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本研究課題は、運動学習時に感性・意欲・情動系神経ネットワークを駆動する脳への操作が、運動学習や運動機能回復に有効に作用することを証明し、ドーパミン系やコリン系の賦活化が、運動学習中の運動野皮質の活動性をどのようにモジュレートするのかを明らかにすることを目的とする。本年度はパーキンソン病モデルラットの前肢機能をシリンダーテストで評価し、感覚運動野皮質の経頭蓋電気刺激を行った際の機能回復の時間経過を解析した。実験の結果、５日間の介入操作により、左右前肢使用の非対称性が消失することが確認された。一方で、経頭蓋電気刺激が周辺皮質や皮質下神経核をリモートアクティベーションしている可能性について詳しく調べた実験結果からは、電気刺激直下の脳部位と神経結合を持つ周辺皮質領域にはその効果が及んでいないことが示された。また、運動学習中の脳活動の変化を長期間イメージング解析するための手法開発に取り組み、コラーゲン膜を人工硬膜として使用することで、１週間の長期間膜電位イメージングが可能となった。次に、マイネルト基底核のコリン投射神経細胞を破壊したモデル動物を用いた実験では、前肢への感覚刺激に対する皮質応答が拡大していることを、電気生理学的記録およびイメージング応答解析により確認した。行動実験結果からも本モデル動物の感覚過敏の症状が確認され、マイネルト基底核の残存神経細胞の電気刺激により、感覚フィードバックの正常化を介した運動学習亢進・機能回復への可能性が見いだされた。また、辺縁系皮質のネットワーク可塑性をスライス膜電位イメージング法により解析した実験では、遅延性不活性化カリウム電流の関与が示唆される結果が得られた。
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