Limitations and Breakthroughs in the Pathological Brain

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Understanding and breaking the limit of human minds and performance
• Project/Area Number: 20H05714
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (I)
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: NISHIMURA Yukio 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, プロジェクトリーダー (20390693)
• Project Period (FY): 2020-10-02 – 2023-03-31
• Keywords: 腹側中脳 / 筋力 / DERADD / 脊髄損傷 / 体性感覚 / 歩行

Outline of Final Research Achievements

Human functional brain imaging experiments have shown that activity in the ventral midbrain during movement preparation can predict future muscle output. Activation of neuronal activity by the DREADD improved movement time, muscle output, spinal reflexes, and the thermal response in monkeys. Intervention with an artificial neural connection system in patients with chronic spinal cord injury resulted in increased walking speed, increased neural connection strength between the brain and spinal cord, and expanded the area that can induce walking. We found that recovery of walking function is accompanied by reorganization of neural circuits connecting the brain and spinal cord.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、脳梗塞や脊髄損傷患者における神経接続と心の限界を理解し、それを突破するための新たな介入法の開発に貢献する。学術的には、神経科学やリハビリテーション医学において、神経接続と心の役割を明らかにする重要な知見を提供する。社会的には、機能回復を妨げる病態脳の限界を克服するための介入法の開発は、脳梗塞や脊髄損傷患者の生活の質を向上させる可能性がある。新たな治療法やリハビリテーションプロトコルが確立されれば、患者の機能回復が促進され、自立生活への復帰や社会参加の向上が期待される。