マウス大脳皮質全体のin situ シーケンシングによる入力依存的な領域同一性の解明

Core Concepts

大脳皮質の神経細胞は領域特異的な遺伝子発現パターンを持ち、それらは領域間の機能的・構造的な違いを反映している。また、この領域特異的な分子プロファイルは発達過程で入力依存的に形成される。

Abstract

本研究では、大脳皮質全体にわたる10.3百万個の神経細胞について、104の細胞タイプマーカー遺伝子の発現を高スループットのin situ シーケンシング法(BARseq)により解析した。

単一細胞レベルの遺伝子発現パターンに基づいて神経細胞をクラスタリングした結果、既知の細胞タイプと一致する転写型が同定された。
これらの転写型の組成は大脳皮質領域の同定に高い予測精度を示した。
同様の転写型組成を持つ領域(コーテックスモジュール)は、強い機能的・構造的な結合を示す領域と一致した。
新生児期の両眼摘出により、視覚野の転写型組成が隣接領域へシフトすることが明らかになった。これは、感覚入力が領域特異的な分子プロファイルの形成に重要であることを示唆している。
BARseqは大規模な分子アーキテクチャの解明と発達メカニズムの理解に有用な手法である。

Stats

マウス大脳皮質の10.3百万個の神経細胞について、104の細胞タイプマーカー遺伝子の発現を解析した。
両眼摘出により、視覚野の転写型組成が隣接領域へシフトした。

Quotes

「大脳皮質の神経細胞は領域特異的な遺伝子発現パターンを持ち、それらは領域間の機能的・構造的な違いを反映している」
「感覚入力が領域特異的な分子プロファイルの形成に重要である」

Key Insights Distilled From

Whole-cortex in situ sequencing reveals input-dependent area identity - Nature

by Xiaoyin Chen... at www.nature.com 04-24-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07221-6

Deeper Inquiries

領域特異的な分子プロファイルの形成にはどのような発達メカニズムが関与しているのか?

ここで示されている文脈から、大脳皮質の領域特異的な分子プロファイルの形成には、発達初期における外部からの入力が重要な役割を果たしていることが示唆されています。例えば、新生児の双眼摘出によって、視覚領域の細胞型の分布が変化し、隣接する大脳皮質領域の分子プロファイルに近づく傾向が見られました。このことから、周辺からの入力が、大脳皮質内の領域間で異なる分子プロファイルをより鮮明に形成する過程に関与している可能性が示唆されます。

領域間の機能的・構造的な違いと分子プロファイルの関係はどのように異なる種や個体間で保たれているのか?

大脳皮質の領域間の機能的・構造的な違いと分子プロファイルの関係は、異なる種や個体間でも保たれている可能性があります。この研究では、領域特異的な分子プロファイルが、領域の特性や結合性と密接に関連していることが示されています。したがって、異なる種や個体においても、同様の機能的・構造的な特性を持つ領域は、類似した分子プロファイルを示す可能性があります。これにより、異なる種や個体においても、大脳皮質の分子プロファイルが機能的・構造的な違いを反映している可能性が示唆されます。

大脳皮質の分子アーキテクチャと高次認知機能の関係はどのように理解できるか?

大脳皮質の分子アーキテクチャと高次認知機能の関係を理解するためには、領域特異的な分子プロファイルがどのように形成され、機能的・構造的な違いと関連しているかを詳細に調査する必要があります。この研究では、大脳皮質の分子アーキテクチャが領域間の機能的・構造的な違いと密接に関連していることが示されています。したがって、特定の分子プロファイルが特定の機能や認知プロセスにどのように関与しているかを理解することで、大脳皮質の分子アーキテクチャと高次認知機能の関係をより深く理解することが可能となります。