2021 Fiscal Year Annual Research Report
運動機能回復過程で形成される投射経路の機能的意義：サル脳損傷モデルによる解析
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20H04061
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
肥後 範行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (80357839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 竜也 つくば国際大学, 医療保健学部, 助教 (60724812)
村田 弓 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (80512178)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | リハビリテーション / 脳損傷 / 非ヒト霊長類 / 動物モデル / 神経可塑性 / 巧緻動作 / 組織化学 / マカクサル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人に近い体格と脳を有するマカクサルの一種であるニホンザルを対象とし、把握動作の学習のみを行った個体を対象として、脳損傷後に上肢運動機能代償に関わることが明らかになっている運動前野腹側部に、解剖学トレーサーであるビオチンデキストランアミン（Biotynilated Dextran Amine, BDA）を局所注入した。BDAが充分に神経細胞に取り込まれ軸索を通じて運動前野腹側部と直接結合している領域に移動する、注入から１か月後に実験殺を行い、生理食塩水及び4％パラホルムアルデヒド溶液による還流固定後に脳および脊髄組織を採取し30％シュクロースに置換後に凍結保存した。その後の組織化学的染色により、大脳皮質におけるBDAの分布を可視化した。前年度の研究で採取した大脳皮質第一次運動野損傷後、把握動作を用いたリハビリテーション訓練による上肢運動機能回復が生じた個体の脳脊髄組織と合わせ、神経投射解析装置であるNeurolucida（MBF Bioscience）を用いた組織化学的解析を行った。BDA陽性神経投射終末の定量的解析を行った結果、脳損傷後に上肢運動機能回復が見られた個体では、運動学習のみを行わせた個体と比べて大脳皮質頭頂葉の前方部におけるBDAの分布が多いことが示された。脳損傷後の運動機能回復に伴って、これまで機能代償領域として知られていた運動前野腹側部から頭頂葉の前方部に新しい神経投射が形成された可能性が考えられ、これは運動出力経路の再編成に伴って視覚ー運動経路の再編成が生じているためであると推察している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度は新型コロナウィルス感染症の流行のため出勤制限があったとともに組織保存用フリーザーが品薄のため入手できず研究の遅れが生じた。令和3年度も緊急事態宣言および蔓延防止処置期間中は出勤制限があったが、研究者と技術職員が交代で出勤するなど工夫を行い研究の遅れを最小限に食い止めた。また組織保存用フリーザーも入手できたため、組織の保存にも問題は生じなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
脳損傷後の運動機能回復に伴って、これまで機能代償領域として知られていた運動前野腹側部から頭頂葉の前方部に新しい神経投射が形成された可能性を確固としたものとするために個体数を増やすとともに、具体的にどの領野のどの層で投射が形成されているのかなどの詳細な解析を行う。合わせて、神経投射の形成に合わせてそれを受ける側の樹状突起にも構造的な変化が生じているのかを解析し、脳損傷後の運動機能回復過程で生じる皮質間ネットワークの構造的な変化を統合的に明らかにする。
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