随意運動の制御における脊髄介在ニューロン系の役割

• 研究課題/領域番号: 26250013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 関 和彦 国立研究開発法人国立精神・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)
• 研究分担者: 太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80304161)
• 研究期間 (年度): 2014-06-27 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円); 2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2015年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2014年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
• キーワード: 脊髄介在ニューロン / ミラーニューロン / 筋シナジー / シナプス前抑制 / 光遺伝学 / 脊髄 / サル / 感覚フィードバック

研究成果の概要

【研究項目1】大脳皮質一次運動野及び赤核脊髄路細胞の表現する筋シナジーを明らかにした。結果は、皮質領域や細胞の筋活動生成に対する貢献が一様でない事を発見した。【研究項目2】一次体性感覚領域のうち、3a野には有意なミラーニューロン様活動が認められた一方、3b野にはそのようなニューロン活動は記録されなかった。皮質で認められるミラー活動は自己と他者の筋骨格運動そのものを反映している可能性がある。【研究項目３】運動中のシナプス前抑制が、感覚種及び運動内容に依存して選択的に行われていることを示した。また、光遺伝学によって末梢神経活動に介入する新たな方法を開発した。

研究成果

• [国際共同研究] University Collage London(英国)
• [国際共同研究] University College London(英国)
• [国際共同研究] Arizona University(米国)
• [国際共同研究] Ferara University/Institute of Fondazione Santa Lucia/Institute in Padova(イタリア)
• [雑誌論文] Neural basis for hand muscle synergies in the primate spinal cord. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takei T, Confais J, Tomatsu S, Oya T, Seki K
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci 巻: 114 (32) 号: 32 ページ: 8643-8648
  • DOI: 10.1073/pnas.1704328114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nerve-specific input modulation to spinal neurons during a motor task in the monkey (2017)
  • 著者名/発表者名: Confais J, Kim G, Tomatsu S, Takei T, Seki K.
  • 雑誌名: J. Neurosci. 巻: 37 (10) 号: 10 ページ: 2561-16
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2561-16.2017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle afferent excitability testing in spinal root-intact rats: Dissociating peripheral afferent and efferent volleys generated by intraspinal microstimulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomatsu S, Kim G, Confais J, Seki K
  • 雑誌名: J. Neurophysiol. 巻: 117 (2) 号: 2 ページ: 796-807
  • DOI: 10.1152/jn.00874.2016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Representation of afferent signals from forearm muscle and cutaneous nerves in the primary somatosensory cortex of the macaque monkey (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yamada, Hiroaki Yaguchi, Saeka Tomatsu, Tomohiko Takei, Tomomichi Oya, Kazuhiko Seki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 11 (10) 号: 10 ページ: e0163948-e0163948
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0163948
  • NAID: 120007129308
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modulation of spinal motor output by initial arm postures in anesthetized Monkeys. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki, Hiroaki Yaguchi, Tomohiko Takei, David Kowalski, Takafumi Suzuki and Kunihiko Mabuchi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 35(17) 号: 17 ページ: 6937-6945
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3846-14.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Internal capsule stroke in the common marmoset (2015)
  • 著者名/発表者名: Puentes S, Seki K.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 284 ページ: 400-411
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 中脳赤核と運動機能―系統発生的観点から―Red Nucleus and Its Motor Function –A Phylogenetic Perspective– (2014)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹・関和彦
  • 雑誌名: Spinal Surgery 巻: 28（3） ページ: 258-263
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 筋再配置手術が生み出す３つのSlow Dynamics． (2018)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第6回身体性システム領域全体会議
• [学会発表] Sensory gating during voluntary movement: neural correlates in the cortical and subcortical network (2017)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 7th CiNet Monthly Seminar
  • 招待講演
• [学会発表] Contrasted coherent oscillations to muscular activity in the monkey spinal cord and motor cortex during a precision grip task． (2017)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹, 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: 第11回Motor Control研究会
• [学会発表] 筋シナジーの神経表現 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関和彦, 武井智彦, Joachim Confais, 大屋知徹, 戸松彩花
  • 学会等名: 第11回Motor Control研究会
• [学会発表] Sensory gating during volitional movements: neuronal correlates at the cortical and subcortcal levels (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki K
  • 学会等名: JSPS２国間セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 協調運動の神経表現：基礎から臨床まで Neural basis for spatiotemporal coordination of muscle activity． (2017)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Sensory gating and presynaptic inhibition during voluntary movement． (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki K
  • 学会等名: Neural Control of Movement 2017
  • 招待講演
• [学会発表] Presynaptic inhibition of muscle afferent input to spinal cord in awake, behaving monkeys． (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomatsu S, Kim G, Kubota S, Seki K
  • 学会等名: SfN’s 47th annual meeting
• [学会発表] Voluntary movement and spinal interneuronal circuit : non-human primate study (2016)
  • 著者名/発表者名: Seki K
  • 学会等名: Australasian Neuroscience Society Annual Scientific Meeting 2016
  • 発表場所: Hotel Grand Chancellor, Hobart, Australia
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Functional tuning of rubromotoneuronal cells in the forelimb movement in a macaque monkey (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Oya, Tomohiko Takei, Kazuhiko Seki
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego Convention Center, USA
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Exploring a neural correlate of muscle synergy for hand and arm movement (2016)
  • 著者名/発表者名: Seki K, Takei T, Oya T, Confais J, Philipp R
  • 学会等名: 38th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Disney's Contemporary Resort, Orland, Florida, USA
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] In vivo electrophysiological evaluation of Chanelrhodopsin-2-expressed dorsal root ganglion neurons in adult rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki, Sidikejiang Wupuer, Tatsuya Umeda, Ken-Ichi Inoue, Moeko Kudo, Masahiko Takada
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-22
• [学会発表] Differential adeno-associated virus mediated gene transfer to dorsal root ganglion neurons with different size in common marmosets (2016)
  • 著者名/発表者名: Moeko Kudo,Sidikejiang Wupuer, Ken-Ichi Inoue, Masahiko Takada, Kazuhiko Seki
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-22
• [学会発表] Neural adaptation in response to change in the musculoskeletal system: A new primate model (2016)
  • 著者名/発表者名: Roland Philipp, Joachim Confais, Tomomichi Oya, Kazuhiko Seki
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-21
• [学会発表] Comparison of muscle synergies calculated in different motor contexts (2016)
  • 著者名/発表者名: Joachim Confais, Tomomichi Oya, Kazuhiko Seki
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-07-21
• [学会発表] Exploring a neural correlate of muscle synergy in the spinal cord (2016)
  • 著者名/発表者名: Seki K
  • 学会等名: Embodied-Brain: Perspectives from Motor Control and Muscle Synergies
  • 発表場所: Hotel Villa Diodoro, Taormina, Italy
  • 年月日: 2016-05-31
  • 国際学会
• [学会発表] Non-human primate research for elucidating sensorimotor function (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki
  • 学会等名: University Collage of London Seminar
  • 発表場所: University Collage of London FIL Seminar Room
  • 年月日: 2016-04-01
  • 招待講演
• [学会発表] 神経科学はスポーツパフォーマンス向上に貢献できるか (2016)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: スポーツ脳科学セミナー
  • 発表場所: キロロトリビュートポートフォリオホテル北海道
  • 年月日: 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢神経系における身体表現と認知-運動連関の機能構築・再構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関和彦（オーガナイザー）
  • 学会等名: 第93回日本生理学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] 多領域連関による感覚運動変換メカニズムとその病態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 平成27年度京都大学霊長類研究所共同利用研究会「霊長類脳科学の新しい展開とゲノム科学との融合」
  • 発表場所: 京都大学霊長類研究所大会議室
  • 年月日: 2016-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] ニューオーリンズのカフェにて (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 生理研研究会「行動システム脳科学の新展開」
  • 発表場所: 生理研研究所1階大会議室
  • 年月日: 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 神経投射に関する講演 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関 和彦
  • 学会等名: 神経投射に関するセミナー
  • 発表場所: 東大本郷キャンパス工学部2号館3階232号講義室
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 運動と感覚の基礎 神経生理に基づくリハビリテーションに向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第96回ロボット工学セミナー
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス VBLホール
  • 年月日: 2015-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 神経回路への理解がもたらすリハの革新 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 学会等名: 第1回身体性システム公開シンポジウム 身体性システム科学が拓くリハビリテーションの未来
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル武田ホール
  • 年月日: 2015-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] Differential modulation of sensory input from three forearm afferent nerves to the spinal cord of monkeys during delayed wrist movements (2015)
  • 著者名/発表者名: Joachim Confais, Jihee Kim, Saeka Tomatsu, Tomohiko Takei, Kazuhiko Seki
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, US McCormick Place
  • 年月日: 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Restoring human hand function: Insights from neurophysiology and biomechanical study of non-human primates (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki
  • 学会等名: SBHSE Seminar
  • 発表場所: Arizona University SCOB210
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Muscle synergy as a foundation of embodied brain (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Congress Center Hamburg (CCH)
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Embodied-Brain Systems Sciences (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Seki
  • 学会等名: 37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Milan, Itary Milano Conference Center
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 感覚運動系の学習・可塑性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦（座長）
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] 運動駆動細胞群の筋シナジー創出機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹、武井智彦、関和彦
  • 学会等名: 平成26年度生理学研究所研究会「行動システム脳科学の新展開」
  • 発表場所: 生理学研究所
  • 年月日: 2015-01-09 – 2015-01-10
• [学会発表] Subcortical control of voluntary movement (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Seki
  • 学会等名: 18th Thai Neuroscience Society Conference 2014 and 2 nd CU-NIPS Symposium “Frontier in Neuroscience Research”
  • 発表場所: Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2014-12-22 – 2014-12-23
  • 招待講演
• [学会発表] Posture dependency of the twitch responses induced by intraspinal microstimulation to the primate spinal cord (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yaguchi, D. Kowalski, T. Takei and K. Seki
  • 学会等名: Society for Neuroscience2014
  • 発表場所: Walter E. Washington Convention Center, Washington D.C., U.S.
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] ３次元筋骨格モデルに基づくニホンザル精密把握動作の逆動力学解析, Inverse dynamic analysis of precision grip in the Japanese macaque based on a three-dimensional musculoskeletal model. (2014)
  • 著者名/発表者名: 荻原直道、斉藤剛、武井智彦、関和彦
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 異なる下行路系から生み出される筋投射構造と筋シナジーへの収斂 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹、武井智彦、関和彦
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 赤核の回路と機能における推察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大屋知徹, 武井智彦, 関和彦
  • 学会等名: 第8回Motor Control研究会
  • 発表場所: つくば大学
  • 年月日: 2014-08-07 – 2014-08-09
• [図書] 手の百科事典 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関和彦ほか99名
  • 総ページ数: 608
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 体性感覚と手の運動. Clinical Neuroscience (2017)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 120
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 手と脊髄. 25年の歩み (2016)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 354
  • 出版者: 株式会社中山書店
• [図書] バイオメカニズム学会誌 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: バイオメカニズム学会
• [図書] 神経科学の最前線とリハビリテーション-脳の可塑性と運動- (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 医師薬出版株式会社
• [図書] システム/制御/情報 : システム制御情報学会誌 「神経データの信号解析」特集号 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: システム制御情報学会
• [図書] 脳神経外科診療プラクティス 6 脳神経外科医が知っておくべきニューロサイエンスの知識 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関和彦
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 文光堂