体が下に傾くと反射的に目を上に回転させる古代の脳回路は、動物の成長に合わせて人生の早い段階で自らを調整することが、新しい研究で判明した。
ニューヨーク大学グロスマン医科大学の研究者らが主導するこの研究は、原始的な魚類から哺乳類に至るまで進化を遂げた人間や動物を含む脊椎動物が、移動中にどのように視線を安定させるかを中心に展開している。そうするために、彼らは、耳の平衡（前庭）システムによって感知された方向の変化を目による即座の反対の動きに変える脳回路を使用します。
前庭眼球反射と呼ばれるこの回路により、周囲の安定した認識が可能になります。外傷、脳卒中、または遺伝的疾患によってそれが壊れると、人は頭や体が動くたびに世界が跳ね回るように感じることがあります。成体の脊椎動物では、脳と他の脳回路は感覚器官（視覚器官と平衡器官）からのフィードバックによって調整されます。今回の研究著者らは、対照的に、新生児の反射回路の成熟には感覚入力が必要ではないことを発見して驚いた。
1 月 2 日にオンラインジャーナルに掲載 科学この研究では、ゼブラフィッシュの幼生で行われた実験が取り上げられました。ゼブラフィッシュの幼生は、人間の場合と同様の視線安定化反射を持っています。さらに、ゼブラフィッシュは透明であるため、研究者たちは、生まれたばかりの魚が体が下に傾くにつれて目を適切に上に回転させる（体が上に傾くときに目を下に向ける）変化を理解するために、ニューロンと呼ばれる脳細胞の成熟を文字通り観察しました。
「前庭反射がどのようにして起こるのかを解明することは、平衡感覚や眼球運動に影響を与える病理に対抗する新しい方法を見つけるのに役立つかもしれない」と、この研究の主著者であり、耳鼻咽喉科、頭頸部外科、神経科学、神経科学部門の准教授であるデビッド・ショッピーク博士は言う。ニューヨーク大学ランゴンヘルスの生理学と神経科学研究所。
一瞬の傾き
反射が視覚的なフィードバックによって調整されているという長年の仮説を検証するために、研究チームは、生まれた時から目が見えなかったゼブラフィッシュの目を傾けて監視することで反射を引き出す装置を発明した。研究チームは、目を傾けた後に魚が目を逆回転させる能力が、目が見える幼生と同等であることを観察した。
過去の研究では、感覚入力が動物が環境の中で適切に動くことを学ぶのに役立つことが証明されていたが、今回の研究では、前庭眼球反射のそのような調整が機能するのは、反射が完全に成熟した後でのみであることが示唆されている。注目すべきことに、別の一連の実験では、卵形嚢と呼ばれる重力を感知する前庭器官からの入力なしでも、反射回路が発達中に成熟に達することが示されました。
前庭眼球反射は感覚フィードバックなしでも成熟する可能性があるため、研究者らは、脳回路の最も成熟が遅い部分が反射の発達のペースを設定するに違いないと理論付けました。律速部分を見つけるために、研究チームはゼブラフィッシュに一瞬体を傾けさせたときの発生期間中のニューロンの反応を測定した。
研究者らは、回路の中枢ニューロンと運動ニューロンが、反射の発達が完了する前に成熟した反応を示すことを発見した。その結果、回路の成熟が最も遅い部分は長い間想定されていたほど脳内にある可能性はなく、代わりに神経筋接合部、つまり目を動かす運動ニューロンと筋細胞の間の信号伝達空間にあることが判明した。一連の実験により、接合部の成熟のペースだけが、魚の目の逆回転能力の向上速度と一致することが判明した。
今後、ショーピック博士のチームは、人間の障害との関連で新たに詳細な回路を研究するための資金提供を受けています。現在進行中の研究では、運動ニューロンと神経筋接合部の発達の不全が、斜視（別名、怠惰な目、寄り目）と呼ばれる一般的な目の位置のずれを含む眼球運動系の障害にどのようにつながるかを調査しています。
前庭眼球回路の運動ニューロンのすぐ上流には、入ってくる感覚情報を彫刻し、目に見えるものを平衡器官と統合する介在ニューロンがあります。ショピック博士のもう一つの助成金は、平衡回路の発達に伴ってそのような細胞の機能がどのように障害されるのかをより深く理解することを目的としており、何らかの平衡問題に悩まされている米国の子供たちの5パーセントを支援することを目的としている。
「前庭回路がどのように発生するかについての基本原理を理解することは、平衡感覚の問題だけでなく、脳の発達障害を解決するための前提条件です」と、研究の筆頭著者であるペイジ・リアリー博士は述べています。彼女はショーピック博士の研究室の大学院生で研究を主導したが、その後その研究機関を辞めた。
博士達と一緒に。ショーピック氏とリアリー氏は、ニューヨーク大学ランゴンヘルス校の耳鼻咽喉科、頭頸部外科、神経科学・生理学、神経科学研究所の研究著者で、セリーヌ・ベレガルダ氏、シェリル・クアイヌー氏、デナ・ゴールドブラット氏、バサック・ロスティ氏らを名指しした。この研究は、国立聴覚障害・コミュニケーション障害研究所の助成金 R01DC017489 および F31DC020910 を通じて国立衛生研究所、および国立神経障害・脳卒中研究所の助成金 F99NS129179 によって支援されました。国立科学財団も大学院研究フェローシップ DGE2041775 を通じてこの研究を支援しました。
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#新生児の脳回路が視線を安定させる
2025-01-02 22:13:00