利き手のスイッチを支える脳内メカニズムを解明―脳半球間のアセチルコリンバランスが利き手のスイッチを制御―

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2026-07-25 順天堂大学

順天堂大学の岡本和樹非常勤助教、日置寛之教授らは、マウスで訓練により利き手(利き前肢)を長期間切り替えられる行動モデルを確立し、その神経基盤を解明した。非利き手のみを用いる訓練を5日間実施すると、約4分の3のマウスで利き手が安定して切り替わり、その状態は少なくとも2週間維持された。研究では、訓練する前肢と反対側の大脳半球に投射するアセチルコリン神経を選択的に除去・抑制すると、利き手の切り替えが阻害されることを確認した。また、GRABセンサーによる計測では、餌を取る動作直後に使用した前肢と対側の脳半球でアセチルコリン活性が一時的に高まり、この左右差をDREADD法で人工的に操作すると切り替えが妨げられた。これらの結果から、脳半球間のアセチルコリン活動の一時的なバランスが利き手の可塑性を制御する重要な要因であることが示された。本成果は、脳の左右差形成や運動学習の仕組みの理解に加え、神経リハビリテーション研究への応用も期待される。

利き手のスイッチを支える脳内メカニズムを解明―脳半球間のアセチルコリンバランスが利き手のスイッチを制御―
図1:利き手の切り替えには脳半球間のアセチルコリンバランスが重要

<関連情報>

利き前肢のスイッチを制御する脳半球間のコリン作動性調節 Paw switching with lateralized cholinergic modulation

Kazuki Okamoto ∙ Yasuhiro R. Tanaka ∙ Shigeki Kato ∙ … ∙ Masato Koike ∙ Yulong Li ∙ Hiroyuki Hioki
Cell Reports  Published:July 24, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117734

Highlights

  • Mouse paw preference can be switched and maintained after training
  • Contralateral cholinergic signaling is required for paw preference switching
  • Paw use induces a transient interhemispheric imbalance in cholinergic activity
  • Interhemispheric cholinergic balance regulates paw preference switching

Summary

Motor preferences, such as handedness, reflect asymmetries in brain function across vertebrates. Although generally stable, these hand or paw preferences can be reshaped through experience or training; however, the neural basis of such switching remains unclear. Here we show that experience-driven shifts in paw preference in mice arise from asymmetric cholinergic modulation between the two hemispheres. Using a behavioral paradigm designed to induce paw switching, we found that a subset of animals developed a stable change in preference following training. Selective activation or inhibition of cholinergic neurons on one side of the brain was sufficient to bias this switching behavior. During lateralized movements, an endogenous imbalance in cholinergic activity emerges between the hemispheres, suggesting that interhemispheric cholinergic asymmetry enables motor flexibility. These findings identify a previously unrecognized mechanism by which cholinergic signaling dynamically regulates lateralized motor control, providing insight into how hemispheric imbalances may shape persistent individual motor preferences.

医療・健康
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