ジェイコブズ医科生物医科学大学院の生理学および生物物理学の助教授であるギャレット・ネスク博士は、ホワイトホール財団からの新たな資金提供を受けて、皮質と視床の間の基本的なコミュニケーションを研究しています。
新しい助成金は、化学的神経調節物質であるアセチルコリンがこれまで知られていたよりも多くの方法で脳の信号伝達をどのように促進できるかに焦点を当てています
2026 年 1 月 8 日発行
重要な化学神経調節物質が脳皮質のシグナル伝達にどのような影響を与えるかを研究するため、ギャレット・ネスケ博士は、基礎的な神経生物学研究に資金を提供する非営利団体であるホワイトホール財団から3年間で30万ドルの助成金を受け取りました。
皮質と視床に焦点を当てる
ネスケ氏の研究は、脳の皮質と視床の間の機能的相互作用に広く焦点を当てています。皮質は脳の最外層を構成し、視床は脳のより深い層にあります。 「皮質と視床は一緒になって、知覚、運動制御、認知といった高次の機能の多くを担っています」とネスケ氏は言う。
脳の正常な機能は、皮質間の流体信号伝達と、皮質と視床の同期通信に依存しています。これには、視床が皮質から入力を受け取り、高次視床として知られる中間構造を介してその情報を処理し、さまざまな皮質領域に新しい信号を送信することが含まれます。
高次視床から流出するこれらの視床皮質出力は、研究が十分ではないとしても、重要なコミュニケーション経路であるとネスケ氏は言う。彼と彼の同僚は、高い注意力と覚醒時に脳内で放出される化学的神経調節物質であるアセチルコリンに特に注目している。
アセチルコリンが視床および皮質回路を通る情報の流れをどのように調節するかをより深く理解するために、ネスケ氏らは、神経調節物質が化学信号を中継するニューロン間の接合部である皮質シナプスをどのように微調整するかを研究する予定である。
「驚くべきことに、中枢処理の非常に初期段階以外では、アセチルコリンがこれらのシナプスをどのように調節しているのかについてはほとんどわかっていません」とネスケ氏は言う。
より複雑で遠く離れた皮質領域の調査
初期の感覚処理中に、アセチルコリンは皮質内シナプスを抑制しながら興奮性神経伝達物質の放出を促進することにより、皮質への視床入力を強化することが観察されている、とネスケ氏は言う。脳が視床から来る情報に集中できるように、皮質の一部は基本的に静まります。
しかし、このアセチルコリンによって強化された視床活動は、初期段階の処理を超えて広がり、遠く離れた皮質領域でのより複雑な処理が関与する可能性があるとネスケ氏は示唆しています。もしそうなら、注意力、記憶形成、認知的柔軟性、その他の基本的な神経学的プロセスについての私たちの理解を変える可能性があります。
これらの遠く離れたより複雑な皮質領域では、アセチルコリンの放出は、視床を介さずに直接通信する皮質回路と比較して、視床を介して情報を伝達する脳回路により大きな影響を与えるのではないかと研究者らは仮説を立てている。彼らはまた、高次視床の軸索、または神経線維が、最初の初期段階のコミュニケーションに使用される視床回路内の軸索に見られるものと同じアセチルコリン結合ニコチン性受容体を持っていると考えています。
多くの脳疾患に関与する神経調節物質
研究者らは、生きたマウスモデルと抽出された脳スライスの両方を使用して、アセチルコリンの放出と脳領域間の伝達を同時に追跡することに取り組む予定です。
「私の研究室の主な特徴は、これらの回路が実生活でどのように関与しているかを調べる生体内コンポーネントとともに、スライスとシナプス生理学コンポーネントを備えたプロジェクトを行っていることです」とネスケ氏は言います。
脳に光ファイバーを埋め込まれたマウスには視覚刺激、この場合は喉の渇きを引き起こす水が与えられる。次に、蛍光シグナルを使用してアセチルコリン放出を検出し、視床および皮質軸索の活動を評価します。
研究者らはまた、光感受性タンパク質を使用して神経活動を研究する技術である光遺伝学を使用してマウスの脳のスライスを検査する予定です。彼らは、アセチルコリンが高次視床における興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の放出を潜在的にどのように促進するかを調査する予定です。
グルタミン酸は神経活動を活性化し、学習、新しい接続、情報処理を促進します。したがって、グルタミン酸放出の促進は、より離れた皮質領域にわたる情報を動的に処理し、優先順位を付ける上で、視床がさらに大きな役割を果たしていることを示している可能性がある。
この基礎科学研究は探索的研究に焦点を当てていますが、アセチルコリンの放出を含むコリン作動性システムは多くの脳疾患に関与しています。 「アルツハイマー病のような神経変性疾患から統合失調症のような精神神経疾患に至るまで、コリン作動性シグナル伝達が障害される疾患は多岐にわたります」とネスケ氏は言う。
ネスケ教授はさらに、アセチルコリンは視床皮質コミュニケーションと脳回路に影響を与える主要な神経調節物質の1つにすぎないと指摘し、将来の研究には他の手段があることを示唆している。
「全体像は、これらのさまざまな神経調節物質が、皮質領域内だけでなく皮質領域全体のシナプスシグナル伝達経路にどのような影響を与えるのかを理解することです」と彼は言う。
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#脳通信の背後にあるニューラルネットワークの探求 #ジェイコブズ医科生物医科学大学院
2026-01-08 21:28:00