神経科学：線虫の神経信号伝播アトラス

神経機能がネットワーク特性から出現する仕組みを明らかにすることは、神経科学の基本的な課題である。今回我々は、神経系の構造と機能の間の関係をより深く理解するために、光遺伝学による直接的な活性化と同時全脳カルシウム画像化法により、線虫の一種Caenorhabditis elegansの頭部の2万3433対のニューロンにおいて信号伝播を系統的に測定した。そして、これらのニューロン間の信号伝播について、符号（興奮性または抑制性）、強度、時間的特性、因果関係の方向を測定して、機能アトラスを作製した。その結果、信号伝播は、解剖学に基づくモデル予測とは異なることが分かった。また、変異体を用いることで、この差異には解剖学的には見えないシナプス外シグナル伝達が関与していることが示された。急性のカルシウムトランジェントなど、1秒未満の時間スケールで有芯小胞依存性シグナル伝達を引き起こす例が多数見つかり、こうした場所では多くの場合、直接配線された接続は存在しないが、関係する神経ペプチドや受容体が発現していた。このような場合、シナプス外に放出された神経ペプチドは、従来の神経伝達物質と同様の機能を果たしていると、我々は提案する。さらに、我々が測定した信号伝播アトラスは、解剖学に基づいたモデルよりも自発活動の神経動態をより正確に予測した。我々は、シナプスとシナプス外の両方のシグナル伝達が短い時間スケールで神経動態を駆動しており、また、神経機能を解釈するには誘導される信号伝播の測定が重要であると結論する。

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