要約:
アレン研究所の研究チームは、マウスの脳幹にある青斑核 (青斑核、その濃い青色の色素のため「青斑核」とも呼ばれる) の神経接続をマッピングし、1 つのニューロンの軸索の全長が 70.32 センチメートルに達し、これがこれまでに測定されたマウスのニューロンの中で最長であることを発見しました。研究によると、これまで脳全体に単一の信号を送信していると考えられていたこの領域には、実際には異なる投射経路と機能を持つ細胞のグループが含まれていることがわかっています。結果はNature誌に掲載された。
青斑核は脳細胞のほんの一部しか占めていませんが、ノルアドレナリンの重要な供給源です。ノルアドレナリンは、注意、学習、ストレス、覚醒状態の調節に関与しており、心拍数にも影響します。研究者はかつて青斑核を、脳全体に均一に放送する「メガホン」に例えていました。新しい研究は、それが特定の脳領域にさまざまな信号を送信する通信ネットワークに似ていることを示唆しています。
研究チームは、全脳イメージング、神経活動記録、遺伝子分析、行動実験を組み合わせて、マウスの青斑核におけるニューロンの形態、投影位置、活動を分析しました。この研究には、約35,000個のニューロンの全脳イメージング、約400,000個の細胞の遺伝子発現分析、および132個の青斑核ニューロンの完全な形態学的再構築が含まれていました。その結果、青斑核の背側ニューロンは主に大脳皮質と前脳に投射し、腹側ニューロンは主に脳幹と脊髄に接続していることが示されました。これらの解剖学的違いは、異なる遺伝子発現特性にも対応します。
意思決定課題において、マウスがマイナスの結果を理由に選択を変更すると、背側青斑核のニューロンが活性化します。一方、腹側ニューロンの発火率は、マウスが報酬をもたらす可能性のある合図を無視しようとする直前に増加します。これに基づいて、研究者らは、背側投射経路は学習信号に関連しており、腹側経路は動物が環境相互作用に参加するかどうかに影響を与える可能性があると考えています。ただし、これらの結論はマウスの実験から得られたものであり、人間の脳における影響と直接同等であることはできません。
この研究では、青斑核のニューロンの軸索の平均全長が約 34 ～ 35 センチメートルで、最長のものは 70.32 センチメートルに達することもわかりました。ここでいう「長さ」とは、完全に再構築された後のニューロンの軸索の各枝の全長を指し、70cmに伸びる真っ直ぐで連続した神経線維ではありません。このニューロンは、大脳皮質の広い領域にノルエピネフリンを送達しますが、小脳、脳幹、脊髄は避けており、その接続が未分化ではなく広範囲に及ぶことを示しています。
ノルアドレナリン系は、うつ病、不安症、注意欠陥多動性障害などの疾患に関連する薬剤の標的となっており、青斑核のニューロンも、アルツハイマー病の初期段階で損傷を受ける細胞の 1 つであると考えられています。研究チームは、さまざまな回路の役割をさらに理解することで、将来的に特定の神経回路をより正確に制御し、脳の1つの領域に影響を与えた場合の他の回路への副作用を軽減するのに役立つ可能性があると考えています。ただし、これはまだ基礎的な研究の方向性であり、新しい治療法はまだテストされていません。
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