神経回路のマップから脳内ネットワークの“コア”が明らかに!

大脳皮質の神経回路を高分解能で表現したマップが初めて作成され、人間の脳内のコミュニケーションで重要な役割を担っている構造的な“コア”があることがわかった。
このコアは脳のほぼ中心部にある皮質の奥深くに位置し、神経細胞と線維が互いにつながり密集している。スキャ ンで確認すると、脳が休んでいるときでもその部分は活動しており、これは脳が情報の大きな流れを調整する上でこのコアが重要な役割を果たしている可能性を 意味する。
この研究は「コネクトミクス」という新たな分野に踏み出すもので、DNAの研究者が作成している全ゲノムマップのように、脳の回路の詳細なコンピューターモデルを作ることを目指している。
この研究チームのメンバーであるスイスのローザンヌ大学のパトリック・ハグマン氏は脳の回路を写し出すために、水の拡散を追跡する「拡散スペクトル・イ メージング」と呼ばれるMRIを使用した。「神経線維は細いワイヤーのようなもので、ミエリンという脂肪の層で包まれている。水と脂肪は混ざりにくいか ら、水はこの線維の中を通るのではなく、線維に沿って拡散する傾向がある」と説明する。
同氏のチームでは、水の流れをたどって軸索の方向を解明し、多数の神経細胞をつないでいるさまざまな経路のマップを作成した。次に、コンピュータ解析を 使用して、神経ネットワークの中で線維の束が多数交差している中枢部を探した。その結果、参加者全員の脳のほぼ同じ場所に、同一の構造的なコアがあること が判明した。さらに、血流に基づいて脳の活動を表示する機能的MRI（fMRI）スキャンを行ったところ、そのコアと脳の休息時の活動との関連が解明され た。
同じく共同研究者でインディアナ大学のオラフ・スポーンズ氏は、「ほとんどの研究者は今まで脳を個別のモジュールの集まりと考えてきた。しかし、脳の各部分は互いにつながり、依存し合っている」と語る。
また同氏は、「アルツハイマー病や自閉症などは、脳の神経線維の障害と関連があるとされている。脳のネットワークのコンピューターシミュレーションを作 成すれば、特定の部位に仮想的に障害を起こして、脳の全体に与える影響を観察できるようになる」と話す。神経経路と機能の関係が明らかになれば、脳の全体 的な機能だけでなく、特定の神経疾患の治療方法も解明できる可能性がある。
Image courtesy Olaf Sporns