Neuroscienceの世界へ飛び込む

エリック・カンデル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 エリック・リチャード・カンデル（Eric Richard Kandel, 1929年 11月7日 – ）は2000年に神経系の情報伝達に関する発見の功績により ノーベル生理学・医学賞を受賞した神経学者。 コロンビア大学生化学教授（1974年～現在）。 アメフラシの ニューロンに関係する実験を行い、 CREB分子のブロックにより長期記憶の形成に関連する一連のイベントが起きない事実を発見した。 還元主義 者としても知られる。 アシュケナジムとして ウィーンに生まれる。1938年 ホロコーストに遭う。1939年 アメリカ合衆国に移住。 ハーバード大学に進み 精神分析医を目指すも、 海馬に関係した失敗手術（海馬を吸い出すという失敗だったのだがこれで海馬の機能が分かった）を知り、脳の生理学的研究へと進む。 ウッズホール海洋生物学研究所 の在籍者の一人。 1980年代 エリザベス・ロフタスが登場し、そういった神経メカニズムがないことを 抑圧説の否定の根拠にし、精神分析学を追い込む。彼女はさらに 抑圧された記憶（ 性的虐待等の抑圧された トラウマ記憶）を引き出そうとすることは実際には「思い出された嘘」に過ぎないと指摘し、彼女は実験を行ってそれが可能であることを証明した。しかし、これに対しカンデルは実際に抑圧を可能にする神経メカニズムも存在することを実験で証明し、 ジークムント・フロイト の概念を神経学が補完できる可能性を示した。 また、彼の行った一連の実験は現在様々な意味で話題を振りまいている。こういった記憶の操作に関する実験により開発され始めた記憶強化薬や忘れ薬といったものは、倫理的問題があるのではないかと議論の的になっている。特に忘れ薬は軍事・犯罪・政治的な利用が考えられるため、慎重な開発が求められている。 日本では 徳島文理大学 大学院の薬学研究科（香川キャンパス）でラリー・R・スクワイアとの共著書『 Memory: From Mind to Molecules』が教材として用いられたことがきっかけとなって、一般向けに発売できないかという話になり、2013年に講談社より第2版の日本語訳である『記憶のしくみ』が上下巻に分けて ブルーバックス 新書 として発行された。

シナプス

細胞生物学において、 シナプス（synapse）は、 神経細胞間あるいは 筋繊維（筋線維）、神経細胞と他種 細胞間に形成される、 シグナル伝達などの 神経活動に関わる接合部位とその構造である。 化学シナプス（小胞シナプス）と 電気シナプス（無小胞シナプス）、および両者が混在する混合シナプスに分類される。シグナルを伝える方の細胞を シナプス前細胞、伝えられる方の細胞を シナプス後細胞 という。 化学シナプスとは、細胞間に 神経伝達物質が放出され、それが 受容体 に結合することによって細胞間の情報伝達が行われるシナプスのことを指す。化学シナプスは電気シナプスより広範に見られ、一般にシナプスとだけ言われるときはこちらを指すことが多い。 化学シナプスの基本的構造は、神経細胞の軸索の先端が他の細胞（神経細胞の樹状突起や筋線維）と20nm程度の隙間（ シナプス間隙）を空けて、 シナプス接着分子によって 細胞接着 している状態である。シナプス間隙は模式図では強調されて大きな隙間をあけて描かれることが多いが、実際にはかなりべったりと接合している。 情報伝達は一方向に行われ、興奮がシナプスに達すると シナプス小胞が 細胞膜に融合しシナプス間隙に 神経伝達物質が放出される。そして拡散した神経伝達物質がシナプス後細胞に存在する 受容体 に結合することで刺激が伝達されて行く。 化学シナプスにおける典型的な情報伝達機序は以下のように進む。 前シナプス細胞の軸索を活動電位が伝わり、末端にある膨らみであるシナプス小頭に到達する。 活動電位によりシナプス小頭の膜上に位置する電位依存性カルシウム イオンチャネルが開く。 するとカルシウムイオンがシナプス内に流入し、シナプス小胞が細胞膜に接して神経伝達物質が細胞外に開口放出される。 神経伝達物質はシナプス間隙を拡散し、後シナプス細胞の細胞膜上に分布する神経伝達物質受容体に結合する。 後シナプス細胞のイオンチャネルが開き、細胞膜内外の電位差が変化する。 化学シナプスは、興奮性シナプス、抑制性シナプス（シナプス後抑制性とも呼ばれる）、シナプス前抑制性の3つに分けられる。 興奮性シナプスは信号を受け取ると、興奮性シナプス後電位（EPSP; Excitatory PostSynaptic Potential）という信号を発生させる。EPSPは神経細胞の分極状態が崩れる電位となるため、脱分極と呼ばれる。 抑制性シナプスは信号を受け取ると、抑制性シナプス後電位（IPSP; Inhibitory PostSynaptic Potential）という信号を発生させる。IPSPは神経細胞の分極状態が強化される電位となるため、過分極と呼ばれる。 シナプス前抑制性は、興奮性シナプスが起こす興奮性シナプス後電位（EPSP）を減少させる働きを持つ。 シナプスの活動状態などによってシナプスの伝達効率が変化する シナプス可塑性は、 記憶や 学習 に重要な役割を持つと考えられている。 シナプス前細胞とシナプス後細胞がともに高頻度で連続発火すると、持続的な EPSPによりシナプスの伝達効率が増加する。これを 長期増強（LTP; Long Term Potentiation）という。また、低頻度の発火や、抑制性シナプス後細胞の連続発火によるIPSPの持続によって、シナプスの伝達効率が低下する現象を 長期抑圧 （LTD; Long Term Depression）という。近年では、シナプス前細胞とシナプス後細胞の発火時間差のみによっても結合強度に変化が見られることが分かっている。これをスパイクタイミング依存シナプス可塑性（STDP; Spike Timing Dependent Plasticity）という。 また、一旦LTPやLTDを起こしたシナプスに対して適切な刺激を与えると、そのLTPやLTDが消失する事も知られており、それぞれ脱増強 (Depotentiation)、脱抑圧 (Dedepression) などと呼ばれる。 電気シナプスとは、細胞間が イオンなどを通過させる分子で 接着され、細胞間に直接 イオン 電流が流れることによって細胞間の シグナル伝達が行われるシナプスのことを指す。 網膜の神経細胞間や 心筋 の筋繊維間などで広範に見られる。 化学シナプスのように方向づけられた伝達はできないが、それよりも高速な伝達が行われ、多くの細胞が協調して動作する現象を引き起こす。 電気シナプスは 無脊椎動物の神経系では一般的にみられるが、長らく脊椎動物の 中枢神経系では見出されておらず、 脊椎動物の脳での神経伝達は化学シナプスのみによるものと考えられていた。 後になって 海馬や …

ミラーニューロン

ミラーニューロン（ 英: Mirror neuron）とは、 霊長類などの 高等動物の 脳内で、自ら行動する時と、他の個体が行動するのを見ている状態の、両方で 活動電位を発生させる 神経細胞である。他の個体の行動を見て、まるで自身が同じ行動をとっているかのように”鏡”のような反応をすることから名付けられた。他人がしていることを見て、我がことのように感じる …

腹側被蓋野

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 腹側被蓋野（ふくそくひがいや、ventral tegmental area, ventral tegmentum、 VTA）は哺乳類の脳における 中脳の一領域であり、 被蓋腹側に位置する。被蓋とは 脳幹の背側の領域を広く指す言葉であり、系統発生的に古い部分である（赤核や黒質も被蓋に含まれる）。この中の腹側被蓋野は 黒質や 赤核 …

側坐核

側坐核は両側の 大脳半球に一つずつ存在する。 尾状核頭と 被殻前部が、 透明中隔の外側で接する場所に位置する。側坐核は 嗅結節などとともに 腹側線条体 の一部である。 側坐核は「 core」と「 shell 」という、構造的にも機能的にも異なる二つの構造に分類される。 側坐核の神経細胞のうち約95％は、 GABA 産生性の中型有棘神経細胞（medium spiny neuron）である。これらの細胞から出力される投射は、側坐核からの出力のうち最も主要なものである。 他に、コリン作動性の大型無棘細胞（large aspiny neuron）が存在する。 側坐核からは 腹側淡蒼球（ventral pallidum）に投射する（GABA作動性出力）。その後、腹側淡蒼球からは 視床の背内側（MD）核に投射し、視床背内側核は 大脳新皮質の 前頭前野に投射する。他に側坐核からの出力として、 黒質、橋 網様体（ 脚橋被蓋核 など）への結合がある。 側坐核への主な入力として、 前頭前野、 扁桃体、 海馬からのものや、 扁桃体基底外側核の ドーパミン細胞から中脳辺縁系を経て入力するもの、 視床 の髄板内核、正中核からの入力がある 。そのため、側坐核は皮質－線条体－視床－皮質回路の一部としてみなされることもある。 腹側被蓋野からのドーパミン性入力は側坐核の神経活動を調節すると考えられている。モルヒネなどは、腹側被蓋野でドーパミン神経を刺激し、側坐核へ投射する神経（A10神経）の末端からドーパミンの分泌を促し、シナプス間隙のドーパミンが増えることにより、シナプス後細胞が非生理的な興奮状態となって、モルヒネ摂取者は「何ものにも代えがたい幸福感」を味わい、依存のうち精神依存はこの機序で形成する。一方、嗜癖性の高い薬物でも コカインや アンフェタミン などは側坐核において主にシナプス前細胞に作用する。 メチルフェニデート やコカインは、シナプス前細胞によるドーパミンの再取り込みを阻害して、ドーパミン濃度の上昇を来す機序による。 アンフェタミンや メタンフェタミンといったいわゆる 覚醒剤は、ドーパミンの再取り込み経路から逆行性にシナプス前細胞に侵入し、ドーパミンの産生を亢進させるとともに、再取り込み経路の流れを逆転させ、そこからもシナプス間隙にドーパミンが分泌されるという非生理学的な振る舞いを起こさせる（無論、生理的な再取り込みは起こらない）。さらには不要なドーパミンを分解してドーパミンの作用の安定化に寄与する モノアミンオキシダーゼ （MAO）の働きを阻害する。これらの効果のため、ドーパミン量の調整機構が部分的に機能しなくなる。このように、ドーパミンを増加させることで嗜癖作用を有する。 1950年代、OldsとMilnerは、 ラット の中隔領域に電極を挿入し、ラットがレバーを押すことで電気刺激するという実験を行ったところ、摂食や飲水もせずに押し続けるという行動がみられた。これにより、この領域が脳の「快楽中枢」であることが示唆された その後、側坐核は嗜癖との関連で研究されることが多かったが、 食事や セックスといった多彩な 報酬 と関連していることが知られるようになった。最近の研究では音楽によって惹起される感情の調整に関与することも報告されている。 2007年に、2つの研究チームが重度の うつ病の治療目的で側坐核に 深部電極刺激 を行った 京都大学の研究グループは、世界で初めて側坐核が活発に活動する人ほど嘘をつく割合が高いことを実証した。京都大学の 阿部修士特定准教授[1] らは、アメリカ人男女28人にコインの表裏を予想させ、予想が当ったと自己申告すれば報酬がもらえるゲームを行い脳の活動を測定、その結果、側坐核が活発に活動する人ほど嘘の申告をする割合が高いことを突き止めた。 Schwienbacher I, Fendt M, Richardson R, Schnitzler HU (2004).

β-エンドルフィン

β-エンドルフィン(beta-endorphin)は、 中枢神経系と 末梢神経系の両方の ニューロンで見られる内生 オピオイドの 神経ペプチドである。 α-エンドルフィン、 γ-エンドルフィン、 α-ネオエンドルフィン、 β-ネオエンドルフィンとともに、ヒトで見られる5つの エンドルフィン のうちの1つである。

Default mode network

In neuroscience, the default mode network ( DMN), also default network, or default state network, is a large-scale brain network primarily composed of the medial prefrontal cortex, posterior cingulate cortex/ precuneus and angular gyrus. It is best known for being active when a person is not focused on the outside world and the brain is at wakeful rest, such as during daydreaming and mind-wandering.

Frontoparietal network

The frontoparietal network ( FPN), generally also known as the central executive network ( CEN) (see Nomenclature), is a large-scale brain network primarily composed of the dorsolateral prefrontal cortex and posterior parietal cortex, around the intraparietal sulcus. It is involved in sustained attention, complex problem-solving and working memory.

Salience network

The salience network ( SN) is a large scale brain network of the human brain that is primarily composed of the anterior insula (AI) and dorsal anterior cingulate cortex (dACC). It is involved in detecting and filtering salient stimuli, as well as in recruiting relevant functional networks.