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運動機能回復過程で形成される投射経路の機能的意義:サル脳損傷モデルによる解析

Research Project

Project/Area Number 20H04061
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

肥後 範行  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 室付 (80357839)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 竜也  つくば国際大学, 医療保健学部, 助教 (60724812)
村田 弓  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (80512178)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsリハビリテーション / 脳卒中 / 可塑性 / 機能回復 / 巧緻動作 / 脳損傷 / 非ヒト霊長類 / 動物モデル / 神経可塑性 / 組織化学 / マカクサル
Outline of Research at the Start

脳損傷後に生じる運動機能障害の後遺症が大きな問題になっている。リハビリテーション訓練による機能回復の背景にある脳の変化を理解できれば、より有効なリハビリテーション法の開発につながる。本研究では脳損傷モデル動物に対して組織解剖学的手法を用いて、脳損傷後の運動機能回復の背景にある神経投射(脳領域間の結合)の変化の詳細を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

脳に損傷などの異常が無く把握動作の学習のみを行った健常マカクサルと、第一次運動皮質をイボテン酸を用いた興奮性細胞死により損傷した後、把握動作を用いたリハビリテーション訓練による機能回復が生じたマカクサルを対象として、機能代償に関わることが明らかになっている運動前野腹側部(PMv)に解剖学トレーサーであるビオチンデキストランアミンを注入した。ビオチンデキストランアミンが充分に神経細胞に取り込まれ軸索を通じて運動前野腹側部と直接結合している領域に移動した後に実験殺と還流固定を行い、その後に脳および脊髄組織を採取した。免疫組織化学染色によりビオチンデキストランアミンを可視化した結果、第一次運動野損傷個体の頭頂葉においては健常個体よりもその分布の拡大がみられ、新規投射の形成が示唆された。さらにこれまでの私たちの研究で、第一次運動野損傷後に機能回復が生じた個体では、機能代償にかかわるPMvから小脳核に至る投射が新規に形成されること、新規の投射は小脳コンパートメントマーカーの一つであるaldolase Cの発現が少ない領域に限られることを明らかにした。健常マカクサルの小脳における小脳コンパートメントマーカー(aldolase C、Phospholipase C beta 3 and Phospholipase C beta 4)の発現を調べた結果、小脳皮質、小脳核、前庭神経核におけるマーカーの発現は、げっ歯類小脳における発現よりも広範囲に拡大しているいることを明らかにした。この発現パターンの違いは、霊長類の小脳がげっ歯類の小脳と比べて運動機能だけでなく認知的な機能を持つことと関係している可能性がある。この成果を原著論文にまとめ、現在英文国際誌に投稿、査読中である。今後マカクサルにおけるマーカーの発現パターンと、第一次運動野損傷後の運動機能回復過程における投射変化の関係を解析する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

第一次運動野損傷個体と健常個体の解剖学トレーサービオチンデキストランアミンの脳内分布比較についてデータが蓄積している。さらに霊長類脳における小脳コンパートメントマーカーの特徴的発現パターンに関するデータをまとめ国際英文ジャーナルへの投稿に至った。

Strategy for Future Research Activity

第一次運動野損傷個体と健常個体の解剖学トレーサービオチンデキストランアミンの脳内分布比較についてデータをまとめ論文を執筆する。霊長類脳における小脳コンパートメントマーカーの特徴的発現パターンに関するデータに関して国際英文ジャーナルからの査読に適切に対応しアクセプトと公表を目指す。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results)

  • [Journal Article] Motor Cortex Plasticity During Functional Recovery Following Brain Damage2022

    • Author(s)
      Higo Noriyuki
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 34 Issue: 4 Pages: 700-709

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0700

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2022-08-20
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pharmacological inactivation of the primate posterior insular/secondary somatosensory cortices attenuates thermal hyperalgesia2022

    • Author(s)
      Nagasaka Kazuaki、Takashima Ichiro、Matsuda Keiji、Higo Noriyuki
    • Journal Title

      European Journal of Pain

      Volume: 26 Issue: 8 Pages: 1723-1731

    • DOI

      10.1002/ejp.1996

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural plasticity of motor cortices assessed by voxel-based morphometry and immunohistochemical analysis following internal capsular infarcts in macaque monkeys2022

    • Author(s)
      Matsuda Kohei、Nagasaka Kazuaki、Kato Junpei、Takashima Ichiro、Higo Noriyuki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex Communications

      Volume: 3 Issue: 4 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1093/texcom/tgac046

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 脳卒中後疼痛の脳内メカニズム2022

    • Author(s)
      肥後範行
    • Journal Title

      Precision Medicine

      Volume: 5

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Plastic Changes of Cortical Gray Matter Revealed by Voxel-Based Morphometry and Histological Analyses in a Monkey Model of Central Post-Stroke Pain2021

    • Author(s)
      Nagasaka Kazuaki、Nemoto Kiyotaka、Takashima Ichiro、Bando Daigo、Matsuda Keiji、Higo Noriyuki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 31 Issue: 10 Pages: 4439-4449

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab098

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diffuse Optical Tomography Using fNIRS Signals Measured from the Skull Surface of the Macaque Monkey2021

    • Author(s)
      Hayashi Ryusuke、Yamashita Okito、Yamada Toru、Kawaguchi Hiroshi、Higo Noriyuki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex Communications

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1093/texcom/tgab064

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time- and area-dependent macrophage/microglial responses after focal infarction of the macaque internal capsule2020

    • Author(s)
      Kato Junpei、Murata Yumi、Takashima Ichiro、Higo Noriyuki
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: - Pages: 350-359

    • DOI

      10.1016/j.neures.2020.12.001

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain activity changes in a monkey model of central post-stroke pain2020

    • Author(s)
      Kazuaki Nagasaka, Ichiro Takashima, Keiji Matsuda, Noriyuki Higo
    • Journal Title

      Experimental Neurology

      Volume: 323 Pages: 113096-113096

    • DOI

      10.1016/j.expneurol.2019.113096

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 運動における神経系の役割2020

    • Author(s)
      肥後範行
    • Journal Title

      ディサースリア臨床研究

      Volume: 10 Pages: 9-15

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-12-25  

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