東京都医学総合研究所(医学研)は、動機づけに関わる脳領域が筋活動を制御する脊髄へ解剖学的に投射すること、同様にその脳領域の活性化が運動野と筋の活動を生み出すこと、さらにはその活性化によって誘発される筋活動には一次運動野が貢献していることの3点を、サルを用いた動物実験によって明らかにしたと発表した。
同成果は、医学研 脳機能再建プロジェクトの鈴木迪諒研究員、同・西村幸男プロジェクトリーダーを中心に、京都大学、生理学研究所の研究者も加えた共同研究チームによるもの。詳細は、生理学および病態生理学に関連するすべての分野を扱う学術誌「The Journal of Physiology」に掲載された。
動機づけ、つまりやる気のあるなしはヒトの行動とそのパフォーマンスを左右することが知られている。例えばオリンピックでは、アスリートたちの金メダルに対する強い動機づけが最良のパフォーマンス発揮を支えている可能性が考えられている。
これまでの先行研究によって、こうした動機づけには脳領域の「腹側中脳」が重要な役割を担うことが確認されていた。しかし、同領域が運動出力へ影響を与えるのかどうかという点は良く分かっていなかったという。そこで研究チームは今回、同領域(腹側被蓋野・黒質緻密部・赤核後部)が、運動出力を制御可能な神経基盤を明らかにすることを目的に調査を行ったという。
これまで腹側中脳が運動を司る一次運動野に対して投射を持つこと自体は知られていたが、同領域が筋活動を制御する脊髄にまで投射を伸ばしているかどうかは明らかにされていなかった。そこで、シナプスを超えて神経経路を標識可能な逆行性神経トレーサーである狂犬病ウイルスを用いた調査が行われた結果、、同領域から脊髄への2シナプス性の神経経路の存在が判明したという。
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(A)脊髄へ逆行性越シナプスで投射する腹側中脳ニューロン。逆行性越シナプス神経トレーサーとして狂犬病ウイルスが頚髄に注入され、それによって標識されるニューロンが調べられた。(B)狂犬病ウイルスが感染したニューロン。(C)感染したニューロンの中には動機づけに関わるとされるドーパミンニューロンも存在することが確認された (出所:医学研Webサイト)
また、腹側中脳から脊髄への神経経路が筋活動生成に貢献するかどうかを調べるため、同領域を電気刺激によって活性化させたところ、同領域の活性化によって、一次運動野と上肢筋の活動が誘発されることが見いだされたとするほか、刺激強度が高いほど誘発される筋活動が大きくなることが判明したとする。これは同領域の活動が高くなればなるほど、大きな筋活動を生み出せることを意味する結果だという。
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腹側中脳の活性化は運動野と筋の活動を誘発。腹側中脳への電気刺激によって、一次運動野と筋の活動が誘発されることが発見された (出所:医学研Webサイト)
さらに腹側中脳-脊髄の神経経路によって生み出される筋活動に、一次運動野が関与しているかどうかが検証されたところ、一次運動野の活動が抑制されると、腹側中脳の電気刺激によって誘発される筋活動も大きく減弱することが判明。この結果は、腹側中脳の刺激によって誘発される筋活動には一次運動野が貢献していることを示すものであり、腹側中脳→一次運動野→脊髄→筋という神経経路の伝達が筋活動生成に関わっていることを意味するとしている。
なお研究チームでは今後、実際に動機づけを操作した際に、これらの神経経路の活動が実際の運動パフォーマンスとどのように相関するのかを検証していくとしているほか、将来的には動機づけを制御するような技術の開発やそれを用いたアスリート教育、リハビリテーション法の開発への展開も期待されるとしている。
