脊髄介在細胞の興奮性を制御するシナプス機構と分子機構

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680877
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 高草木 薫 旭川医科大学, 医学部, 講師 (10206732)
• Keywords: 姿勢筋緊張 / 全汎的運動抑制 / 脊髄介在細胞 / 屈曲反射経路 / シナプス後抑制 / シナプス前抑制 / カルシウムチャンネル / 律動性発射

Research Abstract

本研究課題では、姿勢筋活動の抑制機構に関連する脊髄介在細胞への中枢性及び末梢性シナプス入力とその発射活動を制御する内因性イオン機構の解明を試みた。実験に除脳ネコ標本を用いた。
1;シナプス入力の解析;延髄網様体から下行する筋緊張制御系から興奮性入力及び抑制性入力を受ける介在細胞を各々同定した。前者は腰髄の前角内側部に多く分布し屈曲反射経路から抑制性入力を受ける。後者は脊髄中間部に多く存在し屈曲反射経路から興奮性入力を受けた。
2;介在細胞の出力系の解析;前者の介在細胞の出力をスパイク平均加算法を用いて解析した。その結果、1)後肢筋支配α運動細胞及び脊髄反射経路内の介在細胞から単シナプス性IPSPが記録できた。2)後肢筋及び皮膚からの一次求心性線維から、Primary afferent depolarizationが記録できた。即ち、この介在細胞は運動細胞や反射経路内の介在細胞に対してシナプス後抑制を、また末梢入力に対してシナプス前抑制を誘発することが明らかとなった。
3;リズム発生機構との関連性;上記の介在細胞群は中脳歩行運動誘発野に刺激を加えて誘発したFictive locomotion中にリズミカルな発射活動をすることが確認された。その際、内因性Ca電流が独自の発射パターンを形成する上で重要な働きをもつ可能性を示唆する成績を得た。
これらの研究成果は、1)姿勢筋活動の抑制(全汎的運動抑制)を誘発する介在細胞をその入・出力系を含めて初めて同定に成功したこと、2)その介在細胞が姿勢の制御と歩行などのリズム運動の発現に関与し、その際内因性Ca電流が細胞の発射活動の制御に関与すること、3)末梢からの屈曲反射経路から脊髄介在細胞群への入力が姿勢と運動の統合に重要な働きを持つこと、など運動制御の基本原理を説明する上で極めて重要な知見を提供すると考えられる。

Research Products

• [Publications] Takakusaki K.et al.: "Synaptic mechanisms acting on hindlimb motoneurons induced by………" Neuroscience Research(Supplement). 21. S181 (1997)
• [Publications] Takakusaki K.et al.: "Stimulus effects of the pedunculopontine tegmental nucleus(PPN)on………" Society for Neurocience abstract. 23. 762 (1997)
• [Publications] Takakusaki K.et al.: "Reticulospinal control of spinal interneurons involved in generalized motor…" Japanese Journal of Physiology. (in press).
• [Publications] Takakusaki K.et al.: "Reticulospinal suppression of postural muscle tone:mechanisms of………" Japanese Journal of Physiology(Supplement). 47. S479 (1997)
• [Publications] 高草木 薫: "脚橋被蓋核と運動の制御" 精神神経薬理. 19. 349-356 (1997)