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脳:線条体のシナプス形成を駆動する再帰性ネットワーク活動

Nature 485, 7400 doi: 10.1038/nature11052

発達過程での神経活動は、哺乳類の生後脳の神経結合形成に非常に重要である。感覚系はその好例で、感覚器と経験により提供されるパターン化されたフィードフォワード興奮活動が、感覚刺激の特定の性質を抽出できるトポグラフィックな成熟回路の形成を駆動する。それとは対照的に、複雑な運動や報酬に基づく学習などに重要な、系統学的に古い神経核の集まりである大脳基底核の発達における初期活動の役割については、ほとんどわかっていない。これらの神経核は、直接の感覚入力を欠き、緩くトポグラフィックに構成されているだけで、フィードフォワード性およびフィードバック性の抑制回路が、層構造を成すことなく絡み合っている。今回、遺伝子改変マウスとウイルスによる遺伝子導入法を用い、in vivoにおいて、発達中の線条体で神経伝達物質の放出とニューロン活動を変化させた。線条体内の相互に拮抗的な2つの抑制経路間の活動バランスが、発達中の基底核の興奮性神経支配を調節していることがわかった。これらの効果から、多階層的なネットワーク内を伝播していく活動が基底核の神経結合形成を調節していることが示され、ネットワークの成熟を駆動する際のポジティブ・フィードバックの重要な役割が明らかになった。

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