随意運動の計画準備における脊髄介在ニューロンの役割

脊髓中间神经元在规划和准备随意运动中的作用

• 批准号: 14017098
• 负责人: 関 和彦
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14017098/
• 关键词: 神経科学; 生物物理; 生理学; 動物; 脳神経

従来、運動の計画・準備はもっぱら高次中枢で行い、脊髄は単なる受動的な経路と考えられてきた。しかし最近、脊髄が随意運動の制御に際し、より独立した機能を持っていることを示唆する報告が見受けられる。そこで本研究では随意運動の準備・計画における脊髄介在ニューロンの役割を明らかにする事を本研究の目的とした。そのため、遅延時間(Instructed Delay period)の伴った手首屈曲伸展運動をニホンサルに訓練し、運動前野、補足運動野、及び脊髄からニューロン活動を記録し、1)遅延時間において脊髄介在ニューロンに運動前野、補足運動野と相似した活動が認められるか、2)相似した活動が認められる脊髄介在ニューロンには運動前野、補足運動野からの投射があるか、について電気生理学的に検討した。これまでに、手首屈曲伸展制御装置の設計・製作が終了し、同機器を用いたサル(ニホンサル)の行動訓練が進んでいる。既に遅延課題の訓練は終了し、2-3秒の遅延時間を持つ課題が高い成功率で遂行されるようになった。脊髄ニューロン活動の記録については、必要な大型機器の調達は完了し、現在、記録用チェインバーや電極マニピュレータを脊髄記録用に改良する作業が進んでいる。運動前野、補足運動野からのニューロン記録についての準備はほぼ完了し、上記行動訓練が終了次第、外科的手術によってチャンバーを装着しニューロン記録を始める予定である。

传统上，运动的计划和准备只在高级中心进行，脊髓被认为只是一个被动通路。然而，最近的报告表明脊髓在控制随意运动方面具有更独立的功能。因此，本研究的目的是阐明脊髓中间神经元在准备和计划随意运动中的作用。为此，我们训练日本猴子在指令延迟期间进行手腕屈曲/伸展运动，并记录前运动皮层、辅助运动区和脊髓的神经元活动，我们从电生理学角度研究了活动是否与辅助运动相似。观察区域，2）具有相似活动的脊髓中间神经元是否有来自前运动皮层和辅助运动区的投射。目前，手腕屈伸控制装置的设计和制作已经完成，并正在利用该装置对猴子（日本猕猴）进行行为训练。延迟任务的训练已经完成，延迟2-3秒的任务现在可以执行，成功率很高。在脊髓神经元活动记录方面，所需大型设备的采购已经完成，目前正在进行脊髓记录记录室和电极机械手的改进工作。前运动皮层和辅助运动皮层神经元记录的准备工作已基本完成，一旦上述行为训练完成，我们计划通过手术连接一个腔室并开始神经元记录。

项目成果

Fetz, E.E, Perlmutter, S.I, Prut, Y., Seki, K.: "Functional properties of primate spinal interneurons during voluntary hand movement"Advances in experimental medicine and biology. 508. 265-272 (2002)

Fetz, E.E, Perlmutter, S.I, Prut, Y., Seki, K.：“灵长类脊髓中间神经元在随意手部运动过程中的功能特性”实验医学和生物学的进展。

Fetz, E.E, Perlmutter, S.I, Prut, Y., Seki, K., Votaw, S: "Role of primate spinal neuron in execusion of voluntary hand movement"Brain Research Reviews. 40. 53-65 (2002)

Fetz，E.E，Perlmutter，S.I，Prut，Y.，Seki，K.，Votaw，S：“灵长类脊髓神经元在执行自愿手部运动中的作用”大脑研究评论。