多様な匂いを識別する神経回路の構築メカニズムの解明

我々は環境中の多様な匂いを、嗅上皮に発現する嗅覚受容体によって検出しています。ヒトで約400種類、マウスで約1,000種類も存在する嗅覚受容体によって検出された匂いの情報は、脳の嗅球において「匂いマップ」として表現され、これが匂いの識別の基盤となっています。しかしながら、この匂いマップを支える神経回路がどのような仕組みで構築されるのかについては長年の謎でした。

・嗅神経細胞に発現する嗅覚受容体は、匂いを検出するだけでなく、基礎活性に基づいて様々な軸索ガイダンス分子の発現量を制御していることを見出しました。また、これらの分子は同種の軸索を束ねることで、嗅球における軸索の接続先（糸球体）を規定していることを明らかにしました。

・嗅球の僧帽細胞は、成体では単一の樹状突起を有し、一種類の受容体の情報だけを受け取ります。僧帽細胞は、発達初期には多数の樹状突起を有していますが、生後直後に自発的な神経活動に依存して樹状突起間の側方抑制を行い、不要な突起の刈り込みを行うことで単一の主樹状突起を獲得することを明らかにしました。

このような精緻な神経回路形成の仕組みは、他の感覚系でも共通している可能性が高いと考えられます。今後は、脳の高次機能を支える神経回路の構築メカニズムを明らかにしていきたいと考えています。

嗅覚受容体：匂い分子を検出するセンサーとして働くタンパク質。Gタンパク質共役型受容体の一種。

基礎活性：受容体の種類によっては、刺激が無い状態で下流にシグナルを伝えるものがあり、その活性のことを基礎活性という。

軸索ガイダンス分子：軸索伸長の道しるべの役目をする細胞表面分子。

側方抑制：周囲を抑制するしくみのこと。ここでは、同一神経細胞の異なる樹状突起の間で互いに抑え合う作用が生じ、最終的に一本の樹状突起のみが勝者になることができる。