プレスリリース資料

ヒトの脳表面の大部分を占める大脳皮質は、哺乳類に特有の脳構造です。大脳皮質には複雑な「神経回路」があり、これによって、知覚や運動、思考、記憶などの高度な情報処理が行われています。大人の神経回路は精密につくられていますが、生まれた時は未熟でおおまかにしかできていません。赤ん坊の脳では、様々な刺激をうけて神経回路が劇的に成長します。しかし、そのプロセスやメカニズムは、適当な観察・解析技術がなかったため今までほとんどわかっていませんでした。

当研究グループでは、生まれて間もないマウスの大脳皮質の神経回路を可視化する方法を開発しました。さらに、生きたまま脳の深部までとらえることのできる二光子顕微鏡の観察技術の改良もはかりました。これらの新しい技術を組み合わせることで、新生児大脳皮質の神経回路が成長する様子を直接観察することに、世界で初めて成功しました

その結果、新生児マウス大脳皮質の神経細胞は突起を激しく伸び縮みさせながら、結合すべき「正しい」相手に向かって突起を広げていくことがわかりました。一方、遺伝子操作によって情報をうまく受け取れなくした神経細胞では、突起の伸び縮みの程度が異常に大きくなり、「正しい」相手の有無と関係なくランダムに突起が広がりました。

この研究では、新生児の大脳皮質で神経回路が発達するときの正常な過程と異常な過程を直接観察することに初めて成功しました。この新しいアプローチは、ヒトをはじめとする哺乳類の赤ん坊の脳の発達メカニズムの理解に大きく貢献することが期待されます。

二光子顕微鏡によって観察した大脳皮質神経細胞が正常に成熟する様子。樹状突起の先端（矢頭）が伸び縮みしていることがわかります。（0hの白色の矢頭：最初の枝の先端の位置。4.5h, 9h, 18hの白の矢頭：変化しなかった枝。黄色の矢頭：伸びた枝。青色の矢頭：縮んだ枝。下図の緑色の部分はバレル内側。）

18時間に4回（生後5日目、4時間半後、9時間後、18時間後）マウスを顕微鏡のところに持ってきて同じ細胞を観察しています。1回の観察は30分ほどです。残りの時間にはマウスはミルクを与えられ兄弟姉妹とともに健康に成長しています。