科学者たちは、思春期の脳は古いつながりを取り除くだけではないことを発見しました。 10代の間に、ニューロンの特定の部分に高密度の新しいシナプスクラスターを活発に構築します。これらのクラスターは思春期にのみ出現し、より高いレベルの思考を形成するのに役立つ可能性があります。
このプロセスが中断されると、統合失調症などの症状に影響を及ぼす可能性があります。思春期は、社会的および身体的成長だけでなく、脳の発達にとっても決定的な段階です。この間、計画、推論、意思決定などの高度な精神的能力が成長し続けます。
それでも、科学者たちは、この臨界期に脳の複雑なネットワークがどのように形成されるのかを完全には理解していません。脳の発達の中心となるのは、情報が脳を流れることを可能にするニューロン間の機能的接続であるシナプスです。
研究者らは何十年もの間、シナプスの数は小児期に着実に増加し、その後青年期に減少すると信じていた。この考え方は、過剰な「シナプス刈り込み」（弱い結合や未使用の結合を除去するプロセス）が神経精神疾患の一因となる可能性があるという広く受け入れられた理論につながった。
幻覚、妄想、混乱した思考を伴う統合失調症は、多くの場合、このメカニズムに関連しています。
新しい研究
九州大学の科学者チームは、この長年の見解に疑問を投げかける証拠を発見した。
で発表された研究では、 科学の進歩 1月14日、研究者らは、思春期の脳が単につながりを排除するわけではないことを発見した。その代わりに、この発生段階でニューロンの特定の部分に新しく密に詰まったシナプスのクラスターも形成されます。「私たちは脳疾患を研究するために始めたわけではありません」と九州大学医科学部の今井武教授は言う。
2016 年にシナプス解析用の高解像度ツールを開発した後、私たちは好奇心からマウスの大脳皮質を観察しました。神経構造の美しさを見るだけでなく、興奮性シナプスが形成される樹状突起の小さな突起である樹状突起スパインのこれまで知られていなかった高密度のホットスポットを発見したことに私たちは驚きました。」と武氏は付け加えた。
主要な脳層にズームインする大脳皮質は 6 つの層で構成されており、それらが連携して非常に複雑な神経回路を形成しています。今井らは、多くの情報源から情報を収集し、皮質の最終出力として信号を外部に送信する第5層のニューロンに焦点を当てた。
この役割のため、これらのニューロンは、脳がどのように情報を処理するかについての中央制御点として機能します。これらの細胞を詳細に研究するために、研究チームは、SeeDB2 (今井のチームが開発した組織除去剤) と超解像度顕微鏡を使用しました。この組み合わせにより、研究者らは透明な脳組織を検査し、レイヤー 5 ニューロン全体にわたる樹状突起スパインを初めてマッピングすることができました。
シナプスのホットスポット
詳細なマッピングにより、予期しないパターンが明らかになりました。樹状突起の特定のセクションには、樹状突起スパインが異常に密集して存在し、研究者が「ホットスポット」と呼ぶものを形成していました。さらなる分析により、このホットスポットは人生の初期には存在せず、代わりに思春期に出現することが示されました。この変化がいつ起こるかを正確に特定するために、チームは複数の発達段階にわたる脊椎の分布を追跡しました。離乳前の生後 2 週間のマウスでは、樹状突起スパインがニューロン全体に比較的均等に広がっていました。
生後 3 週目から 8 週目の間、つまり幼児期から青年期までの期間に、頂端樹状突起の 1 つの領域でスパイン密度が急激に増加しました。時間の経過とともに、この局所的な成長により、高密度のシナプス ホットスポットが形成されました。」
これらの発見は、十分に確立された『思春期のシナプス刈り込み』仮説を再検討する必要があることを示唆しています」と今井氏は述べています。統合失調症と脳障害との関連この発見は、特定の脳障害がどのように発症するかを説明するのにも役立つかもしれません。
このプロセスの破壊が、少なくともいくつかのタイプの統合失調症において重要な要因である可能性があります」と、研究の筆頭著者であり、研究実施当時九州大学大学院医学系研究院の大学院生だった江頭亮氏は述べている。この考えを探るため、研究者らはSetd1a、Hivep2、Grin1など統合失調症に関連する遺伝子に変異があるマウスを調べた。初期の発達は典型的で、脊椎密度が2以下の正常であるように見えた。生後３週間。
しかし、思春期にはシナプス形成が大幅に減少し、ホットスポットの適切な発達が妨げられました。
長年にわたり、統合失調症は主に過剰なシナプス喪失によって引き起こされる症状とみなされてきました。
これらの発見は、思春期における新しいシナプスの構築に関する問題が重要な役割を果たしている可能性があるという別の可能性を示唆している。それでも研究者らは、研究はマウスのみに焦点を当てており、同じプロセスが霊長類やヒトで起こるかどうかは依然として不明であると強調している。
将来を見据えて
「今後は、思春期にどの脳領域が新しいシナプス結合を形成しているのかを特定したいと考えています」と今井氏は言う。「それによって、この発達期間中に実際にどのような回路が構築されているかが分かるだろう。」
これらのつながりがいつどのように形成されるかを理解することで、脳の発達と精神神経疾患の根底にあるメカニズムの両方についての知識を前進させることができます」と今井氏は付け加えた。
発行済み – 2026年1月20日午後6時32分（IST）