| 研究課題/領域番号 |
16K07014
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| 研究機関 | 生理学研究所 |
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研究代表者 |
知見 聡美 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30396262)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 大脳基底核 / 小脳 / 視床 / 運動制御 / 神経活動 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
大脳基底核と小脳は、どちらも随意運動の発現と制御において重要な役割を果たし、その障害によって重篤な運動障害が生じることが知られている。また、どちらも大脳皮質から入力を受け情報処理のあと、視床を介して情報を戻すことにより、大脳皮質の活動を制御している。しかしながら、大脳基底核および小脳から視床に、どのように運動情報が伝達されるのかよく分かっていない。本研究では、大脳基底核と小脳が運動を制御するメカニズムを解明するために、ウイルスベクターを用いて、ニホンザルの大脳基底核出力部にハロロドプシンを、小脳出力部にチャネルロドプシンを発現させた。サルには簡単な上肢到達運動を遂行させ、視床にオプトロードを刺入し、運動課題遂行中に神経活動の記録を行った。
大脳基底核から入力を受ける視床ニューロンも、小脳から入力を受ける視床ニューロンも、運動課題のイベントに関連した神経活動の変化を示した。大脳基底核から入力を受ける視床ニューロンから記録を行い、記録しているニューロン近傍に黄色光を照射して大脳基底核出力部から視床への入力を遮断した。大脳基底核の出力部はGABA作動性の抑制性ニューロンで構成されているため、入力を遮断することによって活動が増大すると予想されたが、課題に関連した活動の増大が減弱することがわかった。このことから、大脳基底核からの入力は運動に関連した視床の活動を維持するために、不可欠であることが示唆された。一方、青色光を照射して小脳出力部から視床への入力を賦活すると、半数のニューロンでは課題に関連した活動の増大が増強され、半数のニューロンでは活動の増大が減弱することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、ニホンザルにおいて、大脳基底核の出力部のニューロンにハロロドプシンを、小脳の出力部のニューロンにチャネルロドプシンを効率良く発現させることに成功した。視床内にオプトロードを刺入して大脳基底核から出力を受ける視床ニューロンから記録を行いながら、近傍に黄色光照射を行うことにより、大脳基底核出力部からの情報伝達を完全にブロックすることが出来た。また、小脳から入力を受ける視床ニューロンから記録を行いながら、近傍に青色光を照射することにより、小脳出力部ニューロンのターミナルを賦活して、視床ニューロンを興奮させることにも成功した。運動課題中の神経活動の記録も順調に進んでおり、現在、黄色光／青色光の照射によって課題に関連した神経活動を変化させる実験を進めているため、当初の実験計画通りに進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在進めている実験を継続することに加え、同様の方法を用いて、大脳基底核出力部にチャネルロドプシンを、小脳出力部にハロロドプシンを発現させる。運動課題遂行中に大脳基底核からの入力を賦活したり、小脳からの入力を遮断したりすることによって、課題に関連した神経活動がどのように変化するのかを調べる。これまでの結果と合わせて考察することにより、大脳基底核と小脳がどのように視床ニューロンの活動を調節し、運動制御に寄与しているのかを明らかにしたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験動物（ニホンザル）入手を考えていたが、今年度中の入手は見送ったため、来年度の早期にその費用として使用したい。
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