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。

在2016财年，我们首先使用电动图像使用运动图像作为降落电动机命令来响应电动机命令对脊柱反射电路活动的响应。脊柱反射电路使用H反射作为指标，以测量IA相互抑制回路和IA突触前抑制回路的活性。接下来，我们研究了一种实验技术，用于人为地操纵大鼠外围的感觉信号，以阐明体感觉输入对脊柱反射电路活性的影响。当要成像的关节运动与输入感觉信号一致时，观察到运动图像，以及当要成像的关节运动增加H反射并减少IA前突触前抑制，当关节运动矛盾时，依赖于表达的方向的变化，这是一个变化。这些结果表明，响应运动命令的突触前抑制是增加或减少运动输出。此外，大鼠的实验结果证实，通过使用光遗传技术，可以通过光刺激触发背侧根神经节细胞的活性（DRG细胞），即体感神经元。希望使用这种实验模型能够揭示体感觉信息在运动控制中扮演的角色。 Through this research topic, three points have been revealed for plastic changes in spinal reflex circuits: 1) the importance of descending input from the upper center due to a movement command, 2) the activity of the spinal reflex circuit changes in response to the movement command generated from the upper center, and 3) the task characteristics of the motor tasks being carried out are involved in the change in activity of the spinal reflex circuits.这项研究的结果表明，脊柱反射电路不是由外围传感器输入反射驱动的简单电路，而是通过反应运动而动态改变其活动来控制自愿运动。

项目成果

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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