早稲田大学の研究が明かした神経回路の配線原理とその意義

早稲田大学の新たな研究成果

早稲田大学とハーバード大学の国際共同研究グループは、脳の神経回路が「学ぶ」と「慣れる」という異なる機能を持つことを支える新しいメカニズムを発表しました。具体的には、これまで長年謎とされてきた脳内の「分子コード」を解明し、どのようにして神経回路が適切に形成されるのかが示されたのです。

研究の背景

脳の中には「大脳基底核」と呼ばれる領域があり、運動、習慣、学習といった重要な機能を担っています。この領域には多くの神経回路が並列して存在しますが、それらがどのように相互に干渉せずに形成されるのか、その具体的なメカニズムは依然として不明でした。今回の研究成果は、ここに新たな光を当てるものとなりました。

成功の鍵：PCDH17とPCDH10

研究チームは、「PCDH17」と「PCDH10」という細胞接着分子が、各々異なる神経回路の形成において重要であることを発見しました。特に、神経回路の中でこれら二つの分子が相補的な発現を示し、神経細胞同士が正しく選ばれ、結びつく仕組みを持つことが確認されました。これにより、学習を支える神経回路と慣れを支える神経回路が明確に分けられていることが分かりました。

実験の詳細

具体的には、研究グループは条件付き欠損マウスを用いて、PCDH17またはPCDH10を欠損させた場合の脳機能を観察しました。結果として、PCDH17を欠損したマウスは新しい学習ルールを習得するのに時間がかかり、一方でPCDH10を欠損したマウスは「慣れ」の反応が不十分であることが判明しました。これにより、PCDH17が学び、PCDH10が慣れを支える神経回路の形成において核心的な役割を果たしていることが示されました。

今後の展望

今回の研究結果は、脳内の並列神経回路がどのようにして正しく構築されるのかを理解するための新たな基盤を提供します。特に、統合失調症や自閉症スペクトラム、パーキンソン病といった神経・精神疾患における患者の症状の解明にも寄与することが期待されており、今後の治療法の開発においても重要な示唆を与えるものと考えられます。