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2011 年度 実績報告書

大脳基底核から視床・大脳皮質への出力様式

研究課題

研究課題/領域番号 21240039
研究機関生理学研究所

研究代表者

南部 篤  生理学研究所, 統合生理研究系, 教授 (80180553)

研究分担者 木村 實  玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (40118451)
川口 泰雄  生理学研究所, 大脳皮質機能研究系, 教授 (40169694)
キーワード大脳基底核 / 視床 / 大脳皮質 / 運動野 / 随意運動
研究概要

大脳基底核と小脳核からの出力が、視床―大脳皮質投射ニューロンに対してどのような影響を与えるのかを調べた。サルの視床から単一ニューロン活動を記録し、大脳皮質運動野の刺激による逆行性応答により、視床―大脳皮質投射ニューロンであることを同定しておく。次に淡蒼球内節、小脳核を刺激し、このニューロンの自発発射の変化について調べた。これらの視床―大脳皮質投射ニューロンは、覚醒下であるにも拘らず自発発射頻度は低い傾向にあった。淡蒼球内節の単発刺激を行うと、抑制あるいは抑制に続く興奮の応答が記録されたのに対し、小脳核の単発刺激では、興奮とそれに続く抑制が観察された。淡蒼球内節から入力を受ける視床ニューロンは、視床の前方に位置するのに対し、小脳核から入力を受けるものはより後方に存在し、両者から入力を受けるものは殆どなかった。次に、100Hz程度の連続刺激の影響を調べたところ、淡蒼球内節の連続刺激では、抑制ばかりではなく、刺激期間中の興奮、さらには刺激後の大きな興奮なども記録された。一方、小脳核の連続刺激では、興奮とそれに引き続く抑制が観察された。以上の結果は、小脳核―視床投射は視床ニューロンに対して興奮性に働くのに対し、淡蒼球内節―視床投射は視床ニューロンに対して、基本的には抑制性であるが、場合によっては興奮性の影響を与える可能性も示唆している。
一方、川口は大脳基底核と小脳から入力を受ける視床核群を免疫組織化学に同定して、それらの徐波時活動を比較したところ、大脳基底核入力を受け前頭皮質表層へ投射する細胞の中に、徐波脱分極相の開始付近で選択的に発火するものがあることを見つけた。

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

大脳基底核の出力が視床に与える影響について調べたところ、従来考えられていた様に単に抑制だけではなく、リバウンドによる興奮の可能性もあることが判明した。このことは、大脳基底核が視床・大脳皮質にどのような影響を与え、運動をコントロールしているかについて、大きな考え方の変革を促すものである。

今後の研究の推進方策

大脳基底核の出力が視床に与える影響について調べたところ、抑制だけではなく、リバウンドによる興奮の可能性もあることが判明した。このような興奮が、実際、大脳皮質の興奮性にも反映するのか、大脳皮質から記録を行い、とくに小脳核からの出力と比べて調べていく。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Differentiated participation of thalamocortical subnetworks in slow/spindle waves and desynchronization2012

    • 著者名/発表者名
      Ushimaru M, Ueta Y, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 32 ページ: 1730-1746

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4883-11.2012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential activity patterns of putaminal neurons with inputs from the primary motor cortex and supplementary motor area in behaving monkeys2011

    • 著者名/発表者名
      Takara S, Hatanaka N, Takada M, Nambu A
    • 雑誌名

      J Neurophysiol

      巻: 106 ページ: 1203-1217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia2011

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci

      巻: 34 ページ: 1470-1484

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cortically evoked responses of human pallidal neurons recorded during stereotactic neurosurgery2011

    • 著者名/発表者名
      Nishibayashi H, Ogura M, Kakishita K, Tanaka S, Tachibana Y, Nambu A, Kita K, Itakura T
    • 雑誌名

      Mov Disord

      巻: 26 ページ: 469-476

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origins of multisynaptic projections from the basal ganglia to rostrocaudally distinct sectors of the dorsal premotor area in macaques2011

    • 著者名/発表者名
      Saga Y, Hirata Y, Takahara D, Inoue K, Miyachi S, Nambu A, Tanji J, Takada M, Hoshi E
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci

      巻: 33 ページ: 285-297

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A neural correlate of the processing of multi-second time intervals in primate prefrontal cortex2011

    • 著者名/発表者名
      Yumoto N, Lu X, Henry TR, Miyachi S, Nambu A, Fukai T, Takada M
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 6(4)

    • DOI

      DOI: 10.1371/journal.pone.0019168

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Somatotopic organization of the primate basal ganglia2011

    • 著者名/発表者名
      Nambu A
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 5 ページ: 1-9

    • DOI

      DOI: 10.3389/fnana.2011.00026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced pallidal output causes dystonia2011

    • 著者名/発表者名
      Nambu A, Chiken S, Shashidharan P, Nishibayashi H, Ogura M, Kakishita K, Tanaka S, Tachibana Y, Kita H, Itakura T
    • 雑誌名

      Front Syst Neurosci

      巻: 5: 89

    • DOI

      DOI: 10.3389/fnsys.2011.00089

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Re; Cortically evoked responses of human pallidal neurons2011

    • 著者名/発表者名
      Nishibayashi H, Nambu A, Tachibana Y, Itakura T
    • 雑誌名

      Mov Disord

      巻: 26 ページ: 2583-2584

    • DOI

      10.1002/mds.23885

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 線条体における運動手続き記憶2011

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 29 ページ: 172-176

  • [雑誌論文] 大脳基底核における可塑性2011

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 29 ページ: 782-786

  • [雑誌論文] 臨床に役立つ大脳基底核の解剖と生理2011

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 雑誌名

      神経治療学

      巻: 28 ページ: 19-23

  • [雑誌論文] 気になる脳部位 視床下核2011

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 雑誌名

      分子精神医学

      巻: 11 ページ: 203-206

  • [学会発表] What electrophysiology teaches us about the pathophysiology of dystonia

    • 著者名/発表者名
      A Nambu, S Chiken, P Shashidharan, H Nishibayashi, M Ogura, K Kakishita, S Tanaka, Y Tachibana, H Kita, T Itakura
    • 学会等名
      The International Behavioural and Neural Genetics Society (IBANGS)
    • 発表場所
      Rome, Italy
  • [学会発表] Dopamine D1 receptor modulates neurotransmission through the basal ganglia

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Ohta C, Sato A, Sasaoka T, Katsuki M, Kurokawa M, Nambu A
    • 学会等名
      8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center (愛知)
  • [学会発表] 淡蒼球脳深部刺激療法の作用機序の検討

    • 著者名/発表者名
      知見聡美,南部 篤
    • 学会等名
      第26回日本大脳基底核研究会
    • 発表場所
      パレスホテル箱根(神奈川)
  • [学会発表] 運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸およびGABA作動性調節

    • 著者名/発表者名
      畑中伸彦,高良沙幸,金子将也,南部 篤
    • 学会等名
      名古屋大学医学研究科・生理学研究所合同シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
  • [学会発表] 大脳基底核の生理機能解明への光遺伝学の応用

    • 著者名/発表者名
      佐野裕美、知見聡美、加藤成樹、小林憲太、小林和人、南部篤
    • 学会等名
      包括型脳科学研究推進支援ネットワーク 夏のワークショップ
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
  • [学会発表] 大脳皮質―大脳基底核ループと大脳基底核疾患

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第11回秋田県神経変性疾患研究会
    • 発表場所
      イヤタカ(秋田)
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸およびGABA 作動性調節

    • 著者名/発表者名
      畑中伸彦,金子将也,高良沙幸,高田昌彦,南部篤
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
  • [学会発表] ドーパ反応性ジストニアモデルマウスにおける大脳基底核ニューロンの活動

    • 著者名/発表者名
      知見聡美,一瀬千穂,一瀬宏,近藤一直,南部篤
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
  • [学会発表] 線条体-淡蒼球投射ニューロンは淡蒼球外節および黒質網様部の応答パターンを介して運動を制御する

    • 著者名/発表者名
      佐野裕美、知見聡美、小林和人、南部篤
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
  • [学会発表] 覚醒下マーモセットにおける運動関連領域の神経生理学的解析

    • 著者名/発表者名
      纐纈大輔、畑中伸彦、伊佐 正、南部 篤
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川)
  • [学会発表] 淡蒼球脳深部刺激療法の作用機序の検討

    • 著者名/発表者名
      知見聡美,南部 篤
    • 学会等名
      第58回中部日本生理学会
    • 発表場所
      福井県県民ホール(福井)
  • [学会発表] 線条体ー淡蒼球投射ニューロンが制御する運動調節機構の解明

    • 著者名/発表者名
      佐野裕美、知見聡美、小林和人、南部 篤
    • 学会等名
      第58回中部日本生理学会
    • 発表場所
      福井県県民ホール(福井)
  • [学会発表] 古典電気生理学+薬理学+分子生物学的手法を用いた脳研究

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第11回生理学若手ウィンタースクール「高次脳機能研究の先端技術」
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京)
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核と揺らぎ

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      自然科学研究機構プロジェクト 「脳神経情報の階層的研究」「機能生命科学における揺らぎと決定」 合同シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知)
    • 招待講演
  • [学会発表] Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A
    • 学会等名
      Frontiers in Primate Neuroscience Researches
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京)
  • [学会発表] High-frequency pallidal stimulation disrupts information flow through the pallidum by GABAergic inhibition

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      Frontiers in Primate Neuroscience Researches
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京)
  • [学会発表] Cortico-basal ganglia loop and movement disorders

    • 著者名/発表者名
      Nambu A
    • 学会等名
      第1回生理研-チュービンゲン大学合同神経科学シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知)
    • 招待講演
  • [学会発表] Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Y, Iwamuro H, Kita H, Takada M, Nambu A
    • 学会等名
      第1回生理研-チュービンゲン大学合同神経科学シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(愛知)
  • [学会発表] 神経活動を記録することにより、大脳基底核疾患の病態に迫る

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      京都大学霊長類研究所共同利用研究会「行動特性を支配するゲノム基盤と脳機能の解明」
    • 発表場所
      京都大学霊長類研究所(愛知)
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸およびGABA 作動性調節

    • 著者名/発表者名
      畑中伸彦、金子将也、高良沙幸、高田昌彦、南部 篤
    • 学会等名
      第89回日本生理学会大会
    • 発表場所
      長野県松本文化会館(長野)
  • [学会発表] 淡蒼球内節-脳深部刺激療法の作用機序の解析

    • 著者名/発表者名
      知見聡美,南部篤
    • 学会等名
      第89回日本生理学会大会
    • 発表場所
      長野県松本文化会館(長野)
  • [学会発表] 線条体―淡蒼球投射ニューロンが制御する運動調節機構の解明

    • 著者名/発表者名
      佐野裕美、知見聡美、疋田貴俊、小林和人、南部 篤
    • 学会等名
      第89回日本生理学会大会
    • 発表場所
      長野県松本文化会館(長野)
  • [学会発表] サル一次運動野におけるECoGによる運動関連皮質内神経活動の推定

    • 著者名/発表者名
      渡辺秀典、佐藤雅昭、鈴木隆文、南部 篤、西村幸男、川人光男、伊佐 正
    • 学会等名
      第89回日本生理学会大会
    • 発表場所
      長野県松本文化会館(長野)
  • [備考] パーキンソン病の運動障害の原因となる脳の電気信号異常に新発見

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2011/11/post-193.html

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公開日: 2014-07-24  

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