2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the hyper-adaptation mechanism by reconstruction of bio-structure and challenges for prevention of decline in latent adaptive capacity
| Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
|---|
| Project/Area Number |
19H05723
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
伊佐 正 京都大学, 医学研究科, 教授 (20212805)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 栄一 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 室長 (10283293)
浅田 稔 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任教授 (60151031)
相澤 秀紀 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (80391837)
中野 英樹 京都橘大学, 健康科学部, 准教授 (60605559)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | 機能回復 / 脱抑制 / fMRI / モノアミン / 高齢者 / 霊長類 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
A01班では，主に超適応機構の「生体構造の再構成」の観点から，大規模脳領域での脱抑制が生体構造の再構成による超適応機構の基盤であるという仮説を，班員それぞれの研究を融合・発展させて検証することを目指している．伊佐のグループのニホンザルを用いて，頚髄 C4/C5 亜半切後の手指の運動機能の回復過程を調べ、損傷前は抑制性であった損傷同側の運動前野から 損傷反対側の一次運動野へ半球間経路が，損傷後は促通に変化することを明らかにした。本年度は，半球間経路を対象として，統計的因果探索手法であるLinear non-Gaussian acyclic model（LiNGAM）を適用し，損傷前後における脳内における興奮性結合のネットワークと抑制性結合のネットワークを調査したところ、α帯域での損傷同側の運動前野から損傷反対側の一次運動野へ半球間結合において，興奮性結合はどの回復時期でも同じような結合強度であった．一方，抑制性結合において，回復早期と後期の結合強度は損傷前に比べると有意に低くなった．これらの結果から，脊髄損傷後の回復過程で，抑制性結合の強度を低くすることで，脱抑制が生じたことが示された．研究分担者内藤と浅田は，機能的MRIを用いて，車椅子レーストップパラリンピアンの脳でみられる超適応現象の解明を行った．通常手の運動中には運動野足領域の抑制がみられるが，この選手では手運動中に足領域の活性化がみられるという超適応現象を突き止めた．研究分担者相澤は，超適応時の大脳皮質における半球間抑制と脱抑制の神経機構を調べるため，光遺伝学と電気生理学を組み合わせたマウス実験を行なった。脳梗塞モデルマウスにおいて，交連線維の光遺伝学的刺激に対する応答を調べたところ，前肢使用の側性化に伴って障害側運動野における抑制成分の減弱が次第に出現することを明らかにした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
グループは連携し、ヒトとサルとマウスを用いて、脳卒中や脊髄損傷、さらに高齢者において両側大脳半球間の結合について多角的に研究を行ってきた。その結果、起きている脱抑制とそのメカニズムの解明について、統合的理解が大きく進捗している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
最終年度に向けて、それぞれの研究をまとめて論文発表するとともに、マウスで得られた結果をサルで検証する実験も行う。そして脳・脊髄障害と加齢による運動機能低下と脱抑制、そしてそのメカニズムについての英文総説の執筆を検討している。
|
