脳は目に直接接続していなくても視覚データを処理します

2013年3月4日月曜日-マサチューセッツ州メドフォード（米国）のタフツ大学の芸術科学部の生物学者は、カエルモデルの頭から遠く離れた場所に移植された目が、 「Journal of Experimental Biology」に掲載された彼らの研究結果によると、脳内の直接的な神経接続。 「大きな課題の1つは、脳と体が組織の大きな変化にどのように適応するかを理解することです」と、この記事の筆頭著者であるDouglas J. Blackistonは述べています。 彼の見解では、この研究は「頭から遠く離れていても、場違いの目からの視覚データを処理する脳の顕著な能力、または可塑性」を明らかにしています。

Blackistonは、共著者Michael Levinの研究室のポスドク研究員であり、生物学の教授であり、タフツ大学の再生・発生生物学センターのディレクターです。 レビンは次のように指摘しています。「医学の主な目的は、生物学的または人工的な交換部品を使用して、損傷したまたは失われた感覚構造の機能をいつか回復できるようにすることです。この研究には多くの意味がありますが、医療の観点からは、失明などの感覚障害の治療において、脳の特定のつながりを作る必要はありません。」

この実験では、チームは一次ドナー胚から目を外科的に除去し、蛍光タンパク質で標識し、レシピエント胚の後部領域に移植し、異所性眼の成長を誘発し、受容体の自然な眼を除去しました。異所性 蛍光顕微鏡検査は異なる神経支配パターンを明らかにしたが、異所性の目を脳または頭蓋領域に接続する神経を発達させた動物はいなかった。

異所性の目が視覚情報を伝達したかどうかを判断するために、チームはコンピューター制御の視覚トレーニングシステムを開発しました。このシステムでは、水域が赤または青のLEDライトで照らされ、オタマジャクシに軽度の電気ショックを与えることができました彼らは特定の象限で泳いだ。 カメラとコンピュータープログラムを備えたモーショントラッキングシステムにより、科学者はオタマジャクシの動きと速度を監視および記録できました。

背骨に視神経が接続されている動物の19パーセントをわずかに超えるだけで、赤色光から離れて泳いだときに光に対する学習反応を示し、青色光は自然な動きを刺激しました。 実験中に得られた光に対する彼の反応は、無傷の自然な目を持つオタマジャクシ群の反応と変わりませんでした。これは、目のないオタマジャクシや電気ショックを受けていないオタマジャクシでは実証されませんでした。

「これは以前に実証されたことがありません。オタマジャクシの脇腹の目が、特に脳にではなく脊髄にのみ接続されている場合、誰も見ることができるとは想像していませんでした。」 著者によると、この結果は、身体のさまざまな領域からの信号を、特定の異なる身体デザインで開発された行動プログラムに組み込む脳の能力の顕著な可塑性を示唆しています。
「異所性の目は視覚機能を発揮します」と、脳に脊髄に影響を与える目の視覚データを認識することを強調したブラキストン氏は言いました。 「脊椎動物の脳におけるこの可塑性が、異なる異所性器官または異なる種の適切な器官にまで及ぶかどうかを判断する必要があります」と、この研究者は付け加えました。


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