2020 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of lesion size on functional recovery for finger movements from spinal cord injury
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18K17717
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山口 玲欧奈 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (50812640)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 脊髄損傷 / サル / 巧緻運動 / ECoG / EMG |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マカクザルにおける脊髄損傷モデルを対象とし、脊髄の損傷部位の大きさが手指の器用な運動機能の回復過程にどのような影響を及ぼし、それによって機能回復の神経基盤に違いがあるのかどうかを明らかにすることを目的とする。本実験では、マカクザルで巧緻運動課題をできるようにトレーニングを行った後、両側の感覚運動関連領域から脳活動を記録するために、慢性的に皮質脳波電極を埋め込んだ。その後、第4頚髄と第5頚髄間の境界部において亜半切を行い、回復過程と脳活動記録した。最終年度では、2頭目のサルから脊髄損傷後の回復過程と脳活動を記録した。さらに、前年度までに記録したサルのデータを統合し、機能回復に関わる脳活動を解析した。手指の運動機能を5カ月間記録した結果、手指の巧緻性は完全に回復することはなかった。脊髄損傷後の急性期において、損傷反対側の運動前野・一次運動野の把持運動中のα及びβ帯域の活動が上昇した。また、このような上昇は、損傷同側の運動前野・一次運動野でも認められた。脳領域間の結合性を評価するために、脳領域間のGranger因果性を求めた。その結果、急性期において損傷同側の運動関連領域から損傷反対側の運動関連領域へのGranger因果が上昇した。本実験では、運動関連領域と筋肉に接続する運動ニューロンと関わりを調べるために、両側の感覚運動関連領域に慢性的に留置した脳波資質電極を通じて毎週電気刺激を行った。その結果、両側の運動関連領域で脱抑制が生じることが示された。
一方、先行研究から、本実験の損傷よりも小さい損傷の場合は、手指の巧緻性はほぼ回復した。また、損傷同側の運動前野から損傷同側への運動前野のGranger因果が上昇した。これらの結果から、損傷が大きくなると、両半球の広範囲で脱抑制が生じ、回復に関わる大脳半球間の情報の流れが異なることが示唆された。
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