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本研究では、新規に脳と脊髄とを人工的に神経接続した際に、入力先である脳と出力先である脊髄がいかにして人工神経接続に適応していくのかを明らかにすること目的として研究を推進した。
本研究における核心となす問い「新しい神経結合に対しての神経系における柔軟な適応は、いかなる神経機序によって達成されるのか？」ということを達成するために二つのテーマを設定した。
テーマ 1 大脳皮質の神経細胞は運動に対する役割を変えられるか？ 皮質ニューロンと皮質領野の生来の役割に関わらず、人工神経接続によりサルの皮質の神経細胞は、接続された脊髄の役割に対応して、柔軟に活動パターンを変化させ得ることが示された。即ち、脊髄が皮質ニューロンの役割を決定していることが明らかになった。
テーマ 2 脊髄損傷患者の機能回復は脳・脊髄の機能的地図の変化によるものか？ 頚髄あるいは胸髄レベルに損傷があり、かつ脳と腰髄との神経結合が残存している患者グループでは、人工神経接続の効果があり随意歩行機能が改善した。機能改善を示した患者グループは、大脳皮質および脊髄においても機能マッピングの再組織化が見られた。
本研究提案は「新しい神経結合に対しての神経系における柔軟な適応は、いかなる神経機序によって達成されるのか？」という問いに対して、本研究で得られた結論は次である。人工神経接続によって新たに繋げられた下位の脊髄と筋肉の役割に合わせて、大脳皮質はその活動を変化させることで新規の神経結合に適応する。それにより、大脳皮質は新たな機能を獲得できる。言い換えると、大脳皮質は繋げられた下位の脊髄と筋肉の奴隷であり、大脳皮質は脊髄と筋肉を支配しているのではなく、その逆で大脳皮質は脊髄と筋肉に支配されていると言える。
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