无意识的な反射を予测して、身体の动きを制御している―运动制御の新たな神経メカニズムを解明―

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 私たちが手でカップを取るように身体を动かすとき、脳からの指令だけでなく、筋肉や皮肤からの信号が脊髄を通じて生じる「反射」が、身体の动きを支えています。この反射は「脊髄反射」と呼ばれ无意识のうちに筋肉を动かす仕组みです。しかし、この无意识的な反射が働く一方で、どのようにして身体の动きを意识的にコントロールしているのか、その仕组みはこれまで明らかにされていませんでした。

 梅田達也 医学研究科准教授(前:生理学研究所研究員、国立精神?神経医療研究センター室長)と西村幸男 東京都医学総合研究所プロジェクトリーダー(前:生理学研究所准教授)の研究グループは、脳の運動を司る「一次運動野」が筋肉を直接動かすだけでなく、脊髄反射を活用して筋肉の動きを制御していることを見つけました。今回の研究で、脳が脊髄反射のタイミングや影響を事前に計算して、身体の動きを効率的、かつ正確にコントロールしていることが明らかになりました。今回の成果は、ヒトの運動制御のメカニズムに関する基本的な理解を深めるとともに、リハビリなどの医療分野やヒト型ロボット開発などに新しい道を切り開く重要な一歩です。

 本研究成果は、2024 年12月18日に、国際学術誌「Science Advances」にオンライン掲載されました。

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研究者のコメント
「脳の运动野が筋肉を制御する仕组みや、脊髄反射がどのように働くかについては、これまで数十年にわたって研究され、多くの知见が积みあがってきました。しかし、これらの2つがどのように连携しているのかは长い间谜のままだったため、脳がどのように身体を动かしているのかについての理解は不完全でした。その1つの理由は、身体を动かしている动物の感覚受容器の情报を直接记録する技术がなかったことにあります。今回の研究は、この技术を开発することから始まりました。この一连の研究は、研究がスタートしてから、15年という时间をかけて完结することができました。感覚受容器が脊髄に送る信号と、运动野が筋肉を制御する信号が、同じように筋肉の动きに影响を与えていることがわかったときの兴奋は、今でも鲜明に记忆に残っています。この研究では、脊髄反射による无意识的な信号処理と、大脳皮质が司る意识的な运动制御を同时に调べました。これにより、人间がどのように身体を正确に动かしているのか、その仕组みの本质に迫ることができると考えています。」(梅田达也)
研究者情报
研究者名
梅田 達也
书誌情报

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【书誌情报】
Tatsuya Umeda, Osamu Yokoyama, Michiaki Suzuki, Miki Kaneshige, Tadashi Isa, Yukio Nishimura (2024). Future spinal reflex is embedded in primary motor cortex output. Science Advances, 10, 51, eadq4194.