運動学習における大脳皮質神経回路信号伝達の動的変化

运动学习过程中皮质神经回路信号传输的动态变化

基本信息

批准号：
12053201
负责人：
蔵田潔
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒトやサルが行う上肢による到達運動は、シフトプリズムを装着することにより視覚空間座標と運動座標との間に解離が生じても、10-20回の試行で正確に目標に到達することができる。しかもこの運動学習にはプリズムの着脱毎に、極めて高い再現性のあることが確認されている。このような運動学習に大脳皮質運動前野腹側部が重要な役割を果たしていることが明らかにされている。本年度の研究では、この目標点への手到達運動のプリズム適応が運動前野腹側部内およびその周辺の神経ネットワークにおける信号伝達の変化によって達成されるという仮説を立て、運動前野腹側部での単一ニューロン活動の多点同時記録を行うことで検証した。運動前野腹側部で記録されたニューロン活動では、運動関連活動を示すニューロンを含めてもプリズム適応中に特異的な発火を示すものはほとんどなかった。しかし、ニューロン間の相互相関を解析すると、プリズム適応中に特異的に一方のニューロンの発火後に発火確率の増加するニューロンが存在し、そのようなニューロン対は運動関連活動を示すニューロン間である場合が多数であった。さらに、運動学習に伴うこのような現象は、ニューロン間の単なる発火確率の変化ではないことがJoint Peri-stimulus Time Histogram(JSTH)解析からも明らかとなり、神経回路を形成するニューロン間のシナプスにおけるスパイク後促通を示すものと考えられる。すなわち、この結果は運動前野腹側部の神経ネットワークにおける特異的なシナプス伝達効率の変化がプリズム適応に関わっていることを示すものと考えられる。これまでの研究により、運動前野腹側部には視覚座標系を反映するニューロン群と運動座標系ニューロン群の存在することが知られているが、本研究の結果はこれらニューロン群間の結合性が変化することによってプリズム適応が達成されることを示唆する。

即使移动棱镜导致视觉空间坐标和运动坐标之间的分离，人类和猴子使用上肢进行的到达动作也能够在 10-20 次尝试内准确到达目标。而且，已经证实这种运动学习在每次安装和拆卸棱镜时都具有极高的再现性。研究表明，大脑皮层的腹侧前运动皮层在这种运动学习中起着重要作用。在今年的研究中，我们假设手部到达目标点的这种棱柱形适应是通过腹侧前运动皮层内部和周围的神经网络信号传输的变化来实现的，并且通过执行多点同时记录来验证这一点单个神经元的活动。在腹侧前运动皮层记录的神经元活动中，即使包括显示运动相关活动的神经元，也很少在棱镜适应过程中表现出特定的放电。然而，当我们分析神经元之间的互相关性时，我们发现有一些神经元，特别是在棱镜适应过程中，在一个神经元放电后，放电概率会增加，而这样的一对神经元就是一对表现出运动相关活动的神经元是大多数。此外，联合周围刺激时间直方图（JSTH）分析表明，与运动学习相关的这种现象不仅仅是神经元之间放电概率的变化，而是形成神经回路的神经元之间突触的尖峰。后期推广。换句话说，这一结果表明腹侧前运动皮层神经网络中特定突触传递效率的变化与棱镜适应有关。先前的研究表明，腹侧前运动皮层包含一个反映视觉坐标系的神经元组和一个使用运动坐标系的神经元组。这项研究的结果表明，这些神经元组之间的连接性是实现了棱镜适应。通过的变化。