博 士 （ 医 学 ） 大 橋 勉
学 位 論 文 題 名
選 択 的 垂 直 注 視 障 害 に 関 与 す る 中 脳 吻 側 部 ニ ュ 一 口 ン 活 動
一 覚 醒 ネ コ を 用 い た 解 析 一
学 位 論 文 内 容 の 要 旨
I．緒 言
垂 直 注 視 麻 痺 は 垂 直 方 向 の 早 い 眼 球 運 動 の 発 現 が 上 下 両 方 向 傷 害 を 受 け る 場 合 と ぃ ず れ か 一 方 の 選 択 的 傷 害 が起 きる 場合 が臨 床的 には 知ら れて いる 。 責 任 病 巣 と し て 内 側 縦 束 吻 側 問 質 核(ri‑MLF)、Caal問 質 核 を 含 ん だ 中 脳 吻 側 部 が 考 え ら れ て い る 。ri‐MLFは そ の 障 害 に よ り 垂 直 方 向 の 早い 眼球 運動 が 消 失 し て し ま う こ と よ り 、 垂 直 方 向 の 早 い 眼 球 運 動 の 発 現 に 重 要 な 部 位 と 考 え ら れ 、 そ の 部 分 障 害 に よ り 選 択 的 注 視 麻 痺 が 出 現 す る と い う 仮 説 が 提 出 さ れ て い る 。 し か し な が ら 、 動 物 実 験 で はri‐MLFの 部 分 的 な 傷 害に よっ ても 、 上 向 き の み 、 あ る い は 下 向 き の み の 選 択 的 傷 害 は 作 り 出 す こ と は で き ず 、 上 下 両 方 向 の 傷 害 が 出 現 し た と 報 告 さ れ て い る 。 一 方 、Cajm間 質 核 近 傍 の 破 壊 実 験 で は 、 上 下 両 方 向 が 傷 害 さ れ た と ぃ う 報 告 、 あ る い は 眼 振 急 速 相 の 上 方 向 が 有 意 に 傷 害 さ れ た と ぃ う 報 告 、 ま た 逆 に 、 下 方 向 の 眼 振 急 速 相 が 選 択 的 に 障 害 を 受 け た と ぃ う 報 告 が あ り 、 選 択 的 垂 直 眼 球 運 動 障 害 が 報 告 さ れ て いる 。Cajal問 質核 近傍 では 、burSttoniCneuronの他に、irregulartoniCneuron、 toniCneuron、burStneuronが こ れ ま で 報 告 さ れ て い る が 、Cajal問 質核 近傍 の ど の よ う な 細 胞 群 の 障 害 が 選 択 的 垂 直 衝 動 性 眼 球 運 動 障 害 に 関 与 し て ぃ る か は不 明で あっ た。
今 回 、 覚 醒 ネ コ を 用 い 、 眼 球 運 動 時 のCajal問 質 核 近 傍 の 細 胞 発 射 活 動 を 検 索 し 、 垂 直 眼 球 運 動 に 関 与 す る 新 し い タ イ プ の 細 胞 群 が 存 在 す る か を 調 ベ 、 存 在 す る と す れ ば そ れ ら は ど の よ う な 局 在 を 示 す か を 調 べ た 。 さ ら に GABA作 動 薬 を 記 録 部 位 に 注 入 し 、 細 胞 活 動 を 不 活 化 す る 事 に よ り 、 選 択 的 垂直 眼球 運動 障害 が起 きる か 否か を検 討し た。
II● 実験 方法
実 験 動 物 ： 成 ネ コ16頭 を 用 い た 。 麻 酔 下 、 無 菌 状 態 で 、 記 録 部 位 の
頭蓋 骨除 去後 、記 録用チェンバー、頭部固定用のホルダーを取り付けた。眼 球運 動を 記録 する ため、眼球強膜にコイルを縫着し、眼球運動信号を取り出 すためのコネクターを前頭部に固定した。
電 気生 理学 的記 録方 法： 覚醒状 態に てネ コを 回転 台上 に固 定し 、ピ ッ チ回 転を 加え 、垂 直前庭眼振を起こしながら、タングステン微小電極をCaal 問質 核を 中心 に中 脳吻側部に刺入し、単一細胞外記録により、眼球運動ある いは 、前 庭刺 激に 応じた細胞群の発射活動を調べた。さらに記録部位を確認 する ため 電流 を記 録終了時に流して壊死部を作り、実験終了後はホルマリン にて灌流固定後、K10ver‐Barrera染色し、記録部位を再構築した。なお細胞 発 射活 動は コン ピュ ータ を用 いて、 眼球 運動 前庭 刺激 との 関係 を定 量的 に 解析を行った。
GABA作 動 薬muscimolの 注 入 方 法 ：GABA作 動 薬 で あ るmuscimolをハ ミ ルト ンシ リン ジを 用いて記録部位に注入した。注入前後の垂直方向の衝動性 眼 球運 動の1分間 の頻 度を 求め ると 同時 に、1分間 にわ たっ て出 現し た眼 球 運動 を衝 動性 眼球 運動の開始時点でそろえて重ね、垂直、水平方向の成分に 分けて検討した。また衝動性眼球運動後の眼位保持障害がある場合はコンピュ ー ター 画面 上で 指数 関数 曲線 を当て はめ 、衝 動性 眼球 運動 後の ドリ フト の 時定数を測定した。
m．結果
258個 の 眼 球 運 動 あ る い は 回 転 刺 激 に 応 じ た5種 類 の 細 胞 群が 記 録 され た。a）自 発発 射が無く、早い眼球運動にのみバースト発射を示すburst neuronが9個、b） 早い眼球運動時にバースト発射を示すと同時に垂直の眼位 に応じて発射頻度が変化するbursttonicneuronが65個、c）垂直の眼位に応じ て発射頻度が変化するtonicneuronが24個記録された。これらは以前より報告 され てい る細 胞群 であ った 。こ れらの 細胞 に加 えて、d）垂直回転刺激に対 して特徴的な応答を示し、水平方向のburster‐drivingneuron（BDN）と発射様 式が 類似 して いた 垂直BDNと 思わ れる 細胞 群が 見いだされた。これらの細胞 群 は上 向き 回転 で徐 々に 細胞 発射が 上昇 し、 上方 向の 急速 相で バー スト 発 射を 示し た上 方向BDNが25個 、下 向き 回転 で徐 々に細胞発射頻度が上昇し、
下方 向の 急速 相で 、バ ース ト発 射を示 した 下方 向BDNが50個記録された。以 上4種類 の細 胞以 外に 、e）眼 球運動 に対 応し ては 発射 活動 に規 則的 な変 化 は見られず、垂直回転刺激に対して、応答を示したpitchneuronは85個記録さ れた。
上 方向BDNはCajal問 質核 の外側 から 尾側 に、 下方 向BDNはCajal問質 核 内 およ びそ の尾 側に 存在 し、 上方向 、下 方向 でそ の局 在に 差が 見ら れた 。
上方向BDNの記録された部位にmuscimolを注入すると、水平方向の衝 動性眼球運動は保たれているが、垂直方向の眼球運動は上方向の衝動性眼球 運動の頻度 が低下した 。逆に、下 方向BDNの 記録されたCaal問質核内ヘ muscimolを注入した時には、上方向への衝動性眼球運動は保たれていたが、
眼位保持障害と同時に下方向への衝動性眼球運動は著明に減少していた。
IV．考案
中脳における垂直眼球運動関連ニューロンとしては、burstneuron、 burSttoniCneuron、toniCneuronが報告されている。今回記録された垂直BDNの 発射/ヾターンはburStneuronとは、自発発射を持つことが、burSttoniCneuron およびtonicneuronとは、持続発射頻度と眼球の位置との相関が低いことが異 なっており、従来より報告されている中脳領域の眼球運動関連ニューロン群 とは発射様式の異なる新しいタイプの細胞群であった。その発射様式の特徴 としては垂直方向の半規管刺激に応じ、急速相眼球運動に先行してバースト 発射が見られることである。これは水平眼球運動系で報告されている水平 BDNと方向は異なるが、発射様式が酷似していた。垂直BDNの垂直眼球運動 系での役割としては水平BDNで示されている神経連絡から推測すると、半規 管からの入カを受け、垂直方向のburstneuronを駆動する可能性が推測され、
垂直方向の衝動性眼球運動に関与する可能性の高いニューロン群と思われた。
一方、Cajal問質核内およびその近傍には今回見いだされた垂直BDN以 外に、burSttoniCneuronやtoniCneuronが存在するが、これらはOn方向の異な る細胞が混在していた。それに対して、今回記録された垂直BDNはon方向で その局在に違いが見られ、しかも上方向BDNが記録された部位にGABA作動 薬を注入した時には、上方向への衝動性垂直眼球運動障害が、逆に下方向 BDNが記録された部位に注入した時には下方向への衝動性垂直眼球運動障害 がみられた。このことは、垂直BDNの選択的活動障害が選択的垂直注視障害 の一因となる可能性を十分推測させる。
学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
選択的 垂直注視 障害に関 与する中脳吻側部ニューロン活動 一 覚醒ネコ を用いた 解析一
垂直注視 障害は垂 直方向の早 い眼球運 動の発現 が上下両 方向傷害 を受ける場合 とぃずれ か一方の 選択的傷害 が起きる 場合が臨 床的には 知られて いる。責任病巣 とし て 内側 縦 東 吻側 問 質 核(ri‑MLF)、Cam問質 核 を含 ん だ 中脳 吻 側 部が 考 えら れている 。しかし ながら特に 上のみあ るいは下 のみの選 択的垂直 注視麻痺がどの ようなメ カニズム により引き 起こされ ているのかは不明であった。本研究はCaj甜 問質核近 傍の破壊実験で選択的垂直眼球運動障害が報告されていることに着目し、
電気生理 学的手法 を用いて、Cajal問質核近傍で選択的垂直注視に関与するニュー ロンを検 討したも のである。
実験動物 は成ネコ16頭を用いた。覚醒ニ次態にて垂直前庭眼振を起こしながら、
Cajal問質核を 中心に単 一細胞外記 録により、眼球運動あるいは、前庭刺激に応じ た細胞群 の発射活 動を調ぺた 。さらに 記録され た細胞群 の障害に より選択的垂直 障害 が 出現 す る かを 調 べ るた め にGABA作 動 薬 であるmuscimolを記録部 位に注入 した。
垂直回転 刺激に対して特徴的な応答を示し、水平方向のburste卜dnvingneuron（ BDN） と 発射 様 式 が類 似 し てい た 垂直BDNと 思わ れる細 胞群が見 いだされ た。こ れらの細 胞群は上 向き回転で 徐々に細 胞発射が 上昇し、 上方向の 急速相でバース ト発 射 を示 し た 上方 向BDNが25個 、下向き 回転で徐々 に細胞発 射頻度が 上昇し、
彦 道
雄
英 正
邦
田 藤
代
松 加
田
授 授
授
教 教
教
査 査
査
主 副
副
下方向の急速相で、バースト発射を示した下方向BDNが50個記録された。上方向 BDNはCaal間質核の外側から尾側に、下方向BDNはCajm問質核内およびその尾側 に存在し、上方向、下方向でその局在に差が見られた。上方向BDNの記録された 部位の不活化により上方向の衝動性眼球運動の頻度が低下した。逆に、下方向 BDNの記録された部位の不活化により眼位保持障害と同時に下方向への衝動性眼 球運動は著明に減少していた。
今回記録された垂直BDNは従来より報告されている中脳領域の眼球運動関連二ユ ーロン群とは発射様式の異なる新しいタイプの細胞群であり、方向でその局在に 違いが見られた。しかも記録された部位にGABA作動薬を注入することにより、
選択的垂直注視障害がみられた。以上、本研究により、Caj甜問質核近傍に眼球運 動に関与する新しいタイプの細胞群の存在が明らかになり、しかもその部分の活 動障害により、選択的垂直障害が出現したことは、垂直BDNの選択的活動障害が 選択的垂直注視障害の一因となる可能性を示した。ヒトにおける選択的垂直眼球 運動障害の仕組みを理解する上で非常に有益な情報で、学術的にも極めて価値の あ る も の で あ り 、 博 士 （ 医 学 ） の 学 位 に 価 す る も の で あ る 。
