皮質視床ネットワークによる意図的な心拍数制御

Corticothalamic circuits regulate operant bradycardia

　バイオフィードバックとは，不随意性の生理活動を認識できるよう訓練し，被験者がその機能を制御できるようにする手法であるが，これを可能にする神経メカニズムは未解明である．そこで，動物を用いたバイオフィードバック実験の先駆けとして，自由行動中のラットを用いた心拍フィードバックシステムを構築した．ラットは30分以内に心拍数を減少させることを学び，3時間の訓練を5日間行った後，約50％の減少を達成した．訓練期間後も10日間，心拍数減少が持続し，ラットは抗不安行動を示し，血中赤血球数が上昇した．バイオフィードバックによる徐脈が，視床腹内側核（VMT）へ投射する前帯状皮質（ACC）ニューロンを不活性化することによって阻害されたことから，皮質–視床経路に着目した．VMTへ投射するACCニューロンは，操作訓練中にシータ振動を示し，ACCからVMTへの経路のシータリズム刺激は徐脈を再現することを見出した．ACCからシナプス入力を受けるVMTニューロンは，背内側視床下部（DMH）に投射し，DMHニューロンは迷走神経核（Amb）に投射していた．これらの発見は，意図的な心拍数調節のための包括的な回路を提案し，末梢-中枢連関への示唆を与えることができる^1）．