構造 歯状回の位置と他の構造との関係。 歯状回は、海馬と同様に、外側の分子層、中間の顆粒細胞層、内側の多形層の3 つの明確な層から構成されています。 [ 14 ] 多形層は、歯状回の門 (元々は海馬と歯状回の接合部である CA4 と呼ばれていました) でもあります。[ 15 ] [ 16 ] (海馬では、外側の層は分子層、中間の層は錐体細胞層、内側の層は層状オリエンスです。) 分子層と顆粒層は、門または多形層を囲む歯状回膜 と呼ばれることもあります。[ 17 ] [ 18 ]
顆粒層は、上層の分子層と下層の門(多形層)の間にある。[ 2 ] 顆粒層の顆粒細胞は、苔状線維と呼ばれる軸索を投射し 、CA3 錐体 ニューロンの樹 状突起に興奮性 シナプス を形成する。顆粒細胞は層状に密に詰まっており、ニューロンの興奮性を抑制する。[ 19 ]
顆粒細胞の基底樹状突起の一部は分子層に向かって湾曲している。ほとんどの基底樹状突起は門部に入る。これらの門部樹状突起は短く細く、側枝が少ない。[ 20 ]
門部における2番目の興奮性細胞型は苔状細胞 であり、[ 15 ] その軸索は中隔側頭軸(中隔領域から 側頭葉 まで)に沿って広く投射され、同側投射では 細胞体付近の最初の1~2 mmをスキップする[ 21 ]。 これは珍しい構成であり、細胞分布をランダム化することで、CA3の細胞集合体をデータ検索の役割を果たすように準備するためであると仮説が立てられている[ 22 ] 。
門と顆粒細胞層の間には顆粒下帯と呼ばれる領域があり、そこは成体 神経新生 の場である。[ 2 ]
歯状回前内側への延長部は、歯状回尾部 、またはジャコミニ帯と呼ばれる。歯状回の大部分は脳の表面に露出していないが、ジャコミニ帯は視認でき、 鉤状回 下面の重要なランドマークとなっている。[ 23 ]
三シナプス回路 三シナプス回路は、 内嗅皮質 の第 II 層 の興奮性細胞 (主に星状細胞 )から構成され、穿通路 を介して歯状回顆粒細胞層に投射する。[ 24 ] [ 25 ] 歯状回は、他の皮質構造から直接の入力を受けない。[ 26 ] 穿通路は、内嗅皮質の内側部分と外側部分でそれぞれ生成される内側穿通路と外側穿通路に分かれている。内側穿通路は顆粒細胞の近位樹状突起領域にシナプスを形成するが、外側穿通路は遠位樹状突起にシナプスを形成する。歯状回のほとんどの側面図は、単一の実体からなる構造を示唆しているように見えるかもしれないが、内側への移動は、歯状回の腹側部分と背側部分の証拠を提供する可能性がある。[ 27 ] 顆粒細胞の軸索は苔状線維と呼ばれ、CA3およびCA1の錐体細胞と興奮性シナプス結合を形成する。[ 25 ]
発達 歯状回顆粒細胞は、脳の発達における形成時期が遅いことで区別されます。ラットでは、顆粒細胞の約85%が出生後に生成されます。[ 28 ] ヒトでは、顆粒細胞は妊娠10.5~11週目に生成され始め、第2および第3三半期、出生後、成人期まで生成され続けると推定されています。[ 29 ] [ 30 ] ラットの脳の発達中に、顆粒細胞の胚発生源とその移動経路[ 31 ] が研究されています。最も古い顆粒細胞は、海馬神経上皮の特定の領域で生成され、胚発生17/18日目頃に原始歯状回に移動し、形成中の顆粒層の最外層細胞として定着します。次に、歯状回前駆細胞は海馬神経上皮の同じ領域から移動し、分裂能力を保持したまま、形成中の歯状回門(中心部)に侵入します。この分散した胚芽基質は、それ以降の顆粒細胞の供給源となります。新しく生成された顆粒細胞は、顆粒層に定着し始めた古い細胞の下に蓄積されます。顆粒細胞がさらに生成されると、層は厚くなり、細胞は年齢に応じて積み重なります。最も古い細胞が最も表層にあり、最も若い細胞が最も深層にあります。[ 32 ] 顆粒細胞前駆細胞は顆粒下領域に留まり、歯状回が成長するにつれて徐々に薄くなりますが、これらの前駆細胞は成体ラットに保持されます。これらのまばらに散在する細胞は、顆粒細胞ニューロンを絶えず生成し、[ 33 ] [ 34 ] 総数を増やします。ラット、サル、ヒトの歯状回には、他にもさまざまな違いがあります。ラットの顆粒細胞には頂端樹状突起しかないが、サルやヒトでは多くの顆粒細胞に基底樹状突起もある。[ 3 ]
臨床的意義
メモリ 海馬と記憶形成を結びつける前向性健忘 (新しい記憶を形成できない状態)の最も顕著な初期の症例の1つは、ヘンリー・モライソン (2008年に亡くなるまで患者HMとして匿名で知られていた)の症例である。[ 39 ] 彼のてんかんは 、両半球の海馬と周囲の組織の一部を外科的に切除することで治療された。この標的を絞った脳組織の切除により、モライソン氏は新しい記憶を形成できなくなり、それ以来、海馬は記憶形成に不可欠であると考えられてきたが、その過程は不明である。[ 39 ]
ストレスとうつ病 歯状回はストレスやうつ病にも機能的な役割を果たしている可能性がある。例えば、ラットでは抗うつ薬 の慢性投与に反応して神経新生が増加することがわかっている。[ 46 ] コルチゾール などの糖質コルチコイド の放出や交感神経系( 自律神経系 の一部門)の活性化によって特徴づけられることが多いストレスの生理的影響は、霊長類の神経新生の過程を阻害することが示されている。[ 47 ] 内因性および外因性の糖質コルチコイドは精神病やうつ病 を引き起こすことが知られており、[ 37 ] 歯状回における神経新生がストレスやうつ病の症状の調節に重要な役割を果たしている可能性があることを示唆している。[ 48 ]
他の マウス で観察されたいくつかの証拠は、有酸素運動 に反応して歯状回における神経新生が増加することを示唆している。[ 50 ] いくつかの実験では、豊かな環境にさらされた成体げっ歯類の歯状回において神経新生(神経組織の発達)がしばしば増加することが示されている。[ 51 ] [ 52 ]
空間行動 研究によると、歯状回細胞の約90%が破壊されたラットは、以前に通ったことのある迷路を通行するのが非常に困難になった。迷路を学習できるかどうかを何度もテストしたところ、ラットは全く改善せず、作業記憶が著しく損なわれていることが示された。ラットは、迷路に関する学習情報を作業記憶に統合することができず、そのため、後の試行で同じ迷路を通行する際にそれを思い出すことができなかったため、場所戦略に問題があった。ラットは迷路に入るたびに、まるで初めて迷路を見たかのように振る舞った。[ 53 ]
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