脳の表面の広さは、人間にとって明らかに特に重要です。溝や溝によって、滑らかな脳よりも何倍も大きくなります。他の多くの哺乳類も脳を折りたたんでいます。約2億年前に住んでいた古代の哺乳類は、おそらくすでにしわのある脳を持っていたでしょう。しかし驚くべきことに、一部の動物種は進化の過程で再びこの構造を失いました。人間の脳と比較すると、マウスやラットの脳は赤ちゃんのお尻のように滑らかです。知られているのは、発達中のマウスの脳では、若い神経細胞がゆっくりと整然と脳の外側領域に移動し、そこで並んで均一で滑らかな外層を形成するということです。
マウスの脳と人間の脳の違いは何ですか?
なぜ賢いげっ歯類が折り畳まなくても済むのかは不明である。「これらの動物種や滑らかな脳を持つ他の動物種の進化の成功は、溝のない脳が必ずしも不利ではなく、これらの種に適していることを示している」とマックス・プランクのリュディガー・クライン氏は説明する。マルティンスリートの神経生物学研究所。 「私たちは今、そもそも脳がどのように折りたたまれるのかという疑問を研究しました。」同氏と同僚らは、一般的な説明は十分に納得できるものではないと述べている。
これまで、折りたたまれた脳では、発生中に前駆細胞が増殖すると考えられていました。これらは多くの若い神経細胞を生成し、その後大脳皮質に移動します。そこでは、硬い頭蓋骨が、大脳皮質が風船のように単純に膨張するのを防ぎます。前の説明によると、表面の過剰な細胞に対応するために、大脳皮質は折りたたまれなければなりません。しかし、人工的に細胞数を増やしたマウスを使った研究では、このプロセスでは大脳皮質を折りたたむのに十分ではないことが示され、この動物の大脳皮質は厚くなっているものの、それ以外は滑らかだった。 「ということは、マウスの脳の折り畳みを妨げる何かが他にあるに違いない」とクライン氏は研究の出発点について語った。
マウスの脳を滑らかにする「鉄分子」
以前の研究で、科学者たちは、マウスにおいてFLRT3と呼ばれる分子が移動する神経細胞を互いにくっつけさせ、それによって秩序ある動きをサポートしているという証拠を発見した。 「したがって、折りたたまれた脳と平滑な脳の異なる細胞分布においてFLRTが役割を果たす可能性があると仮定するのは合理的でした」とクライン氏は言う。これを確認するために、研究者らは今回、前駆細胞が FLRT3 も関連する FLRT1 も持たないマウスを調べた。
結果: これらのマウスは、「押し寄せる」前駆細胞の数に変化はなかったものの、顕著なしわのある脳も発達しました。その後、実験室での研究とコンピューターシミュレーションを組み合わせることにより、その影響がどのようにして生じたのかが明らかになりました。FLRT の欠如により、前駆細胞は互いにそれほど強く接着しなくなりました。これにより、彼らはより自由に移動できるようになり、脳の外側領域へより速く移動できるようになりました。そのため、それらはもはや自然のマウスの脳のように均一に分布していませんでした。科学者らは、その結果生じた細胞最上層の密集が溝の形成を引き起こしたのではないかと考えている。
「したがって、FLRT システムは脳のしわの形成にも影響を与えている可能性があります」とリュディガー・クライン氏は推測しています。研究者らは、人間とフェレット（どちらもしわのある脳を持っている）の両方で、FLRTの量が滑らかなマウスの脳よりも大幅に少ないことを発見し、これを裏付けることができた。研究者らによると、今回の結果は、人間を含む哺乳類の脳の折り畳みと誤った折り畳みに関するさらなる研究への刺激的な出発点となるという。
