脳-脊髄をつなぐ運動性下行路再編の統合的解析

本研究では、脳障害後に、脳－脊髄をつなぐ運動下行路の再編様式とその機能回復への役割を体系化することを目的とする。脳障害は、神経回路を破綻させ、運動をはじめとする神経機能の低下をもたらす。一方、失われた機能は、自然回復・増悪など変容することが知られ、この機能変容は、障害から逃れ残存した神経回路の可塑的、代償的変化により起こると近年示されている。申請者はこれまで、脳障害後に、運動を担う下行路の１つ皮質脊髄路が再編し、機能回復を導く現象の1つであると示してきた。適切な回路の可塑性を増強し治療標的とするため、脳障害部位に応じた再編、機能回復機序の理解が求められており、本研究ではその体系化を試みる。本年度は、脳梗塞モデルマウスにおいて、障害対側の大脳皮質から伸びる皮質脊髄路が頸髄において標的とする脊髄ニューロンとの接続を組織学的に見出した。この接続が機能的か明らかにするため、標的脊髄ニューロンの神経活動を検出する手法、さらに皮質脊髄路を光遺伝学手法で刺激する実験系を確立した。次に、脳梗塞後に、皮質脊髄路以外の運動下行路が再編に関わるか調べるため、他の運動下行路を標識する実験条件の検討も進めた。最後に、再編回路の機能を明らかにするため、回路内の特定のニューロンの活動を抑制する手法を確立した。この手法を用いて、マウスが腕を伸ばしエサを取る巧緻運動を３次元キネマティック解析したところ、特定の神経細胞が、巧緻運動に寄与することがわかった。ここで確立した実験系と得られた成果は、脳障害後に再編する運動下行路の様式とその機能の理解へ貢献するものと期待される。

本研究では、脳障害後に、脳－脊髄をつなぐ運動下行路の再編様式とその機能回復への役割を体系化することを目的とする。脳障害は、神経回路を破綻させ、運動をはじめとする神経機能の低下をもたらす。一方、失われた機能は、自然回復・増悪など変容することが知られ、この機能変容は、障害から逃れ残存した神経回路の可塑的、代償的変化により起こると近年示されている。申請者はこれまで、脳障害後に、運動を担う下行路の１つ皮質脊髄路が再編し、機能回復を導く現象の1つであると示してきた。適切な回路の可塑性を増強し治療標的とするため、脳障害部位に応じた再編、機能回復機序の理解が求められており、本研究ではその体系化を試みる。本年度は、脳梗塞モデルマウスにおいて、障害対側の大脳皮質から伸びる皮質脊髄路が頸髄において標的とする脊髄ニューロンとの接続を組織学的に見出した。この接続が機能的か明らかにするため、標的脊髄ニューロンの神経活動を検出する手法、さらに皮質脊髄路を光遺伝学手法で刺激する実験系を確立した。次に、脳梗塞後に、皮質脊髄路以外の運動下行路が再編に関わるか調べるため、他の運動下行路を標識する実験条件の検討も進めた。最後に、再編回路の機能を明らかにするため、回路内の特定のニューロンの活動を抑制する手法を確立した。この手法を用いて、マウスが腕を伸ばしエサを取る巧緻運動を３次元キネマティック解析したところ、特定の神経細胞が、巧緻運動に寄与することがわかった。ここで確立した実験系と得られた成果は、脳障害後に再編する運動下行路の様式とその機能の理解へ貢献するものと期待される。