淡蒼球外節の可逆的ブロックによる眼球運動の障害と大脳基底核の運動制御機構

苍白球外段可逆性阻滞和基底节运动控制机制导致眼球运动障碍

基本信息

批准号：
05770445
负责人：
加藤誠
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05770445/
关键词：
Basal ganglia External pallidum mnscimol microinjection eye movement monkey

项目摘要

大脳基底核の眼球運動関連領域である尾状核(Cd)-黒質網様部(SNr)系は上丘(SC)の活動を抑制的に制御し、この系の神経細胞は状況依存性の活動をする。高頻度の自発活動をするSNrはSCを持続的に抑制し、CdはこのSNrを抑制してSCに対する持続的抑制を取り除く。最近SNrの高頻度の自発活動は視床下核(STN)からの興奮性入力によって維持されていることが明らかになった。STNは、高頻度の自発活動をする淡蒼球外節(GPe)から抑制性の入力を受ける。STNの破壊は不随意運動を、GPeの局所冷却は腕の固縮・屈曲位を引き起こすことが知られ、GPe-STN系は基底核の運動制御機構の重要な鍵であると考えられる。眼球運動課題遂行時のサルのGPeから神経活動の記録から予想されるGPe-STN系の機能は,Cdからの入力により非選択的にSNrの自発活動を高進させ不必要な神経信号を抑制し、Cd-SNr系の信号の選択性を高めるということである。この仮説を試すために、眼球運動課題遂行時のサルを用いて、抑制性伝達物質GABAのagonistのmuscimolを一側のGPeに微量注入し、GPeの神経活動を可逆的に抑制して、課題遂行能力、眼球運動の変化を調べた。その結果、眼球の位置がmuscimolの注入部位と対側に向いてしまい、サルは、思うように目を向けることができなく、課題遂行が不可能となった。眼球が対側偏位するということは、注入部位と同側のSCが興奮、或いは、脱抑制されたことを示し、SCを抑止しているSNrの持続的な活動が減少する、すなわち、STNの活動が減少したことを示している。このことは、STNに抑制性出力を送っているGPeをmuscimolにより抑制する結果、予想されることは、STNの脱抑制による活動の増加であり、実験の結果は予想に反している。その理由として、GPeを抑制したことによりSTNは脱抑制されるが、この時に、大脳皮質からのSTNへの興奮性入力が過剰になり、STNが過剰に脱分極してしまい活動電位がブロック(depolarizing bolck)されてしまったため、STNの活動が全体としても、agonistであるmuscimolを注入しても不随意運動が起こることも説明できる。しかしながら、GPeを冷却したりmuscimolの注入により活動を抑制したりすると腕の固縮・屈曲位を起こし、これは、腕の筋活動が持続的に増加しているためであることがわかっている。この筋活動の増加も、GPe-STN-淡蒼球外節-視床の経路からは説明できないが、現象的には眼球運動の対側偏位と似ている。これらの神経機構はおそらくParkinson病の筋の固縮、不随意運動の基盤として重要であり、今後これらの神経機構を解明する必要がある。

尾状核 (Cd)-黑质网状肌 (SNr) 系统是基底神经节中与眼球运动相关的区域，它抑制上丘 (SC) 的活动，并且该系统中的神经元的活动是上下文相关的。。自发活动频率高的SNr持续抑制SC，Cd抑制该SNr并消除SC的持续抑制。最近的研究表明，SNr 的高频率自发活动是由丘脑底核 (STN) 的兴奋性输入维持的。 STN 接收来自苍白球外段 (GPe) 的抑制性输入，该区域具有高频率的自发活动。众所周知，STN的破坏会导致不自主运动，而GPe的局部冷却会导致手臂僵硬和屈曲，GPe-STN系统被认为是基底节运动控制机制的重要关键。根据猴子在眼动任务期间 GPe 的神经活动记录预测 GPe-STN 系统的功能是，来自 Cd 的输入非选择性地增加 SNr 的自发活动并抑制不必要的神经信号，这意味着它增加了 SNr 的选择性。基于 Cd-SNr 的信号。为了验证这一假设，我们使用猴子执行眼球运动任务，我们将少量的蝇蕈醇（一种抑制性递质 GABA 的激动剂）注射到 GPe 的一侧，以可逆地抑制 GPe 中的神经活动和执行能力的变化。研究了眼球运动。结果，猴子的眼球位置转向了与蝇蕈醇注射部位相反的一侧，导致猴子无法按照自己的意愿转动眼睛，从而无法完成任务。眼球向对侧偏斜，表明注射部位同侧SC兴奋或去抑制，抑制SC的SNr持续活性降低，即STN活性降低。这意味着，当向STN发送抑制输出的GPe被蝇蕈醇抑制时，预期会由于STN的去抑制而导致活性增加，但实验结果与预期相反。其原因是通过抑制GPe来解除STN的抑制，但此时大脑皮层对STN的兴奋性输入变得过多，导致STN过度去极化，阻断动作电位（这从整体上解释了STN的活性）即使注射了激动剂蝇蕈醇也会发生不自主运动。然而，通过注射蝇蕈醇来冷却 GPe 或抑制其活动会导致手臂变得僵硬和弯曲，这是由于手臂肌肉活动持续增加所致。虽然这种肌肉活动的增加不能用 GPe-STN-外部苍白球-丘脑通路来解释，但其现象与眼球运动的对侧偏差相似。这些神经机制可能作为帕金森病肌肉僵硬和不自主运动的基础很重要，将来有必要阐明这些神经机制。