脳損傷後の運動訓練がもたらす神経システムの可塑的変化—サル脳損傷モデルによる知見

Rehabilitative Training-Induced Plastic Changes in the Neural System : Findings from Monkey Model of Brain Damage

脳損傷モデル動物を用いた神経可塑性の研究

　脳は発達の過程を通じてシステムが完成した後も，その機能や構造を変えるポテンシャル，すなわち可塑性と呼ばれる性質をもっている．脳損傷後の機能回復の背景にも可塑的な変化があると考えられており，その詳細の解明に関しては人工的に脳に局所的な損傷を作成した「脳損傷モデル動物」を用いた研究が大きな貢献を果たしてきた．近年，脳機能イメージング技術の進歩により，ヒトの脳活動変化を計測することが可能となった．しかし，脳損傷後の機能回復をもたらす基本的メカニズムである遺伝子・タンパクや神経回路・経路などのミクロレベルの変化を知るためには，解剖的操作が可能な動物を用いた研究が必要不可欠である．また，動物を用いた研究では薬理学的手法を使用して脳の機能を制御することが可能であり，これにより機能的変化と回復の因果性を検証可能である．さらに，脳損傷患者では一般的に脳の損傷領域および大きさに大きな個人差があるのに対して，モデル動物を用いた研究では人工的にコントロールされた損傷を作成できるため，厳密な対照群を設定可能であり，介入を実施した群と対照群の間での厳密な回復過程の比較が可能である．加えて，動物を対象とした実験では高い侵襲をもつ介入を試行することがヒトに対する実験と比べれば容易である．

　生命科学の分野では，哺乳類の中で個体の価格が安く，遺伝的に均一な個体群を作成できる齧歯類（マウスやラット）を使用した研究により多くの成果が得られている．一方，ヒトへの応用を視野に入れた場合には，同じ霊長類に属し，ヒトに近い脳構造をもつサルを用いた研究も重要な意味をもつ．例えば運動にかかわる大脳皮質領野や脊髄への神経投射は，ヒトとサルの間で相似しており，霊長類に特異的な複雑な手の動きの制御の背景となっている^1-3)．ただし，サルを用いた研究は多くの個体数を用いた研究や遺伝子発現制御を伴う研究には不向きである．また，サルはヒトに近い認知的機能をもつために，実験を行う際には倫理面での高い配慮が必要である．