神経科学：哺乳類大脳皮質第5層ニューロンの生物物理特性に見られる相対成長ルール

ニューロンの生物物理学的特性は、脳の演算の基盤である。ニューロンのサイズは、単一ニューロンの入力–出力特性を決める重要な決定要因であり、種間でかなり異なっている。しかし、単一ニューロンの情報処理のやり方が保存されるように、異なる動物種がニューロン特性を適応させているのかどうかは分かっていない。今回我々は、哺乳類10種の皮質第5層錐体ニューロンの特徴を調べ、細胞のサイズに従ってニューロンの生物物理学特性がどう変わるかを支配する相対成長関係を明らかにする。10種のうち9種では、電位依存性カリウムチャネルとHCNチャネルのコンダクタンスを制御する保存されたルールが認められた。ニューロンが大きく、そのため面積対体積比が小さくなった種では、膜のイオンコンダクタンスが大きいことが分かった。この関係により、単位脳体積当たりのコンダクタンスは保存される。このサイズ依存性ルールによって、細胞体と樹状突起の統合特性に、大きいが予測可能な変化が起こる。ヒトのニューロンはこの相対成長関係に従わず、はるかに低い電位依存性カリウムチャネルとHCNチャネルのコンダクタンスを示した。今回の第5層ニューロンでの結果から、哺乳類ニューロンの生物物理学特性の保存された進化原理と共に、ヒト皮質の注目すべき性質が見つかった。

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