線条体による運動制御機構を解明する

阐明纹状体的运动控制机制

基本信息

批准号：
18020029
负责人：
南部篤
金额：
$ 4.61万
依托单位：
National Institute for Physiological Sciences
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

線条体で処理された神経情報は、大脳基底核の次の処理段階である淡蒼球外節・内節に送られる。淡蒼球外節・内節は線条体ばかりでなく、視床下核からも入力を受けている。今回、線条体からの入力と視床下核からの入力が、どのように淡蒼球外節・内節の神経活動に貢献しているのかについて調べた。ニホンザルに遅延期間付きの上肢到達運動課題を学習させた。その後、金属記録電極を淡蒼球内に刺入し、単一ニューロン活動を記録した。記録電極には細いシリカチューブが貼り合わせてあり、このチューブを通してNBQXとCPP(グルタミン酸受容体の拮抗薬)やgabazine(GABA_A受容体の拮抗薬)などの薬剤を微量注入することにより、グルタミン酸作動性入力やGABA作動性入力をブロックすることが出来る。また、予め大脳皮質の一次運動野や補足運動野の上肢領域に刺激電極を埋め込んでおいた。淡蒼球外節や内節のニューロンは、一次運動野や補足運動野を電気刺激すると、早い興奮+抑制+遅い興奮からなる3相性の応答を示す。到達運動を課すと、これらのニューロンは発射活動を変化させるが、運動に際し発射頻度を増加させるニューロンの数が、減少するものよりも多かった。次に、記録しているニューロンの近傍にNBQX+CPPを微量注入すると、皮質刺激によって誘発される早い興奮と遅い興奮(これらは視床下核由来の反応であることが既にわかっている)が消失すると共に、運動遂行時の発射頻度増加が減弱し、なかには反対に減少を示すものまであった。更にgabazineを注入すると、皮質刺激によって誘発される抑制(これは線条体由来であることがわかっている)も消失すると同時に、運動関連の神経活動も観察されなくなった。これらのことから、淡蒼球外節・内節で見られる運動関連活動は、視床下核からのグルタミン酸作動性の興奮性入力と、線条体からのGABA作動性の抑制性入力の両者のせめぎ合いによって、成り立っていると考えられる。また、このような神経活動が最終的には視床・大脳皮質に至り、随意運動の遂行に役だっていると思われる。

在纹状体中处理的神经信息在基底神经节、苍白球的外部和内部部分之后被发送到下一个处理阶段。苍白球的外部和内部部分不仅接收来自纹状体的输入，还接收来自丘脑底核的输入。这次，我们研究了纹状体和丘脑底核的输入如何影响苍白球外部和内部部分的神经活动。日本猕猴被训练执行具有延迟期的上肢伸展运动任务。然后将金属记录电极插入苍白球以记录单个神经元活动。将一根细石英管粘贴到记录电极上，通过该管注入少量的NBQX和CPP（谷氨酸受体拮抗剂）和加巴嗪（GABA_A受体拮抗剂）等药物，可以阻断谷氨酸能输入和GABA能输入。此外，在上肢区域的初级运动皮层和辅助运动皮层中预先植入刺激电极。当初级运动皮层或辅助运动区受到电刺激时，苍白球外段和内段的神经元表现出由快速兴奋+抑制+慢速兴奋组成的三相反应。当施加伸手运动时，这些神经元改变了它们的放电活动，但更多的神经元在运动过程中增加了放电频率，而不是降低了放电频率。接下来，当我们在记录神经元附近显微注射 NBQX+CPP 时，皮质刺激引起的快速和慢速兴奋（我们已经知道这些是源自丘脑底核的反应）消失了，同时放电的增加也消失了。运动时频率减弱，有的甚至出现减少。此外，加巴嗪注射消除了由皮层刺激引起的抑制，已知皮层刺激源自纹状体，同时，不再观察到与运动相关的神经活动。这些结果表明，在苍白球外部和内部部分观察到的运动相关活动是来自丘脑底核的谷氨酸能兴奋性输入和来自纹状体的GABA能抑制性输入的组合，人们认为它是通过冲突建立的。人们还认为，这种神经活动最终到达丘脑和大脑皮层，在那里它对于执行随意运动很有用。

项目成果

期刊论文数量（33）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of prefrontal cortex inactivation on reproduction of memorized time.

前额皮质失活对记忆时间再现的影响。

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yumoto N;Lu X;Miyachi S;Nambu A;Fukai T;Takada M
通讯作者：
Takada M

大脳基底核をめぐる6つの問題

基底神经节周围的六个问题

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Annual Review神経2007
影响因子：
0
作者：
Kita H;Chiken S;Tachibana Y;Nambu A;南部篤
通讯作者：
南部篤

運動課題遂行中のサルにおける淡蒼球ニューロン活動のグルタミン酸およびGABA作動性調節

运动任务执行过程中猴子苍白球神经元活动的谷氨酸和 GABA 能调节

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tohru Takemasa;Yousuke Abe;Chiaki Kumagai;Hidenori Kiyosawa;松元剛;Yasuto Kobayashi,Michiyoshi Ae,Akiyo Miyazaki,Norihisa Fujii;福村龍太郎;畑中伸彦，高良沙幸，金子将也，南部　篤
通讯作者：
畑中伸彦，高良沙幸，金子将也，南部　篤

脳の損傷・病態モデルによる研究:パーキンソン病を中心に.ブレイン・マシン・インターフェース脳と機械をつなぐpp126-138

使用脑损伤/病理模型的研究：关注帕金森病。脑机接口连接大脑和机器第126-138页