健康

人間の触覚にある16種類の神経細胞を科学者が特定

人間の触覚に関する新しい研究で、科学者によって少なくとも 16 種類の神経細胞が特定されました。ヒト、マウス、マカクザルを比較すると、類似点と有意な相違点の両方が示されます。この研究は、スウェーデンのリンシェーピング大学とカロリンスカ研究所、および米国のペンシルバニア大学の研究者らの共同研究であり、 自然神経科学。 「私たちの研究は、人間の触覚の風景図を提供します。次のステップとして、私たちが特定したさまざまな種類の神経細胞の肖像画を作りたいと思っています」と、リンシェーピング大学のホーカン・オラウソン教授は、 自然神経科学。 私たちは体性感覚システムを通じて、接触、温度、痛みを知覚します。痛み、心地よい触り心地、冷たさなどの感情の種類ごとに、特定の種類の神経細胞が存在するというのが一般的な理解です。しかし、今回の研究結果はその概念に疑問を投げかけ、身体感覚はおそらくそれよりもはるかに複雑であることを示しています。 神経系の仕組みについて今日私たちが得ている知識の多くは、動物の研究から得られています。しかし、たとえばマウスと人間の類似点はどれくらいあるのでしょうか?動物研究で得られた多くの発見は、人間の研究では確認されていません。この理由の 1 つは、人間の体内でそれがどのように機能するかについての理解が不十分である可能性があります。そこで、今回の研究を推進した研究者らは、人間の体性感覚に関与するさまざまな種類の神経細胞の詳細なアトラスを作成し、それをマウスや霊長類のマカクザルのアトラスと比較したいと考えた。 この研究では、Wenqin Luo准教授率いるペンシルバニア大学の研究グループが、個々の神経細胞が使用する遺伝子の詳細な分析、いわゆるディープRNAシーケンスを実施した。同様の遺伝子発現プロファイルを有する神経細胞は、1 つの感覚神経細胞タイプとしてグループ化されました。このようにして、彼らは人間の 16 種類の異なる神経細胞を特定しました。研究者たちがより多くの細胞を分析するにつれて、さらに異なる種類の感覚神経細胞が発見される可能性があります。 神経細胞の遺伝子発現解析により、さまざまな種類の細胞における細胞機構がどのようなものであるかの全体像が得られます。次の疑問は、これが神経細胞の機能とどのように関係しているのかということでした。神経細胞が熱を感知できるタンパク質を生成するということは、神経細胞が熱に反応することを意味するのでしょうか? 今回の研究は、さまざまな種類の神経細胞における遺伝子発現と実際の機能を結びつけた初めての研究である。神経細胞の機能を調べるために、サード・ナギ氏とホーカン・オラウソン氏率いるリンシェーピング大学の研究グループは、一度に1つの神経細胞の神経信号を聞くことができる方法を使用した。マイクロニューログラフィーと呼ばれるこの方法を使用すると、研究者らは、覚醒している参加者の皮膚神経細胞を温度、接触、または特定の化学物質にさらし、個々の神経細胞を「聞いて」、その特定の神経細胞が反応して神経細胞に信号を送っているかどうかを調べることができます。脳。 これらの実験中に、研究者らは、さまざまな種類の神経細胞の細胞機構のマッピングが実験のための新しいアイデアを与えていなかったら、不可能だったであろう発見をしました。そのような発見の 1 つは、心地よい接触に反応する一種の神経細胞に関するものです。研究者らは、この細胞タイプが予想外にも加熱や、唐辛子に熱を与える物質であるカプサイシンにも反応することを発見した。カプサイシンへの反応は、痛みを感知する神経細胞の典型的なものであるため、接触感知神経細胞がそのような刺激に反応したことには研究者らは驚いた。さらに、この神経細胞タイプは、これまでに知られている寒さの知覚を知らせる唯一のタンパク質を生成しないにもかかわらず、冷却にも反応しました。この発見は、細胞の機構について知られていることでは説明できず、まだ発見されていない、風邪を検出する別のメカニズムがあることを示唆しています。著者らは、これらの神経細胞が心地よい感覚をもたらす統合された感覚経路を形成していると推測しています。 「10年間、私たちはこれらの神経細胞からの神経信号を聞いてきましたが、その分子的特徴については全く知りませんでした。今回の研究では、これらの神経細胞がどのような種類のタンパク質を発現し、どのような種類の刺激を示しているのかがわかりました」彼らはそれに応答できるようになり、今ではそれをリンクできるようになりました。これは大きな前進です」とホーカン・オラウソン氏は言います。 別の例は、非常に急速に伝導する一種の痛みを感知する神経細胞で、痛みを伴わない冷却やメントールに反応することが判明しました。 「神経細胞は非常に特殊であるという共通の認識があります。ある種類の神経細胞は寒さを感知し、別の種類の神経細胞は特定の振動周波数を感知し、3番目の神経細胞は圧力に反応する、といった具合です。よくそのような言葉で語られます。しかし、私たちは次のように考えています。それはそれよりもはるかに複雑です」とリンシェーピング大学の准教授サード・ナギは言います。 では、マウス、マカクザル、人間の比較はどうでしょうか?私たちはどのくらい似ていますか?研究者らが研究で特定した16種類の神経細胞の多くは、種間でほぼ類似している。研究者らが発見した最大の違いは、傷害を引き起こす可能性のある刺激に反応する痛みを感知する神経細胞の伝導が非常に速いことだった。これらは2019年にリンシェーピングの同じグループによって微小神経検査法を用いてヒトで初めて発見された。マウスに比べて、人間は脳に高速で痛みの信号を送るタイプの痛み神経細胞を多く持っています。なぜそうなるのか、研究では答えられませんが、研究者らは次のような理論を持っています。 「マウスに比べてヒトでは痛みの信号がはるかに速い速度で伝達されるという事実は、おそらく体の大きさを反映しているだけでしょう。マウスはそれほど迅速な神経信号伝達を必要としません。しかし、人間では距離が長く、信号が必要です。」そうしないと、反応して撤退する前に負傷してしまうでしょう」とホーカン・オラウソン氏は言う。 この研究は、カロリンスカ研究所のパトリック・エルンフォース氏の研究グループ、ペンシルバニア大学のウェンチン・ルオ氏の研究グループ、リンシェーピング大学のホーカン・オラウソン氏とサード・ナギ氏の研究グループの共同研究によるものである。この研究への資金援助は、国立衛生研究所、スウェーデン研究評議会、ALF助成地域エステルイェートランド、およびクヌート・アンド・アリス・ヴァレンバーグ財団から提供された。 ソース：参考雑誌:ユウ、H、 他。 （2024年）。単一細胞体 RNA の深い配列決定を利用して、ヒトの体性感覚の神経基盤を探索します。 自然神経科学。 doi.org/10.1038/s41593-024-01794-1。 #人間の触覚にある16種類の神経細胞を科学者が特定