2013 Fiscal Year Research-status Report
運動のバランスを司る神経回路の解明と新規運動サポート技術の開発
| Project/Area Number |
25430009
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
木津川 尚史 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (10311193)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | リズム |
|---|
| Research Abstract |
運動を連続して行うとリズムが生まれる。リズムは、連続運動を遂行する際の体部位間のコーディネーションを司っている可能性がある。また、リズムが身体の部位間の協調を促し、歩行など運動時の身体のバランス維持に寄与している可能性がある。リズムの形成を司る脳部位を明らかにするために、リズミカルなステップパターンでマウスを走行させるステップホイール装置を使用して、マウスを走行させた。複雑なステップパターンを学習する際に、リウムがどのように変化するかを解析して、リズムの体部位協調への寄与の可能性を考察した。
新規なステップパターンを走行させると、最初は運足の周期性（リズム）は弱いが、学習が進むに連れて周期性が高まり、また左右の脚のコーディネーションも高まってくることが認められた。このことは、複雑な連続運動の学習は、体部位間のコーディネーションを確立する過程であること、そのコーディネーションは位相を利用した体部位リズムの結合であることを示している。
このリズム形成に、大脳皮質ー線条体神経回路が関与している可能性がある。そこで、この神経回路を特異的に光により賦活し、その走行するマウスへの影響を解析することを目的としている。そのために、光ファイバーをホイールに設置できるようにホイールを改変した。これにより、光ファイバーを取り付けていてもマウスが安定して走行できるようになった。
また、走行中のマウスから大脳皮質運動野、線条体神経細胞の神経活動を記録した。両方から運足に関係した神経活動が観察されているが、線条体神経細胞のほうがよりリズムに関係した神経活動をしていることを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光ファイバーをステップホイール走行装置に導入するために装置上部にアームを取り付けた。これにより、走行時の光ファイバーの振動が抑えられ、マウスの走行がよりスムーズになった。また、マウスの複雑なステップパターンの学習過程を観察したところ、学習が進むにつれて、左右の肢リズム間の位相のズレが少なくなることが観察された。このことは、連続運動の上達においてリズム、特に周期的活動の位相が重要であることを示しており、今後、この位相差縮小を指標にしてリズム運動上達を解析できる可能性がある。また、神経活動の記録は主に大脳皮質運動やと線条体から行い、運足や飲水との関係を解析している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ステップホイール装置を走行するマウスからの、神経活動の記録を進める。線条体の神経活動が運足リズムの周期や位相に関係している可能性がでてきているので、周期や位相が変化するような走行パターンを設定し、その際に神経活動がどのように変化するかを解析する。また、走行時に光ファイバーがマウスの運動を制限しないように、さらに改善を進める。具体的には、光ファイバーをホイール装置に固定する際に完全に固定せずに上下のみ可動式にする、などを試行する。
大脳皮質にチャネルロドプシンを発現させたマウスを作製し、光ファイバーにより光を照射して、運足への影響を観察、解析する。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
計画通り使用して、少額（16678円）が残っている状況である。
少額であるので、消耗品として有効に利用する予定である。
|
