内側背側視床の細胞タイプのマッピング

中背側視床（MD）は、前頭前野とつながる重要な脳の部分だよ。作業記憶、注意、決定を下すことなんか、いろんな機能で重要な役割を果たしてるんだ。近くの構造、例えばパラテニアル視床（PT）やパラベンチキュラー視床（PVT）も、感情やモチベーションに関連する重要な脳のエリアとつながってる。研究によると、MDやその近くの地域は、特に精神病に関連するいくつかのメンタルヘルスの問題と関係があるみたい。

思考やメンタルヘルスにとって重要なのに、MDとその周辺の細胞の種類はまだ十分に研究されていないんだ。以前の研究では成体マウスのサンプルから、異なる特性を持つ視床ニューロンのパターンが発見された。このパターンはいくつかのグループに分けられ、さまざまな種で見つかったんだ。最近の研究では、これらの細胞の発生は妊娠早期から始まることが示唆されていて、マウスと人間の両方でそうみたい。MDとPVTには異なる種類の細胞があって、それぞれ異なる機能を持っているって言われてるけど、これが人間とどう関係するかはまだわかってない。

人間のMDとその近くの核での異なる細胞タイプを詳しく知るために、研究者たちは深層単一核RNAシーケンシング（snRNA-seq）を使って研究を行った。彼らは国立メンタルヘルス研究所から6人の神経特徴がないコントロールと、マウントサイナイの脳組織リポジトリから4人のサンプルを集めた。MD領域は脳サンプルから慎重に取り出され、分析用に核が分離された。データは品質チェック、クラスタリング、既知の遺伝子に基づく細胞タイプのマーク付けを経た。

両方のサンプルセットは、似たような主要な細胞タイプを示した。研究者たちは、脳内の信号伝達に重要な興奮性ニューロンを特定し、それがニューロン全体の約40%を占める抑制性ニューロンも見つけた。非神経細胞の集団もいくつか発見された。

#中背側視床の細胞タイプアトラス

研究者たちは、人間のMDと近くの視床のための細胞タイプアトラスを作成した。彼らは解剖用の特定の解剖学的ランドマークを使って、興味のある領域が正確にターゲットにされるようにした。アトラスには、興奮性ニューロン、抑制性ニューロン、アストロサイト、ミクログリアなどの様々な細胞クラスが含まれていて、それぞれ特定の遺伝子でマークされた。

分析の中で、研究者たちは興奮性ニューロンを詳しく調べて、彼らの中に異なるサブポピュレーションがあることを発見した。MDのほとんどの興奮性ニューロンは、遺伝子発現のパターンに沿っていた。このパターンは、マウスで以前に記述されたパターンと一致していて、一次、二次、三次の視床細胞を区別するのに役立つ。つまり、人間のMDの投射ニューロンは、マウスのそれと似ていて、遺伝子発現の勾配を示している。

人間のMDは、マグノセルラー（MDmc）、パルボセルラー（MDpc）、マルチフォーム/デンソセルラー（MDdc）にしばしば分けられてきた。研究者たちは、これらの分割が彼らの分析で特定された異なるタイプのニューロンに対応するかもしれないと推測した。それから、視床の2つのセクションに空間的トランスクリプトミクスを適用して、これらの細胞集団が解剖学的配置にどのように適合するかを調べた。

#ニューロン集団の空間的分布

結果は、ニューロンの集団がMDや隣接する核の異なるエリアに目立って配置されていることを示した。特定の興奮性ニューロンのクラスターがMDの特定の部分に集中していることがわかり、抑制性ニューロンは他の部分でより一般的だった。この空間的配置は、異なるタイプのニューロンが視床内で専門的な機能を果たしているという考えを支持している。

さらに、遺伝子発現パターンを分析することで、特定の遺伝子がMDの特定のエリアでPTやPVTに比べてより強く発現していることがわかった。この発見は、興奮性ニューロン内の空間的勾配を強調していて、彼らの発現が視床での位置に対応していることを示している。

#人間とマウスの視床ニューロンの比較

人間のMDで細胞タイプが特定された後、研究者たちはそれをマウスの研究結果と比較しようとした。彼らは、両方の種のデータを統合して、MDやPVTの興奮性ニューロンがどのようにマッチするかを見た。さまざまな研究の記録が、これらの異なる細胞集団がどのように人間とマウスで一致するかのより明確な絵を描くのに役立った。

彼らは、主要な細胞クラスが種間で似ている一方で、抑制性ニューロンに関していくつかの顕著な違いがあることを発見した。人間では、これらのニューロンがMDの特定の領域に豊富に存在していて、マウスとは違った。研究の結果は、主要な細胞集団が人間においてはマウスよりも際立っていることを示唆している。

#遺伝子発現パターンとメンタルヘルス

人間とマウスで見つかった遺伝子発現パターンはほとんど一致していて、これらの細胞の基本的な機能は種を超えて保存されていることを示している。ただし、脳内のさまざまな信号に応答する受容体に関してはいくつかの違いが見られた。

研究者たちは、これらの細胞タイプと統合失調症、双極性障害、大うつ病性障害などの深刻なメンタルヘルスの状態に対する遺伝的リスク因子の関係も調べた。彼らは、どの特定の細胞タイプがこれらの病気のリスク増加に関連しているかを分析した。結果、MD領域の特定の興奮性ニューロンが統合失調症と双極性障害の遺伝的リスクと強く関連していることが示された。一方で、他の神経細胞の集団は大うつ病性障害に関連していた。

#結論

この研究は、人間のMDとその近隣の核に存在する細胞タイプの詳細なアトラスを提供した。このアトラスは、これらの細胞集団がどのように組織されているのか、そしてメンタルヘルスとの関係について新たな洞察を提供するものだ。研究者たちは、これらの細胞タイプがどのように機能し、メンタルヘルスの障害が発生する際にどう変化するかをより良く理解するためにさらなる研究が必要だと強調している。これまでの研究はいろんな脳のエリアを見てきたけど、この研究は特にMDに焦点を当てていて、その役割をより明確に理解するのに役立つ。

全体として、人間とマウスの視床ニューロンの違いと類似点を理解することで、メンタルヘルスの問題や精神障害の根本的な生物学についてのより良い洞察が得られるかもしれない。さらなる研究が、これらの発見が脳の発達にどう関係しているか、そしてメンタルヘルスの条件への治療戦略に与える潜在的な影響を明らかにするのに役立つかもしれない。