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”意識はグリア細胞の活動から? - NIPS、パラダイム・シフトを迫る成果を発表”
生理学研究所(NIPS)は11月27日、光によってグリア細胞のみの働きを活性化させること(光操作)に成功し、
小脳のグリア細胞を光で刺激すると、運動学習が進むことが確認され、グリア細胞は神経細胞と密接に連絡を取り合っており、
グリア細胞の働きで脳の機能が左右されることが示されたと発表した。
成果は、NIPSの松井広 助教らの研究グループによるもの。研究の詳細な内容は、現地時間11月26日付けで
米国科学雑誌「米科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。
ヒトの脳は、神経細胞の間を信号が行き交う過程を通して、高次機能を生み出している。それを考えると、
脳の容積の大半は神経細胞で構成されているようなイメージがあるが、実は違う。別の種類の細胞である「グリア細胞」で満たされているのだ。
過去1世紀にわたって、グリア細胞は脳の高次機能に関わるとは想定されておらず、ただ神経細胞を囲って栄養補給などの
サポートをするに過ぎない存在だと考えられてきた。その一方で、脳疾患の中には、神経細胞の異常だけでは説明できないものも
見つかってきているというわけである。
研究グループは今回、2012年7月に発表した遺伝子改変技術を使い、脳のグリア細胞の働きを、光で自在に操ることができる
マウスを作り出した次第だ。
電気で細胞を刺激するといった従来の手法では、神経細胞の働きとグリア細胞の働きを区別できていなかった。
しかし今回の方法では、生きたままのマウスの脳の中に光を照射するだけで、グリア細胞だけを選り分けて刺激することが可能になったのである。
具体的には、マウスの遺伝子を操作し、光を感じて興奮する「チャネロドプシン」を、グリア細胞だけに発現する遺伝子改変マウスを作成。
光ファイバーを用いて、小脳に青色の光を照らし、グリア細胞を活性化させることに成功したというわけだ。
活性化したグリア細胞からはグルタミン酸が放出され、近くの神経細胞の活動が高まった。
画像1は、神経細胞が活動した時のマーカー(青)で小脳組織を染めたものであり、光を照らした辺りで神経活動が上がっていたことを示している。
画像１ 小脳のグリア細胞を光で操作することに成功
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グルタミン酸は、神経細胞同士の連絡にも使われる神経伝達物質だが、神経細胞の場合は、神経と神経とをつなげているシナプスにおいて
グルタミン酸の放出が起こる。それに対し、グリア細胞からの放出の場合は、付近一帯にグルタミン酸が広がることで、
その辺りの神経回路の状態を変化させると考えられた。
実際、今回の実験では、グリア細胞から放出されたグルタミン酸が、近くの神経細胞に届くと、シナプスが変化して、
以後、このシナプスでの信号の伝わり方が変化することがわかったのである(画像2)。
画像2は、グリア細胞の働きで、近くの神経細胞のつながり(シナプス)が変化し、運動学習が進むことを表した模式図。
グリア細胞を光刺激すると、グリア細胞から伝達物質であるグルタミン酸が放出される(左図)。
これによって、グリア細胞が囲んでいるシナプス(神経のつながり)が変化し、右図のように、神経から神経への信号の伝わりが弱められることがわかった。
画像２ グリア細胞の働きで、近くの神経細胞のつながり(シナプス)が変化し、運動学習が進むことを発見
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（つづく）
マイナビニュース 2012/11/27
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Application of an optogenetic byway for perturbing neuronal activity via glial photostimulation
URLﾘﾝｸ(www.pnas.org)