人間の脳には新しいタイプのニューロンが潜んでいるが、それが何をするのかは私たちには分からない

人間の脳は地球上で進化した最も複雑な構造の一つだが、私たちはまだ、人間の脳が他の脳と何が違うのか正確に理解できていない。月曜日にネイチャー・ニューロサイエンス誌に発表された、人間に特有の新しいタイプの脳細胞に関する研究のおかげで、私たちはその解明に少し近づいたかもしれない。

これはローズヒップニューロンと呼ばれ、人間の大脳新皮質の上層の約10～15％を占めています。大脳新皮質は、高度な認知機能の多くを担う脳の部分です。この研究の目的は、大脳新皮質の多様性を理解し、人間が他の動物にはないタイプのニューロンを持っているかどうかを確認することです。

「このようなことはこれまで見たことがありません」と、ハンガリーのセゲド大学の研究者で、この新しい研究の共著者であるガボール・タマーシュ氏は言う。「結果は驚くべきものですが、この人間の神経回路の要素がおそらく人間に特有であるということを発見しても驚きではありません。人間がもっと豊かで精巧なニューロンネットワークを持っているとしても驚きではありません」。タマーシュ氏によると、驚くべきなのは、ニューロンの構造がいかに独特で、それが超特化した方法で信号を発することを可能にしているように見えることだ。そのプロセスとその仕組みについてさらに解明すれば、人間の脳が他の動物界よりも優位に立っている理由について、さらに解明できるかもしれない。

人間の大脳新皮質の上層のニューロン調査には、2 つの異なる技術が使用されました。シアトルのアレン脳科学研究所では、研究者らが死後に脳を提供した人々から分離された個々の細胞の遺伝子プロファイルを配列決定しました。一方、ハンガリーのタマーシュと彼のチームは、個々の細胞の電気活動を測定することにより、げっ歯類の脳には見られない構造やその他の特徴を持つニューロンの体系的な調査を実施しました。これら 2 つのアプローチを組み合わせることで、研究者らはローズヒップ ニューロンを特定し、その形状、他のニューロンへの信号の転送方法、およびその機能を制御する遺伝子を理解することができました。

ローズヒップニューロンの独特な特徴は、軸索終末の形状です。軸索終末は、ニューロンの信号装置で、他の細胞に神経伝達物質を放出します。神経伝達物質は基本的に一種の言語のように機能し、ニューロンはこれを使って互いに通信します。「ローズヒップ細胞のこの軸索終末は、ローズヒップに似ています」とタマスは言います。ローズヒップとは、バラの花びらが落ちた後に残るバラの副産物です。このふさふさした紡錘形が「最初に私たちの注意を引いたものです」。

細胞全体の大きさは極めてコンパクトです。これまでの研究で知られている最小の動物ニューロンを例に挙げると、ローズヒップニューロンは実質的にその半分です。研究者たちはその機能についてまだ完全には確信していませんが、ローズヒップニューロンは活性化ニューロン（「興奮性」ニューロン）を阻害することで脳の活動を選択的に抑制しているのではないかと考えています。コンパクトでユニークな形状は、この役割に非常に適しています。「この機能は非常に特殊で、これまでに見たことがありません」とタマーシュは言います。

げっ歯類にはローズヒップニューロンがないが、他の動物の脳にこの細胞が見つかる可能性がなくなるわけではない。「紡錘ニューロンなど、げっ歯類の脳にはないが人間の脳にはある細胞タイプの例が他にもあります」と、アレン研究所の科学者でこの研究の共著者であるトリグベ・バッケン氏は言う。「この紡錘ニューロンは、サルやイルカなど、非常に社会性が高く脳の大きい他の哺乳類にも見られ、ローズヒップもこれらの種に見られる可能性があります」。研究チームが使用したのと同じ技術で他の動物のローズヒップニューロンを見つけ、人間のローズヒップとどう違うのかを解明できるかもしれない。

タマーシュ氏は、これらの細胞は進化の仕組みをよく表していると考えている。進化とは、自然が時間をかけて生物学を豊かにし、種がより正確で精巧な機能を開発できるように多様性を生み出すプロセスである。「この場合、進化は考える材料を与えてくれます」と同氏は言う。「この研究の最も重要な成果は、標準的な動物モデルと比較して、人間の物質が豊かになっているという証拠が得られたことです。」

より実際的な観点から言えば、この発見は、さまざまな神経疾患の発症と進行を予測し、治療する方法に光を当てる可能性がある。人間の脳の複雑さは、他の動物には影響しないさまざまな病気の犠牲者でもあるという事実によって和らげられる。「ローズヒップが脳疾患に関係しているなら、この細胞タイプを標的とした遺伝子ツールを設計して研究し、最終的には治療に役立てることができるだろう」とバッケン氏は言う。

この研究は、これらの細胞が他の動物モデルに存在しない場合、アルツハイマー病や統合失調症などの疾患の治療におけるその役割を倫理的に研究することが極めて困難であるという事実によって制限されるだろう。なぜなら、人間でできるのと同じ種類の実験をマウスで行うことができないからだ。「私たちは行き詰まっています。これらの細胞の機能が何であるかを理解するのは難しいのです」とタマーシュは言う。「しかし、将来的には特定の疾患を持つ患者のローズヒップ細胞を調べることでそれを行うチャンスがあります。」ローズヒップ細胞の遺伝子発現プロファイルを既知の疾患の遺伝子マーカーとリンクさせることで、ローズヒップが特定の病気とどのように関連しているかが明らかになる可能性がある。ローズヒップニューロンをさらに特徴付け、他の皮質層の脳細胞の多様性を調査することに加えて、タマーシュは、チームは実際に、特定の神経精神疾患に対するローズヒップ細胞の役割に関する追跡研究に向けて準備を進めているが、どの疾患かは明かさなかったと語る。

ある意味で、この発見は答えよりも多くの疑問を実際に生み出す。「ローズヒップのニューロンは、人間に特有のニューロンの最初の『ヒット』の 1 つです」とタマーシュは言う。「まだ発表していない、人間に出現しているニューロンが他にもいくつかあります」。私たちの新しいバラ色の絵は、本当に新しい発見の山の先駆けなのかもしれない。