運動指令および体性感覚入力が脊髄反射回路の可塑的変化に及ぼす影響について

平成28年度は、まずヒトを対象に、下行性運動指令として運動イメージを用いることで、運動指令に応じた体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響について検討を行った。脊髄反射回路は、H反射を指標としIa相反抑制回路、Iaシナプス前抑制回路の活動を測定した。次に、体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響を明らかにするために、ラットを用いて末梢からの感覚シグナルを人為的に操作するための実験手法を検討した。運動イメージに応じた体性感覚は、イメージする関節運動が入力される感覚シグナルと一致する場合にはＨ反射の増大およびIaシナプス前抑制の減少、相反する場合にはH反射の減少およびIaシナプス前抑制の増大が認められ、イメージする関節運動方向に依存した変化が見られた。これらの結果から、運動指令に応じて、Iaシナプス前抑制は運動出力を高める方向に働いたり、弱める方向に働いたりすることが明らかになった。さらに、ラットを対象とした実験結果より、光遺伝学的手法を用いることで体性感覚ニューロンである脊髄後根神経節細胞(DRG細胞)の活動を光刺激によって誘因可能であることが確認された。今後、本実験モデルを用いることで、体性感覚情報が運動制御に果たす役割が明らかになることが期待される。本研究課題を通して、脊髄反射回路の可塑的変化には、①運動指令に伴う上位中枢からの下行性入力が重要であること、②上位中枢から生み出される運動指令に応じて脊髄反射回路の活動は変化すること、③実施する運動課題の課題特性が脊髄反射回路の活動変化に関与していること、以上３点が明らかとなった。本研究結果から、脊髄反射回路は末梢感覚器からの入力によって反射的に駆動する単純な回路ではなく、運動に応じてその活動をダイナミックに変化させることで随意運動の制御に関与していることが示唆された。

平成28年度は、まずヒトを対象に、下行性運動指令として運動イメージを用いることで、運動指令に応じた体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響について検討を行った。脊髄反射回路は、H反射を指標としIa相反抑制回路、Iaシナプス前抑制回路の活動を測定した。次に、体性感覚入力が脊髄反射回路活動に及ぼす影響を明らかにするために、ラットを用いて末梢からの感覚シグナルを人為的に操作するための実験手法を検討した。運動イメージに応じた体性感覚は、イメージする関節運動が入力される感覚シグナルと一致する場合にはＨ反射の増大およびIaシナプス前抑制の減少、相反する場合にはH反射の減少およびIaシナプス前抑制の増大が認められ、イメージする関節運動方向に依存した変化が見られた。これらの結果から、運動指令に応じて、Iaシナプス前抑制は運動出力を高める方向に働いたり、弱める方向に働いたりすることが明らかになった。さらに、ラットを対象とした実験結果より、光遺伝学的手法を用いることで体性感覚ニューロンである脊髄後根神経節細胞(DRG細胞)の活動を光刺激によって誘因可能であることが確認された。今後、本実験モデルを用いることで、体性感覚情報が運動制御に果たす役割が明らかになることが期待される。本研究課題を通して、脊髄反射回路の可塑的変化には、①運動指令に伴う上位中枢からの下行性入力が重要であること、②上位中枢から生み出される運動指令に応じて脊髄反射回路の活動は変化すること、③実施する運動課題の課題特性が脊髄反射回路の活動変化に関与していること、以上３点が明らかとなった。本研究結果から、脊髄反射回路は末梢感覚器からの入力によって反射的に駆動する単純な回路ではなく、運動に応じてその活動をダイナミックに変化させることで随意運動の制御に関与していることが示唆された。