米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）人类信息研究部[研究部主任佐藤博]神经康复研究组合作研究员山本达也（筑波国际大学助理教授）、研究组组长肥后纪之、首席研究员村田由美、国家研究开发机构理化学研究所[主任]松本宏生物系统动力学研究中心（以下简称“理化学研究所”） [主任：Eisuke Nishida]脑连接组学成像研究小组、小组组长 Takuya Hayashi 和技术专家 Yasuyuki Aise 发现了脑损伤后新形成的神经通路。
使用模型动物大脑皮层的初级运动皮层造成永久性损伤后，我们研究了运动功能恢复过程中大脑神经通路的变化。因此，在恢复过程中，受伤周围区域可以补偿因受伤而丧失的初级运动皮层的功能。腹侧前运动皮层'' 以及小脑的输出在平滑运动中起着重要作用。小脑核''被发现形成一条新的神经通路。这一结果旨在通过促进适当的大脑变化来恢复脑损伤后的功能神经康复技术发展的关键
此结果于 2019 年 10 月 3 日（东部夏令时间）发表在《美国科学杂志》上神经科学杂志
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| 发现了神经束的形成，这些神经束是脑损伤后运动功能恢复所必需的大脑功能变化的基础 |
脑损伤是导致症状出现后需要护理的最大原因之一，因为即使在脑损伤发生后康复后，后遗症通常仍然存在。这是老龄化社会的严重问题之一，迫切需要提高以恢复功能为目标的康复治疗的复杂程度。
另一方面，神经康复这种基于大脑恢复机制的新型康复方式正在引起人们的关注。神经康复预计比传统方法更有潜力促进脑损伤后的功能恢复，但存在一个问题，即导致恢复的大脑变化尚不清楚，并且不可能实现有效的恢复。如果开发出有效的神经康复技术，将减轻患者及其家人的身体和经济负担，以及医疗和护理的社会负担，从而创建一个脑损伤患者能够过上健康生活的社会。
AIST在脑损伤模型动物的开发以及使用模型动物研究脑恢复机制方面具有优势，并利用这些知识进行康复支持技术的研究和开发。另一方面，RIKEN在脑活动测量技术和分析方法方面具有优势。两家公司此前曾合作开展与脑功能恢复机制相关的研究。他们使用模型动物，在初级运动皮层（负责手部运动功能的大脑区域）中造成损伤，并让它们执行康复运动任务。结果，手部运动功能在几个月内就恢复了。这时，损伤周围的“腹侧前运动皮层”补偿运动功能的研究被揭示，受到了广泛关注。2015 年 1 月 7 日 AIST/RIKEN 联合新闻公告）。此后，两位研究人员继续进行旨在阐明脑功能恢复机制的研究。
此项研究与开发得到了日本学术振兴会科学研究补助金、基础研究 B（2016-2016 年）和青年研究员 B（2018 年-）的支持。
大脑功能的恢复是通过改变支持大脑功能的神经通路来实现的。因此，有可能在康复期间形成新的神经束，作为腹侧前运动皮层补偿先前由初级运动皮层执行的运动功能的原因。特别是，由于腹侧前运动皮层在健康时通过初级运动皮层执行运动输出，因此我们重点关注在初级运动皮层受损后，为了从腹侧前运动皮层传递信息，会发生什么样的神经束变化。
生物素化右旋糖胺（BDA）用于观察初级运动皮层损伤后腹侧前运动皮层神经束的变化解剖示踪器进行组织化学分析。 BDA神经细胞（神经元）,轴突移至其中结束这次，我们将BDA注入腹侧前运动皮层，并观察大约一个月后含BDA的轴突末端（BDA阳性轴突末端）到达神经元末端时的分布。这使我们能够识别腹侧前运动皮层直接发送轴突以形成神经束的区域（图 1，左）。
比较了没有脑损伤的个体（健康个体）和通过在初级运动皮层中产生损伤而恢复手部运动功能的个体（脑损伤个体）之间 BDA 阳性轴突末端的分布。健康个体中不存在但脑损伤个体中存在的神经束被认为是在脑损伤后功能恢复过程中形成的。比较结果发现，负责小脑输出的小脑核区域中 BDA 阳性轴突末端的分布存在差异。虽然在健康个体的小脑核中没有观察到 BDA 阳性轴突末端（图 1 中），但在脑损伤个体的小脑核中观察到 BDA 阳性轴突末端（图 1 右）。在脑损伤个体的小脑核中发现的BDA阳性轴突末端被认为是脑损伤后功能恢复过程中新形成的神经束。
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图1（左）BDA注射位置和阳性轴突末端示例，（右）健康个体和脑损伤个体功能恢复过程中左图所示横截面中BDA阳性轴突末端的分布
仅在功能恢复期间脑损伤个体的小脑核中观察到 BDA 阳性轴突末端。 |
在脑损伤个体的小脑核中发现的 BDA 阳性轴突末端具有功能突触结果，观察到BDA阳性轴突末端附着在小脑核中的神经元上，并且一些BDA阳性轴突末端被突触组成蛋白表达出来（图2）。由于突触组成蛋白在突触信息传递中发挥作用，因此这一结果表明，能够将信息从腹侧前运动皮层传递到小脑核的突触是在脑损伤后的功能恢复过程中形成的。
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图 2 BDA 阳性轴突末端连接到小脑核中的神经元
一些 BDA 阳性轴突末端表达突触组成蛋白（箭头：红色和绿色重叠，以黄色观察）。 |
从腹侧前运动皮层到小脑核的新神经通路形成的功能意义尚不清楚，而是从小脑核开始脊髓的神经通路，因此可能形成了一条新的补偿性运动输出通路（腹侧前运动皮层→小脑核→脊髓）来传递来自腹侧前运动皮层的信息。
近年来，人们发现大脑的神经网络并不是固定的，而是可以灵活变化的。因此，传统的康复训练并不以恢复功能为目的，例如利用剩余的身体功能进行日常生活训练，而神经康复的概念已经传播开来，该概念声称，在中风或其他原因造成的脑损伤后，可以通过促进神经通路的适当变化来恢复功能。受损的中枢神经组织很少能再生，近来人们认为神经康复的本质是促进代偿性神经通路的形成，而代偿性神经通路在功能恢复中发挥重要作用，而不是损伤部位本身的再生。然而，由于对神经通路的具体变化知之甚少，有效的神经康复技术的发展被推迟。这次，我们能够阐明手部运动功能恢复背后的神经束的形成，并展示在脑损伤后的功能恢复时“应该针对的大脑变化”。该结果将为未来神经康复技术的发展提供宝贵的知识。
AIST将分析基因层面的变化，RIKEN将分析神经网络的结构变化，从多个角度阐明脑损伤后功能恢复的详细过程。此外，我们的目标是通过向以AIST为中心的外部组织传播所获得的知识，通过合作开发新的神经康复技术（脑刺激技术和康复促进药物）。