脳機能再建プロジェクト 研究員尾原 圭
脳機能再建プロジェクトリーダー西村 幸男
私たちは日常生活の中で物体を持ったりする際には、その物体の重さや柔らかさに見合った力の調節を行っています。この力の大きさは皮質脊髄路という大脳皮質と脊髄を繋ぐ神経経路の活動の量によって調節されます。脊髄損傷によりこの経路が切断されると力の生成・調節能力を失いますが、脊髄損傷部以外の大脳皮質と脊髄・筋はその機能を失っていません。よって、損傷を免れた大脳皮質と脊髄を再結合させることができれば失われた運動機能を回復できる可能性があります。先行研究から、脊髄電気刺激により筋を支配している脊髄内神経細胞を活性化でき、筋活動を誘発できることが報告されています。私たちは大脳皮質の神経細胞の活動の程度（発火率）を脊髄電気刺激の刺激強度・周波数にリアルタイムに変換する皮質脊髄路インターフェイスを開発し、麻痺した手の力の調節能力に対する有効性を片麻痺を呈する 2 頭の脊髄損傷モデルサルで検証しました。
大脳皮質の神経細胞の活動の程度を脊髄刺激のパラメータに変換する皮質脊髄路インターフェイスの有無で、脊髄損傷モデルサルが自分の意志で力の調節を行うことができるか皮質脊髄路インターフェイスの有効性を検討しました。皮質脊髄路インターフェイスを適用していない際には、脊髄電気刺激がないために手の筋活動が生成されず、麻痺したままでした。インターフェイスを適用すると、要求される力の大きさに合わせて、インターフェイスの入力信号である運動野の神経細胞に活動の変調が観られるようになりました。その神経細胞活動の変調により、脊髄刺激の強度と周波数が調節され、麻痺した手首関節の力の大きさの制御ができました。このように皮質脊髄路インターフェイスを適用することで一次運動野の神経活動の変調が観られ、それにより制御された脊髄電気刺激により、脊髄損傷モデルサルは自分の意志で麻痺した手の力の程度の調節能力を取り戻せることが示されました。
今回開発した皮質脊髄路インターフェイスを用いることで、脊髄損傷による運動麻痺を持つ患者が、再び自分の身体を使って、物体の重さや柔らかさに合わせた力の調節能力を取り戻せるようになることが期待されます。
