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「脳組織は切断されても情報伝達できる」:ニューロンの新しい情報伝達方法発見

2019年2月28日(木)17時40分
松岡由希子

2つの海馬の断片をすぐそばに置くだけでニューロンの活動が伝達された bestdesigns - iStock

<米ケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究者によって、ニューロンの新しい情報伝達方法が見つかった。脳組織が切断されていても情報伝達できる可能性があり研究チームを驚かせた>

従来、ニューロン(神経細胞)の活動は、感覚(入力)と運動(出力)のフレームワークのもとで研究がすすめられ、シナプス伝達、軸索輸送、ギャップ結合といった情報伝達のメカニズムが解明されてきた。そして、このほど、従来のフレームワークによらない、ニューロンの新しい情報伝達方法が見つかった。

自ら電場をつくり出して自己伝播波を生成する

米ケース・ウェスタン・リザーブ大学ドミニク・デュラン博士の研究チームは、断頭したマウスから海馬を取り出し、スライス状にして脳波を観察した。その結果、ゆっくりとした周期的活動が確認され、これによって電場を生成して周囲の細胞を活性化させ、シナプス伝達やギャップ結合によらずに情報を伝達しることがわかった。この研究成果は、学術雑誌「ジャーナル・オブ・フィジオロジー」で公開されている。

多くのニューロンが同時に発火すると弱い電場を生成することはすでに知られていたが、その電場は弱く、ニューロンの活動に寄与するものではないと考えられてきた。

しかし、この研究結果は、電場が細胞を興奮させるだけでなく、自ら電場をつくり出してニューロン活動の自己伝播波を生成することを示した。研究チームでは、これを「エファシス結合」と呼んでいる。

2つの海馬の断片をすぐそばに置くだけでニューロンの活動が伝達

とりわけ研究チームを驚かせたのは、脳組織が切断されていてもこの"波"が伝播した点だ。2つの海馬の断片をすぐそばに置くだけでニューロンの活動が伝達された。

この現象は海馬回路のコンピュータモデルでも裏付けられている。研究論文の掲載にあたって「ジャーナル・オブ・フィジオロジー」の編集委員会からの要請により、一連の研究成果を再点検するべく実験を繰り返したが、結果は同じだった。研究チームでは「この現象を説明できるのはエファシス結合だけだ」と結論づけている。

脳が生成する電場がどのような役割を担っているのかは、まだ明らかになっていない。マウスの海馬で認められたエファシス結合がヒトの脳でも起こっているのかについてもさらなる研究が必要だ。

とはいえ、この研究結果は、脳のプロセスや脳障害にまつわるニューロンの活動を解明するうえでも一定の意義を持つものとして注目されている。

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