個性的な動きのパターン
はどうやって起きる？
更新：2024.5.29 文責：長谷川 拓 （理研）
友達や家族の歩き方やご飯の食べ方など、習慣的に行う動きをよく観察してみてください。きっと人それぞれで個性的な動きのパターンがある事に気づくかと思います。なぜ人それぞれで違った運動を学習するのでしょうか？
ヒトなどの哺乳類の脳では大脳皮質の運動野から筋肉へ運動指令が送られますが、習慣的な運動は大脳基底核と呼ばれる脳領域も関わっていることが知られています。私たちは、大脳基底核で運動のばらつきを制御する神経メカニズムがある事を見つけました (Hasegawa et al. 2022)。このばらつきが個性的な動きのパターンを作り出す原因になっているのではないか、と考えています。
大脳基底核は大脳皮質から入力を受けて視床を介して再び大脳皮質に入力を返すループ構造を構成しており、運動の制御に関わる事が知られています。例えば、大脳基底核に投射するドーパミン細胞が減ってしまうパーキンソン病では、運動の開始が難しくなったり、動作が緩慢になったりします。逆に、大脳基底核の一部である視床下核と呼ばれる小さな神経核が脳出血などで損傷すると、バリズムと呼ばれる手や足が意思に反して大きく揺れ動く不随意運動が起きます（図１）。
私たちはマカクザルを使って、大脳基底核にある視床下核の神経活動を化学遺伝学的手法と呼ばれる方法で一時的に抑制しました。すると、サルの手が意思に反して動き出し、サルが手を伸ばして物を掴む動作のばらつきも大きくなりました（図2）。
この時に大脳基底核の出力である淡蒼球内節のニューロンの神経発火を記録すると、平均の発火頻度は変わっていないものの、神経発火が増えたり減ったりといった変動量が上昇していることを発見しました(図3)。この神経発火の増減が不随意運動のタイミングと一致することから、淡蒼球内節の発火パターンの変動がランダムな動きを起こしているのではないか、と考えました（図4）。
習慣的な運動の実行の際には視床下核が活動し、安定して滑らかに動きを実現しているものの、慣れていない運動をする際には視床下核の活動が減少してランダムな動きを作り出すのかも知れません。最初は不安定でランダムな動きだったものが、繰り返し行動するうちに特定の動きのパターンに安定していく事で、人それぞれで異なった個性的な動きを学習するのではないか、と考えています。
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