嗅結節

嗅結節
脳内の嗅球のおおよその位置
詳細
の一部	中脳辺縁系経路 腹側線条体;嗅覚皮質
部品	内側結節 外側結節
識別子
ラテン	嗅結節
頭字語	OT
メッシュ	D066208
TA98	A14.1.09.433
TA2	5544
解剖学用語 [Wikidataで編集]

嗅結節（OT ）は、嗅結節とも呼ばれ、嗅皮質と腹側線条体に含まれる多感覚処理中枢であり、報酬認知に役割を果たしています。OTはまた、特に社会的および感覚的反応性に関連して、運動行動と注意行動に役割を果たすことが示されており、^[1]行動の柔軟性に必要である可能性があります。^[2] OTは、特に感覚、覚醒、報酬中枢など、多数の脳領域と相互接続しているため、感覚情報の処理とそれに続く行動反応との間の潜在的に重要なインターフェースとなっています。^[3]

OTは、嗅球から直接入力を受け取る複合構造で、前脳の腹側淡蒼球と線条体の形態学的および組織化学的特徴を備えています。 ^[4]中脳辺縁系経路のドーパミン作動性ニューロンは、側坐核と嗅結節のGABA作動性中型有棘ニューロンに投射します^[5]（受容体D3はこれら2つの領域に豊富です^{[6] ）。さらに、OTには、}顆粒細胞からなるCalleja島と呼ばれる密集した細胞クラスターが含まれています。嗅皮質の一部であり、嗅球から直接入力を受け取りますが、匂いの処理に役割を果たしていることは示されていません。

嗅結節の位置と相対的な大きさは、ヒト、他の霊長類、げっ歯類、鳥類、その他の動物で異なります。ほとんどの場合、嗅結節は、視交叉の前、嗅脚の後ろにある基底前脳に沿った丸い膨らみとして特定されます。^[7]ヒトや他の霊長類では、基底前脳の膨らみが小さいため、嗅結節を視覚的に特定することは容易ではありません。^[8]機能解剖学に関しては、嗅結節は3つの大きなネットワークの一部であると考えることができます。まず、嗅結節は脳の前下部、つまり前頭腹側領域に沿って位置するため、基底前脳、側坐核、扁桃体核の一部であると考えられています。第二に、嗅球から直接入力を受け取るため、嗅覚皮質の一部であると考えられています。第三に、解剖学、神経化学、および発生学のデータに基づいて 、腹側線条体の一部であると考えられています。

嗅結節の最も顕著な特徴の 1 つは、密集した三日月形の細胞クラスターで、そのほとんどは層 III にあり、時には層 II にもあります。Calleja島と呼ばれるこれらの細胞クラスターは、側坐核と黒質からのドーパミン作動性投射によって神経支配されており、嗅結節が報酬系で果たす役割を示唆しています。

嗅結節は、扁桃体、視床、視床下部、海馬、脳幹、聴覚および視覚感覚線維、報酬覚醒システムの多くの構造、および嗅覚皮質など、他の脳領域との間の神経支配の数が多いため、多感覚処理センターとなっています。他の脳領域からの多くの神経支配により、嗅結節は、嗅覚/聴覚や嗅覚/視覚の統合など、感覚間の情報の統合に関与しており、行動に関連した形で行われる可能性があります。そのため、嗅結節が損傷すると、脳のこれらすべての領域の機能性に影響を及ぼす可能性があります。このような障害の例としては、正常な匂い誘導行動の変化や、状態調節や動機づけ行動の障害などがあり、^[3]統合失調症^[9]、認知症^[10]、うつ病^[11]などの精神疾患によく見られる。

嗅結節は行動に大きな役割を果たしていることがわかっています。嗅結節の片側病変は、注意、社会的および感覚的反応、さらには運動行動に変化をもたらすことがわかっています。^[2]両側病変は、雄ラットの交尾行動を低下させることがわかっています。嗅結節は、特に報酬行動と中毒行動に関与していることもわかっています。ラットは、脳内の他の報酬中枢である側坐核や腹側淡蒼球よりも、嗅結節にコカインを投与することがわかっています。^[12]実際、ラットは1時間あたり約200回、死ぬまで嗅結節にコカインを投与します。

嗅球結節が嗅覚にどのような機能的貢献をしているかは現在のところ不明ですが、知覚上の役割を担っている可能性を示す証拠はあります。Zelano らによる研究では、嗅球結節が嗅覚情報源の選別に重要な役割を果たしている可能性が示唆されています。 ^[13]これは、嗅球結節が匂い誘導行動にも役割を果たしている可能性を示唆しています。つまり、嗅球結節は前脳基底核の注意、報酬、動機付けシステムとのつながりを通じて、匂いの知覚と行動を結び付けている可能性があります。^[3]同じグループの機能画像データは、嗅球結節が注意を必要とするタスクの実行中に高度に活性化され、覚醒関連システムで大きな役割を果たしていることも示しています。

嗅結節は腹側線条体の一部であるため、脳の感情、報酬、動機づけに関連するいくつかの中枢と密接に相互接続されています。また、嗅覚入力と状態依存行動調節回路のインターフェースに位置しており、特定の生理的および精神的状態における行動を調節する領域です。したがって、嗅結節は、おそらく状態依存的に、匂い接近行動と匂い回避行動の仲介にも重要な役割を果たしている可能性があります。^[14]

一般的に、嗅結節は動物の基底前脳の内側側頭葉内に位置する。具体的には、結節の一部は嗅皮質に含まれ、視交叉と嗅索の間に位置し、側坐核の腹側に位置する。嗅結節は、分子層（第I層）、緻密細胞層（第II層）、多形層（第III層）の3層からなる。^[8]結節の特徴であるカジェハ島以外に、 ^[15]腹側被蓋野からのドーパミン作動性ニューロンによって神経支配されることでも知られる。嗅結節は、内側前脳束などの異質な要素からも構成され、線条体複合体の腹側延長部を有する。 1970年代に、結節にはGABA作動性中型有棘ニューロンからなる線条体成分が含まれていることが発見されました。^[5] GABA作動性ニューロンは腹側淡蒼球に投射し、皮質領域からのグルタミン酸作動性入力と腹側被蓋野からのドーパミン作動性入力を受け取ります。^{[16] [17]}

嗅結節の腹側部分は 3 つの層から構成されていますが、背側部分には密な細胞クラスターが含まれ、腹側淡蒼球(基底核内) に隣接しています。結節の最も腹側および前部部分の構造は、解剖学的に定義された丘 (回と溝で構成) と細胞クラスターとして定義できます。

嗅結節で最も一般的な細胞タイプは、主に層 II (高密度細胞層) に見られる中型の高密度スパイン細胞です。これらの細胞の樹状突起は、層 III (多形層) までサブスタンス P 免疫反応性 (SPI) 軸索で覆われています。^[8]これらの細胞は側坐核と尾状被殻にも投影され、嗅結節と淡蒼球を結び付けています。^[18]他の中型の細胞も嗅結節の層 II と層 III に存在します。これらにはスパインが乏しいニューロンと紡錘細胞が含まれ、樹状突起がまばらである点で中型の高密度スパイン細胞とは異なります。嗅結節の最も大きな細胞であり、最も顕著な特徴は、密集した三日月形の細胞クラスター、カジェハ島であり、嗅結節の背側部分、第 3 層に多く存在し、第 2 層にも見られる。嗅結節には、主に第 1 層と第 2 層に見られる 3 種類の小さな細胞も含まれる。1 つ目は軟膜細胞 (軟膜表面近くに位置しているためこのように名付けられている) で、小型の中型密生棘細胞のように見える。2 つ目は放射状細胞で、多数の多方向棘のない樹状突起によって簡単に識別できる。3 つ目は小型棘細胞で、軟膜細胞と似ており、中型棘細胞のように見えるが、軟膜表面近くに位置していない。^[19]

いくつかの発生部位から移動してきた細胞が集まって嗅結節を形成する。これには腹側神経節隆起（終脳の腹側部分に見られ、ここで脳室に膨らみを形成し、後に基底核となり、胚期にのみ存在する）と吻側内側終脳壁（前脳）が含まれる。^{[20]嗅結節ニューロンは}胎生13日目（E13）には早くも発生し、細胞発生は層特異的な方法で起こる。嗅結節の3つの主要な層の出現はほぼ同時に始まる。第3層の大型ニューロンはE13からE16に発生し、小型および中型のニューロンはE15からE20の間に発生する。第3層の小型および中型の細胞と同様に、第2層および線条体橋の細胞もE15からE20の間に発生し、外側から内側への勾配で発生する。^[21]カジェハ島の顆粒細胞はE19とE22の間に発生し、出生後も長い間島内に移動し続けます。 ^{[22] [23]}

側方嗅覚管からの繊維は、E17頃に嗅結節に分岐し始める。嗅結節の側方部分（嗅覚管に隣接）には最も密な繊維入力が送られ、内側部分には軽い繊維投射が送られる。^[24]この分岐は、生後1週間の終わり頃に完了するまで続く。

嗅結節は、嗅覚情報と他の感覚との多感覚統合において機能的な役割を果たしている。聴覚感覚情報は、海馬と腹側淡蒼球を含むネットワークを介して、または嗅覚皮質から直接嗅結節に到達する可能性があり、嗅結節が嗅覚聴覚感覚統合において役割を果たしている可能性がある。^[25]この収束は、匂いと音の相互作用によって引き起こされる音の知覚を引き起こすことが示されている。この可能性は、嗅結節が嗅覚–聴覚収束を示した ^[7]の研究によって裏付けられている。

網膜投射は嗅結節の層IIにも見つかっており、嗅覚と視覚の収束領域を構成していることを示唆している。^[26]これらの視覚感覚線維は網膜神経節細胞から到達する。したがって、視覚源が特定された場合、嗅結節は匂いの知覚に役割を果たす可能性がある。

嗅覚に関しては、いくつかの研究からの試験管内データから、嗅結節ユニットは匂いを処理する他の嗅覚中枢ニューロンと同様の機能的能力を持っていることが示唆されている。嗅結節は嗅覚情報の源を決定する上で非常に重要であり、注目された匂いの吸入に反応するのではないかと示唆されている。^[13]

嗅結節は、主に嗅覚受容器からの感覚インパルスの受信に関与していることが示されています。^{[27]嗅結節は}扁桃体や海馬 などの領域とつながっているため、行動に役割を果たしている可能性があります。ラットは行動態度を嗅覚受容器からの嗅覚感覚入力に大きく依存しています。^[28]研究では、嗅結節の両側の損傷により、オスのラットの交尾行動や、嗅ぐ行動や噛む行動の減少など、定型的な行動が大幅に減少することが示されています。^{[29] [ 30]}これらの定型的な抑制は、嗅結節のドーパミン作動性細胞以外の中枢神経プロセスの除去によって引き起こされた可能性があります。片側の損傷は、ラットの注意、社会的および感覚的反応、さらには運動行動に変化をもたらすことが示されています。^[2]

嗅球を神経支配する腹側被蓋野のドーパミン作動性ニューロンは、嗅球が報酬と覚醒の役割を果たすことを可能にし、部分的にコカイン強化を媒介すると思われる。^[12]嗅球の前内側部分は、コカインやアンフェタミンなどの薬物の報酬効果の一部を媒介することが示されている。これは、ラットが有意に高い割合でコカインを嗅球に自己投与することを学ぶという研究で示されている。嗅球にコカインを注射すると、ラットは活発な運動と立ち上がり行動を誘発する。^[31]

嗅結節の多感覚的性質と、他の脳領域から受ける多くの神経支配、特に嗅球からの直接入力と腹側被蓋野からの神経支配は、嗅覚とドーパミン受容体が影響を受けるいくつかの精神疾患に関与している可能性が高いことを示しています。多くの研究で、大うつ病性障害（MDD）、認知症、統合失調症の患者で嗅覚感度が低下していることが明らかになっています。MDD患者は、正常な人と比較して嗅球と嗅皮質が低下していることが示されています^{[11] 。認知症、特に}アルツハイマー病型の認知症では、嗅球、前嗅核、眼窩前頭皮質など、嗅覚を処理する脳のすべての領域が影響を受けます。認知症で観察される障害には、嗅覚閾値感度の低下^{[32]、[33]、}嗅覚識別能力^{[34] 、および嗅覚記憶能力[10]}がある。統合失調症患者は、ここで言及されていない他の精神疾患の患者には見られない嗅覚識別能力の障害を示す。Ruppら^[9]は、統合失調症患者では嗅覚感度と識別能力、および高次の識別能力が低下していることを発見した。前述のように、嗅球からの入力により嗅結節が匂いの知覚に関与している可能性があり、ひいてはこれらの精神疾患に役割を果たしている可能性がある。

嗅結節は、1896年にラットで研究したアルバート・フォン・ケーリカーによって初めて記述されました。それ以来、この領域で組織学的および組織化学的研究がいくつか行われてきました。 ^{[2] [8]} 他のげっ歯類、猫、ヒト、非ヒト霊長類、およびその他の種で嗅結節を特定するために行われました。同様の研究は、OTの他の領域へのおよびOTからの細胞構成と神経支配を見つけるために、複数の著者によって行われました。長年にわたり、脳内のOTの可能性のある機能と役割を見つけるために、いくつかの他の方法が採用されてきました。これらは、病変研究^{[2] [14] [29]}と初期の電気生理学的記録から始まりました。^{[35] [36]}技術の進歩により、現在では嗅結節に複数の電極を配置し、行動課題に参加している麻酔動物や覚醒動物から記録することが可能になりました。^{[7] [12] [31] [34]}

• 中脳辺縁系経路

• Heimer, L. (2003). 「神経精神疾患と薬物乱用の新しい解剖学的枠組み」. American Journal of Psychiatry . 160 (10): 1726–1739. doi :10.1176/appi.ajp.160.10.1726. PMID  14514480.
• 池本 誠 (2007)。「ドーパミン報酬回路: 腹側中脳から側坐核-嗅結節複合体への 2 つの投射システム」。Brain Research Reviews。56 ( 1): 27–78。doi  : 10.1016 /j.brainresrev.2007.05.004。PMC 2134972。PMID 17574681。 
• 池本, S. (2010). 「中脳辺縁系ドーパミン系を超えた脳報酬回路: 神経生物学的理論」。Neuroscience & Biobehavioral Reviews . 35 (2): 129–150. doi :10.1016/j.neubiorev.2010.02.001. PMC  2894302. PMID  20149820 .
• Paxino, G.; Franklin, K. (2000).定位座標におけるマウスの脳（第2版）. サンディエゴ: アカデミック プレス. ISBN 978-0125476379。

• http://brainmaps.org/ajax-viewer.php?datid=1&sname=1201&hname=olfactory%20tubercle&hlabel=OLT
• 謎に包まれた嗅結節 NIDCD における嗅結節の現在の研究の概要。
• 脳の領域: 嗅結節 NeuroLex の結節に関する基本情報。
• 嗅結節を含むセクション BrainMaps では、脳内の結節の正確な位置を示す、あらゆる種類のセクションが図解されています。