随意運動の制御における脊髄反射回路の役割

• 研究課題/領域番号: 23300143
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経・筋肉生理学
• 研究機関: 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 関 和彦 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2013年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2011年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 脊髄 / 下降路 / 抑制性 / 霊長類 / 反射 / 介在ニューロン / 随意運動 / 上肢 / シナジー / 無麻酔 / 手首運動 / 抑制性ニューロン / シナプス前抑制 / 筋電図

研究概要

研究期間内には主に、覚醒行動下の霊長類において特に抑制性介在ニューロンを中心とした脊髄介在ニューロンを同定し、それらの上肢運動時の活動記録から、脊髄反射経路や脊髄介在ニューロンの運動制御機能を検討した。また、それらへの下降路制御がどのように行われているかも電気生理学的に検討した。その結果、脊髄介在ニューロンや下降路ニューロンはそれぞれ異なったパタンで上肢筋に投射し、またそれらの活動パタンも用いて評価すると、それぞれが筋活動生成に異なった貢献をしていた。さらに皮質と赤核では筋活動生成の際、脊髄抑制性ニューロンを異なった様式で用いている可能性が強く示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Spinal premotor interneurons mediate dynamic and static motor commands for precision grip in monkeys (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei T, Seki K
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: Vol. 33 号: 20 ページ: 8850-60
  • DOI: 10.1523/jneurosci.4032-12.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptic and functional linkages between spinal premotor interneurons and hand- muscle activity during precision grip (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei T, Seki K
  • 雑誌名: Front Comput Neurosci 巻: Vol.7, No.40 ページ: 40-40
  • DOI: 10.3389/fncom.2013.00040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient embryo transfer in the common marmoset monkey (Callithrix jacchus) with a reduced transfer volume : a non-surgical approach with cryo-preserved late-stage embryos (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi H, Motohashi HH, Kumon M, Yamamoto K, Okada H, Okada T, Seki K
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: Vol.88, No.5 号: 5 ページ: 115-115
  • DOI: 10.1095/biolreprod.113.109165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the size of zona pellucida opening on hatching in the common marmoset monkey (Callithrix jacchus) embryo (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi H, Motohashi HH, Kumon M, Yamamoto K, Okada H, Okada T, Seki K
  • 雑誌名: Anim Sci J 巻: Vol.84, No.11 号: 2 ページ: 740-743
  • DOI: 10.1016/j.repbio.2013.02.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasound-guided non-surgical embryo collection in the common marmoset (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi H, Motohashi HH, Kumon M, Yamamoto K, Okada H, Okada T, Seki K
  • 雑誌名: Reprod Biol 巻: Vol.13, No.2 号: 11 ページ: 139-144
  • DOI: 10.1111/asj.12115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adult-like action potential properties and abundant GABAergic synaptic responses in amygdala neurons from newborn marmosets (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamada, Moeko Miyajima, Hidetoshi Ishibashi, Keiji Wada, Kazuhiko Seki, Masayuki Sekiguchi
  • 雑誌名: The Journal of Physiology 巻: 590(22) ページ: 5691-5706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gating of Sensory Input at Spinal and Cortical Levels during Preparation and Execution of Voluntary Movement (2012)
  • 著者名/発表者名: Seki, K, Fetz, EE
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 32 ページ: 890-902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reanimating the arm and hand with intraspinal microstimulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Jonas B Zimmermann, Seki K, Andrew Jackson
  • 雑誌名: Journal of Neural Engineering 巻: 8 ページ: 1741-2560
  • 査読あり
• [学会発表] 霊長類における運動制御と脊髄機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第19回スパインフロンティア
  • 発表場所: 鎌倉パークホテル,鎌倉
  • 年月日: 2013-10-18
• [学会発表] Effect of afferent input to activity of spinal interneuron (2013)
  • 著者名/発表者名: 戸松彩花, 金祉希, 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都
  • 年月日: 2013-06-22
• [学会発表] Neural mechanisms underlying sensory gating during volitional hand movement (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都
  • 年月日: 2013-06-21
• [学会発表] A new model of lacunar stroke in the non-human primate (2013)
  • 著者名/発表者名: Puentes S, Kaido T, Hanakawa T, Otsuki T, Seki K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都
  • 年月日: 2013-06-21
• [学会発表] Functional specialization of parallel descending motor pathways for prehention, revealed by synaptic linkages of cortical versus rubral systems with forelimb muscles for the macaque monkey (2013)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹, 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] Rostrocaudal distribution of calbindin D28k positive cells in the ventral horn of the cervical spinal cord in monkeys (2013)
  • 著者名/発表者名: 西丸広史, 柿崎美代, 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] Contrasting roles of spinal and cortical premotor neurons for a control of grasping (2013)
  • 著者名/発表者名: 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館,京都
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] Synaptic distribution patterns of rubromotoeuronal cells onto forelimb muscles for a whole-limb movement in the macaque monkey (2013)
  • 著者名/発表者名: Oya T, Takei T, Seki K
  • 学会等名: 23rd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: El San Juan Hotel,Puerto Rico
• [学会発表] Excitatory interneurons that mediate non- reciprocal excitatory reflex in primate spinal cord : their input-output relations and firing pattern during voluntary wrist movement (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim G, Takei T, Seki K
  • 学会等名: IUPS2013
  • 発表場所: ICC,UK
• [学会発表] Firing properties of first order INs in the spinal cord of monkey performing wrist flexion- extension task with an instructed delay period (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomatsu S, Kim G, Takei T, Seki K
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego,USA
• [学会発表] Monosynaptic group Ia excitation in first dorsal interossei (FDI) muscles during various manipulation tasks in man (2013)
  • 著者名/発表者名: Seki K, Nakajima T, Kim G
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego Convention Center,San Diego, USA
• [学会発表] Neural mechanisms underlying sensory gating during volitional hand movement. (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 霊長類における運動制御と脊髄機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第19回スパインフロンティア
  • 発表場所: 鎌倉パークホテル, 鎌倉
  • 招待講演
• [学会発表] Synaptic distribution patterns of rubromotoeuronal cells onto forelimb muscles for a whole-limb movement in the macaque monkey． (2013)
  • 著者名/発表者名: Oya T, Takei T, Seki K
  • 学会等名: 23rd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: El San Juan Hotel, Puerto Rico, USA
• [学会発表] Excitatory interneurons that mediate non-reciprocal excitatory reflex in primate spinal cord: their input-output relations and firing pattern during voluntary wrist movement. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim G, Takei T, Seki K
  • 学会等名: IUPS2013
  • 発表場所: ICC, Birmingham, UK
• [学会発表] Functional specialization of parallel descending motor pathways for prehention, revealed by synaptic linkages of cortical versus rubral systems with forelimb muscles for the macaque monkey. (2013)
  • 著者名/発表者名: Oya T, Takei T, Seki K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] Contrasting roles of spinal and cortical premotor neurons for a control of grasping. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei T, Seki K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] Rostrocaudal distribution of calbindin D28k positive cells in the ventral horn of the cervical spinal cord in monkeys. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimaru H, Kakizaki M, Seki K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] A new model of lacunar stroke in the non-human primate. (2013)
  • 著者名/発表者名: Puentes S, Kaido T, Hanakawa T, Otsuki T, Sek K
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] Effect of afferent input to activity of spinal interneuron. (2013)
  • 著者名/発表者名: 戸松彩花, 金祉希, 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都
• [学会発表] Firing properties of first order INs in the spinal cord of monkey performing wrist flexion- extension task with an instructed delay period. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomatsu S, Kim G, Takei T, Seki K
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, USA
• [学会発表] Monosynaptic group Ia excitation in first dorsal interossei (FDI) muscles during various manipulation tasks in man. (2013)
  • 著者名/発表者名: Seki K, Nakajima T, Kim G
  • 学会等名: Neuroscience2013
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, USA
• [学会発表] 霊長類における手指運動の制御メカニズム--神経機構とそれを利用した運動再建技術の開発-- (2012)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 神経科学セミナー
  • 発表場所: 京都、京都大学大学院医学研究科認知行動脳科学(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-06
• [学会発表] Properties of force fields in the primate arm induced by intraspinal microstimulation. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi H, David P Kowalski, Takei T, Seki K
  • 学会等名: 22nd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: Hilton Molino Stucky, Venice, Italy
• [学会発表] A neural basis for hand muscle synergy inprimate spinal cord (2012)
  • 著者名/発表者名: Seki K, Takei T
  • 学会等名: 22nd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: Hilton Molino Stucky, Venice, Italy
• [学会発表] Firing pattern of spinal interneurons mediating a variety of segmental reflex pathway in awake, behaving monkey : A new hypothesis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim G, Takei T, Seki K
  • 学会等名: 22nd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: Hilton Molino Stucky, Venice, Italy
• [学会発表] Classification of volleys in sensory and motor fibers of peripheral nerve evoked by intraspinal microstimulation． (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim G, Seki K
  • 学会等名: 35th Annual meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 名古屋国際会議場, 名古屋, 愛知
• [学会発表] 手と指の運動は脳によってどのように制御されているか (2011)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第8回NBR公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京、東京医科歯科大学鈴木章夫記念講堂(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] Neural basis for hand muscle synergy in primate spinal cord (2011)
  • 著者名/発表者名: Takei T., Seki K.
  • 学会等名: 41st annual meeting of the Society for the Neuroscience
  • 発表場所: Walter E.Washington Convention Center, Washington D.C., USA
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Neural basis for hand muscle synergy in primate spinal cord (2011)
  • 著者名/発表者名: Takei T., Seki K.
  • 学会等名: 5th SfN Satelite Symposium on Motor Systems
  • 発表場所: National Institutes of Health (campus location) 9000 Rockville Pike, Bethesda, MD, USA
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 把握運動の筋シナジー形成における脊髄介在ニューロンの役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関和彦, 武井智彦
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Contribution of spinal interneurons to the control of hand grasping．
  • 著者名/発表者名: 武井智彦，関和彦
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場, 名古屋, 愛知
• [学会発表] Muscle activity during voluntary movement is generated and controlled by spinal interneurons that mediate proprioceptive reflex in awake, behaving monkey
  • 著者名/発表者名: Seki K, Kim G, Takei T
  • 学会等名: 22nd Annual meeting of the Neural control of Movement
  • 発表場所: Hilton Molino Stucky, Venice, Italy
• [学会発表] サル頸髄の興奮性は上肢の姿勢によって変化する
  • 著者名/発表者名: 矢口博彬, コワルスキーデイヴィッド, 武井智彦, 満渕邦彦, 関和彦
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京
• [図書] 脊髄反射とその下降路制御Clinical Neuroscience (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 「脊髄反射とその下降路制御」Clinical Neuroscience (2013)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine (2012)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 日本リハ ビリテーション医学会