上肢運動学習に関する遺伝子、神経成長因子、パフォーマンスの統合的研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24650329
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 牛場 潤一 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00383985)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: リハビリテーション / 神経科学 / 遺伝子 / 医療・福祉 / 運動学習

Outline of Annual Research Achievements

臨床研究遂行上の課題を解決するため、運動学習実験の被験者取り込み基準を改訂し、着実な実験データの集積を可能にした。これに基づき収録した症例集積データを分析した結果、課題を伴わない単純な動作が可能な可動域を遥かに下回る運動制限が、エンドポイント・リーチング課題では顕著にみられた。その乖離は、肩関節の前方屈曲をともなう運動軸においてシステマチックに発現した。この方向でのリーチング課題の学習曲線は個人差が大きく、個人の学習可能量を定量表現できる可能性が示された。
マイクロアレイを用いたELISA法で定量する末梢血BDNF量、ならびに、PCR法によって口腔粘膜から同定するBDNF遺伝子の機能多型に関しては、過去の文献と遺伝子データベースに基づいて既知のターゲットを選定し、健常成人での分類をおこなった。機能多型を有する被験者数は過去の報告よりもやや低く、そのバリエーションの低さから、継続的に被験者数を増やして因子解析を継続する必要があった。一方、1日1時間の運動訓練を連続5日間実施し、磁気共鳴画像法による脳構造変化を定量した結果からは、1-2日目から一次運動野と海馬の体積増加が認められたほか、3日目で一旦この効果が消失し、その後4-5日目に再び増加するトレンドを持つことが明らかになった。更には、一次運動野から下行する皮質脊髄路をはじめとした軸索束のintegrityも、同様のV字型トレンドを描くことが明らかになった。また、被験者ごとのトレンド強度が、その後の運動学習プロセスに相関することも明らかにした。
今回の研究ではこのように、「遺伝子」「生体内分子」が上位階層に与える影響については継続して検討する必要があったものの、実験プロトコルの標準化に成功したことは有益だった。一方「脳構造」が「行動」に及ぼす影響については、従来の概念に修正を迫ることができ、大きな成功を収めたと考えている。