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2015 Fiscal Year Annual Research Report

大脳皮質-大脳基底核―視床ループによる運動制御メカニズムの解析

Research Project

Project/Area Number 25430021
Research InstitutionNational Institute for Physiological Sciences

Principal Investigator

知見 聡美  生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30396262)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords大脳基底核 / 視床 / 運動制御 / 神経活動 / サル
Outline of Annual Research Achievements

大脳皮質-大脳基底核ループがどのようなメカニズムによって運動を制御するのかを明らかにすることを目的とし、覚醒下のサルにおいて、大脳基底核出力部から入力を受け大脳皮質運動野に投射する視床ニューロンを同定して記録を行った。視床ニューロンは大脳基底核出力部の電気刺激に対して、抑制とそれに続く興奮という2相性の応答を示すが、記録しているニューロンの近傍にGABA受容体の拮抗薬を局所投与すると、抑制と興奮の両方が消失した。この結果は、大脳基底核出力部由来の抑制はGABAによるもの、それに続く興奮はリバウンドによるものであることを示す。
また、ウイルスベクターを用いて大脳基底核出力部にハロロドプシンを発現させたサルに運動課題を遂行させ、視床ニューロンの活動を記録した。記録しているニューロン近傍に黄色光を照射することによって大脳基底核出力部からの入力を遮断すると、視床ニューロンで観察された運動課題に関連する活動の増大が減弱することがわかった。この結果は、大脳基底核からの出力が、運動の制御を担う視床の活動に必須なことを示している。
大脳基底核の運動制御機構としては「脱抑制モデル」、すなわち、大脳基底核出力部のニューロンは常時高頻度発射して視床ニューロンの活動を抑制しているが、直接路を介した入力によって一時的に活動が抑制されると視床が脱抑制によって興奮し、大脳皮質が興奮して運動を惹起するというモデルが広く認められている。しかしながら、本研究の結果から、大脳基底核から視床への運動情報の伝達は、抑制に続くリバウンド興奮によって行われていることが示唆された。

  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Mechanism of Deep Brain Stimulation: Inhibition, Excitation or Disruption?2016

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Journal Title

      Neuroscientist

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1177/1073858415581986

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dopamine D1 receptor-mediated transmission maintains information flow through the cortico-striato-entopeduncular direct pathway to release movements.2015

    • Author(s)
      Chiken S, Sato A, Ohta C, Kurokawa M, Arai S, Maeshima J, Sunayama-Morita T, Sasaoka T, Nambu A
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 25 Pages: 4885-4897

    • DOI

      10.1093/cercor/bhv209

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Parkinson’s disease as a network disorder2016

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Organizer
      第93回日本生理学会大会シンポジウム「ネットワーク病としての神経・精神疾患」
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道 札幌)
    • Year and Date
      2016-03-10 – 2016-03-10
    • Invited
  • [Presentation] Correlated pallidal activity during voluntary reaching movements in a macaque monkey2015

    • Author(s)
      Woranan W, Chiken S, Nambu A
    • Organizer
      8th FAPOS Congress
    • Place of Presentation
      Centara Grand & Bangkok Convention Centre at CentralWorld (Thailand Bangkok)
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Basal ganglia and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • Author(s)
      Chiken S, Sano H, Kawaguchi Y, Kimura M, Nambu A
    • Organizer
      8th FAPOS Congress
    • Place of Presentation
      Centara Grand & Bangkok Convention Centre at CentralWorld (Thailand Bangkok)
    • Year and Date
      2015-11-23 – 2015-11-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pallidal and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Organizer
      5th NIPS-CIN Joint Symposium
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県 岡崎)
    • Year and Date
      2015-11-05 – 2015-11-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大脳基底核は、どのように運動を制御しているのか?2015

    • Author(s)
      知見聡美
    • Organizer
      第9回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
    • Place of Presentation
      品川プリンスホテル(東京都 品川)
    • Year and Date
      2015-10-16 – 2015-10-16
    • Invited
  • [Presentation] 大脳基底核による視床-大脳皮質投射の制御機構2015

    • Author(s)
      知見聡美、南部篤
    • Organizer
      第5回名大-生理研合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      生理学研究所(愛知県 岡崎)
    • Year and Date
      2015-09-19 – 2015-09-19
  • [Presentation] パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質-大脳基底核回路における情報伝達の異常2015

    • Author(s)
      知見聡美、南部篤
    • Organizer
      第38回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県 神戸)
    • Year and Date
      2015-07-30 – 2015-07-30
  • [Presentation] パーキンソン病モデルサルにおける大脳皮質-大脳基底核路の情報伝達異常2015

    • Author(s)
      知見聡美、南部篤
    • Organizer
      第9回 Motor Control 研究会
    • Place of Presentation
      京都大学時計台講堂国際交流ホール(京都府 京都)
    • Year and Date
      2015-06-26 – 2015-06-27
  • [Presentation] Pallidal and cerebellar control of thalamocortical activity2015

    • Author(s)
      Chiken S, Nambu A
    • Organizer
      神経オシレーションカンファレンス
    • Place of Presentation
      京都大学時計台講堂国際交流ホール(京都府 京都)
    • Year and Date
      2015-06-25 – 2015-06-26
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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