黒質線条体経路

黒質線条体経路
黒質線条体経路（左と右は赤）。
黒質線条体経路はここでは青の実線で示されており、黒質と背側線条体とを結んでいます。
解剖学用語 [Wikidataで編集]

黒質線条体経路は、中脳の黒質緻密部（SNc）と前脳の背側線条体（すなわち、尾状核と被殻）を接続する脳内の両側性ドーパミン経路です。これは脳内の4つの主要なドーパミン経路の1つであり、基底核運動ループと呼ばれるシステムの一部として運動の生成に不可欠です。この経路のドーパミン作動性ニューロンは、線条体にあるGABA作動性中型有棘ニューロン（MSN）（有棘投射ニューロン（SPN）としても知られています）^{[1] [2]}にシナプスを形成する軸索終末からドーパミンを放出します。

SNcにおけるドーパミン作動性ニューロンの変性はパーキンソン病の主な病理学的特徴の1つであり、^[3]ドーパミン機能の顕著な低下と、運動低下、振戦、固縮、姿勢の不均衡などのパーキンソン病の症状である運動障害を引き起こします。

黒質緻密部と背側線条体との間の接続は、ドーパミン作動性軸索を介して媒介されます。

黒質は、各半球の腹側中脳にあります。黒質は緻密部(SNc) と網状部(SNr) という 2 つの部分に分かれています。緻密部 には、線条体にドーパミンを供給することで情報を基底核に中継する黒質線条体経路を形成するA9細胞群のドーパミン作動性ニューロンが含まれています。対照的に、網状部には主に GABA 作動性ニューロンが含まれています。

SNcはSNrを覆う薄い帯状の細胞から構成され、中脳辺縁系ドーパミン経路を形成する腹側被蓋野（VTA）のA10ドーパミン作動性ニューロン群の外側に位置しています。ドーパミンニューロンには加齢とともに蓄積することが知られているニューロメラニンと呼ばれる黒色色素が含まれているため、SNcは人間の脳切片で簡単に観察できます。^[4] SNcのドーパミン作動性細胞体は、ヒトSNcでは約200,000～420,000個のドーパミン細胞、マウスSNcでは8,000～12,000個のドーパミン細胞で密集しています。^[5]これらのドーパミン細胞体は、化学的に定義された2つの層のいずれかに局在しています。^{[6]上層（または}背側層）のドーパミン細胞には、細胞内のカルシウム濃度が高くなりすぎたり毒性が強すぎたりしたときに緩衝作用を持つカルビンジン-D28Kと呼ばれる結合タンパク質が含まれています。下層（または腹側層）のドーパミン細胞にはこのタンパク質が欠如しており、パーキンソン病のような症状を引き起こす神経毒（例：MPTP ）の影響を受けやすくなっています。 ^{[7] [8]}背側層のドーパミン細胞は緻密部を水平に横切って放射状に広がる樹状突起を持ち、腹側層のドーパミン細胞は腹側に網状部まで伸びる樹状突起を持っています。^{[6] [9]}

ドーパミンニューロンの軸索は一次樹状突起から始まり、内側前脳束を経由して同側（同じ側）に背側線条体に投射する。SNc内のドーパミン細胞体の解剖学的局在と背側線条体の終結領域の間には、おおよその地形的相関関係がある。SNcの外側部分のドーパミン細胞は主に線条体の外側部と尾側（後部）部分に投射するのに対し、内側SNcのドーパミン細胞は内側線条体に投射する。^{[10] [9]}さらに、背側層のドーパミン細胞は腹内側線条体に投射するのに対し、腹側層ニューロンは背側尾状核と被殻に投射する。^{[6] [9]}一般的に、背外側線条体へのドーパミン入力の密度は高い。^[9]

各ドーパミンニューロンは極めて大きな無髄軸索分岐を有し、ラットの線条体容積の最大6%を神経支配することができる。^[11] すべてのSNcドーパミン細胞は線条体のストリオソーム（またはパッチ）とマトリックス神経化学区画の両方に投射するが、背側層ニューロンの軸索領域の大部分はマトリックス区画にあり、腹側層ニューロンの軸索領域の大部分はストリオソームにある。^{[6] [10] [11]}黒質線条体のドーパミン軸索は、他の脳領域に投射する軸索側枝も生じ得る。例えば、SNc黒質線条体ドーパミン軸索の一部は、脚橋核、腹側淡蒼球、視床下核、淡蒼球、扁桃体、視床に軸索側枝を送っています。^{[6] [9] [12]}

SNc背側層ドーパミンニューロンの少数も皮質に直接投射するが、皮質のドーパミン神経支配の大部分は隣接するVTAドーパミンニューロンから来ている。^[9]

背側線条体は前脳の皮質下領域に位置する。霊長類や他の哺乳類では、内包と呼ばれる白質路の前肢によって尾状核と被殻の2つの部分に分割されている^[13]。^[14] げっ歯類では、内包の発達が不十分なため、尾状核と被殻は分離せず、尾状被殻（CPu）と呼ばれる1つの大きな実体を形成している。^{[15] [16]}背側線条体の細胞の大部分（約95％）は、GABA作動性中型有棘ニューロン（MSN）であり、有棘投射ニューロン（SPN）としても知られている。これらのMSNの約半分はドーパミンD1受容体を含み、黒質に直接投射して基底核の直接経路を形成しますが、残りの半分はドーパミンD2受容体を発現し、淡蒼球と視床下核を介して黒質に間接的に投射して基底核の間接経路を形成します。^[17]残りの5％の細胞は、コリン作動性ニューロン^{[18]またはいくつかのタイプのGABA作動性ニューロンのいずれかである介在}ニューロンです。^[19]これらの介在ニューロンの軸索と樹状突起は線条体内に留まります。

尾状核と被殻は大脳皮質のあらゆる領域から興奮性情報を受け取ります。^[20]これらのグルタミン酸入力は一般的に地形的に配置されており、被殻は主に感覚運動皮質から情報を受け取り、尾状核は主に連合皮質から情報を受け取ります。^[20]さらに、背側線条体は視床などの他の脳構造から興奮性入力を受け取り、^[21]海馬と扁桃体から少量の興奮性入力を受け取ります。

背側線条体には、ストリオソーム（パッチとも呼ばれる）と呼ばれる神経化学的に定義された区画が含まれており、高濃度アセチルコリンエステラーゼとカルビンジン-D28Kを含むマトリックス区画内に埋め込まれた高密度のμ-オピオイド受容体染色を示します。 ^[22]

黒質線条体経路のドーパミン作動性軸索終末は、背側線条体のGABA 作動性MSN にシナプスを形成します。これらは細胞体と樹状突起軸領域にシナプスを形成しますが、ほとんどは樹状突起棘の頸部に形成され、同じ樹状突起棘の頭部にグルタミン酸作動性入力も受け取ります。^[1]

黒質線条体経路の主な機能は、基底核の運動ループを介して随意運動に影響を及ぼすことです。中脳辺縁系および中脳皮質ドーパミン経路とともに、黒質線条体ドーパミン経路は、認知、^{[23] 、} 報酬、 ^[24]、依存症などの他の脳機能にも影響を及ぼす可能性があります。黒質線条体ドーパミンニューロンは、ニューロン発火活動の持続的および位相的パターンを示します。これにより、背側線条体の軸索末端から、またSNcとSNrの細胞体（細胞体）と樹状突起から、さまざまなパターンのドーパミン放出が発生する可能性があります。^{[25] [ 26]}ドーパミンを放出するだけでなく、黒質線条体経路のいくつかの軸索はGABAを共放出することもできます。^{[27] [28]}

黒質線条体経路は、直接運動経路と間接運動経路の2つの経路を通じて運動に影響を与えます。^{[29] [30]}

直接経路は、望ましい動作の促進に関与しています。尾状核と被殻のシナプスにある中型有棘ニューロンを含むドーパミン D1 受容体からの投射は、黒質網様部と淡蒼球内節 (GPi) の緊張性活性 GABA 作動性細胞に伝わり、その後視床に投射されます。線条体黒質 / 線条体脚内節および黒質視床経路は抑制性であるため、直接経路の活性化は、視床および運動皮質によって生成される動作に対して全体的に興奮性の効果を生み出します。

間接経路は、望ましくない動きを抑制することに関与しています。尾状核と被殻のシナプスにある中型有棘ニューロンを含むドーパミン D2 受容体からの投射は、淡蒼球外節 (GPe) の緊張性活性 GABA 作動性細胞に伝わり、その後興奮性視床下核(STN) を経由して黒質網様部に投射されます。線条体淡蒼球と黒質視床の経路は抑制性ですが、視床下から黒質への経路は興奮性であるため、間接経路の活性化は、視床と運動皮質による動きに対して全体的に抑制効果を生み出します。

パーキンソン病は、主に運動低下、固縮、振戦、姿勢の不均衡などの重度の運動障害を特徴とする。 ^[31]黒質線条体経路におけるドーパミンニューロンの喪失は、パーキンソン病の主な病理学的特徴の1つである。^[32]黒質緻密部および被殻尾状核複合体におけるドーパミン産生ニューロンの変性により、黒質線条体経路におけるドーパミン濃度が低下し、機能低下と特徴的な症状が生じる。^[33]この病気の症状は通常、ドーパミン機能が80～90%失われるまで現れない。

別の仮説では、パーキンソン病はドーパミン欠乏症だけではなく、背側線条体におけるドーパミン（DA）とアセチルコリン（ACh）の不均衡によるものであると示唆している。^[34]

レボドパ誘発性ジスキネジア（LID）は、パーキンソン病治療薬L-DOPAの長期使用に伴う合併症であり、不随意運動と筋収縮を特徴とする。この障害は、9年間の治療後に患者の最大90％に発生する。患者におけるL-DOPAの使用は、黒質線条体ドーパミン投射の中断や基底核のシナプス後ニューロンの変化につながる可能性がある。^[35]

統合失調症ではシナプス前ドーパミン代謝が変化する。^{[36] [37]}

その他の主要なドーパミン経路は次のとおりです。

• 中皮質経路
• 中脳辺縁系経路
• 結節漏斗状経路

• ドーパミン
• パーキンソン病
• 吃音

• NeuroNamesの ancil-491
• 図