運動学習の成立過程における大脳皮質-大脳基底核連関の可塑的神経機構

运动学习建立过程中大脑皮层-基底节连接的可塑性神经机制

基本信息

批准号：
13041068
负责人：
高田昌彦
金额：
$ 4.35万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、経脳硬膜超音波ドプラー法を用いて脳の血行動態(血流速度の変化)を直接モニターし、賦活化された領域を解剖学的に同定することにより、神経活動に関連した機能的イメージングを行い、運動課題を実行中のサルから得られた大脳皮質運動関連領野の活動変化を経時的に解析した。実験では、3頭のニホンザルに、手がかり刺激に応じて片手もしくは両手の運動を弁別し、遅延期間後に実際に片手あるいは両手でボタン押しを行うような運動課題を訓練した。脳血流の計測には超音波画像診断装置を使用し、ドプラー音として得られたデータをJTFA(joint time frequency analysis)法により解析した。測定部位は、一次運動野(MI)、補足運動野(SMA)、運動前野背側部(PMd)および腹側部(PMv)で、部位ごとに50回試行の加算を平均し、手がかり刺激提示前の血流速度に対する増加率を算出した。その結果、(1)MIでは、片手課題で運動開始に関連した顕著な血流増加が反対側性にみとめられ、両手課題でも同様の血流増加が両半球でみとめられた。(2)SMAでは、片手課題と両手課題のいずれでも、とくに手がかり刺激と運動開始に関連した血流増加が反対側性、同側性、および両側性にみとめられた。(3)PMdでは、片手課題で遅延期間と運動開始に対応した血流増加が反対側性にみとめられ、両手課題でも同様の血流増加が両半球でみとめられた。(4)PMvでは、片手課題で手がかり刺激と運動開始に対応した血流増加が反対側性にみとめられ、両手課題でも同様の血流増加が両半球でみとめられた。以上の結果は、これまでに報告された電気生理学的所見とよく一致しており、経脳硬膜超音波ドプラー法による脳機能イメージングが有効であることを示している。さらに、ボタン押し課題の学習過程における血流変化を解析した結果、SMAでは、手ががり刺激と運動開始に関連した血流増加率が学習初期に比べて学習成立時にかなり減少していることが明らかになった。また、課題実行中にボタン押し課題を上記の弁別課題から単純な繰り返し課題に変更すると、SMAにおける手がかり刺激や運動開始に関連した血流増加が減少もしくは消失した。これらの結果は、SMAが運動学習の成立過程に深く関与することを示唆している。

在这项研究中，我们使用多普勒的超越方法，解剖学上识别活化区域的多普勒方法直接监测大脑中的血流动力学（血流速度的变化），并在与神经活动相关的区域进行了功能成像，并在神经活动相关的区域进行了分析，并分析了从莫尼（Monkeys）进行超级运动任务的皮质运动相关区域的活性变化。在实验中，对三个日本猕猴进行了训练，以区分一只或两只手的运动来响应提示刺激，并练习延迟期后实际用一只或两只手按下按钮的运动任务。使用超声成像装置测量脑血流，并使用JTFA（关节时间频率分析）方法分析了作为多普勒声音获得的数据。测量位点是主要运动皮层（MI），补充运动区域（SMA），背侧前前皮层（PMD）和腹侧区域（PMV），并且在计算提示刺激刺激刺激之前，每个部位平均进行了50次进一步试验以及血液流速度的增加速度。结果，（1）MI，在单手任务中对与运动开始相关的血流显着增加，并且在两半任务中，两个半球在两个半球中都观察到了相似的血流增加。（2）在SMA中，与提示刺激和运动发作相关的血流增加是对侧，同侧和双手任务的对侧，同侧和双侧。（3）在PMD中，在单手任务中观察到与延迟期相对应的血流的增加和运动的开始，并且在双手任务中，两个半球都观察到了血流的同样增加。（4）在PMV中，对在单手任务中的提示刺激和运动引发的响应中增加了血流，并且在两个半球中都观察到两个半球的血流都增加。以上结果与先前报道的电生理学发现非常吻合，表明通过超秒超声多普勒方法进行功能性脑成像是有效的。此外，对按钮按任务的学习过程中血流变化的分析表明，在SMA中，与早期学习期相比，在学习建立学习时，血液流量的增加与手动刺激和运动开始有关。此外，在执行任务时，将按钮按任务从上述歧视任务更改为简单的重复任务，从而减少或消失了与提示刺激和SMA运动启动相关的血流的增加。这些结果表明，SMA深入参与运动学习的建立过程。