視床下部

視床下部
人間の視床下部の位置
視床下部（シアン）と下垂体および脳の残りの部分との関係における位置
詳細
の一部	脳
識別子
ラテン	視床下部
メッシュ	D007031
ニューロレックスID	ビルンレックス734
TA98	A14.1.08.401 A14.1.08.901
TA2	5714
ＦＭＡ	62008
神経解剖学の解剖用語 [Wikidataで編集]

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視床下部（複数形：hypothalami、古代ギリシャ語の ὑπό （hupó）  「下」とθάλαμος （thálamos） 「部屋」に由来）は、脊椎動物の脳 の小さな部分で、さまざまな機能を持つ多数の核が含まれています。最も重要な機能の1つは、下垂体を介して神経系を内分泌系にリンクすることです。視床下部は視床の下にあり、大脳辺縁系の一部です。^{[1]視床下部は}間脳の基底部を形成します。すべての脊椎動物の脳には視床下部が含まれています。^{[2]人間では、}アーモンドほどの大きさです。^[3]

視床下部は、特定の代謝 プロセスや自律神経系の他の活動を調整する機能を持っています。視床下部は、放出ホルモンまたは視床下部ホルモンと呼ばれる特定の神経ホルモンを合成して分泌し、これが今度は下垂体からのホルモンの分泌を刺激または抑制します。視床下部は、体温、空腹、子育てや母親の愛着行動の重要な側面、渇き、^[4]疲労、睡眠、概日リズムを制御し、性的行動や攻撃的行動などの特定の社会的行動に重要です。^{[5] [6]}

視床下部は、前後方向の位置を示す傍矢状面で４つの領域（視索前核、視索上核、結節部、乳頭状核）に分けられ、また、内側外側方向の位置を示す冠状面で３つの帯（室傍核、中間部、外側部）に​​分けられる。^[7]視床下部核は、これらの特定の領域と帯内に位置する。^[8]これは、全ての脊椎動物の神経系に見られる。哺乳類では、視床下部の室傍核と視索上核の大細胞性神経分泌細胞が、神経下垂体ホルモンであるオキシトシンとバソプレシンを産生する。^{[9]これらのホルモンは、}下垂体後葉から血液中に放出される。^[10]はるかに小さい小細胞性神経分泌細胞である室傍核のニューロンは、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモンやその他のホルモンを下垂体門脈系に放出し、これらのホルモンは下垂体前葉に拡散します。^[要出典]

視床下部核には以下のものが含まれる: ^{[11] [12]}

• 
  サルの視床下部の断面には、液体で満たされた第三脳室の両側にある 2 つの主要な視床下部核が示されています。
• 
  視床下部核
• 
  視床下部の片側にある視床下部核。3Dコンピューター再構成画像で示される^[18]

視床下部は、中枢神経系の他の部分、特に脳幹とその網様体と密接に相互接続しています。大脳辺縁系の一部として、視床下部は扁桃体や中隔を含む他の大脳辺縁系構造と接続しており、自律神経系の領域とも接続しています。

視床下部は脳幹から多くの入力を受け取りますが、その中でも最も顕著なものは、孤束核、青斑核、延髄腹外側部からの入力です。

視床下部内の ほとんどの神経繊維は 2 つの方向（双方向）に走行します。

• 視床下部の尾側の領域への投射は、内側前脳束、乳頭被蓋路、背側縦束を経由します。
• 視床下部の前側領域への投射は、乳頭視床路、円蓋、終末条によって行われます。
• 交感神経運動系の領域（外側角脊髄節 T1～L2/L3）への投射は視床下部脊髄路によって運ばれ、交感神経運動経路を活性化します。

視床下部のいくつかの核は性的二形性があり、すなわち、オスとメスでは構造と機能の両方に明らかな違いがある。^[19]いくつかの違いは大まかな神経解剖学でも明らかで、最も顕著なのは視索前野内の性的二形核で、^[19]そこでの違いは特定のニューロンセットの接続性と化学物質に対する感受性の微妙な変化である。 これらの変化の重要性は、オスとメスの機能的違いによって認識できる。 たとえば、ほとんどの種のオスはメスの匂いや外見をオスよりも好み、それがオスの性行動を刺激するのに役立つ。 性的二形核が損傷すると、オスのメスへの好みは減少する。 また、成長ホルモンの分泌パターンは性的二形性があり、^[20]多くの種で成体のオスの大きさがメスと明らかに異なるのはそのためである。

成人の卵巣ステロイドに対する行動反応には、他の顕著な機能的二形性がある。オスとメスは卵巣ステロイドに対して異なる反応を示すが、これは視床下部のエストロゲン感受性ニューロンの発現が性的二形性を示すためである。つまり、エストロゲン受容体は異なるニューロンセットで発現する。^{[引用が必要]}

エストロゲンとプロゲステロンは、特定のニューロンの遺伝子発現に影響を及ぼしたり、細胞膜電位やキナーゼ活性化の変化を誘発したりして、多様な非ゲノム細胞機能を引き起こす可能性があります。エストロゲンとプロゲステロンは、同族の核ホルモン受容体に結合し、細胞核に移行してホルモン応答エレメント( HRE) と呼ばれる DNA 領域と相互作用するか、別の転写因子の結合部位に結び付けられます。エストロゲン受容体(ER) は、遺伝子の近位プロモーター領域にエストロゲン応答エレメント(ERE)が存在しないにもかかわらず、このように他の転写因子を転写活性化することが示されています。一般に、ER とプロゲステロン受容体(PR) は遺伝子活性化因子であり、ホルモン曝露後に mRNA が増加し、その後タンパク質合成が増加します。^{[出典が必要]}

男性と女性の脳ではエストロゲン受容体の分布が異なり、この違いは新生児のステロイド暴露による不可逆的な結果です。^[要出典]エストロゲン受容体（およびプロゲステロン受容体）は主に前部および中基底視床下部のニューロンに存在し、特に以下の部位に多く見られます。

• 視索前野（LHRHニューロンが位置し、ドーパミン反応と母性行動を調節する）^[21]
• ソマトスタチンニューロンが位置する脳室周囲核はストレスレベルを調節する。^[22]
• 空腹感と性的興奮を調節する視床下部腹内側部。

新生児期には、性腺ステロイドが神経内分泌視床下部の発達に影響を及ぼします。例えば、性腺ステロイドは、雌が正常な生殖周期を示す能力や、雄と雌が成人期に適切な生殖行動を示す能力を決定します。

• 雌ラットに生後数日（性ステロイドの影響の「臨界期」）にテストステロンを1回注射すると、視床下部は不可逆的に男性化します。成体ラットはエストロゲンに反応してLHサージを生成できなくなりますが（雌の特徴）、雄の性行動（性的に受容的な雌にまたがる）を示すことはできます。^[23]
• 対照的に、出生直後に去勢された雄のラットは雌化され、成体はエストロゲンに反応して雌の性行動（性的受容性、脊柱前弯行動）を示す。 ^[23]

霊長類では、アンドロゲンの発達への影響は明らかではなく、その結果もあまり理解されていない。脳内では、テストステロンは芳香族化され（エストラジオールに）、これが発達に影響を与える主要な活性ホルモンである。ヒトの精巣は、胎児期の約8週から生後5～6か月まで高レベルのテストステロンを分泌する（同様のテストステロンの周産期急増は多くの種で観察されている）。このプロセスは、男性の表現型の根底にあると思われる。母体循環からのエストロゲンは、妊娠中のステロイド結合タンパク質の循環レベルが高いため、比較的効果が低い。^[23]

性ステロイドだけが視床下部の発達に重要な影響を与えるわけではない。特に、幼少期（ラットの場合）の思春期前ストレスは、成人の視床下部が急性ストレス因子に反応する能力を決定する。 ^[24]性腺ステロイド受容体とは異なり、グルココルチコイド受容体は脳全体に広く分布している。室傍核では、 CRFの合成と分泌の負のフィードバック制御を媒介するが、他の部分での役割はよくわかっていない。

視床下部は中枢神経内分泌機能を有し、最も顕著なのは下垂体前葉の制御であり、下垂体前葉は様々な内分泌腺や器官を調節する。放出ホルモン（放出因子とも呼ばれる）は視床下部核で産生され、軸索に沿って正中隆起または下垂体後葉に輸送され、そこで貯蔵され、必要に応じて放出される。^[25]

下垂体前葉

視床下部-下垂体軸では、下垂体刺激ホルモンまたは視床下部ホルモンとしても知られる放出ホルモンが、視床下部の延長である正中隆起から下垂体門脈系に放出され、そこから下垂体前葉に運ばれ、そこで下垂体前葉ホルモンの分泌を調節する機能を発揮します。^[26]これらの下垂体刺激ホルモンは、視床下部の脳室周囲領域にある小細胞性神経分泌細胞によって刺激されます。第三脳室の毛細血管に放出された後、下垂体刺激ホルモンは、視床下部-下垂体門脈循環と呼ばれる循環を通って移動します。下垂体前葉の目的地に到達すると、これらのホルモンは下垂体細胞の表面にある特定の受容体に結合します。この結合によってどの細胞が活性化されるかによって、下垂体は血流の残りの部分へのホルモンの分泌を開始するか、または分泌を停止します。^[27]

正中隆起から分泌される他のホルモンには、バソプレシン、オキシトシン、ニューロテンシンなどがある。^{[29] [30] [31] [32]}

下垂体後葉

視床下部-下垂体-副腎系では、神経下垂体ホルモンが、実際には視床下部の延長である下垂体後葉から循環系に放出されます。

また、視床下部-下垂体-副腎系（HPA）ホルモンが特定の皮膚疾患や皮膚の恒常性維持に関係していることも知られています。HPAホルモンの過剰活動がストレス関連の皮膚疾患や皮膚腫瘍と関連していることを示す証拠があります。^[33]

視床下部は、多くのホルモンおよび行動の概日リズム、神経内分泌出力の複雑なパターン、複雑な恒常性維持機構、および重要な行動を調整します。したがって、視床下部は、外部で生成されるものと内部で生成されるものを含む、さまざまな信号に応答する必要があります。視床または皮質で発生するデルタ波信号は、放出ホルモンの分泌に影響します。GHRHとプロラクチンは刺激され、TRHは抑制されます。

視床下部は以下に反応します。

• 光：概日リズムと季節リズムを調節するための日長と光周期
• フェロモンを含む嗅覚刺激
• ステロイド（性腺ステロイドおよびコルチコステロイドを含む）
• 特に心臓、腸管神経系（消化管）^[34]、生殖管から発生する神経伝達情報。^[要出典]
• 自律神経入力
• 血液由来の刺激物には、レプチン、グレリン、アンジオテンシン、インスリン、下垂体ホルモン、サイトカイン、血漿中のブドウ糖濃度、浸透圧などが含まれます。
• ストレス
• 体温を上昇させることで微生物が侵入し、体内のサーモスタットを上向きにリセットします。

嗅覚刺激は多くの種において、有性生殖や神経内分泌機能にとって重要である。例えば、妊娠したマウスが交尾後の重要な時期に「見知らぬ」雄の尿にさらされると、妊娠は失敗する（ブルース効果）。したがって、交尾中、雌マウスはパートナーの正確な「嗅覚記憶」を形成し、それが数日間持続する。フェロモンの刺激は多くの種において発情期の同期化を助け、女性では、同期化した月経もフェロモンの刺激から生じる可能性があるが、ヒトにおけるフェロモンの役割については議論がある。

ペプチドホルモンは視床下部に重要な影響を及ぼし、そのためには血液脳関門を通過する必要がある。視床下部は部分的に、効果的な血液脳関門を欠く特殊な脳領域によって区切られている。これらの部位の毛細血管 内皮は窓が開いており、大きなタンパク質やその他の分子でも自由に通過できる。これらの部位のいくつかは神経分泌部位である神経下垂体と正中隆起である。しかし、他の部位は脳が血液の成分をサンプルとして採取する部位である。これらの部位のうちの2つ、SFO（脳弓下器官）とOVLT（終板血管器官）は、ニューロンが血液と脳脊髄液の両方と密接に接触している、いわゆる脳室周囲器官である。これらの構造は血管が密集しており、飲水、バソプレシン放出、ナトリウム排泄、およびナトリウム欲求を制御する浸透圧受容ニューロンとナトリウム受容ニューロンを含む。また、アンジオテンシン、心房性ナトリウム利尿因子、エンドセリン、リラキシンの受容体を持つニューロンも含まれており、いずれも体液と電解質のバランスの調節に重要です。OVLT と SFO のニューロンは、視索上核と室傍核、および視索前視床下部領域に投射します。室傍器官は、室傍ニューロンへの作用を介して発熱と ACTH 分泌の両方を引き起こすインターロイキンの作用部位でもある可能性があります。 ^{[出典が必要]}

視床下部の活動に影響を及ぼすすべてのペプチドがどのようにして必要な経路を辿るのかは明らかではない。プロラクチンとレプチンの場合、脈絡叢で血液から脳脊髄液(CSF) に能動的に取り込まれる証拠がある。一部の下垂体ホルモンは視床下部分泌に負のフィードバック効果を持つ。例えば、成長ホルモンは視床下部にフィードバックするが、それが脳に入る仕組みは明らかではない。プロラクチンの中枢作用の証拠もある。^[要出典]

研究結果から、甲状腺ホルモン（T4）は視床下部の漏斗核/正中隆起にあるグリア細胞に取り込まれ、ここで2型脱ヨウ素酵素（D2）によってT3に変換されることが示唆されている。その後、T3は室傍核にある甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン（TRH）産生ニューロンに輸送される。これらのニューロンには甲状腺ホルモン受容体が見つかっており、T3刺激に敏感であることが示唆されている。さらに、これらのニューロンは甲状腺ホルモントランスポーターであるMCT8を発現しており、T3が輸送されるという理論を裏付けている。その後、T3はこれらのニューロンの甲状腺ホルモン受容体に結合し、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモンの産生に影響を与え、甲状腺ホルモンの産生を調節する可能性がある。^[35]

視床下部は、体内のサーモスタットのような働きをする。 ^[36]視床下部は望ましい体温を設定し、熱産生と保持を刺激して血液の温度を上昇させるか、発汗と血管拡張を刺激して血液を冷却して温度を下げる。すべての発熱は視床下部の設定温度の上昇によって起こる。他の原因による体温上昇は高体温に分類される。^{[36]まれに、}脳卒中などによる視床下部の直接的な損傷によって発熱が起こることがある。これは視床下部熱と呼ばれることもある。しかし、そのような損傷によって異常に体温が低くなることのほうが一般的である。^[36]

視床下部には、ステロイドやグルココルチコイド（副腎のステロイドホルモンで、 ACTHに反応して放出される）に強く反応するニューロンが含まれています。また、視床下部には、食欲に重要な特殊なグルコース感受性ニューロン（弓状核と視床下部腹内側部）も含まれています。視索前野には温度感受性ニューロンが含まれており、これらはTRH分泌 に重要です。

哺乳または膣頸管刺激に反応して起こるオキシトシン分泌は、これらの経路のいくつかによって媒介される。一方、頸動脈小体および大動脈弓の化学受容器、ならびに低圧心房容積受容器から生じる心血管刺激に反応して起こるバソプレシン分泌は、他の経路によって媒介される。ラットでは、膣刺激によってもプロラクチン分泌が引き起こされ、不妊交配の後に偽妊娠が生じる。ウサギでは、性交によって反射性排卵が誘発される。ヒツジでは、高レベルのエストロゲン存在下での頸管刺激によって、処女の雌ヒツジに母性行動が誘発されることがある。これらの効果はすべて視床下部によって媒介され、情報は主に脳幹で中継される脊髄経路によって伝達される。乳首の刺激はオキシトシンとプロラクチンの放出を刺激し、 LHとFSHの放出を抑制する。

心臓血管の刺激は迷走神経によって伝えられます。迷走神経はまた、胃の膨張や内容排出から生じる信号など、さまざまな内臓情報を伝達し、それぞれレプチンやガストリンの放出を促して摂食を抑制または促進します。この情報も脳幹の中継器を介して視床下部に届きます。

さらに、視床下部の機能は、視床下部が神経支配を受ける神経路における、3 つの古典的なモノアミン神経伝達物質、ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニン(5-ヒドロキシトリプタミン) のレベルすべてに反応し、それらのレベルによって調節されます。たとえば、青斑核から生じるノルアドレナリン入力は、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH) レベルに重要な調節効果をもたらします。

視床下部の腹内側核の最外側部は、食物摂取の制御を担っています。この部位を刺激すると、食物摂取量が増加します。この部位の両側の損傷は、食物摂取の完全な停止を引き起こします。核の内側部は、外側部を制御する効果があります。腹内側核の内側部の両側の損傷は、動物の過食と肥満を引き起こします。同じ動物の腹内側核の外側部をさらに損傷すると、食物摂取の完全な停止を引き起こします。

この規制に関しては様々な仮説がある: ^[38]

1. 脂肪抑制仮説: この仮説では、脂肪 組織は脂肪の量に比例した体液性シグナルを生成し、視床下部に作用して食物摂取を減らし、エネルギー出力を増やすとしています。ホルモンの レプチンが視床下部に作用して食物摂取を減らし、エネルギー出力を増やすことが明らかになっています。
2. 消化管ペプチド仮説: Grp、グルカゴン、CCKなどの消化管ホルモンは食物摂取を抑制すると言われています。消化管に入る食物はこれらのホルモンの放出を誘発し、脳に作用して満腹感を生み出します。脳には CCK-A 受容体と CCK-B 受容体の両方が含まれています。
3. 糖停滞仮説: 腹内側核の満腹中枢の活動は、ニューロンのグルコース利用によって制御されていると考えられます。グルコース利用率が低く、その結果としてニューロン間の動脈と静脈の血糖値の差が低い場合、ニューロン全体の活動が低下すると仮定されています。これらの状況では、摂食中枢の活動は抑制されず、人は空腹を感じます。2-デオキシグルコースを脳室内に投与すると、食物摂取量が急速に増加し、細胞内のグルコース利用率が低下します。
4. サーモスタティック仮説: この仮説によれば、体温が所定の設定点以下に下がると食欲が刺激され、設定点以上に上がると食欲が抑制されます。

視床下部の内側領域は、防衛行動などの動機づけられた行動を制御する回路の一部です。^[39] Fos標識の分析により、「行動制御列」の一連の核が、生得的および条件付けされた防衛行動の発現を制御する上で重要であることが示されました。^[40]

捕食に対する防御行動

実験用げっ歯類は、捕食動物（猫など）にさらされると、猫に一度もさらされたことがない場合でも防御行動を起こします。^[41]視床下部では、この曝露により前視床下部核、腹内側核の背内側部分、前乳頭体核の腹外側部分（PMDvl）のFos標識細胞が増加します。 ^[42]前乳頭体核は、この核の病変がすくみや逃走などの防御行動を無効にするため、捕食動物に対する防御行動の表出に重要な役割を果たします。^{[42] [43]} PMDは他の状況では防御行動を調整せず、この核の病変はショック後のすくみスコアにほとんど影響を与えませんでした。^[43] PMDは、恐怖表現において重要な構造である背側中脳水道周囲灰白質と重要なつながりを持っています。 ^{[44] [45]}さらに、動物は、猫と以前関連付けられた環境に対してリスク評価行動を示します。Fos標識細胞解析では、PMDvlが視床下部で最も活性化された構造であり、状況にさらされる前にムシモールで不活性化すると防御行動がなくなることが示されました。 ^[42]したがって、視床下部、主にPMDvlは、捕食者に対する生来の防御行動と条件付けされた防御行動の表現に重要な役割を果たしています。

社会的敗北

同様に、視床下部は社会的敗北にも関与している。攻撃的な同種との遭遇時には、内側領域の核も動員される。敗北した動物は、内側視床前核、腹内側核の腹外側部、腹側前乳頭核などの性的二形構造におけるFosレベルが上昇する。^[6]このような構造は、性的行動や攻撃行動などの他の社会的行動において重要である。さらに、前乳頭核も動員されるが、背内側部は動員されるが、腹外側部は動員されない。^[6]この核の病変は、固まる、仰向けになるなどの受動的な防御行動をなくす。^[6]

最近の研究では、側頭葉視床下部の役割が生来の行動の開始と停止のみに限定されているかどうかが疑問視されており、側頭葉視床下部は食物関連の手がかりを学習すると主張している。具体的には、食物とは無関係または遠い情報についての学習に反対する。この見解によれば、側頭葉視床下部は「行動を重要な出来事に向かわせたり、重要な出来事から遠ざけたりすることができる、学習の唯一の調停者」である。^[46]

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  人間の脳の左側解剖正中矢状面図
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  視床下部の位置

• 腹外側視索前核
• 脳室周囲核
• コペプチン
• 視床下部-下垂体-副腎系（HPA 系）
• 視床下部-下垂体-性腺軸（HPG軸）
• 視床下部-下垂体-甲状腺系（HPT 系）
• 視床下部間経路
• 神経内分泌学
• 睡眠の神経科学

•  de Vries GJ、Södersten P (2009 年 5 月)。「脳の性差:構造と機能の関係」。ホルモンと行動。55 (5): 589–96。doi : 10.1016 /j.yhbeh.2009.03.012。PMC 3932614。PMID 19446075。 

ウィキメディア・コモンズには、視床下部に関連するメディアがあります。

• BrainMaps プロジェクトの「視床下部」を含む染色された脳スライス画像
• endotexts.org の視床下部と下垂体
• NIF 検索 -神経科学情報フレームワークによる視床下部
• 視床下部核の空間充填図と断面図：右視床下部、前部、管状、後部。