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

点击翻译按钮获取中文摘要

前頭葉に分布する運動領野や前頭前野は、大脳基底核との間で大脳皮質-大脳基底核ループを形成しており、このようなループ回路は運動制御だけでなく運動学習や認知行動のさまざまな局面に深く関与している。しかし、運動課題や認知課題の学習過程における大脳皮質や大脳基底核の活動変化を実際に調べた研究はこれまでほとんどない。また、従来の電気生理学的手法では、学習過程における神経活動の経時的変化を定量的に追跡することはきわめて困難である。本研究では、研究代表者らが最近開発した経脳硬膜超音波ドプラー法を用いて、超音波画像をとおしてモニターした脳血流、特に血流速度の変化を神経活動の変化として捉え、脳の機能的イメージングを行うことにより、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を明らかにすることを目的とした。その結果、研究代表者らは、両手のボタン押し課題を実行中のサルで、前頭葉に分布する運動領野、すなわち、一次運動野、補足運動野、運動前野背側部および腹側部の血行動態を描出するとともに、課題の学習過程におけるこれら運動領野の活動変化を経時的に観察することに成功した。さらに、一次運動野や運動前野と異なり、補足運動野では、手がか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。このことは、補足運動野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。また、経脳硬膜超音波ドプラー法により描出された前頭断面の連続画像を三次元的に再構築し、課題に関連して活動する運動領野の分布を立体的に示すとともに、大脳皮質に比べて深部に位置するため、従来の方法では血行動態の描出が困難であった大脳基底核(特に、線条体)の機能的イメージングを実現することにも成功した。