サッケード眼球運動における適応促通の神経機構

眼跳适应性促进的神经机制

• 批准号: 04J12119
• 负责人: 小島 奉子
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J12119/
• 关键词: サッケード; サル; 神経活動; 脳幹; 運動学習; 小脳; 記憶; 学習促進

運動学習のメカニズムの解明は、システム神経科学の中心課題の一つである。本研究は随意運動学習のモデルとして眼球運動の適応学習の一つであるサッケード適応を取り上げ、その神経機構の一端を明らかにすることを目的とした。先行研究により、小脳虫部皮質およびその投射を受ける室頂核がサッケード適応に重要な役割を果たすことが強く示唆されてきた。このことを裏付ける証拠として、適応の際に行動変化の時間経過に相関して室頂核のニューロン活動が変化することが明らかにされている。しかし、この小脳出力信号の変化がどのような経路で外眼筋運動ニューロンに伝達され、サッケード振幅を変化させるかはまだ解明されていない。本研究では、室頂核から投射を受けることが解剖学的に示唆されている橋網様体の抑制性バーストニューロン(Inhibitory Burst Neuron, IBN)に注目した。IBNは同側へのサッケードに先行してバースト発火し、反対側の外転神経核ニューロンを抑制することで、同側へのサッケードを増強すると考えられている。しかし、多くのIBNは、対側へのサッケード時にも弱い活動を示すが、主動筋運動ニューロンを抑制するこの活動の意味は不明である。本研究ではこの活動が室頂核に由来する可能性を考え、IBNに伝えられた室頂核ニューロンの活動の変化が、主動筋運動ニューロン(agonist)への抑制の程度を変化させ、サッケード振幅に影響を及ぼすという作業仮説を検証した。実験にはアイコイルを装着し、適応課題を訓練したアカゲザル2頭を用いた。単一IBNの細胞外記録を維持しながら、サッケード適応を誘発し、対側へのサッケード時のスパイク数の変化を解析した。2頭合計43IBNの連続記録に成功した。適応前の対側へのサッケードに1発以上のスパイクを示したIBNは29、残り14IBNは発火しなかった。適応にともない、29IBN中の半数にあたる14IBNのスパイク数は有意に増加し、その半数の7IBNの発火の開始時点は早まった。一方、適応前に発火しなかった14IBNは、適応後も発火を示すことはなかった。以上の結果から、一部のIBNの活動は適応に伴い変化することが示され、室頂核の活動はこれらのIBNを経由して運動ニューロンに伝えられていることが示唆された。

阐明运动学习的机制是系统神经科学的核心挑战之一。这项研究的重点是扫视适应，这是一种眼球运动适应性学习的类型，作为自愿运动学习的模型，旨在阐明其部分神经机制。先前的研究强烈表明，小脑蚓部皮质及其向顶核的投射在扫视适应中发挥着重要作用。作为支持这一点的证据，已经表明，在适应过程中，心室心尖核中的神经元活动的变化与行为变化的时间进程相关。然而，目前尚不清楚小脑输出信号的这种变化如何传递到眼外肌运动神经元并改变扫视幅度。在这项研究中，我们重点关注脑桥网状结构中的抑制性突发神经元（IBN），从解剖学角度来看，这些神经元接收来自心室顶核的投射。 IBN 被认为在同侧眼跳之前爆发，并通过抑制对侧外展核神经元来增强同侧眼跳。然而，许多 IBN 在对侧扫视期间也表现出较弱的活性，但这种活性在抑制激动性运动神经元中的意义尚不清楚。在这项研究中，我们考虑了这种活动起源于心室顶核的可能性，并且传递到IBN的心室顶核神经元活动的变化改变了对激动运动神经元（激动剂）的抑制程度，导致眼跳的变化我们测试了它会影响的工作假设。该实验涉及两只配备了眼圈并接受适应性任务训练的恒河猴。在维持单个 IBN 的细胞外记录的同时，我们诱导了扫视适应并分析了对侧扫视期间尖峰数量的变化。两匹马创下了总共43个IBN的连续纪录。 29 个 IBN 在适应之前在对侧扫视中显示出一个或多个峰值，其余 14 个 IBN 没有发射。随着适应，14IBN（29IBNs的一半）中的尖峰数量显着增加，并且7IBN（29IBNs的一半）的出现时间变得更早。另一方面，在适应前不发射的14IBN在适应后也没有表现出任何发射。这些结果表明，一些 IBN 的活性随着适应而变化，并表明顶核中的活性通过这些 IBN 传递到运动神经元。

项目成果

Adaptation of oblique saccades following adaptation of horizontal and vertical saccades.

在适应水平和垂直扫视之后适应斜向扫视。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Society for Neuroscience Abstract 30
• 作者: Iwamoto Y;Kojima Y;Yoshida K
• 通讯作者: Yoshida K

Effect of saccadic amplitude adaptation on subsequent adaptation of saccades in different directions.

扫视幅度适应对不同方向扫视的后续适应的影响。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Neurosci Res. 53(4)
• 作者: Kojima Y;Iwamoto Y;Yoshida K
• 通讯作者: Yoshida K

Spatial characteristics of facilitated saccadic adaptation in the monkey.

猴子促进扫视适应的空间特征。

• 发表时间: 2004
• 期刊: The Japanese Journal of Physiology 54
• 作者: Kojima Y;Iwamoto Y;Yoshida K
• 通讯作者: Yoshida K

Alterations in saccade metrics related to the erasure of the memory of preceding adaptation.

扫视指标的改变与先前适应记忆的擦除有关。

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Japanese Journal of Physiology 55
• 作者: Fukushima;K;Kojima Y. et al.;Kojima Y. et al.;Kojima Y. et al.
• 通讯作者: Kojima Y. et al.

Activity of reticular inhibitory burst neurons (IBNs) during saccadic amplitude adaptation in the monkey.

猴子扫视幅度适应过程中网状抑制性爆发神经元（IBN）的活动。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Soc. Neurosci. Abstr. 31
• 作者: Fukushima;K;Kojima Y. et al.;Kojima Y. et al.;Kojima Y. et al.;Iwamoto Y. et al.;Kojima Y. et al.
• 通讯作者: Kojima Y. et al.