視性訓練による視性平衡機能向上の研究 1) 視性訓練による視性平衡機能向上の研究(1) -- 視運動性眼振の訓練効果の検討 -- 2) 視性訓練による視性平衡機能向上の研究(2) -- NMDA受容体の役割 --

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Title

視性訓練による視性平衡機能向上の研究 1) 視性訓練による

視性平衡機能向上の研究(1) -- 視運動性眼振の訓練効果の検

討 2) 視性訓練による視性平衡機能向上の研究(2)

--NMDA受容体の役割 --( 内容の要旨(Summary) )

Author(s)

青木, 光広

Report No.(Doctoral

Degree)

博士（医学）甲第297号

Issue Date

1995-03-24

Type

博士論文

Version

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12099/14834

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氏名(本籍) 学位の種類学位授与番号学位授与日付学位授与の要件学位論文題目青木光広(岐阜県) 博士(医学) 甲第 297 _号平成 7 年 3

_月

24 _日

学位規則第4条第1項該当

視性訓練による視性平衡機能向上の研究

り視性訓練による視性平衡機能向上の研究(1)

一視運動性眼振の訓練効果の検討-2)視性訓練による視性平衡機能向上の研究(2)

-NMDA受容休の役割-審査委員 (主査)教授宮田英雄 (副査)教授伊藤和夫教授松波謙一論

文

内

容の _要

_旨

日常生活において･姿勢を安定に維持し･運動を円滑に行うには随意運動とともに平衡機能の働きが必要である｡その一つに平衡反射による静軋動的な運動調節がありtこの平衡反射活動を訓練することで平衡機能を向上させ,日常の難しい動作や運動でも気を配ることなく出来るようになる｡平衡訓練による平衡機能向上はめまい,平衡障害者の能力低下の改善や社会復帰への促進のためのリハビリテーションに臨床応用されている｡近年,高齢者社会を迎え,高齢者の運動能力および生活の質向上あるいは青少年やスポーツマンの運動能力の向上にも平衡訓練は必要になっている0今までに当教室では平衡機能向上の研究の1つとして視性訓練による研究がある0動物に視運動刺激を反復して与えることにより,単位時間内視運動性眼振数の増加(responseincrease)を認め,視性平衡機能の向上として報告されているQまた一球技選手の視運動刺激に対する眼の適応の限界の向上視性訓練を行うことによる視性対象物追従能力の向上が報告されている0しかし･これらは視運動性反射学的な観察で,視性平衡機能向上の神経機構の解析はなされていない｡また･国内外において,視性訓練による視性平衡機能向上に関与する物質についての研究はいまだ行われていない｡本研究では,視性訓練による視性平衡機能向上の神経機構とそれに関与する物質を検討した｡研究方法 1･視運動性眼振(optokineticnystagmus,OKN)の緩徐相速度機構について OKNの緩徐相速度に関する経路には直接的な経路(directpathway)と間接的な経路(indirectpathway)の2経路がある｡ directpathwayは視運動性刺激開始直後のOKNの緩徐相速度の急激な増加(初期急速増加)に関与し,その神経経路には大脳皮質視覚野や小脳片葉が関与していると考えられている0一方,indirectpathwayは初期急速増加に引き続いて緩徐に増加し定常状態に達するまで(緩徐増加)と視運動性後眼振(optokineticafternystagmus,OKAN)に関係した経路で,前庭取運動系と共有すると思われる速度蓄積機構(velocitystoragemechan-ism,VSM)が重要な役割をしていると考えられてきている｡そこで.OKN の神経機構についてはこれら2つの経路による機構に注目した｡ 2.研究(1) 成熟(体重2∼2･5kg)した有色家兎を30羽使用した00KN刺激装置はOhm型回転ドラム(直径150cm,高さ200cm,内面に黒色の垂直線条が等間隔に12本付してある)を用いて,家兎はドラムの中央に固定し,家兎の全視野にわたって視運動刺激が可能であるようにしたQ訓練はt各々の家兎に対して･300/Sの等速度刺激を時計回りあるいは反時計回りのいずれかの方向に1日15分間与え, 3週間連日行った0検討項目は等速慶祝運動刺激(7種類)に対する100秒間の総眼振乱定常状態に達するまセの時間.定常状態の平均緩徐相速嵐OKANの持続時間と減速度であるoこれらを訓練前後で比較検討した｡また,動物のOKNの解発には覚醒度が重要な要素の1つであるので･訓練前後のOKNの測定時に覚醒剤であるメタンフェタミン(methamphetamine,MAP)を投与した群と投与しないで測定した群(コントロール群)とを比較した｡ 3.研究(2) 研究(1)と同様に視性訓練を行い,視性平衡機能向上が見られた有色家兎20羽を5群(各4羽)に分けた｡ 1)視性訓練終了後･NMDA(N-methyl-D-aSPartate)受容体のアンタゴニストであるMK-801((+)5-methyl-10,11-dihydro-5H-dibenzo[a･d]cyclohepten-5,10-iminehydrogenmaleate)を0.05mg/kg,0.1mg/kg,0.25mg/kg,1.Omg/kgの4つの濃度に分けてそれぞれ各群に投与し,OKNに与える影響を生理食塩水を投与したコントロール群と比較検討した｡評価には等速慶祝運動刺激に対する定常状態の緩徐相速度の最大ゲインおキび等角加速度視運動刺激(1｡/s2,100秒間)における総眼振数を用いた｡ 2)MK-801の作用機序を明らかにするために･回転後眼振(60｡/sの等速度回転刺激.40秒間),Whishawの方法に準じた 23

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locomotoractivityおよび自発活軌Robinson,sscaleを用いて覚醒状態を観察したoまた,海馬および大脳皮質の脳波における MK-801の影響も検討した｡結果と考♯ (1)研究(1):祝性平衡機能向上の神経機掛こついて訓練前.MAP投与により定常状態に達するまでの時間の短縮が見られたが,定常状態の緩徐相速度およびOKANには有意な変化は見られなかった｡また.訓練により,等速度刺激に対する定常状態の平均緩徐相速度の上昇が有意に見られた｡この成組まコントロール群,MAP群ともに同様であった｡しかし,VSMの関与するindirectpathwayの構成成分である緩徐増加とOKANは視性訓練による影響が見られなかった｡従って,定常状態の平均緩徐相速度の上昇は視性訓練がdirectpathwayに影響を与えたことによるものと考えられた｡ (2)研究(2):1)視性訓練成績について研究(1)と同様に訓練により,等速慶祝運動性刺激に対する定常状態の緩徐相速度の最大ゲインの増加が見られ,等角加速度刺激における総眼振数も増加した｡また,一方向(反時計回り)のみの視性訓練で,訓練方向のみならず反対方向のOKN緩徐相速嵐総眼振数も増加し,これは72時間維持された｡長期の視性訓練により訓練効果はある程度の期間維持されると思われた0 2)MK-801のOKNへの影響 MK-801の投与により客土依存性にOKNの抑制が見られ,はば72時間以内に投与前のレベルまで回復した｡また,最小投与土である0.05ng/kgにおいては,OKNは抑制されたが,訓練前のレベル以下にはならなかった｡0･1mg/kg以下のMK-801投与群では投与後9時間ではぼ投与前のレベルに回復したのに対し,0.25曙/短以上投与した群では回復するのに亜時間以上を必要とした0こうした成績は祝性訓練効果獲得にはNMDA受容体の関与が重要であることを示唆するものと考えられる0 3)MK-801の回転後眼嵐行!臥覚醒状態および脳波への影響回転後眼振の緩徐相速度は刺激終了直後での半規官のcupulaからの入力と,VSMを介する入力によって構成されている｡とくに回転後眼振の時定数はVSMが関与する要素が大きい｡今回,0.1曙/短以下のMK-801により.回転後眼振の時定数に影響は受けなかった｡このことから,VSMを介する神経経路では,NMDA受容体は重要な役割をしていないことが示唆された0 回転後眼振への影響が見られなかった0.05と0.1mg/短投与群において,活動性は十分維持されていた｡同時に測定した覚醒状態では生理食塩水投与群と有意な差がなかった｡また,海馬および大脳皮質の脳波をMK-801(0･1mg/短)を投与して検討したところ, 動物は覚醒しているが動かない状態(immobile)あるいは強制的に歩行させた状態(walking)のどちらの場合の脳波も,MK-80 1投与群とコントロール群との間に有意な変化は見られなかった｡MK-801投与前ではimmobile時に比べて,Walking時の海馬脳波において,セロトニン依存性の6-12Hzの規則性のある徐波(rhythmicalslowwave activity,RSA)が増加するのが観察された｡MK-801投与後もwalking時の海馬脳波にRSAの増加が見られた｡MK-8010･1曙/kg投与1時間後にアトロピンを投与 (50mg/kg)するとwalking時の脳波はRSAの増加とともに,振幅の減少が観察された｡その一方,immobile時の海馬及び大脳皮質頭頂葉の脳波において,アセチールコリン依存性の4-5Hzの高振幅の徐波(1arge amplitudeirregular activity,LIA)が認められた｡これらの結果から,OKNの解発に必要な覚醒度は0.1mg/kg以下のMK-801投与群ではコントロール群と同程度維持されており.アセチールコリンおよびセロトニン受容体への影響は非常に少ないと言える｡従って,今回得られたOKNの抑制はMK-801が有するNMDA受容体に対する作用であると考えられた｡以上視性訓練による祝性平衡機能向上には.前庭眼運動系とは別の視性眼運動経路においてNMDA受容体が重要な役割をしている可能性が考えられた｡現在まで家兎のOKNの解発には大脳皮質は重要ではなく.基本的には上丘レベルまでの関与で十分であるとされてきた｡しかし,研究(1)の成練から.視性訓練による視性平衡機能向上の神経機構はOKN経路のなかのindirect pathway の関与は非常に少なく,directpathwayが関与すると考えられた｡また,研究(2)の成続から,大脳皮質破壊により視性平衡機能向上が得られなくなったという報告と合わせ考察すると,視性平衡機能向上には,視性眼運動系とくに大脳皮質内視覚経路にNMDA 受容体が関与している可能性が考えられた｡論文辛査の結果の要旨申請者青木光広は.有色家兎に視性訓練を行い.訓練前後の視運動性眼振を解析し.祝性平衡機能向上の神経機構を検討するとともに,その神経機構にグルタミン酸受容体であるNMDA受容体の関与を検討した｡その結熟視性平衡機能向上には視性眼運動経路のうちのdirectpathwayが役割を演C.大脳皮質内視覚経路においてNMDA受容体が関与することを示した｡この知見は平衡神経科学およびスポーツ医学の進歩に少なからず寄与するものと認める｡ [主論文公表誌] 視性訓練による視性平衡機能向上の研究 1)視性訓練による視性平衡機能向上の研究(1)一視運動性眼振の訓練効果の検討一平成7年6月発行予定Equilibrium Res54(3):掲載予定 2)視性訓練による視性平衡機能向上の研究(2)-NMDA受容体の役割一平成7年6月発行予定Equilibrium Res54(3):掲載予定 24