脳の不思議「点と線」神経回路とシナプスの謎に迫る!

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自然は、経験の中にいまだかつて存在したことのない無限の理法にみちている。

脳の研究は、脳とは何か?という謎の解明に挑んだ歴史だと言えます。

15世紀レオナルド・ダ・ヴィンチは人体の解剖図をより正確なものに修正していく仕事に係わっていました。

ダヴィンチの脳の解剖図には、脳の中に3つのボール状のものが前後に繋がって描かれています。

ダヴィンチの死後、近代解剖学の祖と呼ばれたベサリウスは「ファブリカ」の中でより正確な脳の解剖図を作成した。

その後、脳の研究は進み、大脳皮質の機能地図などが作られて行きました。

1873年 イタリアの神経学者カミッロ・ゴルジは、神経細胞同士が突起で直接繋がっているという網状説を提唱しました。

それに対し、スペインの解剖学者サンティアゴ・ラモン・イ・カハールは、突起どうしに直接の連絡はないと主張。

カハールの考えは、ニューロン説と呼ばれました。

後にカハールのニューロン説が正しかった事が、電子顕微鏡の誕生によって証明されました。

最新の研究者たちは、先人たちを乗り越えどこまで脳の謎を解明しているのだろうか?

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脳の中の「点と線」

脳を構成する主役である神経細胞。

神経細胞の数は人間の大脳で数百憶個、脳全体では千数百憶個にも及ぶと言われています。

神経細胞は、細胞体と軸索と樹状突起で1つとされ(ニューロン)とも呼ばれています。

1つの神経細胞からは、長い軸索と複雑に分岐した短い樹状突起が延び、

これらの突起は別の神経細胞と繋が合い複雑なネットワーク「神経回路」を形成しています。

各神経細胞は、他の神経細胞から電気信号を受け取りそれを次の神経細胞へ伝える事で情報を処理します。

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シナプスとは?

神経細胞間のつなぎ目の特殊な構造を「シナプス」といいます。

電気信号が神経細胞の末端、シナプス部位まで到達すると科学物質が合成され、

シナプスの隙間へ放出されシナプス細胞にある受容体が受け取ります。

神経細胞間では、電気信号と科学的信号を交互に用いて情報を伝達しているのです。

 

謎に満ちた脳の仕組みを様々な角度から解明しようと世界中から集まった研究者たちが、

脳科学の先端的研究によって神経細胞とシナプスの謎に迫ろうとしています。

神経細胞の繋がりを線、そして神経細胞間の繋ぎ目であるシナプスを点と考えると、

脳を研究するという事は正にその「点と線」の謎を解明する事なのかもしれない。

ある神経細胞から別の神経細胞へ信号の伝達は、シナプスという場所を通って伝わります。

信号の受け手側である、シナプス後部では信号を感知、解読し反応する為に、多くのたんぱく質が働いています。

それらのたんぱく質の内「Homer]と「Shank」という2つのたんぱく質が一緒に働くと、

シナプス自体が大きくなることが知られていました。

Shank遺伝子は自閉症の原因の1つとされています。

研究によって、Homerは長いダンベルの様な形である事が分かってきました。

Homerが両端でShank同士を結び付ける事で網目構造が作られているのではないかと考えました。

そこで、試験管内でHomerとShankを混ぜ合わせ電子顕微鏡で観察した結果、2つのたんぱく質が網目構造をとっている事が明らかになったのです。

シナプスは、グリア細胞で包み込まれている為、神経伝達物質が放出される範囲にはシナプス間隙に制限されています。

しかし、シナプスの神経伝達物質の1つであるグルタミン酸がシナプスの隙間から溢れ出てしまった場合シナプスの外にある受容体に到達する事があります。

シナプス外受容体は、普通はマグネシウムの栓が詰まっていますが、神経細胞の膜の電気的な性質が変化して活性化するとこの栓は外れてしまいます。

つまり、この受容体は神経細胞が活性化して初めて神経伝達物質、グルタミン酸で開くようになります。

神経回路という線そして情報信号を伝達するシナプスという点が作り上げる脳の姿が、

研究者たちの絶えまぬ努力によって次第に明らかにされようとしている。

科学的価値の高い成果を生みだし、医療、福祉の向上や教育などの分野で、

貢献する脳科学への期待と社会に対する責任がますます高まっています。

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