ヒトの大脳基底核構造では、線条体に位置する中型有棘ニューロン(MSN)がニューロンの約 90% を占めています。これらのニューロンは主に抑制性 GABA 作動性ニューロンであり、機能特性に応じて D1 型直接経路と D2 型間接経路の 2 つの主な表現型に分類されます。これらのニューロンは構造が異なるだけでなく、機能や効果もまったく異なります。
「D1 型直接経路のニューロンは行動を促進し、最終的な基底核の出力構造を活性化します。」
D1型MSNは主にD1型ドーパミン受容体、アデノシンA1受容体、大動脈洞ペプチド、サブスタンスPペプチドを発現し、D2型MSNはD2型ドーパミン受容体、アデノシンA2A受容体、エンドルフィンを発現した。これら 2 種類のニューロンのネットワーク機能は、運動の開始と抑制に重要な役割を果たします。
中型棘ニューロンの細胞体は、通常、直径が 15 ~ 18 マイクロメートルで、分岐点に密集した棘を形成する 5 つの主要な樹状突起を持っています。これにより、樹状ドメインは 200 ~ 300 ミクロンに達することができます。線条体ニューロンの約 90% はこれらの中型投射ニューロンであり、介在ニューロンはわずか 10% しか残りません。
「直接経路ニューロンは、淡蒼球内節(GPi)と黒質緻密部(SNpr)に直接投射します。」
直接経路では、MSN は GPi と SNpr に信号を即座に送信して動きを制御します。間接経路では、これらのニューロンの最終目的地は、中間接続を介して淡蒼球外側部 (GPe) と淡蒼球腹側部 (VP) です。このようなネットワーク経路は、行動制御における MSN の重要な役割を示しています。
MSNは抑制性GABA作動性ニューロンであり、その直接MSN(dMSN)と間接MSN(iMSN)は、基底核の最終出力構造にまったく異なる影響を及ぼします。dMSNは基底核を刺激して運動を促進しますが、iMSNは抑制することができます。大脳基底核の活動を抑制し、特定の行動の発生を抑制します。
「運動制御の古典的なモデルでは、直接経路の活性化が運動につながり、間接経路が運動の終了に関与すると考えられています。」
例えば、パーキンソン病(PD)患者はドーパミンニューロンの喪失に悩まされており、その結果、直接経路の効率が低下し、間接経路が過剰に活性化され、運動機能障害を引き起こします。一方、ハンチントン病は間接経路のニューロンの変性によって引き起こされ、制御不能な不必要な動きを引き起こします。 2 種類のニューロンのバランスは、運動の開始と選択において非常に重要です。
腹側線条体のMNは、動機付け、報酬、強化、嫌悪において重要な役割を果たします。そのうち、直接経路は報酬に基づく学習において重要な役割を果たし、間接経路は嫌悪刺激に対する人間の反応において重要です。これは、これらのニューロンが運動制御に限定されず、感情や認知のプロセスにも関与していることを示唆しています。
「腹側と背側の中型有棘ニューロンは表現型は類似しているが、その標的となる構造と機能は異なる。」
これらの研究は、ニューロン間の複雑な相互作用を明らかにし、ニューロンが運動機能だけでなく感情や行動の調節にも重要な役割を果たしていることを示しています。研究者たちは現在、これらのニューロンがどのように連携してより複雑な行動パターンをサポートしているかをさらに研究している。
最後に、ドーパミン受容体と中型有棘ニューロンの理解が深まれば、これらの神経ネットワークが私たちの行動や感情にどのように影響するかをよりよく理解できるかもしれません。では、これらの生物学的システムの背後には現実世界のメカニズムがあるのでしょうか?探索する価値のある謎や領域は他にもありますか?