光・分子イメージングを用いた運動関連領野の機能的構造の研究

利用光学和分子成像研究运动相关区域的功能结构

基本信息

批准号：
18019005
负责人：
飯島敏夫
金额：
$ 7.36万
依托单位：
Tohoku 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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

運動の企画や実行過程の脳内機構の理解をさらに進めるには、関与する神経ネットワークについてそのマクロスケール動態を解析してシステム的理解を進めること、同時にネットワークの構成要素(神経細胞)を厳密に同定することの2つが重要である。この目的から我々は近年、膜電位感受性FRETシステムを開発した。同システムでは注目する神経回路のみから神経活動を多点同時的に光学的記録することが可能である。また活動記録後、そのタンパクプローブの発現を指標にして細胞を免疫組織化学的に同定することが容易である。本研究の特徴はサルを実験対象とし、前述の新技術を駆使して運動に関わる高次脳機能のこれまでの理解をさらに前進させようとするところにある。一次運動野で、体の近位部(肩、肘など)に運動指令を送るニューロン群と遠位部(手)に運動指令を送るニューロン群のそれぞれに神経投射する運動前野ニューロンは、運動前野内で大まかに背側と腹側というような異なる空間分布を示すことがこれまでの研究で報告されている。この詳細を明らかにするとともに神経活動の動的空間分布という新しい情報を得るため、一次運動野で体の遠位部と近位部に運動指令を送るニューロン群のそれぞれに神経投射する運動前野ニューロンが運動前野内で実際にどのような空間的広がりをもっているのか、さらにサルが課題運動を行う最中にそれらがどのような活動動態を示すのかを標的神経回路選択的な光計測法を用いて明らかにした。次いで運動前野と一次運動野の間の神経構造が、さらに補足運動野や頭頂連合野、さらに前頭前野などから直接的、間接的どのような神経支配を受けるかを調ベた。

为了进一步了解运动计划和执行过程的大脑机制，重要的是要分析所涉及的神经网络的宏观尺度动力学，以促进系统的理解，同时严格识别网络的组件（神经元细胞）。为此，我们最近开发了一种膜电位敏感的颗粒系统。该系统只能从感兴趣的神经回路中对神经活动进行多个点和同时的光学记录。此外，在记录活性后，使用蛋白质探针作为指标的表达很容易在免疫组织化学上识别细胞。这项研究的特征是它将猴子用作实验，并使用上面提到的新技术进一步促进我们对与运动相关的更高脑功能的理解。先前的研究报道说，在主运动皮层中，前运动皮层神经元向每个神经元投射神经，这些神经元将电动机命令发送到身体的近端（肩部，肘部等）和将电动机命令发送到远端（手）（手）的神经元（手）内部的空间分布，表现出不同的空间分布，表现出大致的背部和腹部cortex。为了澄清此细节并获取有关神经活动动态空间分布的新信息，我们已经使用目标神经电路选择性光度法揭示了前后皮层神经元向每个神经元向每个神经元投射神经的空间程度测量。接下来，我们研究了从补充运动区域，顶叶关联区，甚至前额叶皮层的直接和间接的前运动皮层和原发性运动皮层之间神经结构的特定神经。