鮮やかに輝く、線虫の「脳」

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線虫にカルシウム指示薬を注入すると、脳で神経活動が起きたときに特定のニューロンが「輝く」。その姿が3次元で捉えられた。

プリンストン大学の研究チームは、ニューロン(神経細胞)間の伝達を視覚化するため、線虫「C.elegans(カエノラブディティス・エレガンス)」を観察した。

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長さ約1ミリのこの線虫が選ばれたのは、神経系が単純なためだ(神経細胞はわずか302個で、頭部の神経環と呼ばれる部位に多数集まり、に相当する領域を形作っている)。

電気信号の出所と行き先を特定するため、線虫の体にカルシウム指示薬を注入した。神経活動が起きると、特定のニューロンが「輝く」ようになっている。

こうしたカルシウム指示薬のおかげで、線虫の「脳」を構成する302のニューロンを突き止め、観察することができた。そして、そのうち77のニューロンが画像に収められている。

多方向から同時に脳を撮影し、3次元画像と動画を作成した。動画の左上は、テーブルをはい回る線虫のニューロンのクローズアップ。右上は、カルシウム指示薬によって輝くニューロンだ。

研究チームは現在、線虫のニューロンを刺激するため、神経伝達の数理モデルを作成しようと計画している。これが実現すれば、ニューロンの動きを観察できるだけでなく、その動きを操作できるようになるかもしれない。

以下の動画は、線虫の脳にある302個のニューロンの関係性をソフトウェアでシミュレートし、それをレゴ・ロボットに搭載するという、オープン・ワーム・プロジェクトによる2014年の研究。ロボットの「鼻」にあるソナー・センサーで感じ取った環境への反応を、左右両側のモーターに伝えているという。

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