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

猴子初级运动皮层损伤后训练引起的神经系统重组

基本信息

批准号：
09J00246
负责人：
肥後弓 (村田弓)
金额：
$ 1.79万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

进行这项研究的目的是通过使用三种方法互补：使用正电子发射断层扫描（PET）和药理学技术来阐明脑损伤后运动训练对上肢功能恢复的影响。在实验中，在模型动物中使用了与人类相似的脑部肌肉骨骼结构的猴子，并且在原发性运动皮层手指区域中产生了不可逆的药物诱导的损伤。当拇指和指针的尖端反对抓住一个小物体时，使用PET测量了脑血流。结果，在受伤前的精确抓握手术过程中，在原发性运动皮层中观察到血流，而在损伤前1至2个月，脑损伤后1至2个月，在两个半球的腹侧观察到血流显着增加。这些结果表明，塑料变化弥补了前运动皮层腹侧一侧的一级运动皮层功能，可能是在原发性运动皮层损伤后旋钮运动的功能恢复时发生的。此外，使用了一种暂时抑制药物神经活动的技术，当一级运动皮层的上肢区域的功能和受伤半球的前骨皮层的腹侧被抑制后，当受伤后旋钮移动后，运动瘫痪再次恢复时，再次发生了运动瘫痪，使其难以旋转。此外，当药物抑制受伤半球前腹侧皮层的腹侧区域前的大脑区域时，也会影响握紧运动。该结果与大脑区域一致，在大脑区域中，使用PET进行了大脑功能成像实验中的活性。这些结果表明，主要运动皮层损伤和腹侧前皮层损伤的区域可能参与功能恢复。这些结果可作为神经科学发现有用，可以阐明脑损伤后功能恢复的机制以及运动训练对功能恢复的影响。