「前障」の版間の差分

担当編集委員：[http://researchmap.jp/keijitanaka 田中 啓治]（独立行政法人理化学研究所 脳神経科学研究センター）<br>

　[[霊長類]]では、前障は[[大脳皮質]]（[[島皮質]]）と[[線条体]]の間の[[白質]]の中に位置する、前後方向・背腹方向に伸展した薄いシート状の[[灰白質]]である('''図1''')、[[げっ歯類]]では前障と島皮質の間に白質はなく、前障は島皮質の内側に接する('''図2''')。

　[[ヒト]][[脳切片]]の[[ゴルジ染色]]により、前障にはおもに3種類のニューロンの存在が確認されている。そのうち大部分（85-90%）は大型の[[細胞体]]と[[有棘樹状突起]]（spiny dendrite）を有しており、前障への入力を受け、前障からの出力を担う[[興奮性ニューロン]]であると考えられている。残りのニューロンは[[無棘樹状突起]]（aspiny dendrite）を有し、細胞体の大きさから２種類に分類され、[[抑制性ニューロン]]であると考えられている<ref><pubmed> 7091711</pubmed></ref>。

　マウス[[脳スライス標本]]における電気生理学実験によって、前障ニューロンは電気生理学的特性の異なる2種類の興奮性ニューロンと3種類の抑制性ニューロンに分類されている。これら2種類の興奮性ニューロンは、大脳皮質への[[軸索]]投射パターンが異なっており、機能的な差異を持つと考えらえる<ref><pubmed> 30109490 </pubmed></ref>。

　[[ラット]]、[[ネコ]]、[[サル]]等での古典的トレーサー実験により、前障は大脳皮質のほとんどすべての領野および[[扁桃体]][[基底外側部]]と双方向性な神経結合を有すると報告されている<ref><pubmed> 25339630 </pubmed></ref><ref name=Wang2017><pubmed> 27223051 </pubmed></ref><ref><pubmed> 26801010 </pubmed></ref><ref><pubmed> 26973027 </pubmed></ref>。ネコ大脳皮質視覚野あるいは聴覚野と前障との神経結合様式を解析した実験で、前障の異なる亜領域がそれぞれ視覚野あるいは聴覚野と双方向結合を持つことが報告された<ref><pubmed> 6169810 </pubmed></ref><ref name=Pearson1982><pubmed>11397538</pubmed></ref>。これらの亜領域は、それぞれ視覚前障 (visual claustrum)、聴覚前障(auditory claustrum)と呼ばれる。

　また、サルにおいて、皮質間結合が強い二つの領野（例えば[[運動前野]]と[[前頭連合野]]など）は前障内の共通のサブ領域に投射するが、皮質間結合が弱い二つの領野は異なるサブ領域に投射することが示されている<ref name=Wang2017 /><ref name=Pearson1982 /><ref name=Kim2016><pubmed>26791208</pubmed></ref>。また、大脳皮質からの直接入力は、前障内興奮性ニューロンとともに抑制性ニューロンにも送られ、大脳皮質から前障への[[フィードフォワード抑制機構]]が存在することが報告されている<ref><PubMed>12412139 </pubmed></ref>。

　最近、[[トランスジェニックマウス]]や[[ウイルスベクター]]技術を駆使した前障ニューロンの神経回路遺伝学的解析が盛んに行われつつある<ref name=Zingg2018><pubmed> 30252130 </pubmed></ref><ref name=Narikiyo2018>'''Narikiyo K, Mizuguchi R, Ajima A, Mitsui S, Shiozaki M, Hamanaka H, Johansen JP, Mori K and Yoshihara Y'''<br>The claustrum coordinates cortical slow-wave activity.<br>bioRxiv: 2018, doi: https://doi.org/10.1101/286773</ref><ref name= Jackson2018><pubmed> 30122374 </pubmed></ref><ref name=Atlan2018><pubmed> 30122531 </pubmed></ref>。その結果は、上述の神経回路トレーサーを用いた古典的神経解剖学の知見とほとんど一致しており、前障が広範な大脳皮質領域および扁桃体基底外側部と双方性神経結合を有することが確認された。また、改変型[[狂犬病ウイルス]]を用いた単一シナプス逆行性トレーシング実験により、[[縫線核]]の[[セロトニン]]作働性ニューロン、[[大脳基底核]]の[[アセチルコリン]]作働性ニューロン、[[視床]][[内背側核]]の[[グルタミン酸]]作働性ニューロンなどから、前障へのシナプス入力の存在が明らかとなった<ref name=Narikiyo2018></ref><ref name=Atlan2018 ></ref>。

　前障内部の神経回路については、前障—皮質間の神経結合様式に比較して、研究が非常に少なく、ほとんど分かっていない。[[マウス]]脳スライス標本における前障内の2つの近傍ニューロンからの同時記録実験により、抑制性ニューロン同士及び興奮性ニューロン-抑制性ニューロン間の結合に比較して、前障内における興奮性ニューロン同士の結合は非常に少ないことが示されている。また、抑制性ニューロン同士の結合は、[[電気シナプス]]と[[化学シナプス]]の両方が存在すると報告されている<ref name=Kim2016></ref>。

　前障だけに特異的に発現する分子はこれまでに発見されていない。しかしながら、マウスでは、[[Gnb4]] (guanine nucleotide-binding protein subunit &beta;-4)、[[Gng2]] (guanine nucleotide-binding protein subunit &gamma;-2)、[[Ntng2]]（[[ネトリンG2]])、[[Nr4a2]] (nuclear receptor 4a2)、[[ラテキシン]]などが、前障ニューロンに高発現しており、隣接する皮質領域と前障を区別する分子マーカーとして利用されている（'''図2'''）<ref name=Wang2017></ref><ref name=Narikiyo2018></ref><ref><pubmed> 16203099 </pubmed></ref><ref><pubmed> 24904319 </pubmed></ref>。また最近、前障ニューロンにDNA組換え酵素[[Cre]]を発現させた遺伝子改変マウスが報告されている<ref name=Wang2017></ref><ref name=Narikiyo2018></ref><ref name=Atlan2018 ></ref> 。

''Academic Press:'' 2014</ref>。

　マウス前障ニューロンに[[チャネルロドプシン|光駆動性陽イオンチャネル]]（[[チャネルロドプシン]]）を発現させ、光刺激によって前障ニューロンを興奮させると、大脳皮質内の多くの抑制性ニューロン（特に[[ニューロペプチドY]] (NPY)陽性ニューロンと[[パルブアルブミン]] (PV)陽性ニューロン）において[[活動電位]]が発生する<ref name=Narikiyo2018></ref><ref name= Jackson2018></ref>。しかし、大脳皮質の[[錐体細胞]]では、興奮性[[後シナプス電位]]（excitatory postsynaptic potential: EPSP）が誘導されるものの、活動電位は発生しない<ref name= Jackson2018></ref>。しかしながら、NPY陽性抑制性ニューロンの活動を阻害しておくと、前障の光遺伝学的刺激により活動電位が発生する<ref name= Jackson2018></ref>。これらのことから前障ニューロンは、大脳皮質内抑制性ニューロン（特にNPY陽性ニューロン）の興奮を介して、錐体細胞に[[フィードフォワード抑制]]をかけると考えられる。

　ヒトの[[てんかん]]発作の治療の一環で、前障に高頻度電気刺激を与えると、それまでの行動が一時停止し、意識喪失状態になる。電気刺激を止めたところ、何事もなかったかのように元の動作を続けたと報告されている<ref><pubmed> 24967698 </pubmed></ref>。マウス及びヒトにおける以上の知見により、前障が意識のオン/オフに関与している可能性が示唆されている。

　その他に、前障ニューロンの神経回路遺伝学的な抑制操作によって、[[恐怖文脈条件づけ]]学習（contextual fear conditioning）における長期の記憶が低下すること <ref><pubmed> 28077707 </pubmed></ref>、[[5選択連続反応時間課題]]（5-choice serial reaction time task)におけるトップダウン注意の低下が起こること、無関連な妨害音を無視できなくなって[[二肢強制選択タスク]]（two-alternative forced choice task）や[[養育行動]]（[[新生児回収行動テスト]]：pup retrieval test）の成功率が低下することが報告されており<ref name=Atlan2018></ref>、前障が[[記憶]]・注意の割り当て・多感覚情報の統合など、さまざまな高次機能に関わる可能性が示されている。