icon fsr

文献詳細

雑誌文献

BRAIN and NERVE-神経研究の進歩62巻11号

2010年11月発行

増大特集 歩行とその異常

歩行の制御における小脳機能

著者: 柳原大1

所属機関: 1東京大学,大学院総合文化研究科・生命環境科学系,大学院情報学環

ページ範囲:P.1149 - P.1156

文献概要

はじめに

 歩行において,1つの肢の運動はいくつかの関節を含む多関節運動であり,さらにその多関節運動が複数の肢で実行される。1つの関節の動きといえども,主働筋,協働筋,さらに拮抗筋の協調した活動によって実現されることを考慮すれば,多数の筋活動の時間・空間的パターンを同時並列的かつ協調的に制御してはじめて,円滑な歩行運動が遂行されるといえる。小脳は歩行時における筋緊張の制御と肢運動の位相制御に関与し,それらを統合した結果の肢間協調(interlimb coordination)に中心的役割を果たしている。さらに特筆すべきは,小脳プルキンエ細胞におけるシナプス可塑性を利用して外乱や外部環境の変化に対する適応制御に貢献しているという,歩行の神経生理学的研究の中では比較的新しく重要な知見である。本稿では,歩行制御系の中での小脳の位置づけ,種々の遺伝子変異マウスにおける歩行失調,ならびに動物およびヒトでの歩行の適応制御に関する研究動向を概説する。

参考文献

1) Arshavsky YI, Gelfand IM, Orlovsky GN: The cerebellum and control of rhythmical movements. Trends in Neurosci 6: 417-422, 1983
2) Bosco G, Eian J, Poppele RE: Phase-specific sensory representations in spinocerebellar activity during stepping: evidence for a hybrid kinematic/kinetic framework. Exp Brain Res 175: 83-96, 2006
3) Yuzaki M: New (but old) molecules regulating synapse integrity and plasticity: Cbln1 and the δ2 glutamate receptor. Neuroscience 162: 633-643, 2009
International Symposium on Mobiligence, pp161-164, 2009
5) Ito-Ishida A, Miura E, Emi K, Matsuda K, Iijima T, et al: Cbln1 regulates rapid formation and maintenance of excitatory synapses in mature cerebellar Purkinje cells in vitro and in vivo. J Neurosci 28: 5920-5930, 2008
6) Udo M, Matsukawa K, Kamei H, Minoda K, Oda Y: Simple and complex spike activities of Purkinje cells during locomotion in the cerebellar vermal zones of decerebrate cats. Exp Brain Res 41: 292-300, 1981
7) Armstrong DM, Edgley SA: Discharges of Purkinje cells in the paravermal part of the cerebellar anterior lobe during locomotion in the cat. J Physiol 352: 403-424, 1984
8) Andersson G, Armstrong DM: Complex spikes in Purkinje cells in the lateral vermis (b zone) of the cat cerebellum during locomotion. J Physiol 385: 107-134, 1987
9) Kim JH, Wang JJ, Ebner TJ: Climbing fiber afferent modulation during treadmill locomotion in the cat. J Neurophysiol 57: 787-802, 1987
10) Orlovsky GN: Activity of vestibulospinal neurons during locomotion. Brain Res 46: 85-98, 1972
11) Aiba A, Kano M, Chen C, Stanton, ME, Fox GD, et al: Deficient cerebellar long-term depression and impaired motor learning in mGluR1 mutant mice. Cell 79: 377-388, 1994
12) Kano M, Hashimoto K, Kurihara H, Watanabe M, Inoue Y, et al: Persistent multiple climbing fiber innervations of cerebellar Purkinje cells in mice lacking mGluR1. Neuron 18: 71-79, 1997
13) Ichise T, Kano M, Hashimoto K, Yanagihara D, Nakao K, et al: mGluR1 in cerebellar Purkinje cells essential for long-term depression, synapse elimination, and motor coordination. Science 288: 1832-1835, 2000
14) Nakao H, Nakao K, Kano M, Aiba A: Metabotropic glutamate receptor subtype-1 is essential for motor coordination in the adult cerebellum. Neurosci Res 57: 538-543, 2007
15) Kashiwabuchi N, Ikeda K, Araki K, Hirano T, Shibuki K, et al: Impairment of motor coordination, Pukinje cell synapse formation, and cerebellar long-term depression in GluRδ2 mutant mice. Cell 81: 245-252, 1995
16) Hirai H, Launey T, Mikawa S, Torashima T, Yanagihara D, et al: New role ofδ2-glutamate receptors in AMPA receptor trafficking and cerebellar function. Nat Neurosci 6: 869-876, 2003
17) Forssberg H: Stumbling corrective reaction: A phase-dependent compensatory reaction during locomotion. J Neurophysiol 42: 936-953, 1979
18) Matsukawa K, Kamei H, Minoda K, Udo M: Interlimb coordination in cat locomotion investigated with perturbation. I. Behavioral and electromyographic study on symmetric limbs of decerebrate and awake walking cats. Exp Brain Res 46: 425-437, 1982
19) Forssberg H, Grillner S, Rossignol S: Phasic gain control of reflexes from the dorsum of the paw during spinal locomotion. Brain Res 132: 121-139, 1977
20) Eidelberg E, Story JL, Meyer BL, Nystel J: Stepping by chronic spinal cats. Exp Brain Res 40: 241-246, 1980
21) English AW: Interlimb coordination during locomotion. Am Zool 29: 255-266, 1989
22) Yanagihara D, Udo M, Kondo I, Yoshida T: A new learning paradigm: adaptive changes in interlimb coordination during perturbed locomotion in decerebrate cats. Neurosci Res 18: 241-244, 1993
23) Yanagihara D, Udo M: Climbing fiber responses in cerebellar vermal Purkinje cells during perturbed locomotion in decerebrate cats. Neurosci Res 19: 245-248, 1994
24) Yanagihara D, Kondo I: Nitric oxide plays a key role in adaptive control of locomotion in cat. Proc Natl Acad Sci U S A 93: 13292-13297, 1996
25) Ito S, Yuasa H, Luo Z W, Ito M, Yanagihara D: A mathematical model of adaptive behavior in quadruped locomotion. Biol Cybern 78: 337-347, 1998
26) Reisman DS, Block HJ, Bastian AJ: Interlimb coordination during locomotion: what can be adapted and stored? J Neurophysiol 94: 2403-2415, 2005
27) Morton SM, Bastian AJ: Cerebellar contributions to locomotor adaptations during splitbelt treadmill walking. J Neurosci 26: 9107-9116, 2006
28) Morton SM, Bastian AJ: Mechanisms of cerebellar gait ataxia. Cerebellum 6: 79-86, 2007
29) Ito M: Mechanisms of motor learning in the cerebellum. Brain Res 886: 237-245, 2000
30) 伊藤 聡, 湯浅秀男, 羅 志偉, 伊藤正美, 柳原 大: 環境の変化に適応する四足歩行ロボットシステム. 日本ロボット学会誌17: 595-603, 1999
International Conference of International Society for Posture and Gait Research, 2009

掲載誌情報

出版社:株式会社医学書院

電子版ISSN:1344-8129

印刷版ISSN:1881-6096

雑誌購入ページに移動
icon up

本サービスは医療関係者に向けた情報提供を目的としております。
一般の方に対する情報提供を目的としたものではない事をご了承ください。
また,本サービスのご利用にあたっては,利用規約およびプライバシーポリシーへの同意が必要です。

※本サービスを使わずにご契約中の電子商品をご利用したい場合はこちら