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2010年12月16日 (木)

手の巧みな動きを制御する脊髄神経経路を発見

手の巧みな動きを制御する
脊髄神経経路を発見
-新たなリハビリ開発に手掛かり-

平成22年12月15日
科学技術振興機構(JST)
国立精神・神経医療研究センター
自然科学研究機構 生理学研究所
(せいりけん)

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 JST 課題解決型基礎研究の一環
として、国立精神・神経医療研究センター
神経研究所 モデル動物開発研究部の関 和彦
部長らは、脊髄の中に手の巧みな運動を制御
する独自の神経経路があることを明らかに
しました。

 人が体を動かす時、脳の大脳皮質の運動野
と呼ばれる部位が複雑な制御をしていると
考えられています。

 指の筋肉についても同様です。
 例えば、何か物を「つまむ」という動作
にはとてもきめ細やかな制御が必要ですが、
従来、大脳皮質の運動野がこれを制御して
いると考えられてきました。

 しかし、大脳皮質の機能が成熟していない
乳児でも反射的に物を握ることができます。

 この点にヒントを得て、関部長らは
「大脳皮質以外にも、つまみ動作を
コントロールしている部分があるはずだ」
と仮説を立て、研究を行ってきました。

 そのために、麻酔をかけていない覚醒下
で、ほ乳類から脊髄の神経活動を記録する
技術を新たに開発しました。

 そして今回、つまみ運動を行っている
サルの脊髄から神経の活動を記録すること
に世界で初めて成功し、その神経活動と
指の筋活動の相関解析から、脊髄には
いくつかの指の動きを協調させている神経
が多数存在することを発見しました。

 この神経群の存在は、大脳皮質を中心に
して行われてきたこれまでの研究からは
予想もできないものでした。

 いくつもの指の動きを協調させることは、
ピアノの演奏やキーボードの操作など複雑
な手の動きを巧みに操るために重要な機能
だと考えられます。

 今回の研究成果は今後、新しい運動機能
の再建技術を開発する基礎になるものと
期待され、四肢麻痺などの患者の手の機能
を再建する技術やリハビリテーション方法
の開発に役立つ可能性があります。

 例えば、脊髄に刺激電極を埋め込み、
電気刺激を与えることによって、麻痺側の
指を人工的に協調させて動かすようなこと
が考えられます。

 本研究成果は、国立精神・神経医療研究
センター 神経研究所 モデル動物開発
研究部の武井 智彦 研究員とともに、
自然科学研究機構 生理学研究所と行った
共同研究によって得られ、
2010年12月15日(米国東部時間)
発行の米国科学雑誌「The Journal
of Neuroscience」に掲載
されます。


<今後の展開>
 本研究によって、大脳皮質が直接運動神経
を活動させているだけではなく、
脊髄介在神経を介した神経経路によっても
手の運動がコントロールされていることが
明らかになりました。

 今後は複数の「つまみ運動」の中枢が
どのように協力して手の複雑な動きを生み
出しているのかに関する研究が盛んに
行われるものと予想されます。

 またこの研究結果は、脳梗塞や上位頚髄
損傷など、大脳皮質から下位頚髄間に障害
を持つ患者の手の機能を再建する技術の
開発に役立つ可能性があります。

 例えば、脊髄に刺激電極を埋め込み、
電気刺激を与えることによって、
さまざまな手の動作を引き起こす研究も
開始しており、5年後には人に応用する
基盤技術の確立を目指しています。

 このような刺激を患者自身の脳が操る
BMIという技術と併用して、完全麻痺の
患者でも「自分の意志で、自分の手を」
操る研究の進展が期待されます。

 また、脊髄は反射の中枢でもあること
から、皮膚や筋肉を刺激して有効な脊髄反射
を引き起こし、麻痺した手や指の機能回復を
促進するリハビリテーション方法の開発など
も期待されます。
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>患者自身の脳が操るBMIという技術と
>併用して、完全麻痺の患者でも「自分の
>意志で、自分の手を」操る研究の進展が
>期待されます。
>また、脊髄は反射の中枢でもあること
>から、皮膚や筋肉を刺激して有効な
>脊髄反射を引き起こし、麻痺した手や
>指の機能回復を促進する
>リハビリテーション方法の開発なども
>期待されます。
良いですね。

期待したい。

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