サル第一次運動野損傷後のトレーニングにより生じる神経システムの再構築

脳損傷後の運動訓練が上肢の機能回復に及ぼす効果を、"行動解析""陽電子放射断層撮影(PET)を用いた脳活動イメージング"および"薬理学的手法"の3つの手法を相補的に用いることで、解明したいという目的で本研究を実施した。実験ではモデル動物にヒトと脳筋骨格構造が類似しているサル使用し、第一次運動野指領域に薬物による不可逆的な損傷を作成した。損傷の前と後に、母指と示指の先端を対立させて小さな物体を把握する「つまみ動作」を行っている時の脳血流を、PETを用いて測定した。その結果、損傷前は精密把握の動作中に、第一次運動野に血流上昇が認められたのに対し、脳損傷後につまみ動作が回復した損傷後1～2ヶ月後は両半球の運動前野腹側部に損傷前と比べて有意な血流上昇が認められた。この結果から、第一次運動野損傷後のつまみ動作の機能回復に関連して、運動前野腹側部において第一次運動野の機能を代償するような可塑的な変化が生じた可能性が示唆された。また、薬物によって神経活動を一時的に抑制する手法を使用し、損傷後につまみ動作が回復した時期に損傷半球の第一次運動野および運動前野腹側部の上肢領域の機能を抑制すると回復していた運動麻痺が再び生じてつまみ動作が困難となった。さらに、損傷半球の運動前野腹側部の手領域よりも前方の脳部位を薬物で抑制したときにも、把握動作に影響が認められた。この結果はPETによる脳機能イメージング実験で活動が上昇した脳領域と一致していた。これらの結果から、第一次運動野の損傷周辺の領域および運動前野腹側部が機能回復に関わっている可能性が示唆された。これらの結果は脳損傷後の機能回復のメカニズムや機能回復への運動訓練の影響を解明するための神経科学の知見として有益であると考える。

脳損傷後の運動訓練が上肢の機能回復に及ぼす効果を、"行動解析""陽電子放射断層撮影(PET)を用いた脳活動イメージング"および"薬理学的手法"の3つの手法を相補的に用いることで、解明したいという目的で本研究を実施した。実験ではモデル動物にヒトと脳筋骨格構造が類似しているサル使用し、第一次運動野指領域に薬物による不可逆的な損傷を作成した。損傷の前と後に、母指と示指の先端を対立させて小さな物体を把握する「つまみ動作」を行っている時の脳血流を、PETを用いて測定した。その結果、損傷前は精密把握の動作中に、第一次運動野に血流上昇が認められたのに対し、脳損傷後につまみ動作が回復した損傷後1～2ヶ月後は両半球の運動前野腹側部に損傷前と比べて有意な血流上昇が認められた。この結果から、第一次運動野損傷後のつまみ動作の機能回復に関連して、運動前野腹側部において第一次運動野の機能を代償するような可塑的な変化が生じた可能性が示唆された。また、薬物によって神経活動を一時的に抑制する手法を使用し、損傷後につまみ動作が回復した時期に損傷半球の第一次運動野および運動前野腹側部の上肢領域の機能を抑制すると回復していた運動麻痺が再び生じてつまみ動作が困難となった。さらに、損傷半球の運動前野腹側部の手領域よりも前方の脳部位を薬物で抑制したときにも、把握動作に影響が認められた。この結果はPETによる脳機能イメージング実験で活動が上昇した脳領域と一致していた。これらの結果から、第一次運動野の損傷周辺の領域および運動前野腹側部が機能回復に関わっている可能性が示唆された。これらの結果は脳損傷後の機能回復のメカニズムや機能回復への運動訓練の影響を解明するための神経科学の知見として有益であると考える。