脳科学辞典 - 利用者の投稿記録 [ja]

皮質板

2013-06-13T12:36:03Z

Makotosato:

英語名：cortical plate

　皮質板は[[大脳皮質]](cerebral cortex)の発生期に[[脳室帯]](ventricular zone)および脳室下帯(subventricular zone)の前駆細胞から分化した神経細胞が法線方向（放射状）に移動して[[辺縁帯]](marginal zone)と[[サブプレート]](subplate)の間に形成する層であり、将来の大脳皮質6層構造のうち第II層から第VI層になる部位である。成体の大脳皮質では皮質板という言葉は使われないが、いつの時期までを皮質板と呼ぶのかははっきりしない。

== 皮質板形成の流れ ==

[[ファイル:皮質板.jpg|thumb|right|350px|皮質板形成の流れ　NE, neuroepithelium; PP, preplate; IMZ, inter mediate zone; VZ, ventricular zone; MZ, marginal zone; CP, cortical plate; SP, subplate; SVZ, subventricular zone; WM, white matter; E, ependymal layer]]

　初期の[[神経管]]では[[神経上皮細胞]](neuroepithelial cell)が[[側脳室]](lateral ventricle)の拡大に伴って[[脳室]]面(ventricular surface)において対称分裂を繰り返して増殖しているが、神経細胞の産生が始まる時期になると[[放射状グリア細胞]](radial glial cells)が現れ、これが非対称分裂を行って自身と神経細胞を産生する。（つまり、放射状グリア細胞は[[神経幹細胞]] neural stem cellsである。）産生された神経細胞（主に[[グルタミン酸]]作動性神経細胞、ヒトでは[[GABA]]作動性神経細胞の一部も含むとされる）は脳室面から中間層(intermediate zone)を通って皮質の表面に向かって放射状に移動する(radial migration)。最初に産生される神経細胞は脳室帯に重層する[[プレプレート]] (preplate、[[原子網状層]] primordial plexiform zone)を形成する。

　その後に産生された神経細胞が同様に法線方向（放射状）に移動してプレプレートに侵入すると、プレプレートは上層の[[辺縁帯]]と下層の[[サブプレート]]に分かれ、移動してきた神経細胞はこれら2層の間で皮質板を形成する。その後も神経細胞の産生は続くが、皮質板内では、早く産生された神経細胞がより下層(深層)を占め、後から産生された神経細胞はすでに皮質板内に存在する神経細胞を追い抜いてより上層(浅層)に分布する（インサイドアウト・パターン）ので、分化した神経細胞としては、最初は将来VI層になる細胞だけが存在し、次第により浅層の神経細胞が加わって厚みを増していく（図参照）。

　ただし、よくある大脳皮質の発達のモデル図にはあまり描かれていないが、大脳皮質の形成期にはサブプレートと成熟した神経細胞の間に、移動中の未成熟な細胞のかなり厚い層が存在している<ref name=Sekine><pubmed>21697392</pubmed></ref>。また発生後期には神経細胞の産生が終わり、[[アストロサイト]] (astrocyte、[[アストログリア]] astroglia、[[星状膠細胞]])が産生され、やはり法線方向に移動して皮質板に加わる。

== 法線方向の細胞移動と層構造の形成 ==

　法線方向（放射状）の細胞移動に関しては、放射状グリア細胞が重要な役割を果たしている。放射状グリア細胞は神経幹細胞として神経細胞（およびアストロサイト）を産生すると同時に、脳室帯にある細胞体から皮質表面の辺縁帯にまで届く放射状グリア線維(radial glial fiber)を伸ばしており、産生された神経細胞はこの線維を伝って法線方向に移動する(glia-guided locomotion)。

　脳室帯で産生された神経細胞は中間層では多極性の形態を示すが、突起の一つで放射状グリア線維を掴むと双極性に形態を変化させ、線維を伝って皮質板へと移動する。

　皮質板では先に到着している神経細胞を追い越し、その時点での皮質板の最上層に到達すると線維から離れ、terminal translocationにより最終的な分布位置に移動する。皮質板の最上層には成熟しきっていない[[NeuN]]陰性の神経細胞の層([[primitive cortical zone]], PCZ <ref name=Sekine/>)があり、放射状グリア線維を辿ってきた神経細胞はPCZに入る直前で一旦停止し、leading process（radial migrationを始める際に放射状グリア線維を掴んだ突起）の先端に発現する[[インテグリン]]が辺縁帯の[[細胞外マトリクス]]中の[[フィブロネクチン]]と結合すると、放射状グリア線維から離れてterminal translocationによりPCZ内に入り<ref><pubmed>23083738</pubmed></ref>、最終的な分化のステップを経て各層に特徴的な形態と遺伝子発現を獲得する。PCZ内へ進入する際に、すでに分化を終えた早生まれの神経細胞よりも上層に出るので、結果としてインサイドアウト・パターンが形成される（上図参照）。

== 層構造形成の分子機構 ==

　皮質板内の層構造の形成にはいくつかの因子の関与が知られており、その変異マウスでは層構造に異常が認められる<ref><pubmed>22492350</pubmed></ref>。

=== リーリン ===

　辺縁帯の[[Cajal-Retzius細胞]]から分泌される[[リーリン]] ([[Reelin]])の変異体あるreelerマウス<ref><pubmed>7127145</pubmed></ref>では、早生まれの細胞を追い抜けず、サブプレートの下に神経細胞が滞留して層構造が逆転したような異所性の皮質板を形成する。E14.5以降のサブプレートと第VI層に発現する[[Sox5]]の[[ノックアウトマウス]]<ref><pubmed>18840685</pubmed></ref><ref><pubmed>18215621</pubmed></ref>でも、サブプレートの神経細胞が辺縁帯から離れずその下に神経細胞が滞留する。しかし、この異所性に形成される皮質板の層構造はreelerマウスのそれとは異なっている。即ち、第V，VI層は上下が逆転するものの、第II－IV層の神経細胞は先に生まれた神経細胞を追い越して上層に進むので、上からII，III，IV，VI，Vという順になる。このマウスでは層形成の異常に伴って神経回路形成にも異常が認められる。即ち、第VI層及びサブプレートから出る皮質視床路の軸索は誤って視床下部に投射し、また、第V層由来の皮質橋路および皮質脊髄路は形成されない。

=== Tbr1 ===

　皮質視床路を形成する第VI層とサブプレートの神経細胞に発現する[[Tbr1]]のノックアウトマウスでは、第V層の神経細胞はほとんどサブプレートを越えて広く皮質板全体に分布する一方、第II－IV層、および第VI層の神経細胞の中にはサブプレートを越えずにその下に滞留するものもある<ref><pubmed>11239428</pubmed></ref><ref><pubmed>21285371</pubmed></ref>。

=== Satb2 ===

　皮質間回路を形成する第II－V層の神経細胞に発現する[[Satb2]]のノックアウトマウスでは、第V，VI層の神経細胞は正常に皮質板へ移動するのに対し、第II－IV層の神経細胞の移動は速度が遅くなるが<ref><pubmed>18255030</pubmed></ref><ref name=Britanova><pubmed>18255031</pubmed></ref>、生後7日目ごろには正常な位置に達する<ref name=Britanova/><ref><pubmed>21885532</pubmed></ref>。

=== Pou3f2/3 ===

　第II－V層の投射神経細胞には発現する[[Pou3f2]] ([[Brn2]])および[[Pou3f3]] ([[Brn1]])のダブル・ノックアウト(DKO)マウスでは、第VI層の細胞は正常にサブプレートを越えて皮質板に達するものの、第II－V層の神経細胞はサブプレートを越えられない<ref name=McEvilly><pubmed>11859196</pubmed></ref><ref name=Sugitani><pubmed>12130536</pubmed></ref>。Pou3f2/3の下流で細胞移動を制御するシグナルに関与すると考えられている経路としては、[[CDK5]]と[[IL12A]]のシグナル経路とReelinと[[Dab1]]の経路がある。DKOマウスの表現型は[[CDK5]]シグナルを阻害した場合の異常とよく似ており<ref><pubmed>9698328</pubmed></ref><ref><pubmed>11517264</pubmed></ref>、またPOU3F2は[[Il12a]]および[[cdk5r2]]両遺伝子のプロモータ領域に直接結合することが示されている<ref name=McEvilly/>。DKOマウスにおいて、Dab1の発現はE15.5以降に減少することがわかっており、上層の神経細胞の移動に異常があることと良く一致している<ref name=Sugitani/>。

== GABA作動性神経細胞 ==

　一方、[[GABA]]作動性の[[介在神経細胞]]は[[新皮質]]になる領域(pallium)の外側にある[[subpallium]]、特に[[medial ganglionic eminence]] (MGE)で産生され、接線方向に移動して(tangential migration、水平移動)、新皮質領域に到達する(ヒトではGABA作動性神経細胞の一部は脳室帯由来とされている)。水平移動は主として辺縁帯、[[中間帯]]、[[脳室下帯]]で起こり、その後、斜行、あるいは法線方向に移動して皮質板に進入する（編集コメント：この点模式図があればと思います）。マウスにおいて、新皮質領域まで到達した[[GAD65]]陽性細胞のうち皮質板に存在するものの割合は　E14.5では数％であるが、E18.5には40%程度まで増える<ref><pubmed>18272682</pubmed></ref>。

　最近、GABA作動性介在神経細胞のサブタイプである[[シャンデリア細胞]]([[chandelier cells]])が側脳室のventral germinal zoneに存在する[[Nkx2.1]]陽性細胞から由来することが明らかになった<ref><pubmed>23180771</pubmed></ref>。

　介在神経細胞の皮質板内の層分布はその産生された領域と時期に依存する<ref><pubmed>20732898</pubmed></ref>。また、介在神経細胞のradial migrationはReelinのシグナルには依存しないことが分かっている<ref><pubmed>16807322</pubmed></ref>。

　第V層の神経細胞の分化と軸索投射のマスター遺伝子の一つと考えられている[[Fezf2]]のノックアウトマウスでは、脳室帯由来の神経細胞の層構造は正常である<ref><pubmed>16284245</pubmed></ref><ref><pubmed>16157277</pubmed></ref>が、[[ソマトスタチン]]陽性および[[パルブアルブミン]]陽性の介在神経細胞が第V層で特異的に減少していた<ref><pubmed>21338885</pubmed></ref>。このことから、すでに形成された興奮性神経細胞の層構造に依存して介在神経細胞の層分布が決定される可能性が指摘されている。

==関連項目==
*[[サブプレート]]
*[[リーリン]]
*[[辺縁帯]]
*[[カハール・レチウス細胞]]
*[[エレベーター運動]]
*[[放射状グリア]]
*[[大脳基底核原基]]
*大脳皮質の発生

== 参考文献 ==
<references/>

（執筆者：岡雄一郎、佐藤真　担当編集委員：大隅典子）

蓋板

2013-06-13T12:32:49Z

Makotosato:

英語名：roof plate

　蓋板(roof plate)は、[[wikipedia:ja:脊椎動物|脊椎動物]]における神経発生の過程で[[神経板]](neural plate)が閉じて形成される[[神経管]](neural tube)の背側正中領域であり<ref><pubmed>15378040</pubmed></ref><ref><pubmed>20683859</pubmed></ref>、中枢神経系の背側のパターン形成に重要な働きを持つ<ref><pubmed>15617675</pubmed></ref><ref><pubmed>22821665</pubmed></ref>。蓋板は終脳から脊髄まで脳の前後軸に沿ってどの部位にも存在するが、特に脊髄の背側部においてその形成機構が良く解析されている。

== 蓋板の構造 ==

　神経管の両側では[[上衣層]]（[[胚芽層]]：ependymal layer）、[[外套層]](mantle layer、後の[[脊髄]][[灰白質]])、[[縁帯]](marginal layer、後の脊髄[[白質]])の3層構造をとっているが、[[蓋板]]（および[[底板]]）では細胞分裂が少なく、神経細胞が生じないので外套層が形成されない。上衣層と上衣細胞の突起から成る辺縁層は形成され、辺縁層は後に交連性の神経[[軸索]]の通路となるので、場所によっては厚く肥大する（特に底板の場合に顕著）。蓋板の細胞は神経管背側の湾曲部を構成するため、特徴的な鋭角三角形のような形態を示す。

== 蓋板形成の流れ ==

[[ファイル:蓋板.jpg|thumb|right|250px|蓋板形成の流れ]]
　脊椎動物の初期発生における[[神経胚]]の時期には、[[wikipedia:ja:外胚葉|外胚葉]]背側部に形成された神経板が陥入して[[神経溝]](neural groove)となると、神経板と表皮外胚葉の境界部に[[神経堤]](neural crest)が形成される。神経溝は次第に円筒状になり、最終的には背側部が融合して管が閉じて神経管を形成する。この時、神経堤は表皮と神経管の間の部分を占めるが、神経堤には神経管の背側部からもしばらく細胞が供給される。神経管背側部からの神経堤細胞の離脱が終わった時点で、神経管背側正中領域は蓋板となる。

　神経管背側正中領域から産生される神経堤細胞と蓋板細胞の前駆細胞は形態的にも分子的にも区別することができないため、共通の前駆細胞から産生されると考えられている。ただし、Krispinらは[[wikipedia:ja:ニワトリ|ニワトリ]]体幹部神経管の細胞系譜を追跡し、将来、腹側の構造([[交感神経節]])を形成する細胞は神経管内の背側にあって最初に神経管を離脱し、反対に、背側に分布する[[wikipedia:ja:メラノサイト|メラノサイト]]となる細胞は神経管内で腹側に分布して次第に背側に移動し最後に神経管を離脱することを明らかにした。蓋板細胞の前駆細胞は神経管内の[[wikipedia:ja:メラノサイト前駆細胞|メラノサイト前駆細胞]]より腹側に分布し、神経堤細胞が順次離脱していくのに伴って次第に背側に移動し、メラノサイト前駆細胞が離脱した後に背側正中領域を占めるとされている<ref><pubmed>20110324</pubmed></ref>。

== 蓋板形成の分子機構 ==

　初期の神経板は背側の性質を持っているが、[[脊索]]から分泌された[[腹側化シグナル]][[Sonic hedgehog]] ([[SHH]])が作用して腹側が決定され、さらに表皮外胚葉から、のちには蓋板から[[背側化シグナル]]が分泌されることで背側領域ではSHHの作用が相殺されて背側が決定される。この背側の分化を誘導するシグナル分子には表皮外胚葉から分泌される因子と、神経管内で発現する内在性の因子がある。

=== 分泌因子 ===

　分泌因子としては[[骨形成因子]]([[bone morphogenetic protein]],[[BMP]])が主要な役割を果たしており、[[BMP4]]と[[BMP7]]はニワトリ胚の蓋板の形成時期に表皮外胚葉で一過的に発現する。これらを未分化なニワトリ神経板尾側部の培養液に加えると蓋板の細胞が誘導される。この誘導は[[noggin]]や[[follistatin]]などのBMPシグナルの特異的な阻害剤を用いて阻害することができる<ref name=Liem><pubmed>9335341</pubmed></ref>。BMP4、BMP7、BMP阻害剤、あるいは活性型[[BMP受容体]](caBMPR1A)などをニワトリHH (Hamburger-Hamilton stage)10期の神経板尾側部に[[電気穿孔法]]([[electroporation]])で導入する実験によりBMPシグナルは蓋板の発生に必要かつ十分であることが示されている<ref name=Chizhikov><pubmed>15148302 </pubmed></ref><ref name=Liu><pubmed>14973289</pubmed></ref>。

　wingless-related mouse mammary tumour virus integration site(WNT)ファミリーのいくつかの分子はニワトリ及びマウスの表皮外胚葉や蓋板形成期の背側正中領域に発現している。HH10期のニワトリ神経板でWNTシグナルを抑えても蓋板の形成は阻害されなかった<ref name=Chizhikov/>。表皮外胚葉からのWNTシグナルが蓋板の誘導に必要かどうかはまだわからない。

　[[wikipedia:ja:ビタミンA|ビタミンA]]欠乏条件下の[[ウズラ]]の神経管では腹側化が優勢であり、BMP4や[[Wnt1]]、[[Msx2]]などの蓋板のマーカー遺伝子の発現領域が減少していた<ref><pubmed>15110711</pubmed></ref>。また、[[レチノイン酸]]合成酵素[[Raldh2]]([[aldh1a2]])遺伝子の第1イントロン内には四足脊椎動物で保存された配列があり、Raldh2の脊髄背側部における発現を制御する[[エンハンサー]]領域であることが示されている<ref><pubmed>20081195</pubmed></ref>。これらの研究はレチノイン酸シグナルが蓋板を含む神経管背側部の形成に何らかの役割を果たしていることを示唆している。

=== 内在性因子 ===

　内在性因子としては、[[LIMホメオドメイン]]を持つ[[転写因子]][[LHX1A]]が知られている。LHX1Aは蓋板の前駆細胞および分化した蓋板の細胞に特異的に発現している。Lhx1a遺伝子に変異を持つDreherマウスでは吻側の蓋板が形成されない<ref name=Millonig ><pubmed>10693804</pubmed></ref>。ニワトリ脊髄や未分化な神経管吻側部のexplantにLMX1Aを異所性に発現させると蓋板関連分子の発現が誘導される<ref name=Chizhikov/>。LMX1Aの発現誘導にはBMPシグナルが必要かつ十分であることが示されている<ref name=Chizhikov/>。逆に、LMX1AがないとBMP4は蓋板を誘導できないので、LMX1AはBMPシグナルのメディエーターである<ref name=Chizhikov/>。異所性に発現したLMX1Aが蓋板を誘導できる領域は異所性に発現したBMPが誘導できる領域と比べて小さいので、BMPの下流にはLMX1A以外の経路もあると考えられる<ref name=Chizhikov/><ref name=Liu/>。

　[[LMX1B]]はオルソログであるLMX1Aと同様にニワトリの蓋板の前駆細胞や分化した蓋板細胞に発現し、[[過剰発現]]させると機能的な蓋板を誘導する<ref name=ChizhikovJN><pubmed>15215291</pubmed></ref>。また、LMX1Aの上流で機能し、異所性に発現させるとLMX1Aの発現を誘導する。マウスではLMX1Bは蓋板で発現しておらず、蓋板の誘導はLMX1Aのみに依存するが、Dreherマウスにおける蓋板形成異常はLMX1Bの過剰発現で部分的に回復するので、機能的には重複があると考えられる。ただし、LMX1BにLMX1Aと似た蓋板誘導能があるのか、LMX1Aとは異なる蓋板誘導経路を活性化しているのかは弁別できない。

　BMPシグナルのターゲットであるMSXファミリーはマウスではMsx1、Msx2およびMsx3の3つの遺伝子から成り、すべて初期の脊髄背側に発現している。発生が進むにつれ、Msx1とMsx2は背側正中領域に限局するようになり、Msx3は神経管の背側1/3で蓋板を除く領域に発現する。マウスMsx1をニワトリ脊髄に発現させるといくつかの蓋板マーカーの発現を誘導できる<ref name=Liu/>。

== 蓋板依存的な中枢神経系背側のパターン形成 ==

=== 脊髄 ===
====脊髄背側の運命決定====
　分化した蓋板は形成中心(organizing center)としてシグナル分子を分泌し、脊髄背側の神経細胞の分化を誘導する。

　蓋板が脊髄背側の神経の運命決定に関わっていることを示す最初の知見は、未分化な神経板に蓋板を移植すると[[dI1]]と[[dI3]]という背側の[[脊髄介在ニューロン|介在神経]]細胞(dorsal interneuron)が誘導されるという発見であった<ref name=Liem/>。その後、蓋板に特異的なgrowth differentiation factor 7 ([[Gdf7]])遺伝子の[[プロモータ]]を利用して[[wikipedia:ja:ジフテリアトキシン|ジフテリアトキシン]] (DTA)を発現させるGdf7-DTAマウスを用いて蓋板を欠失させると、最も背側のdI1-3は誘導されず、これを補うように腹側の[[dI4]]-[[dI6|6]]が余計に誘導されること、また、dI1-3の前駆細胞が失われたことによってではなく、蓋板からのシグナルが発信されないことによってdI1-3が誘導されないことがわかり、背側の介在神経細胞はデフォルトではdI4-6になるが、蓋板に近い領域では蓋板からのシグナルがそれを抑制してdI1-3に方向付けることが明らかになった<ref><pubmed>10693795</pubmed></ref>。 一方、dreherマウスでは蓋板の欠失だけでなくdI1の減少も認められた。[[Lmx1a]]は蓋板でのみ発現しているので、これは蓋板からのnon-autonomousなシグナルが働いていることを示唆している<ref name=Millonig/><ref name=Millen><pubmed>15183721</pubmed></ref>。このnon-autonomousな蓋板のシグナルの存在は、ニワトリ神経板でLmx1aや[[Lmx1b]]を発現させて異所性に蓋板をつくると、その場所ではdI2-6の代わりにdI1がnon-autonomousに誘導されることからも示された<ref name=Chizhikov/><ref name=ChizhikovJN/>。

　蓋板からの背側化シグナルの分子実体は主にBMPとWNTである。

====BMP====

　LiemらはBMPファミリーの分子はdI1とdI3を誘導できることをニワトリ神経板のexplantを用いて示した<ref><pubmed>7553857</pubmed></ref><ref name=Liem/>。その後、Timmerらがマウス神経管に活性化BMPレセプターを発現させる実験により、BMPシグナルの強度依存的にdI1-3を誘導することを示した。BMPシグナルが強い（高BMP濃度の）領域ではdI1が、逆にシグナルが低い領域ではdI3がより優勢に誘導される<ref><pubmed>11973277</pubmed></ref>。このBMPの局所的な濃度勾配は、BMPと[[ヘパラン硫酸プロテオグリカン]]([[heparan sulfate proteoglycans]], HSPG)との相互作用によって形成される。N末端付近の塩基性アミノ酸に富むHSPGとの結合に重要な領域の5残基を欠失させた[[BMP4]]を神経管背側部に強制発現させると、野生型のBMP4を発現させた場合と比較してより広い範囲で背側化認められた<ref><pubmed>15218525</pubmed></ref>。ただし、個々のBMPタンパク質はそれぞれに特有の役割を果たしている。例えばBMPファミリーの関連因子で蓋板特異的に発現するGDF7をノックアウトするとdI1の一部の細胞のみが欠失する<ref><pubmed>9808626</pubmed></ref>。また、蓋板特異的に発現するBMP4はdI1の誘導に必要であるが[[dI2]]-[[dI5|5]]には必要ないのに対し、より広い神経管背側部に発現するBMP7はdI1, 3, 5の誘導に必要である<ref><pubmed>22159578</pubmed></ref>。

====WNT====

　蓋板を含む神経管の背側部で発現する[[Wnt1]]や[[Wnt3a]]も背側のパターニングに関与している。Wnt1/Wnt3aのダブルノックアウトマウスでは蓋板の形成は正常であるが、dI1-3が激減する<ref><pubmed>11877374</pubmed></ref>。反対に、WNTシグナルの下流に当たる[[β-カテニン]]の活性を上げると背側([[Pax7]]陽性)から中央部([[Pax6]]陽性)の神経前駆細胞が増加して、[[Nkx6.1]]、[[Olig2]]、[[Nkx2.2]]などを発現する腹側の前駆細胞が減少する。それに伴って、背側の介在神経細胞が多く誘導され、腹側の神経細胞は失われる<ref><pubmed>18057099</pubmed></ref><ref><pubmed>18927156</pubmed></ref>。また、Dreherマウスでは蓋板からのBMPシグナルが放出されないにもかかわらず、ある程度のdI1-3が誘導されるのは、残存しているWNTシグナルによるものだと考えられる<ref name=Millen/>。

====Lbx1====

　BMPとWNT以外で脊髄背側部のパターニングに関与すると考えられている分子としては、[[Lbx1]]が挙げられる。Lbx1のノックアウトマウスでは蓋板の形成は正常で、dI1-3も誘導されるが、dI4あるいはdI5が誘導されるべき領域でdI2あるいはdI3が誘導される<ref><pubmed>12062038</pubmed></ref><ref><pubmed>12062039</pubmed></ref>。

=== 吻側中枢神経系 ===

　蓋板の形成や背側のパターン形成における蓋板の役割は、脊髄以外の中枢神経系では脊髄の場合ほどには詳しく解析されていないが、吻側の中枢神経系の背側のパターン形成に蓋板シグナルが重要であることを示す研究が複数報告されている。
====後脳領域====

　[[後脳]](hindbrain)の最前部である[[菱脳分節]](rhombomere)1の背側からは[[小脳]]が形成され、特に小脳[[顆粒細胞]](granule cells)は[[菱脳唇]](rhombic lip)から誘導される最も背側の神経細胞である。マウス後脳の蓋板ではGdf7や[[Bmp6]]/[[Bmp7|7]]が発現しており、これらのBMPシグナルは小脳顆粒細胞の特異化プログラムをスタートさせるのに十分であることが、explantを用いた実験で示されている<ref><pubmed>10448218</pubmed></ref>。ただし、これらのBMP分子は蓋板だけでなく隣接した非神経性の外胚葉にも発現しているので、本当に蓋板シグナルによって顆粒細胞が誘導されるのかどうかははっきりしない。一方、Lmx1aは蓋板に発現しており、蓋板の形成に必要である。Dreherマウスは将来小脳になる領域と隣接する蓋板が著しく小さくなっており、成体では正中領域の[[虫部]]の大半が失われて小脳が矮小化している<ref><pubmed>10842066</pubmed></ref><ref name=Millonig/>。

　菱脳分節1背側部からはまた、[[青斑核]]の[[ノルアドレナリン]]作動性ニューロンが分化する。青斑核ニューロンはMash1陽性の[[脳室帯]]で産生され、[[ホメオドメイン転写因子]]である[[Phox2a]]、[[Phox2b]]を発現して最終的な分布領域である橋の背側部に移動する。ニワトリで[[中脳後脳境界部]]に[[noggin]]を加えてBMPシグナルを阻害すると[[Phox2]]陽性のニューロンが完全に失われるか、あるいは背側にずれる<ref><pubmed>11861481</pubmed></ref>。

====間脳領域====

　マウスの吻側中枢神経系の蓋板ではBMPシグナルのエフェクターである[[Msx1]]が発現しており、そのノックアウトマウスは間脳の蓋板を特異的に欠失している。その結果、正中の両側で[[Pax6]]/[[Pax7|7]]や[[Lim1]]の発現が抑制され、[[交連下器官]]の形成不全が起きて胎生期[[水頭症]]になる<ref><pubmed>12874124</pubmed></ref>。また、[[En1]]を[[間脳]]の背側正中部で異所性に発現する[[トランスジェニックマウス]]では蓋板、ひいては交連下器官ができず、また[[後交連]]も形成されない。これらのマウス系統ではどちらも、間脳背側の最前部にできる[[松果体]]の形成が不全である<ref><pubmed>10952903</pubmed></ref>。また、[[ゼブラフィッシュ]]においても正常な背側正中部の形成と[[nodal]]のシグナルが松果体の正確なパターニングに必要である<ref><pubmed>11144351</pubmed></ref><ref><pubmed>11060236</pubmed></ref>。

====終脳領域====

　終脳領域では蓋板を含む背側正中領域は陥入して2つの大脳半球の間に潜り込む。蓋板は後に[[脈略叢]]および[[cortical hem]]となる。Gdf7-DTAマウスで終脳の蓋板を破壊すると、脈略叢とcortical hemの細胞が劇的に減少するだけでなく、隣接する皮質領域も低形成となり、Lhx2の発現が低下する。すなわち、脈略叢とcortical hemはLhx2発現領域のパターニングに重要である。

　蓋板とそれに由来する脈略叢とcortical hemにはBMPやWNTのシグナル分子が発現している。BMPシグナルの終脳背側のパターニングへの関与を示すデータとしては、外来性のBMPがニワトリ前脳のパターニングに異常を引き起こすこと<ref><pubmed>10051661</pubmed></ref>、[[Bmp5]]/Bmp7のダブルノックアウトマウスやBMPシグナルの[[アンタゴニスト]]である[[Chordin]]あるいはNogginを投与したマウスにおいて前脳の低形成あるは形成異常が認められること<ref><pubmed>10079236</pubmed></ref><ref><pubmed>10688202</pubmed></ref>などがある。また、[[Foxg1]]-[[Cre]]マウスを用いてBMPレセプターBmpr1aを終脳特異的に欠失させると、脈略叢が特異的に失われた<ref><pubmed>12354394</pubmed></ref>。一方、[[nestinエンハンサー]]を用いて活性型のBmpr1aを強制発現させると終脳の翼板（神経管の背側半分）がすべて脈略叢になった<ref><pubmed>11511541</pubmed></ref>。これらの結果は、終脳においてはBMPシグナルは広い領域に濃度依存的に作用するのではなく、正中領域のパターニングのみに必要であることを示唆している。

　ニワトリ神経板の吻側部あるいは全胚に様々な濃度のWntやWntシグナルのアンタゴニストである[[frizzled receptor 8]]タンパク質の可溶性フラグメントを添加すると、腹側性の細胞運命を抑え、Pax6やNgn2の発現など、終脳の初期の背側性の性質を誘導する<ref><pubmed>12766771</pubmed></ref>。その後、WntシグナルとFgfシグナルが共存することによって終脳背側に決定されたEmx1陽性の細胞が誘導される。Fgfシグナルは背側正中領域の細胞の産生にも重要である<ref><pubmed>11734354</pubmed></ref><ref><pubmed>12574514</pubmed></ref>。正中領域が決定された後、Wnt3aはcortical hemに発現する。Wnt3aノックアウトマウスではcortical hemの隣から分化する海馬が完全に欠失する<ref><pubmed>10631167</pubmed></ref>。

== 交連性神経の軸索誘導 ==

　蓋板は腹側の交連性神経の軸索に対して反発性のシグナルを分泌している。また、背側の交連性神経の軸側に対しても、その走行を制御していると考えられている。

　蓋板から分泌されるBmp7は、dI1の軸索に対して[[chemoattractant]]として作用し、腹側に伸びるよう方向性を与えている<ref><pubmed>10677032</pubmed></ref>。別のBMP分子であるGdf7はBmp7とヘテロダイマーを形成してBmp7の作用を増強している<ref><pubmed>12741987</pubmed></ref>。また、このBMPシグナルは[[Limk1]]([[Lim domain kinase 1]])を介して交連神経の軸索伸長速度を調節している<ref><pubmed>21084599</pubmed></ref>。

　ニワトリ間脳後部の蓋板から形成される[[交連下器官]]([[Subcommissural organ]], SCO)の外側部は[[SCO-spondin]]という糖タンパク質を分泌している。SCO-spondinには後交連の軸索を束にする活性があると考えられ、実際、SCO-spondin陽性部の上部では後交連の軸索は束となって走行している<ref><pubmed>20730872</pubmed></ref>。

== 関連項目 ==

*[[神経管]]
*[[底板]]
*翼板
*神経堤
 

== 参考文献 ==

<references />

 （執筆者：岡雄一郎、佐藤真　担当編集委員：大隅典子）

辺縁帯

2013-06-13T12:30:00Z

Makotosato:

英: marginal zone，仏: zone marginale，独: Randzone

　神経科学においては複数の異なる神経組織構造が「辺縁帯」の名を持つ。本項では次の3つの構造について述べる。

#将来[[脊髄]]となる[[神経管]]の領域における辺縁帯。神経管の最表層部位を指す。
#[[大脳皮質]]の発生・発達過程における辺縁帯。発達過程の大脳皮質おいて最表層を指す。将来、[[第Ⅰ層]]（[[分子層]] [[molecular layer]]）を形成する。
#脊髄[[後角]]における辺縁帯。脊髄後角が持つ層構造の中で、最背側の層を指す。

== 脊髄を形成する神経管領域==

[[ファイル:図１神経管の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図1　神経管の辺縁帯]]
　神経管は、その発生当初には神経上皮細胞からなる層のみを持つが、神経上皮細胞の分裂によって、徐々にその厚みを増していき、脊髄を形成する領域の神経管領域ではやがて3層の構造を持つようになる。（神経管の前端からは脳が形成されるが、脳の発生についてはそれぞれの関連項目を参照されたい。）神経管の持つ3層構造は、内側から外側にかけてそれぞれ[[脳室帯]] ventricular zone、[[外套層]] mantle zone（[[中間層]] intermediate zone）、辺縁帯 marginal zoneと呼ぶ（図1）。

　辺縁帯は神経管の最も外側の層で、発生の後期には[[ニューロン]]の[[軸索]]が豊富に分布する一方、[[神経細胞体]]の分布はまばらである<ref name=Sanes>''' Dan H. Sanes, Thomas A. Reh, William A. Harris ''' Development of the Nervous System, 2nd Ed. '' Academic Press (Oxford)'':2006</ref>。脳室帯は神経上皮細胞から成り、外套層はニューロンの細胞体に富む。これら3層とも発生過程で見られる一過的な組織構造であり、神経管が脊髄へと成熟するにしたがい、辺縁帯は[[白質]] [[white matter]]を、外套層は[[灰白質]] [[grey matter]]を、脳室帯は[[上衣層]] [[ependymal layer]]を形成する。

　初め、神経管は神経上皮細胞のみの[[偽重層上皮]]から成る。神経上皮細胞は神経幹細胞として機能し、対称分裂により自身を増やしていくが、やがて非対称分裂を行い始める。非対称分裂によって産まれた娘細胞のうち、突起を持たない娘細胞は[[細胞周期]]から外れて[[神経前駆細胞]]となり、神経管の外側に向かって法線方向に移動したのち、ニューロンへと分化する。この一連の[[細胞分裂]]の過程で神経管は肥厚していき、神経管の内腔（[[脳室]]面）側の脳室帯と外側の辺縁帯に区別されるようになる。脳室帯は神経上皮細胞により上皮構造を呈し、神経上皮細胞が増殖を行っている領域である<ref name=Terashima>'''寺島俊雄''' カラー図解神経解剖学講義ノート　第1版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>。辺縁帯は[[軟膜]]に面し、最初期に産まれたニューロンが分化・成熟するが、後述するように辺縁帯には後に神経軸索が多く走行するようになるので神経細胞体の密度は高くなく、ニューロンの分化に伴い[[ニューロフィラメント]]の[[抗体染色]]によって可視化できるようになる<ref name=Sanes/>。続いて産まれる神経前駆細胞は脳室帯から移動したのち、脳室帯と辺縁帯の中間の位置を占めるようになる。これによって外套層が形成される。神経前駆細胞の移入によって外套層での細胞数は増加し、外套層は急速に発達する。神経上皮細胞は[[放射状グリア]]とも呼ばれ、双極性で神経突起を脳室面側と軟膜側双方に伸ばしており、核を含む細胞体は外套層と脳室帯の間を周期的に移動する。神経細胞体が外套層に位置する時には細胞周期の[[S期]]にあり、脳室帯に位置する時には[[M期]]にあるので、M期特異的に現れるリン酸化[[ヒストン]]H3の抗体染色によって脳室帯は識別できる<ref name=Sanes/>。

　神経管の発生が進んで脊髄へと発達するにしたがい、辺縁帯には[[脳]]や[[末梢神経系]]から走行する軸索の束が富むようになる。これにより辺縁帯は白質へと成熟する。また、外套層は成熟したニューロンが集積していき、脊髄の灰白質を形成する。脳室帯は上皮組織から成る上衣層となる<ref>''' ブルース・M・カールソン＝著、白井敏雄＝監訳''' パッテン発生学　第5版 ''西村書店（東京）'':1994</ref>。

== 大脳皮質==

　発生過程における、[[wikipedia:ja:哺乳類|哺乳類]]の大脳皮質の最表層を指す。成熟した哺乳類の大脳皮質は6層の構造を持っており、辺縁帯はそのうちの最表層である第Ⅰ層Layer I（分子層molecular layer）を形成する。第Ⅰ層はニューロンをほとんど含まず、主な構成要素は、下層のⅡ・Ⅲ・Ⅴ層にある[[錐体細胞]]が伸ばす[[樹状突起]]と、それに入力する線維（[[交連線維]]・[[連合線維]]・[[視床]][[非特殊核]]からの視床皮質投射線維）である。ただし、第Ⅰ層は[[カハール・レチウス細胞]] [[Cajal-Retzius cells]]を含んでおり、この細胞はニューロンの移動に極めて重要な[[リーリン]]タンパク質を産生する<ref name=Terashima/>。

[[ファイル:図２大脳皮質の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図2　大脳皮質の辺縁帯]]
　大脳皮質の発生初期には内側の[[脳室帯]] [[ventricular zone]]と、外側の[[プレプレート]] [[preplate]]だけしかみられないが、やがて脳室帯で産まれたニューロンがプレプレートに入り込み、プレプレートを2層に分割する。分割されたもののうち表層側は辺縁帯となり、深層側は[[サブプレート]] [[subplate]]となる。辺縁帯とサブプレートの間に移動したニューロンは[[皮質板]] [[cortical plate]]を形成する。辺縁帯は将来の第Ⅰ層を、皮質板は将来の[[第Ⅱ層]]〜[[第Ⅵ層]]を形成する（図2）<ref><pubmed> 22492350</pubmed></ref>。

　脳室帯で産まれたニューロンがどの層の形成に寄与するかは、それぞれの産まれた時期によって決まってくる。第Ⅱ層〜第Ⅵ層を形成するニューロンのうち、早くに産まれたニューロンほど深層の形成に寄与し、遅くに産まれた細胞ほど浅層の形成に寄与する。すなわち、遅くに産まれた細胞は、早くに産まれた細胞を追い越して、より表層に位置するようになる（inside-outパターン）。この移動様式の制御に深く関わるのが、第Ⅰ層に位置するカハール・レチウス細胞が産生する分泌性糖タンパク質のリーリンReelinである。リーリンを欠損するマウス変異体である[[リーラー]] [[Reeler]]では上述のinside-outパターンが崩れ、大まかにoutside-inのパターンを呈する<ref name=Terashima/>。なお、諸説あるもののリーリンの作用機序は不明である。大脳皮質の成熟とともに、細胞死によってカハール・レチウス細胞の数は著しく減少する。詳細はカハール・レチウス細胞の項を参照のこと。また、大脳皮質およびその発生についての詳細はそれぞれの項を参照されたい。

== 脊髄後角==

[[ファイル:図３後角の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図3　脊髄後角の辺縁帯]]
　脊髄の灰白質は蝶が羽根を広げたような形態をしており、背側部を後角 posterior horn, dorsal horn、腹側部を前角 [[anterior horn]], [[ventral horn]]という。その中間を[[中間帯]] [[intermediate zone]]（[[側角]] [[lateral horn]]）と呼ぶ。後角は層構造を呈し、背側から[[後角尖]] [[apex]]、[[後角頭]] [[head]]、[[後角頚部]] [[neck]]、[[後角底]] [[base]]からなる。後角尖は更に2層に分けることが出来、背側を[[海綿質]] [[substantia spongiosa]]または辺縁帯（[[縁帯]]）といい、腹側を[[膠様質]] [[substantia gelatinosa]]という（図3）。なお、脊髄灰白質はスウェーデンの神経学者[[wikipedia:Bror Rexed|Bror Rexed]]によってⅠ層からⅩ層に区分されている。Rexedの区分では辺縁帯はⅠ層にあたり、膠様質はⅡ層にあたる<ref>''' ジョン・H・マーティン＝著、野村金子武嗣＝監訳''' マーティン神経解剖学テキストとアトラス　初版 ''西村書店（東京）'':2007</ref>。

　脊髄後角にあるニューロンは、[[後根神経節]]ニューロンからの[[体性感覚]]を受容する。辺縁帯では特に[[痛覚]]と[[温度覚]]を伝える神経線維（[[A-δ線維]]）の投射を受ける。

==関連項目==
*[[エレベーター運動]]
*[[神経管]]
*大脳皮質
*リーリン
*脊髄

== 参考文献 ==
<references/>

（執筆者：尾身実、佐藤真　担当編集委員：大隅典子）

翼板

2013-06-13T12:24:56Z

Makotosato:

英：alar plate　独：Flügelplatte　仏：lame alaire

　[[神経管]]の発生過程で、内腔に面する[[神経上皮細胞]]は背側と腹側に分かれて増殖・移動し、それぞれ細胞集団を作る。このうち背側の細胞集団を翼板(alar plate)という。翼板から由来する神経細胞は[[知覚]]に関与し、背側部は[[体性感覚]]、腹側部は[[臓性知覚]]に関与する。脊髄[[後角]]と[[中間質]]の背側半、三叉神経脊髄路核、弧束核（内側部・外側部）、前庭神経核、[[蝸牛神経核]]、[[橋核]]、[[オリーブ核]]、[[小脳]]、[[上丘]]、[[下丘]]、三叉神経主知覚核、[[赤核]]、[[黒質]]、[[間脳]]、[[終脳]]などが翼板に由来する（ただし、黒質と間脳視床下部に関しては議論が分かれる）。

==翼板とは==
　[[神経管]]の発生過程で、内腔（後の[[脳室]]・[[中心管]]）に面する[[神経上皮細胞]]は背側と腹側に分かれて増殖・移動し、それぞれ細胞集団を作る。このとき内腔を囲む外側壁中央を吻尾方向に走る[[境界溝]](sulcus limitans)によって分けられた背側の細胞集団を翼板(alar plate)という。また、腹側の細胞集団は[[基板]]([[basal plate]])とよばれ、左右の翼板をつなぐ領域を[[蓋板]]([[roof plate]])、左右の基板をつなぐ領域を[[底板]]([[floor plate]])という。神経機能の局在を大まかに分けると、翼板は[[知覚]]に関与し、翼板の背側部は[[体性感覚]]、その腹側部は[[臓性知覚]]に関与する。一方、基板は運動性でその背側部は[[臓性運動]]、その腹側部は[[体性運動]]に関与する。神経カラムの考えに従えば、[[脊髄]]から[[脳幹]]までの全域がこの4本の神経機能の柱（カラム）によって構成されており、発生が進むにつれて神経管が変形して脳脊髄に分化する過程でもこのような機能的局在関係は良く保たれる。境界溝が[[中脳]]で終わることから、[[間脳]]と[[終脳]]では上記の機能区分は明瞭に出来ないが、間脳においては[[wikipedia:ja:遺伝子|遺伝子]]の発現様式などから翼板・基板由来の領域に区別されている。

==分化 ==

===脊髄===
[[ファイル:翼板.jpg|thumb|400px|'''図．脊髄(A)と脳幹(B)における神経核のカラムの配置'''（文献<ref>'''寺島俊雄''' 神経解剖学講義ノート第1版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>p60より転載）]]

　発生が完了した状態の脊髄は、[[細胞体]]とその[[樹状突起]]からなる灰白質と、その辺縁部を占め、脊髄を上下行する軸索からなる白質の領域に分けられ、脊髄中心部を占め、H字形をした灰白質は、背側から腹側方向に[[後角]]、[[中間質]]、[[前角]]に分けられる。翼板および基板は脊髄の灰白質部分となるが、その位置関係を反映して、後角(dorsal horn)と中間質の背側半が翼板に由来し、前角(ventral horn)と中間質の腹側半が基板に由来する。尚、蓋板と底板は白質部分となる。

　翼板のニューロンは、成熟して後角にある[[介在ニューロン]]および[[投射ニューロン]]をつくる。これらのニューロンは、感覚情報を[[脊髄神経節]]ニューロンから直接受け取り脳幹や間脳に投射する。一方、基板のほとんどのニューロンは成熟して前角にある介在ニューロンや運動ニューロンになり、[[前根]]を通って末梢に投射する（図）。
　神経カラムの概念では、背側から腹側に向かって、

*翼板由来
**体性知覚を司る[[一般体性求心性ニューロン]]カラム　[[general somatic afferent]] column (GSA)
**内臓知覚を司る[[一般臓性求心性ニューロン]]カラム　[[general visceral afferent]] column (GVA)
*基板由来
**[[wikipedia:ja:内臓|内臓]]の[[wikipedia:ja:平滑筋|平滑筋]]、[[wikipedia:ja:心筋|心筋]]や[[wikipedia:ja:腺|腺]]を支配する一般臓性遠心性ニューロンカラム　general visceral efferent column (GVE)
**[[体節]]に由来する[[wikipedia:ja:骨格筋|骨格筋]]を支配するニューロンが集まる[[一般体性運動性ニューロン]]カラム　[[general somatic efferent]] column (GSE)

が配置する。

　神経カラムの概念は比較的古く、翼板や基板の機能ドメインを理解するために用いられてきたが、現在、脊髄ではより詳細な翼板由来の神経細胞の分化過程が分かってきている。すなわち、翼板領域では[[背腹軸]]に沿った遺伝子発現の違いによって6種類の神経細胞集団([[d1]]、[[d2]]、[[d3]]、[[d4]]、[[d5]]、[[d6]]：介在ニューロン)へと分化することが分かっている<ref><pubmed>19543221</pubmed></ref>。特に、背側の3つは蓋板依存的に分化し、蓋板と[[wikipedia:ja:外胚葉|外胚葉]]より分泌される[[Bone morphologic protein]] ([[BMP]])や[[Transforming growth factor-β]]([[TGF-β]])シグナルによって分化誘導される<ref><pubmed>12593981</pubmed></ref>。また、[[Wingless-type MMTV integration site family]] ([[Wnt]])や体節からの[[レチノイン酸]]も分化制御に関与している。一方で基板領域は底板より分泌される[[Sonic hedgehog]]([[Shh]])の濃度勾配によって5種の神経細胞集団（[[V0]]、[[V1]]、[[V2]]、[[V3]]介在ニューロン、[[MN]]：[[運動ニューロン]])へと分化する（引用文献<ref><pubmed>21539826</pubmed></ref>）。（詳しくは[[神経管]]の項を参考にされたい）

=== 延髄・橋 ===

　延髄・橋では背側の蓋板が左右に開き、中心管は拡大して[[第四脳室]]を形成する。その結果、脊髄において翼板、境界溝、基板が背側から腹側への配置であったものが、延髄から橋にかけての配置は、外側から内側方向に翼板、境界溝、基板の順で配列する。翼板由来としてGSAカラムには三叉神経脊髄路核・三叉神経主知覚核が、GVAカラムには弧束核内側部が含まれる。開放延髄から橋にかけては上述の4つのカラムに加えて、味覚の入力を受けるための[[特殊臓性求心性ニューロン]]カラム([[special visceral afferent]] column (SVA)：弧束核の外側部)と、[[聴覚]]や[[前庭感覚]]が入力する[[特殊体性求心性ニューロン]]カラム([[special somatic afferent]] column (SSA):蝸牛神経核・前庭神経核)が翼板由来として加わる。また、[[鰓弓]]に由来する[[wikipedia:ja:横紋筋|横紋筋]]を支配する[[特殊臓性遠心性ニューロン]]カラム ([[special visceral efferent]] column, SVE)が基板由来として加わる。さらに、発生途中の延髄から橋にかけては、翼板の背側が活発に細胞増殖することでふくらみ、[[菱脳唇]] ([[rhombic lip]])とよばれる領域を形成する。そして、菱脳唇の後部から神経細胞集団が移動して脳幹の高さごとに特徴的な形態形成が起こり、最終的には[[蝸牛神経核]]、[[橋核]]、[[オリーブ核]]となる。

=== 小脳・中脳　 ===

　[[小脳]]は翼板に由来する菱脳唇の前部から発生し、この場所では翼板体性感覚域の細胞増殖が活発で、小脳発生途中の構造物である[[小脳原基]]を経て[[片葉]]と[[小節]]、さらに正中部の[[虫部]]が生じる。小脳には様々な感覚が集まり、それらを統合する機能を持つことからも、[[知覚]]や[[感覚]]の神経機能をもつ翼板由来の構造物であることがうかがえる。

　[[中脳]]では翼板は背外側へと増大して、蓋板と共に[[中脳室]]の背側を被う板状の隆起（[[四丘板]]）を形成する。そして、さらに発生が進むと、四丘板は4個の高まりに分割され、吻側の1対が[[上丘]]（[[superior colliculus]]）、尾側の1対が[[下丘]]([[inferior colliculus]])となる。上丘・下丘に加えて、[[三叉神経]][[中脳路核]]、[[赤核]]（red nucleus）および[[黒質]]（[[substantia nigra]]）は一般に翼板由来と考えられているが、黒質に関しては基板由来であるという説もあり、遺伝子発現に基づいた解析より黒質[[ドーパミン]]ニューロンが基板由来であるとの報告がある<ref><pubmed>16414173</pubmed></ref>。一方、中脳の基板由来として[[動眼神経核]]、[[滑車神経]]核および[[動眼神経副核]]が形成される。

=== 間脳・終脳 ===

　境界溝が中脳の頭端で終わり[[視床下溝]]とは区別されることを考慮すると、間脳と終脳の構造は発生学的には翼板由来と言える。一方で、視床下溝を境界溝の延長と考えれば視床は翼板由来で、[[視床下部]]は基板由来と言える。近年は、遺伝子発現パターンによって脳領域を定義する[[prosomericモデル]]<ref><pubmed>21441981</pubmed></ref>が提唱されており、そのモデルに基づくと翼板と基板の境界は視床下溝に沿って分かれており、視床下部はさらに遺伝子発現の違いによって翼板領域と基板領域に区別される。

==関連項目==
*[[基板]]
*[[蓋板]]
*[[底板]]
*[[神経管]]
*[[SSH]]
*[[Wnt]]

== 参考文献 ==
<references />

（執筆者：猪口徳一、佐藤真、担当編集委員：大隅典子）

ファイル:翼板.jpg

2013-06-12T03:37:04Z

Makotosato: Makotosato 「ファイル:翼板.jpg」の新しい版をアップロードしました

翼板

2013-06-12T01:30:36Z

Makotosato:

英：alar plate　独：Flügelplatte　仏：lame alaire

　[[神経管]]の発生過程で、内腔に面する[[神経上皮細胞]]は背側と腹側に分かれて増殖・移動し、それぞれ細胞集団を作る。このうち背側の細胞集団を翼板(alar plate)という。翼板から由来する神経細胞は[[知覚]]に関与し、背側部は[[体性感覚]]、腹側部は[[臓性知覚]]に関与する。脊髄[[後角]]と[[中間質]]の背側半、三叉神経脊髄路核、弧束核（内側部・外側部）、前庭神経核、[[蝸牛神経核]]、[[橋核]]、[[オリーブ核]]、[[小脳]]、[[上丘]]、[[下丘]]、三叉神経主知覚核、[[赤核]]、[[黒質]]、[[間脳]]、[[終脳]]などが翼板に由来する（ただし、黒質と間脳視床下部に関しては議論が分かれる）。

==翼板とは==
　[[神経管]]の発生過程で、内腔（後の[[脳室]]・[[中心管]]）に面する[[神経上皮細胞]]は背側と腹側に分かれて増殖・移動し、それぞれ細胞集団を作る。このとき内腔を囲む外側壁中央を吻尾方向に走る[[境界溝]](sulcus limitans)によって分けられた背側の細胞集団を翼板(alar plate)という。また、腹側の細胞集団は[[基板]]([[basal plate]])とよばれ、左右の翼板をつなぐ領域を[[蓋板]]([[roof plate]])、左右の基板をつなぐ領域を[[底板]]([[floor plate]])という。神経機能の局在を大まかに分けると、翼板は[[知覚]]に関与し、翼板の背側部は[[体性感覚]]、その腹側部は[[臓性知覚]]に関与する。一方、基板は運動性でその背側部は[[臓性運動]]、その腹側部は[[体性運動]]に関与する。神経カラムの考えに従えば、[[脊髄]]から[[脳幹]]までの全域がこの4本の神経機能の柱（カラム）によって構成されており、発生が進むにつれて神経管が変形して脳脊髄に分化する過程でもこのような機能的局在関係は良く保たれる。境界溝が[[中脳]]で終わることから、[[間脳]]と[[終脳]]では上記の機能区分は明瞭に出来ないが、間脳においては[[wikipedia:ja:遺伝子|遺伝子]]の発現様式などから翼板・基板由来の領域に区別されている。

==分化 ==

===脊髄===
[[ファイル:翼板.jpg|thumb|400px|'''図．脊髄(A)と脳幹(B)における神経核のカラムの配置'''（文献<ref>'''寺島俊雄''' 神経解剖学講義ノート第1版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>p60より転載）]]

　発生が完了した状態の脊髄は、[[細胞体]]とその[[樹状突起]]からなる灰白質と、その辺縁部を占め、脊髄を上下行する軸索からなる白質の領域に分けられ、脊髄中心部を占め、H字形をした灰白質は、背側から腹側方向に[[後角]]、[[中間質]]、[[前角]]に分けられる。翼板および基板は脊髄の灰白質部分となるが、その位置関係を反映して、後角(dorsal horn)と中間質の背側半が翼板に由来し、前角(ventral horn)と中間質の腹側半が基板に由来する。尚、蓋板と底板は白質部分となる。

　翼板のニューロンは、成熟して後角にある[[介在ニューロン]]および[[投射ニューロン]]をつくる。これらのニューロンは、感覚情報を[[脊髄神経節]]ニューロンから直接受け取り脳幹や間脳に投射する。一方、基板のほとんどのニューロンは成熟して前角にある介在ニューロンや運動ニューロンになり、[[前根]]を通って末梢に投射する（図）。（編集コメント：より解像度の高い図をお願い致します。）

　神経カラムの概念では、背側から腹側に向かって、

*翼板由来
**体性知覚を司る[[一般体性求心性ニューロン]]カラム　[[general somatic afferent]] column (GSA)
**内臓知覚を司る[[一般臓性求心性ニューロン]]カラム　[[general visceral afferent]] column (GVA)
*基板由来
**[[wikipedia:ja:内臓|内臓]]の[[wikipedia:ja:平滑筋|平滑筋]]、[[wikipedia:ja:心筋|心筋]]や[[wikipedia:ja:腺|腺]]を支配する一般臓性遠心性ニューロンカラム　general visceral efferent column (GVE)
**[[体節]]に由来する[[wikipedia:ja:骨格筋|骨格筋]]を支配するニューロンが集まる[[一般体性運動性ニューロン]]カラム　[[general somatic efferent]] column (GSE)

が配置する。

　神経カラムの概念は比較的古く、翼板や基板の機能ドメインを理解するために用いられてきたが、現在、脊髄ではより詳細な翼板由来の神経細胞の分化過程が分かってきている。すなわち、翼板領域では[[背腹軸]]に沿った遺伝子発現の違いによって6種類の神経細胞集団([[d1]]、[[d2]]、[[d3]]、[[d4]]、[[d5]]、[[d6]]：介在ニューロン)へと分化することが分かっている<ref><pubmed>19543221</pubmed></ref>。特に、背側の3つは蓋板依存的に分化し、蓋板と[[wikipedia:ja:外胚葉|外胚葉]]より分泌される[[Bone morphologic protein]] ([[BMP]])や[[Transforming growth factor-β]]([[TGF-β]])シグナルによって分化誘導される<ref><pubmed>12593981</pubmed></ref>。また、[[Wingless-type MMTV integration site family]] ([[Wnt]])や体節からの[[レチノイン酸]]も分化制御に関与している。一方で基板領域は底板より分泌される[[Sonic hedgehog]]([[Shh]])の濃度勾配によって5種の神経細胞集団（[[V0]]、[[V1]]、[[V2]]、[[V3]]介在ニューロン、[[MN]]：[[運動ニューロン]])へと分化する（引用文献<ref><pubmed>21539826</pubmed></ref>）。（詳しくは[[神経管]]の項を参考にされたい）

=== 延髄・橋 ===

　延髄・橋では背側の蓋板が左右に開き、中心管は拡大して[[第四脳室]]を形成する。その結果、脊髄において翼板、境界溝、基板が背側から腹側への配置であったものが、延髄から橋にかけての配置は、外側から内側方向に翼板、境界溝、基板の順で配列する。翼板由来としてGSAカラムには三叉神経脊髄路核・三叉神経主知覚核が、GVAカラムには弧束核内側部が含まれる。開放延髄から橋にかけては上述の4つのカラムに加えて、味覚の入力を受けるための[[特殊臓性求心性ニューロン]]カラム([[special visceral afferent]] column (SVA)：弧束核の外側部)と、[[聴覚]]や[[前庭感覚]]が入力する[[特殊体性求心性ニューロン]]カラム([[special somatic afferent]] column (SSA):蝸牛神経核・前庭神経核)が翼板由来として加わる。また、[[鰓弓]]に由来する[[wikipedia:ja:横紋筋|横紋筋]]を支配する[[特殊臓性遠心性ニューロン]]カラム ([[special visceral efferent]] column, SVE)が基板由来として加わる。さらに、発生途中の延髄から橋にかけては、翼板の背側が活発に細胞増殖することでふくらみ、[[菱脳唇]] ([[rhombic lip]])とよばれる領域を形成する。そして、菱脳唇の後部から神経細胞集団が移動して脳幹の高さごとに特徴的な形態形成が起こり、最終的には[[蝸牛神経核]]、[[橋核]]、[[オリーブ核]]となる。

=== 小脳・中脳　 ===

　[[小脳]]は翼板に由来する菱脳唇の前部から発生し、この場所では翼板体性感覚域の細胞増殖が活発で、小脳発生途中の構造物である[[小脳原基]]を経て[[片葉]]と[[小節]]、さらに正中部の[[虫部]]が生じる。小脳には様々な感覚が集まり、それらを統合する機能を持つことからも、[[知覚]]や[[感覚]]の神経機能をもつ翼板由来の構造物であることがうかがえる。

　[[中脳]]では翼板は背外側へと増大して、蓋板と共に[[中脳室]]の背側を被う板状の隆起（[[四丘板]]）を形成する。そして、さらに発生が進むと、四丘板は4個の高まりに分割され、吻側の1対が[[上丘]]（[[superior colliculus]]）、尾側の1対が[[下丘]]([[inferior colliculus]])となる。上丘・下丘に加えて、[[三叉神経]][[中脳路核]]、[[赤核]]（red nucleus）および[[黒質]]（[[substantia nigra]]）は一般に翼板由来と考えられているが、黒質に関しては基板由来であるという説もあり、遺伝子発現に基づいた解析より黒質[[ドーパミン]]ニューロンが基板由来であるとの報告がある<ref><pubmed>16414173</pubmed></ref>。一方、中脳の基板由来として[[動眼神経核]]、[[滑車神経]]核および[[動眼神経副核]]が形成される。

=== 間脳・終脳 ===

　境界溝が中脳の頭端で終わり[[視床下溝]]とは区別されることを考慮すると、間脳と終脳の構造は発生学的には翼板由来と言える。一方で、視床下溝を境界溝の延長と考えれば視床は翼板由来で、[[視床下部]]は基板由来と言える。近年は、遺伝子発現パターンによって脳領域を定義する[[prosomericモデル]]<ref><pubmed>21441981</pubmed></ref>が提唱されており、そのモデルに基づくと翼板と基板の境界は視床下溝に沿って分かれており、視床下部はさらに遺伝子発現の違いによって翼板領域と基板領域に区別される。

==関連項目==
*[[基板]]
*[[蓋板]]
*[[底板]]
*[[神経管]]
*[[SSH]]
*[[Wnt]]

== 参考文献 ==
<references />

（執筆者：猪口徳一、佐藤真、担当編集委員：大隅典子）

皮質板

2013-06-10T07:11:40Z

Makotosato:

英語名：cortical plate

　皮質板は[[大脳皮質]](cerebral cortex)の発生期に[[脳室帯]](ventricular zone)および脳室下帯(subventricular zone)の前駆細胞から分化した神経細胞が法線方向（放射状）に移動して[[辺縁帯]](marginal zone)と[[サブプレート]](subplate)の間に形成する層であり、将来の大脳皮質6層構造のうち第II層から第VI層になる部位である。成体の大脳皮質では皮質板という言葉は使われないが、いつの時期までを皮質板と呼ぶのかははっきりしない。

== 皮質板形成の流れ ==

[[ファイル:皮質板.jpg|thumb|right|350px|皮質板形成の流れ　NE, neuroepithelium; PP, preplate; IMZ, inter mediate zone; VZ, ventricular zone; MZ, marginal zone; CP, cortical plate; SP, subplate; SVZ, subventricular zone; WM, white matter; E, ependymal layer]]

　初期の[[神経管]]では[[神経上皮細胞]](neuroepithelial cell)が[[側脳室]](lateral ventricle)の拡大に伴って[[脳室]]面(ventricular surface)において対称分裂を繰り返して増殖しているが、神経細胞の産生が始まる時期になると[[放射状グリア細胞]](radial glial cells)が現れ、これが非対称分裂を行って自身と神経細胞を産生する。（つまり、放射状グリア細胞は[[神経幹細胞]] neural stem cellsである。）産生された神経細胞（主に[[グルタミン酸]]作動性神経細胞、ヒトでは[[GABA]]作動性神経細胞の一部も含むとされる）は脳室面から中間層(intermediate zone)を通って皮質の表面に向かって放射状に移動する(radial migration)。最初に産生される神経細胞は脳室帯に重層する[[プレプレート]] (preplate、[[原子網状層]] primordial plexiform zone)を形成する。

　その後に産生された神経細胞が同様に法線方向（放射状）に移動してプレプレートに侵入すると、プレプレートは上層の[[辺縁帯]]と下層の[[サブプレート]]に分かれ、移動してきた神経細胞はこれら2層の間で皮質板を形成する。その後も神経細胞の産生は続くが、皮質板内では、早く産生された神経細胞がより下層(深層)を占め、後から産生された神経細胞はすでに皮質板内に存在する神経細胞を追い抜いてより上層(浅層)に分布する（インサイドアウト・パターン）ので、分化した神経細胞としては、最初は将来VI層になる細胞だけが存在し、次第により浅層の神経細胞が加わって厚みを増していく（図参照）。

　ただし、よくある大脳皮質の発達のモデル図にはあまり描かれていないが、大脳皮質の形成期にはサブプレートと成熟した神経細胞の間に、移動中の未成熟な細胞のかなり厚い層が存在している<ref name=Sekine><pubmed>21697392</pubmed></ref>。また発生後期には神経細胞の産生が終わり、[[アストロサイト]] (astrocyte、[[アストログリア]] astroglia、[[星状膠細胞]])が産生され、やはり法線方向に移動して皮質板に加わる。

== 法線方向の細胞移動と層構造の形成 ==

　法線方向（放射状）の細胞移動に関しては、放射状グリア細胞が重要な役割を果たしている。放射状グリア細胞は神経幹細胞として神経細胞（およびアストロサイト）を産生すると同時に、脳室帯にある細胞体から皮質表面の辺縁帯にまで届く放射状グリア線維(radial glial fiber)を伸ばしており、産生された神経細胞はこの線維を伝って法線方向に移動する(glia-guided locomotion)。

　脳室帯で産生された神経細胞は中間層では多極性の形態を示すが、突起の一つで放射状グリア線維を掴むと双極性に形態を変化させ、線維を伝って皮質板へと移動する。

　皮質板では先に到着している神経細胞を追い越し、その時点での皮質板の最上層に到達すると線維から離れ、terminal translocationにより最終的な分布位置に移動する。皮質板の最上層には成熟しきっていない[[NeuN]]陰性の神経細胞の層([[primitive cortical zone]], PCZ <ref name=Sekine/>)があり、放射状グリア線維を辿ってきた神経細胞はPCZに入る直前で一旦停止し、leading process（radial migrationを始める際に放射状グリア線維を掴んだ突起）の先端に発現する[[インテグリン]]が辺縁帯の[[細胞外マトリクス]]中の[[フィブロネクチン]]と結合すると、放射状グリア線維から離れてterminal translocationによりPCZ内に入り<ref><pubmed>23083738</pubmed></ref>、最終的な分化のステップを経て各層に特徴的な形態と遺伝子発現を獲得する。PCZ内へ進入する際に、すでに分化を終えた早生まれの神経細胞よりも上層に出るので、結果としてインサイドアウト・パターンが形成される（上図参照）。

== 層構造形成の分子機構 ==

　皮質板内の層構造の形成にはいくつかの因子の関与が知られており、その変異マウスでは層構造に異常が認められる<ref><pubmed>22492350</pubmed></ref>。

=== リーリン ===

　辺縁帯の[[Cajal-Retzius細胞]]から分泌される[[リーリン]] ([[Reelin]])の変異体あるreelerマウス<ref><pubmed>7127145</pubmed></ref>では、早生まれの細胞を追い抜けず、サブプレートの下に神経細胞が滞留して層構造が逆転したような異所性の皮質板を形成する。E14.5以降のサブプレートと第VI層に発現する[[Sox5]]の[[ノックアウトマウス]]<ref><pubmed>18840685</pubmed></ref><ref><pubmed>18215621</pubmed></ref>でも、サブプレートの神経細胞が辺縁帯から離れずその下に神経細胞が滞留する。しかし、この異所性に形成される皮質板の層構造はreelerマウスのそれとは異なっている。即ち、第V，VI層は上下が逆転するものの、第II－IV層の神経細胞は先に生まれた神経細胞を追い越して上層に進むので、上からII，III，IV，VI，Vという順になる。このマウスでは層形成の異常に伴って神経回路形成にも異常が認められる。即ち、第VI層及びサブプレートから出る皮質視床路の軸索は誤って視床下部に投射し、また、第V層由来の皮質橋路および皮質脊髄路は形成されない。

=== Tbr1 ===

　皮質視床路を形成する第VI層とサブプレートの神経細胞に発現する[[Tbr1]]のノックアウトマウスでは、第V層の神経細胞はほとんどサブプレートを越えて広く皮質板全体に分布する一方、第II－IV層、および第VI層の神経細胞の中にはサブプレートを越えずにその下に滞留するものもある<ref><pubmed>11239428</pubmed></ref><ref><pubmed>21285371</pubmed></ref>。

=== Satb2 ===

　皮質間回路を形成する第II－V層の神経細胞に発現する[[Satb2]]のノックアウトマウスでは、第V，VI層の神経細胞は正常に皮質板へ移動するのに対し、第II－IV層の神経細胞の移動は速度が遅くなるが<ref><pubmed>18255030</pubmed></ref><ref name=Britanova><pubmed>18255031</pubmed></ref>、生後7日目ごろには正常な位置に達する<ref name=Britanova/><ref><pubmed>21885532</pubmed></ref>。

=== Pou3f2/3 ===

　第II－V層の投射神経細胞には発現する[[Pou3f2]] ([[Brn2]])および[[Pou3f3]] ([[Brn1]])のダブル・ノックアウト(DKO)マウスでは、第VI層の細胞は正常にサブプレートを越えて皮質板に達するものの、第II－V層の神経細胞はサブプレートを越えられない<ref name=McEvilly><pubmed>11859196</pubmed></ref><ref name=Sugitani><pubmed>12130536</pubmed></ref>。Pou3f2/3の下流で細胞移動を制御するシグナルに関与すると考えられている経路としては、[[CDK5]]と[[IL12A]]のシグナル経路とReelinと[[Dab1]]の経路がある。DKOマウスの表現型は[[CDK5]]シグナルを阻害した場合の異常とよく似ており<ref><pubmed>9698328</pubmed></ref><ref><pubmed>11517264</pubmed></ref>、またPOU3F2は[[Il12a]]および[[cdk5r2]]両遺伝子のプロモータ領域に直接結合することが示されている<ref name=McEvilly/>。DKOマウスにおいて、Dab1の発現はE15.5以降に減少することがわかっており、上層の神経細胞の移動に異常があることと良く一致している<ref name=Sugitani/>。

== GABA作動性神経細胞 ==

　一方、[[GABA]]作動性の[[介在神経細胞]]は[[新皮質]]になる領域(pallium)の外側にある[[subpallium]]、特に[[medial ganglionic eminence]] (MGE)で産生され、接線方向に移動して(tangential migration、水平移動)、新皮質領域に到達する(ヒトではGABA作動性神経細胞の一部は脳室帯由来とされている)。水平移動は主として辺縁帯、[[中間帯]]、[[脳室下帯]]で起こり、その後、斜行、あるいは法線方向に移動して皮質板に進入する（編集コメント：この点模式図があればと思います）。マウスにおいて、新皮質領域まで到達した[[GAD65]]陽性細胞のうち皮質板に存在するものの割合は　E14.5では数％であるが、E18.5には40%程度まで増える<ref><pubmed>18272682</pubmed></ref>。

　最近、GABA作動性介在神経細胞のサブタイプである[[シャンデリア細胞]]([[chandelier cells]])が側脳室のventral germinal zoneに存在する[[Nkx2.1]]陽性細胞から由来することが明らかになった<ref><pubmed>23180771</pubmed></ref>。

　介在神経細胞の皮質板内の層分布はその産生された領域と時期に依存する<ref><pubmed>20732898</pubmed></ref>。また、介在神経細胞のradial migrationはReelinのシグナルには依存しないことが分かっている<ref><pubmed>16807322</pubmed></ref>。

　第V層の神経細胞の分化と軸索投射のマスター遺伝子の一つと考えられている[[Fezf2]]のノックアウトマウスでは、脳室帯由来の神経細胞の層構造は正常である<ref><pubmed>16284245</pubmed></ref><ref><pubmed>16157277</pubmed></ref>が、[[ソマトスタチン]]陽性および[[パルブアルブミン]]陽性の介在神経細胞が第V層で特異的に減少していた<ref><pubmed>21338885</pubmed></ref>。このことから、すでに形成された興奮性神経細胞の層構造に依存して介在神経細胞の層分布が決定される可能性が指摘されている。

==関連項目==
*[[サブプレート]]
*[[リーリン]]
*[[辺縁帯]]
*[[カハール・レチウス細胞]]
*[[エレベーター運動]]
*[[放射状グリア]]
*[[大脳基底核原基]]
（他にございましたら御指摘ください）

== 参考文献 ==
<references/>

（執筆者：岡雄一郎、佐藤真　担当編集委員：大隅典子）

辺縁帯

2013-06-08T06:08:49Z

Makotosato:

英: marginal zone，仏: zone marginale，独: Randzone

　神経科学においては複数の異なる神経組織構造が「辺縁帯」の名を持つ。本項では次の3つの構造について述べる。

#将来[[脊髄]]となる[[神経管]]の領域における辺縁帯。神経管の最表層部位を指す。
#[[大脳皮質]]の発生・発達過程における辺縁帯。発達過程の大脳皮質おいて最表層を指す。将来、[[第Ⅰ層]]（[[分子層]] [[molecular layer]]）を形成する。
#脊髄[[後角]]における辺縁帯。脊髄後角が持つ層構造の中で、最背側の層を指す。

== 脊髄を形成する神経管領域==

[[ファイル:図１神経管の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図1　神経管の辺縁帯]]
　神経管は、その発生当初には神経上皮細胞からなる層のみを持つが、神経上皮細胞の分裂によって、徐々にその厚みを増していき、脊髄を形成する領域の神経管領域ではやがて3層の構造を持つようになる。（神経管の前端からは脳が形成されるが、脳の発生についてはそれぞれの関連項目を参照されたい。）神経管の持つ3層構造は、内側から外側にかけてそれぞれ[[脳室帯]] ventricular zone、[[外套層]] mantle zone（[[中間層]] intermediate zone）、辺縁帯 marginal zoneと呼ぶ（図1）。

　辺縁帯は神経管の最も外側の層で、発生の後期には[[ニューロン]]の[[軸索]]が豊富に分布する一方、[[神経細胞体]]の分布はまばらである<ref name=Sanes>''' Dan H. Sanes, Thomas A. Reh, William A. Harris ''' Development of the Nervous System, 2nd Ed. '' Academic Press (Oxford)'':2006</ref>。脳室帯は神経上皮細胞から成り、外套層はニューロンの細胞体に富む。これら3層とも発生過程で見られる一過的な組織構造であり、神経管が脊髄へと成熟するにしたがい、辺縁帯は[[白質]] [[white matter]]を、外套層は[[灰白質]] [[grey matter]]を、脳室帯は[[上衣層]] [[ependymal layer]]を形成する。

　初め、神経管は神経上皮細胞のみの[[偽重層上皮]]から成る。神経上皮細胞は神経幹細胞として機能し、対称分裂により自身を増やしていくが、やがて非対称分裂を行い始める。非対称分裂によって産まれた娘細胞のうち、突起を持たない娘細胞は[[細胞周期]]から外れて[[神経前駆細胞]]となり、神経管の外側に向かって法線方向に移動したのち、ニューロンへと分化する。この一連の[[細胞分裂]]の過程で神経管は肥厚していき、神経管の内腔（[[脳室]]面）側の脳室帯と外側の辺縁帯に区別されるようになる。脳室帯は神経上皮細胞により上皮構造を呈し、神経上皮細胞が増殖を行っている領域である<ref name=Terashima>'''寺島俊雄''' カラー図解神経解剖学講義ノート　第1版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>。辺縁帯は[[軟膜]]に面し、最初期に産まれたニューロンが分化・成熟するが、後述するように辺縁帯には後に神経軸索が多く走行するようになるので神経細胞体の密度は高くなく、ニューロンの分化に伴い[[ニューロフィラメント]]の[[抗体染色]]によって可視化できるようになる<ref name=Sanes/>。続いて産まれる神経前駆細胞は脳室帯から移動したのち、脳室帯と辺縁帯の中間の位置を占めるようになる。これによって外套層が形成される。神経前駆細胞の移入によって外套層での細胞数は増加し、外套層は急速に発達する。神経上皮細胞は[[放射状グリア]]とも呼ばれ、双極性で神経突起を脳室面側と軟膜側双方に伸ばしており、核を含む細胞体は外套層と脳室帯の間を周期的に移動する。神経細胞体が外套層に位置する時には細胞周期の[[S期]]にあり、脳室帯に位置する時には[[M期]]にあるので、M期特異的に現れるリン酸化[[ヒストン]]H3の抗体染色によって脳室帯は識別できる<ref name=Sanes/>。

　神経管の発生が進んで脊髄へと発達するにしたがい、辺縁帯には[[脳]]や[[末梢神経系]]から走行する軸索の束が富むようになる。これにより辺縁帯は白質へと成熟する。また、外套層は成熟したニューロンが集積していき、脊髄の灰白質を形成する。脳室帯は上皮組織から成る上衣層となる<ref>''' ブルース・M・カールソン＝著、白井敏雄＝監訳''' パッテン発生学　第5版 ''西村書店（東京）'':1994</ref>。

== 大脳皮質==

　発生過程における、[[wikipedia:ja:哺乳類|哺乳類]]の大脳皮質の最表層を指す。成熟した哺乳類の大脳皮質は6層の構造を持っており、辺縁帯はそのうちの最表層である第Ⅰ層Layer I（分子層molecular layer）を形成する。第Ⅰ層はニューロンをほとんど含まず、主な構成要素は、下層のⅡ・Ⅲ・Ⅴ層にある[[錐体細胞]]が伸ばす[[樹状突起]]と、それに入力する線維（[[交連線維]]・[[連合線維]]・[[視床]][[非特殊核]]からの視床皮質投射線維）である。ただし、第Ⅰ層は[[カハール・レチウス細胞]] [[Cajal-Retzius cells]]を含んでおり、この細胞はニューロンの移動に極めて重要な[[リーリン]]タンパク質を産生する<ref name=Terashima/>。

[[ファイル:図２大脳皮質の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図2　大脳皮質の辺縁帯]]
　大脳皮質の発生初期には内側の[[脳室帯]] [[ventricular zone]]と、外側の[[プレプレート]] [[preplate]]だけしかみられないが、やがて脳室帯で産まれたニューロンがプレプレートに入り込み、プレプレートを2層に分割する。分割されたもののうち表層側は辺縁帯となり、深層側は[[サブプレート]] [[subplate]]となる。辺縁帯とサブプレートの間に移動したニューロンは[[皮質板]] [[cortical plate]]を形成する。辺縁帯は将来の第Ⅰ層を、皮質板は将来の[[第Ⅱ層]]〜[[第Ⅵ層]]を形成する（図2）<ref><pubmed> 22492350</pubmed></ref>。

　脳室帯で産まれたニューロンがどの層の形成に寄与するかは、それぞれの産まれた時期によって決まってくる。第Ⅱ層〜第Ⅵ層を形成するニューロンのうち、早くに産まれたニューロンほど深層の形成に寄与し、遅くに産まれた細胞ほど浅層の形成に寄与する。すなわち、遅くに産まれた細胞は、早くに産まれた細胞を追い越して、より表層に位置するようになる（inside-outパターン）。この移動様式の制御に深く関わるのが、第Ⅰ層に位置するカハール・レチウス細胞が産生する分泌性糖タンパク質のリーリンReelinである。リーリンを欠損するマウス変異体である[[リーラー]] [[Reeler]]では上述のinside-outパターンが崩れ、大まかにoutside-inのパターンを呈する<ref name=Terashima/>。なお、諸説あるもののリーリンの作用機序は不明である。大脳皮質の成熟とともに、細胞死によってカハール・レチウス細胞の数は著しく減少する。詳細はカハール・レチウス細胞の項を参照のこと。また、大脳皮質およびその発生についての詳細はそれぞれの項を参照されたい。

== 脊髄後角==

[[ファイル:図３後角の辺縁帯.jpg|thumb|right|250px|図3　脊髄後角の辺縁帯]]
　脊髄の灰白質は蝶が羽根を広げたような形態をしており、背側部を後角 posterior horn, dorsal horn、腹側部を前角 [[anterior horn]], [[ventral horn]]という。その中間を[[中間帯]] [[intermediate zone]]（[[側角]] [[lateral horn]]）と呼ぶ。後角は層構造を呈し、背側から[[後角尖]] [[apex]]、[[後角頭]] [[head]]、[[後角頚部]] [[neck]]、[[後角底]] [[base]]からなる。後角尖は更に2層に分けることが出来、背側を[[海綿質]] [[substantia spongiosa]]または辺縁帯（[[縁帯]]）といい、腹側を[[膠様質]] [[substantia gelatinosa]]という（図3）。なお、脊髄灰白質はスウェーデンの神経学者[[wikipedia:Bror Rexed|Bror Rexed]]によってⅠ層からⅩ層に区分されている。Rexedの区分では辺縁帯はⅠ層にあたり、膠様質はⅡ層にあたる<ref>''' ジョン・H・マーティン＝著、野村金子武嗣＝監訳''' マーティン神経解剖学テキストとアトラス　初版 ''西村書店（東京）'':2007</ref>。

　脊髄後角にあるニューロンは、[[後根神経節]]ニューロンからの[[体性感覚]]を受容する。辺縁帯では特に[[痛覚]]と[[温度覚]]を伝える神経線維（[[A-δ線維]]）の投射を受ける。

==関連項目==
*[[エレベーター運動]]
*[[神経管]]
（他ございましたら御指摘ください）

== 参考文献 ==
<references/>

（執筆者：尾身実、佐藤真　担当編集委員：大隅典子）

ファイル:図３後角の辺縁帯.jpg

2013-06-08T06:07:25Z

Makotosato:

終脳

2013-04-09T15:32:40Z

Makotosato: 参考文献の挿入

英語名：telencephalon　仏：le télencéphale　独：telenzephalon

　終脳は[[神経管]]の最も吻側に形成される脳である。発生途中の胚の背側において、[[脊索]]からの誘導を受けて[[wikipedia:ja:外胚葉|外胚葉]]から[[神経板]]が形成され、つづいて神経板の正中に生じる[[神経溝]]に沿って神経板は内側に陥入し、神経板の左右が癒着して神経管が形成される。初期の脳の形成では、神経管の前方において3箇所が膨らみ、[[前脳胞]]、[[中脳胞]]、[[菱脳胞]]の3つの脳胞とそれに続く神経管から構成される（[[3脳胞期]]）その後、前脳胞は[[終脳胞]]と[[間脳胞]]に、菱脳胞は[[後脳胞]]と[[髄脳胞]]に分かれ、尾方の神経管は[[脊髄]]となる([[5脳胞期]])。最も吻側の終脳胞は前脳胞が左右に膨らみ、ヒトでは更に背側から後方に膨らみ、最終的に弧状に回転して腹側から前方に伸展する。この終脳胞は最終的に大脳を形成することから、終脳は[[大脳]]と同等の意味を持つ。

== 神経管の発生 ==

　中枢神経系の発生において最も初期に起こる出来事は、胚の背側部において神経板(neural plate)が生じ、この神経板から神経管(neural tube)が形成されることである。[[wikipedia:ja:ヒト|ヒト]]を含め[[wikipedia:ja:脊椎動物|脊椎動物]]の胚は発生のあるステージにおいては最外層から外胚葉(ectoderm)、中間層は[[wikipedia:ja:中胚葉|中胚葉]](mesoderm)および最内層は[[wikipedia:ja:内胚葉|内胚葉]](endoderm)の三胚葉からなる。

　胚の背側の外胚葉に生じる神経板は、予定神経板領域に隣接する中胚葉から分泌される分子により外胚葉が肥厚して形成される。この神経板の形成過程を[[神経誘導]](neural induction)と呼ぶ。

　次に神経板の腹側の正中線上に中胚葉性の索状の構造である脊索(notochord)が生じ、脊索から放出される分子により神経板の両側が厚くなり、神経板の正中線に沿って神経溝が生じる<ref><pubmed>9425355</pubmed></ref><ref><pubmed>9309182</pubmed></ref>。その後、神経板の左右の縁が癒着することによって神経管が生じる。

　神経管の前端と後端は発生初期では完全に閉じておらず、前者を[[前神経孔]](anterior neuropore)、また後者を[[後神経孔]](posterior neuropore)と呼び、発生が進むにつれて閉塞する。後方の神経孔が閉塞せずに開放されたまま発生が継続されると[[二分脊椎]]の原因となる<ref><pubmed>11396850</pubmed></ref><ref><pubmed>19918803</pubmed></ref>。

== 3脳胞の形成 ==
[[ファイル:終脳の発達図.jpg|thumb|220px|'''図'''　3脳胞期と5脳胞期]]

　神経管の最前部では3つの中空の膨らみが形成され、この構造を3脳胞と言い、この時期を[[一次脳胞形成期]]と呼ぶ(図)。この中空の膨らみは吻側から前脳胞(prosencephalon)、中脳胞(mesencephalon)と菱脳胞(rhombencehanon)と呼ばれる。これら3つの脳胞に続く尾側の神経管は脳胞と比較し、分化が進まず脊髄(spinal cord)を形成する。ヒトでは受精後4週目でこれらの前脳胞、中脳胞、菱脳胞と脊髄に分かれることから、神経管の両端が閉塞する以前に3脳胞が形成される。また神経管は[[wikipedia:ja:胎児|胎児]]の屈曲位に一致して曲がり、前脳胞と中脳胞の境界で[[頭屈]]が、菱脳胞と脊髄の境界で[[頚屈]]が生じる<ref name=martin>'''ジョン・H・マーティン＝著、野村金子武嗣＝監訳''' マーティン神経解剖学テキストとアトラス　初版 ''西村書店（東京）'':2007</ref>。

== 5脳胞の形成 ==

　3脳胞は更に分化し、前脳胞からは終脳胞(telencephalon)と間脳胞(diencephalon)、中脳胞からは中脳胞(mesencephalon, midbrain)、菱脳胞から後脳胞(metencephalon, hindbrain)と髄脳胞(myelencephalon)が形成される(図)。この5つの脳胞からなる構造を５脳胞と言い、またこの時期を二次脳胞形成期と呼ぶ。

　ヒトでは受精後5週目に二次脳胞形成期に入る。形態的には前脳胞から左右に脳胞が形成されて終脳胞となり、左右の終脳胞に挟まれた脳胞が間脳胞となる。

　終脳胞は主に成体での[[大脳皮質]]に、間脳胞は[[視床]]、[[視床下部]]などを形成する。中脳胞はこれ以後分割されずに[[中脳]]のままで、中脳胞と菱脳胞の境界部は狭くなり[[菱脳峡]]が形成される。菱脳胞は長く伸び、中央部が左右に広がって全体が吻尾方向に伸びた菱形となり、後脳胞と髄脳胞に分割される。後脳胞と髄脳胞の境界部では背側から腹側に向かって屈曲が生じ、橋屈が生じる。後脳胞からは[[小脳]]および[[橋]]が、髄脳胞からは[[延髄]]が形成される<ref name=martin/>。

== 終脳の発達 ==

　終脳胞からは大脳皮質、[[海馬]]や[[嗅球]]などが生じる。この終脳胞の発達は前脳胞の左右の背側部が上方に隆起して始まる。ヒトではこの上方に隆起した部位は[[前頭葉]]及び[[頭頂葉]]になる。続いて終脳胞は後方に伸展して[[後頭葉]]を形成し、更に下方へ曲がり込んで前方へと伸展して側頭葉を形成する。ヒトの大脳皮質は終脳の伸展により体積の増加を抑え、大脳皮質の面積を増やすことにより、動物の高等化によって必要とされる中枢神経系での情報処理能力を増強している。更に大脳皮質は脳表に多数の皺や溝を形成し、皮質の表面積を増加させている。

　終脳は神経管の先端部分から形成されることから、終脳の内部は中空状である。この中空部分は終脳胞の発達に伴い、終脳の前方から頭頂へ、頭頂から後頭へと伸び、最終的に[[側頭葉]]に達している。この中空の空間を[[側脳室]]と呼び、前方に伸びる部位は[[側脳室前角]]、後方から下方へ曲がる部位は[[側脳室後角]]、側頭葉に終わる部位を[[側脳室下角]]と呼ぶ。側脳室は間脳の中空部位である[[第三脳室]]と[[室間孔]]で繋がり、[[第四脳室]]から第三脳室を経て側脳室へ続く[[脈絡叢]]が存在している。この脈絡叢は[[脳脊髄液]]を産生し、側脳室を満たしている<ref name=martin/>。

== 前脳、中脳と後脳の領域化に関与する転写因子 ==

　発生過程の脳では数多くの遺伝子が発現し、特に異なる転写因子の発現の組み合わせにより区画化（コンパートメント）が行われている。ここでは発生過程の脳で発現し、脳の区画化に関わる代表的な転写因子の機能について述べる。

　終脳の形成においてOtx遺伝子とEmx遺伝子が協働して機能している<ref><pubmed>11061430</pubmed></ref>。これらの遺伝子は[[転写因子]]であり、[[ショウジョウバエ]]の相同遺伝子(orthodenticleやempty spiracle)と高い類似性を保っている。これらの遺伝子の機能は、ショウジョウバエの頭部形成や、脊椎動物の前脳と中脳の形成に関与している。Otx2+/-/Emx2-/- 変異マウスの解析では、脳背側部および間脳領域(視床上部、視床)の欠損が認められ、両遺伝子が前脳形成に重要な役割を果たしている事が示されている<ref><pubmed>11493561</pubmed></ref>。

　前脳の発生が進むと背側側に大脳皮質と腹側側に[[基底核原基]]が形成され、終脳と成る。終脳の大脳皮質には[[興奮性神経細胞]]([[グルタミン酸]]作動性)と[[抑制性神経細胞]]([[GABA]]作動性)が存在している。前者は大脳皮質の脳室帯にて生まれ、法線方向(脳室から脳表面)に移動し、後者は基底核原基で生まれ、大脳皮質内には接線方向に移入して、大脳皮質を構成している<ref><pubmed>12042877</pubmed></ref>。近年、これらの興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の分化を制御する転写因子や分泌因子が同定されている<ref><pubmed>16883309</pubmed></ref><ref><pubmed>17514196</pubmed></ref>。また興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の細胞移動に関しても解明が進んでいる<ref><pubmed>11988760</pubmed></ref><ref><pubmed>17588709</pubmed></ref><ref><pubmed>19357392</pubmed></ref><ref><pubmed>19428236</pubmed></ref>。

　中脳と後脳の境目の形成に関与する遺伝子として[[Otx2]]や[[Gbx2]]遺伝子が知られている。[[wikipedia:ja:マウス|マウス]]の胎生7.5日目においてOtx2は前方にGbx2が後方に発現し、[[前後軸]]が決定される<ref><pubmed>11063941</pubmed></ref>。このOtx2とGbx2の発現境界は中脳と後脳の境（菱脳峡）に一致し、菱脳峡では線維芽細胞増殖因子である[[Fgf8]]が発現する<ref><pubmed>7768185</pubmed></ref>。このFgf8は前方の中脳胞から[[視蓋]]を、また後方の菱脳胞から小脳を誘導する。Gbx2遺伝子を欠損したマウスでは、Otx2の発現が後脳側に拡大し、通常中脳と後脳の境目に発現するFgf8は菱脳で発現する<ref><pubmed>9247335</pubmed></ref>。

　後脳では、発生の一時期に、[[菱脳節]](rhombomerer)と呼ばれる７ないし8個の膨らみが形成される。これらの菱脳節はそれぞれ異なる[[神経核]]を持ち、異なった性質を有している。この菱脳節の分節間の違いは発現する[[Homeobox遺伝子]]により制御されている。マウスでは[[wikipedia:ja:ゲノム|ゲノム]]4カ所に[[HoxA]]、[[HoxB]]、[[HoxC]]と[[HoxD]]という4つの[[ホメオティック遺伝子]]群のクラスターを持つ<ref><pubmed>17553908</pubmed></ref>。各クラスター内で遺伝子は全て同じ向きに転写され、前後軸に沿って発現する順番と遺伝子の並びが一致し、異なるHomeobox遺伝子の発現により菱脳節の分節間の違いが確立されている。ヒトの[[Hoxa1]]遺伝子の欠損は脳幹の一部の神経核が欠損し、[[自閉症]]に関与する事が示されている<ref><pubmed>11091361</pubmed></ref>。

== 参考文献 ==
<references/>

（執筆者：黒田一樹、佐藤真　担当編集者：大隅典子）

辺縁帯

2013-03-25T13:16:30Z

Makotosato:

英: marginal zone，仏: zone marginale，独: Randzone

　神経科学においては複数の異なる神経組織構造が「辺縁帯」の名を持つ。本項では次の３つの構造について述べる。

① 将来脊髄となる神経管の領域における辺縁帯。神経管の最表層部位を指す。 ② 大脳皮質の発生・発達過程における辺縁帯。発達過程の大脳皮質おいて最表層を指す。将来、第Ⅰ層（分子層molecular layer）を形成する。 ③ 脊髄後角における辺縁帯。脊髄後角が持つ層構造の中で、最背側の層を指す。

== ① 脊髄を形成する神経管領域における辺縁帯 ==

　神経管は、その発生当初には神経上皮細胞からなる層のみを持つが、神経上皮細胞の分裂によって、徐々にその厚みを増していき、脊髄を形成する領域の神経管領域ではやがて３層の構造を持つようになる。（神経管の前端からは脳が形成されるが、脳の発生についてはそれぞれの項を参照されたい。）神経管の持つ３層構造は、内側から外側にかけてそれぞれ脳室帯ventricular zone、外套層 mantle zone（中間層 intermediate zone）、辺縁帯 marginal zoneと呼ぶ。辺縁帯は神経管の最も外側の層で、発生の後期にはニューロンの軸索が豊富に分布する一方、神経細胞体の分布はまばらである<ref name=Sanes>''' Dan H. Sanes, Thomas A. Reh, William A. Harris ''' Development of the Nervous System, 2nd Ed. '' Academic Press (Oxford)'':2006</ref>。脳室帯は神経上皮細胞から成り、外套層はニューロンの細胞体に富む。これら３層とも発生過程で見られる一過的な組織構造であり、神経管が脊髄へと成熟するにしたがい、辺縁帯は白質white matterを、外套層は灰白質grey matterを、脳室帯は上衣層ependymal layerを形成する。 　初め、神経管は神経上皮細胞のみの偽重層上皮から成る。神経上皮細胞は神経幹細胞として機能し、対称分裂により自身を増やしていくが、やがて非対称分裂を行い始める。非対称分裂によって産まれた娘細胞のうち、突起を持たない娘細胞は細胞周期から外れて神経前駆細胞となり、神経管の外側に向かって法線方向に移動したのち、ニューロンへと分化する。この一連の細胞分裂の過程で神経管は肥厚していき、神経管の内腔（脳室面）側の脳室帯と外側の辺縁帯に区別されるようになる。脳室帯は神経上皮細胞により上皮構造を呈し、神経上皮細胞が増殖を行っている領域である<ref name=Terashima>'''寺島俊雄''' カラー図解神経解剖学講義ノート　第１版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>。辺縁帯は軟膜に面し、最初期に産まれたニューロンが分化・成熟するが、後述するように辺縁帯には後に神経軸索が多く走行するようになるので神経細胞体の密度は高くなく、ニューロンの分化に伴いニューロフィラメントの抗体染色によって可視化できるようになる<ref name=Sanes/>。続いて産まれる神経前駆細胞は脳室帯から移動したのち、脳室帯と辺縁帯の中間の位置を占めるようになる。これによって外套層が形成される。神経前駆細胞の移入によって外套層での細胞数は増加し、外套層は急速に発達する。神経上皮細胞は放射状グリアとも呼ばれ、双極性で神経突起を脳室面側と軟膜側双方に伸ばしており、核を含む細胞体は外套層と脳室帯の間を周期的に移動する。神経細胞体が外套層に位置する時には細胞周期のS期にあり、脳室帯に位置する時にはM期にあるので、M期特異的に現れるリン酸化ヒストンH3の抗体染色によって脳室帯は識別できる<ref name=Sanes/>。 　神経管の発生が進んで脊髄へと発達するにしたがい、辺縁帯には脳や末梢神経系から走行する軸索の束が富むようになる。これにより辺縁帯は白質へと成熟する。また、外套層は成熟したニューロンが集積していき、脊髄の灰白質を形成する。脳室帯は上皮組織から成る上衣層となる<ref>''' ブルース・M・カールソン＝著、白井敏雄＝監訳''' パッテン発生学　第５版 ''西村書店（東京）'':1994</ref>。

== ② 大脳皮質における辺縁帯 ==

　発生過程における、哺乳類の大脳皮質の最表層を指す。成熟した哺乳類の大脳皮質は６層の構造を持っており、辺縁帯はそのうちの最表層である第Ⅰ層Layer I（分子層molecular layer）を形成する。第Ⅰ層はニューロンをほとんど含まず、主な構成要素は、下層のⅡ・Ⅲ・Ⅴ層にある錐体細胞が伸ばす樹状突起と、それに入力する線維（交連線維・連合線維・視床非特殊核からの視床皮質投射線維）である。ただし、第Ⅰ層はカハール・レチウス細胞Cajal-Retzius cellsを含んでおり、この細胞はニューロンの移動に極めて重要なリーリンタンパクを産生する<ref name=Terashima/>。 　大脳皮質の発生初期には内側の脳室帯ventricular zoneと、外側のプレプレートpreplateだけしかみられないが、やがて脳室帯で産まれたニューロンがプレプレートに入り込み、プレプレートを２層に分割する。分割されたもののうち表層側は辺縁帯となり、深層側はサブプレートsubplateとなる。辺縁帯とサブプレートの間に移動したニューロンは皮質板cortical plateを形成する。辺縁帯は将来の第Ⅰ層を、皮質板は将来の第Ⅱ層〜第Ⅵ層を形成する<ref><pubmed> 22492350</pubmed></ref>。
 　脳室帯で産まれたニューロンがどの層の形成に寄与するかは、それぞれの産まれた時期によって決まってくる。第Ⅱ層〜第Ⅵ層を形成するニューロンのうち、早くに産まれたニューロンほど深層の形成に寄与し、遅くに産まれた細胞ほど浅層の形成に寄与する。すなわち、遅くに産まれた細胞は、早くに産まれた細胞を追い越して、より表層に位置するようになる（inside-outパターン）。この移動様式の制御に深く関わるのが、第Ⅰ層に位置するカハール・レチウス細胞が産生する分泌性糖タンパク質のリーリンReelinである。リーリンを欠損するマウス変異体であるリーラーReelerでは上述のinside-outパターンが崩れ、大まかにoutside-inのパターンを呈する<ref name=Terashima/>。なお、諸説あるもののリーリンの作用機序は不明である。大脳皮質の成熟とともに、細胞死によってカハール・レチウス細胞の数は著しく減少する。詳細はカハール・レチウス細胞の項を参照のこと。また、大脳皮質およびその発生についての詳細はそれぞれの項を参照されたい。

== ③ 脊髄後角における辺縁帯 ==

　脊髄の灰白質は蝶が羽根を広げたような形態をしており、背側部を後角posterior horn, dorsal horn、腹側部をanterior horn, ventral hornという。その中間を中間帯intermediate zone（側角lateral horn）と呼ぶ。後角は層構造を呈し、背側から後角尖apex、後角頭head、後角頚部neck、後角底baseからなる。後角尖は更に２層に分けることが出来、背側を海綿質substantia spongiosaまたは辺縁帯（縁帯）といい、腹側を膠様質substantia gelatinosaという。なお、脊髄灰白質はスウェーデンの神経学者Bror RexedによってⅠ層からⅩ層に区分されている。Rexedの区分では辺縁帯はⅠ層にあたり、膠様質はⅡ層にあたる<ref>''' ジョン・H・マーティン＝著、野村金子武嗣＝監訳''' マーティン神経解剖学テキストとアトラス　初版 ''西村書店（東京）'':2007</ref>。 　脊髄後角にあるニューロンは、後根神経節ニューロンからの体性感覚を受容する。辺縁帯では特に痛覚と温度覚を伝える神経線維（A-δ線維）の投射を受ける。

 
== 参考文献 ==
<references/>

 

（執筆者：尾身実、佐藤真、担当編集者：大隅典子）

翼板

2013-03-11T07:38:48Z

Makotosato:

英：alar plate

　神経管の発生過程で、内腔（後の脳室・中心管）に面する神経上皮細胞は背側と腹側に分かれて増殖・移動し、それぞれ細胞集団を作る。このとき内腔を囲む外側壁中央を吻尾方向に走る境界溝(sulcus limitans)によって分けられた背側の細胞集団を翼板(alar plate)という。また、腹側の細胞集団は基板(basal plate)とよばれ、左右の翼板をつなぐ領域を蓋板(roof plate)、左右の基板をつなぐ領域を底板(floor plate)という。神経機能の局在を大まかに分けると、翼板は知覚に関与し、翼板の背側部は体性感覚、その腹側部は臓性知覚に関与する。一方、基板は運動性でその背側部は臓性運動、その腹側部は体性運動に関与する。神経カラムの考えに従えば、脊髄から脳幹までの全域がこの４本の神経機能の柱（カラム）によって構成されており、発生が進むにつれて神経管が変形して脳脊髄に分化する過程でもこのような機能的局在関係は良く保たれる。境界溝が中脳で終わることから、間脳と終脳では上記の機能区分は明瞭に出来ないが、間脳においては遺伝子の発現様式などから翼板・基板由来の領域に区別されている。

== 翼板の分化 ==

=== 脊髄　 ===

　発生が完了した状態の脊髄は、細胞体とその樹状突起からなる灰白質と、その辺縁部を占め、脊髄を上下行する軸索からなる白質の領域に分けられ、脊髄中心部を占め、H字形をした灰白質は、背側から腹側方向に後角、中間質、前角に分けられる。翼板および基板は脊髄の灰白質部分となるが、その位置関係を反映して、後角(dorsal horn)と中間質の背側半が翼板に由来し、前角(ventral horn)と中間質の腹側半が基板に由来する。尚、蓋板と底板は白質部分となる。 　翼板のニューロンは、成熟して後角にある介在ニューロンおよび投射ニューロンをつくる。これらのニューロンは、感覚情報を脊髄神経節ニューロンから直接受け取り脳幹や間脳に投射する。一方、基板のほとんどのニューロンは成熟して前角にある介在ニューロンや運動ニューロンになり、前根を通って末梢に投射する。[[ファイル:翼板.jpg|thumb|400px|脊髄(A)と脳幹(B)における神経核のカラムの配置（文献<ref>'''寺島俊雄''' 神経解剖学講義ノート第１版 ''金芳堂（京都）'':2011</ref>p60より転載）]]神経カラムの概念では、背側から腹側に向かって、①体性知覚を司る一般体性求心性ニューロンカラムgeneral somatic afferent column (GSA)、②内臓知覚を司る一般臓性求心性ニューロンカラムgeneral visceral afferent column (GVA)が翼板由来として配置し、③内臓の平滑筋、心筋や腺を支配する一般臓性遠心性ニューロンカラムgeneral visceral efferent column (GVE)、④体節に由来する骨格筋を支配するニューロンが集まる一般体性運動性カラムgeneral somatic efferent column (GSE)が基板由来として配置する。
 　神経カラムの概念は比較的古く、翼板や基板の機能ドメインを理解するために用いられてきたが、現在、脊髄ではより詳細な翼板由来の神経細胞の分化過程が分かってきている。すなわち、翼板領域では背腹軸に沿った遺伝子発現の違いによって６種類の神経細胞集団(d1,d2,d3,d4,d5,d6：介在ニューロン)へと分化することが分かっている<ref><pubmed>19543221</pubmed></ref>。特に、背側の３つは蓋板依存的に分化し、蓋板と外胚葉より分泌されるBone morphologic protein (BMP)やTransforming growth factor —β(TGF—β)シグナルによって分化誘導される<ref><pubmed>12593981</pubmed></ref>。また、Wingless-type MMTV integration site family　(Wnt)や体節からのレチノイン酸も分化制御に関与している。一方で基板領域は底板より分泌されるSonic hedgehog (Shh)の濃度勾配によって5種の神経細胞集団（V0,V1,V2,V3：介在ニューロン、MN：運動ニューロン)へと分化する（引用文献<ref><pubmed>21539826</pubmed></ref>。（詳しくは神経管の項を参考にされたい）

=== 延髄・橋 ===

　延髄・橋では背側の蓋板が左右に開き、中心管は拡大して第四脳室を形成する。その結果、脊髄において翼板、境界溝、基板が背側から腹側への配置であったものが、延髄から橋にかけての配置は、外側から内側方向に翼板、境界溝、基板の順で配列する。開放延髄から橋にかけては上述の４つのカラムに加えて、味覚の入力を受けるための特殊臓性求心性ニューロンカラムspecial visceral afferent column　(SVA)と、聴覚や前庭感覚が入力する特殊体性求心性ニューロンカラムspecial somatic afferent column (SSA)が翼板由来として加わる。また、鰓弓に由来する横紋筋を支配する特殊臓性遠心性ニューロンカラム(special visceral efferent column, SVE)が基板由来として加わる。さらに、発生途中の延髄から橋にかけては、翼板の背側が活発に細胞増殖することでふくらみ、菱脳唇(rhombic lip)とよばれる領域を形成する。そして、菱脳唇の後部から神経細胞集団が移動して脳幹の高さごとに特徴的な形態形成が起こり、最終的には蝸牛神経核、橋核、オリーブ核となる。

=== 小脳・中脳　 ===

　小脳は翼板に由来する菱脳唇の前部から発生し、この場所では翼板体性感覚域の細胞増殖が活発で、小脳発生途中の構造物である小脳原基を経て片葉と小節、さらに正中部の虫部が生じる。小脳には様々な感覚が集まり、それらを統合する機能を持つことからも、知覚や感覚の神経機能をもつ翼板由来の構造物であることがうかがえる。 　中脳では翼板は背外側へと増大して、蓋板と共に中脳室の背側を被う板状の隆起（四丘板）を形成する。そして、さらに発生が進むと、四丘板は4個の高まりに分割され、吻側の1対が上丘（superior colliculus ）、尾側の1対が下丘(inferior colliculus)となる。上丘・下丘に加えて、三叉神経中脳路核、赤核（red nucleus）および黒質（substantia nigra）は一般に翼板由来と考えられているが、黒質に関しては基板由来であるという説もあり、遺伝子発現に基づいた解析より黒質ドーパミンニューロンが基板由来であるとの報告がある<ref><pubmed>16414173</pubmed></ref>。一方、中脳の基板由来として動眼神経核、滑車神経核および動眼神経腹核が形成される。

=== 間脳・終脳 ===

　境界溝が中脳の頭端で終わり視床下溝とは区別されることを考慮すると、間脳と終脳の構造は発生学的には翼板由来と言える。一方で、視床下溝を境界溝の延長と考えれば視床は翼板由来で、視床下部は基板由来と言える。近年は、遺伝子発現パターンによって脳領域を定義するprosomericモデル<ref><pubmed>21441981</pubmed></ref>が提唱されており、そのモデルに基づくと翼板と基板の境界は視床下溝に沿って分かれており、視床下部はさらに遺伝子発現の違いによって翼板領域と基板領域に区別される。 

=== 参考文献 ===

 <references /> （執筆者：猪口徳一、佐藤真、担当編集者：大隅典子）

2013-02-08T05:31:47Z

Makotosato:

英語　development of telencephalon　仏語　le télencéphale　独語　telenzephalon

　終脳は神経管の最も吻側に形成される脳である。発生途中の胚の背側において、脊索からの誘導を受けて外胚葉から神経板が形成され、つづいて神経板の正中に生じる神経溝に沿って神経板は内側に陥入し、神経板の左右が癒着して神経管が形成される。初期の脳の形成では、神経管の前方において3箇所が膨らみ、前脳胞、中脳胞、菱脳胞の3つの脳胞とそれに続く神経管から構成される（3脳胞期）その後、前脳胞は終脳胞と間脳胞に、菱脳胞は後脳胞と髄脳胞に分かれ、尾方の神経管は脊髄となる(5脳胞期)。最も吻側の終脳胞は前脳胞が左右に膨らみ、ヒトでは更に背側から後方に膨らみ、最終的に弧状に回転して腹側から前方に伸展する。この終脳胞は最終的に大脳を形成することから、終脳は大脳と同等の意味を持つ。

== 神経管の発生 ==

　中枢神経系の発生において最も初期に起こる出来事は、胚の背側部において神経板(neural plate)が生じ、この神経板から神経管(neural tube)が形成されることである。ヒトを含め脊椎動物の胚は発生のあるステージにおいては最外層から外胚葉(ectoderm)、中間層は中胚葉(mesoderm)および最内層は内胚葉(endoderm)の三胚葉からなる。胚の背側の外胚葉に生じる神経板は、予定神経板領域に隣接する中胚葉から分泌される分子により外胚葉が肥厚して形成される。この神経板の形成過程を神経誘導(neural induction)と呼ぶ。次に神経板の腹側の正中線上に中胚葉性の索状の構造である脊索(notochord)が生じ、脊索から放出される分子により神経板の両側が厚くなり、神経板の正中線に沿って神経溝が生じる。その後、神経板の左右の縁が癒着することによって神経管が生じる。神経管の前端と後端は発生初期では完全に閉じておらず、前者を前神経孔(anterior neuropore)、また後者を後神経孔(posterior neuropore)と呼び、発生が進むにつれて閉塞する。後方の神経孔が閉塞せずに開放されたまま発生が継続されると二分脊椎の原因となる。

== 3脳胞の形成 [[ファイル:終脳の発達図.jpg|thumb|220px]]==

　神経管の最前部では3つの中空の膨らみが形成され、この構造を3脳胞と言い、この時期を一次脳胞形成期と呼ぶ(図)。この中空の膨らみは吻側から前脳胞(prosencephalon)、中脳胞(mesencephalon)と菱脳胞(rhombencehanon)と呼ばれる。これら３つの脳胞に続く尾側の神経管は脳胞と比較し、分化が進まず脊髄(spinal cord)を形成する。ヒトでは受精後4週目でこれらの前脳胞、中脳胞、菱脳胞と脊髄に分かれることから、神経管の両端が閉塞する以前に3脳胞が形成される。また神経管は胎児の屈曲位に一致して曲がり、前脳胞と中脳胞の境界で頭屈が、菱脳胞と脊髄の境界で頚屈が生じる。

== 5脳胞の形成 ==

　３脳胞は更に分化し、前脳胞からは終脳胞(telencephalon)と間脳胞(diencephalon)、中脳胞からは中脳胞(mesencephalon, midbrain)、菱脳胞から後脳胞(metencephalon, hindbrain)と髄脳胞(myelencephalon)が形成される(図)。この5つの脳胞からなる構造を５脳胞と言い、またこの時期を二次脳胞形成期と呼ぶ。ヒトでは受精後5週目に二次脳胞形成期に入る。形態的には前脳胞から左右に脳胞が形成されて終脳胞となり、左右の終脳胞に挟まれた脳胞が間脳胞となる。終脳胞は主に成体での大脳皮質に、間脳胞は視床、視床下部などを形成する。中脳胞はこれ以後分割されずに中脳のままで、中脳胞と菱脳胞の境界部は狭くなり菱脳峡が形成される。菱脳胞は長く伸び、中央部が左右に広がって全体が吻尾方向に伸びた菱形となり、後脳胞と髄脳胞に分割される。後脳胞と髄脳胞の境界部では背側から腹側に向かって屈曲が生じ、橋屈が生じる。後脳胞からは小脳および橋が、髄脳胞からは延髄が形成される。

== 終脳の発達 ==

　終脳胞からは大脳皮質、海馬や嗅球などが生じる。この終脳胞の発達は前脳胞の左右の背側部が上方に隆起して始まる。ヒトではこの上方に隆起した部位は前頭葉及び頭頂葉になる。続いて終脳胞は後方に伸展して後頭葉を形成し、更に下方へ曲がり込んで前方へと伸展して側頭葉を形成する。ヒトの大脳皮質は終脳の伸展により体積の増加を抑え、大脳皮質の面積を増やすことにより、動物の高等化によって必要とされる中枢神経系での情報処理能力を増強している。更に大脳皮質は脳表に多数の皺や溝を形成し、皮質の表面積を増加させている。 　終脳は神経管の先端部分から形成されることから、終脳の内部は中空状である。この中空部分は終脳胞の発達に伴い、終脳の前方から頭頂へ、頭頂から後頭へと伸び、最終的に側頭葉に達している。この中空の空間を側脳室と呼び、前方に伸びる部位は側脳室前角、後方から下方へ曲がる部位は側脳室後角、側頭葉に終わる部位を側脳室下角と呼ぶ。側脳室は間脳の中空部位である第三脳室と室間孔で繋がり、第四脳室から第三脳室を経て側脳室へ続く脈絡叢が存在している。この脈絡叢は脳脊髄液を産生し、側脳室を満たしている。

== 前脳、中脳と後脳の領域化に関与する転写因子 ==

　発生過程の脳では数多くの遺伝子が発現し、特に異なる転写因子の発現の組み合わせにより区画化（コンパートメント）が行われている。ここでは発生過程の脳で発現し、脳の区画化に関わる代表的な転写因子の機能について述べる。 　終脳の形成においてOtx遺伝子とEmx遺伝子が協働して機能している。これらの遺伝子は転写因子であり、ショウジョウバエの相同遺伝子(orthodenticleやempty spiracle)と高い類似性を保っている。これらの遺伝子の機能は、ショウジョウバエの頭部形成や、脊椎動物の前脳と中脳の形成に関与している。Otx2/Emx2ダブル欠損マウスならびOtx1/Emx2ダブル欠損マウスの解析では、脳背側部および間脳領域(視床上部、視床)の欠損が認められ、両遺伝子が前脳形成に重要な役割を果たしている事が示されている。 　前脳の発生が進むと背側側に大脳皮質と腹側側に基底核原基が形成され、終脳と成る。終脳の大脳皮質には興奮性神経細胞(グルタミン酸作動性)と抑制性神経細胞(GABA作動性)が存在している。前者は大脳皮質の脳室帯にて生まれ、法線方向(脳室から脳表面)に移動し、後者は基底核原基で生まれ、大脳皮質内には接線方向に移入して、大脳皮質を構成している。近年、これらの興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の分化を制御する転写因子や分泌因子が同定されている。また興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の細胞移動に関しても解明が進んでいる。 中脳と後脳の境目の形成に関与する遺伝子としてOtx2やGbx2遺伝子が知られている。マウスの胎生7.5日目においてOtx2は前方にGbx2が後方に発現し、前後軸が決定される。このOtx2とGbx2の発現境界は中脳と後脳の境（菱脳峡）に一致し、菱脳峡では線維芽細胞増殖因子であるFgf8が発現する。このFgf8は前方の中脳胞から視蓋を、また後方の菱脳胞から小脳を誘導する。Gbx2遺伝子を欠損したマウスでは、Otx2の発現が後脳側に拡大し、通常中脳と後脳の境目に発現するFgf8は菱脳で発現する。

　後脳では、発生の一時期に、菱脳節(rohmbomerer)と呼ばれる７ないし8個の膨らみが形成される。これらの菱脳節はそれぞれ異なる神経核を持ち、異なった性質を有している。この菱脳節の分節間の違いは発現するHomeobox遺伝子により制御されている。マウスではゲノム4カ所にHoxA、HoxB、HoxCとHoxDという4つのホメオティック遺伝子群のクラスターを持つ。各クラスター内で遺伝子は全て同じ向きに転写され、前後軸に沿って発現する順番と遺伝子の並びが一致し、異なるHomeobox遺伝子の発現により菱脳節の分節間の違いが確立されている。ヒトのHoxa1遺伝子の欠損は脳幹の一部の神経核が欠損し、自閉症に関与する事が示されている。 

（執筆者：黒田一樹、佐藤真、担当編集者：大隅典子）

ファイル:終脳の発達図.jpg

2013-02-08T05:18:45Z

Makotosato:

終脳

2013-02-08T04:01:33Z

Makotosato: ページの作成：「英語　development of telencephalon　仏語　le télencéphale　独語　telenzephalon 　終脳は神経管の最も吻側に形成される脳である。発生...」

英語　development of telencephalon　仏語　le télencéphale　独語　telenzephalon

　終脳は神経管の最も吻側に形成される脳である。発生途中の胚の背側において、脊索からの誘導を受けて外胚葉から神経板が形成され、つづいて神経板の正中に生じる神経溝に沿って神経板は内側に陥入し、神経板の左右が癒着して神経管が形成される。初期の脳の形成では、神経管の前方において3箇所が膨らみ、前脳胞、中脳胞、菱脳胞の3つの脳胞とそれに続く神経管から構成される（3脳胞期）その後、前脳胞は終脳胞と間脳胞に、菱脳胞は後脳胞と髄脳胞に分かれ、尾方の神経管は脊髄となる(5脳胞期)。最も吻側の終脳胞は前脳胞が左右に膨らみ、ヒトでは更に背側から後方に膨らみ、最終的に弧状に回転して腹側から前方に伸展する。この終脳胞は最終的に大脳を形成することから、終脳は大脳と同等の意味を持つ。

== 神経管の発生 ==

　中枢神経系の発生において最も初期に起こる出来事は、胚の背側部において神経板(neural plate)が生じ、この神経板から神経管(neural tube)が形成されることである。ヒトを含め脊椎動物の胚は発生のあるステージにおいては最外層から外胚葉(ectoderm)、中間層は中胚葉(mesoderm)および最内層は内胚葉(endoderm)の三胚葉からなる。胚の背側の外胚葉に生じる神経板は、予定神経板領域に隣接する中胚葉から分泌される分子により外胚葉が肥厚して形成される。この神経板の形成過程を神経誘導(neural induction)と呼ぶ。次に神経板の腹側の正中線上に中胚葉性の索状の構造である脊索(notochord)が生じ、脊索から放出される分子により神経板の両側が厚くなり、神経板の正中線に沿って神経溝が生じる。その後、神経板の左右の縁が癒着することによって神経管が生じる。神経管の前端と後端は発生初期では完全に閉じておらず、前者を前神経孔(anterior neuropore)、また後者を後神経孔(posterior neuropore)と呼び、発生が進むにつれて閉塞する。後方の神経孔が閉塞せずに開放されたまま発生が継続されると二分脊椎の原因となる。

== 3脳胞の形成 ==

　神経管の最前部では3つの中空の膨らみが形成され、この構造を3脳胞と言い、この時期を一次脳胞形成期と呼ぶ(図1)。この中空の膨らみは吻側から前脳胞(prosencephalon)、中脳胞(mesencephalon)と菱脳胞(rhombencehanon)と呼ばれる。これら３つの脳胞に続く尾側の神経管は脳胞と比較し、分化が進まず脊髄(spinal cord)を形成する。ヒトでは受精後4週目でこれらの前脳胞、中脳胞、菱脳胞と脊髄に分かれることから、神経管の両端が閉塞する以前に3脳胞が形成される。また神経管は胎児の屈曲位に一致して曲がり、前脳胞と中脳胞の境界で頭屈が、菱脳胞と脊髄の境界で頚屈が生じる。

== 5脳胞の形成 ==

　３脳胞は更に分化し、前脳胞からは終脳胞(telencephalon)と間脳胞(diencephalon)、中脳胞からは中脳胞(mesencephalon, midbrain)、菱脳胞から後脳胞(metencephalon, hindbrain)と髄脳胞(myelencephalon)が形成される(図1)。この5つの脳胞からなる構造を５脳胞と言い、またこの時期を二次脳胞形成期と呼ぶ。ヒトでは受精後5週目に二次脳胞形成期に入る。形態的には前脳胞から左右に脳胞が形成されて終脳胞となり、左右の終脳胞に挟まれた脳胞が間脳胞となる。終脳胞は主に成体での大脳皮質に、間脳胞は視床、視床下部などを形成する。中脳胞はこれ以後分割されずに中脳のままで、中脳胞と菱脳胞の境界部は狭くなり菱脳峡が形成される。菱脳胞は長く伸び、中央部が左右に広がって全体が吻尾方向に伸びた菱形となり、後脳胞と髄脳胞に分割される。後脳胞と髄脳胞の境界部では背側から腹側に向かって屈曲が生じ、橋屈が生じる。後脳胞からは小脳および橋が、髄脳胞からは延髄が形成される。

== 終脳の発達 ==

　終脳胞からは大脳皮質、海馬や嗅球などが生じる。この終脳胞の発達は前脳胞の左右の背側部が上方に隆起して始まる。ヒトではこの上方に隆起した部位は前頭葉及び頭頂葉になる。続いて終脳胞は後方に伸展して後頭葉を形成し、更に下方へ曲がり込んで前方へと伸展して側頭葉を形成する。ヒトの大脳皮質は終脳の伸展により体積の増加を抑え、大脳皮質の面積を増やすことにより、動物の高等化によって必要とされる中枢神経系での情報処理能力を増強している。更に大脳皮質は脳表に多数の皺や溝を形成し、皮質の表面積を増加させている。 　終脳は神経管の先端部分から形成されることから、終脳の内部は中空状である。この中空部分は終脳胞の発達に伴い、終脳の前方から頭頂へ、頭頂から後頭へと伸び、最終的に側頭葉に達している。この中空の空間を側脳室と呼び、前方に伸びる部位は側脳室前角、後方から下方へ曲がる部位は側脳室後角、側頭葉に終わる部位を側脳室下角と呼ぶ。側脳室は間脳の中空部位である第三脳室と室間孔で繋がり、第四脳室から第三脳室を経て側脳室へ続く脈絡叢が存在している。この脈絡叢は脳脊髄液を産生し、側脳室を満たしている。

== 前脳、中脳と後脳の領域化に関与する転写因子 ==

　発生過程の脳では数多くの遺伝子が発現し、特に異なる転写因子の発現の組み合わせにより区画化（コンパートメント）が行われている。ここでは発生過程の脳で発現し、脳の区画化に関わる代表的な転写因子の機能について述べる。 　終脳の形成においてOtx遺伝子とEmx遺伝子が協働して機能している。これらの遺伝子は転写因子であり、ショウジョウバエの相同遺伝子(orthodenticleやempty spiracle)と高い類似性を保っている。これらの遺伝子の機能は、ショウジョウバエの頭部形成や、脊椎動物の前脳と中脳の形成に関与している。Otx2/Emx2ダブル欠損マウスならびOtx1/Emx2ダブル欠損マウスの解析では、脳背側部および間脳領域(視床上部、視床)の欠損が認められ、両遺伝子が前脳形成に重要な役割を果たしている事が示されている。 　前脳の発生が進むと背側側に大脳皮質と腹側側に基底核原基が形成され、終脳と成る。終脳の大脳皮質には興奮性神経細胞(グルタミン酸作動性)と抑制性神経細胞(GABA作動性)が存在している。前者は大脳皮質の脳室帯にて生まれ、法線方向(脳室から脳表面)に移動し、後者は基底核原基で生まれ、大脳皮質内には接線方向に移入して、大脳皮質を構成している。近年、これらの興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の分化を制御する転写因子や分泌因子が同定されている。また興奮性神経細胞や抑制性神経細胞の細胞移動に関しても解明が進んでいる。 中脳と後脳の境目の形成に関与する遺伝子としてOtx2やGbx2遺伝子が知られている。マウスの胎生7.5日目においてOtx2は前方にGbx2が後方に発現し、前後軸が決定される。このOtx2とGbx2の発現境界は中脳と後脳の境（菱脳峡）に一致し、菱脳峡では線維芽細胞増殖因子であるFgf8が発現する。このFgf8は前方の中脳胞から視蓋を、また後方の菱脳胞から小脳を誘導する。Gbx2遺伝子を欠損したマウスでは、Otx2の発現が後脳側に拡大し、通常中脳と後脳の境目に発現するFgf8は菱脳で発現する。

　後脳では、発生の一時期に、菱脳節(rohmbomerer)と呼ばれる７ないし8個の膨らみが形成される。これらの菱脳節はそれぞれ異なる神経核を持ち、異なった性質を有している。この菱脳節の分節間の違いは発現するHomeobox遺伝子により制御されている。マウスではゲノム4カ所にHoxA、HoxB、HoxCとHoxDという4つのホメオティック遺伝子群のクラスターを持つ。各クラスター内で遺伝子は全て同じ向きに転写され、前後軸に沿って発現する順番と遺伝子の並びが一致し、異なるHomeobox遺伝子の発現により菱脳節の分節間の違いが確立されている。ヒトのHoxa1遺伝子の欠損は脳幹の一部の神経核が欠損し、自閉症に関与する事が示されている。 

（執筆者：黒田一樹、佐藤真、担当編集者：大隅典子）

蓋板

2013-02-08T03:53:57Z

Makotosato: ページの作成：「英：roof plate 　蓋板(roof plate)は、脊椎動物における神経発生の過程で神経板(neural plate)が閉じて形成される神経管(neural tube)の...」

英：roof plate

　蓋板(roof plate)は、脊椎動物における神経発生の過程で神経板(neural plate)が閉じて形成される神経管(neural tube)の背側正中領域であり、中枢神経系の背側のパターン形成に重要な働きを持つ。蓋板は終脳から脊髄まで脳の吻尾軸に沿ってどの部位にも存在するが、特に脊髄の背側部においてその形成機構が良く解析されている。

==   蓋板の構造 ==

　神経管の両側では上衣層（胚芽層：ependymal layer）、外套層(mantle layer、後の脊髄灰白質)、縁帯(marginal layer、後の脊髄白質)の3層構造をとっているが、蓋板（および底板）では細胞分裂が少なく、神経細胞が生じないので外套層が形成されない。上衣層と上衣細胞の突起から成る辺縁層は形成され、辺縁層は後に交連性の神経軸索の通路となるので、場所によっては厚く肥大する（特に底板の場合に顕著）。蓋板の細胞は神経管背側の湾曲部を構成するため、特徴的な鋭角三角形のような形態を示す。

== 蓋板形成の流れ ==

　脊椎動物の初期発生における神経胚の時期には、外胚葉背側部に形成された神経板が陥入して神経溝(neural groove)となると、神経板と表皮外胚葉の境界部に神経堤(neural crest)が形成される。神経溝は次第に円筒状になり、最終的には背側部が融合して管が閉じて神経管を形成する。この時、神経堤は表皮と神経管の間の部分を占めるが、神経堤には神経管の背側部からもしばらく細胞が供給される。神経管背側部からの神経堤細胞の離脱が終わった時点で、神経管背側正中領域は蓋板となる。

 　神経管背側正中領域から産生される神経堤細胞と蓋板細胞の前駆細胞は形態的にも分子的にも区別することができないため、共通の前駆細胞から産生されると考えられている。ただし、Krispinらはニワトリ体幹部神経管の細胞系譜を追跡し、将来、腹側の構造(交感神経節)を形成する細胞は神経管内の背側にあって最初に神経管を離脱し、反対に、背側に分布するメラノサイトとなる細胞は神経管内で腹側に分布して次第に背側に移動し最後に神経管を離脱することを明らかにした。蓋板細胞の前駆細胞は神経管内のメラノサイト前駆細胞より腹側に分布し、神経堤細胞が順次離脱していくのに伴って次第に背側に移動し、メラノサイト前駆細胞が離脱した後に背側正中領域を占めるとされている<<Krispin 2010>>。

== 蓋板形成の分子機構 ==

　初期の神経板は背側の性質を持っているが、脊索から分泌された腹側化シグナルSonic hedgehog (SHH)が作用して腹側が決定され、さらに表皮外胚葉から、のちには蓋板から背側化シグナルが分泌されることで背側領域ではSHHの作用が相殺されて背側が決定される。この背側の分化を誘導するシグナル分子には表皮外胚葉から分泌される因子と、神経管内で発現する内在性の因子がある。

=== 分泌因子 ===

　分泌因子としてはBMP (bone morphogenetic protein)タンパク質が主要な役割を果たしており、BMP 4とBMP7はニワトリ胚の蓋板の形成時期に表皮外胚葉で一過的に発現する。これらを未分化なニワトリ神経板尾側部の培養液に加えると蓋板の細胞が誘導される。この誘導はnogginやfollistatinなどのBMPシグナルの特異的な阻害剤を用いて阻害することができる<<Liem 1997>>。BMP4、BMP7、BMP阻害剤、あるいは活性型BMP受容体(caBMPR1A)などをニワトリHH (Hamburger-Hamilton stage)10期の神経板尾側部にelectroporationで導入する実験によりBMPシグナルは蓋板の発生に必要かつ十分であることが示されている<<Chizhikov 2004, Liu 2004>>。

 　WNT (wingless-related mouse mammary tumour virus integration site)ファミリーのいくつかの分子はニワトリ及びマウスの表皮外胚葉や蓋板形成期の背側正中領域に発現している。HH10期のニワトリ神経板でWNTシグナルを抑えても蓋板の形成は阻害されなかった<<Chizhikov 2004>>。表皮外胚葉からのWNTシグナルが蓋板の誘導に必要かどうかはまだわからない。

 VitaminA欠乏条件下のウズラの神経管では腹側化が優勢であり、BMP4やWnt1、Msx2などの蓋板のマーカー遺伝子の発現領域が減少していた<<Wilson 2004>>。また、レチノイン酸合成酵素Raldh2(aldh1a2)遺伝子の第1イントロン内には四足脊椎動物で保存された配列があり、Raldh2の脊髄背側部における発現を制御するエンハンサー領域であることが示されている<<Castillo 2010>>。これらの研究はレチノイン酸シグナルが蓋板を含む神経管背側部の形成に何らかの役割を果たしていることを示唆している。

=== 内在性因子 ===

　内在性因子としては、LIMホメオドメインを持つ転写因子LHX1Aが知られている。LHX1Aは蓋板の前駆細胞および分化した蓋板の細胞に特異的に発現している。Lhx1a遺伝子に変異を持つDreherマウスでは吻側の蓋板が形成されない<<Millonig 2000>>。ニワトリ脊髄や未分化な神経管吻側部のexplantにLMX1Aを異所性に発現させると蓋板関連分子の発現が誘導される<<Chizhikov 2004>>。LMX1Aの発現誘導にはBMPシグナルが必要かつ十分であることが示されている<<Chizhikov 2004>>。逆に、LMX1AがないとBMP4は蓋板を誘導できないので、LMX1AはBMPシグナルのメディエーターである<<Chizhikov 2004>>。異所性に発現したLMX1Aが蓋板を誘導できる領域は異所性に発現したBMPが誘導できる領域と比べて小さいので、BMPの下流にはLMX1A以外の経路もあると考えられる<<Chizhikov 2004, Liu 2004>>。

 　LMX1BはオルソログであるLMX1Aと同様にニワトリの蓋板の前駆細胞や分化した蓋板細胞に発現し、過剰発現させると機能的な蓋板を誘導する<<Chizhikov 2004JN>>。また、LMX1Aの上流で機能し、異所性に発現させるとLMX1Aの発現を誘導する。マウスではLMX1Bは蓋板で発現しておらず、蓋板の誘導はLMX1Aのみに依存するが、Dreherマウスにおける蓋板形成異常はLMX1Bの過剰発現で部分的に回復するので、機能的には重複があると考えられる。ただし、LMX1BにLMX1Aと似た蓋板誘導能があるのか、LMX1Aとは異なる蓋板誘導経路を活性化しているのかは弁別できない。

 　BMPシグナルのターゲットであるMSXファミリーはマウスではMsx1、Msx2およびMsx3の3つの遺伝子から成り、すべて初期の脊髄背側に発現している。発生が進むにつれ、Msx1とMsx2は背側正中領域に限局するようになり、Msx3は神経管の背側1/3で蓋板を除く領域に発現する。マウスMsx1をニワトリ脊髄に発現させるといくつかの蓋板マーカーの発現を誘導できる<<Liu 2004>>。

== 蓋板依存的な中枢神経系背側のパターン形成 ==

　分化した蓋板は形成中心(organizing center)としてシグナル分子を分泌し、脊髄背側の神経細胞の分化を誘導する。

=== 脊髄 ===

　蓋板が脊髄背側の神経の運命決定に関わっていることを示す最初の知見は、未分化な神経板に蓋板を移植するとdI1とdI3という背側の介在神経細胞(dorsal interneuron)が誘導されるという発見であった<<Liem et al., 1997>>。その後、蓋板に特異的なGdf (growth differentiation factor) 7遺伝子のプロモータを利用してジフテリアトキシンを発現させるGdf7-DTAマウスを用いて蓋板を欠失させると、最も背側のdI1-3は誘導されず、これを補うように腹側のdI4-6が余計に誘導されること、また、dI1-3の前駆細胞が失われたことによってではなく、蓋板からのシグナルが発信されないことによってdI1-3が誘導されないことがわかり、背側の介在神経細胞はデフォルトではdI4-6になるが、蓋板に近い領域では蓋板からのシグナルがそれを抑制してdI1-3に方向付けることが明らかになった<<Lee 2000>>。 一方、dreherマウスでは蓋板の欠失だけでなくdI1の減少も認められた。Lmx1aは蓋板でのみ発現しているので、これは蓋板からのnon-autonomousなシグナルが働いていることを示唆している<<Millonig 2000, Millen 2004>>。このnon-autonomousな蓋板のシグナルの存在は、ニワトリ神経板でLmx1aやLmx1bを発現させて異所性に蓋板をつくると、その場所ではdI2-6の代わりにdI1がnon-autonomousに誘導されることからも示された<<Chizhikov 2004Dev,JN>>。

 　蓋板からの背側化シグナルの分子実体は主にBMPとWNTである。LiemらはBMPファミリーの分子はdI1とdI3を誘導できることをニワトリ神経板のexplantを用いて示した<<1995,1997>>。その後、Timmerらがマウス神経管に活性化BMPレセプターを発現させる実験により、BMPシグナルの強度依存的にdI1-3を誘導することを示した。BMPシグナルが強い（高BMP濃度の）領域ではdI1が、逆にシグナルが低い領域ではdI3がより優勢に誘導される<<2002>>。このBMPの局所的な濃度勾配は、BMPとヘパラン硫酸プロテオグリカン(heparan sulfate proteoglycans, HSPG)との相互作用によって形成される。N末端付近の塩基性アミノ酸に富むHSPGとの結合に重要な領域の5残基を欠失させたBMP4を神経管背側部に強制発現させると、野生型のBMP4を発現させた場合と比較してより広い範囲で背側化認められた<<Hu et al 2004>>。ただし、個々のBMPタンパク質はそれぞれに特有の役割を果たしている。例えばBMPファミリーの関連因子で蓋板特異的に発現するGDF7をノックアウトするとdI1の一部の細胞のみが欠失する<<Lee et al 1998>>。また、蓋板特異的に発現するBMP4はdI1の誘導に必要であるがdI2-5には必要ないのに対し、より広い神経管背側部に発現するBMP7はdI1, 3, 5の誘導に必要である<<LeDreau 2012>>。

 　蓋板を含む神経管の背側部で発現するWnt1やWnt3aも背側のパターニングに関与している。Wnt1/Wnt3aのダブルノックアウトマウスでは蓋板の形成は正常であるが、dI1-3が激減する<<Muroyama et al 2002>>。反対に、WNTシグナルの下流に当たる-cateninの活性を上げると背側(Pax7陽性)から中央部(Pax6陽性)の神経前駆細胞が増加して、Nkx6.1、Olig2、Nkx2.2などを発現する腹側の前駆細胞が減少する。それに伴って、背側の介在神経細胞が多く誘導され、腹側の神経細胞は失われる<<Alvarez-Medina et al 2008, Yu et al 2008>>。また、Dreherマウスでは蓋板からのBMPシグナルが放出されないにもかかわらず、ある程度のdI1-3が誘導されるのは、残存しているWNTシグナルによるものだと考えられる<<Millen et al 2004>>。

 　BMPとWNT以外で脊髄背側部のパターニングに関与すると考えられている分子としては、Lbx1が挙げられる。Lbx1のノックアウトマウスでは蓋板の形成は正常で、dI1-3も誘導されるが、dI4あるいはdI5が誘導されるべき領域でdI2あるいはdI3が誘導される<<Gross 2002, Muller2002>>。

=== 吻側中枢神経系の蓋板と背側のパターン形成 ===

　蓋板の形成や背側のパターン形成における蓋板の役割は、脊髄以外の中枢神経系では脊髄の場合ほどには詳しく解析されていないが、吻側の中枢神経系の背側のパターン形成に蓋板シグナルが重要であることを示す研究が複数報告されている。

 　後脳(hindbrain)の最前部である菱脳分節(rhombomere)1の背側からは小脳が形成され、特に小脳顆粒細胞(granule cells)は菱脳唇(rhombic lip)から誘導される最も背側の神経細胞である。マウス後脳の蓋板ではGdf7やBmp6/7が発現しており、これらのBMPシグナルは小脳顆粒細胞の特異化プログラムをスタートさせるのに十分であることが、explantを用いた実験で示されている<<Alder 1999>>。ただし、これらのBMP分子は蓋板だけでなく隣接した非神経性の外胚葉にも発現しているので、本当に蓋板シグナルによって顆粒細胞が誘導されるのかどうかははっきりしない。一方、Lmx1aは蓋板に発現しており、蓋板の形成に必要である。Dreherマウスは将来小脳になる領域と隣接する蓋板が著しく小さくなっており、成体では正中領域の虫部の大半が失われて小脳が矮小化している<<Manzanares 2000, Millonig 2000>>。

 　菱脳分節1背側部からはまた、青斑核のノルアドレナリン作動性ニューロンが分化する。青斑核ニューロンはMash1陽性の脳室帯で産生され、ホメオドメイン転写因子であるPhox2a、Phox2bを発現して最終的な分布領域である橋の背側部に移動する。ニワトリで中脳後脳境界部にnogginを加えてBMPシグナルを阻害するとPhox2陽性のニューロンが完全に失われるか、あるいは背側にずれる<<Vogel-Hopker 2002>>。

 　マウスの吻側中枢神経系の蓋板ではBMPシグナルのエフェクターであるMsx1が発現しており、そのノックアウトマウスは間脳の蓋板を特異的に欠失している。その結果、正中の両側でPax6/7やLim1の発現が抑制され、交連下器官の形成不全が起きて胎生期水頭症になる<<Bach 2003>>。また、En1を間脳の背側正中部で異所性に発現するトランスジェニックマウスでは蓋板、ひいては交連下器官ができず、また後交連も形成されない。これらのマウス系統ではどちらも、間脳背側の最前部にできる松果体の形成が不全である<<Louvi 2000>>。また、ゼブラフィッシュにおいても正常な背側正中部の形成とnodalのシグナルが松果体の正確なパターニングに必要である<<Concha 2000, Liang 2000>>。

 　終脳領域では蓋板を含む背側正中領域は陥入して２つの大脳半球の間に潜り込む。蓋板は後に脈略叢およびcortical hemとなる。Gdf7-DTAマウスで終脳の蓋板を破壊すると、脈略叢とcortical hemの細胞が劇的に減少するだけでなく、隣接する皮質領域も低形成となり、Lhx2の発現が低下する。すなわち、脈略叢とcortical hemはLhx2発現領域のパターニングに重要である。蓋板とそれに由来する脈略叢とcortical hemにはBMPやWNTのシグナル分子が発現している。BMPシグナルの終脳背側のパターニングへの関与を示すデータとしては、外来性のBMPがニワトリ前脳のパターニングに異常を引き起こすこと<<Golden 1999>>、Bmp5/Bmp7のダブルノックアウトマウスやBMPシグナルのアンタゴニストであるChordinあるいはNogginを投与したマウスにおいて前脳の低形成あるは形成異常が認められること<<solloway 1999, bachiller 2000>>、などがある。また、Foxg1-Creマウスを用いてBMPレセプターBmpr1aを終脳特異的に欠失させると、脈略叢が特異的に失われた<<Hebert 2002>>。一方、nestinエンハンサーを用いて活性型のBmpr1aを強制発現させると終脳の翼板（神経管の背側半分）がすべて脈略叢になった<<Panchision 2001>>。これらの結果は、終脳においてはBMPシグナルは広い領域に濃度依存的に作用するのではなく、正中領域のパターニングのみに必要であることを示唆している。

 　ニワトリ神経板の吻側部あるいは全胚に様々な濃度のWntやWntシグナルのアンタゴニストであるfrizzled receptor 8タンパク質の可溶性フラグメントを添加すると、腹側性の細胞運命を抑え、Pax6やNgn2の発現など、終脳の初期の背側性の性質を誘導する<<Gunhaga 2003>>。その後、WntシグナルとFgfシグナルが共存することによって終脳背側に決定されたEmx1陽性の細胞が誘導される。Fgfシグナルは背側正中領域の細胞の産生にも重要である<<Crossley 2001, Storm 2003>>。正中領域が決定された後、Wnt3aはcortical hemに発現する。Wnt3aノックアウトマウスではcortical hemの隣から分化する海馬が完全に欠失する<<Lee 2000>>。

== 交連性神経の軸索誘導 ==

　蓋板は腹側の交連性神経の軸索に対して反発性のシグナルを分泌している。また、背側の交連性神経の軸側に対しても、その走行を制御していると考えられている。

 　蓋板から分泌されるBmp7は、dI1の軸索に対してchemoattractantとして作用し、腹側に伸びるよう方向性を与えている<<Auguburger 1999>>。別のBMP分子であるGdf7はBmp7とヘテロダイマーを形成してBmp7の作用を増強している<<Butler 2003>>。また、このBMPシグナルはLimk1 (Lim domain kinase 1)を介して交連神経の軸索伸長速度を調節している<<Phan 2010>>。

 　ニワトリ間脳後部の蓋板から形成される交連下器官(Subcommissural organ, SCO)の外側部はSCO-spondinという糖タンパク質を分泌している。SCO-spondinには後交連の軸索を束にする活性があると考えられ、実際、SCO-spondin陽性部の上部では後交連の軸索は束となって走行している<<Stanic 2010>>。

 

（執筆者：岡雄一郎、佐藤真、担当編集者：大隅典子）