神経回路の発達はシナプス伝達が不要／要の二段階で進行する：医療技術ニュース

帝京大学と東京大学は、小脳のプルキンエ細胞にシナプス入力する登上線維の「勝ち残り」過程について、シナプス伝達非依存的な選抜とシナプス伝達依存的な精緻化の二段階で進むことを明らかにした。

[MONOist]

　帝京大学と東京大学は2025年8月26日、小脳のプルキンエ細胞にシナプス入力する登上線維の「勝ち残り」過程について、初期の「選抜」はシナプス伝達なしでも進むが、その後の配線の「精緻化」には伝達が不可欠であることを発表した。従来の「シナプス伝達の強さが勝敗を決める」という見方を更新し、発達回路が「シナプス伝達非依存的な選抜から伝達依存的な精緻化」の二段階で進むことを明らかにした。

研究の概要［クリックで拡大］ 出所：東京大学

　誕生直後の動物の小脳では、1つのプルキンエ細胞に複数の登上線維がシナプスを一時的に形成する。その後、1本の登上線維のみが「勝者」として選ばれて、プルキンエ細胞の樹状突起へシナプス結合領域を拡大し、残りの「敗者」の登上線維からのシナプス結合は取り除かれるという精緻化が進行する。

　研究チームは、登上線維の一部に破傷風毒素軽鎖（TeNT-LC）を発現させ、神経伝達に必須のVAMP2を分解してグルタミン酸放出を遮断。「線維は存在するが伝達は起こらない」条件を担保した上で発達過程を追跡した。

　その結果、シナプス伝達が不能な線維でも、初期の「勝者」に選ばれ得ることが分かった。一方で、樹状突起領域へのシナプス領域拡大は著しく遅延、不完全となり、敗者由来シナプスの除去も滞って、複数の途上線維がシナプス結合したままの未完成の配線状態が成熟期まで残存した。

　この二段階モデルは、発達障害や運動失調症など神経回路の微細な異常が関与する疾患理解に新たな視点を与える。すなわち、初期の選抜は保たれているのに後期の精緻化でつまずく病態を想定でき、介入のタイミングや標的分子を精緻化フェーズ特異的に設定する戦略が導ける。

　また、AI（人工知能）やニューラルネットの学習アルゴリズムにおいても、まず構造、統計的基準で候補を絞り、その後に活動依存で最適化するという分業制の設計思想にも示唆を与える。