田川義晃 理学研究科講師、大木研一 九州大学医学研究院教授、萩原賢太 同大学院生らの研究グループは、視覚情報を処理する大脳の神経細胞が、最初は神経活動によらずに機能を獲得し、その後、神経活動に依存して機能を環境に最適化させることを発見しました。これは、「脳の発達を左右するのは氏か育ちか」の議論に貢献する結果です。
本研究結果は2015年11月2日（月曜日）午後4時（英国時間）に英国科学雑誌「Nature Neuroscience」誌のオンライン速報版で公開されました。
研究者からのコメント
九州大学の大木教授のグループと、大脳の视覚机能発达をモデルとして、脳回路発达における神経活动の役割を検証しました。はじめの形成が神経活动に依存しないという结果、その后の情报表现最适化の过程が自発神経活动の影响を受けるという结果、いずれも実は予想外でした。后者の结果は、脳が自らの神経活动を使って回路を最适化する新しい机构があることをうかがわせるものです。また、発达期の大脳神経活动の広汎な低下が、脳の情报処理机能の発达に大きく影响することを示したもので、今后、他の大脳高次机能や回路発达に対する影响を调べる第一歩になると考えています。
概要
「脳の発达を左右するのは氏か育ちか」、すなわち、脳の神経细胞の机能が遗伝的に决まっているか、それとも生后の环境や神経活动によって决まるのかについては长く议论されてきました。一説では、神経细胞がはじめに机能を获得するときから、神経细胞自身の活动が必要と考えられてきました。本研究グループは、独自の神経活动制御?记録技术により、この仮説の検証に挑みました。
神経细胞がどのようにして机能を获得するかを调べるために、视覚野の方位选択性という机能を调べました。私たちが物を见るとき、视覚情报を処理する大脳の领域（视覚野）では、个々の神経细胞が特定の场所にある特定の倾きをもった线分に反応しています。この性质は方位选択性とよばれます。本研究グループは今回、この方位选択性の形成を左右するのが「氏か育ちか」を调べました。実験にはマウスを用いて、胎児期から神経细胞の活动を抑制し、その后、成长したマウスで方位选択性が正常に発达しているかどうかを検証しました。
研究の结果、明らかになったのは以下の点です。
- 大脳の神経细胞がはじめに机能を获得するとき、神経活动が重要でないことを初めて明らかにしました。この结果は、はじめの机能获得には「氏」が重要と解釈できます。
- はじめの机能获得の后、情报表现が最适化される次の段阶があり、そこに自発神経活动が重要なことも明らかにしました。この结果は、脳の机能発达は「氏か育ちか」だけではなく、発达期の脳が、自分で起こす神経活动を使って机能を最适化させるメカニズムをもつことを意味します。
本研究により、大脳机能の発达メカニズムの解明へ向けて大きく前进するとともに、発达期における神経活动の异常が原因となって発症する脳?精神疾患の病态理解につながることが期待されます。
○は视覚の情报を処理する大脳の神経细胞を表す。目があいた直后、すでに、个々の细胞は特定の倾きの视覚刺激に反応する性质を示す。しかし、この段阶では、横向き刺激に反応する细胞（黄色）が多い。その后、発达にともなって各倾きに反応する细胞の割合がほぼ均等になり、全方位がまんべんなく情报表现される。神経细胞の活动を抑制すると、はじめの过程は正しく进むが、后の过程は阻害された。
详しい研究内容について
【书誌情报
[DOI]
Kenta M Hagihara, Tomonari Murakami, Takashi Yoshida, Yoshiaki Tagawa & Kenichi Ohki
"Neuronal activity is not required for the initial formation and maturation of visual selectivity"
Nature Neuroscience, Published online 02 November
