脱抑制によって活性化する興奮性脊髄介在ニューロンネットワークの解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K16931
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分51030:病態神経科学関連
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 三上 貴弘 昭和大学, 医学部, 普通研究生 (80834944)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 脊髄 / 興奮性介在ニューロン / 抑制性介在ニューロン

研究成果の概要

脊髄内にあるニューロンネットワークは通常抑制されており、脱抑制により不規則な発作様の自発バースト活動が全ての髄節の前根から記録される。本研究ではこの脱抑制により顕在化する神経回路網（バーストジェネレータ、BG）が各脊髄節に存在すること、後根からの感覚入力によってBGを駆動できることなどを明らかにした。さらに各髄節にあるBG間の興奮性結合は強く、下部頚髄のみの脱抑制により、脊髄全体にわたって存在する各BG全体が駆動された。しかしまれに各筋を個別に支配するBGの駆動も観察された。今後、各筋のBGを個別に制御する方法が確立されれば、脊髄損傷患者が自ら呼吸や歩行できるようになる可能性がある。

自由記述の分野

整形外科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

高位脊髄損傷では脳から脊髄への指令経路が遮断されるため、歩行運動などの随意運動や呼吸運動ができない。生命維持のために人工呼吸器が必要である。本研究から各脊髄節にBGが存在すると考えられた。また同一脊髄節内に運動ニューロンが存在する筋でも対応するBGが別個に存在することも示唆された。横隔膜を支配する運動ニューロンへのBGを個別に駆動できれば、陽圧人工換気を用いずに呼吸できる可能性がある。またBG出力の強弱を制御できれば歩行させることも可能だ。このようなBGの制御方法の解明は、脳から脊髄への下行路を再生させる研究においても不可欠な知識となる。