運動の指令を生み出す大脳皮質の個々の神経細胞の役割を解明
－興奮性細胞と抑制性細胞のそれぞれの役割をキャッチ－
報道発表資料
大脳の前頭葉表面にある大脳皮質は、思考、記憶などの高次機能をつかさどるとともに、手足の運動、会話、飲食など、日常生活を快適に過ごすための重要な指令塔になっています。
私たちが手足を動かそうと考え、準備・開始・実行という一連の随意運動を行う時、大脳皮質の運動野を構成する神経細胞は、電気活動（発火活動）を誘起し、「どの方向に、どのタイミングで動かせ」という指令を作り出すと考えられています。大脳皮質は表面から深部へ向けて6層に分けられ、各層では2つの神経細胞（興奮性の錐体細胞と逆の作用をする抑制性の介在細胞）が、複雑に組み合わさって神経回路を形成しています。そのため、運動指令形成メカニズムを理解するには、混在している細胞を特定して、どの場所のどの細胞がどんな作用をするのかを識別し、運動情報の流れをたどることが欠かせません。
脳科学総合研究センター脳回路機能理論研究チームは、レバーを引くと報酬が得られる、という随意運動を学習したラットを用いて、傍細胞記録法という測定方法を駆使し、活動しているラットの運動野の神経細胞の位置や種類を識別することに成功しました。その結果、大脳皮質の特定の層が特定の運動過程を受け持っているわけではなく、ほぼすべての層の興奮性細胞が準備・開始・実行すべての過程で活動する一方、主要な抑制性細胞である高頻度発火細胞は実行過程だけで活動することを見いだしました。このことから、抑制性細胞は、興奮性細胞の活動を遮断するのではなく、両細胞がともに活性化して、運動指令形成の微妙な調整を行っているという仕組みが分かってきました。
個々の神経細胞の発火活動を測定し、その細胞を可視化して種類や位置を特定することに成功した今回の成果は、脳の神経回路のメカニズムの解明とともに、脳損傷後のリハビリテーションの改良や、脳と機械をつなぐブレイン・インターフェースの開発などに役立つと期待できます。
独立行政法人理化学研究所
脳科学総合研究センター 脳回路機能理論研究チーム
チームリーダー 深井 朋樹（ふかい ともき）
副チームリーダー 礒村 宜和（いそむら よしかず）
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