「脚橋被蓋核」の版間の差分

　[[脳幹]]の[[神経核]]であり、[[wikipedia:ja:|ヒト]]の脳において最初に同定された<ref name="ref1"><pubmed> 8336832 </pubmed></ref>。 PPNは[[上小脳脚]]を取り囲み、[[黒質]]の尾側に位置する。[[中枢神経系]]の[[アセチルコリン神経]]は、[[マイネルト核]]を含む[[前脳基底部細胞群]]とPPNを中心とする[[脚橋被蓋細胞群]]に大別され、PPNは近傍の[[背外側被蓋核]]（laterodorsal tegmental nucleus; LDT）と並び脳幹内でアセチルコリン作動性ニューロンが豊富に存在する核である<ref name="ref2"><pubmed> 6320048 </pubmed></ref> <ref name="ref3"><pubmed> 6646427 </pubmed></ref> <ref name="ref4"><pubmed> 7915726 </pubmed></ref> <ref name="ref5"><pubmed> 3251602 </pubmed></ref>。PPNにはアセチルコリン作動性ニューロン（Ch5グループとも呼ばれる）の他、[[グルタミン酸作動性ニューロン]]、[[GABA作動性ニューロン]]や、各種の[[神経ペプチド]]を産生するニューロンなどが混在する<ref name="ref6"><pubmed> 6197654 </pubmed></ref>。PPNニューロンは主に[[大脳皮質]]領域、[[基底核]]領域より入力を受け、[[視床]]や[[視蓋領域]]、基底核領域、[[脳幹]][[網様体]]へ投射する<ref name="ref3"><pubmed> 6646427 </pubmed></ref> <ref name="ref5"><pubmed> 3251602 </pubmed></ref>。したがってPPNは基底核-大脳皮質ループおよび[[網様体脊髄路系]]を介して[[運動]]の発現や[[姿勢筋]]活動の制御に関与するとともに、視床-大脳、大脳基底核投射や[[網様体賦活系]]を介して[[意識]]レベルや[[睡眠]]・[[覚醒]]、[[注意]]、[[動機付け]]、[[学習]]の調節に関わっていると考えられている。なお、PPNを局所微小電気刺激すると、1．皮質での[[アセチルコリン]]量が上昇する<ref name="ref7"><pubmed> 6050151 </pubmed></ref>、2. [[歩行運動]]が誘発される<ref name="ref8"><pubmed> 2611678 </pubmed></ref>、3．皮質の[[脳波]]が覚醒的な状態になる<ref name="ref9"><pubmed> 20146689 </pubmed></ref>、4．黒質の活動レベルが上昇する<ref name="ref10"><pubmed> 10392847 </pubmed></ref>、5. [[線条体]]での[[ドーパミン]]量が上昇する<ref name="ref11"><pubmed> 12603265 </pubmed></ref>、といったことが知られている。  

　哺乳類以外の[[wikipedia:ja:|脊椎動物]]ではPPNは[[ドーパミン作動性ニューロン]]を含み、線条体へ投射するということなどから、PPNが黒質の進化的祖先であるとする見方がある。[[wikipedia:ja:|哺乳類]]においても黒質はドーパミン作動性、PPNはアセチルコリン作動性という大きな違いはあるが、解剖学的な構築が類似しているとする見方がある。  

　[[wikipedia:ja:|ラット]]脳幹[[スライス標本]]を用いたPPN細胞の[[細胞内記録]]より、PPN細胞の[[発火]]活動は大きく２群に分けられる；1) 不規則でしばしば一過性高頻度発火活動を示す細胞群と2)自発的な律動的発火活動を示す細胞群である<ref name="ref18"><pubmed> 8842892 </pubmed></ref> <ref name="ref20"><pubmed> 9153657 </pubmed></ref> <ref name="ref21"><pubmed> 9219969 </pubmed></ref>。  

　このようにPPNから視床および上丘、基底核（特に黒質緻密部）への上行性投射、そして橋網様体への下行性投射が存在し、またPPNは基底核の黒質網様部や淡蒼球内節からGABA作動性の抑制を受ける。したがって、PPNの機能低下が生じると、黒質緻密部から線条体へ投射するドーパミン作動系の活動は低下し、黒質網様部や淡蒼球内節へ投射する間接路の活動充進と直接路の活動低下が誘発され、その結果、淡蒼球内節･黒質網様部からPPNへのGABA抑制が増強し、筋活動抑制系の活動は減弱し、筋固縮が誘発されるとおもわれる。また視床大脳投射系へのGABA抑制の充進は大脳皮質から脳幹・脊髄への出力を減弱させ、運動低下や運動不能を誘発させる。さらにPPNの障害は脳幹網様体などへの投射を介して意識レベルの異常や睡眠・覚醒の異常を誘発する可能性がある。加えて、PPNが姿勢反射や歩行運動の制御に関連することや上丘への投射系を介して眼球運動の制御にも関与する可能性を考慮すると、PPNの障害により、姿勢の異常や歩行運動、眼球運動の障害などが発現すると考えられる。また、サルの片側PPNにカイニン酸を注入すると、反対側の上肢と下肢の運動低下が発現することが知られている<ref name="ref29"><pubmed> 9159502 </pubmed></ref>。  

　PPN障害による「PPNから黒質緻密部のドーパミンニューロンへの興奮性投射の機能低下」と「黒質網様部からPPN細胞への抑制性投射の機能充進」がパーキンソン氏病における運動障害を発現させることを示唆する。最近、従来の視床下核を標的にした脳内深部刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）のみならず、PPNを標的としたDBSがパーキンソン氏病による運動障害の改善に効果がある<ref name="ref30"><pubmed> 18412282 </pubmed></ref>という報告が数多くなされており、治療に向けた今後の研究が待たれる。  

　睡眠・覚醒は覚醒時に発火頻度が低く、レム睡眠時に発火頻度を増大するPPNのアセチルコリン性の細胞群と、覚醒時に発火頻度が高く、レム睡眠時に発火活動が低下する縫線核のセロトニン性、青斑核のノルアドレナリン性の細胞群の相互作用により制御されていると考えられている。PPNでは覚醒睡眠に伴って発火特性の異なる２種類のアセチルコリン細胞群が存在することが知られている<ref name="ref17"><pubmed> 2388079 </pubmed></ref>。一方はスパイク幅が広く、覚醒時には発射せず、徐波睡眠からレム睡眠にかけて徐々に発火頻度を増加させる（&lt;10Hz）細胞群であり、もう一方はスパイク幅が狭く、覚醒時とレム睡眠時に発火を示し（20-30Hz）、特に徐波睡眠からレム睡眠の移行期に発火を一過性に増大させる細胞群である。橋網様体にはPPNからのアセチルコリン性線維が投射しており、ネコの橋網様体にアセチルコリン作動薬を注入すると、注入後数分以内に皮質脳波の脱同期、急速眼球運動を伴ったレム睡眠が誘発されることが知られている<ref name="ref9"><pubmed> </pubmed></ref>。このように、PPNからのアセチルコリン作動性経路が運動機能のみならず、睡眠・覚醒の制御や意識レベルの調節にも関与することを示唆する。  

　手がかり刺激から適切な行動予測を行い、最大報酬を得る「報酬に基づく強化学習<ref name="ref31"><pubmed> 9658025 </pubmed></ref>」の神経生理学的研究の発展には神経科学のみならず広い分野から注目が集まっている。黒質緻密部や腹側被蓋野のドーパミンニューロンは報酬との連合で学習された手がかり刺激や報酬に対して一時的なバースト応答をすることによって大脳皮質、基底核などに報酬予測誤差（報酬に対する予測と現実に得られた報酬の差）を送り、強化学習における大脳皮質、大脳基底核でのシナプス可塑性を制御していると考えられている<ref name="ref31"><pubmed> 9658025 </pubmed></ref>。  

　PPNは大脳基底核<ref name="ref13"><pubmed> 15374668 </pubmed></ref>、視床下部外側野<ref name="ref34"><pubmed> 1281170 </pubmed></ref>、大脳皮質<ref name="ref35"><pubmed> 16222438 </pubmed></ref>、大脳辺縁系<ref name="ref36"><pubmed> 11146055　</pubmed></ref>などから報酬関連入力を受け取り、ドーパミンニューロンに多くの投射線維を送る<ref name="ref37"><pubmed> 3169185 </pubmed></ref>ことが知られている。PPNは黒質緻密部のドーパミンニューロンに対して強力な興奮性シナプス入力を供給している<ref name="ref38"><pubmed> 7777224 </pubmed></ref>。さらに、ドーパミンニューロンはその興奮性入力の主なものがPPN由来であることが知られている。Futamiらはラット脳幹スライス標本を用いてPPN刺激により黒質緻密部のドーパミンニューロンに誘発されるコリン作動性、グルタミン酸作動性入力の興奮作用を解析した。そして、コリン作動性の興奮作用は持続時間が長く（数百ｍｓ），グルタミン酸作動性のそれは持続時間が短いこと、2）また前者はムスカリン受容体およびニコチン受容体を介し、後者はNMDA受容体と非NMDA受容体を介することなどを明らかにした。これらの結果とPPNニューロンの律動的、非律動的な発火特性を考慮すると、アセチルコリン作動性の投射はドーパミンニューロンの興奮性を定常状態に維持する上で、グルタミン酸作動性の投射は、その興奮性を一過性に変動させる上で有効であると考えられる。また、さらにPPNの電気刺激によっておきるPPNからのアセチルコリン放出によってドーパミンニューロンのムスカリン受容体<ref name="ref39"><pubmed> 11731553 </pubmed></ref>、ニコチン受容体<ref name="ref40"><pubmed> 12871768 </pubmed></ref>の活性化が起こり、ドーパミンニューロンが一過性のバースト活動を引き起こすこと<ref name="ref10"><pubmed> 10392847 </pubmed></ref>などから、PPNからの興奮性入力がドーパミンニューロンにおける報酬情報処理過程に重要な役割を果たしていることが示唆される。  

　最近のげっ歯類を使用した破壊実験と薬物投与実験によって、PPNがさまざまな報酬による強化過程（摂食調節、ニコチン嗜癖、強化学習）に関与していることが示されている<ref name="ref41"><pubmed> 9046556 </pubmed></ref> <ref name="ref42"><pubmed> 10832790 </pubmed></ref> <ref name="ref43"><pubmed> 16765383 </pubmed></ref>。また、PPNを破壊するとドーパミンニューロンが機能しなくなる<ref name="ref44"><pubmed> 8441002 </pubmed></ref>ことが知られている。また、ネコを用いた生理実験によれば、PPNが条件けされた手がかり刺激や報酬に関係した活動を示し<ref name="ref45"><pubmed> 9746146 </pubmed></ref>、さらにリドカイン、ムシモルの局所注入によるPPNの活動停止が一時的に動物の課題に対する動機付け（報酬への期待）を低下させることが示されている<ref name="ref46"><pubmed> 9746147 </pubmed></ref>。  

　岡田らが行った視覚誘導性サッケード課題中のサルのニューロン活動解析<ref name="ref27"><pubmed> 12163524 , name=ref47><pubmed> 17344541 </pubmed></ref>によって、以下の２種類のニューロン活動が見つかった。1) 課題の達成度、あるいはサルの報酬期待度によって大きさが変わる、注視刺激呈示から始まり、報酬時まで続く持続的応答、2) 報酬期待の度合いに無関係で一時的な報酬に対する直接の応答、が観察された。ところで、PPNはどこから動機付け、報酬予測に関連した信号を受け取っているのだろうか。　第一に興奮性信号は腹側線条体－腹側淡蒼球経路の二重抑制でやってくると思われる。この経路ではPPNの興奮は二重抑制によって生じると思われる。第二に興奮性信号源が扁桃体や視床下核<ref name="ref34"><pubmed> 1281170 </pubmed></ref>である可能性が考えられる。また、第三に興奮性信号源が大脳皮質であるという可能性が考えられる。最近松村はパーキンソン氏病との関連からPPNに対する大脳皮質由来（特に運動野）の入力に着目している<ref name="ref35"><pubmed> 16222438 </pubmed></ref>。また、PPNは帯状回や前頭葉から報酬予測信号を受け取っていると思われる。