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{{box|text= 間脳は脊椎動物の神経管の前端において、終脳と中脳の間に発生する領域である。胚発生期の間脳原基には様々な遺伝子が特徴的なパターンで発現し、前後軸や背腹軸に沿ったパターニングがなされる。その過程で間脳にはプロソメアと呼ばれる分節構造が生じる<ref name=ref1 ><pubmed> 7507621 </pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 12948657 </pubmed></ref><ref name=ref3><pubmed> 7939711 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 8564469 </pubmed></ref>。その後、間脳からは目（の網膜）や松果体、視床など、様々な構造が発生する。また、視床と終脳をつなぐ軸索路などの重要な神経回路もつくられる。}} | {{box|text= 間脳は脊椎動物の神経管の前端において、終脳と中脳の間に発生する領域である。胚発生期の間脳原基には様々な遺伝子が特徴的なパターンで発現し、前後軸や背腹軸に沿ったパターニングがなされる。その過程で間脳にはプロソメアと呼ばれる分節構造が生じる<ref name=ref1 ><pubmed> 7507621 </pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 12948657 </pubmed></ref><ref name=ref3><pubmed> 7939711 </pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 8564469 </pubmed></ref>。その後、間脳からは目（の網膜）や松果体、視床など、様々な構造が発生する。また、視床と終脳をつなぐ軸索路などの重要な神経回路もつくられる。}} | ||
<u> | <u>（編集部コメント：長い段落は適宜改行するか、小見出しを付けて頂ければと思います。）</u> | ||
== 脊椎動物の成体の間脳形態 == | == 脊椎動物の成体の間脳形態 == | ||
[[間脳]]は、その後方の[[視蓋前域]]（視蓋前域を[[中脳]]に含める場合もある）で中脳と接し、前方では[[視神経交叉]]のところで[[終脳]]と接している脳領域である。この構築は現在知られている全ての[[脊椎動物]]で共通している。一般的な神経解剖学の教科書では[[哺乳類]]の間脳は比較的小さな[[視床上部]]、巨大な[[視床]]複合体（以下、視床と呼ぶ）、[[腹側視床]]、[[視床下部]]が区別される。ただし、後に述べるようにこの区分けは発生学的知見などを基に提唱されている領域とは合致しない部分がある。 | [[間脳]]は、その後方の[[視蓋前域]]（視蓋前域を[[中脳]]に含める場合もある）で中脳と接し、前方では[[視神経交叉]]のところで[[終脳]]と接している脳領域である。この構築は現在知られている全ての[[脊椎動物]]で共通している。一般的な神経解剖学の教科書では[[哺乳類]]の間脳は比較的小さな[[視床上部]]、巨大な[[視床]]複合体（以下、視床と呼ぶ）、[[腹側視床]]、[[視床下部]]が区別される。ただし、後に述べるようにこの区分けは発生学的知見などを基に提唱されている領域とは合致しない部分がある。 | ||
<u>（編集部コメント：以下小見出しを付けました。ご確認下さい。）</u> | |||
=== 視床上部 === | === 視床上部 === | ||
[[手綱核]]群、[[上生体]]（[[松果体]]）、視蓋前域などから構成される。[[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） pp. 135-153.<br>'' 共立出版（東京）'':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[[wj:真骨類|真骨類]]（Teleosts）の[[ゼブラフィッシュ]]、[[wj:軟骨魚類|軟骨魚類]]（Chondrichthyes）の[[wj:トラザメ|トラザメ]]、[[wj:円口類|円口類]]（Cyclostomes）の[[wj:ヤツメウナギ|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。 | [[手綱核]]群、[[上生体]]（[[松果体]]）、視蓋前域などから構成される。[[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） pp. 135-153.<br>'' 共立出版（東京）'':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[[wj:真骨類|真骨類]]（Teleosts）の[[ゼブラフィッシュ]]、[[wj:軟骨魚類|軟骨魚類]]（Chondrichthyes）の[[wj:トラザメ|トラザメ]]、[[wj:円口類|円口類]]（Cyclostomes）の[[wj:ヤツメウナギ|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。 | ||
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== 初期発生 == | == 初期発生 == | ||
<u>（編集部コメント：高橋先生の項目から図を引用しました。村上先生の方でOKでしたら、高橋先生には編集部からご許可をお願い致します。）</u> | |||
[[Image:神経管図2.jpg|thumb|300px|'''図1．神経管の領域化'''<br>マウス・ラットにおける脳胞形成過程。文献<ref>'''佐藤&大隅'''<br>脳の領域化と転写因子<br>''脳神経科学入門講座'' 下、2002</ref>の図を改変。高橋 将文、[[神経管]]から転載。]] | [[Image:神経管図2.jpg|thumb|300px|'''図1．神経管の領域化'''<br>マウス・ラットにおける脳胞形成過程。文献<ref>'''佐藤&大隅'''<br>脳の領域化と転写因子<br>''脳神経科学入門講座'' 下、2002</ref>の図を改変。高橋 将文、[[神経管]]から転載。]] | ||
哺乳類や鳥類では発生の過程で[[神経管]]の前端が膨らみ、[[前脳胞]]、[[中脳胞]]、[[後脳胞]]（菱脳胞）となり、それらから各脳領域が形成される（'''図1'''）。これらのうち前脳胞から間脳と終脳が分化する。このとき、終脳は前脳胞の前方に、間脳はその後方に生ずる。間脳の原基は左右に突出して[[眼胞]]を生じ、そこには層状の[[網膜]]が発生して、神経節細胞や[[アマクリン細胞]]などのニューロンの形成が行われる。神経管の内腔のうち、間脳の部分は[[第三脳室]]となる。ニワトリを用いた研究から、間脳と中脳の境界は[[Pax6]]と[[En1]]/[[Pax2]]の間での抑制的な相互作用により決定されることがわかっている<ref><pubmed>10804178 </pubmed></ref>。神経管の背側には[[蓋板]]と[[翼板]]があり、腹側には[[基板]]と[[底板]]がある。この構成は間脳でも他の脳領域と同様である。 | 哺乳類や鳥類では発生の過程で[[神経管]]の前端が膨らみ、[[前脳胞]]、[[中脳胞]]、[[後脳胞]]（菱脳胞）となり、それらから各脳領域が形成される（'''図1'''）。これらのうち前脳胞から間脳と終脳が分化する。このとき、終脳は前脳胞の前方に、間脳はその後方に生ずる。間脳の原基は左右に突出して[[眼胞]]を生じ、そこには層状の[[網膜]]が発生して、神経節細胞や[[アマクリン細胞]]などのニューロンの形成が行われる。神経管の内腔のうち、間脳の部分は[[第三脳室]]となる。ニワトリを用いた研究から、間脳と中脳の境界は[[Pax6]]と[[En1]]/[[Pax2]]の間での抑制的な相互作用により決定されることがわかっている<ref><pubmed>10804178 </pubmed></ref>。神経管の背側には[[蓋板]]と[[翼板]]があり、腹側には[[基板]]と[[底板]]がある。この構成は間脳でも他の脳領域と同様である。 | ||
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これまでの発生学的研究から、各々のプロソメアを規定する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]]/[[Lhx5|5]]''と''[[Pax3]]/[[Pax7|7]]''が共発現していればp1；''[[Ebf1]]''が発現していればp1；''[[Lhx2]]/[[Lhx9|9]]''や''[[Dlx2]]''が発現していればp2；''Lhx1/5''と''[[Dlx1]]/[[Dlx6|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 name=ref10><pubmed> 8510755 </pubmed></ref><ref name=ref11><pubmed> 7687285 </pubmed></ref><ref name=ref12><pubmed> 17912743 </pubmed></ref>。 | これまでの発生学的研究から、各々のプロソメアを規定する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]]/[[Lhx5|5]]''と''[[Pax3]]/[[Pax7|7]]''が共発現していればp1；''[[Ebf1]]''が発現していればp1；''[[Lhx2]]/[[Lhx9|9]]''や''[[Dlx2]]''が発現していればp2；''Lhx1/5''と''[[Dlx1]]/[[Dlx6|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 name=ref10><pubmed> 8510755 </pubmed></ref><ref name=ref11><pubmed> 7687285 </pubmed></ref><ref name=ref12><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: | 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、峡部オーガナイザーからの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、峡部オーガナイザーがp2とp3の境界となる（'''図1'''）<ref><pubmed> 16026780 </pubmed></ref><ref><pubmed> 15494730 </pubmed></ref>。また、峡部オーガナイザーの背側で発現する[[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>。 | ||
== 神経回路形成 == | == 神経回路形成 == | ||
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== 間脳発生機構の起源 == | == 間脳発生機構の起源 == | ||
発生期の間脳に存在する峡部オーガナイザーはこれまで調べられてきた脊椎動物の多くの種において、脳形成に関わる[[オーガナイザー]]として重要な役割を担っている。峡部オーガナイザーに相同な構造は、脊椎動物の姉妹群である[[wj:ナメクジウオ|ナメクジウオ]]や[[wj:ホヤ|ホヤ]]では認められないものの、脊索動物の[[wj:外群|外群]]に当たる[[wj:半索動物|半索動物]]の[[wj:ギボシムシ|ギボシムシ]]（最近では半索動物と[[wj:棘皮動物|棘皮動物]]の類縁性が指摘され、これらは[[wj:歩帯動物|歩帯動物]]Ambulacrariaという[[wj:系統群|クレード]]を構成する）で峡部オーガナイザーでのShhの発現に関わる[[エンハンサー]]の存在を示唆するデータが得られている<ref><pubmed> 22422262 </pubmed></ref><ref><pubmed> 27064252 </pubmed></ref>。そうであれば、このオーガナイザーの起源は歩帯動物と脊索動物の分岐以前に遡ることになる。 | |||
間脳のプロソメア領域の起源については、現生脊椎動物の系統のうち、最も初期に分岐したとされる[[wj:円口類|円口類]]（ヤツメウナギ類、[[wj:ヌタウナギ|ヌタウナギ]]類）において研究が進んでいる。発生期のヤツメウナギ前脳では、プロソメアを規定する遺伝子発現（''Pax6''、''[[Pax3]]/7''、''[[Lhx]]'' | 間脳のプロソメア領域の起源については、現生脊椎動物の系統のうち、最も初期に分岐したとされる[[wj:円口類|円口類]]（ヤツメウナギ類、[[wj:ヌタウナギ|ヌタウナギ]]類）において研究が進んでいる。発生期のヤツメウナギ前脳では、プロソメアを規定する遺伝子発現（''Pax6''、''[[Pax3]]/7''、''[[Lhx]]''などの相同遺伝子）が見られ、峡部オーガナイザーには''Shh''に相同な遺伝子（''[[HhB]]''）が発現しており、視床下部の原基では''Nkx2.1''の相同遺伝子の発現が見られる。それらの領域から発生する神経要素も他の脊椎動物のものと対応している<ref><pubmed> 19729892 </pubmed></ref>。そして円口類のもう一つの系統であるヌタウナギでも、遺伝子の発現様式が他の脊椎動物やヤツメウナギとよく似ていることが明らかとなっている<ref><pubmed> 26878236 </pubmed></ref>。このことから、脊椎動物の歴史において、円口類と[[顎口類]]（Gnathostomes）の分岐以前の段階（すなわち脊椎動物の共通の祖先に極めて近い段階）で間脳のプロソメアを規定する分子基盤は成立していたと考えられる。現生脊椎動物の祖先が誕生したのはおよそ5億年前とされていることから、脊椎動物の間脳発生機構の起源は極めて古いといえる。ただし、間脳に入出力する神経路は動物ごとに多かれ少なかれ相違が見られる。例えば視覚系については、哺乳類以外の[[羊膜類]]では[[視神経]]は間脳の腹側でほぼ全てが交叉し（全交叉）、視神経は視床と中脳の視蓋に入力する（視神経の多くは視蓋に入力する）。そして視蓋から出た神経が視床の神経核（[[円形核]]）に入り、そこからの軸索が終脳の[[背側脳室稜]]（dorsal ventricular ridge: DVR）に投射する。一方、哺乳類では、視神経は間脳の腹側で完全には交叉しない（部分交叉あるいは半交叉）。ただし哺乳類でもクジラ類の視神経は全交叉あるいはそれに近い形態となる<ref>'''Ridgway SH'''<br>The central nervous system of the bottlenose dolphin. In: Leatherwood, S., Reeves, R.R. (Eds.), The Bottlenose Dolphin. pp. 69–97.<br>''Academic Press, San Diego, CA'':1990</ref>。視神経は間脳の[[外側膝状体]]と中脳の上丘（視蓋に相同な領域）に入力し、外側膝状体からの軸索は新皮質の一次視覚野に投射する。このとき、視神経が部分交叉する哺乳類（[[食肉目]]や[[霊長目]]）では右目由来と左目由来の外側膝状体の軸索は混じり合うこと無く視覚野に入力し、[[眼優位性カラム]]（ocular domincance column）を形成する。視覚系のみならず、聴覚系の投射様式も哺乳類と[[鳥類]]・[[爬虫類]]では異なっている。魚類でも異なる感覚の求心性投射は終脳の特定の場所に局在しているが<ref name=ref45 />、その投射領域は羊膜類とは異なる可能性がある。つまり、間脳はその発生メカニズムが確立された後、その基本形を維持しつつも、進化の過程で系統ごとに様々な改変がなされてきたと考えられる。 | ||
== 関連項目 == | == 関連項目 == | ||