網膜神経節細胞の分子カタログ化で、視覚刺激を行動に変換する脳のメカニズムに迫る

2021
1月 12
(火)
11:00
脳科学のバイオニュース

網膜神経節細胞の分子カタログ化で、視覚刺激を行動に変換する脳のメカニズムに迫る

{網膜神経節細胞}}(Retinal ganglion cells:RGC)は、すべての視覚的印象が網膜から脳に流れるボトルネックだ。 マックス・プランク神経生物学研究所、カリフォルニア大学バークレー校、そしてハーバード大学のチームは、これらのニューロンのさまざまなタイプを説明する分子カタログを作成した。 これにより、個々の網膜神経節細胞タイプを体系的に調査し、特定の接続、機能、および行動応答に関連付けることができる。
ゼブラフィッシュが光を見るとき、彼らはしばしばそれに向かって泳ぐ。 信号は完全に異ながるが、獲物と同じだ。 一方、捕食者は魚に逃げるよう促す。 取り違えは致命的な結果をもたらすので、それは良いことだ。 しかし、脳はどのようにして視覚刺激に適切な行動で反応するのだろうか?
光信号は、目の網膜に衝突する光子によって生成される。 網膜のニューロンは、これらの印象を収集して処理する。 そうしている間、網膜は重要な詳細に焦点を合わせる:コントラストまたは色はあるか? 小さい物体や大きい物体はあるか? 何か動いているか? これらの詳細が除外されると、網膜神経節細胞がそれらを脳に送り、そこで特定の行動に変換される。 網膜と脳の間の唯一の接続として、網膜神経節細胞は視覚系の中心的な役割を果たしている。

特定の網膜神経節細胞タイプが、脳のさまざまな領域にさまざまな詳細を送信することはすでに知られていた。 ただし、網膜神経節細胞タイプが分子レベルでどのように異なるか、それぞれの機能は何か、コンテキスト依存の動作を調整するのにどのように役立つのかは不明だった。
このパズルの解決を開始するために、Herwig Baier博士の研究室のYvonne Kölsch博士(写真)が率いるチームが、網膜神経節細胞の遺伝的多様性を分析した。 Baier博士は、マックスプランク神経生物学研究所の所長だ。 Joshua Sanes博士(ハーバード大学)、およびKarthik Shekhar博士(UC バークレイ)のグループと協力して、網膜神経節細胞のトランスクリプトーム、つまりすべてのアクティブな遺伝子のパターンを決定し、それによって各細胞に独自の分子フィンガープリントを割り当てた。
30,000を超える網膜神経節細胞を含む大規模データセットの計算分析により、類似性に基づいて少なくとも32の異なる網膜神経節細胞タイプが特定された。 この結果は、2020年12月23日にNeuronのオンラインで公開された。 この論文は、「ゼブラフィッシュ網膜神経節細胞の分子分類は、遺伝子を細胞型に、行動に結び付ける(Molecular Classification of Zebrafish Retinal Ganglion Cells Links Genes to Cell Types to Behavior.)」と題されている。

 

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