バージニア工科大学を中心とする研究チームは、運動障害のモデルマウスを用いた研究において、小脳プルキンエ細胞のベースライン発火が深部小脳核ニューロンの活動を確実に予測するものではないことを報告し、小脳研究における一般的な前提に疑問を投げかけました。
バージニア工科大学フアリン生物医学研究所（VTC）の研究は、小脳研究において広く用いられてきた「プルキンエ細胞の信号を、小脳の出力ニューロンの状況を示す指標として代用する」という手法の再考を促すものです。
『The Journal of Physiology』誌に掲載されたこの研究では、プルキンエ細胞が深部小脳核の細胞を抑制するという直接的な解剖学的結合があるにもかかわらず、プルキンエ細胞の活動から深部小脳核のニューロンの活動を確実に予測することはできないことが明らかになりました。
「プルキンエ細胞の活動と深部小脳核の細胞の活動との間に明確な線形関係は見られません。そのため、一方をモニタリングしてもう一方の状況を理解することの予測能力は非常に限定的です」と、VTCフアリン生物医学研究所の助教授であるMeike van der Heijden氏は述べています。
本研究の筆頭著者であり、バージニア工科大学のトランスレーショナル生物学・医学・健康大学院プログラムの博士候補生であるAlyssa Lyon氏は、プルキンエ細胞と深部小脳核の活動はどちらも疾患状態において乱れる可能性があるため、今回の知見は重要であると語ります。
「疾患状態ではプルキンエ細胞と深部小脳核の細胞活動の両方が乱れます。これらの神経細胞間の関係をより深く理解することは、ジストニア、運動失調、振戦などの疾患に対する治療を最適化する上で役立つでしょう」とLyon氏は述べています。
プルキンエ細胞がこれまで広範囲に研究されてきた理由の一つは現実的なもので、それらの細胞が小脳皮質にあり、脳の表面に近いため、深部にある核ニューロンよりも測定が容易だからです。
研究チームは、プルキンエ細胞の活動が信頼できる指標として機能するかどうかを検証するため、小脳疾患の前臨床（マウス）モデルから得られた電気生理学的記録を分析し、両方の細胞集団間に有意な相関関係がないことを突き止めました。
「疾患状態において小脳がどのように振る舞っているかを知りたいのであれば、プルキンエ細胞だけでなく、深部小脳核のニューロンを調べる必要があることを我々は示唆しています」とvan der Heijden氏は述べています。
また、同氏はプルキンエ細胞の活動を変化させることを目的とした治療が、深部小脳核の活動の変化にそのままつながると想定することには注意が必要だと促しています。
「これは疾患における小脳の活動を理解する上での教訓であると同時に、これら困難な疾患を治療する上での教訓でもあります。私たちは前提条件を立てる際に細心の注意を払い、実際に実験を行って仮説を検証する必要があります」と彼女は語りました。
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