2023 Fiscal Year Annual Research Report
大脳基底核「ハイパー直接路」が運動調節に果たす機能の解明
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21K06430
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
纐纈 大輔 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 特任研究員 (20437289)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大脳基底核 / 運動調節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳基底核は運動関連皮質と強い神経連絡をもっており、運動制御に大きな役割を持つことが分かっている。皮質からの運動情報は大脳基底核内では“ハイパー直接路”、“直接路”、“間接路”の３つの経路に分かれて、最終的に淡蒼球内節（GPi、大脳基底核の出力部位）に到達するが、それぞれの経路が運動制御においてどのような役割を担っているのか未だによく分かっていない。本研究では霊長類動物であるサルを用いて、大脳基底核内の１つの経路である“ハイパー直接路”が運動調節に果たす機能を明らかにする。ある特定の神経経路を選択的に遮断する方法をサルに応用している例はこれまでに少なく、世界的に見ても独創的な技術である。大脳基底核の構造は霊長類とマウスなどのげっ歯類では大きく異なる。最終的にヒトの運動調節メカニズムを理解するためには、ヒトにより近い霊長類動物であるサルを用いることが必要である。またより詳細な運動機能を理解するためには、複雑な運動課題の遂行が可能なサルを使うことが重要である。まず大脳基底核の細胞活動記録法の確立を行った。記録部位に記録用電極を挿入し、運動皮質への単発の電気刺激に対する応答を記録した。皮質刺激に対してGPiは興奮－抑制－興奮反応の三相性の反応、STNは興奮－興奮反応の二相性を示した。また大脳基底核の神経細胞の自発発火頻度も測定した。そして大脳皮質から視床下核へ投射する神経経路のみを選択的に破壊し、大脳基底核の出力部位である淡蒼球外節で細胞応答を記録した。運動皮質刺激に対する応答の内、早い興奮反応だけが消失しており、運動皮質から視床下核に投射する神経経路は、運動制御において運動開始前の不必要な神経活動を抑える役割があることが示唆された。
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