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2022 年度 実績報告書

上肢喪失時における脳の超適応

公募研究

研究領域身体-脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
研究課題/領域番号 22H04790
研究機関生理学研究所

研究代表者

南部 篤  生理学研究所, 研究連携センター, 特任研究員 (80180553)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード体部位局在 / 幻肢 / サル / 運動皮質 / 感覚皮質 / 可塑性
研究実績の概要

私たちの脳には体部位局在を示す領野、すなわち体の部位と脳の特定の小領域が1対1に対応している領野が数多くある。例えば、大脳皮質には複数の感覚運動野があり、それぞれに体部位局在が存在する。なかでも一次運動野(M1)は、ヒトと非ヒト霊長類の中心前回と中心溝の前壁に存在し、内側から外側にかけて下肢、体幹、上肢、口腔顔面領域が再現されている。また、一次体性感覚野(S1)は、中心後回に存在し、内側から外側にかけて下肢、体幹、上肢、口腔顔面領域が再現されている。体の一部が失われた際に、感覚運動皮質におけるこのような体部位局在が、どのような変化をうけるのであろうか?
幼少時に事故によって一側の上肢遠位部を失ったサルにおいて、中心前回の表面と中心溝の前壁を占めているM1の体部位局在がどのように変化したのかを調べた。健常側の大脳皮質では、M1の体部位局在は正常サルと同様であった。正常サルでは、体部位局在の左右差は認められない。一方、障害側では、手指、手根を再現していたと思われる領域が喪失しており、その代わりに断端部が再現されていた。この領域のニューロンは、断端の触診によって反応し、また低強度の皮質内微小刺激(ICMS)で断端の筋肉の収縮を誘発したた(コア領域)。したがってM1の遠位領域は、断端領域に取って代わられたことになる。口腔顔面、近位上肢、体幹、下肢領域など他の一般的なM1の体部位局在は、健常側と同じであった。低強度のICMSで運動を誘発できるコア領域は、障害側では健常側に比べて縮小していた。

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

上肢を失ったニホンザルにおいて、大脳皮質一次運動野のマッピングを行うなど、順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

マッピングするサルの頭数を増やすとともに、一次体性感覚野や高次運動野のマッピングを行う。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 3件、 招待講演 13件) 図書 (1件) 備考 (4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Subthalamic nucleus deep brain stimulation driven by primary motor cortex γ2 activity in parkinsonian monkeys2022

    • 著者名/発表者名
      Darbin Olivier、Hatanaka Nobuhiko、Takara Sayuki、Kaneko Nobuya、Chiken Satomi、Naritoku Dean、Martino Anthony、Nambu Atsushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 6493-6493

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10130-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Subthalamic nucleus stabilizes movements by reducing neural spike variability in monkey basal ganglia2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Taku、Chiken Satomi、Kobayashi Kenta、Nambu Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 2233-2233

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29750-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cerebro-cerebellar interactions in nonhuman primates examined by optogenetic functional magnetic resonance imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Goda Naokazu、Hasegawa Taku、Koketsu Daisuke、Chiken Satomi、Kikuta Satomi、Sano Hiromi、Kobayashi Kenta、Nambu Atsushi、Sadato Norihiro、Fukunaga Masaki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 3 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1093/texcom/tgac022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dopamine drives neuronal excitability via KCNQ channel phosphorylation for reward behavior2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuboi Daisuke、Otsuka Takeshi、Shimomura Takushi、Faruk Md Omar、Yamahashi Yukie、Amano Mutsuki、Funahashi Yasuhiro、Kuroda Keisuke、Nishioka Tomoki、Kobayashi Kenta、Sano Hiromi、Nagai Taku、Yamada Kiyofumi、Tzingounis Anastasios V.、Nambu Atsushi、Kubo Yoshihiro、Kawaguchi Yasuo、Kaibuchi Kozo
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 40 ページ: 111309~111309

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111309

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 定位脳手術に役立つ神経生理学2023

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第62回日本定位・機能神経外科学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Hidden code of the basal ganglia2023

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第12回 生理研-脳研-ヒト進化研究センター合同シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Somatotopic reorganization of the macaque sensorimotor cortex after accidental arm amputation2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nambu
    • 学会等名
      CIN-NIPS-Asia Pacific Systems Neuroscience Symposium 2023(
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脳基底核疾患の病態生理の統一的理解にむけて2023

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
  • [学会発表] My life with the basal ganglia2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nambu
    • 学会等名
      生理学研究所国際研究集会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elucidating neuronal mechanism of Parkinson’s disease using NHP2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nambu, Satomi Chiken
    • 学会等名
      NPRCT-CU Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of optogenetics and chemogenetics to NHP using viral vectors2023

    • 著者名/発表者名
      Satomi Chiken, Atsushi Nambu
    • 学会等名
      NPRCT-CU Symposium
  • [学会発表] 大脳基底核、わかったこと、わからないこと2023

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      生理学研究所 部門公開セミナー
  • [学会発表] 大脳基底核の神経活動から迫るパーキンソン病の病態2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第63回日本神経学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] モデル動物の神経活動から大脳基底核疾患の病態を考える2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      Movement Disorders Conference
    • 招待講演
  • [学会発表] モデル動物を用いてヒトの神経疾患の病態を明らかにする2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      革新脳・国際脳合同国内シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Somatotopic reorganization of the sensorimotor cortex in macaque monkeys after accidental arm amputation2022

    • 著者名/発表者名
      Pimpimon Nondhalee, Nobuhiko Hatanaka, Atsushi Nambu
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] 大脳基底核の神経回路からパーキンソン病の病態を考える2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      Neurology Webセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核疾患の病態生理を統一的に理解する2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第12回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の病態生理を統一的に理解する2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      機能生物学セミナー(東京大学医学部)
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の神経活動から見たパーキンソン病2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第27回東海パーキンソン病研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核の神経活動からパーキンソン病の病態生理を考える2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第35回関東パーキンソン病勉強会
    • 招待講演
  • [学会発表] 大脳基底核疾患の病態生理の統一的理解に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 学会等名
      第52回日本臨床神経生理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ドーパミンはKCNQチャネルのリン酸化を介して神経細胞の興奮性を高めることで報酬行動を促進させる2022

    • 著者名/発表者名
      坪井大輔、大塚岳、下村拓史、Md.Faruk Omar、山橋幸恵、天野睦紀、佐野裕美、永井 拓、山田清文、Anastasios V. Tzingounis、南部篤、久保義弘、川口泰雄、貝淵弘三
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] マカクサルにおける運動の実行と中止に関わる視床下核ニューロンの活動様式2022

    • 著者名/発表者名
      畑中伸彦、Zlata Polyakova、知見聡美、南部 篤
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] 上肢到達運動の制御過程に小脳を起点とし筋肉に至る神経経路が関与する2022

    • 著者名/発表者名
      中山義久、佐野暢哉、知見聡美、南部 篤、西村幸男
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] dystonia musculorumマウスの運動異常における感覚運動回路の役割2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡 望、黒瀬雅之、佐野裕美、知見聡美、山村健介、南部 篤、竹林浩秀
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] 黒質-線条体路ドーパミン伝達による行動関連ニューロン活動の報酬履歴への依存性2022

    • 著者名/発表者名
      野々村聡、リオス アライン、加藤成樹、酒井 裕、南部 篤、高田 昌彦、小林和人、木村 實、礒村宜和
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [図書] カンデル神経科学 第2版(訳書)2022

    • 著者名/発表者名
      南部 篤
    • 総ページ数
      1704
    • 出版者
      メディカル・サイエンス・インターナショナル
    • ISBN
      978-4-8157-3055-0
  • [備考] 生体システム研究部門web site

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/sysnp/

  • [備考] 光照射とfMRIでサルの脳内ネットワークを明らかに

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/nips_research/press/2022/06/2022fmri.html

  • [備考] 滑らかな運動はどう実現されるのか~大脳基底核の視床下核が運動を制御するメカニズム~

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/release/2022/04/post_472.html

  • [備考] パーキンソン病の新たな治療法を開発

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/release/2022/04/post_471.html

  • [学会・シンポジウム開催] 生理学研究所国際研究集会「大脳皮質ー大脳基底核神経回路の機能とその破綻がもたらす機能障害」2023

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公開日: 2024-12-25  

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