2015 Fiscal Year Annual Research Report
光制御によるサル大脳皮質基底核投射における多重神経回路の機能同定
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26640001
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
蔵田 潔 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30170070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 正治 弘前大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60599083)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | オプトジェネティクス / 大脳基底核連関 / 随意運動 / ニューロン活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳基底核と小脳はそれぞれ大脳皮質と機能連関することで随意運動に選択的制御を行なっていると考えられている。しかし、それぞれの系がどのような局面で特異的役割を果すのか、また協調して機能するかについては未だ明らかではない。本研究はニホンザルに視覚および内的誘導性課題を訓練し、大脳基底核の出力部位である淡蒼球内節と、淡蒼球内節および小脳からの出力が大脳皮質への結合を中継する視床腹側核群からニューロン活動記録を行い、その活動を比較した。その結果、視床腹側核群と淡蒼球内節の両方の領域から、運動の開始前の準備期間中に持続的発火のある準備関連活動と運動の開始から運動の遂行中にかけて活動の変化する運動関連活動を示すニューロン活動を記録した。これらの活動を比較すると、準備関連活動と運動関連活動ともに運動方向に依存した活動を有するニューロン活動があったが、いずれも視床腹側核群の方がより著明な活動を示していた。また、運動関連活動では従来の報告には必ずしも明らかでなかった運動開始に先行して発火を開始するニューロン活動が淡蒼球内節にも存在していたが、その開始時間は視床腹側核群のものとほぼ同様の分布を示していた。また、視覚誘導性運動と内的誘導性運動との差を示すニューロン活動は少なかった。
これらのニューロン活動の主要領域を同定した後、オプトジェネティクス受容体（チャネルロドプシン）をアデノ随伴ウィルスをベクターとして視床腹側核群に注入し、運動課題遂行中のさまざまタイミングでオプトジェネティクスにより刺激した。運動の遂行終了時に刺激を行ったとき、運動終点の誤差の生じた試行の発生が、他のタイミングで刺激した場合よりも有意に多く発生したことからも、基底核の出力が個々の運動の開始に関与するよりは、当該運動が目的とする運動が遂行されているかの評価に用いられている可能性を示しているものと考えられる。
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