指運動の生後発達にともなう神経回路変化の解明

阐明与出生后手指运动发育相关的神经回路变化

• 批准号: 18700387
• 负责人: 肥後 範行
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18700387/
• 关键词: 幼児発達; 運動皮質; 巧緻動作; 運動訓練; 精密把握; リハビリテーション; 遺伝子発現; 皮質脊髄路; 幼児; 霊長類; 脊髄

人を含めた霊長類の生後発達過程において,手指の巧緻動作の発達は比較的遅いことが知られており,第一次運動野から脊髄運動ニューロンへと至る単シナプス性経路(皮質運動神経投射)が生後に形成されることがその発達の構造的基盤となっていると考えられている。しかし,脳内神経回路の変化に関してはこれまであまり注目されてこなかった。手指の動作発達の基盤となる脳内神経回路変化を明らかにするために,神経突起の構造変化にかかわる神経成長関連タンパクに着目し,その発現をニホンザルおよびアカゲザルにおいて調べた。具体的には,生後2日,1週間,1-6ヶ月,および成熟個体の運動関連領野において,シナプス前膜に存在する神経成長関連タンパクであるGAP-43の遺伝子発現をinsitu ハイブリダイゼーション法により明らかにした。その結果,GAP-43の発現は生後数ヶ月の運動皮質(第一次運動野,運動前野,補足運動野)において一過性に上昇することが明らかになった。発現の上昇は皮質運動神経投射の起始する5層の大型錐体細胞だけでなく,主として皮質間結合を担う3層の錐体細胞においてもみられた。さらにGAP-43の運動関連領野,特に運動前野腹側部における遺伝子発現は,実験的に脳損傷を作成したのちの運動機能回復にともなっても上昇することが明らかになった。これらの結果から,GAP-43の関わる神経回路形成が生後数ヶ月の運動皮質内で生じ,これが手指の巧緻動作が発達するための神経基盤となっている可能性を示すものである。また脳損傷後の運動機能回復と生後発達とは共通のメカニズムがあることが推測される。

众所周知，包括人类在内的灵长类动物出生后的发育过程中，手指精细运动的发展相对缓慢，从初级运动皮层到脊髓运动神经元（皮质运动神经元投射）的单突触通路（皮质运动神经元投射）形成后出生被认为是其发展的结构基础。然而，人们很少关注大脑神经回路的变化。为了阐明手和手指运动发展背后的大脑神经回路的变化，我们关注与神经生长相关的蛋白质，这些蛋白质参与神经突结构的变化，并研究了它们在日本人和恒河猴中的表达猴子。具体来说，我们通过原位杂交在 2 天、1 周、1-6 月龄和成人的运动相关区域研究了突触前膜中存在的神经生长相关蛋白 GAP-43 的基因表达。揭晓。结果显示，在生命的最初几个月，运动皮层（初级运动区、前运动区和辅助运动区）中 GAP-43 的表达短暂增加。不仅在皮质运动神经投射起源的第 5 层大锥体细胞中观察到表达增加，而且在主要负责皮质间连接的第 3 层锥体细胞中也观察到表达增加。此外，随着实验性脑损伤后运动功能的恢复，运动相关区域（特别是腹侧前运动皮层）中 GAP-43 的基因表达会增加。这些结果表明，涉及 GAP-43 的神经回路形成发生在生命最初几个月的运动皮层内，并且这种形成可能作为精细手指运动发展的神经基础。还推测脑损伤后运动功能恢复与出生后发育之间存在共同机制。

项目成果

Expression of protein kinase-C substrate mRNA in the motor cortex of adult and infant macaque monkeys

• DOI: 10.1016/j.brainres.2007.07.054
• 发表时间: 2007-09-26
• 期刊: BRAIN RESEARCH
• 影响因子: 2.9
• 作者: Higo, Noriyuki;Oishi, Takao;Hayashi, Motoharu
• 通讯作者: Hayashi, Motoharu