中脳コリン作動系とドパミン作動系の相互作用と運動・情動・意識の統合制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12050202
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 高草木 薫 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (10206732)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斉藤 和也 旭川医科大学, 医学部, 助手 (20301997)
• Keywords: コリン作動系 / ドーパミン作動系 / 線状体 / 脚橋被蓋核 / 黒質緻密部 / 運動(歩行) / 情動 / 意識

Research Abstract

基底核疾患では運動機能の異常のみならず、意識や情動の障害が認められる。精神分裂病においても情動や意識などの精神障害に加えて運動異常が出現する。両疾患群において中脳ドパミン系とコリン系の障害が報告されており、意識・情動・運動機能の統合的制御にドパミン系とコリン系が関与すると考えられる。本研究では、ドパミン系とコリン系は中脳においてどの様に機能接続するのか?そして、各々の系は、意識・情動・運動機能調節にどの様に関わっているのか?の2点に着目して研究を進めた。
1.ラット脳幹のin vitro実験により、基底核の出力核である黒質網様部(SNr)からドパミン系(黒質緻密部・腹側被蓋野・後赤核領域)とコリン系(脚橋被蓋核;PPN)に対してGABA作動性投射が存在することが分かった。この抑制はドパミン系に対してGABA_A及びGABA_B受容体を介して発現し、コリン系に対してはGABA_A受容体を介して発現した。2.急性除脳ネコ標本を用いた実験により、SNrからのGABA作動性投射はコリン系に作用して筋緊張や歩行運動を制御することを証明した。3.慢性無拘束ネコの実験により、コリン作動系は線状体に作用して運動・情動・認知機能の制御に関わることが明らかとなった。
上記成績は、中脳ドパミン系・コリン系・基底核、この三者間の相互作用が中枢神経系機能の恒常性維持に関与することを示唆する。従って高次運動機能に関与する黒質-線状体投射と情動機能に関与する腹側被蓋野-辺縁皮質投射系という2系統のドパミン作動系と、意識レベルに関与する上行性コリン投射系や筋緊張・歩行に関与する下行性コリン投射系の活動は、基底核からの出力により中脳レベルで統合的に制御されると考えられる。Parkinson氏病や精神分裂病などにおける運動・情動・意識の異常の背景には、これらのシステムの破綻が存在する可能性がある。

Research Products

• [Publications] Takakusaki, K. et al.: "Basal ganglia-brainstem systems in the control of postural‥"Progress in Brain Research. (in press).
• [Publications] Habaguchi, T. et al.: "Functional organization of the medullary reticular formation‥"Neuroscience. (in press).
• [Publications] Takakusaki, K. et al.: "Medullary reticulospinal tract mediating the generalized‥"Neuroscience. 203. 511-527 (2001)
• [Publications] 高草木 薫 他: "大脳基底核による歩行運動と筋緊張の制御"脳の科学. 23. 1049-1054 (2001)