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花川隆 医学研究科教授（兼国立精神・神経医療研究センター（NCNP）特任部長）、阿部十也 NCNP部長、高澤英嗣 群馬大学助教と筑田博隆 同教授らの研究グループは、健康な右利き成人の片手運動に関わる脳・脊髄伝導路の機能結合パターンを、新しく開発した脳・脊髄同時記録機能的MRI（cs-fMRI）技術を用いて測定しました。計算モデルを用いて推定した脳・脊髄結合のパターンは左右対称ではなく、特に左手の運動中にはヒトでは存在がほとんど知られていなかった発生的に古い脳・脊髄伝導路が使われることが示唆されました。ヒト手指運動制御の研究分野に脳・脊髄神活動の同時計測手法を導入し、脳・脊髄間の機能結合様式が右手運動と左手運動で異なることを世界で初めて見出しました。
本研究成果は、2022年7月5日に、「Communications Biology」のオンライン版に掲載されました。
利き手はヒト固有性の高い行動特徴である。手指の運動指令は、大脳一次運動野（M1）から脳・脊髄運動伝導路を介して頚髄運動ニューロンへ伝達される。実験動物の研究によると、脳・脊髄運動伝導路として以下の二種類があると考えられている。M1から脊髄運動ニューロンに直接に運動指令を届ける直接伝導路（上図の黒色矢印）と両側M1から複数の経路を経由して最終的に脊髄運動ニューロンに指令を届ける間接伝導路（上図の灰色矢印）である。ここではスペースの関係上、メインの結果に関係しない経路を割愛した。詳細は本文図1、図4を参照のこと。
本研究は、従来の機能的核磁気共鳴画像法を基盤に、大脳と脊髄の神経活動の同時記録を可能にするcs-fMRI法（上図左）を独自に開発し、ヒトの手指運動における間接伝導路の働きを明らかにした。特に、右利きの程度が強い人（日常生活の手先の細かな動作をほぼ右手でこなす人[下図]）は右手運動でほぼ直接伝導路のみが使用されるのに対し、左手運動では間接伝導路をより多く使用することが判明した（併せて本文図5を参照）。ヒト固有の利き手の神経制御メカニズムに迫る発見である。
研究者情報
研究者名
花川 隆
書誌情報
【DOI】
https://doi.org/10.1038/s42003-022-03615-2
【KURENAIアクセスURL】
http://hdl.handle.net/2433/275819
【書誌情報】
Eiji Takasawa, Mitsunari Abe, Hirotaka Chikuda, Takashi Hanakawa (2022). A computational model based on corticospinal functional MRI revealed asymmetrically organized motor corticospinal networks in humans. Communications Biology, 5:664.
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