指運動の生後発達にともなう神経回路変化の解明

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人を含めた霊長類の生後発達過程において,手指の巧緻動作の発達は比較的遅いことが知られており,第一次運動野から脊髄運動ニューロンへと至る単シナプス性経路(皮質運動神経投射)が生後に形成されることがその発達の構造的基盤となっていると考えられている。しかし,脳内神経回路の変化に関してはこれまであまり注目されてこなかった。手指の動作発達の基盤となる脳内神経回路変化を明らかにするために,神経突起の構造変化にかかわる神経成長関連タンパクに着目し,その発現をニホンザルおよびアカゲザルにおいて調べた。具体的には,生後2日,1週間,1-6ヶ月,および成熟個体の運動関連領野において,シナプス前膜に存在する神経成長関連タンパクであるGAP-43の遺伝子発現をinsitu ハイブリダイゼーション法により明らかにした。その結果,GAP-43の発現は生後数ヶ月の運動皮質(第一次運動野,運動前野,補足運動野)において一過性に上昇することが明らかになった。発現の上昇は皮質運動神経投射の起始する5層の大型錐体細胞だけでなく,主として皮質間結合を担う3層の錐体細胞においてもみられた。さらにGAP-43の運動関連領野,特に運動前野腹側部における遺伝子発現は,実験的に脳損傷を作成したのちの運動機能回復にともなっても上昇することが明らかになった。これらの結果から,GAP-43の関わる神経回路形成が生後数ヶ月の運動皮質内で生じ,これが手指の巧緻動作が発達するための神経基盤となっている可能性を示すものである。また脳損傷後の運動機能回復と生後発達とは共通のメカニズムがあることが推測される。