大脳基底核-大脳皮質系における学習と思考の神経機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12210015
• 研究種目: 特定領域研究(C)
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 木村 實 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (40118451)
• 研究分担者: 松本 直幸 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (00252726)
• キーワード: 大脳基底核 / 線条体 / 視床 / 髄板内核 / CM / Pf核 / 注意 / 順序運動 / 企画

研究概要

本年度の研究によって得られた成果は以下の2点に集約される。
1.視床-線条体投射によって運ばれる情報の機能的な意味
大脳基底核の線条体は、広範な大脳皮質から部位依存的な投射を受けると共に、視床の髄板内核(CM/Pf)から投射を受けることが知られている。しかし、CM/Pf核からの投射については生理学的な実験研究がほとんどなく、どのような機能的な意味を持つかについては依然不明である。本研究では、サルに感覚刺激を提示し、CM/Pf核のニューロンがどのような応答特性をもつかを調べた。その結果、1)視覚、聴覚や体性感覚などの複数の感覚刺激に応答すること、2)Pf核ニューロンは短潜時で、CM核ニューロンは長潜時で応答すること、3)同じ刺激を繰り返すと反応の馴化が生じること、4)CM/Pf核を不活性化すると、線条体のニューロンの感覚応答が消失することがわかった。この結果は、視床髄板内核(CM/Pf)から線条体に注意や警戒に関わる神経情報が送られていることを示している。
2.アクションの企画と実行に関わる大脳皮質基底核ループ神経回路の役割
複数の運動を特別な順番で行って達成する目的指向性の行動(アクション)課題を行う時、大脳皮質補足運動野(SMA)や前補足運動野(PreSMA)のニューロンが運動の順番や組み合わせ順序に選択的な活動をすることが知られているが、線条体ニューロンも同様な活動をする。この機能を知るために、順序運動課題を行っているサルの複数の線条体ニューロンの活動を同時に記録し、神経放電の相互相関を求めた。その結果、最終的に報酬を得るに至る複数の感覚・運動事象の中、最初に生じる事象と関わるニューロンから、それより後で生じる事象に関わるニューロンに対して興奮結合を生じることがわかった。この結果は、大脳皮質基底核ループが行動の要素をつなぎ合わせてアクションを生み出す役割を担っていることを示している。

研究成果

• [文献書誌] Kondo M.,Imahori Y.,Mineura K.,Kimura M.,Nakajima K.: "Altered neuronal iteraction in the basal ganglia-thalamocortical circuit of corticobasal degeneration : A positron emission tomographic study."Neuroreport . (in press).
• [文献書誌] Matsumoto N.,Minamimoto T.,Graybiel AM.,Kimura M.: "Neurons in the thalamic CM/Pf complex supply neurons in the striatum with multisensory information with orienting value."J.Neurophysiol. 85. 960-976 (2001)
• [文献書誌] 木村實: "大脳基底核の機能はどこまでわかったか"脳21. 13. 9-14 (2000)
• [文献書誌] 松本直幸,木村實: "大脳基底核の学習機能"脳21. 13. 23-28 (2000)
• [文献書誌] 木村實: "大脳皮質基底核系の機能研究 -現状と展望-"京都府立医科大学雑誌. 110. 89-103 (2001)
• [文献書誌] Kimura M.,Matsumoto N.,Okahashi K.: "Functional connectivity among striate neurons of monkeys performing motor sequences."Neurosci.Res.. Suppl.24. S43 (2000)
• [文献書誌] 西野仁雄,柳原大 編: "運動の神経科学"ナップ社. 252 (2000)