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2013 年度 実施状況報告書

多チャンネル神経活動同時記録による大脳皮質‐脊髄連関機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23700482
研究機関独立行政法人国立精神・神経医療研究センター

研究代表者

武井 智彦  独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所モデル動物開発研究部, 客員研究員 (50527950)

キーワード把握運動 / 運動制御 / 脊髄 / 一次運動野 / 霊長類
研究概要

本研究の目的は、把握運動の制御において大脳皮質一次運動野から発せられた下行性運動司令が脊髄神経活動および筋活動レベルにおいてどのように階層的に変換されているのかを解明することである。前年度までに、覚醒行動下のサル(ニホンザル、オス)おいて、下位頸髄および大脳皮質一次運動野の神経活動と上肢筋群活動の多チャンネル同時計測を成功していた。
本年度の研究成果として各神経活動(脊髄、一次運動野)がどのような筋肉の運動細胞にシナプス効果を持たらしているのかをSpike-triggered averaging法により同定することに成功した。これにより、大脳皮質および脊髄においてどのように運動司令の階層的な変換を行なわれているのかを示唆する実験結果を取得することができた。

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

本年度の目標として、覚醒行動下のサルにおいて筋活動、脊髄および大脳皮質の神経活動を同時に記録し、(1)各神経活動が筋活動とどのような相関を持つのかをSpikeTriggeredAveraging法により同定し、(2)脊髄および大脳皮質の神経活動で把握運動制御にどのような機能的な差異があるのかを検討することを目的としていた。これに対して、本年度は(1)脊髄および大脳皮質一次運動野において手の運動ニューロンに単もしくは寡シナプス性の結合を行うニューロン群を同定し、(2)そのうち脊髄介在ニューロンは皮質運動細胞ニューロンに比べてより多数の筋肉を共活動させるような投射を持つこと、(3)一方、一次運動野の皮質運動細胞ニューロンはより少数の筋肉を選択的に制御するような投射パタンを持つことが明らかとなった。これにより、脊髄および大脳皮質一次運動野の神経活動の把握運動制御における解剖学的な差異を新しく示すことに成功した。

今後の研究の推進方策

本年度の成果により、脊髄および大脳皮質一次運動野の神経活動の把握運動制御における解剖学的な差異を新しく示唆することに成功した。
そのため、今後はこれらの解剖学的な差異が、どのような機能的な差異をもたらすのかを検討するためより詳細な解析を行うことを計画している。具体的には、霊長類の把握運動を説明するモデルとして近年有力とされている「筋シナジー制御モデル」を元にして、脊髄神経活動および一次運動野神経活動が筋シナジーに対してどのような活動相関を示すのかを検討する。これにより、解剖学的な差異をもつ各神経活動がどのような機能的な差異を持つのかを検証できることが期待される。さらに、本研究課題の最終年度にあたりこれらの研究成果を学会発表および論文としてまとめていく予定である。

次年度の研究費の使用計画

本年度のうちに当該研究成果の論文発表をさらにもう一報行う可能性があったため予算を計上していたが、次年度以降へ繰越となったため。
次年度の研究計画として、筋・神経活動の信号処理および相関解析を行ない、その検討した結果を研究成果としてまとめていく予定である。そのため、主に、信号解析用の装置、ソフトウェア等の購入、論文執筆・投稿および学会発表のための予算使用を予定している。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Spinal premotor interneurons mediate dynamic and static motor commands for precision grip in monkeys2013

    • 著者名/発表者名
      Takei T, Seki K
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 33 ページ: 8850-8860

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4032-12.2013

    • 査読あり
  • [学会発表] Contrasting roles of spinal and cortical premotor neurons for control of grasping2014

    • 著者名/発表者名
      Takei T, Oya T, Seki K
    • 学会等名
      44th annual meeting of society for neuroscience
    • 発表場所
      Washington DC, Walter E. Washington Convention Center
    • 年月日
      20141115-20141119
  • [学会発表] 把握運動の制御における大脳皮質よび脊髄神経機構能的差異2013

    • 著者名/発表者名
      武井智彦
    • 学会等名
      第7回MotorControl研究会
    • 発表場所
      東京大学農部 弥生講堂 ・アネックス
    • 年月日
      20130906-20130906
  • [学会発表] 把握運動制御における大脳皮質および脊髄神経機構の機能的差異2013

    • 著者名/発表者名
      武井智彦、関和彦
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館イベントホール
    • 年月日
      20130620-20130620

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公開日: 2015-05-28  

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