随意運動制御における大脳から小脳核への入力の機能的役割

从大脑到小脑核的输入在自主运动控制中的功能作用

基本信息

批准号：
07252206
负责人：
篠田義一
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07252206/
关键词：
視床視床網様核皮質視床細胞小脳 VL核運動野

项目摘要

本研究は、視床VL核TCNに対する大脳運動野からの入力について解析を行い、皮質入力による小脳-視床-大脳投射系の調節機構について検討した。特に、皮質からの抑制入力の性質と、それを引き起こす視床VL核内の抑制性介在細胞と視床網様核のGABA作動性細胞を含む神経回路網を明らかにすることを試みた。実験は、ネンブタール麻酔したネコを用い、小脳出力を結合腕(BC)、運動野、前運動野で、電気刺激し、対側VL核で細胞内記録を行った。TCNは小脳刺激により単シナプス性の大きなunitary EPSPに続き、2シナプス性のIPSPが生じた。同様に大脳皮質刺激によって、TCNには大きなEPSPとそれに続くIPSPが記録された。この小脳及び大脳からのIPSPの起源を調べるため、視床網様核細胞(TRN)から細胞内記録を行った所、TRNは、小脳から2シナプス性の興奮性入力を受け、大脳からは、単シナプス性の興奮性入力を受けていた。大脳刺激により生じるEPSPは2種類があり、小脳入力との衝撃実験の結果から、早いEPSPは、視床TCN細胞の軸索側枝を介していることが推定された。大脳刺激で生じるIPSPは少なくとも2種類に分類された。早いIPSPは、大脳から生じる単シナプス性EPSPと同じ潜時であることから、皮質視床細胞を介するものではなく、TCNの側枝を介してTRNが興奮を受け、そのTRNがTCNに抑制を及ぼしているると解釈された。視床VL核内の介在細胞は、小脳核細胞と大脳の皮質視床細胞のそれぞれから単シナプス性興奮性入力を受けTCNに抑制を及ぼしており、視床網様核のTRNは、小脳から視床VL核のTCNの側枝を介して2シナプス性の興奮入力を受け、大脳からは皮質視床細胞から単シナプス性興奮入力を受け、VL核のTCNに抑制を及ぼしていることが明らかとなった。このように、皮質から視床への興奮性及び抑制性入力は小脳-視床-大脳投射系のspatial focusingあるいは、shifting active areaを行う重要な機能的役割を担っていることが推察された。

在本研究中，我们分析了大脑运动皮层到丘脑VL核TCN的输入，并研究了皮层输入对小脑-丘脑-大脑投射系统的调节机制。特别是，我们试图阐明来自皮质和引起抑制的神经网络的抑制输入的性质，包括丘脑 VL 核中的抑制性中间神经元和丘脑网状核中的 GABA 能细胞。在实验中，我们使用戊巴比妥麻醉的猫，电刺激结缔臂（BC）、运动皮层和前运动皮层的小脑输出，并在对侧 VL 核进行细胞内记录。 TCN 的小脑刺激产生大的单突触单一 EPSP，然后是双突触 IPSP。同样，皮质刺激记录了 TCN 中的大量 EPSP，随后是 IPSP。为了研究小脑和大脑中 IPSP 的起源，我们对丘脑网状核细胞 (TRN) 进行了细胞内记录，发现 TRN 接收来自小脑的双突触兴奋性输入，来自大脑的单突触兴奋性输入。输入。脑刺激产生的 EPSP 有两种类型，根据小脑输入冲击实验的结果，估计早期 EPSP 是由丘脑 TCN 细胞的轴突侧支介导的。由脑刺激引起的IPSP至少分为两种类型。由于快速 IPSP 与源自大脑的单突触 EPSP 具有相同的潜伏期，因此 TRN 不是通过皮质丘脑细胞而是通过 TCN 的侧枝接收兴奋，并且 TRN 对 TCN 产生抑制作用。丘脑VL核中的介入细胞接受来自大脑中小脑核细胞和皮质丘脑细胞的单突触兴奋性输入并对TCN产生抑制，丘脑网状核中的TRN接受来自大脑中小脑核细胞和皮质丘脑细胞的单突触兴奋性输入它们通过 TCN 侧支接收来自大脑的双突触兴奋性输入，并接收来自大脑的皮质丘脑细胞的单突触兴奋性输入，对 VL 核的 TCN 施加抑制。由此推断，从皮质到丘脑的兴奋性和抑制性输入在小脑-丘脑-大脑投射系统的空间聚焦或移动活动区域中发挥着重要的功能作用。