2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01092
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
関 和彦 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舩戸 徹郎 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40512869)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 巧緻性 / 手指 / 霊長類 / 脊髄反射 / 随意運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞によるシナジー表現について、本年度は赤核及び大脳皮質一次運動野におけるpremotorニューロンが表現する筋シナジーとその違いに関するこれまでの実験データの１次解析を行った。つまり、これまで収集してきた2頭のサルにおける神経活動データから筋電図のspike-triggered averagingによって運動ニューロンに投射のあるpremotor ニューロンを同定する。一方、同時に記録した筋電図活動を非負値行列分解法（NNMF）を用いて筋シナジーの空間及び時間要素に分解し、それぞれpremotorニューロンの投射パタンと発火活動とを比較した。その結果、赤核細胞に関するデータは十分な一方、皮質細胞についてはデータ数が少ないため、統計的な検定力に不安が残された。従って、本年度は、前年度から記録していた個体に対する実験を継続し、ほぼ十分な数の記録を獲得した。感覚帰還信号による脊髄反射系の駆動について、本年度は、主として延髄の感覚１次中継核からの神経細胞活動記録方法の確立を行った。CTとMRIを用いて、正確な電極の挿入部位を推定することにより、ほぼ失敗なく楔状束核などの標的から、細胞活動記録を行なうことが可能になった。そして、延髄細胞の刺激反応電位が一定でなく動作局面に依存して変化することから、延髄の神経中継も脊髄と同様、受動的なものでなく、他の入力源によって修飾されることが判明した。脳卒中サルモデル作成について、前年度訓練した個体に脳卒中を作成し、その回復過程の評価を主に行動解析の観点から行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
３プロジェクトとも年度当初の予定通り順調に進んでいる。感覚帰還信号による脊髄反射系の駆動に関して、当初予定していた末梢神経オプトジェネティックスについて霊長類における適用には若干の遅れが見られるが、その分、げっ歯類で技術開発を進めているので問題ないと判断できる。特筆すべきは、楔状束核の細胞活動、及び刺激誘発電位を覚醒サルから記録できるようになったことである。この技術確立はおそらく世界初であり、高く評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経細胞によるシナジー表現については、研究成果をまとめて論文化を行なうと同時に、脊髄からの新規記録方法の開発を行う。既存の実験方法では、安定的に脊髄介在ニューロンのシナジー表現を評価するための十分な数のニューロン数で記録することが困難である。そこで、サル頸髄からのマルチユニット活動記録方法を確立する。脊髄反射については、前年度発見した正帰還ループを構成すると考えられる介在ニューロンが、実際に標的筋の筋活動を生成していることを、畳み込み演算などの解析によって証明する。脳卒中プロジェクトについては、行動解析と損傷部位の関連性についての解析を進め、論文化の準備を行う。
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