歯状回

歯状回は、海馬（海馬形成の一部）として知られる脳領域の一部です。歯状回は、新しいエピソード記憶の形成、新しい環境の自発的な探索、および他の機能に寄与すると考えられています。げっ歯類から霊長類（他の部位には線条体の脳室下帯や小脳が含まれる）まで、多くの哺乳類の成体の神経発生率が高いことが現在知られている数少ない脳構造の1つとして注目に値します。ただし、神経発生が成人の歯状回に存在するかどうかは、現在議論の問題です。

構造

歯状回（DG）は、分子、顆粒、多型の3つの異なる層で構成され、「海馬回路」または三シナプスループに参加しています。顆粒細胞層のニューロンは、顆粒細胞と呼ばれ、CA3錐体ニューロンの樹状突起上に興奮性シナプスを作る苔状線維と呼ばれる軸索を投射します。 DGの2番目の興奮性細胞タイプである苔状細胞は、軸索を中側頭軸に沿って広く投射します。同側投射では、細胞体の近くの最初の1〜2 mmをスキップします。 CA3では、セルの分布をランダム化することにより、データ取得の役割を果たします。 DGの顆粒細胞は、貫通経路を介して嗅内皮質から興奮性入力を受け取ります。この入力は主に嗅内皮質のレイヤーIIからの信号で構成されており、歯状回は他の皮質構造からの直接入力を受け取りません。穿孔経路は、内側および外側の穿孔経路に分割され、それぞれ嗅内皮質の内側および外側部分で生成されます。内側穿孔経路は顆粒細胞の近位樹状突起領域にシナプスを形成しますが、外側穿孔経路はその遠位樹状突起にシナプスを形成します。歯状回の大部分の側面図は、たった1つのエンティティからなる構造を示唆しているように見えるかもしれませんが、内側の動きは歯状回の腹部と背部の証拠を提供するかもしれません。

開発

歯状回の顆粒細胞は、脳の発達中の形成の遅い時期によって区別されます。ラットでは、約85％の顆粒細胞が出生後に生成されます。ヒトでは、妊娠10.5から11週目に顆粒細胞が生成され始め、出生後から成人期に至るまで、妊娠第2期および第3期に引き続き生成されると推定されています。顆粒細胞の胚源とその移動経路は、ラットの脳の発達中に研究されています。最も古い顆粒細胞は海馬神経上皮の特定の領域で生成され、胚の日（E）17/18頃に原始歯状回に移動し、形成する顆粒層の最も外側の細胞として定着します。次に、歯状前駆細胞は海馬神経上皮のこの同じ領域から出て、有糸分裂能力を保持して、形成している歯状回の門（コア）に侵入します。この分散した胚のマトリックスは、それ以降の顆粒細胞の供給源です。新しく生成された顆粒細胞は、顆粒層に定着し始めた古い細胞の下に蓄積します。より多くの顆粒細胞が生成されると、年齢に応じて層が厚くなり、細胞が積み重ねられます-最も古いものが最も浅く、最も若いものがより深くなります。顆粒細胞前駆体は、歯状回が成長するにつれて徐々に薄くなる顆粒下ゾーンに残りますが、これらの前駆細胞は成体ラットに保持されます。これらのまばらに散らばった細胞は絶えず顆粒細胞ニューロンを生成し、それが総人口に追加されます。ラット、サル、ヒトの歯状回には他にもさまざまな違いがあります。ラットでは顆粒細胞の頂上樹状突起のみが存在します。しかし、サルとヒトでは、多くの顆粒細胞にも基底樹状突起があります。

関数

歯状回は、記憶の形成に寄与し、うつ病に関与すると考えられています。

記憶

学習と記憶における海馬の役割は、初期の病変研究以来、長年にわたって研究されてきました。海馬を記憶形成に結びつける順行性健忘症（新しい記憶を形成できない）の最も顕著な初期の症例の1つは、ヘンリーモレゾン（2008年に彼が死ぬまで患者HMとして知られていた）の症例でした。彼のてんかんは、海馬（左半球と右半球にそれぞれ海馬があります）と周囲の組織の外科的切除で治療されました。この標的化された脳組織の除去により、Molaison氏は新しい記憶を形成することができなくなり、海馬はその時から記憶の形成に重要であると考えられてきました。海馬がどのように新しい記憶形成を可能にするかは不明のままですが、この脳領域では長期増強（LTP）と呼ばれるプロセスが発生します。 LTPは、刺激を繰り返した後のシナプス結合の長期にわたる強化を伴います。歯状回はLTPを示しますが、神経発生（すなわち、新しいニューロンの誕生）が起こる成体哺乳類の脳の数少ない領域の1つでもあります。いくつかの研究は、新しい記憶が優先的に新しく形成された歯状回細胞を使用し、同様のイベントの複数のインスタンスまたは同じ場所への複数の訪問を区別する潜在的なメカニズムを提供できると仮定していますこの神経新生の増加は、迷路でのパフォーマンスを通して見られるように、げっ歯類の空間記憶の改善と関連しています。

ストレスとうつ病

歯状回は、ストレスやうつ病にも機能的な役割を果たしている可能性があります。例えば、神経発生は、抗うつ薬による慢性治療に応じて増加することがわかっています。多くの場合、コルチゾールなどの糖質コルチコイドの放出、および自律神経系の交感神経分裂の活性化を特徴とするストレスの生理学的効果は、霊長類の神経新生のプロセスを阻害することが示されています。内因性および外因性のグルココルチコイドはいずれも精神病とうつ病を引き起こすことが知られており、歯状回の神経新生がストレスとうつ病の症状の調節に重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています。

その他

有酸素運動に反応して歯状回の神経新生が増加することを示唆する証拠もあります。いくつかの実験では、成体げっ歯類が豊かな環境にさらされると、歯状回の神経発生（神経組織の発達）がしばしば増加することが示されています。歯状回は前処理ユニットとしても機能することが知られています。情報が入力されると、非常に類似した情報を個別の詳細に分離することが知られています。これにより、海馬のCA3セクションに保存するための関連データが準備されます。

空間的挙動

研究では、ラットの歯状回（dg）細胞の約90％を破壊した後、病変を作る前に、ラットが通り抜けた迷路を非常に操作しにくいことが示されています。迷路を学習できるかどうかを確認するために何度もテストした結果、ラットはまったく改善せず、作業記憶が著しく損なわれていることが示されました。ラットは、迷路に関する学習情報を作業記憶に統合できなかったため、場所の戦略に問題があり、したがって、後の試行で同じ迷路を操作したときにそれを思い出せませんでした。ラットが迷路に入るたびに、ラットは初めて迷路を見ているかのように振る舞いました。

血糖

コロンビア大学医療センターの研究者による研究は、不十分なグルコース制御が歯状回に有害な影響をもたらす可能性があることを示しています。