脳回路が精密な配線であることを発見

001 2012/01/22(日) 05:28:31 ID:iWFkZOdFKc

科学技術振興機構(JST)と東京大学は1月20日、脳の神経回路が、回路を形成する神経細胞「ニューロ
ン」(画像1)より小さく、「シナプス」の単位で正確に編まれることで機能を発揮することを明らか
にしたと発表した。東京大学大学院薬学系研究科の池谷裕二准教授らの研究グループによる発見で、
成果は米科学誌「Science」に米国東部時間1月20日に掲載された。

脳はニューロンと呼ばれる神経細胞からなり、各々のニューロンが、少しずつ情報を処理している。
その処理結果は、ニューロン間の特殊な結合であるシナプスを介して、次のニューロンに伝えられる
ニューロンには多くの樹状突起と呼ばれる枝分かれした線維があり、ここにあるシナプスは、
樹状突起の先端部分「スパイン」と呼ばれる突出構造を介してほかのニューロンからの情報を受け取
る仕組みだ。樹状突起は複雑に分岐するだけでなく、種々の「イオンチャネル」(細胞膜や内膜など
、細胞の生体膜にある膜貫通タンパク質の一種で、受動的にイオンを透過させるタンパク質の総称)
や「受容体」(生物の体にあって、外界や体内からの何らかの刺激を受け取り、情報として利用でき
るように変換する仕組みを持った構造のこと)を持つため、「どのスパインが、いつ、どんな入力を
受けたのか」が、ニューロンの情報処理に大きく影響する。

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005 2012/01/22(日) 14:02:00 ID:qurqKeptdE

>>1

俺、シナプス少ないからわかりやすくせつめいしてくれ。

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006 2012/01/23(月) 08:41:19 ID:KZcAH0axbE

>>4
ナイスジョーク。

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007 2012/01/25(水) 00:45:13 ID:197uDqLkSc

実際、海馬シナプス培養標本を「NMDA受容体」(LTP形成に関与する分子)の阻害薬で処置して培養し
たところ、クラスター入力は観察されなかったとのことで、これらの結果から、クラスター入力は、
NMDA受容体を介したシナプス回路の編成の結果、生じることがわかってきたのである。

そこで、LTPが樹状突起でどのような空間パターンで生じるかを、遺伝子改変動物を用いて解析した
という。「AMPA受容体」はグルタミン酸受容体の一種で、グルタミン酸を用いるシナプスでは最も
主要な受容体で、この受容体の数がシナプス結合の強さを決定し、学習によって増減する。また
、LTPに伴ってスパインに運ばれることも知られている。

さらに、AMPA受容体とGFPが結合した遺伝子に、任意のタイミングで発現させることができる工夫を
加えた遺伝子をマウスに導入して実験を行った。同マウスを、先の遺伝子を発現させないまま育て、
ある時、育った環境と異なる新しい環境へ置き、500秒間自由に探索させる。すると新しい環境下に
おいて、マウスはさまざまな学習をする必要があるため脳内でLTPが発生。この実験の直前に先の
遺伝子を発現させておくことで、この学習の結果起こったLTPだけを観察することが可能となる
仕組みで、その実験結果(画像4)を解析したところ、互いに近いところにあるスパイン群でLTPが
生じていたことが判明したという。

これはLTPが隣接したシナプスで生じやすいことを世界で初めて示したものだとのことで、今回の
実験結果を、これまでの回路発達に関する知見も踏まえて考察すると、クラスター入力は3つのス
テップによって成立していると推定されるとの結論に至ったという(画像5)。すなわち、(1)まずは
ランダムに回路が作られる、(2)シナプスの要・不要が判定される、(3)不要なシナプスが削り取ら
れるという順次過程だ。

今回発見された局所的なLTPは、ステップ2に貢献すると考えられている。その後、ステップ3の淘汰
過程を経ることで、クラスター入力を生み出す回路が選択的に残るものと考えられる結論となった。

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008 2012/01/25(水) 00:46:18 ID:197uDqLkSc

今回の研究で、同期した神経入力が互いに近傍にあるシナプスに収束することが示されたことから、
脳内の情報の流れが驚くほど正確に制御されていることを示すことが判明。図2の仮説1が正しいこと
が支持され、数十年に及んだ神経科学界の重要な議論に1つのめどがついたといえる。

クラスター入力は、樹状突起上での非線形的な加算を促すため、「個々のニューロンが持つ演算能力
を高める」ことに役立つと考えられるという。この演算能力が可塑性によって生じることから、クラ
スター入力は記憶・学習能に関わる基本的な生理メカニズムであると思われる。池谷准教授は、今後
、認知症や統合失調症、うつ病など、記憶の変調を伴う疾患において、クラスター入力がどう変化し
ているかを観察していくという新たなアプローチが、精神神経疾患の病態に有益な解釈をもたらすと
期待されるとコメントしている。

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009 2012/04/07(土) 16:15:15 ID:4xTppL3J5g

誤配線している民族もありそうだ。

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010 2012/10/07(日) 03:50:21 ID:yDW8vLtE9U

ごめ、はんだ盛りすぎた

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011 2012/10/07(日) 08:08:36 ID:uiShDtxv3U

>>9
全てが反日ニューロンに配線されてる

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012 2012/10/08(月) 01:38:36 ID:UUMBU9DH1A

>脳回路が精密な配線であることを発見
そんな事はおおかた予想が付くことでしょ

その先が知りたいね