オリゴデンドロサイトによる脳機能制御：髄鞘の脂質組成変化を介した神経回路の動的調節機構

抄録

髄鞘は，脳の可塑性におけるシナプス中心の観点を転換させる，神経回路の能動的な調節因子として認識されつつある．本稿では，神経活動依存的な髄鞘の脂質組成変化が，運動学習中の神経回路の同期性をいかに最適化するかについて詳述する．髄鞘の微細な構造異常を有するマウスモデルを用いた解析から，髄鞘調節の障害が軸索伝導の時間的分散を増大させることを示した．この非同期性は一次運動野における神経活動のシグナル対ノイズ比を低下させ，運動学習を阻害する．決定的なことに，視床皮質入力のオプトジェネティクスによる同期化がこれらの学習障害を回復させることから，情報の到達タイミングの精緻さが可塑性に不可欠であることが確認された．さらに質量分析イメージングにより，運動学習中に髄鞘の脂質組成がステージ特異的にシフトすることが明らかになった．学習初期にはスフィンゴミエリンレベルが上昇し，中期から後期にかけてはガラクトセラミドが増加する．オリゴデンドロサイトにおけるガラクトセラミド合成酵素の特異的な抑制は，髄鞘の全体的な形態に影響を与えることなく，後期学習を阻害し，軸索伝導の非同期性を増大させた．これらの結果は，オリゴデンドロサイトが髄鞘の脂質組成変化を介して，情報の到達タイミングを能動的に微調整していることを示唆している．本知見は，髄鞘の可塑性を量のみならず質の動的変化として捉える新たな視点を提示するものであり，神経回路出力と行動の最適化に不可欠な白質可塑性の理解を深めるとともに，神経回路の同期性の障害を有する精神神経疾患の病態解明に新たな洞察を与えるものである．