脳細胞がどこで情報を得るのかが、病気における脳細胞の役割を決定する可能性がある

脳細胞がどこで情報を得るのかが、病気における脳細胞の役割を決定する可能性がある

ソークの科学者は、精神障害と運動障害に関係するXNUMXつの細胞タイプへの伝達経路の違いを発見

ラホヤ—近所の人たちの95パーセントがおしゃべりで社交的であれば、あなたはおそらく、引っ込み思案で内気な5パーセントよりも彼らのことをよく知っているでしょう。 これは、行動制御と学習に関連する脳領域である線条体を研究する神経科学者にとっても同様です。彼らは、線条体内のみで通信する 95% のニューロンよりも、外部領域と通信する 5% のニューロンについて、より多くのことを知っています。

ソーク研究所の科学者らは、5％への情報がどこから来ているかをマッピングし、その過程で、XNUMX種類のニューロンとそれぞれ精神障害および感覚/運動障害との関係を明らかにした。 これら XNUMX 種類の「介在ニューロン」が表す異なるコミュニケーション経路は、パーキンソン病、OCD、うつ病、自閉症などの多様な疾患に対する新しい薬剤標的を提供する可能性があります。 作品が雑誌に掲載されました eLife 月1、2018に。

「線条体介在ニューロンの研究が難しいのは、介在ニューロンの数が非常に少ないことです」と彼は言います。 ジンジン、ソーク分子神経生物学研究室の准教授であり、新しい論文の主著者である。 「たった十数個の脳細胞をターゲットにして、原因と結果について何かを知ることは、本当に困難でした。」

研究された 2 つの介在ニューロン タイプ、ChAT と PV は、線条体の全ニューロンの XNUMX% 未満を構成します。 線条体におけるそれらの機能については、ヒトの脳組織の死後研究からほとんどわかっていない。 健康な脳組織と比較して、うつ病や統合失調症の患者のサンプルでは ChAT 介在ニューロンの減少が見られますが、ハンチントン病、トゥレット症候群、ジストニアなどの運動障害を持つ人々のサンプルでは PV 介在ニューロンの減少が見られます。

しかし、脳内の各タイプの介在ニューロンは非常に少ないため、脳細胞の活動を監視するなどの従来の技術では、これらの介在ニューロンの正確な機能を確認するのに十分なデータを得ることができませんでした。 そこで、ジンの研究室は、よりグローバルなアプローチを採用しました。 研究者らは、ソーク島の科学者仲間であるエドワード・キャロウェイが開発した技術を利用し、蛍光マーカーでタグ付けされた改変狂犬病ウイルスを利用して、マウスのどの脳細胞が相互に通信しているかを追跡した。

そうすることで、ソークチームはいくつかの興味深いことを発見しました。まず、ChAT ニューロンへの通信信号は主に認知機能を担う脳の領域から来ていること。 そして第二に、PV ニューロンへの入力は主に感覚運動野から来ているということです。 これらは共に、人間の患者における臨床観察を裏付け、認知機能と感覚運動機能における患者の異なる役割を示唆しました。 さらに、研究チームは、これまで誰も観察したことのない新しい接続、すなわち線条体に直接投射する視床網様核（TRN）と呼ばれるニューロンの集合体を発見した。 TRNは、その名前の由来となっている脳領域である視床への投影が限定されていると考えられていたため、これは驚くべきことであった。

TRN の結果は非常に予想外だったため、ジン氏と筆頭著者のジェイソン・クルーグ氏は次に、光を使ってニューロンの発火を刺激する光遺伝学と、電気活動を記録する電気生理学という XNUMX つの独立した方法で最初の狂犬病の結果を検証しようとしました。 研究者らは、TRNのニューロンを発火させながら、線条体のPV介在ニューロンが反応するかどうかを記録した。 ニューロンは反応し、TRN-線条体コミュニケーションの証拠が検証されました。

「この発見には技術の組み合わせが不可欠であり、線条体ニューロンへの未発見または過小評価されている入力を探索できるようになりました。 私たちは狂犬病の追跡を利用して解剖学的入力をスクリーニングし、電気生理学と光遺伝学を使用して機能的な接続性を検証しました」とソークの研究員であるクルーグ氏は述べています。

「TRN は、1984 年にフランシス・クリックによって最初に提案された、注意を促す「スポットライト」として機能すると長い間考えられてきました。私たちの発見は、TRN と線条体のコミュニケーションを通じて注意と行動を調整するこれまで知られていなかったメカニズムを提供し、重要な意味を持ちます。脳の機能は健康にも病気にも影響します。」

研究室の研究は、行動制御におけるChATおよびPV介在ニューロンの機能を定義し、精神疾患および神経疾患を治療するための潜在的な標的としてそれらを研究し続ける予定である。

他の著者には、マックス D. エンゲルハート、カーラ N. カドマン、ハオ リー、ジャレッド B. スミス、サラ アヤラ、エローラ W. ウィリアムズ、およびソークのヒラリー ホフマンが含まれます。

この研究は、国立衛生研究所 (R01NS083815 および R01AG047669)、ダナ財団、エリソン医療財団、ホワイトホール財団から資金提供を受けました。