シナプス刈り込みとは何ですか？

コンテンツ

• 定義
• シナプス刈り込みはどのように機能しますか？
• シナプス刈り込みはいつ起こりますか？
• 初期胚期から2年
• 2〜10歳
• 思春期
• 成人初期
• シナプス刈り込みは統合失調症の発症を説明していますか？
• シナプス刈り込みは自閉症に関連していますか？
• シナプス刈り込みの研究はどこに向かっていますか？

定義

シナプス刈り込みは、幼児期から成人期の間に脳で発生する自然なプロセスです。シナプス刈り込みの間、脳は余分なシナプスを排除します。シナプスは、ニューロンが電気的または化学的信号を別のニューロンに送信できるようにする脳の構造です。

シナプス刈り込みは、もはや必要とされていない脳内の接続を削除する脳の方法であると考えられています。研究者たちは最近、脳が以前考えられていたよりも「可塑性」で成形可能であることを学びました。シナプス刈り込みは、私たちが年を取り、新しい複雑な情報を学ぶときに、より効率的な脳機能を維持するための私たちの体の方法です。

シナプス刈り込みについてさらに学ぶにつれて、多くの研究者は、シナプス刈り込みと統合失調症や自閉症などの特定の障害の発症との間に関連があるかどうかについても疑問に思っています。

シナプス刈り込みはどのように機能しますか？

乳児期には、脳は大量の成長を経験します。初期の脳の発達中にニューロン間のシナプス形成の爆発があります。これはシナプス形成と呼ばれます。

シナプス形成のこの急速な期間は、人生の早い段階での学習、記憶形成、および適応において重要な役割を果たします。約2〜3歳で、シナプスの数はピークレベルに達します。しかし、このシナプス成長の期間の直後に、脳はもはや必要のないシナプスを取り除き始めます。

脳がシナプスを形成すると、それは強化または弱体化することができます。これは、シナプスが使用される頻度によって異なります。言い換えると、プロセスは「使用するか失うか」の原則に従います。つまり、アクティブなシナプスは強化され、アクティブでないシナプスは弱められ、最終的には剪定されます。この間に無関係なシナプスを除去するプロセスは、シナプス刈り込みと呼ばれます。

初期のシナプス刈り込みは、主に私たちの遺伝子の影響を受けます。後で、それは私たちの経験に基づいています。言い換えれば、シナプスが剪定されるかどうかは、発達中の子供が周囲の世界で経験することによって影響を受けます。絶え間ない刺激はシナプスを成長させ、永続的にします。しかし、子供がほとんど刺激を受けない場合、脳はそれらの接続をより少なく保ちます。

シナプス刈り込みはいつ起こりますか？

シナプス刈り込みのタイミングは、脳の領域によって異なります。一部のシナプス刈り込みは開発の非常に早い段階で始まりますが、最も急速な剪定はおよそ2歳から16歳の間に起こります。

初期胚期から2年

胚の脳の発達は、受胎後わずか数週間で始まります。妊娠7か月までに、胎児は独自の脳波を放出し始めます。この間、新しいニューロンとシナプスが脳によって非常に高い割合で形成されます。

生後1年の間に、乳児の脳内のシナプスの数は10倍以上に増加します。 2歳または3歳までに、乳児はニューロンあたり約15,000のシナプスを持っています。

脳の視覚野（視覚の原因となる部分）では、シナプスの生成は生後約8か月でピークに達します。前頭前野では、シナプスのピークレベルは生後1年のある時期に発生します。脳のこの部分は、計画や性格など、さまざまな複雑な行動に使用されます。

2〜10歳

生後2年の間に、シナプスの数は劇的に減少します。シナプス刈り込みは、2歳から10歳の間に非常に迅速に行われます。この間に、余分なシナプスの約50％が排除されます。視覚野では、剪定は約6歳まで続きます。

思春期

シナプス刈り込みは青年期まで続きますが、以前ほど速くはありません。シナプスの総数は安定し始めます。

研究者はかつて、脳は青年期初期までシナプスを剪定するだけだと考えていましたが、最近の進歩により、青年期後期に2番目の剪定期間が発見されました。

成人初期

新しい研究によると、シナプス刈り込みは実際には成人期初期まで続き、20代後半に停止します。

興味深いことに、この期間中、剪定は主に脳の前頭前野で発生します。前頭前野は、意思決定プロセス、人格形成、批判的思考に深く関与している脳の一部です。

シナプス刈り込みは統合失調症の発症を説明していますか？

シナプス刈り込みと統合失調症の関係を調べる研究はまだ初期段階です。理論は、統合失調症の脳は「過剰剪定」されており、この過剰剪定はシナプス刈り込みプロセスに影響を与える遺伝的変異によって引き起こされるというものです。

たとえば、統合失調症などの精神障害のある人の脳の画像を調べたところ、精神障害のある人は、精神障害のない人の脳に比べて前頭前野のシナプスが少ないことがわかりました。

次に、10万人以上の死後の脳組織とDNAを分析し、統合失調症の人はシナプス刈り込みのプロセスの加速に関連している可能性のある特定の遺伝子変異を持っていることを発見しました。

異常なシナプス刈り込みが統合失調症に寄与するという仮説を確認するには、さらなる研究が必要です。これはまだ遠い道のりですが、シナプス刈り込みは精神障害のある人々の治療の興味深い標的となる可能性があります。

シナプス刈り込みは自閉症に関連していますか？

科学者たちはまだ自閉症の正確な原因を特定していません。複数の要因が関係している可能性がありますが、最近の研究では、シナプス機能に関連する特定の遺伝子の突然変異と自閉症スペクトラム障害（ASD）との関連性が示されています。

脳が「剪定されすぎている」と理論付けられている統合失調症の研究とは異なり、研究者は自閉症の人の脳は「剪定されていない」可能性があると仮定しています。理論的には、この剪定不足は、脳の一部でシナプスの供給過剰につながります。

この仮説を検証するために、研究者は2歳から20歳の間に亡くなった自閉症の有無にかかわらず13人の子供と青年の脳組織を調べました。科学者は自閉症の青年の脳が神経型青年の脳よりはるかに多くのシナプスを持っていることを発見しました。両方のグループの幼児は、ほぼ同じ数のシナプスを持っていました。これは、剪定プロセス中にこの状態が発生する可能性があることを示しています。この研究はシナプスの違いを示しているだけであり、この違いが自閉症の原因または結果であるのか、それとも単なる関連であるのかは示していません。

この剪定不足の理論は、騒音、光、社会的経験に対する過敏症、てんかん発作など、自閉症の一般的な症状のいくつかを説明するのに役立つ可能性があります。一度に発火するシナプスが多すぎると、自閉症の人は、微調整された脳の反応ではなく、ノイズの過負荷を経験する可能性があります。

さらに、過去の研究では、自閉症とmTORキナーゼとして知られるタンパク質に作用する遺伝子の変異が関連付けられています。自閉症患者の脳には、大量の過活動mTORが発見されています。 mTOR経路の過剰な活動は、シナプスの過剰産生に関連していることも示されています。ある研究によると、mTORが過剰に活動しているマウスは、シナプス刈り込みに欠陥があり、ASDのような社会的行動を示しました。

シナプス刈り込みの研究はどこに向かっていますか？

シナプス刈り込みは、脳の発達に不可欠な部分です。使用されなくなったシナプスを取り除くことで、加齢とともに脳がより効率的になります。

今日、人間の脳の発達に関するほとんどのアイデアは、この脳の可塑性のアイデアを利用しています。研究者たちは現在、薬物療法や標的療法による剪定を制御する方法を検討しています。彼らはまた、シナプス刈り込みのこの新しい理解を使用して、幼児教育を改善する方法を検討しています。研究者たちはまた、シナプスの形が精神障害にどのように影響するかを研究しています。

シナプス刈り込みのプロセスは、統合失調症や自閉症などの症状を持つ人々の治療の有望なターゲットになる可能性があります。しかし、研究はまだ初期段階です。