到達-把握運動における直接下行路と間接下行路の機能的役割分担

点击翻译按钮获取中文摘要

骨格筋を支配する脊髄運動ニューロンに対して、興奮性ないし抑制性の投射をもつニューロンはPremotorニューロンと呼ばれ皮質、赤核、網様体と複数の下行路の起始核に存在するが、この冗長な経路についての機能的な意義について未知だった。この問題に取り組むために上肢の関節、筋を協調的に動かす到達一把握運動中のマカクザルから脳幹赤核と大脳皮質一次運動野からニューロンの電気生理学的記録と上肢の筋活動の網羅的な記録を同時に行った。その結果、赤核については複数の筋に投射する細胞が多数存在し、関節をまたいだ筋へ投射する細胞が多いことがわかった。そのうち大多数の細胞が肩の筋の投射し、さらにそれらは手先から手首、肘の関節を問わず広汎に分布していた。そのパタンについても共促通、共抑制、相反抑制など多様性を示した。また手首伸筋と肘屈筋への共促通効果を持つ細胞が顕著であった。このことから、赤核の細胞は上肢到達把握運動に際し、肩を起点とし複数関節にまたぐ遠位の筋を同時に促通、抑制することにより協調的な制御を実現し、さらに手首、指伸筋の共促通効果をもつ細胞が到達から把握に移行する際に活動することで到達運動から把握運動への移行を円滑に行う制御に関しても深く関わることを示した。また、大脳皮質一次運動野の細胞と赤核大細胞の投射パタンを比較することにより、皮質運動細胞は機能的に似通った筋群を選択的に活動させることで緻密な動作を制御する一方で、赤核運動細胞は、複数の筋群を協調的に動かすための機構を備えており、到達把握運動など上肢全体を協調するための神経基盤であることを明らかにした。脊髄運動ニューロンに投射する複数の異なる上位中枢の領域が違った役割を担うことを初めて明らかにしたという点で運動制御の観点から、そして機能代償機構の候補を発見という臨床的な観点からも意義のある研究成果が出たと言える。