脳損傷後の機能回復:分子からシステムまでの統合的研究

脑损伤后的功能恢复：从分子到系统的综合研究

• 批准号: 20019042
• 负责人: 肥後 範行
• 金额: $ 3.07万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019042/
• 关键词: 精密把握; 運動皮質; 巧緻動作; 運動訓練; 脳機能イメージング; リハビリテーション; 遺伝子発現; 皮質脊髄路

脊髄に損傷を受けると手足の麻痺が生じるが、その後に運動機能の回復が見られることがある。機能回復の背景として、大脳皮質レベルの神経活動変化による機能代償がある(Nishimura Y, et al,2007)。このような神経活動の変化を実現するために、大脳皮質において神経回路の再編成が生じていると考えられる。ただし、脊髄損傷後に大脳皮質レベルで神経回路の再編成が生じているという知見はこれまでにほとんど得られていなかった。本研究では回復過程で生じる神経回路の変化を調べるため、神経突起の伸長に関わるタンパクであるGAP-43の遺伝子発現に着目した。すなわち、サル皮質脊髄路損傷後の機能回復過程におけるGAP-43遺伝子の発現変化を、大脳皮質運動関連領野において解析した。その結果、皮質脊髄路の損傷を受けたサルでは、回復時に両半球の第一次運動野(M1)のII-III層に存在する興奮性ニューロンにおいてGAP-43遺伝子の発現上昇がみられた。またM1のV層に存在する大型ニューロンでも、両側性に発現の上昇がみられた。さらに運動前野腹側部(PMv)や第一次体性感覚野(S1)においてもII-III層のニューロンでGAP-43遺伝子の発現上昇がみられた。これらの結果は、M1とPMv、S1を含む運動関連領野間の皮質問投射、および第一次運動野から皮質下への投射を担う神経細胞で可塑的な変化が生じていることを示す。本研究成果は、脊髄損傷後に大脳皮質レベルの神経回路再編成が実際に生じており、それが機能代償に関与していることを示唆するものである。今後は回復過程で生じる投射レベルの変化や、神経回路変化を引き起こす遺伝子発現動態を明らかにしていく予定である。

Spine injury, paralysis of hands and feet, recovery of motor function Background of functional recovery and functional compensation for changes in cerebral activity in the cortex (Nishimura Y, et al,2007). The changes in brain activity are reflected in the brain's cortex, and the changes in brain activity are reflected in the brain's cortex. After spinal cord injury, the brain circuit is reconstructed. This study focuses on the development of GAP-43 gene in the process of recovery, the regulation of neural circuit and the elongation of neural processes. GAP-43 gene development and cortical motor domain analysis in functional recovery after spinal cord injury As a result, damage to the cortical ridge pathway increased during recovery, and excitability increased during recovery in the II-III layers of the first motor field (M1) of the hemisphere. The V layer of M1 has a large number of layers, and the lateral layer has a large number of layers. In addition, the ventral part of the motion front field (PMv) and the first physical sensory field (S1) are located in the middle of the II-III layer, and the GAP-43 gene appears to be rising. The results showed that M1, PMv and S1 contained cortical projections between motor related fields, subcortical projections from the first motor field, and plasticity of neurons. The results of this study indicate that the reorganization of the cerebral cortex after spinal cord injury is related to functional compensation. In the future, the recovery process will be generated, and the transformation of the mental circuit will be initiated. The development of the gene will be clearly defined.

项目成果

Increased Expression of the Growth-Associated Protein 43 Gene in the Sensorimotor Cortex of the Macaque Monkey After Lesioning the Lateral Corticospinal Tract

• DOI: 10.1002/cne.22121
• 发表时间: 2009-10-20
• 期刊: JOURNAL OF COMPARATIVE NEUROLOGY
• 影响因子: 2.5
• 作者: Higo, Noriyuki;Nishimura, Yukio;Isa, Tadashi
• 通讯作者: Isa, Tadashi

Selective expression of SPPI in the corticospinal neurons of highly dexterous primate species.

SPPI 在高度灵巧灵长类动物皮质脊髓神经元中的选择性表达。

• 发表时间: 2009
• 作者: 山本竜也;他
• 通讯作者: 他

Changes in regional brain activities involved in recovery of dexterous hand movements after lesion of the primary motor cortex : PET study with macaque monkeys.

初级运动皮层损伤后参与灵巧手部运动恢复的区域大脑活动的变化：对猕猴的 PET 研究。

• 发表时间: 2009
• 作者: 村田弓;他
• 通讯作者: 他

Neural substrates for the training-induced recovery of manual dexterity after primary motor cortex lesion in macaque monkeys.

猕猴原发性运动皮层损伤后训练诱导的手灵活性恢复的神经基质。

• 发表时间: 2009
• 作者: 肥後範行;他
• 通讯作者: 他

Changes in regional brain activities involved in the manual dexterity task after lesion of the monkey primary motor cortex

猴子初级运动皮层损伤后参与手工敏捷任务的区域大脑活动的变化

• 发表时间: 2008
• 作者: 村田弓;他
• 通讯作者: 他