2008 年 10 月 21 日
カリフォルニア州ラホーヤ – 人生は混沌の淵にあり、小さな変化が驚くべき予期せぬ影響を及ぼしたり、大きな刺激が無視されたりする可能性があります。 しかし、脳が頭の動きを正確な目、頭、体の動きに変換して、姿勢や視線を急速に安定させる必要がある場合、曖昧さの余地はありません。 そうでなければ、私たちは世界を無力につまずき、視界は解読不能なぼやけのようになってしまうでしょう。
最新の研究では、ジャーナルの最新号に掲載されました。 ニューロンでは、ソーク生物学研究所の研究者が、私たちと私たちの周囲の世界を安定に保つ前庭眼球反射がどのようにして有名な精度を達成するのかについて説明しています。 伝達が周波数に依存する脳内のほとんどの信号とは異なり、動きを検出する内耳の前庭系からの信号は、ニューロンの発火速度に関係なく、直線的に中継されます。
「ニューロン間の信号伝達について私たちが知っていることのほとんどは、特殊な皮質ニューロンまたは海馬ニューロンの研究から得られていますが、平衡感覚や呼吸などの多くの重要な機能は、脳幹のニューロンによって制御されており、私たちが発見したように、それらは非常に異なる働きをします。 」ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者は言う サシャ・デュ・ラック、博士、システム神経生物学研究室の准教授。 「脳幹のニューロンを制御するメカニズムを追求することは、新しい種類の生物治療薬を開発するために重要です。」
Du Lac と彼女のチームは、単純なタイプの学習に焦点を当てています。脳は網膜上の画像を安定させ、目の動きを使って頭の動きを補う方法をどのように学習するのでしょうか? このいわゆる前庭眼球反射 (VOR) は高速である必要があります。 鮮明な視界を得るには、頭の動きをほぼ即座に補正する必要があります。 必要な速度を達成するために、VOR 回路には XNUMX 種類のニューロンのみが必要です。XNUMX つは頭の動きを検出する感覚ニューロンです。 運動ニューロン、目の筋肉を弛緩または収縮するように指示します。 そして、この XNUMX つをつなぐ脳幹のいわゆる前庭核ニューロンです。
この回路の簡潔さにより反射時間が短く保たれていますが、回路のどのような性質によって目の速度が頭の速度に正確に一致することが保証されるのかはあまり明らかではありませんでした。 VOR は頭をどれだけ速く動かしても正確に動作するため、科学者たちは長い間、感覚を前庭核ニューロンに接続するシナプス（神経細胞間の特殊な接触点）での信号伝達が線形であると予想していました。
ただし、ほとんどのシナプスの伝達は非線形です。 脳細胞は、隣接する神経細胞に届く長い髪の毛のような延長部である軸索に沿って電気インパルスを送ることによって信号を送ります。 電気信号が軸索の端に到達すると、電圧の変化が脳の化学メッセンジャーである神経伝達物質の放出を引き起こします。 これらの神経伝達物質分子は、シナプスでニューロン間の空間を移動し、隣接する細胞に電気信号を引き起こすかどうかはわかりません。
「ほとんどの既知のシナプスは情報フィルターとして機能し、神経伝達物質放出の確率と程度、およびシナプス後反応の有効性は、シナプスの最近の歴史に大きく依存します」と筆頭著者のマーサ・W・バグナル博士は述べています。 . は、デュ ラック研究室の元大学院生で、現在はカリフォルニア大学サンディエゴ校の博士研究員です。 「しかし、ジョギングに行くかソファでテレビを見るかに関係なく、VOR は感覚入力とモーター出力を正確に一致させる必要があります。」と彼女は付け加えました。
Bagnall 氏と同僚が VOR 回路の最初のシナプスを詳しく調べたところ、感覚ニューロンの発火速度がいかに速くても、放出される神経伝達物質の量は同じであることがわかりました。 そして、シナプス後ニューロンは動揺する代わりに情報を受け取り、それを忠実に伝達しました。
この研究に貢献した研究者には、大学院生のローレン・E・マケルヴェイン氏や博士研究員のマイケル・フォールスティッチ氏も含まれます。
この研究は、ハワード ヒューズ医学研究所、NIH、および国立科学財団大学院研究プログラムによって支援されました。
カリフォルニア州ラホーヤにあるソーク生物学研究所は、生命科学における基礎的な発見、人間の健康の改善、将来世代の研究者の育成に専念する独立非営利団体です。 ジョナス・ソーク医師は、1955 年にポリオ ワクチンによって難病のポリオをほぼ根絶しましたが、サンディエゴ市からの土地の贈与とマーチ オブ ダイムズの資金援助を受けて 1965 年に研究所を設立しました。
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