運動をコントロールする役割を果たしており、大脳基底核が不調を来たすとパーキンソン病などにみられるように、重篤な運動の障害が生じます。尾崎充宣助教らの研究チームは、光を使って大脳皮質を刺激することにより、大脳皮質から大脳基底核へ情報が伝わる様子を調べました。大脳皮質の特定の領域が大脳基底核に抑制性の情報を送り、目的の運動を引き起こすのに対し、周辺の広い領域が興奮性の情報を送り、不必要な運動にブレーキをかけていることを明らかにしました。Cortex誌電子版で公開されました。研究グループは、まず、液晶プロジェクターと実体顕微鏡を組み合わせて、マウスの脳表面(大脳皮質)の任意の部位に光を照射することが出来る光照射装置を作製しました。大脳皮質にチャネルロドプシンという光感受性の物質を発現している遺伝子改変マウスを用いて、大脳皮質に小さい白色光スポットをグリッド状に順番に照射して照射部位を興奮させ、大脳基底核の出力部である淡蒼球内節の神経細胞の活動を記録しました。大脳皮質の光刺激により、淡蒼球内節の神経細胞は、早い興奮―抑制―遅い興奮という3相性の活動を示します。白色光スポットを大脳皮質の上で移動させることにより、淡蒼球内節の神経細胞に抑制性の活動を生じさせる大脳皮質の領域は非常に小さいのに対して、その周辺の広い大脳皮質領域が同じ淡蒼球内節の神経細胞に早い興奮と遅い興奮を生じさせることがわかりました。これまでの研究により、淡蒼球内節の抑制が運動を誘発し、早い興奮と遅い興奮は運動を抑制することがわかっていました。今回の結果から、大脳皮質の限局した小さい領域が淡蒼球内節の神経細胞に抑制性の情報を送り、目的の運動を引き起こすように働くのに対し、周辺の広い領域はその神経細胞に興奮性の情報を送り、不必要な運動が起こらないようにブレーキをかけていると考えられます。南部教授は「大脳皮質に電極を刺して電気刺激を加えるという従来の実験方法では、大脳皮質の様々な場所を順番に刺激するのは困難でしたが、今回、大脳皮質にチャネルロドプシンを発現している遺伝子改変マウスと、新たに作製した光刺激装置を用いることによって、電極を刺すことなく、大脳皮質の任意な場所を任意の順序で興奮させることが可能になりました。これによって『限局した領域からの抑制と広い領域からの興奮』という大脳皮質から大脳基底核への情報の伝わり方の基本原理が明らかになり、『必要な運動を引き起こし、不要な運動を抑制する』という神経基盤となっていることを示すことが出来ました。