2012 Fiscal Year Research-status Report
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24700399
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| Research Institution | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
木村 梨絵 玉川大学, 脳科学研究所, 嘱託研究員 (60513455)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 神経生理学 / 大脳皮質 / 運動野 / 神経回路 / ラット |
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| Research Abstract |
頭部を固定したラット個体動物に、前肢でレバーを押して音のタイミングでレバーを引き戻す（外発性運動）か、自らのタイミングでレバーを引き戻す（内発性運動）と、報酬の水滴を獲得できるという、開始が異なる二種類の運動課題を行わせた。
このとき、GABAA受容体アゴニストのムシモールを一次・二次運動野に投与して神経活動を抑制することによって、どの運動領野がこれらの運動に関わっているのかを検討した。この結果、一次・二次運動野の神経活動を同時に抑制したときに運動課題を遂行できなくなり、二次運動野単独でも運動が抑制された。このことから、これらの運動課題遂行には、一般的に運動発現に直接関わるとされる一次運動野だけでなく、二次運動野も重要な役割を担っていることが明らかとなった。この一次・二次運動野の神経活動を、運動課題を遂行するラットから、マルチユニット記録法と傍細胞記録法により計測した。
前肢運動を担う一次・二次運動野の一部の細胞対には、相互相関図（クロス・コリログラム）にピークを示す同期的発火が観察され、運動発現時の活動が似た神経細胞間のみならず、異なるものでも同期的に発火した。この同期的発火の特徴は、運動領野によって異なる傾向も観察された。さらに、外発性・内発性運動で発火応答の大きさや同期性が変化する細胞が存在した。二次運動野のRS細胞（主に興奮性神経細胞）は、一次運動野のRS細胞に比べて、外発性運動でより大きな応答を示す傾向があったが、FS細胞（主に抑制性神経細胞）では領野間の違いは確認されなかった。また、傍細胞記録を誘発刺激にも用いて、その効果を多細胞から記録し、同期的発火の因果性を明らかにする試みも行った。
同じ運動でも、その開始の違いで、一次・二次運動野は協調して、ダイナミックに神経活動や同期的発火を変化させていることが示唆された。
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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
平成24年度では、運動課題遂行中のラット個体動物より、外発性・内発性運動に関わる神経活動の実験データをマルチユニット記録法と傍細胞記録法により集めることが第一の目標であった。マルチユニット記録は、同時に多細胞の活動を記録でき、スパイクソーティングによって単一細胞の神経活動に分離し、スパイクの特徴から興奮性、抑制性神経細胞に分けることもできる。一方、傍細胞記録は、細胞外記録の安定性をもちながら、単一細胞の活動を正確に記録でき、また、単一細胞の刺激も行うことができる。このような手法を用いて、今までに合わせて、およそ100匹のラットから1500個以上の神経細胞の実験データを得た。これによって、細胞間に数％しか現れない、強い同期的発火の機能を体系的に検討することができる。現在、詳細な解析を進めているところであり、すでにいくつかの興味深い性質が見つかってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度までに得た大規模な実験データの解析を、さらに詳細かつ多角的に行う。外発性・内発性運動で、同期的活動はどのような機能をもつのかを検討する。両者の運動は、レバーを引くという運動の開始が異なるだけで、運動の力、方向、動機づけは同様のものなので、純粋に外発性と内発性の違いを検討することができる。外部の合図に応じて開始する運動と、自らのタイミングで開始する運動で、一次・二次運動野の機能的神経回路は異なるのかを明らかにする。これらの一連の研究成果を、投稿論文としてまとめて、発表を行う。
投稿論文としてまとめた後、実験記録システムのチャネルの増設を行い、一次・二次運動野から同時に記録を行う。すでに得られた結果により、一次・二次運動野は協調して機能していることが示唆されたので、実際にどのように協調して一次・二次運動野は、外発性・内発性運動を発現するのかを明らかにする。さらに、学習中の同一個体から神経活動を数日にわたってマルチユニット記録することによって、学習過程で同期的発火による機能モジュールは変化するのかを検討し、柔軟性を調べる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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