内容
自然科学研究機構・生理学研究所の南部篤（ナンブ・アツシ）教授の研究グループは、京都大学霊長類研究所の高田昌彦（タカダ・マサヒコ）教授らと共同で、パーキンソン病に関連する大脳基底核とよばれる脳の部位で見られる神経の電気信号の“発振”現象が、正常な神経の信号を邪魔することで、手足が動かしづらいなどの運動障害の原因となっていることを明らかにしました。さらに、研究グループは、パーキンソン病モデル動物（モデルザル）の大脳基底核の中の特定の細胞集団（視床下核）に薬物を注入し、この発振を一時的に止めることで、運動障害を緩解させることに成功しました。今回の研究成果は、欧州神経科学学会誌（European Journal of Neuroscience、２０１１年１１月１日号電子版）に掲載されます。
研究グループの橘吉寿（タチバナ・ヨシヒサ）助教は、パーキンソン病症状を示すモデルザルを用い、覚醒している状態での脳の中の大脳基底核の神経の電気信号をとらえることに成功しました。パーキンソン病モデルザルの大脳基底核では、正常ではみられない“発振”と呼ばれるリズムの異常がみられることがわかりました。こうした神経の電気信号のリズムの異常は、パーキンソン病で欠乏しているドーパミン（ドーパミン製剤：L-ドーパ）の投与によって消えることから、パーキンソン病においては、ドーパミンの欠乏によって大脳基底核内の神経回路で正常では見られない“発振”が生じ、本来の正常な運動指令の流れが阻害され、運動障害が発現しているのではないかと考えられました。
これまでに、電気信号のこうしたリズムの異常（発振）はヒトのパーキンソン病患者でも記録されていましたが、実際に発振と運動障害とが結びついていることを明確に示したのは初めてです。さらに、大脳基底核の中の特定の細胞集団（神経核）である視床下核に一時的にその機能を抑える薬物（ムシモール）を注入することで、発振が抑えられ、運動障害を緩解させることに成功しました。
一方、研究グループの高良沙幸（タカラ・サユキ）研究員は、ニホンザルの大脳基底核の線条体と呼ばれる領域では、体の動き（運動）を指令する脳の一次運動野や補足運動野とよばれる領域からの神経の信号は、大脳基底核でごちゃまぜに調節されているのではなく、運動指令の種類ごとに別々に調節されていることを明らかにしました。つまり、線条体の障害の場所によっては、同じパーキンソン病でも異なる運動障害の症状を示す可能性が示唆されました（２０１１年９月号の米国生理学会神経生理学誌Journal of Neurophysiologyに発表）。
南部教授は、「大脳基底核における神経の電気信号の異常を知ることによって、パーキンソン病でどうして運動が困難になり、手足が震えるような運動障害が生まれるのか、その病態の理解が進むものと考えられます。今回、神経の電気信号の異常である“発振”を抑えるために視床下核に抑制剤（ムシモール）を投与したところ運動障害の症状緩和がみられたように、こうした大脳基底核の病態の理解が進むことによって、新しい治療法の開発などに役立つものと期待されます」と話しています。
本研究は文部科学省・科学研究費補助金による支援をうけて行われました。
今回の発見
１．覚醒状態のパーキンソン病モデル動物（モデルザル）の大脳基底核では、正常では見られない神経の電気信号の“発振”現象が生じていました。これによって、正常な神経回路の信号が阻害され、運動障害があらわれているものと考えられました。
２．大脳基底核の中の特定の細胞集団（神経核）である視床下核に一時的にその機能を抑える薬物（ムシモール）を注入することによって、発振を抑止し、運動障害を緩解させることに成功しました。
３．大脳基底核の線条体では、脳の一次運動野や補足運動野とよばれる領域からの神経の信号は区別され、運動指令の種類ごとに別々に調節されていることがわかりました。
図1
大脳基底核とパーキンソン病との関連について
大脳基底核は、脳の深部にある構造であり、手足を精密に動かすといった運動の調節を行っています。解剖学的には、大脳基底核の中には、線条体・視床下核・淡蒼球などが含まれています。さらに、大脳基底核の黒質は、ドーパミン細胞を含んでおり、パーキンソン病の運動障害の原因部位であることが分かっています。大脳基底核は、パーキンソン病の運動障害軽減を目的にして行われる脳外科手術である脳深部刺激療法の電気刺激対象部位でもあります。
過去の関連する生理研プレスリリース（２０１１年２月２５日付）：
「パーキンソン病など:脳深部の神経活動の異常、患者で初めて記録
―脳外科的治療法である脳深部刺激療法（DBS）の精度向上へ活用―」
http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2011/02/dbs.html
図2
パーキンソン病モデルザルの大脳基底核でみられる神経の電気信号の“発振”
今回、パーキンソン病モデルザルの大脳基底核（淡蒼球）から神経の電気信号を記録したところ、神経の電気信号が波打ってリズミカルに見られる“発振”現象が生じていることが分かりました。このような発振現象は、大脳基底核の他の部位（視床下核など）でもみられました。正常の大脳基底核では見られない現象です。
図3
大脳基底核（視床下核）にムシモールを投与したところ淡蒼球の“発振”が消失
パーキンソン病モデルザルの大脳基底核の視床下核に、その機能を一次的に阻害する薬剤（ムシモール）を投与したところ、淡蒼球の“発振”が見られなくなり、運動障害を緩解させることに成功しました。
図4
“発振”を生みだす大脳基底核内の神経回路
パーキンソン病モデルザルで、神経の電気信号の“発振”を生みだす大脳基底核内の神経回路の模式図。この中の視床下核（STN）の機能を薬物によって一時的に阻害すると、発振が見られなくなり、運動障害も緩解することがわかりました。この発振現象は視床下核への大脳皮質からの信号入力と、淡蒼球（GPe, GPi）との相互の電気信号のやりとりの機能異常によって引き起こされるものと考えられました。
この研究の社会的意義
パーキンソン病の運動障害軽減のための新たな治療法の提案
今回の研究成果より、パーキンソン病では、大脳基底核内の神経回路で正常では見られない“発振”が生じることが本来の正常な運動情報の流れを阻害し、運動障害が発現する原因になっていると考えられました。また、大脳基底核の視床下核に、その機能を一時的に阻害する薬物を注入することで“発振”を抑え、運動障害を緩解させることができたことから、この発振を抑えることが運動障害軽減のあらたな治療法となりうることを示しました。
図5
視床下核へのムシモール注入で発振が抑えられ運動障害が緩解する
大脳基底核の視床下核に、その機能を一時的に阻害する薬物（ムシモール*）を注入したところ、神経の電気信号の“発振”が抑えられ、手のこわばりなどの運動障害が緩解されました。
*ヒトに対するムシモールの安全性が確立されていないので、患者に直接使えるかどうか現時点では不明です。ヒトでも安全に使用できる効果的な薬剤の開発も必要であると考えています。
論文情報
橘助教の論文：
Subthalamo-pallidal interactions underlying parkinsonian neuronal oscillations in the primate basal ganglia
Yoshihisa Tachibana, Hirokazu Iwamuro, Hitoshi Kita, Masahiko Takada, and Atsushi Nambu
欧州神経科学学会誌掲載（European Journal of Neuroscience、２０１１年１１月１日電子版掲載）
高良研究員の論文：
Differential activity patterns of putaminal neurons with inputs from the primary motor cortex and supplementary motor area in behaving monkeys
Sayuki Takara, Nobuhiko Hatanaka, Masahiko Takada, and Atsushi Nambu
米国生理学会神経生理学誌掲載（Journal of Neurophysiology、２０１１年９月号）
お問い合わせ先
＜研究に関すること＞
南部 篤 （ナンブ アツシ）
自然科学研究機構 生理学研究所 生体システム研究部門 教授
Tel:0564-55-7771、 FAX: 0564-55-7773
E-mail: nambu@nips.ac.jp
橘 吉寿（タチバナ ヨシヒサ） 助教
Tel:0564-55-7774、 FAX: 0564-55-7773
E-mail: banao@nips.ac.jp
＜広報に関すること＞
小泉 周 （コイズミ アマネ）
自然科学研究機構 生理学研究所 広報展開推進室 准教授
TEL 0564-55-7722、FAX 0564-55-7721
E-mail: pub-adm@nips.ac.jp