新たに同定した小脳歩行誘発野による歩行運動分節の並列・集中制御機序

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480247
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 森 茂美 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (80001907)
• 研究分担者: 森 大志 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (50301726) ; 中陦 克己 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (60270485) ; 松山 清治 札幌医科大学, 医学部, 助教授 (40209664)
• キーワード: 歩行運動 / 小脳歩行誘発野 / 運動下行路 / 室頂核 / フック束 / 室頂核視床路 / 室頂核網様体路 / 網様体脊髄路

研究概要

私共が同定したネコの小脳歩行誘発野は左右の室頂核から始まり室頂核遠心路が交叉するフック束hook bundleの中央部に相当する。このフック束内を上行性の室頂核視床路線維、および下行性の室頂核網様体路、室頂核前庭路、室頂核・上丘・網様体路に加えて室頂核脊髄路線維が通過する。すなわち小脳歩行誘発野に加えた微小電気刺激は機能の異なる上行性・下行性の5つの遠心路を同時にかつ左右両側性に活動させることになる。本研究から次の2つの重要な研究成果と推論が生まれた。
1;室頂核網様体路と網様体脊髄路細胞そして室頂核前庭路と前庭脊髄路細胞との間には単シナプス性で強い興奮性のシナプス接続のあることを神経生理学的に明らかにした。この強力なシナプス接続様式はこれら2つの運動下行路が室頂核から始まる歩行運動信号を脊髄に伝達し、歩行運動の発動・制御に重要な役割を果たしていることを示唆する。
2;小脳歩行誘発野に特有な歩行誘発機能を解析するため、中枢無傷・無拘束ネコの小脳歩行誘発野を電気的に微小破壊し、破壊後にみられるネコの行動変化を観察した。小脳歩行誘発野破壊ネコは破壊前にくらべて、頭部・体幹そして四肢の動きを協調させる歩行運動、例えば歩行中の方位変化などに際して歩行運動をスムーズに変換することが困難となった。また歩行中の四肢の位置を決める際に著しく注意深い行動をとった。
上記の結果から小脳歩行誘発野すなわち左右の室頂核は網様体脊髄路そして前庭脊髄路など運動下行路の起始細胞群を活動させるとともに、室頂核・上丘・網様体路や室頂核脊髄路を作動させて体幹や四肢に対する頭部の位置を決め、俊敏な歩行運動の発動・制御にかかわること、室頂核遠心路の切断によって運動下行路を作動できない場合に、ネコは大脳皮質などから始まる新たな歩行発動信号によって運動下行路を作動させ歩行運動をすると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Mori,S et al.: "Instigation and control of treadmill locomotion in high decerebrate cats by stimulation of the hook bundle of Russel in the cerebellum"Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 79・11. 945-957 (2000)
• [文献書誌] Okumura,T et al: "The cat neostriatum relative distribution of cholinergic neurons versus serotonergic fibers"Brain and Development. 22. S827-S837 (2000)
• [文献書誌] Matsuyama,K et al: "Vestibulospinal and reticulospinal neuronal activity during locomotion in the infant cat.II Walking on an inclined treadmill"Journal of Neurophysiology. 84・5. 2237-2256 (2000)
• [文献書誌] Matsuyama,K et al: "Vestibulospinal and reticulospinal neuronal activity during locomotion in the infant cat.II Walking on an level surface"Journal of Neurophysiology. 84・5. 2257-2276 (2000)
• [文献書誌] Mori,F et al.: "Bipedal locomotion by the normally quadrupedal Japanese monkey, M.Fuscata : strategies for obstacle clearance and recovery from stumbling"Acta physiologica et Pharmacologia Bulgarica. (未定). (2001)
• [文献書誌] Mori,S et al.(分担執筆): "Gait Disorders"Lippincott Raven Press (New York). (2001)
• [文献書誌] Nakajima,K et al (分担執筆): "Sensorimotor Control"IOS Press (Amsterdam). (2001)