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2018 年度 実績報告書

脳・脊髄損傷後の機能回復過程における神経回路の動的変容

計画研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 26112008
研究機関京都大学

研究代表者

伊佐 正  京都大学, 医学研究科, 教授 (20212805)

研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード脊髄損傷 / 運動関連皮質 / マカクザル / グレンジャー因果 / 機能回復 / 精密把持 / 半球間結合
研究実績の概要

脊髄損傷後の機能回復過程における大脳皮質の大規模回路の再編機構を解析するため、両側の感覚運動野(運動前野、一次運動野、一次体性感覚野)にそれぞれ15チャネルの皮質脳波電極を留置し、損傷前から頚髄C4/C5髄節で側索背側部を走行する皮質脊髄路を選択的に切断し、その後訓練を経て精密把持運動が回復する過程を4-5カ月にわたって追跡した。各電極間の運動前後の皮質脳波活動の相互作用をGranger causality(GC)を用いて解析し、その大規模データをParallel Factor Analysis(PARAFAC)法を用いて次元圧縮したところ、(1)運動中に損傷反対側の運動前野から一次運動野へ向かう高γ帯域の信号の流れ、と(2)主として運動開始前に損傷反対側の運動前野から同側の運動前野および一次運動野へ向かうαから低β帯域の信号の流れ、が主たる成分として抽出され、(1)は損傷直後に急に上昇するが1-2週間で損傷前の値付近に戻るのに対し、(2)は損傷後2-3週間で上昇し、その後の回復過程においても持続的に上昇し続けること、が明らかになった。この結果はCerebral Cortex誌に発表した(Chao et al. 2018)。一方でこれら(1)(2)が機能回復に貢献するのかを明らかにするため、精密把持が回復しない亜半切モデルにサルにおいて皮質脳波活動を追跡した。すると(2)の交連性の低周波成分は観察されず、β帯域のGCはそれぞれの半球内にとどまり、γ帯域のGCも損傷直後の急激な増加は観察されず、数カ月にわたって徐々に増加することが明らかになった。これらの観察結果は現時点ではいずれも機能回復との相関関係に過ぎないが、(1)と(2)がいずれも巧緻運動の機能回復と関係する可能性が示唆された。今後、これらの因果関係を証明する実験を進展させたい。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Sheffield University/Newcastle University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Sheffield University/Newcastle University
  • [国際共同研究] Chulalongkorn University(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Chulalongkorn University
  • [国際共同研究] Katholic University Leuven(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      Katholic University Leuven
  • [雑誌論文] Dexterous Hand Movements and Their Recovery After Central Nervous System Injury2019

    • 著者名/発表者名
      Isa Tadashi
    • 雑誌名

      Annual Review of Neuroscience

      巻: 42 ページ: in press

    • DOI

      10.1146/annurev-neuro-070918-050436

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neuronal and microglial localization of secreted phosphoprotein 1 (osteopontin) in intact and damaged motor cortex of macaques2019

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yoko、Oishi Takao、Yamashita Akiko、Murata Yumi、Yamamoto Tatsuya、Takashima Ichiro、Isa Tadashi、Higo Noriyuki
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1714 ページ: 52~64

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2019.02.021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissecting the circuit for blindsight to reveal the critical role of pulvinar and superior colliculus2019

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Masaharu、Kato Rikako、Isa Kaoru、Kobayashi Kenta、Kobayashi Kazuto、Onoe Hirotaka、Isa Tadashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 135

    • DOI

      10.1038/s41467-018-08058-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical visual processing evokes short-latency reward-predicting cue responses in primate midbrain dopamine neurons2018

    • 著者名/発表者名
      Takakuwa Norihiro、Redgrave Peter、Isa Tadashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 4984

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33335-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic Reorganization of Motor Networks During Recovery from Partial Spinal Cord Injury in Monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Chao Zenas C、Sawada Masahiro、Isa Tadashi、Nishimura Yukio
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1093/cercor/bhy172

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulation of Neuronal Activity on Intercalated Neurons of Amygdala Might Underlie Anxiolytic Activity of a Standardized Extract of Centella asiatica ECa2332018

    • 著者名/発表者名
      Wanasuntronwong Aree、Wanakhachornkrai Oraphan、Phongphanphanee Penphimon、Isa Tadashi、Tantisira Boonyong、Tantisira Mayuree H.
    • 雑誌名

      Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine

      巻: 2018 ページ: 1~8

    • DOI

      10.1155/2018/3853147

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neural and genetic basis of dexterous hand movements2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Yutaka、Isa Tadashi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 52 ページ: 25~32

    • DOI

      10.1016/j.conb.2018.04.005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comprehensive analysis of area-specific and time-dependent changes in gene expression in the motor cortex of macaque monkeys during recovery from spinal cord injury2018

    • 著者名/発表者名
      Higo Noriyuki、Sato Akira、Yamamoto Tatsuya、Oishi Takao、Nishimura Yukio、Murata Yumi、Onoe Hirotaka、Isa Tadashi、Kojima Toshio
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Neurology

      巻: 526 ページ: 1110~1130

    • DOI

      10.1002/cne.24396

    • 査読あり
  • [学会発表] マーモセットのサッケード運動制御システム2018

    • 著者名/発表者名
      伊佐正、Chie-yang Chen, Denis Matrov, Richard Veale, 伊佐かおる、三浦健一郎、吉田正俊
    • 学会等名
      第8回日本マーモセット研究会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Double vector infection techmology (DIT) for the pathway-selective manipulation in non-human primates2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Isa
    • 学会等名
      NIH Symposium on Genetic technologies for systems neuroscience in non-human primates
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機能回復を促す脳の働き2018

    • 著者名/発表者名
      伊佐 正
    • 学会等名
      第34回WAKOワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Large-scaked network reorganization for recovery from spinal cord injury2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Isa
    • 学会等名
      IAN-FAONS Symposium at XXXVI Annual Meeting of Indian Academy of Neurosciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「回路研究」の行く末は?2018

    • 著者名/発表者名
      伊佐 正
    • 学会等名
      日本神経科学大会ランチョンセミナー「システム神経科学の過去・現在・未来」
    • 招待講演
  • [学会発表] Propriospinal neurons, afterwards…2018

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Isa
    • 学会等名
      Motor Control--from neural circuits to behavior, honoring the work of Bror Alstermark
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学j医学研究科神経生物学分野ホームページ

    • URL

      https://nscinbiol.med.kyoto-u.ac.jp/

  • [備考] 京都大学ヒト生物学高等研究拠点主任研究者紹介ページ

    • URL

      http://ashbi.kyoto-u.ac.jp/en/info/abstract-tadashi-isa/

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公開日: 2019-12-27  

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