大脳皮質―視床下核―淡蒼球路の機能を探る

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13680890
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 南部 篤 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (80180553)
• キーワード: 大脳基底核 / 淡蒼球 / 視床下核 / 直接路 / ハイパー直接路 / 間接路 / 運動制御

研究概要

大脳皮質の広い領野に由来する情報は、大脳基底核で処理された後、大部分は視床を介して大脳皮質、とくに前頭葉に戻るというループ回路を形成している。線条体ニューロンが淡蒼球内節に単シナプス性に投射する経路(直接路)と線条体ニューロンが淡蒼球外節と視床下核を経由して多シナプス性に淡蒼球内節に至る経路(間接路)の2経路を介して、大脳基底核の入力部から出力部に情報が伝達されるとされているが、それ以外にも大脳皮質-視床下核-淡蒼球内節という経路(ハイパー直接路)も存在する。実際、大脳皮質を電気刺激し、淡蒼球内節から神経活動を記録すると、早い興奮、抑制、遅い興奮という3相性の応答を示す。これまでの研究から、早い興奮はハイパー直接路を介したものであることがわかっているので、本年度は主に、抑制と遅い興奮の由来について検討した。あらかじめ大脳皮質運動関連領野(一次運動野、補足運動野)に刺激電極を埋め込んでおいたサルを用い、淡蒼球から記録を行った。局所にgabazine (GABA_A受容体拮抗薬)を注入すると、発射頻度が上昇すると同時に抑制が消失した。NBQX (non-NMDAグルタミン酸受容体拮抗薬)の注入では早い興奮と遅い興奮が消失した。また、これら両者を投与すると、淡蒼球ニューロンは、一定間隔で発火する傾向を示した。更に、淡蒼球内節で記録しながら、淡蒼球外節にムシモルを注入しブロックすると、遅い興奮が消失した。これらの結果は、抑制は直接路を、遅い興奮は間接路を経由していること、淡蒼球ニューロンは一定周波数で自発発射をする能力を持っていることを示している。今後は、実際の課題をサルに課し、大脳基底核を巡る各経路がどのような情報を運んでいるのか検討していきたい。

研究成果

• [文献書誌] Nambu A, Kaneda K, Tokuno H, Takada M: "Organization of corticostriatal motor inputs in monkey putamen"J Neurophysiol. 88. 1830-1842 (2002)
• [文献書誌] Kaneda K, Nambu A, Tokuno H, Takada M: "Differential processing patterns of motor information via striatopallidal and striatonigral projections"J Neurophysiol. 88. 1420-1432 (2002)
• [文献書誌] Kitano K, Cateau H, Kaneda K, Nambu A, Takada M, Fukai T: "Two-state membrane potential transitions of striatal spiny neurons as evidenced by numerical simulations and electrophysiological recordings in awake monkeys"J Neurosci. 22:RC230. 1-6 (2002)
• [文献書誌] Isomura Y, Fujiwara-Tsukamoto Y, Imanishi M, Nambu A, Takada M: "Distance-dependent Ni^<2+>-sensitivity of synaptic plasticity in apical dendrites of hippocampal CA1 pyramidal cells"J Neurophysiol. 87. 1169-1174 (2002)
• [文献書誌] Akazawa T, Takada M, Nambu A: "Activity and distribution patterns of monkey pallidal neurons in response to peripheral nerve stimulation"Neurosci Lett. (印刷中).
• [文献書誌] Nambu A, Tokuno H, Takada M: "Functional significance of the cortico-subthalamo-pallidal "hyperdirect"pathway"Neurosci Res. 43. 111-117 (2002)
• [文献書誌] 高田昌彦, 南部 篤: "皮質-視床下核投射の機能的意義"脳の科学. 24. 437-444 (2002)
• [文献書誌] 南部 篤: "大脳基底核の機能-パーキンソン病理解のために"臨床リハ. 11. 1095-1101 (2002)
• [文献書誌] Nambu A, Kaneda K, Tokuno H, Takada M: "Partly converging but largely segregated corticostriatal projections from the primary motor cortex and the supplementary motor area The Basal Ganglia VII pp147-153"10.5. 638 (2002)
• [文献書誌] Takada M, Matsumura M, Kojima J, Yamaji Y, Inase M, Tokuno H, Nambu A, Imai H: "Protection against nigrostriatal dopamine cell death by pedunculopontine tegmental nucleus lesions The Basal Ganglia VII pp67-76"Kluwer/Plenum. 638 (2002)