霊長類大脳基底核の行動発現と病態発現における役割

大脳基底核の機能異常で、滑らかな動作が行えなくなるという動作遂行の障害だけでなく、運動遂行には障害が殆どないにもかかわらず、記憶や意思決定などの高次脳機能が主に障害されることが臨床的に認められる。これらの多様な臨床症状は、大脳基底核が認知から運動まで幅広い脳機能に関与していることを示している。本研究では、工夫された行動課題遂行中の細胞活動特性を踏まえた上で、生理学的メカニズムを解明することを目指した。本年度の行動課題遂行中のマカクザルの淡蒼球を中心として、大脳基底核-皮質ループを構成する構造からの細胞外記録を行った。行動課題には到達運動を用いた。自発的な運動選択を促すために、報酬量をもとにして運動を切り替えるという課題要素を盛り込んだ。また、従来淡蒼球で調べられてきた運動の方向だけを要求するだけでなく、認知的な要素を組み込み、物体情報をもとに運動の選択を行うという課題設定で実験をおこなった。運動発現の時間に焦点を当てて解析を行った。その結果、淡蒼球の細胞活動は運動の物理的なパラメーター(運動の方向や到達運動位置など)だけではなく、物体情報をもとに運動選択を行っていることを反映する細胞も記録された。さらに、報酬量をもとに自発的に運動を切り替えると淡蒼球の活動もダイナミックに行動とともに変化することが明らかになった。こういった活動は、自発的な運動選択・切り替えを行っているときに、淡蒼球が必要な情報と必要でない情報に関して皮質に対して活動を抑制・脱抑制を行うと考えられる。これは淡蒼球が意思決定時に適切な運動選択ができなくなるなどの症状の神経基盤を担っていることが示唆される。

大脳基底核の機能異常で、滑らかな動作が行えなくなるという動作遂行の障害だけでなく、運動遂行には障害が殆どないにもかかわらず、記憶や意思決定などの高次脳機能が主に障害されることが臨床的に認められる。これらの多様な臨床症状は、大脳基底核が認知から運動まで幅広い脳機能に関与していることを示している。本研究では、工夫された行動課題遂行中の細胞活動特性を踏まえた上で、生理学的メカニズムを解明することを目指した。本年度の行動課題遂行中のマカクザルの淡蒼球を中心として、大脳基底核-皮質ループを構成する構造からの細胞外記録を行った。行動課題には到達運動を用いた。自発的な運動選択を促すために、報酬量をもとにして運動を切り替えるという課題要素を盛り込んだ。また、従来淡蒼球で調べられてきた運動の方向だけを要求するだけでなく、認知的な要素を組み込み、物体情報をもとに運動の選択を行うという課題設定で実験をおこなった。運動発現の時間に焦点を当てて解析を行った。その結果、淡蒼球の細胞活動は運動の物理的なパラメーター(運動の方向や到達運動位置など)だけではなく、物体情報をもとに運動選択を行っていることを反映する細胞も記録された。さらに、報酬量をもとに自発的に運動を切り替えると淡蒼球の活動もダイナミックに行動とともに変化することが明らかになった。こういった活動は、自発的な運動選択・切り替えを行っているときに、淡蒼球が必要な情報と必要でない情報に関して皮質に対して活動を抑制・脱抑制を行うと考えられる。これは淡蒼球が意思決定時に適切な運動選択ができなくなるなどの症状の神経基盤を担っていることが示唆される。