ミトコンドリアは学習、記憶、社会性を支えていた (2/2)

ミトコンドリアを狂わせると脳も狂った

MCU（ミトコンドリアの部品）を取り除いてみたら

今回の研究では、海馬CA2領域にあるニューロンで、MCUというミトコンドリアの部品が特に細胞の枝（樹状突起）の先端、つまり外側のシナプス部分にたくさんあることがわかりました。

MCUは、細胞内に入るカルシウムをうまく取り込むことで、ミトコンドリアがエネルギーを作るのを助けています。

実験でMCUの遺伝子を取り除くと、外側のシナプスでの神経のつながりが強くならない（シナプス可塑性が低下する）ことが確認されました。

つまり、MCUがないと、ミトコンドリアが必要なカルシウムを十分に取り込めず、エネルギーを作る力が落ちてしまいます。

その結果、ミトコンドリアが小さくなったり、バラバラになったりするため、神経細胞同士のつながり全体が危うくなってしまうのです。

MCUは、ただのカルシウムを運ぶ通路ではなく、ニューロンが学んだり覚えたり、人と関わったりするために欠かせないエネルギーをタイムリーに供給する、とても大事な役割を持っています。

新技術が明かす、細胞の中の小さな世界

ここ数年の技術の進歩で、細胞の中にあるとても小さな構造まで、驚くほど詳しく見ることができるようになりました。

今回の研究では、走査型電子顕微鏡と人工知能（AI）を組み合わせる新しい方法を使い、海馬CA2領域のニューロン内にあるミトコンドリアの細かい形や配置を詳細に調べることができました。

電子顕微鏡は、普通の光学顕微鏡では見えないミクロンやナノメートル単位の細部まで映し出します。

さらに、AIが何百万枚もの画像から、特にニューロンの枝の中にあるミトコンドリアを自動的に見分け、どのように配置されているかや形がどう変わっているかを定量的に解析しました。

この新しい方法により、例えばMCUがなくなるとミトコンドリアが小さくなり、バラバラになってしまう様子や、隣り合うミトコンドリアの並び方が変わるなど、従来の技術では捉えにくかった細かい変化が明らかになりました。

こうした発見は、ミトコンドリアがどの場所でどんな役割を果たしているのか、またそれがシナプスの強化や脳全体のエネルギー管理にどのように影響しているのかを理解する大きな手がかりとなっています。

ミトコンドリアと脳の病気：新しい治療のヒント

ミトコンドリアの異常は、アルツハイマー病や自閉症、統合失調症、うつ病など、さまざまな神経疾患と深く関わっていると考えられています。

脳が正しく情報を処理し、記憶を作るためには、神経細胞間のスムーズなコミュニケーションと、十分なエネルギー供給が不可欠です。

今回の研究では、海馬CA2領域のニューロンで、MCUがシナプスを強くする大切な役割を果たしていることが明らかになりました。

MCUがないと、ミトコンドリアは小さくなり、バラバラになり、結果として外側のシナプスでの長期増強（LTP）がうまく起こらなくなります。これは、脳内の情報のやり取りや記憶の固定に大きな影響を与える可能性があります。

この発見は、神経疾患が始まる初期段階で、特に外側のシナプスが弱くなる原因の一つとして、ミトコンドリアの機能不全が関わっているかもしれないことを示唆しています。

さらに、ミトコンドリアの働きやその特殊な配置、そしてMCUの役割を詳しく知ることで、将来的にはミトコンドリアの健康を直接改善する治療法が開発される可能性があります。

たとえば、MCUの働きを調節したり、ミトコンドリアがバラバラにならないようにする方法が見つかれば、神経細胞が十分なエネルギーを得られ、シナプスが強くなり、結果として記憶や社会的な認知が回復するかもしれません。

こうした新しい治療戦略は、神経疾患の進行を遅らせたり、場合によっては脳の機能を取り戻す大きな一歩となる可能性があります。