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[[Image:１視床下部の位置.jpg|thumb|right|200px|<b>図１：脳内における視床下部の位置</b>]] | [[Image:１視床下部の位置.jpg|thumb|right|200px|<b>図１：脳内における視床下部の位置</b>]] | ||
視床下部とは、[[間脳]]に位置し、[[wikipedia:ja:内分泌|内分泌]]や自律機能の調節を行う総合中枢である。ヒトの場合は脳重量のわずか0.3%程度の小さな組織であるが、多くの神経核から構成されており、[[体温調節]]や[[ストレス応答]]、[[摂食行動]]や[[睡眠]][[覚醒]]など多様な機能を協調して管理している。[[中脳]]以下の自律機能を司る中枢が[[呼吸運動]]や[[血管運動]]といった個別の自律機能を調節するのに対し、視床下部は[[交感神経]]・[[副交感神経]]機能や内分泌を統合的に調節することで、生体の[[恒常性]]維持に重要な役割を果たしている。系統発生的には古い脳領域であり、摂食行動、[[性行動]]、睡眠といった本能行動の中枢である。 | 視床下部とは、[[間脳]]に位置し、[[wikipedia:ja:内分泌|内分泌]]や自律機能の調節を行う総合中枢である。ヒトの場合は脳重量のわずか0.3%程度の小さな組織であるが、多くの神経核から構成されており、[[体温調節の神経回路|体温調節]]や[[ストレス応答]]、[[摂食行動]]や[[睡眠]][[覚醒]]など多様な機能を協調して管理している。[[中脳]]以下の自律機能を司る中枢が[[呼吸運動]]や[[血管運動]]といった個別の自律機能を調節するのに対し、視床下部は[[交感神経]]・[[副交感神経]]機能や内分泌を統合的に調節することで、生体の[[恒常性]]維持に重要な役割を果たしている。系統発生的には古い脳領域であり、摂食行動、[[性行動]]、睡眠といった本能行動の中枢である。 | ||
== 構造 == | == 構造 == | ||
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視床下部を構成する[[灰白質]]は[[第三脳室]]と接している視床下部脳室周囲層、その外側の視床下部内側野、最も外側に位置する視床下部外側野の３領域に分けられ、それぞれに神経核群が存在している。視床下部は[[下垂体門脈]]と呼ばれる血管系を介して[[下垂体]]とつながっている。下垂体は[[wikipedia:ja:甲状腺|甲状腺]]、[[wikipedia:ja:副腎皮質|副腎皮質]]、[[wikipedia:ja:性腺|性腺]]といった下位の内分泌腺を刺激するホルモンを分泌する上位の内分泌器官であるが、視床下部で産生される視床下部ホルモンは下垂体門脈を経由してこの下垂体からのホルモン分泌を調節している。また、視床下部の一部では[[血液脳関門]]が無い領域が存在し、視床下部に存在する神経細胞が血液、[[脳脊髄液]]に含まれる[[wikipedia:ja:生理活性分子|生理活性分子]]の濃度変化をモニタリングするのに役立っている。以下、視床下部に存在する多くの神経核のうち、主なものを記す。 | 視床下部を構成する[[灰白質]]は[[第三脳室]]と接している視床下部脳室周囲層、その外側の視床下部内側野、最も外側に位置する視床下部外側野の３領域に分けられ、それぞれに神経核群が存在している。視床下部は[[下垂体門脈]]と呼ばれる血管系を介して[[下垂体]]とつながっている。下垂体は[[wikipedia:ja:甲状腺|甲状腺]]、[[wikipedia:ja:副腎皮質|副腎皮質]]、[[wikipedia:ja:性腺|性腺]]といった下位の内分泌腺を刺激するホルモンを分泌する上位の内分泌器官であるが、視床下部で産生される視床下部ホルモンは下垂体門脈を経由してこの下垂体からのホルモン分泌を調節している。また、視床下部の一部では[[血液脳関門]]が無い領域が存在し、視床下部に存在する神経細胞が血液、[[脳脊髄液]]に含まれる[[wikipedia:ja:生理活性分子|生理活性分子]]の濃度変化をモニタリングするのに役立っている。以下、視床下部に存在する多くの神経核のうち、主なものを記す。 | ||
=== 弓状核 === | === 弓状核 === | ||
Arcuate nucleus: ARC | Arcuate nucleus: ARC | ||
ホメオスタシスは[[自律神経]]系と[[ホルモン]]系との協調作用によって保たれており、視床下部はこのホルモン系を制御している。ホルモン系調節の中心は視床下部と下垂体をつなげる[[漏斗]]と呼ばれる部位に存在する弓状核（別名を漏斗核）である。弓状核は[[下垂体前葉]]からのホルモン分泌を促進させる各種の放出ホルモン（[[成長ホルモン放出ホルモン]]、[[甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[性腺刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[プロラクチン放出ホルモン]]）あるいは、分泌を抑制する各種の放出抑制ホルモン（[[成長ホルモン抑制ホルモン]]、[[プロラクチン抑制ホルモン]]）を分泌している。 | ホメオスタシスは[[自律神経]]系と[[ホルモン]]系との協調作用によって保たれており、視床下部はこのホルモン系を制御している。ホルモン系調節の中心は視床下部と下垂体をつなげる[[漏斗]]と呼ばれる部位に存在する弓状核（別名を漏斗核）である。弓状核は[[下垂体前葉]]からのホルモン分泌を促進させる各種の放出ホルモン（[[成長ホルモン放出ホルモン]]、[[甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[性腺刺激ホルモン放出ホルモン]]、[[プロラクチン放出ホルモン]]）あるいは、分泌を抑制する各種の放出抑制ホルモン（[[成長ホルモン抑制ホルモン]]、[[プロラクチン抑制ホルモン]]）を分泌している。 | ||
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また、弓状核は摂食行動とも関連が深い。弓状核には[[プロオピオメラノコルチン]](Pro-opiomelanocortin: POMC)を発現している神経(POMC神経)、および[[神経ペプチド]]Y(Neuropeptide Y: NPY)と[[アグーチ関連ペプチド]](Agouti-related peptide: AgRP)の両方を発現している神経(NPY/AgRP神経)がそれぞれ存在している。POMCから生じるメラノコルチンは食欲抑制ホルモンとして知られ、摂食亢進ホルモンとして知られるNPYやAgRPと互いに拮抗するように摂食行動を調節している。また、[[コカイン・アンフェタミン調節転写産物]](Cocaine and amphetamine related transcript: CART)と呼ばれる摂食抑制ペプチドも、弓状核においてはPOMCと共局在している。NPY/AgRP神経が活性化するとNPYの分泌によって直接的に摂食行動を誘導するだけではなく、[[メラノコルチン受容体]]に対するアンタゴニストであるAgRPの分泌を介して、間接的にも摂食行動を促進する。[[wikipedia:ja:脂肪組織|脂肪組織]]で産出される[[摂食抑制ホルモン]]である[[レプチン]]は、弓状核のPOMCニューロンを活性化することで[[食欲]]の抑制を行い<ref><pubmed> 11373681 </pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:胃|胃]]で産出される[[摂食亢進ホルモン]]である[[グレリン]]は弓状核のNPY/AgRP神経を活性化する<ref><pubmed> 11196643 </pubmed></ref>。 | また、弓状核は摂食行動とも関連が深い。弓状核には[[プロオピオメラノコルチン]](Pro-opiomelanocortin: POMC)を発現している神経(POMC神経)、および[[神経ペプチド]]Y(Neuropeptide Y: NPY)と[[アグーチ関連ペプチド]](Agouti-related peptide: AgRP)の両方を発現している神経(NPY/AgRP神経)がそれぞれ存在している。POMCから生じるメラノコルチンは食欲抑制ホルモンとして知られ、摂食亢進ホルモンとして知られるNPYやAgRPと互いに拮抗するように摂食行動を調節している。また、[[コカイン・アンフェタミン調節転写産物]](Cocaine and amphetamine related transcript: CART)と呼ばれる摂食抑制ペプチドも、弓状核においてはPOMCと共局在している。NPY/AgRP神経が活性化するとNPYの分泌によって直接的に摂食行動を誘導するだけではなく、[[メラノコルチン受容体]]に対するアンタゴニストであるAgRPの分泌を介して、間接的にも摂食行動を促進する。[[wikipedia:ja:脂肪組織|脂肪組織]]で産出される[[摂食抑制ホルモン]]である[[レプチン]]は、弓状核のPOMCニューロンを活性化することで[[食欲]]の抑制を行い<ref><pubmed> 11373681 </pubmed></ref>、[[wikipedia:ja:胃|胃]]で産出される[[摂食亢進ホルモン]]である[[グレリン]]は弓状核のNPY/AgRP神経を活性化する<ref><pubmed> 11196643 </pubmed></ref>。 | ||
=== 室傍核 === | === 室傍核 === | ||
Paraventricular nucleus: PVN | Paraventricular nucleus: PVN | ||
視床下部前方の背側、第三脳室壁の近くにある明瞭な核で、[[視交叉上核]]とおなじく構成する細胞は大きい。室傍核にはストレスホルモンとも呼ばれる副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(Corticotropin-releasing hormone: CRH)を分泌する神経細胞が存在する。視床下部からのCRHの放出は下垂体前葉における[[副腎皮質刺激ホルモン]](Adrenocorticotropic hormone: ACTH)産生細胞を刺激し、ACTHや[[ | 視床下部前方の背側、第三脳室壁の近くにある明瞭な核で、[[視交叉上核]]とおなじく構成する細胞は大きい。室傍核にはストレスホルモンとも呼ばれる副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(Corticotropin-releasing hormone: CRH)を分泌する神経細胞が存在する。視床下部からのCRHの放出は下垂体前葉における[[副腎皮質刺激ホルモン]](Adrenocorticotropic hormone: ACTH)産生細胞を刺激し、ACTHや[[Β-リポトロピン]]、[[Β-エンドルフィン]]の産生と放出とが促される。ACTHは血液循環によって運ばれたのち、[[wikipedia:ja:副腎皮質|副腎皮質]]を刺激し、[[副腎皮質ホルモン]]である[[糖質コルチコイド]]（主に[[コルチゾール]]）の産生と分泌とを高める。このコルチゾールが[[wikipedia:ja:循環器|循環器]]機能や[[wikipedia:ja:エネルギー代謝|エネルギー代謝]]を高め、ストレスに対する全身の防御にはたらく。[[wikipedia:ja:ヒト|ヒト]]を含めた[[wikipedia:ja:哺乳動物|哺乳動物]]では[[ストレス]]に対する防御システムとして内分泌系および自律神経系が最も重要な役割を担っており、[[視床下部―下垂体―副腎皮質]]の一連のホルモン伝達系はストレス応答の重要な経路となっている<ref><pubmed> 21663538 </pubmed></ref>。 | ||
=== 視交叉上核 === | === 視交叉上核 === | ||
Suprachiasmatic nucleus: SCN | Suprachiasmatic nucleus: SCN | ||
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Tuberomammillary nucleus: TMN | Tuberomammillary nucleus: TMN | ||
視床下部の後部に位置する結節乳頭体核は体温調節や摂食行動などの機能に関与している。また、[[ヒスタミン神経系]]の起始核であり、[[覚醒中枢]]の一つと考えられている。ここからヒスタミン神経は脳内のほぼ全域にわたる幅広い領域に投射しており、ヒスタミン神経細胞が活性化すると覚醒レベルが高まる<ref><pubmed> 12700104 </pubmed></ref>。風邪薬として用いられる第一世代の[[ヒスタミン]][[H1受容体|H<sub>1</sub>受容体]][[阻害薬]]の服用が眠気をもたらすのは、この経路が抑制されるからである。 | 視床下部の後部に位置する結節乳頭体核は体温調節や摂食行動などの機能に関与している。また、[[ヒスタミン神経系]]の起始核であり、[[覚醒中枢]]の一つと考えられている。ここからヒスタミン神経は脳内のほぼ全域にわたる幅広い領域に投射しており、ヒスタミン神経細胞が活性化すると覚醒レベルが高まる<ref><pubmed> 12700104 </pubmed></ref>。風邪薬として用いられる第一世代の[[ヒスタミン]][[H1受容体|H<sub>1</sub>受容体]][[阻害薬]]の服用が眠気をもたらすのは、この経路が抑制されるからである。 | ||
=== 背内側核 === | === 背内側核 === | ||
Dorsomedial hypothalamic nucleus: DMN | Dorsomedial hypothalamic nucleus: DMN | ||
| 43行目: | 43行目: | ||
[[脳弓]]の外側にあり小型または中型の細胞から構成されている。視交叉上核の主要な投射先であり、[[概日リズム]]に合わせたコルチコイド分泌とそれに付随した覚醒、運動などに関与していることが知られている<ref><pubmed> 14627654 </pubmed></ref>。また、背内側核の神経細胞はオレキシン神経に直接投射しており<ref><pubmed> 15848807 </pubmed></ref>、摂食行動<ref><pubmed> 12117580 </pubmed></ref>や体温調節<ref><pubmed> 16959861 </pubmed></ref>との関連が報告されている。 | [[脳弓]]の外側にあり小型または中型の細胞から構成されている。視交叉上核の主要な投射先であり、[[概日リズム]]に合わせたコルチコイド分泌とそれに付随した覚醒、運動などに関与していることが知られている<ref><pubmed> 14627654 </pubmed></ref>。また、背内側核の神経細胞はオレキシン神経に直接投射しており<ref><pubmed> 15848807 </pubmed></ref>、摂食行動<ref><pubmed> 12117580 </pubmed></ref>や体温調節<ref><pubmed> 16959861 </pubmed></ref>との関連が報告されている。 | ||
=== 腹内側核 === | === 腹内側核 === | ||
Ventromedial hypothalamic nucleus: VMN | Ventromedial hypothalamic nucleus: VMN | ||
| 81行目: | 81行目: | ||
このように視床下部は多くの生理的に重要な役割を複合的に果たしているが、その神経回路の機能に関してはいまだに不明な点が多い。形態学的に分類、記載されてきた神経核であるが、細胞に発現しているペプチドの染色結果などにより、同じ種類の神経細胞が複数の領域にまたがって存在していたり、一つの神経核の中でも多数の異なる種類の神経細胞が共存していたりすることが分かってきている。そのため、行動を制御する機能単位としての神経回路を解析するためには古典的な電気刺激等の手法では限界があった。 | このように視床下部は多くの生理的に重要な役割を複合的に果たしているが、その神経回路の機能に関してはいまだに不明な点が多い。形態学的に分類、記載されてきた神経核であるが、細胞に発現しているペプチドの染色結果などにより、同じ種類の神経細胞が複数の領域にまたがって存在していたり、一つの神経核の中でも多数の異なる種類の神経細胞が共存していたりすることが分かってきている。そのため、行動を制御する機能単位としての神経回路を解析するためには古典的な電気刺激等の手法では限界があった。 | ||
近年、遺伝学的手法により特定の神経にだけ光活性化分子を発現させ、光を照射することによってその神経回路特異的にミリ秒単位のオーダーで活性を制御する、[[光遺伝学]]とよばれる新たな手法がこの問題を解決しようとしている。例えば、神経ペプチドであるオレキシンを産生するオレキシン神経は睡眠に関与することが知られていたが、少数の細胞が散在しているため古典的手法だけでは特異的にその機能を調べることは困難であった。しかし、オレキシンのプロモーター下流で[[チャネルロドプシン]]<ref><pubmed> 17943086 </pubmed></ref>や[[ハロロドプシン]]<ref><pubmed> 21775598 </pubmed></ref>といった光活性化タンパク質を発現させて光刺激することによって、自由行動しているマウスにおけるオレキシン神経の活性化状態が睡眠・覚醒に及ぼす影響を観察することが可能となっている。他にも、弓状核に存在するAgRP神経の活性化が数分内に摂食行動を亢進させること<ref><pubmed> 21209617 </pubmed></ref>、腹内側核に攻撃行動の中枢が存在すること<ref><pubmed> 21307935 </pubmed></ref>、など多くの新たな知見が得られてきており、今後一層の展開が期待される。 | |||
== 関連項目 == | == 関連項目 == | ||
*[[体温調節の神経回路]] | |||
*[[ストレス応答]] | *[[ストレス応答]] | ||
*[[睡眠]] | *[[睡眠]] | ||
*[[摂食行動]] | |||
*[[性行動]] | |||
== 参考文献 == | == 参考文献 == | ||