人工神経で脳の障害部位をバイパスして手に接続――脳卒中後遺症に光

本来は手の動きを司らない脳部位と手の筋肉を人工神経接続システムでつなぎ、麻痺した手を動かせるようにする技術が開発された。公益財団法人東京都医学総合研究所の西村幸男氏らによる研究の成果によるもので、詳細は「Nature Communications」に10月16日オンライン掲載された。

 西村氏らが開発した人工神経接続システムは、脳の神経細胞と似た役割をするコンピューターを用いて、脳に近い側の神経細胞の情報を受け取り(入力)、その情報を末梢側の神経細胞へと伝える仕組み。脳表面の複数の領域からの電気信号を記録し、記録された信号から特定の脳活動を見つけ出して、脳活動パターンを検出。その脳活動パターンを電気刺激に変換し、筋肉へ伝えることができる。

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 今回の研究では、脳梗塞を発症したモデル動物を作成。上下肢の片麻痺のある状態で、神経経路が損傷している部位を人工神経接続システムによってバイパスし接続させた。すると、システムを使い始めてからおよそ10分で、麻痺した上肢(手)を自分の意思で動かすことができるようになった。

 さらに、顔や肩の運動を司る脳領域から人工神経接続システムに入力しても、手の運動をコントロールできた。また、もともとは運動機能を持たずに感覚機能を担う体性感覚野という領域に接続しても同様に、手を動かすことができた。これは、脳のどの領域であっても運動野手領域として、新たな役割を担わすことができることを意味する。

 このほか、このような変化の過程において、人工神経接続システムへの入力の源になる大脳皮質の脳活動は、麻痺した手の運動が上達するのにあわせて手の運動を司る脳領域が小さく集中するような適応が起こることも観察された。西村氏らは脊髄損傷モデル動物を用いた以前の研究で、人工神経接続システムの有効性を確認しているが、今回の研究では脳自体を損傷した脳梗塞モデル動物でもこのシステムが神経経路の代わりになることが示された。

 今回の研究の成果について同氏は、「コンピューターと脳とを融合させる医工学によって新たな治療の可能性が開かれた」とし、「今後は、長期にわたる人工神経接続システムで脳損傷・脊髄損傷から免れた神経のつながりを強化し、人工神経接続システムがなくても身体を自分の意思で動かせるように回復できるかどうかを検証する必要がある」と述べている。

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HealthDay News 2019年10月28日
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