| 研究課題/領域番号 |
26250013
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| 研究機関 | 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター |
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研究代表者 |
関 和彦 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, 部長 (00226630)
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| 研究分担者 |
太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (80304161)
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| 研究期間 (年度) |
2014-06-27 – 2018-03-31
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| キーワード | 脊髄介在ニューロン / ミラーニューロン / 筋シナジー / シナプス前抑制 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、随意運動制御の際の感覚運動統合において、上位中枢と脊髄の連関が持つ役割について明らかにする事が目的であった。具体的には３項目に分けて研究を実施した。第一の課題は、脊髄介在ニューロンと運動ニューロンとの関係性において表現されている筋協調パタンを、異なる脊髄下降路がそれぞれどのように利用して随意筋活動を生成しているのかについて明らかにする事であった。この点について、本年度は赤核脊髄路の筋シナジー表現に集中して電気生理学的実験を行い、それら多関節協調に関連する可能性を見いだした。第二に、高次運動中枢からの脊髄投射の役割を知るため、脊髄における把握運動ニューロンやミラーニューロン様活動の意義を明らかにする事を目的にした。本年度は新規行動課題の開発とサルの行動訓練を行なった。その結果、平成２７年度前半には神経活動の記録を行なうことができそうである。第三に、随意運動の制御における中枢神経系への末梢感覚フィードバックの役割の一部を、光遺伝学による一次求心神経活動の選択的遮断などによって明らかにし、フードバックの制御がシナプス前抑制によって行われている事を証明する事であった。今年度は光遺伝学の実験系を齧歯類の末しょう神経系をにおいて確立すると同時に、シナプス前抑制の機能評価のための行動訓練を２頭のサルを対象に行なった。
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| 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
研究項目1】本年度は赤核脊髄路細胞の表現する筋シナジーを明らかにする実験を行なった。具体的には1頭のサルにおいて手指筋から体幹筋まで広い範囲の筋が使われる行動課題を訓練し、その際の赤核ニューロン活動を記録し、筋電図のspike-triggered averagingによって運動ニューロンに投射のあるpremotor ニューロンを同定する。その後、個々のニューロンの筋出力パタンを赤核premotorニューロン内で主成分解析することにより、個々の領域が代表的に表現する筋シナジーパタンを明らかにした。
【研究項目2】当年度はサル頚髄ニューロンにおけるミラー活動を記録するための実験装置や行動タスクを準備し行動訓練を開始した。そのため、行動制御用の新たな実験装置を開発した。この装置はサルに運動を行わせる際には手前、ヒトの運動を観察する際には反対側のオブジェクトがそれぞれ可視化される。異なった把握タイプにおけるミラー活動を評価するために、3種類の把握オブジェクトを準備し、ターンテーブルで回転させた。年度途中に装置が完成したので、２頭のサルを対象に行動訓練を開始した。
【研究項目３】
サル手首運動中の筋神経入力へのシナプス前抑制の動態を定量化する目的である。サルに手首屈曲運動を訓練し、脊髄刺激に対する筋感覚神経の逆行性応答をカフ電極によって記録し定量化を試みた。残念ながら手術後の感染によりカフ電極が機能しなかったため、新たな個体を用いて行動訓練を行なっている。
一方、ラットを対象に、末梢求心神経にウィルスベクターを用いて光活動制御遺伝子を導入する予備実験を開始した。末しょう神経に適切なベクターの血清型が同定された。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は一部感染事故などのため律速因子があったが、全体的にはほぼ計画通りに進める事ができた。今後、研究項目1では赤核脊髄路の２頭目の実験を本格化させると同時に、脊髄介在ニューロンが表現する筋シナジーについての論文執筆を進める予定である。研究項目2では行動訓練を終了し、脊髄介在ニューロンからの記録実験を進行する。研究項目３では、シナプス前抑制に関する電気生理学実験を進めると同時に、光遺伝学的手法をマカクサルに移行する。
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