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神経科学:運動皮質では身体認知動作ネットワークと効果器領域が交互に並んでいる

Nature 617, 7960 doi: 10.1038/s41586-023-05964-2

一次運動皮質(M1)はこれまで、中心前回の上から下へ足から顔を再現する、連続的に体部位対応したホムンクルスを形成すると考えられてきたが、同心円状の機能領域(遠位部を中心にその両側に近位部が順次広がる分布)や複雑動作のマップの存在を示す証拠も報告されていた。今回我々は、精密な機能的磁気共鳴画像化(fMRI)法を用いて、古典的なホムンクルスが、結合性・構造・機能の異なる複数の領域で分断されており、効果器特異的(足、手、口)な領域と交互に並んでいることを見いだした。効果器領域の間に挟まれたこれらの領域は、皮質厚が薄く、相互の機能的結合だけでなく、動作・生理的制御・覚醒・エラー・痛みに極めて重要な帯状回弁蓋部ネットワーク(CON)との機能的結合も強い。動作制御関連領域と運動効果器領域の相互に噛み合った配列は、3種類の大規模fMRIデータセットで確認された。マカク属のサルとヒトの新生児・乳児・小児についての精密なfMRIから、種間の相同領域と効果器間系の発生上の前駆体が示唆された。運動と動作の一連のfMRI課題によって、同心円状の効果器体部位対応が、CONと連結した複数の効果器間領域で分断されていることが実証された。効果器間領域に運動特異性はないが、動作(手と足の協調)や体軸性運動(胴曲げや眉上げなど)の企画時に共活性化を示した。これらの結果と、刺激に誘発された複雑動作や副腎髄質などの内臓器官との結合を示した以前の研究結果を併せると、M1は、全身的な動作企画のための系、すなわち身体認知動作ネットワーク(SCAN)によって区切られていることが示唆される。M1では、精細な運動制御を分離するための効果器特異的領域(足、手、口)と、目標・生理・体運動を統合するためのSCANという、2つの並行した系が絡み合って統合–分離パターンを形成している。

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