皮質脊髄路損傷後に形成される新たな運動出力経路

皮质脊髓束损伤后形成新的运动输出通路

• 批准号: 12J01502
• 负责人: 山本 竜也
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01502/
• 关键词: 脳の可塑性; 神経回路; 腹側運動前野; 第一次運動野; 小脳核; マカクサル; 損修; 可塑性; 運動機能回復; 赤核; 損傷

中枢神経系の損傷による運動機能障害が、残存するシステムによって代償されるメカニズムについて、分子からシステムレベルに至る統合的理解を目指す。マカクサルを用いた行動学および脳機能画像解析(PET解析)により、第一次運動野(M1=皮質脊髄路を主に投射する領域)を損傷した後に手指の把握運動が回復すること、その背景に大脳皮質運動関連領域(特に腹側運動前野【PMv】)による機能代償があることが明らかにされた。すなわち、損傷を受けた経路自体が再生しなくても、直接的な損傷の影響を免れた大脳皮質運動関連領域が代償的に機能することにより、運動機能が回復すると考えられる。しかし、このような機能代償においてどのような神経回路が新たに構築されるのか(経路レベルの変化)については不明である。本研究ではM1損傷マカクサルの機能代償領域(PMv)で新たに生じる代償経路の構造変化を脳機能画像解析(拡散テンソル画像解析)及び解剖学的トレーサー解析を用いて検証した。拡散テンソル画像解析の結果、M1損傷後にPMvから小脳核へと向かう出力経路に顕著な変化が見られた。解剖学的トレーサー解析の結果、M1損傷後の機能回復個体ではPMvから小脳核(特に室頂核 : FN)への投射が観察されたが、健常個体では観察されなかった。これらの結果は、M1損傷後に新たに形成されたPMvからFNへと投射する経路がM1損傷後の運動機能回復に寄与することを示唆する。本研究成果は、脳損傷後の機能代償領域(PMv)から投射するマカクサル皮質下投射ニューロンの変化を世界で初めて示したものである。本研究成果とこれまでの行動・脳領域レベルでの検証から得られた知見とを統合することにより、損傷後の可塑的な変化に対するレベル縦断的な理解につながる。さらに本研究成果の発展により、脳損傷後の機能回復を促進させるための新たな手法の開発が期待される。

The purpose of this paper is to provide an integrated understanding of motor dysfunction, residual motor function, and compensation in the central nervous system. Kinematic and functional profiling analysis (PET analysis) of the first motor field (M1= cortical spinal pathway, main projection field) of the finger after injury, recovery of the finger movement, and functional compensation of the large cortical motor related field (especially ventral motor front field [PMv]). The motor function of the cortex is compensated by the regeneration of the motor circuit itself due to injury or direct injury. The function of compensation is to construct a new circuit and to change it. This study was conducted to investigate the functional compensation domain (PMv) of M1 damage, the structural transformation of compensatory pathways, the functional portrait analysis and the anatomical transformation of M1 damage. The results of the analysis of the dispersion profile show that the PMv after the M1 damage is small and the force is small. Anatomical analysis results, functional recovery after M1 injury individuals PMv small nucleus (especially parietal nucleus: FN) projections were observed, healthy individuals were observed. The result is that after M1 injury, the PMV is formed, the FN is projected, and the motor function is restored. The results of this study indicate that the functional compensation domain after injury (PMv) changes from projection to subcortical projection. The results of this study include: actions, field tests, knowledge integration, plasticity after injury, and understanding. The development of the results of this study is expected to promote the functional recovery after injury and the development of new methods.

项目成果

手の巧緻性を担う分子基盤

手灵巧度的分子基础

• 发表时间: 2012
• 作者: 山本竜也;村山繁雄;高尾昌樹;伊佐正;肥後範行;後藤卓;高江恭平・小貫明;山本竜也
• 通讯作者: 山本竜也

マカクサル第一次運動野損傷後に生じる腹側運動前野―皮質下投射の再編成

猕猴初级运动皮层损伤后腹侧前运动皮层-皮层下投射的重组

• 发表时间: 2014
• 作者: 山本竜也;林拓;村田弓;尾上浩隆;肥後範行
• 通讯作者: 肥後範行

Functional Annotation of Genes Differentially Expressed Between Primary Motor and Prefrontal Association Cortices of Macaque Brain

• DOI: 10.1007/s11064-012-0900-4
• 发表时间: 2012-10
• 期刊: Neurochemical Research
• 影响因子: 4.4
• 作者: T. Kojima;N. Higo;Akira Sato;T. Oishi;Y. Nishimura;Tatsuya Yamamoto;Y. Murata;Kimika Yoshino‐Saito;H. Onoe;T. Isa

霊長類大脳皮質運動野におけるSPP1遺伝子発現と手の巧緻性との相関

灵长类动物运动皮层SPP1基因表达与手灵巧度的相关性

• 发表时间: 2012
• 作者: 森田大志;後藤卓;名和豊春;山本竜也
• 通讯作者: 山本竜也

筋萎縮性側索硬化症の第一次運動の及び脊髄前角におけるSPP1発現

SPP1在肌萎缩侧索硬化症初级运动和腹角中的表达

• 发表时间: 2013
• 作者: 山本竜也;村山繁雄;高尾昌樹;伊佐正;肥後範行
• 通讯作者: 肥後範行