脳神経回路形成プロジェクトリーダー 丸山 千秋
今回も「神経細胞を可視化して大脳新皮質の層構造の成り立ちを探る」というテーマで夏のセミナーを実施いたしました。哺乳類の大脳新皮質は 6層構造を持ち、高度の感覚情報処理を可能にしてきました。6層構造は層ごとに特徴的な性質を持ち、各層のマーカー遺伝子は層構造を持たない非哺乳類では異なる遺伝子発現様式を示します。そこで本セミナーでは、大脳構造が哺乳類と非哺乳類でどのような違いを示すのか、6層を大きく 2つの上層ニューロンと深層ニューロンに分けて、これら 2つの層の性質を持つ神経細胞に着目して、進化発生学的な実験を行いました。参加者は生物学を勉強中の大学生 2名、大学院生 2名の計 4名でした。神経細胞への遺伝子導入の技術について概説し、子宮内エレクトロポレーションや卵内エレクトロポレーションする様子を見学してもらいました。続いてマウス（哺乳類）、ニワトリ（鳥類）、スッポン（爬虫類）の脳切片を用いて上層ニューロンと下層ニューロンのマーカーの抗体染色を行いました。マウスでは下層ニューロンのマーカーである Tbr1や Ctip2 のシグナルは 6層の深部の方に検出され、逆に上層のマーカーである Satb2 のシグナルは 6層の上層部に検出されました。これに対し、ニワトリ脳では層構造ではなく、ある領域が染まるといった核構造が検出できました。さらにカメでは上層と下層のニューロンマーカーが入り混じったパターンとなり、大脳の構造が種間で大きく異なることがわかりました。参加者も自分の免疫染色のスライドを顕微鏡で撮影し、パワーポイントにデータをまとめ、最終日には結果の発表会と考察を研究室のメンバーと行いました。神経細胞の配置が種間で大きく異なること、哺乳類大脳皮質はユニークな層構造があることについて、脳進化の観点から色々な考察を出し合って議論しました。参加者からは、「普段行っている実験とは違った技術を用いた実験を行うことができ、脳進化の興味深さに改めて気づくこともできたので、大変有意義な時間を過ごすことができた」との感想をいただきました。
