「間脳の発生」の版間の差分

間脳では発生の進行につれ前後軸に沿った形態学的、組織学的な領域化が起こりプロソメア（p1, p2, p3）と呼ばれる分節構造（神経分節：neuromeres）が生じ、その中から様々な神経核が発生していく<ref name=ref1 /><ref name=ref2 /><ref name=ref3 /><ref name=ref4 />。プロソメアを同定するには、これまでの発生学的研究から、いくつかの指標が提示されている。脊椎動物の発生初期に現れる軸索路として知られる基本的神経回路（後交連：p１；手綱交連：p2）や、転写因子の発現（''Lhx1/5''と''Pax3/7''が共発現していればp1；''Ebf1''が発現していればp1；''Lhx2/9''や''Dlx2''が発現していればp2；''Lhx1/5''と''Dlx1/6''が共発現していればp3；''Gbx2''が発現していればp2；''Tcf4''の発現の前端がp2とp3の境界）などがそれにあたる<ref name=ref1 /><ref><pubmed> 8510755 </pubmed></ref><ref><pubmed> 7687285 </pubmed></ref><ref><pubmed> 17912743 </pubmed></ref>。また重要な点として、神経管腹側の''Shh''の発現が背側に伸びてきて峡部オーガナイザー（Zona limitans intrathalamica: Zli）を形成し、ZliからのShhシグナルがプロソメア２とプロソメア3の分化に関わり、Zliがp2とp3の境界となる<ref><pubmed> 16026780 </pubmed></ref><ref><pubmed> 15494730 </pubmed></ref>。また、Zliの背側で発現するFgf8も間脳のパターニングに関与している<ref><pubmed> 18653561 </pubmed></ref><ref><pubmed> 19846726 </pubmed></ref>。同様にWntシグナルも重要な役割を担う<ref><pubmed> 14522868 </pubmed></ref>。Shhのシグナルは間脳の神経前駆細胞の配置様式にも大きな影響を及ぼす<ref><pubmed> 19357274 </pubmed></ref>。

　視床上部は手綱核群、上生体（松果体）、視蓋前域などから構成される（視蓋前域を中脳に含める場合もある）。基底核や辺縁系と連絡する手綱核群は、手綱交連によって互いに連絡している。多くの脊椎動物では、手綱核の背側に光受容やサーカディアンリズムにかかわる上生体（松果体）が発生する。これはヒトでは単一の構造であるが、脊椎動物のいくつかの系統では上生体の他に、副松果体（parapineal organ；魚類）、前頭器官（pineal organ; 両生類）、頭頂眼（parietal eye；爬虫類）が生じる<ref>'''Grande L, Liem KF, Walker WF'''<br>Functional anatomy of vertebrates: An Evolutionary Perspective, Third edition. Chapter 12<br>''Harcourt college publishers, Florida'':2000</ref><ref>'''保　智己'''<br>『見える光，見えない光』（寺北明久・蟻川謙太郎　編）<br>'' 共立出版'':2009</ref>。これらは上生体と共に松果体複合体と呼ばれている。また、多くの脊椎動物では手綱核に左右非対称性が見られる。間脳背側にこのような左右非対称な構造が形成される仕組みについては、Nodalシグナルが発生期の視床上部の左側で特異的に働いていることが真骨類（Teleosts）のゼブラフィッシュ、軟骨魚類（Chondrichthyes）のトラザメ、円口類（Cyclostomes）のヤツメウナギで知られている。トラザメではNodalの下流標的因子であるPitx2が手綱核で左右非対称に発現し、トラザメとヤツメウナギではMapK-ERKの活性が右の手綱核で見られる<ref><pubmed> 25819227 </pubmed></ref>。こうしたことから、手綱核群と松果体複合体の非対称性形成に関わる分子機構の起源は脊椎動物の共通祖先にまで遡る可能性が指摘されている。

　視床下部は漏斗、灰白隆起、乳頭体など多くの神経要素を含み、自律神経系の中枢として内分泌系と密接に関係し、自律神経機能、摂食、日周期リズムなど生物の生存に必須な機能（いわゆる植物神経系としての機能）を担う。睡眠と覚醒の制御に関わることでも知られる。視床下部は下垂体と結合していることから血液を介して内分泌系にも影響を及ぼしている。視床下部は無羊膜類ではよく発達し、一般的には視床よりも大きな領域を占める。羊膜類の段階になると、視床のサイズが視床下部を凌駕するようになる<ref>'''ポルトマン A'''<br>ポルトマン脊椎動物比較形態学（島崎三郎訳）<br>'' 岩波書店'':1979</ref>。

間脳の領域構成については、形態学、組織学、そして発生学の観点から様々な研究が行われてきた。Rendahl（1924）は間脳がsynencephalonとposterior/anterior parencephalonに分けられることを指摘している[19]。近年の分子発生学の発展に伴い、ニワトリやマウス、アフリカツメガエル等を用いて、間脳の領域が転写因子などの領域マーカー遺伝子の発現と照らし合わせて調べられ、発生期にみられるプロソメアとの対応関係が示されてきた。synencephalonとposterior/anterior parencephalonはプロソメア１とプロソメア２／３におおよそ対応している。プロソメア１に含まれる領域はさらにprecommissural、juxtacommissural、commissuralの三つの領域に細分されている[8][20]。

こうした知見を基に、現在では、成体の羊膜類、両生類、魚類の間脳は後ろから視蓋前域（Pretectum）、視床（Thalamus）、視床前域（Prethalamus）に分けられており、これらはそれぞれプロソメア１、２、３の背側要素（翼板）に対応している[1][2][6][7][8][20][21][22][23]。これらの構成は解剖学の教科書に見られる形態学的単位と対応しない場合がある。例えば従来の考えでは視蓋前域と松果体は共に視床上部に含まれているが、後者では視蓋前域（プロソメア１）と松果体（プロソメア２）は異なる領域である。また、腹側視床と視床（背側視床）は視床前域と視床という名称に変更されている[2]。最近の比較形態学的研究や発生学的研究ではプロソメアに基づくモデルが使われる場合が多いようである。プロソメアはPuellesとRubensteinによって発表されてから、間脳から終脳をカバーする大規模な分節として、菱脳のロンボメアと同じく重要な脳分節として捉えられてきた。プロソメア1から3の三つについては、現在ではこれらの領域は多くの研究者によって認められている。ただし、プロソメア３より前方にあるコンパートメントについては、現在も議論が続けられている（6、視床下部と終脳に関する発生基盤参照）。

魚類（条鰭魚類）の間脳の発生過程では，マウスや他の脊椎動物と同様にプロソメア１〜３と視床下部の領域が分化する．しかしながら，その後に分化していく神経核については他の脊椎動物には見られないようなものが出現する．その代表的なものが、間脳の腹側に発生するPG複合体（preglomerular complex）である。この神経核は発生期に視床などの間脳翼板領域の細胞が移動してくることによってできると考えられている[24][25]。この神経核複合体からの軸索は哺乳類の視床の神経核のように終脳外套に投射している[26][27]。しかしその投射先は哺乳類の新皮質（背側外套）とは必ずしも相同ではないらしい。

視床下部は、前脳の前方腹側で発生するが、他の間脳領域（プロソメア1〜3）とは発現する遺伝子の種類が異なる例が多い。視床下部は少なくともその一部は神経管の腹側の要素（基板）であると考えられており、基板を特徴づける''Shh''の発現が見られる。ただし''Shh''は視床下部の全域に発現するわけではない。また、転写因子である''Nkx2.1''が発現していることも視床下部の特徴である[28]。この遺伝子は実際に前脳腹側の形成に関わっている[29][30]。そして、視床下部領域と終脳とを合わせたものをひとつのコンパートメントと捉える考えが、プロソメアモデルを提唱したPuellesらの研究グループから出されている[2][31]（図）。この視床下部−終脳コンパートメントはsecondary procencephalonと名付けられている。このモデルでは発生期の前脳は間脳（プロソメア1〜3）とsecondary procencephalonに分化するとされる。つまり、従来のモデルでは視床下部は間脳に含まれるが、このモデルでは視床下部はsecondary procencephalonに含まれる。前脳が後方の「間脳」と前方の「secondary procencephalon」にわかれるとする形態発生学的な根拠として、「間脳」領域の発生は腹側にある脊索の影響を受け、「secondary procencephalon」は脊索前板（prechordal plate）の影響を受けることが挙げられる。このモデルに従うなら、secondary procencephalonの背側部分が柊脳で、その腹側部分が視床下部となり、同時に視床下部が神経管の最も前方の領域となる[31]。secondary procencephalonはさらにhypotyalamo-telencephalic prosomere 1と2（HP1とHP２）に細分されている。HP1が後方でHP2が前方である。視床下部はHP1に含まれる部分がpeduncular hypothalamus（PHy）、HP2に含まれる部分がterminal hypothalamus（THy）と名付けられている（図）。終脳ではHP1が外套（Pallium）と外套下部（subpallium）の多くの領域を占め、HP2は視索前野と前交連を含む領域を占める。さらに真骨魚類では終脳と視床下部の間にあるoptic recess region（視交叉陥凹部；目の網膜も含む）を一つのユニットとして認め、secondary procencephalonを三つのパートに分ける考えも出されている[32]。