生命科学の「最後のフロンティア」

 

地球の誕生は46億年前、生物の誕生は35億年前、人類の誕生は0.002億年前。

人類はその一瞬の歴史であっという間に生息地を広げ、光の届かない真っ暗な深海が「地球最後のフロンティア」と呼ばれています。

 

 

生命科学の分野にも「最後のフロンティア」と呼ばれる領域が存在します。

 

それは「脳・神経領域」

 

学生時代の研究テーマとしてこの「最後のフロンティア」に挑戦させてもらったボクから、この領域における基礎研究の面白さをお話ししたいと思います！

脳の基礎知識

人の脳をざっくり分類すると以下の通り、３つの部位に分けられます。

 

「小脳」は、運動の記憶と関係しています。

 

「脳幹」は、心臓の拍動・体温調節など、生命維持活動の中枢を担っています。

 

そして、「大脳」は感情に関する機能を担っています。

 

大脳について、もっと詳しく

さらに、大脳は二つに分類することができます。

 

「大脳新皮質」は、高度な感情と関わっています。

 

 

人は、高度な感情と関わる「大脳新皮質」がとても発達しています。

 

大脳新皮質の構造

大脳の一番外側、表面を覆う皮質状組織。厚さ約2mmの6層構造です。

神経科学の偉大な発見

生命科学の分野では、特定の組織や細胞などに特殊な色素を用いて色を付ける実験技術が重宝されています。

 

ということで、神経について調べるためには神経組織の染色法が重要なのです。

 

しかーし！

神経組織の染色は大変難しく、懸賞金がかけられていたという噂もあるほど…ヽ(；▽；)ノ

 

 

その染色法見つかったのは1873年。

イタリアの医師、カミッロ・ゴルジさんによって確立されました。

 

その名にちなんで、「ゴルジ染色」と呼ばれています。

ゴルジ染色の凄いところ

一説によると、ヒトの脳は約1,000億個の神経細胞で構成されています。

 

ゴルジ染色の特徴は、その中のごく一部の神経細胞をランダムに染色します。

この「ごく一部を染める」という特徴により、神経細胞の微細構造を調べる上で重宝されました。

 

今では常識とされているニューロン説

ゴルジ染色は神経系の構造に関する数々の新事実の発見に利用されました。

 

そういった経緯もあり、1906年、ゴルジさんは、現代神経科学の父サンティアゴ・ラモン・イ・カハールさんとともに「ノーベル医学・生理学賞」を受賞しています。

 

余談ですが、ゴルジさんは細胞小器官の一つ「ゴルジ帯」の発見者でもあります。

ゴルジ染色よりもこちらの方が有名かもしれませんね(^^♪

ゴルジ染色の実験法

学生時代、ボクはこのゴルジ染色を使って、遺伝子Xの機能を調べました。

 

実験手順はざっくり以下の通り。

 

え！？スケッチ！？Σ(ﾟДﾟ)

 

はい。

 

低倍率　大脳新皮質（第I層～第VI層）

高倍率　第V層（錐体細胞）

 

神経細胞は立体構造なので、写真（左）だとピントが合わずぼんやりしてしまいます。

一方、スケッチ（右）なら神経細胞の形態をはっきりと確認することができます！

 

ちなみに、野生型マウス（左）と遺伝子Xノックアウトマウス（右）の比較は以下の通り。

高倍率　第V層（錐体細胞）

遺伝子Xノックアウトマウスの神経細胞は基底樹状突起（細胞体から下側に伸びたヒョロヒョロ）が短いので、遺伝子Xの役割として基底樹状突起の発生に関与しているのかもしれませんね。

ゴルジ染色の今

ゴルジ染色が考案されてからまもなく150年が過ぎ去ろうとしていますが、現在においても、神経領域の研究で用いられています。

…が、GFPの誕生によって存在感が薄れつつあるのも事実です。

しかも、神経細胞がランダムに染色される理由は、未だによくわかっていないのです(^^;;

 

それでも、（ゴルジ染色の経験者としては…）ゴルジ染色の有用性はまだまだあるように感じています！

先程のスケッチを見ると、ノックアウトマウスにどんな変化が生じているのか、ぱっと見でわかるように錯覚してしまうかもしれません。

実際のところは、様々な神経細胞が混在しているので、どんな変化が起きているのかを見つけるまでに膨大な時間を要します。

 

GFPだと蛍光褪色してしまうので、長時間の観察に適していません。

一方、ゴルジ染色であれば、いくらでも観察できます。

 

おまけ

記憶の本質って、どんなイメージを持っていますか？

ボクは子供の頃、「脳細胞の数=記憶」と考えていました。

 

ですが…

 

現在の常識では、「子供」も「大人」も脳細胞の数はあまり変わらないとされています。

「記憶の量＝脳細胞」の数ではなさそうです…

記憶の本質は？

じゃあ、記憶の本質ってなんなの？？

 

現在の仮説では…「神経回路の変化」とされています！

 

記憶が増えると神経回路の活性化と不活性化の組み合わせが変化することが報告されています。