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脳:電子神経インプラントによって誘導される運動皮質の長期的な可塑性

Nature 444, 7115 doi: 10.1038/nature05226

ニューロン間の結合は、シナプス前細胞とシナプス後細胞の活動の間に持続的な因果関係があるときに強化される、と考えられている。このような活動依存的な可塑性が、学習中に起こる皮質内神経表現の再編成の基盤になると思われるが、現在のところ、in vivoでの直接の証拠はない。本論文では、自由に行動する霊長類の運動皮質内の2つの部位間に人工的な関係づけを行うと、運動出力の安定な再編成が誘導されうることを示す。自律的に動作する電子装置(インプラント)を脳に植え込み、一方の電極で活動電位が記録されると、他方に電気刺激が送られるようにした。これを1日以上にわたって連続的に動作させたところ、記録部位からの出力が、対応する刺激部位からの出力に近くなるように変化した。これは言わば、人工的に活動を同期させたニューロン集団の間でシナプス結合が強化されたことと一致する。この変化は、一部の例では1週間を超えて持続したが、関係づけに組み込まれなかったほかの部位からの出力には変化がなかった。生理的に得られた刺激列を用いてin vivoで機能的再編成を誘導するためのこの方法は、損傷後の神経機能回復療法における実用化が可能かもしれない。

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