2023.06.16
理化学研究所等国际研究小组制作并公开了表示小型猴子“狨”的大脑皮质区域“前额区”和其他区域的神经联系的详细数据库。 在人类与精神神经疾病关系密切的领域，发现了灵长类特有的“柱型结合”等特征。 据说也有望对人类神经回路的理解有所帮助。
(左)注入荧光蛋白标记(示踪剂=绿色)的大脑立体图像。 虽然很细，但可以看到很多柱结构。 红色箭头的前端是标记的注入部位。 (右)标记从神经细胞的细胞吸取，通过轴突输送到末端(理化研究所提供)
人脑中有800亿~1000亿的神经细胞，通过制造各种电路传递神经信号，支撑个体的活动。 在理解大脑功能的基础上，弄清楚哪个地方的哪个细胞联系在一起是必不可少的一大研究领域，但还有很多谜团。 因此，研究小组着眼于灵长类，特别是人类，发达，与社会行为和情绪调节密切相关，与精神神经疾病相关的前额叶。 挑战了用最新技术调查作为实验动物使用的狨的前额叶和其他区域的神经结合，并将其数据库化。 狨的大脑重量约为人类的1/170，体积较小，但大脑皮质具有灵长类特有的结构。 据说实验中经常使用的老鼠的前额叶，与灵长类的东西有很大的不同。 首先在前额区注入了目标荧光蛋白质。 等待4周，通过构成神经细胞的信号电缆“轴突”将标记遍布到末端，使其知道信号的目的地。 重复600~700次大脑切片的显微镜拍摄。 把图像连接起来，变成了可以分析的数据。 其结果，成功地得到了能够一根根判别轴突的高分辨率的图像和三维结构的图像。 根据得到的数据，确认了轴突不是随机从狨的前额区伸出的，而是有很多像柱子一样密集的部分。 这样的“柱结构”近半个世纪前在另一只猴子身上发现，但无法进行系统的研究。 据说这次利用了基于计算机的数据处理等，制作了高精度的数据库，可以进行定量分析了。
(左)将约1毫米见方的摄影图像连接后得到的大脑切片的图像。 通过注入的标记可以用绿色知道柱结构，还可以判别轴突等。 (右)继续切片反复拍摄，得到大脑整体的立体图像(理化研究所提供)
还发现，在大脑皮质的特定3个区域中，根据前额区荧光蛋白质的注入位置不同，显示的柱结构的分布也不同。 另一方面，也确认了不是柱结构，而是从前额叶开始虽然较弱但有向大范围扩散的结合。 也就是说，发现从前额区到大脑皮质其他区域的神经结合有柱型和扩散型两种。 据悉，研究小组以建立大脑皮质整体的数据库为目标，将继续进行研究。 理研脑神经科学研究中心触觉生理学研究小组的渡我部昭哉研究员(神经科学)在记者招待会上说:“痴呆症和精神疾病成为了很大的社会问题，大脑研究在世界范围内兴盛，但充满了复杂的谜团。 运用最新的成像和IT技术，探索神经回路。 计算机、AI (人工智能)的使用是关键，有了新的神经解剖学。 柱结构是老鼠上没有的灵长类特有的东西，通过它不是进行了高效的信息处理吗？ 虽然不能在人类身上进行实验，但也是一样的吧。” 研究小组由理研、自然科学研究机构生命创生探索中心、国立精神神经医疗研究中心、自治医科大学、东京都立大学、美国圣路易斯华盛顿大学、庆应大学、京都大学组成。 成果刊登在美国脑神经科学杂志《神经元》上，5月17日。 该研究是作为日本医疗研究开发机构( AMED )“基于创新技术的大脑功能网络全貌阐明项目(创新脑)”的一部分进行的。 相关链接
理化学研究所プレスリリース「マーモセットの前頭前野結合マップを作成・公開 霊長類特有の神経回路構造にヒント」
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