Analysis on three-layered inter-areal circuit in the cerebral coretex for sensorimotor integration

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06409
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Oka Yuichiro 大阪大学, 大学院連合小児発達学研究科, 講師 (30614432)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 真 大阪大学, 大学院連合小児発達学研究科, 教授 (10222019) ; 滋野 修一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90360560) ; 谷口 学 大阪大学, 大学院医学系研究科, 技術専門員 (30397707)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 神経回路形成 / 大脳皮質 / 領野間回路 / 感覚運動統合

Outline of Final Research Achievements

The inter-areal projections from the primary somatosensory area (S1) to the primary motor area (M1) is thought to connect the cortico-basal ganglia loop involved in motor regulation and the cortico-higher thalamic loop involved in sensorimotor association learning. In this study, we examined the projection patterns and synaptic connections of cortical neurons in three different layers of S1 to M1. We established the system to visualize the synaptic connections which axons of S1 neurons make on M1 neurons and have been analyzing the synaptic inputs onto different types of M1 neurons. Using trans-synaptic tracers, we found that neurons in layer 2/3 and those in layer 5a of S1 showed difference in innervation strength of axons in the two neighboring target regions such as M1 and M2.

Free Research Field

神経解剖学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

随意運動の調節や感覚と運動の連合学習には、運動野を起点とした皮質―基底核－視床－皮質ループと感覚野を起点とした皮質－視床高次核－皮質ループが重要な役割を果たしているが、２つのループ回路がどのように連関して統合的な感覚運動調節を行っているかはよくわかっていない。本研究では、２つのループをつなぐ機能回路と考えられる、一次体性感覚野S1から一次運動野M1に投射する回路の構造を解析する系を確立した。この回路の乱れは自閉スペクトラム症にみられる運動機能の低下との関連が指摘されており、その回路構造と機能の解明は、その病態理解につながる可能性がある。