運動指令および体性感覚入力が脊髄反射回路の可塑的変化に及ぼす影響について

运动命令和体感输入对脊髓反射回路可塑性变化的影响

基本信息

批准号：
14J03962
负责人：
窪田慎治
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03962/
关键词：
脊髄反射回路運動イメージ体性感覚可塑性

项目摘要

平成28年度は、まずヒトを対象に、下行性運動指令として運動イメージを用いることで、運動指令に応じた体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響について検討を行った。脊髄反射回路は、H反射を指標としIa相反抑制回路、Iaシナプス前抑制回路の活動を測定した。次に、体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響を明らかにするために、ラットを用いて末梢からの感覚シグナルを人為的に操作するための実験手法を検討した。運動イメージに応じた体性感覚は、イメージする関節運動が入力される感覚シグナルと一致する場合にはＨ反射の増大およびIaシナプス前抑制の減少、相反する場合にはH反射の減少およびIaシナプス前抑制の増大が認められ、イメージする関節運動方向に依存した変化が見られた。これらの結果から、運動指令に応じて、Iaシナプス前抑制は運動出力を高める方向に働いたり、弱める方向に働いたりすることが明らかになった。さらに、ラットを対象とした実験結果より、光遺伝学的手法を用いることで体性感覚ニューロンである脊髄後根神経節細胞(DRG細胞)の活動を光刺激によって誘因可能であることが確認された。今後、本実験モデルを用いることで、体性感覚情報が運動制御に果たす役割が明らかになることが期待される。本研究課題を通して、脊髄反射回路の可塑的変化には、①運動指令に伴う上位中枢からの下行性入力が重要であること、②上位中枢から生み出される運動指令に応じて脊髄反射回路の活動は変化すること、③実施する運動課題の課題特性が脊髄反射回路の活動変化に関与していること、以上３点が明らかとなった。本研究結果から、脊髄反射回路は末梢感覚器からの入力によって反射的に駆動する単純な回路ではなく、運動に応じてその活動をダイナミックに変化させることで随意運動の制御に関与していることが示唆された。

2016年，我们首次使用运动想象作为下行运动命令，研究了响应运动命令的体感输入对人类脊髓反射回路活动的影响。对于脊髓反射回路，我们以H反射为指标，测量了Ia相互抑制回路和Ia突触前抑制回路的活性。接下来，为了阐明体感输入对脊髓反射回路活动的影响，我们研究了一种利用大鼠人工操纵来自外周的感觉信号的实验方法。当想象的关节运动与输入感觉信号相匹配时，对运动想象的体感反应会增加 H 反射并减少 Ia 突触前抑制，而当它们冲突时会减少 H 反射并减少 Ia 突触前抑制。观察到前抑制增加，并且发生了变化。所看到的取决于想象的关节运动的方向。这些结果表明，Ia 突触前抑制作用会根据运动命令增加或减弱运动输出。此外，对大鼠的实验结果证实，使用光遗传学技术的光刺激可以诱导作为体感神经元的背根神经节细胞（DRG细胞）的活性。未来，我们希望通过这个实验模型，能够阐明体感信息在运动控制中的作用。通过这个研究项目，我们发现，对于脊髓反射回路的塑性变化，（1）伴随运动命令的上部中心的下行输入很重要，（2）脊髓反射回路的活动响应上部中心产生的运动命令而变化以上三点变得清晰起来：（3）正在执行的运动任务的任务特征涉及脊髓反射回路的活动变化。这项研究的结果表明，脊髓反射回路不是由周围感觉器官的输入反射驱动的简单回路，而是通过动态改变其活动以响应运动来参与随意运动的控制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

律動性Visuomotor課題後にみられるシナプス前抑制量の変化

有节奏的视觉运动任务后观察到的突触前抑制的变化

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kubota S;Hirano M;Koizume Y;Tanabe S;Funase K.;窪田慎治，平野雅人，小井詰喜希，田辺茂雄，船瀬広三;窪田慎治，平野雅人，小井詰喜希，田辺茂雄，船瀬広三
通讯作者：
窪田慎治，平野雅人，小井詰喜希，田辺茂雄，船瀬広三

律動性visuomotor課題における足関節運動速度の違いに依存した脊髄反射回路の活動性変化

脊髓反射回路活动的变化取决于节律性视觉运动任务期间踝关节运动速度的差异