研究者らは、学習と記憶に関連する神経可塑性の新たなメカニズムを特定しました
最後に見直したもの： 14.06.2024
すべてのiLiveコンテンツは、可能な限り事実上の正確さを保証するために医学的にレビューまたは事実確認されています。
厳格な調達ガイドラインがあり、評判の良いメディアサイト、学術研究機関、そして可能であれば医学的に査読された研究のみにリンクしています。 かっこ内の数字（[1]、[2]など）は、これらの研究へのクリック可能なリンクです。
当社のコンテンツのいずれかが不正確、期限切れ、またはその他の疑問があると思われる場合は、それを選択してCtrl + Enterキーを押してください。
ニューロンは重要ですが、プロセスで関与するのはニューロンだけではありません。実際、脳が情報を獲得し、保存する能力において重要な役割を果たしているのは、神経細胞の外側にあるコンドロイチン硫酸と呼ばれる細胞外マトリックス分子の塊である「軟骨」です。
この研究は、ジャーナル Cell Reports に掲載されており、脳の可塑性、つまり神経接続が外部刺激に応じてどのように変化するかという新しいメカニズムについて説明しています。この論文のタイトルは「焦点性シナプス周囲マトリックスクラスターがマウスの活動依存可塑性と記憶を促進する」です。
この研究は、ハーバード大学医学部、トレント大学、マクデブルクのドイツ神経変性疾患センター (DZNE) の共同研究の結果です。
「感覚能力と環境を理解する能力は脳の活動に依存しており、脳の活動によって外界からの刺激を感知して処理することができます。脳を通じて、新しい情報を取得して保存したり、すでに学習した情報を思い出したりすることができます」と、ユーリ・ボッツィとガブリエーレ・ケリーニは述べています。
「この魅力的な現象は、外部刺激に応じて神経接続 (シナプス) の構造と有効性を継続的に変更する脳の能力によって可能になります。この能力はシナプス可塑性と呼ばれます。シナプスの変化がどのように起こり、それが学習と記憶にどのように寄与するかを理解することは、脳の発達における主要な課題の 1 つです。神経生物学の課題です。」
ユーリ・ボッツィはトレント大学の教授であり、この論文の共同筆頭著者です。ガブリエーレ・チェリーニがこの研究の第一著者です。チェリーニは、サビーナ・ベレッタ（ボストンのマクリーン病院およびハーバード大学医学部）が率いる研究室のポスドク研究員として2017年にこのプロジェクトに取り組み始め、トレント大学のボッツィの研究室でポスドク研究員として働きながら科学論文を完成させました。
この研究は、関節での役割でよく知られている分子であるコンドロイチン硫酸に焦点を当てています。コンドロイチン硫酸は、脳の可塑性にも重要な役割を果たしており、脳の細胞外マトリックスの不可欠な部分であり、2001年にアレクサンダー・ディティアテフ博士のグループによって最初に発見されました。
2007年、日本の研究で、脳内にランダムに散在しているように見える丸い形のコンドロイチン硫酸クラスターの存在が報告されました。しかし、この研究は忘れ去られていましたが、サビーネ・ベレッタのトランスレーショナル神経生物学研究所がこれらの構造を科学界の注目を集め、CS-6クラスター（正確な分子構成を示すコンドロイチン硫酸-6に由来）と改名し、これらの構造がグリア細胞と関連しており、精神疾患患者の脳では大幅に減少していることを実証しました。
その後、2017年にベレッタの研究室に新しく採用されたガブリエーレ・セリーニが、これらのクラスターの機能を明らかにする任務を負いました。
「私たちはまず、これらの構造を詳細に調べ、非常に高い解像度で画像化しました。その結果、これらは基本的に CS-6 で覆われたシナプスのクラスターであり、明確に認識できる幾何学的形状に組織化されていることがわかりました。次に、新しいタイプのシナプス組織を特定しました」と科学者は述べています。
「この時点で、私たちは「実験的創造性」を発揮する必要がありました。行動、分子、および高度な形態学的アプローチを組み合わせることで、CS-6 クラスターにカプセル化されたこれらの化合物が脳内の電気的活動に応じて変化することに気づきました。」
「最後に、DZNE マグデブルクの Alexander Dityatev 氏との共同研究と、同氏のグループの Hadi Mirzapourdelawar 氏の努力のおかげで、海馬 (空間学習を司る脳の領域) における CS-6 の発現を低下させ、CS-6 の存在がシナプス可塑性と空間記憶に必要であることを実証しました」と Bozzi 氏と Celini 氏は指摘します。
「この研究は、脳機能の新しい見方への道を開きます。CS-6 クラスター内の異なるニューロン上に形成されたすべてのシナプスが、特定の外部刺激に一緒に反応し、学習と記憶のプロセスを目的とした共通の機能に参加する能力を持っている可能性があります」と彼らは指摘します。
「それらは、多細胞レベルで情報を統合し、関連付けを形成するための新しい基質を表しているようです」と Dityatev 氏と Berretta 氏は付け加えます。
この研究は、トランスレーショナル神経生物学研究所 (Sabina Berretta、マクリーン病院 - ハーバード大学医学部、ボストン)、神経発達障害研究研究所 (Yuri Bozzi、電子タバコは、脳の可塑性、特に分子レベルの神経可塑性（アレクサンダー・ディティアテフ、トレント大学）と分子レベルの神経可塑性（アレクサンダー・ディティアテフ、DZNE マクデブルク）の 2 つの研究分野にまたがっています。