ポイントマウス脳の活動を網羅的に解析し、ストレスによって生じる不安を制御する少数の細胞集団を発見した。「前障※1」という微小な脳領域の一部の細胞集団を活性化すると不安様行動が生じ、逆に抑制すると不安やうつ様行動を改善できることが分かった。均教授らの研究グループは、精神的なストレスを受けた直後のマウスの脳全体の神経細胞の活性化を機械学習によって判別分析※2し、「前障」という微小な脳領域の活性化が最も特徴的であることを見出しました。特定の細胞集団の神経活動を操作する技術を用いて、前障にある特定の細胞集団がストレス後の不安様行動やうつ様行動の発現を制御することを世界で初めて明らかにしました。前障は、大脳皮質の深部にある細長く薄いシート状の脳領域です。5・光遺伝学※6の技術を駆使して、前障にある一部の細胞集団の活性化が不安様行動を惹起すること、逆にその抑制が不安やうつ様行動を防ぐことを発見しました(図1)。これらの成果はストレスが関連する精神疾患の発症メカニズムの解明や治療法開発に貢献することが期待されます。ストレスを負荷した後の全脳活性化地図データを仮説フリーに解析し、ストレス脳の特徴として「前障」の活性化を見出しました。前障にある神経細胞のうち、ストレスによって活性化する神経細胞だけの活動操作によって、ストレス後の不安様行動やうつ様が制御できた。Advances」に、2022年3月19日(土)午前3時(日本時間)に公開されました。研究の背景ストレスに対する脳の反応は、安全や生存のための適切な行動選択にとても重要です。過度なストレスや繰り返されるストレスは、不安障害やうつ病などこころの病気を引き起こす場合があります。特定の神経回路や脳領域に絞った研究により、例えば扁桃体などの脳領域が負の感情を生み出す中心的な役割を担うと考えられています。ヒトの脳画像研究などから、ストレスは脳全体の様々な領域(扁桃体を含む)の神経活動を変化させることが知られていましたが、脳には多数の細胞(マウス脳は約1億個、ヒト脳では約1,000億個)があり、どの神経細胞の活動がストレス応答に重要なのかを理解することは困難でした。扁桃体の情報がどこに伝わり、感情などの変化を生み出すのかも分かっていませんでした。らの研究グループは、脳を構成する全ての細胞を高速にイメージングする顕微鏡システム「FAST」を開発し、神経細胞の活性化の指標となる最初期遺伝子レポーターマウスと組み合わせることにより、脳にある全ての神経細胞の活性化を検出する方法を構築していました。この方法により、ストレス応答に重要な神経細胞を特定できると考えていました。笠井らの研究グループでは、ストレス負荷した脳にある全ての神経細胞の活性化を機械学習によって解析し、ストレス応答には前障という脳領域の活性化がもっとも特徴的であることを見出しました。ストレスに応答して活性化するのは前障の一部の細胞だけであり、この細胞集団を化学遺伝学的や光遺伝学の技術を用いて活性化させると不安様行動が生じること、逆に抑制するとストレス後の不安様行動が抑制されることを見出しました。前障は、扁桃体の一部(扁桃体基底外側核)にあるストレスに応答して活性化する神経細胞から神経投射を受けていることも明らかにしました。神経回路だけを光遺伝学的に活性化することでも不安様行動が生じることを見出しました。これは、扁桃体から前障に伝わる情報が、不安などの負の情動に重要であることを示しています。ストレスを繰り返して受けるときに前障の神経活動を抑制すると、その後のうつ様行動の発現も抑えられることが明らかになりました。本研究成果が社会に与える影響(本研究成果の意義)本研究成果により、ストレスによる不安応答を制御する細胞集団が明らかになりました。Advances」(オンライン)に掲載されました。武田科学振興財団の支援を受けて行われました。長く、大脳皮質のほとんどの領域と双方向性の神経回路を形成する特徴的な構造をしている。プロットされた異なる2つのグループのデータを、最も差が大きくなるように分割する解析方法。この分割に寄与する各要素の重みは、この分割における重要度を示す。最初期遺伝子レポーターマウス最初期遺伝子は、神経細胞の活性化に伴い数分~数十分後に発現上昇する遺伝子の総称。c-fosやArcが神経細胞の活性化の分子マーカーとして広く利用されている。レポーターマウスは、これらの最初期遺伝子の発現と連動して蛍光蛋白質を発現する遺伝子改変マウス。tomography)。設計した薬物にのみ結合する人工受容体(hM3Dq受容体など)を細胞に発現させ、人工的な作動薬を投与することにより、その細胞の機能を操作する技術。特定の波長の光に応答する光感受性タンパク質(チャネルロドプシンなど)を細胞に強制的に発現させ、光により細胞機能を操作する技術。神経細胞や神経回路の機能を調べるときに汎用される手法。7番1号TEL:03-6870-2286E-mail:brain-m”AT”amed.go.jp※E-mailは上記アドレス“AT”の部分を@に変えてください。