図にどのような変化が起きるのであろうか？これらの問題を、ヒトに近い霊長類であり、直接、神経活動を記録することが可能であるサルを対象に、上肢を事故によって失った個体を用いて明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
幼少時に事故によって一側の上肢遠位部を失ったサルにおいて、大脳皮質の体部位局在がどのように変化したのかを調べた。
一次運動野（M1）は中心前回の表面と中心溝の前壁を占めている。障害側では、手指、手根を再現していたと思われる領域が喪失しており、その代わりに断端部が再現されていた。この領域のニューロンは、断端の触診によって反応し、随意運動中にも活動を示した。また低強度の皮質内微小刺激（ICMS）で断端の筋肉の収縮を誘発したた（コア領域）。したがってM1の遠位領域は、断端領域に取って代わられたことになる。低強度のICMSで運動を誘発できるコア領域は、障害側では健常側に比べて縮小していた。
一次体性感覚野（S1）は中心溝の後方に存在する。障害側では断端領域は、上肢領域の一部を占めていた。したがって、遠位上肢領域を再現していた領域は、一部、断端領域を再現するようになったと考えられる。上肢遠位部領域と上肢領域全体の面積を、障害側と健常側とで比べると、障害側の上肢遠位部領域は健常側と比べて小さいが、一方、上肢領域全体では差がないことがわかった。
補足運動野（SMA）においては、誘発される運動と体性感覚入力で上肢領域を調べたところ、障害側において上肢領域のほとんどは断端部位ではなく、近位部の上肢領域を再現していた。遠位部断端領域と上肢全体領域を、障害側と健常側とで比べたところ、障害側の断端領域は、健常側の上肢遠位部より小さいこと、一方、上肢全体領域は、障害側と健常側とで差がないことがわかった。
このようにM1、SMAにおいては、上肢遠位部を再現していた領域が縮小しているのに対し、S1では保存される傾向にあった。運動野と感覚野におけるこのような差が、切断された上肢が依然として存在しているという感覚である「幻肢」の基礎となっている可能性がある。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(57 results)
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[Patent(Industrial Property Rights)] 脳深部刺激装置2023
Inventor(s)
南部 篤、畑中伸彦、知見聡美、オリビエ ダービン
Industrial Property Rights Holder
大学共同利用機関法人 自然科学研究機構
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
2023-056438
Filing Date
2023
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