眼球位置信号の形成機構

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03670050
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 吉田 薫 筑波大学, 基礎医学系, 助教授 (50111373)
• Keywords: 垂直眼球運動 / 位置信号 / 前庭神経核 / カハ-ル間質核 / 舌下神経前位核

Research Abstract

外眼筋運動ニュ-ロンの活動は眼球の位置および速度に比例した二つの信号成分から成る。申請者らはこれまでに、垂直方向の眼球位置信号を正確にコ-ドするニュ-ロンが前庭神経核に多数存在すること、これらが垂直半規管入力を受け、かつ運動ニュ-ロンに直接投射結合する二次のニュ-ロンであることを明らかにしてきた。本研究では、この眼球位置信号がどのようなニュ-ロン機構により形成されるかを解明するために、これらの前庭神経核ニュ-ロンへの中枢性入力の起源を調べ以下の知見を得た。
1.覚醒ネコを用い、前庭神経核との結合が知られる脳幹各部で記録を行い、垂直眼球運動に関与にニュ-ロンを検索したところ、延髄では舌下神経前位核にまた中脳ではカハ-ル間質核に注視時の垂直眼球位置に比例した活動を示すニュ-ロンが多数存在することが明らかにされた。
2.カハ-ル間質核の眼球位置ニュ-ロンの多くは、対側前庭神経の電気刺激に対し2シナプス性の興奮性応答を示し、これらのニュ-ロンが前庭神経核に存在する興奮性の位置ニュ-ロンから直接入力を受けることが示唆された。一方、舌下神経前位核の垂直位置ニュ-ロンで前庭神経刺激に短潜時で応答するものは小数であった。
3.カハ-ル間質核の垂直眼球位置ニュ-ロンの下行性投射を電気生理学的に調べた結果、眼球が下方を向くに従い活動を増加するニュ-ロンの多くが同側の前庭神経核に直接投射することが明らかにされた。定量解析の結果、これらのカハ-ル問質核ニュ-ロン活動特性は、前庭神経核の位置信号ニュ-ロンの特性と良く一致することが明らかにされた。
4.以上の結果は、前庭神経核とカハ-ル問質核に垂直方向の眼球位置信号を正確にコ-ドするニュ-ロンが存在し、かつ両者の間に相互の結合関係が存在することを示唆する。このことは、位置信号の形成機構として想定される一種のpositive feedーback回路が、カハ-ル間質核と前庭神経核により作られる可能性を示す点で興味深い。

Research Products

• [Publications] Kitama,T.: "Coordinated eye and head movements induced by stimulation of the caudate nucleus." Neurosci.Res.Supple.14. S78 (1991)
• [Publications] Iwamoto,Y.: "Role of premotor vestibular nucleus neurons in vertical gaze." Acta Otolaryngol.Supple.481. 187-190 (1991)
• [Publications] Kitama,T.: "Characteristics of saccades evoked by stimulation of the caudate nucleus." Jap.J.Physiol.41 Supple.S253 (1991)
• [Publications] Kitama,T.: "Stimulation of the caudate nucleus induces contraversive saccadic eye movements as well as head turning in the cat." Neuroscience Res.12. 287-292 (1991)
• [Publications] Kitama,T: "Responses of bursterーdriving neurons to visual and superior colliculus stimulations in the alert cat." Neurosci.Res.Suppoe.16. S112 (1991)
• [Publications] Kitama,T.: "Vestibular and visual interaction in generation of rapid eye movements." Ann.New York Acad.Sci.
• [Publications] Iwamoto,Y.(Eds.),A.Berthoz,W.Graf and P.P.Vidal: "Eye movementーrelated activity in the vestibuloーocular and vestibulocollic pathways in the cat.In:The HeadーNeck SensoryーMotor System." Oxford University Press,New YorkーOxford.,
• [Publications] Kitama,T.(Eds.),H.Shimazu and Y.Shinoda: "Characteristics of medullary neurons that drive bursters for horizontal rapid eye movements in the alert cat.In:Vestibular and Brain Stem Control of Eye,Head and Body Movements."