神経科学：線虫のコネクトームのニューロン機能をネットワーク制御原理から予測する
Nature 550, 7677 doi: 10.1038/nature24056
複雑系の制御能についての最近の研究で、生物学的、社会的、科学技術的ネットワークの構造機能相関を体系的に追究するための数学的枠組みができてきた。しかし、理論上の進歩にもかかわらず、このような広く使われている制御原理の妥当性が、実験的に直接証明された例はない。今回このギャップを埋めるため、制御の枠組みを線虫の一種Caenorhabditis elegansのコネクトームに当てはめた。これによって、体移動行動の際に、C. elegansの個々のニューロンがどのように関わっているかを予測できた。筋または運動ニューロンの制御には、12のクラスのニューロンが必要と予測され、それには、レーザーによる除去実験で従来から体移動への関与が指摘されていたニューロン群の他に、これまで特徴が明らかにされていなかったニューロンであるPDBも含まれていた。この予測は実験的にも確かめられ、PDBを除去した場合、大きく体を屈曲させると背腹極性が顕著に失われることが分かった。重要なことに、この制御原理により、それぞれのニューロンクラス内の個々のニューロンの関与も検討できる。例えば我々は、DD運動ニューロンクラスのうち、3つだけ（DD04、DD05、DD06）が、単独の除去で体移動に影響を及ぼすだろうと予測した。この予測も、DD04またはDD05の単一細胞除去は体後部の運動に特異的に影響するが、DD02またはDD03の除去では影響が表れないことで確かめられた。我々の予測は、現在のコネクトーム中の弱い結合や見つかっていない結合、再配線された結合を除去しても揺らぐことがなく、この解析の枠組みが、より大規模で特徴付けの不完全なコネクトームにも適用できる可能性を示している。
