広報活動

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2018年1月31日

理化学研究所

第0脳神経(終神経)の機能に新たな視点

-二酸化炭素からの忌避行動は終神経がつかさどる-

二酸化炭素からの忌避行動には終神経が必要の図

図 二酸化炭素からの忌避行動には終神経が必要

終神経で受容されたCO2の情報は、三叉神経細胞(gV)→三叉神経感覚核(TSN)→毛様体脊髄路ニューロン(RSN)を経て、忌避行動が誘起される。

多くの動物にとって化学感覚は、食べ物の探索、交配相手の認識、危険からの回避など、個体の生存と種の保存に関わる行動に大事な役割を担っています。環境中の化学物質の中でも二酸化炭素(CO2)濃度の上昇は、危険なサインとして多くの動物に忌避行動を引き起こします。

線虫、ハエ、マウスなどは、複数のCO2センサーやCO2の情報を伝える多様な神経回路を持つことが分かっています。ゼブラフィッシュの稚魚は、触覚・聴覚・視覚の脅威刺激に対して素早い逃避行動を示しますが、化学物質の刺激に対する行動はほとんど分かっていませんでした。

今回、理研の研究チームは、CO2刺激がゼブラフィッシュの稚魚に対し、明確な忌避反応を引き起こすことを見いだしました。そして、脳内のどの神経系がCO2刺激に対して応答するのか、神経細胞が興奮すると細胞内のカルシウムイオンが上昇することを利用するカルシウムイメージング法で調べました。その結果、嗅覚系、三叉神経系、手綱核-脚間核神経系に加えて、第0脳神経として知られる「終神経」が強く活性化されることが分かりました。さらに、CO2応答性の神経系に対する細胞除去実験により、「終神経から三叉神経に至る神経回路」がゼブラフィッシュの稚魚の忌避行動に必要なことが分かりました(図参照)。

今後、終神経の情報処理メカニズムの解析を進めることで、ヒトを含む脊椎動物が持つ終神経を介した忌避行動の神経基盤の理解につながると期待できます。

理化学研究所
脳科学総合研究センター シナプス分子機構研究チーム
チームリーダー 吉原 良浩 (よしはら よしひろ)
研究員 小出 哲也 (こいで てつや)