随意運動の制御における脊髄の役割

　私たちは、霊長類の持つ高度な運動・認知能力の背景にある “脊髄の機能”、なかでも運動における脊髄の役割についての解明を目指しています。
　当部の研究では、手や腕が動いた時や、モノに触った時に、 脳が認識する動きの感覚などの情報を、脊髄が状況に応じて調整していること明らかにしてきました。 具体的には、手や指の触覚は運動をしている際には感じにくくなるのに対して、動きの感覚は逆に強まることで運動を助けるように利用され ます(図1)。 さらに、 このような感覚情報の調整は、水道の蛇口をひねることで流れる水の量を調整するように、脳が受け取る感覚情報の量が、脊髄のシナプス前抑制と言われる働きによって調整されていることを明らかにしました。
　脳卒中など、 脳が障害を受けることで生じる痙縮(筋肉が過剰に興奮して不随意に働く状態) はこのシナプス前抑制の機能不全が関連していると考えられています。このような脊髄機能に関する研究結果をもとに、痙縮をはじめとする様々な運動機能障害に対する新たな治療方法を提案するための研究に取り組んでいます。

図1:脊髄における感覚信号の調整
運動時に皮膚感覚はシナプス前抑制を介して抑制されるのに対し、筋感覚は促通され運動を補助する

感覚機能の再建を目指した
新たな治療法確立へ

　人は身体に備わる感覚のセンサーを介して、物の硬さや、手の動きなどを感じる事ができます。脊髄損傷などで感覚神経が傷つくと感覚の認識ができなくなるため、運動が困難になるほか、痺れなど感覚の異常が起こり、精神機能にも影響を及ぼします。このように感覚神経は、重要な役割を果たしていますが、その機能障害の治療法は確立されていません。
　近年、神経細胞に光をあてることで、活動を活性化させたり抑えたりする実験技術 「光遺伝学」 が様々な生命科学の分野で用いられています。神経細胞に、光に反応するタンパク分子を遺伝子導入して、光刺激で神経細胞の活動をコントロールするという画期的な方法です。当研究部ではこの方法を末梢神経に応用することで、感覚障害に対する新たな治療法の開発を行っています。 私たちは、末梢神経のなかでも特に感覚神経のコントロールに適した遺伝子の型やその導入方法などを網羅的に検討することで、運動の感覚や痛みに関与する感覚神経細胞の活動を選択的に制御する手法を確立しました (リファレンス1,2)。 この技術を用いて、感覚障害を持った患者さんの機能回復を図る新たな治療法の確立を目指しています。

リファレンス

1. Kubota S et al., Optogenetic recruitment of spinal reflex pathways from large-diameter primary afferents in non-transgenic rats transduced with AAV9/Channelrhodopsin 2.J Physiol (2019)597 (19):5025-5040.
2. Kudo M et al., Specific gene expression in unmyelinated dorsal root ganglion neurons in nonhuman primates by intra-nerve injection of adeno-associated virus 6 vector. Mol. Ther.Methods Clin. Dev (2021) 23;11-22.

研究部紹介

モデル動物開発研究部

窪田 慎治 動物遺伝解析室長

【研究部ホームページリンク】
神経研究所
https://www.ncnp.go.jp/neuroscience/

神経研究所　モデル動物開発研究部
https://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r_model/index.html

▼NCNP内連携組織リンク

記事初出
「Annual Report 2021-2022」（2022年12月発行）
＞広報誌