未来を話そう！プロジェクト研究の紹介

脳内のニューロンが複雑に結びついてできた神経回路

—— 神経回路の役割は何でしょうか。

ヒトの脳内には千数百億個ともいわれる膨大な数のニューロンが存在します。ニューロンには、情報を受け取る「樹状突起」と情報を出力する「軸索」があり、ほかのニューロンとシナプスを介して複雑につながり合いながら、さまざまな情報を伝達しています。このネットワークを神経回路と呼んでいます。脳が働くための基盤ですね。

—— どのように形成されるのですか？

神経回路の形成のメカニズムは非常に複雑で多様です。発達過程の脳の中で誕生したニューロンが脳内を移動し、神経突起を適切に伸ばしてネットワークを作っていくのです。

たとえば哺乳類の大脳皮質は6層構造になっていますが、それぞれの層に異なる形態や機能を持つニューロンが分布しています。

大脳皮質の最深部で誕生したニューロンは、当初、多極性の形を示しますが、脳の表層に向かって移動する過程で双極性の形に変わり、軸索と樹状突起を伸ばしながら発達していきます。

—— 神経回路形成でほかに重要な役割を果たす物質はありますか？

ニューロンだけではなく細胞の外にある「細胞外基質」といわれる物質も神経回路形成に作用していることが明らかになってきています。私たちはプロテオグリカンという細胞外基質成分に注目し、この物質が細胞間情報伝達ネットワークを構築するための骨格として機能しているという仮説のもとに研究を進めています。

—— プロテオグリカンとはどういうものですか？

コアタンパク質にコンドロイチン硫酸などのグリコサミノグリカン糖鎖が結合したものです。細胞と細胞の間のすき間や細胞の表面上に存在し、以前は組織を支える機械的な機能を果たしていると考えられていました。しかし、ショウジョウバエやマウスを使った実験から、プロテオグリカンにはニューロンをはじめとするさまざまな細胞の振る舞いを調節する働きがあり、細胞の増殖や移動、組織の形作りなどに必須の役割を果たしていることがわかってきました。
そのメカニズムの全容はまだ明らかではないですが、神経回路形成にはなくてはならないものなのです。