日本國立精神和神經醫療研究中心（NCNP）神經研究所模式動物開發研究部的關和彥部長、窪田慎治室長與生理學研究所（NIPS）認知行動發達機構研究部門的戶松彩花特任副教授等組成的聯合研究團隊發表研究成果稱，發現了運動時四肢產生的感覺訊號受到名爲「突觸前抑制」的大腦機制調節，並透過這種調節巧妙地控制動作。研究團隊透過分析手腕屈伸運動的猴子的脊髓，發現操控「突觸前抑制」，猴子的大腦可以選擇性地接收必要和不必要的感覺，從而實施對身體行為的巧妙控制。研究團隊還發現這種取捨選擇在感覺神經中並未觀察到，而是運動感覺神經中特有的。上述研究成果有望促進導致感覺運動異常等多種精神和神經疾病的病理闡明。相關成果已刊登於國際學術雜誌《Nature Communications》10月25日號上。
圖1 研究結果概要（供圖：國立精神和神經醫療研究中心（NCNP））
人們對大腦在處理龐大的感覺訊號的同時，如何執行肢體動作的機制尚不清楚。
在本次研究中，研究團隊對運動中的猴子脊髓中手腕伸肌的感覺神經末梢進行了微弱的電流刺激，並測量了手腕伸肌感覺神經束的逆行性電位（ADV）。由於ADV較大時，突觸前抑制也較大，因此研究人員分析了運動執行程序中脊髓刺激誘發的ADV大小是如何變化的。
結果發現，突觸前抑制的程度在運動程序中並不是恆定的，而是根據相而變化。並且，從肌肉感覺神經到脊髓的訊號傳輸會根據運動場景的不同而受到突觸前抑制的影響。
此外，透過對ADV的時間變化進行詳細分析，研究人員還發現腕部伸展時突觸前抑制的降低隨着肌肉活動的開始而開始，與腕部開始活動的時間無關。
圖2 實驗方法（供圖：國立精神和神經醫療研究中心（NCNP））
研究人員觀察到的突觸前抑制變化不是因運動產生的末梢感覺資訊，而是由與產生肌肉活動的命令相同的來自大腦的運動指令引起的。
研究發現，脊髓内突觸前抑制的調節是由大腦運動指揮中心控制的。此外，研究還發現，大腦透過改變突觸前抑制的強度來控制肌肉活動的半徑，由此巧妙地控制手腕運動。
上述結果的發現有望促進對感覺運動異常的多種精神和神經疾病的病理解釋、開發新的復健技術，以及在體育和競技運動中創造運動技能的新教學方法等。
關部長表示：「本研究中用作突觸前抑制指標的末梢神經逆行性電位爲1微伏的微弱訊號。開發從產生各種電噪音的隨意運動中的猴子身上記錄實驗訊號的技術是一個非常艱難的程序。結合我們在2003年發表的皮膚神經和該論文中對本體感覺的突觸前抑制，才明白了突觸前抑制對運動中的軀體感覺的作用。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Nature Communications
論文：Presynaptic gating of monkey proprioceptive signals for proper motor action
DOI：doi.org/10.1038/s41467-023-42077-w
