神経細胞活動の波が脳に鮮明な視覚を生み出す

2003 年 12 月 18 日

神経細胞活動の波が脳に鮮明な視覚を生み出す

2003 年 12 月 18 日

カリフォルニア州ラホーヤ – 自発波で発火する神経細胞が、発達の短いながらも重要な段階で脳の最初の鮮明な視覚イメージを生み出すことを、ソーク研究所の研究者が発見した。 この研究は、神経細胞損傷をより良く治療する方法、さらにはパーキンソン病など、晩年に発症する病気の治療法につながる可能性がある。

ハーバード大学のカーラ・シャッツ教授らによるこれまでの研究では、視覚が発達する前に、未熟な網膜が神経細胞活動の協調的なカスケードを自発的に生成することが示されている。 この自発的な活動は、両眼視機能を担う脳内の 18 つの目からの接続パターンの発達に関与していると考えられています。 最新の研究で、ソーク博士とUCSDの研究者らは、この初期の自発的活動が、脳内で正確な結合を形成し、その後の人生で鋭い視力を確保するためにも重要であることを初めて示した。 これらの正確な接続がなければ、脳は世界の鮮明なビジョンを処理できません。 この研究はNeuron誌XNUMX月XNUMX日号に掲載される。

発達中に脳がどのように正確に配線されているかを知ることで、この正確な回路が解明された疾患を治療するための手がかりが得られる可能性があります。 神経外傷やパーキンソン病のような神経細胞が変性する疾患は、この研究から生まれる新薬の標的となる可能性がある。

デニス・オリアリー、分子神経生物学教授のトッド・マクラフリン、ソーク大学博士研究員、マーラ・フェラー、カリフォルニア大学サンディエゴ校助教授、UCSD博士課程学生のクリスティーン・トーボーグは、赤ちゃんマウスが生後XNUMX週間の重要な時期に、ほら、彼らは網膜神経細胞の活動を正確に調整して、網膜局所マップと呼ばれるもの、つまり網膜から脳に伝えられる外界の詳細な青写真を作成する必要がある。 これらの神経細胞入力の波がなければ、神経細胞は「脳の視覚中枢との接続が非常に拡散しており、正確な地図と適切な視覚を生成するために必要な正確な配置を欠いています」とオレアリー氏は述べた。

「この研究は、神経細胞の自然な協調活動が脳の視覚処理中枢で詳細な地図をどのように生成するかという疑問に答えました」と彼は述べた。 「私たちは、大まかなつながりのセットを詳細な地図に再構築する脳の仕組みを発見しました。 この研究はまた、脳内で他の目に見えない神経細胞の接続がどのように行われているかを教えてくれる可能性があり、外傷やパーキンソン病のような変性疾患の場合に効果的な神経細胞の接続を回復するためのより良い方法を設計するのに役立つかもしれない。」

若い脳が光にさらされる前は、目や脳の視覚領域の神経細胞の活動はランダムかつ急速です。 この段階では、神経細胞は脳内で標的を「オーバーシュート」する傾向があり、無秩序な神経接続のジャングルが形成されます。 脳が発達するにつれて、これらの神経接続が視覚情報の効率的なプロセッサーに組織化されます。

オリアリーらは、目の中のこの波状活動を調整する重要な神経伝達物質受容体を欠くように遺伝子操作されたマウスを使用することで、不必要な神経細胞の接続を排除するために発火活動を調整する神経細胞を特定することができた。 正常なマウスでこれらの協調的な活動が完了すると、脳と目には正確な接続が残り、その後、実際の視覚が始まると、環境の詳細な画像が得られます。

「この研究は、これらの正確な地図がどのように形成されるかを評価するのに役立ちました」と O'Leary 氏は言います。 「これらの発見には多くの意味がありますが、最も重要なのは、このプロセスの中断が人間の視覚障害につながる可能性があるかどうかを確認できることです。」

この研究は、国立眼科研究所、クリンゲンシュタイン、マックナイト、ホワイトホール財団、マーチ オブ ダイムズ、および国立科学財団からの助成金によって支援されました。

カリフォルニア州ラホーヤにあるソーク生物学研究所は、生命科学における基礎的な発見、人間の健康と状態の改善、将来世代の研究者の育成に専念する独立非営利組織です。 ジョナス・ソーク医師は、サンディエゴ市からの土地の贈与とマーチ・オブ・ダイムズ先天異常財団の資金援助を受けて、1960 年にこの研究所を設立しました。